El Módulo de control electrónico (ECM) determina la presión atmosférica midiendo una señal eléctrica que llega del sensor de la presión atmosférica. El sensor se encuentra en el soporte de montaje del ECM en la esquina delantera derecha del motor. La presión de entrada del turbocompresor se determina midiendo la señal eléctrica que llega de los sensores de presión de entrada del turbocompresor. Estos sensores se encuentran en los tubos de entrada de aire. Los tubos de entrada de aire están entre los filtros de aire y los turbocompresores.

El ECM calcula la caída de presión a través de los filtros de aire restando el valor de la presión en el sistema de entrada de aire del valor de la presión atmosférica. La restricción máxima del filtro de aire que se permite es igual a 6,2 kPa (25 pulg de H2O). Si la restricción del filtro de aire excede esta cantidad, se muestran una advertencia y una reducción de potencia en el tablero monitor. El combustible será limitado un uno por ciento. Si la restricción de la admisión de aire aumenta, el combustible se limitará dos por ciento por cada 1 kPa (4 pulg de H2O) de aumento en la restricción de la admisión de aire. La reducción máxima es del 20 por ciento. El suceso se registra en la memoria permanente del ECM. Se necesitan contraseñas de fábrica para borrar esta información.

Sensor de presión de la salida del compresor del turbocompresor

La presión de aire que hay en el sistema de inducción de aire es vigilada por los sensores derecho e izquierdo de presión de admisión al compresor del turbocompresor. Los sensores están ubicados en cada tubo de admisión de aire. Los sensores se usan junto con el sensor de la presión atmosférica para determinar si el filtro de aire del motor está obstruido. Los sensores indican si la entrada izquierda o derecha al compresor del turbocompresor tiene una restricción. El Módulo de control eléctrico (ECM) proporciona al sensor un voltaje de suministro de 5,0 ± 0,2 VCC. La salida del sensor de presión de admisión del turbocompresor es una señal de voltaje de CC. La señal tiene una gama de 0,2 a 4,8 voltios.

Operación del sistema de admisión de aire y de escape de gases

El sensor de la presión de salida del compresor del turbocompresor vigila la presión del múltiple de admisión de aire del motor. El sensor está ubicado en la parte delantera del motor. El sensor está montado en un bloque en el soporte de la caja del termostato de agua delantero. El sensor recibe un voltaje de suministro de 5,0 ± 0,2 VCC del Módulo de control electrónico (ECM). La salida del sensor es una señal de CC. La señal tiene una gama de 0,2 a 4,8 voltios. La señal se interpreta como la presión absoluta del múltiple de admisión.

Los componentes del sistema de admisión y de escape controlan la calidad y la cantidad de aire que está disponible para la combustión. Hay turbocompresores y múltiples de escape separados en cada lado del motor. Un posenfriador común se encuentra entre las culatas en el centro del motor. El múltiple de admisión es una serie de codos que conectan la cámara del posenfriador a las lumbreras de admisión (conductos) de las culatas. Hay un árbol de levas en cada lado del bloque. Los dos árboles de levas controlan el movimiento de los componentes del sistema de válvulas. Ilustración 1 Sistema de admisión de aire y de escape (1) Múltiple de escape (2) Posenfriador (3) Cilindro de motor (4) Admisión de aire (5) Rueda compresora del turbocompresor (6) Rueda de la turbina del turbocompresor (7) Salida del escape La rueda del compresor (5) hace pasar el aire limpio de admisión desde los filtros de aire a través de la entrada de aire (4) al compresor del turbocompresor. La rotación de la rueda del compresor comprime el aire. La rotación de la rueda compresora del turbocompresor fuerza entonces el aire a través de un tubo al posenfriador (2). El posenfriador reduce la temperatura del aire comprimido antes de que el aire entre en la cámara de admisión en cada culata. Las válvulas de admisión controlan el flujo de aire desde la cámara de admisión en las culatas. Hay dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape para cada cilindro. Vea en Operación de Sistemas, "Mecanismo de las válvulas". Las válvulas de admisión se abren cuando el pistón se mueve hacia abajo en el tiempo de admisión. El aire enfriado y comprimido es extraído de la cámara de admisión por el cilindro. Las válvulas de admisión se cierran y el pistón empieza a moverse hacia arriba en el tiempo de compresión. Cuando el pistón está cerca de la parte de arriba de la carrera de compresión, se inyecta combustible en el cilindro. El combustible se mezcla con el aire y empieza la combustión. La fuerza de la combustión empuja el pistón hacia abajo en el tiempo de expansión. Cuando el pistón se mueve hacia arriba otra vez, el pistón está en la carrera de escape. Las válvulas de escape se abren y los gases de escape son expulsados por la lumbrera de escape pasando al múltiple de escape (1). Después de que el pistón termine la carrera de escape, las válvulas de escape se cierran y el ciclo vuelve a empezar. Los gases de escape desde el múltiple de escape (1) entran por el lado de la turbina del turbocompresor. Los gases de escape causan que la rueda de la turbina (6) gire. La rueda de turbina está conectada al eje que impulsa la rueda compresora del turbocompresor (5). Los gases de escape salen a través de la salida de escape (7).

