Sistema & Operacion Sistema Combustible
3508B Engine - RENR1330
La función de giro del motor sin entrada de inyección
permite que el técnico haga girar el motor sin que se inyecte combustible con el
fin de localizar y solucionar problemas o para realizar un trabajo mecánico. El
conector del mazo de cables para la entrada de giro del motor sin inyección en
el motor 3508B está ubicado en el lado derecho del motor en el compartimiento
del motor encima del Módulo de control electrónico (ECM).
El conjunto de enchufe que se debe conectar al conector del mazo de cables para
la entrada de giro del motor sin inyección está compuesto de dos enchufes
Deutsch de 3 clavijas que se mantienen juntos con un cable. Solamente uno de los
enchufes del conjunto de enchufe estará conectado en cualquier momento a las
entradas de señal para giro del motor sin inyección. Dos de las tres clavijas en
cada enchufe se cortocircuitan juntas en cada uno de los dos enchufes. Si el
enchufe con el cortocircuito entre las clavijasA y B está conectado, el motor
arrancará y se habilitará la inyección de combustible. Si el enchufe con el
cortocircuito entre las clavijas A y C está conectado, el motor arrancará y se
desactivará la inyección de combustible.
El Módulo de control electrónico (ECM) de motor tiene un interruptor para la diferencia de presión en el filtro de combustible. El interruptor está montado en la caja del filtro de combustible. Este interruptor se usa para suministrar una señal por medio del enlace de datos. La señal llega al tablero monitor de la máquina. El tablero monitor indica si la restricción del filtro de combustible está a un nivel aceptable. El tablero monitor advertirá al operador cuando la restricción en el filtro de combustible alcance un nivel inaceptable. Cuando esto ocurre se registra un suceso en el ECM. El suceso se puede observar con el Técnico Electrónico (ET) Caterpillar. El suceso se puede borrar también con el ET Cat.
Una señal eléctrica desde el Módulo de control
electrónico (ECM) controla cada uno de los inyectores electrónicos de
combustible. Esta señal determina la sincronización de la inyección de
combustible. La duración de la señal determina la cantidad de combustible
inyectado.
La señal de voltaje desde el ECM proporciona un control preciso de los
inyectores.
Ilustración 1
Ejemplo típico de un Motor 3508B
Diagrama del sistema de combustible
El suministro de combustible es de un diseño convencional para los motores que usan inyectores de combustible. El circuito de suministro de combustible usa una bomba de transferencia de combustible para suministrar combustible del tanque de combustible a los inyectores de combustible electrónicos. La bomba de transferencia es una bomba de engranajes de caudal fijo.
El combustible circula desde la bomba de transferencia de combustible pasando por los conductos moldeados del módulo de control electrónico. Esto enfría el módulo. Entonces, el combustible fluye a través de un filtro de combustible antes de que entre en el múltiple de suministro de combustible. La bomba de cebado de combustible está ubicada en la base del filtro de combustible para llenar el sistema. El sistema se volverá a llenar después de cambiar el filtro. Se llenará el sistema después de que se drenen el múltiple de suministro de combustible y el múltiple de retorno. Se llenará también el sistema cuando se reemplazan los inyectores de combustible.
El combustible fluye continuamente del múltiple de suministro de combustible a través de los inyectores de combustible. El combustible circula cuando el orificio de suministro o llenado del inyector no está cerrado por el émbolo del conjunto del cuerpo del inyector. El combustible vuelve al tanque por el múltiple de retorno de combustible. El combustible que no es inyectado en el cilindro es desplazado por el émbolo y es devuelto al tanque por el múltiple de retorno de combustible.
Al final del múltiple de retorno de combustible hay una válvula reguladora de presión. Esta válvula controla toda la presión del sistema de combustible. Esto proporciona un llenado adecuado de los inyectores de combustible.
