SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO HPI -QUANTUM DARWIN CALDERON CORDOVA. INSTRUCTOR ESPECIALISTA DEL CCD
ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA EN LOS MOTORES CUMMINS
Motores
Maquinaria
Grupos Electrógenos
Repuestos
Servicio
Capacitación
1
RANGOS DE POTENCIA DEL MOTOR QSK45/60 925-3600
Alta Potencia
QST30 QSK19
725-1050
450-750
Signature ISX
Heavy Duty
N14 ISM
600
400-600
310-525
300-425
ISL/QSL 300-350 6C/ISC/QSC 180-315 6B/ISB/QSB 4B3.9 B3.3
105-275
60-140
60-85
Medio Rango
PLACA DE REGISTRO
HPI: High Pressure Injection System Sistema Inyección Alta Presión
SISTEMA PRELUB ENTRE 20% A UN 40% SE ALARGA LA VIDA UTIL DEL MOTOR
MOTORES DE ALTA POTENCIA
Estructura Sistema Estructura HPI Sistema HPI
Tanque Combustible
Filtro de Combustible
FILTROS DE COMBUSTIBLE El combustible fluye desde el deposito y es enviado a la cabeza del filtro doble de combustible. Los filtros de combustible tienen separador de agua y elementos que filtran hasta 10 micrones. El elemento separador de agua es mandatorio debido a que los actuadores en el cuerpo de la válvula de control son sensitivos al agua. La máxima restricción a la entrada del filtro es 4 in Hg con el filtro limpio y 8 in Hg con el filtro sucio.
CONJUNTO BOMBA COMBUSTIBLE
La bomba de combustible es guiada por engranes a través del mando de engranes frontales mediante el engranaje guía.
SENSOR DE PRESIÓN DE LA BOMBA DE COMBUSTIBLE
El sensor de presión, esta instalado en el extremo de la tubería de vibración que va conectada a la bomba, envía una señal al ECM para indicar la presión de salida del combustible de la bomba.
HPI--ACTUADOR BOMBA DE COMBUSTIBLE HPI
La presión de la bomba de combustible es controlada por el actuador de combustible de la bomba. El actuador recibe una señal PWM (Pulso Ancho Modulado) desde el ECM.
CONTROL PRESIÓN COMBUSTIBLE
3A. Bomba Engranes 3B. Regulador de la Bomba 3C. Válvula Cheque 3D. Actuador Bomba Combustible 3E. Sensor Presión Bomba Combustible
Entrega de Bomba La entrega de la bomba de engranes es controlada por el ECM. La calibración determina las características de presión sobre un rango completo de RPM.
VÁLVULA DE CONTROL
Entrega de la bomba fluye hacia válvula de control
VÁLVULA CONTROL DE PRESIÓN COMBUSTIBLE
VÁLVULA CONTROL PRESIÓN COMBUSTIBLE La válvula de control recibe el flujo de combustible desde la bomba de combustible en su interior. El flujo combustible se divide para alimentar ambos sistemas de control.
VÁLVULA DE CONTROL ELECTRONICO El núcleo del sistema de combustible HPI es el conjunto de la válvula de control. El flujo de combustible producido por la bomba es entregado al conjunto de la válvula de control. El conjunto consiste de un solenoide de corte, 2 válvulas actuadores de combustible y 2 sensores de presión de combustible. El ECM se monta al frente de la caja.
VÁLVULA DE CONTROL
La válvula de control tiene 1 puerto de entrada de combustible y 2 puertos de salida. Cada puerto de salida es controlado por un actuador separado. • El actuador del rail de combustible controla el combustible requerido para la combustión. •Los actuadores de tiempo del combustible controlan el combustible necesario para controlar el tiempo del inyector.
CONTROL DE PRESIÓN DEL RAIL El actuador es una válvula de control del tipo de carrete, controlada electrónicamente. La bobina recibe una señal PWM desde el ECM. Dependiendo de la señal del ECM, el carrete se mueve a la izquierda destapando el puerto de entrada y permitiendo el flujo del combustible.
SISTEMA CONTROL DE TIEMPO
El sistema de control que mantiene la presión de tiempo en el rail consiste del actuador de tiempo del rail y el sensor de presión de tiempo del rail. Presión de combustible en el rail de tiempo es controlado por el actuador de tiempo del rail el cual es también controlado por el ECM..
VÁLVULA CONTROL PRESIÓN DE COMBUSTIBLE
El sistema de control que mantiene la presión de combustible en el rail consiste de una válvula de corte rápido de combustible, actuador de combustible del rail, y un sensor de presión de combustible del rail. El combustible fluye primero a través de la válvula solenoide de corte de combustible y luego al actuador de combustible
Sistema de Control de Tiempo
El sensor de presión de tiempo del rail monitorea la presión, y envía esta información de regreso al ECM.