Los componentes del sistema de admisión y de escape controlan la calidad y la cantidad de aire que está disponible para la combustión. Hay turbocompresores y múltiples de escape separados en cada lado del motor. Un posenfriador común se encuentra entre las culatas en el centro del motor. El múltiple de admisión es una serie de codos que conectan la cámara del posenfriador a las lumbreras de admisión (conductos) de las culatas. Hay un árbol de levas en cada lado del bloque. Los dos árboles de levas controlan el movimiento de los componentes del sistema de válvulas. Ilustración 1 g00281653 Filtro de aire y antefiltro (1) Antefiltro (2) Filtro de aire Ver imagen Ilustración 2 g00281655 Antefiltro (ejemplo típico) (3) Cámara (4) Alabes (5) Tuberías (6) Cono El sistema de admisión de aire de esta máquina está diseñado para aplicaciones con polvo muy pesado. Se usan un antefiltro (1) y un filtro de aire (2) separados para filtrar el aire para cada turbocompresor. Para aumentar la duración de los elementos de filtro de aire, se usa un antefiltro. El antefiltro quita la mayoría de las partículas de polvo más grandes antes de que las partículas lleguen a los elementos en el filtro de aire. A medida que el aire entra en la parte superior de las tuberías (5), el aire debe atravesar los álabes (4). Los álabes hacen que el aire se mueva en un movimiento rápido circular. La fuerza centrífuga hace girar las partículas más pesadas de polvo enviándolas a la pared exterior del tubo. El polvo se cae hacia abajo por la pared del tubo, más allá del cono (6) y en la cámara (3). El aire más limpio continúa a través del centro del cono (6) a la cámara del filtro de aire. Los elementos de filtro se encuentran en la cámara del filtro de aire. La cámara (3) está conectada por un tubo al sistema de expulsor de polvo en el silenciador. La succión del silenciador saca el polvo de la cámara (3). La succión envía el polvo a través del silenciador y a través del tubo de escape vertical.

El posenfriador se encuentra en el centro de la V. El posenfriador tiene un conjunto del núcleo que se carga con refrigerante. El refrigerante fluye desde la bomba de agua a través de un tubo y llega al posenfriador. El refrigerante fluye entonces a través del núcleo. El refrigerante regresa al posenfriador a través de un tubo diferente. Hay un conector (tubería) que conecta la parte trasera inferior de cada núcleo al bloque de motor. Este conector se usa para drenar el posenfriador cuando se drena el refrigerante del motor. El aire de admisión del lado del compresor de los turbocompresores pasa al posenfriador a través de tubos. El aire atraviesa entonces las aletas del conjunto del núcleo con lo que se reduce la temperatura. El aire más frío sale por la parte inferior del posenfriador y llega al múltiple de admisión. El aire fluye hacia arriba a través de los codos hasta las lumbreras de admisión (conductos) en las culatas de cilindros. Hay sensores para la temperatura del agua del posenfriador y para la temperatura del aire del múltiple de admisión.