Ilustración 1
Ejemplo típico de un motor 3508B
Circuito de control electrónico del sistema de combustible
El sistema de inyectores unitarios controlados electrónicamente y accionados
mecánicamente permite un control electrónico total de la sincronización de la
inyección. Se varía la sincronización de la inyección para optimizar el
rendimiento del motor. Esto es producto de las condiciones de operación del
motor.
La velocidad del motor se controla ajustando la duración de la inyección. El
anillo de referencia de sincronización forma parte del grupo de engranaje
trasero. El sensor de velocidad/sincronización del motor vigila el anillo de
sincronización para proporcionar información al Módulo de control electrónico (ECM).
Esta información se utiliza para detectar la posición del cigüeñal y la
velocidad del motor. Esta información y otros datos permiten que el ECM envíe
correctamente una señal a los solenoides de los inyectores. Se energiza el
solenoide del inyector de combustible para empezar la inyección de combustible.
Se desenergiza el solenoide del inyector de combustible para terminar la
inyección de combustible.
Cuando la carrera del émbolo está en la parte superior, el combustible fluye a
través de los conductos de combustible de baja presión en la caja. El
combustible fluye entonces al conducto central en el émbolo y a la cámara de
bombeo debajo del émbolo. Cuando la carrera del émbolo esté en la parte
inferior, el combustible fluye a través de los conductos de combustible de alta
presión. El combustible fluye a través de la válvula de cartucho abierta y en
los conductos de combustible de baja presión. Cuando la válvula de cartucho está
cerrada o activada, se bloquea el flujo de combustible a través de la válvula de
cartucho. Esta obstrucción causa una subida en la presión de combustible y
empieza la inyección. La inyección continúa hasta que la válvula de cartucho sea
desactivada o abierta. Se permite que el combustible fluya a través de la
válvula de cartucho. Esto causa una caída en la presión y la detención de la
inyección. El émbolo continúa forzando combustible a través de la válvula
abierta de cartucho hasta que la carrera del émbolo alcance la parte inferior.
El resorte del inyector de combustible hace que el émbolo retorne a la posición
de arranque y el ciclo se repite.
El inicio de la inyección de combustible se determina cuando la válvula de
cartucho es abierta o cerrada por el módulo de control electrónico (ECM). El
módulo de control electrónico (ECM) determina la cantidad de combustible que se
inyecta cuando la válvula de cartucho está abierta o cerrada.
Durante la carrera de inyección de combustible, el combustible pasa a la cámara
de bombeo por una válvula de boquilla. La válvula de boquilla tiene una válvula
de aguja que se carga por resorte. El combustible circula por el conducto de
combustible alrededor de la válvula de aguja a la cámara de la válvula. En la
cámara de la válvula, la presión de combustible levanta la válvula de aguja del
asiento. El combustible puede circular ahora por los orificios en la punta de la
cámara de combustión.
La parte inferior del inyector de combustible sobresale una corta distancia por
debajo de la culata en la cámara de combustión. La punta de inyector tiene
varios orificios pequeños espaciados uniformemente alrededor del diámetro
exterior. Estos orificios rocían combustible en la cámara de combustión.
C27 and C32 Engines for Caterpillar Built Machines - SENR9937
Ilustración 1
Diagrama del sistema de combustible
(1) Conducto de combustible
(2) Inyectores unitarios electrónicos mecánicos
(3) Tubería de retorno de combustible
(4) Filtro secundario de combustible
(5) Bomba de transferencia de combustible
(6) Válvula de retención
(7) Base del filtro de combustible
(8) Filtro primario de combustible
(9) Tubería de suministro de combustible
(10) Válvula de alivio de presión
(11) Bomba de cebado de combustible eléctrica
(12) Tanque de combustible
(13) Válvula reguladora
El circuito de suministro de combustible es un diseño convencional para motores diesel con inyectores unitarios. El sistema consta de los siguientes componentes principales que se utilizan para entregar combustible a baja presión a los inyectores unitarios:
Tanque de combustible - El tanque de combustible se utiliza para almacenar el combustible.