CONTROL DE PRESIÓN DEL RAIL
El sensor de presión de combustible del rail monitorea esta presión y envía esta información al ECM.
FLUJO DE COMBUSTIBLE A LOS INYECTORES
Combustible fluye desde la válvula de control a través de los tubos de transferencia de combustible hacia el múltiple. Existen 2 múltiples, el frontal que sirve a los cilindros 1 al 3, y el trasero sirve a los cilindros 4 al 6. Cada múltiple tiene 3 pasajes: rail de tiempo, rail de combustible, y drenaje.
PASAJES DE COMBUSTIBLES EN EL MÚLTIPLE DE ADMISIÓN
Tiempo Drenaje Rail
INYECTOR
Una característica del sistema de combustible HPI es la tobera abierta tipo inyector, mecánicamente actuada.
PRESIÓN / TIEMPO CONCEPTO El sistema de combustible HPI utiliza el concepto presión /tiempo como el sistema de combustible PT. El PT es completamente mecánico y depende del ajuste mecánico de las áreas de flujo para regular la presión del combustible.
El sistema de combustible HPI, sin embargo, controla la presión del combustible electrónicamente ajustando las áreas de flujo de los actuadores.
INYECTOR INSTALADO EN TAPA DE CILINDRO
INYECTOR HPI
FILTROS DE PANTALLA EN EL INYECTOR
El inyector de combustible del sistema HPI comparte muchas características de diseño que el PT. Si embargo, este representa la nueva generación en la tecnología. El inyector de este nueva sistema HPI será capas de trabajar con una presión de 35,000 psi en el futuro. Actualmente las presiones están en el rango de 25,000 psi.
SISTEMA INYECTOR COMBUSTIBLE HPI
El nuevo inyector tiene 3 secciones individuales de movimiento: -Parte Baja Embolo -Embolo de Tiempo Parte Superior Embolo Todos los émbolos están cubiertos con nitrato de titanio para prevenir las picaduras, desgaste y proveer una máxima vida de servicio.
SECCIÓN INFERIOR La parte inferior del inyector es bien similar al inyector PT. El embolo y la tobera tienen forma similar al del PT. El suministro combustible, medición, drenaje y válvula cheque son también similar al sistema. Una diferencia importante es que el cilindro inferior y la tobera es una sola pieza. Este diseño elimina las uniones de alta presión..
SECCIÓN INFERIOR
El diseño de tobera abierta del inyector provee la forma y cantidad ideal de inyección. Un inicio despacio de la inyección permite un quemado despacio al inicio de la combustión para reducir los ruidos en la combustión. El corte final de la inyección, eliminando la inyección secundaria, provee reducción en emisión de hidro-carbón. Para cada ciclo de inyección, la carrera del embolo inferior es 10 mm (0.394 in).
SECCIÓN INFERIOR
SECCIÓN DE TIEMPO El sistema de combustible HPI provee tiempos de inyección variables. El tiempo se varia controlando la presión del combustible a la sección de tiempo del inyector. Esta sección de tiempo consiste de un orificio de balance, embolo de tiempo, y un anillo deflector. El embolo de tiempo es posicionado en el diámetro del cilindro debajo del embolo superior.
Sección de Tiempo
Sección Superior
La sección superior del inyector consiste de un cilindro, caja del resorte, resorte de retorno, tapa embolo superior de parada y embolo de conexión.
CICLO DE INYECCIÓN
Comenzaremos con el seguidor de levas en la base exterior del circulo. Los 3 émbolos están en contacto uno con otro. Según el árbol de levas rota, el seguidor sigue la base interior del circulo lo que causa que los 3 émbolos se separen
CICLO DE INYECCIÓN
Cuando el embolo inferior se separa lo suficiente, el puerto de alimentación de combustible esta descubierto y el combustible es PT (presión-tiempo) medido a través del orificio en la copa.
Recordando de la teoría PT, la ‘P’ es presión de rail y “T” es el tiempo en que el puerto de alimentación de combustible esta descubierto. El tiempo dependerá de la velocidad de rotación del motor.
TIEMPO Y MEDICIÓN DE RAIL
La presión de rail será controlada electrónicamente y puede ser tan alta como 290 psi, o tan baja como 2 psi. El embolo inferior esta en posición completamente recogido cuando el retenedor del resorte contacta el escalón.
TIEMPO Y MEDIDOR DE RAIL
El seguidor de levas continua su movimiento hacia la base interior del circulo, permitiendo al tiempo y el embolo superior continuar moviéndose hacia arriba. Cuando el embolo superior se retracta lo suficientemente lejos, este descubre el puerto de alimentación de tiempo y el combustible PT es también medido a través de un orificio en la cámara de tiempo.