Se usan dos turbocompresores en la parte de arriba del motor. Hay un turbocompresor ubicado a cada lado de la "V". El lado de la turbina de cada turbocompresor está montado en el múltiple de escape respectivo. El lado del compresor de cada turbocompresor está conectado por medio de tubos a la parte de arriba de la caja del posenfriador.
 

Ver imagen


Ilustración 1 g00281664
Turbocompresor (ejemplo típico)

(1) Rueda del compresor

(2) Cojinete

(3) Entrada del aceite

(4) Cojinete

(5) Rueda de la turbina

(6) Salida del escape

(7) Admisión de aire

(8) Conductos de refrigerante

(9) Salida del aceite

() Entrada del escape

Los gases de escape pasan a la entrada del escape (10) de la caja de la turbina. Los gases impulsan los álabes de la rueda de la turbina (5). La rueda de la turbina y la rueda del compresor giran a velocidades de hasta 90.000 rpm.

El aire limpio de los filtros de aire pasa a la admisión de aire de la caja del compresor (7) al girar la rueda del compresor (1). La acción de las hojas de la rueda del compresor comprime el aire de admisión. Esta compresión proporciona más potencia al motor porque permite que el motor consuma una cantidad adicional de combustible con mayor eficiencia.

El control electrónico de la entrega de combustible del motor controla la velocidad máxima del turbocompresor. Cuando funciona el motor, la altura por encima del nivel del mar también controla la velocidad máxima del turbocompresor.

El cojinete (2) y el cojinete (4) del turbocompresor utilizan aceite a presión del motor para la lubricación. El aceite se envía a través de la tubería de admisión de aceite a la admisión de aceite (3) en la parte superior. El aceite pasa entonces a través de conductos en la sección central para lubricar los cojinetes. El aceite sale por la salida de aceite (9) en la parte inferior. El aceite vuelve entonces al bloque de motor a través de la tubería de drenaje.

El refrigerante del agua de las camisas enfría también la caja del cojinete en el turbocompresor. Refrigerante de la tubería de admisión de refrigerante entra por el lado de la sección central. El refrigerante se desplaza a través de los conductos de refrigerante (8) en la caja del cojinete. El refrigerante sale del turbocompresor por el otro lado de la sección central. Las tuberías de salida de refrigerante regresan el refrigerante de vuelta al tanque superior del radiador del agua de las camisas.

Ver imagen


Ilustración 1 g01107004
Sistema básico de admisión de aire y escape

(1) Válvulas de admisión

(2) Válvulas de escape

(3) Múltiple de admisión

(4) Múltiple de escape

(5) Posenfriador

(6) Admisión de aire

(7) Salida de escape

(8) Compresor

(9) Turbina

Los componentes del sistema de escape y de admisión de aire controlan la calidad y la cantidad de aire disponible para la combustión. El sistema de escape y de admisión de aire consta de los siguientes componentes:

Filtro de aire
Turbocompresor
Posenfriador
Culata de cilindro
Válvulas y componentes del sistema de válvulas
Pistón y cilindro
Múltiple de admisión
Múltiple de escape
Nota: La descripción siguiente de la operación del sistema de admisión de aire y escape supone que el motor está produciendo una presión de refuerzo.

El aire de admisión atraviesa el filtro de aire pasando a la admisión de aire (6) del compresor del turbocompresor (8). Se usa un turbocompresor para aumentar el flujo de aire al motor. Este aumento del flujo de aire somete a presión el aire de combustión del motor. La presión del aire de admisión permite comprimir un mayor volumen de aire en el cilindro. Esta compresión del aire de admisión se denomina refuerzo del motor.