Bomba de cebado de combustible - La bomba de cebado de combustible se utiliza para descargar el aire del sistema de combustible. A medida que se purga el aire, el sistema se llena con combustible.
Filtros de combustible - El filtro de combustible primario se usa para eliminar materiales abrasivos y contaminantes del sistema de combustible que pueden ser suficientemente grandes para dañar la bomba de transferencia de combustible. El filtro de combustible secundario se usa para eliminar materiales abrasivos y contaminantes de hasta dos micras que podría dañar los inyectores.
Tuberías de suministro y retorno - Las tuberías de suministro y las tuberías de retorno se utilizan para entregar el combustible a los diferentes componentes.
El propósito del circuito de suministro de combustible de baja presión es suministrar combustible filtrado a los inyectores de combustible a una velocidad y a una presión constantes. El sistema de combustible se utiliza también para enfriar componentes como los inyectores de combustible.
Una vez que los inyectores reciban el combustible a baja presión, se somete otra
vez a presión el combustible antes de inyectarlo en el cilindro. El inyector
unitario usa la energía mecánica proporcionada por el árbol de levas para
obtener presiones que pueden ser mayores que
El módulo de control electrónico (ECM) del motor regula el suministro de combustible. El ECM reúne datos de diversos sistemas del motor y los procesa para administrar estos aspectos del control de inyección de combustible:
- Sincronización de la inyección
- Avance de la sincronización de la inyección
de combustible
- Duración del ciclo de inyección
- Estado de la modalidad fría del motor
El sistema mecánico y electrónico del combustible depende de una gran cantidad de datos de los otros sistemas del motor. Los datos acumulados por el ECM se utilizan para proporcionar el rendimiento óptimo del motor.
Circuito de suministro de combustible de baja presión
El caudal de combustible por el sistema empieza en el tanque de combustible (12). El combustible se extrae del tanque mediante la bomba de transferencia de combustible (5). La bomba de transferencia de combustible tiene una válvula de retención (6) que permite que el combustible circule alrededor de los engranajes de la bomba durante el cebado del sistema de combustible. La bomba de transferencia de combustible tiene también una válvula de alivio de presión ( 10). La válvula de alivio de presión se utiliza para proteger el sistema de combustible contra la presión extrema.
La bomba de transferencia de combustible está diseñada para producir un caudal excesivo de combustible a través del sistema. El sistema utiliza el flujo de combustible excesivo para enfriar los componentes del sistema. El flujo excesivo de combustible purga también cualquier aire del sistema durante la operación. El aire que pueda quedar atrapado en el sistema de combustible puede ocasionar cavitación, lo que puede dañar los componentes del inyector unitario.
La bomba de cebado de combustible (11) está ubicada en la base del filtro de combustible (7). La base del filtro de combustible y el filtro de combustible primario ( 8) tienen también un interruptor de la acción de sifón que impide que el combustible se drene del sistema de combustible cuando no esté funcionando el motor. La bomba de cebado es una bomba eléctrica que dirige el combustible durante la operación de la bomba de cebado. El combustible filtrado sale del filtro de combustible y vuelve a los conductos de la base del filtro de combustible. Antes de salir de la base del filtro de combustible, se toma una muestra de la presión y de la temperatura del combustible por medio de los sensores de presión y temperatura de combustible. El control del motor usa las señales generadas por los sensores para supervisar el estado de los componentes del motor. El combustible circula por el filtro de combustible secundario ( 4) que es un filtro de combustible de dos micras. El combustible se filtra para eliminar las partículas abrasivas que causan el desgaste prematuro de los componentes del sistema de combustible. Esta información se usa también para ajustar el suministro de combustible al motor para optimizar su eficiencia.
El combustible es transferido por las tuberías de suministro de combustible (9) al conducto de combustible (1 ) en la culata. Solamente una parte del combustible que se suministra a los inyectores de combustible se utiliza para la operación del motor. Este combustible sin utilizar se descarga en los conductos de retorno del combustible. El combustible vuelve al tanque de combustible por las tuberías de retorno (3). Hay una circulación continua de combustible dentro del sistema de combustible de baja presión.