FIN DE MEDICIÓN DE TIEMPO
Según como el seguidor de levas comienza a subir la rampa de inyección del árbol de levas, el embolo superior se mueve hacia abajo y cierra el puerto de alimentación de tiempo y finaliza la medición de tiempo. El combustible que es medido en la cámara de tiempo esta ahora atrapado entre el embolo superior y el embolo de tiempo.
CONTROL DE TIEMPO
La cantidad (volumen) de combustible que entra a la cámara de tiempo determina la separación entre el embolo de tiempo y el embolo superior. La cantidad de la separación determina la longitud efectiva del embolo del inyector. Esta longitud determina cuando comenzara la inyección.
Cambiando la longitud total del embolo cambia el inicio de la inyección
La separación entre los émbolos varia desde un mínimo de 2 mm hasta 9 mm, esta separación es algunas veces conocida como “over-travel”.
El combustible atrapado se convierte en una unión sólida y todos los émbolos se mueven hacia abajo juntos. Según el embolo inferior se mueva, el puerto de alimentación de combustible es también cerrado..
Los émbolos superior y de tiempo tienen un diámetro de 15 mm, comparado con 11 mm de diámetro que tiene el embolo inferior. Esta diferencia en diámetro reduce la presión en la cámara de tiempo a aproximadamente 50% de la presión de inyección.
CONTROL DE TIEMPO
Por tanto, si la presión en la cámara de tiempo es de15,000 PSI, la presión en la copa puede ser tan alta como 25,000 PSI. Esta relación de reducción permite que el inyector opere con un mínimo de stress y desgaste, aun así produce una presión de inyección extremadamente alta.
COMIENZO DE LA INYECCIÓN
La velocidad de bajada de los émbolos se incrementara según el seguidor continué subiendo por el perfil del árbol de levas. Cuando la presión en la copa excede la presión en el cilindro, la inyección comienza.
FINAL DE LA INYECCIÓN
La inyección finaliza cuando el embolo inferior hace contacto con el asiento de la tobera. Aproximadamente a la misma vez, la ranura en el carrete de tiempo se alinea con la ranura en el cilindro, abriendo el puerto de salida. El combustible de tiempo después sale del embolo superior y continua su recorrido.
FINAL DE INYECCIÓN Durante este proceso, el drenaje en el embolo de tiempo regula la presión del combustible en la cámara de tiempo para mantener la carga en el embolo inferior. Esta presión es necesaria para prevenir que el embolo inferior se levante antes de que ocurra el contacto mecánico entre los émbolos superior y de tiempo.
Un anillo de rebose esta posicionado sobre el puerto de salida porque el combustible de tiempo saliendo de la cámara esta bajo presión. El anillo de rebose actúa como un deflector de presión para prevenir daños al diámetro del inyector en la cabeza del cilindro debido a la salida constante de combustible a alta presión.
Durante los últimos 5 mm (0.197 in) del recorrido del embolo superior, el saliente en la parte baja del embolo superior acopla con el puerto en el embolo de tiempo. La distancia entre las dos partes actúan como una restricción adicional de flujo de combustible en el puerto. Esta restricción adicional mantiene la presión en el embolo inferior mientras el resto del combustible de tiempo es drenado.
Esta característica es necesaria para asegurar que el embolo inferior no se separe durante la transición de la rampa al saliente en el lóbulo del árbol de levas..
Como todo el combustible de tiempo sale de la cámara, los émbolos harán contacto mecánico. El recorrido descendente del inyector puede continuar creando una condición de empuje mecánico en el embolo inferior. Esto asegura que el embolo permanezca sellado en la tobera durante la combustión.
VÁLVULA CHEQUE DE RETORNO COMBUSTIBLE
En aplicaciones donde el tanque de combustible esta mas elevado que el sistema. Evita que el sistema se descargue y motor no arranque.
CONTROLADOR ECM
El controlador del motor esta instalado en la unidad de la válvula de control. Este controla todo el sistema a.
El controlador montado al motor envía las señales de falla al panel monitor de las máquinas
SENSOR VELOCIDAD DEL MOTOR El sensor de velocidad del motor esta instalado en la caja del volante. Este detecta la velocidad del volante y envía esta señal al controlador. Hay un sensor de velocidad del motor. Este mantiene la señal del circuito para dos sistemas.
Sensor Veloc. Motor
SENSOR PRESIÓN ATMOSFÉRICA
El sensor de presión atmosférica esta instalado en la unidad de la válvula de control. Este detecta la presión atmosférica y envía una señal al controlador.
Barométrico