La compresión del aire hace que la temperatura del aire aumente a unos 204 °C (400 °F). A medida que el aire circula por el posenfriador (5), la temperatura del aire comprimido baja hasta aproximadamente 46 °C (115 °F). El posenfriador utiliza un intercambiador de calor para enfriar el aire de admisión. El enfriamiento del aire de admisión hace que el aire se haga más denso. La compresión y el enfriamiento del aire de admisión aumentan la eficiencia de combustión del motor. Esto también aumenta la potencia del motor.

El aire entra en el múltiple de admisión (3) procedente del posenfriador. Las válvulas de admisión (1) controlan el flujo de aire del múltiple de admisión a los cilindros. Hay dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape (2) para cada cilindro. Las válvulas de admisión se abren en la posición central superior. Cuando se abren las válvulas de admisión, el aire comprimido frío entra en el cilindro por los orificios de admisión. Las válvulas de admisión se cierran a medida que el pistón alcanza la posición central inferior. A esto se le llama la carrera de admisión del motor. A medida que el pistón empieza a desplazarse a la posición central superior de la carrera de compresión, el aire del cilindro se comprime a una temperatura muy alta. Cuando el pistón esté cerca del final de la carrera de compresión, el combustible se inyecta en el cilindro y se mezcla con el aire comprimido. Esto hace que se inicie la combustión en el cilindro. Una vez que se haya iniciado la combustión, la fuerza de combustión empuja el pistón hacia la posición central inferior. A esto se le llama la carrera de potencia. Las válvulas de escape se abren cuando el pistón se mueve hacia la posición central inferior y los gases de escape se expulsan por el orificio de escape pasando al múltiple de escape (4) a medida que el pistón se desplaza hacia la posición central superior de la carrera de escape. Las válvulas de escape se cierran y el ciclo se repite. El ciclo completo consta de cuatro carreras:

Admisión
Compresión
Potencia
Escape
Los gases de escape del cilindro se expulsan al múltiple de escape (4). El flujo de los gases de escape del múltiple de escape entra por el lado de la turbina del turbocompresor. El flujo y el calor de los gases de escape hacen que gire la rueda de la turbina en la turbina del turbocompresor (9). La rueda de la turbina está conectada a un eje que impulsa la rueda del compresor. Los gases de escape de la rueda de la turbina salen después por el turbocompresor (8) .

Turbocompresor

Ver imagen


Ilustración 2 g01748913
Turbocompresor enfriado por agua

(10) Admisión del compresor

(11) Caja del compresor

(12) Rueda del compresor

(13) Cojinete del eje

(14) Orificio de admisión de aceite

(15) Cojinete del eje

(16) Rueda de la turbina

(17) Salida de turbina

(18) Entrada de turbina

(19) Orificio de salida de aceite

Todo el aire que entra en el motor pasa por el turbocompresor. Todos los gases de escape procedentes del motor pasan a través de la turbina.

Los gases de escape entran por la entrada de la turbina (18). El flujo de los gases de escape empuja las paletas de la rueda de la turbina (167) y sale por la salida de la turbina (17). La rueda de turbina está conectada a la rueda del compresor (12) por medio de un eje.

A medida que gira la rueda del compresor, se crea un vacío en la caja del lado del compresor (11). El aire es atraído por los filtros de aire pasando a la caja del compresor por la entrada del compresor (10). Las paletas del rodete están integradas en a rueda del compresor. Las paletas se usan para comprimir el aire que entra. El aire comprimido se dirige a la salida de compresión del turbocompresor pasando a la tubería de entrada. El aire se dirige después hacia el lado de admisión del motor. Se crea una presión de refuerzo a medida que el flujo producido por la rueda del compresor exceda las necesidades del motor. Esto produce una presión positiva del múltiple de admisión que excede la presión atmosférica. La mayor presión permite que el motor queme más combustible durante la combustión. Mediante una eficiencia de combustible óptima, esta estrategia permite que el motor produzca más potencia y menores niveles de emisiones.