Durante la operación del motor, los inyectores de combustible ( 2) reciben combustible del sistema de combustible de baja presión. El inyector presuriza el combustible a alta presión. El combustible se inyecta entonces en el cilindro. El exceso de combustible vuelve al tanque. Para obtener una explicación completa sobre el proceso de inyección, consulte Operación de Sistemas, "Inyector unitario" .
Hay una válvula reguladora de presión (13) ubicada en el retorno de combustible. La válvula reguladora de presión permite que el sistema de combustible de baja presión mantenga una presión constante. También hay una lumbrera de control de flujo ubicada en el retorno de combustible. La lumbrera de control de flujo mantiene una contrapresión constante del sistema. La lumbrera permite un flujo constante del combustible a través del sistema. Esto evita el calentamiento excesivo del combustible.
Calentadores del combustible
Los calentadores de combustible impiden la formación de cera en el combustible y
el taponamiento de los filtros de combustible en tiempo frío. El motor no
disipará suficiente calor para impedir la formación de cera en tiempo frío. Se
pueden usar dos tipos de calentadores de combustible: controlados
termostáticamente y autoajustables. Los calentadores que no estén
termostáticamente controlados pueden calentar el combustible a más de
- Reducción de la eficiencia del motor
- Daños en la bomba de combustible
- Desgaste prematuro
Nota: No utilice nunca calentadores de combustible sin ningún tipo de termostato. Asegúrese de que los calentadores del combustible estén DESCONECTADOS en tiempo caluroso.
Circuito de control electrónico del sistema de combustible
La bomba inyectora, las tuberías de combustible y los inyectores que se usan en los motores diesel tradicionales Perkins se han reemplazado por un inyector unitario electrónico controlado electrónicamente y accionado mecánicamente en cada cilindro. Cada uno de los inyectores tiene un solenoide que controla la cantidad de combustible suministrada por el inyector. Dispone de un módulo de control electrónico (ECM) que envía una señal a cada solenoide del inyector para controlar completamente el motor.
Hay dos componentes principales del sistema de control electrónico que son necesarios para controlar los inyectores unitarios electromecánicos:
- El ECM
- El módulo de personalidad (almacenamiento para el archivo Flash del ECM)
El ECM es la computadora que se utiliza para proporcionar control para todos los aspectos de la operación del motor. El módulo de personalidad contiene el software que define las características del control del motor. El módulo de personalidad contiene los mapas de operación. Los mapas de operación definen las siguientes características del motor:
- Potencia de motor
- Curvas de par
- Velocidad del motor (rpm)
- Otras características
El ECM, el módulo de personalidad, los sensores del motor y los inyectores unitarios trabajan juntos para controlar el motor. Ninguno de los cuatro puede controlar el motor por separado.
El ECM mantiene la velocidad deseada del motor detectando la velocidad real del motor. El ECM calcula la cantidad de combustible que es necesario inyectar para obtener la velocidad deseada del motor.
Inyección de combustible
El ECM controla la cantidad de combustible que se inyecta variando las señales enviadas a los inyectores. El ECM envía una señal de alto voltaje al solenoide para activarlo. Los inyectores inyectarán combustible solamente cuando el solenoide del inyector esté activado. El ECM puede controlar la sincronización de la inyección y la cantidad de combustible que se inyecta controlando la sincronización y la duración de la señal de alto voltaje.
El ECM establece algunos límites en cuanto a la cantidad de combustible que se puede inyectar. El control de la relación de combustible (FRC) es un ajuste que controla la cantidad de aire y combustible con el fin de controlar las emisiones. Este límite se basa en la presión de refuerzo. Cuando el ECM detecta una presión de refuerzo más alta, el ECM aumenta el límite de la FRC. La posición nominal del combustible (RFP) es también un límite basado en la potencia nominal del motor. Esto es similar a los topes de la cremallera y al resorte de par en un motor regulado mecánicamente. La RFP proporciona la potencia y las curvas de par para una familia específica de motores y para un motor de potencia nominal específica. La fábrica programa todos estos límites en el módulo de personalidad. El técnico de servicio no puede programar estos límites.