Cuando se abra el acelerador, se inyecta más combustible en los cilindros. La combustión de este combustible adicional produce un mayor flujo de gases de escape y una mayor temperatura de los gases de escape. El flujo adicional y la mayor temperatura del escape hacen que las ruedas de la turbina y del compresor del turbocompresor giren más rápido. A medida que gira más rápido la rueda del compresor, el flujo de aire que llega al sistema de admisión de aire produce un aumento en la presión del múltiple de admisión. Esta mayor presión del aire permite que el motor queme una cantidad adicional de combustible con mayor eficiencia.

Los cojinetes del eje (13) y (15) usan el aceite a presión del motor para propósitos de lubricación y enfriamiento. El aceite ingresa a través del orificio de admisión del aceite (14). Luego, el aceite pasa por unos conductos de la sección central a fin de lubricar los cojinetes. Este aceite también enfría los cojinetes. El aceite procedente del turbocompresor sale por el orificio de salida del aceite (13) ubicado en la parte inferior de la sección central. El aceite vuelve después al colector de aceite del motor.

Componentes del sistema de válvulas

Ver imagen


Ilustración 3 g01748993
Componentes del sistema de válvulas

(20) Balancín

(21) Tornillo de la válvula de ajuste

(22) Eje del balancín

(23) Seguidor de levas

(24) Árbol de levas

(25) Puente de válvulas

(26) Rotador de válvula

(27) Resorte de válvulas

(28) Válvula

(29) Asiento de válvula

El tren de válvulas controla el flujo del aire de admisión que entra en los cilindros y el flujo de gases de escape que sale de los cilindros durante la operación del motor. Los lóbulos específicamente maquinados del árbol de levas (24) controlan los siguientes aspectos de la función de las válvulas:

Altura de levantamiento de las válvulas
Sincronización de levantamiento de las válvulas
Duración de levantamiento de las válvulas
El engranaje del cigüeñal impulsa el engranaje del árbol de levas mediante un engranaje loco. El árbol de levas debe sincronizarse con el cigüeñal para obtener la relación correcta entre la posición del pistón y la posición de la válvula.

El árbol de levas tiene tres lóbulos de leva para cada cilindro. Un lóbulo del árbol de levas opera las válvulas de admisión. Otro lóbulo del árbol de levas opera las válvulas de escape. Hay también un lóbulo del árbol de levas que opera el inyector unitario. Los seguidores del árbol de levas (23) ruedan sobre la superficie de los lóbulos del árbol de levas. Los seguidores se usan para transferir la acción de levantamiento del lóbulo del árbol de levas al balancín (20) .

Los lóbulos del árbol de levas levantan el seguidor del árbol de levas del balancín que acciona las válvulas (28). A medida que el lóbulo del árbol de levas levanta el seguidor, el balancín pivota en el eje del balancín (22). Esto aplica la acción de levantamiento al puente de válvulas (25). El puente de válvula se usa para transferir la acción de levantamiento del balancín a las válvulas. El tornillo de ajuste de la válvula (21) se usa para ajustar el juego de válvulas.

Cada cilindro tiene dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape. Los resortes de válvula (27) sujetan las válvulas en la posición cerrada cuando no se está transfiriendo levantamiento del lóbulo del árbol de levas. Los resortes ejercen fuerza sobre las válvulas para asegurarse de que las válvulas se cierren a rpm altas y a presiones de refuerzo elevadas.

Los rotadores de válvula (26) hacen que las válvulas giren cuando el motor está funcionando. La rotación de las válvulas impide que las válvulas se quemen al cambiar constantemente el área de contacto de la cara de la válvula y del asiento de la válvula (2) 9. La rotación de las válvulas prolonga su vida útil.