La sincronización de la inyección depende de tres factores: velocidad del motor (rpm) , carga del motor y condiciones de operación del motor. El ECM determina el punto muerto superior del cilindro No. 1 a partir de la señal enviada por el sensor de velocidad/sincronización del motor. El ECM decide cuándo debe tener lugar la inyección con relación al punto muerto superior. El ECM envía después la señal al inyector unitario electrónico en el momento deseado.
Mecanismo del inyector unitario electrónico
| Ilustración 2 | g01748593 |
| Mecanismo del inyector unitario
electrónico (14) Inyector unitario electrónico (15) Tuerca de ajuste (16) Conjunto de balancín (17) Lóbulo del árbol de levas |
|
El mecanismo electrónico del inyector unitario proporciona la fuerza descendente requerida para someter a presión el combustible en la bomba inyectora. El inyector unitario electrónico (14 ) permite que el combustible se inyecte en la cámara de combustión con una sincronización precisa. El movimiento se transmite desde el lóbulo del árbol de levas (17 ) para el inyector unitario electrónico a través del conjunto de balancín (16) a la parte superior del inyector unitario electrónico. La tuerca de ajuste (15 ) permite ajustar el juego del inyector. Para obtener el ajuste apropiado del juego del inyector, consulte el ajuste del inyector unitario electrónico en Pruebas y Ajustes , "Inyector unitario electrónico - Ajustar" .
Inyector unitario electrónico
| Ilustración 3 | |
| Inyector unitario electrónico (18) Resorte (19) Conexión del solenoide al Módulo de Control Electrónico (ECM) (20) Conjunto de válvula de solenoide (21) Conjunto de émbolo (22) Cañón (23) Sello (24) Sello (25) Resorte (26) Espaciador (10) Caja (11) Válvula de retención |
|
El combustible a baja presión procedente del múltiple de suministro de combustible entra en el inyector unitario electrónico por el orificio de llenado a través de conductos taladrados en la culata.
A medida que el mecanismo del inyector unitario electrónico transfiere la fuerza a la parte superior del inyector, el resorte ( 18) se comprime y el émbolo (21) se impulsa hacia abajo. Esta acción desplaza el combustible a través de la válvula en el conjunto de válvula de solenoide (20) y lo envía por el múltiple de retorno al tanque de combustible. A medida que el émbolo se desplaza hacia abajo, el diámetro exterior del émbolo cierra el conducto del cañón (22). Los conductos del interior de la caja (27) y a lo largo de la válvula de retención (28) a la punta del inyector ya contienen combustible de inyección. Después de que se cierre el conducto en el cuerpo cilíndrico del émbolo, el inyector estará listo para la inyección en cualquier momento. El comienzo de la inyección se basa en el software en el ECM.
Cuando el conjunto de válvula de solenoide se activa por medio de una señal en
la conexión de solenoide ( 19), la válvula se cierra y la presión de combustible
se eleva en la punta del inyector. La inyección empieza a
La duración de la inyección mide el combustible consumido durante el proceso de inyección de combustible. La lógica del regulador que está programada en el ECM controla la duración del ciclo de inyección.
A medida que gira el lóbulo del árbol de levas más allá del punto de levantamiento máximo de la leva, se elimina la fuerza sobre la parte superior del inyector unitario electrónico y se deja que se expanda el resorte del mecanismo inyector. El émbolo vuelve a la posición original. Esto destapa el conducto de suministro de combustible en el cuerpo cilíndrico del émbolo para rellenar la caja de la bomba inyectora. Se permite otra vez que circule combustible a baja presión por la caja del inyector de combustible. Después de circular por la caja del inyector de combustible, el combustible sale por el orificio de derrame. Esto continúa hasta que se vuelve a activar el conjunto de válvula de solenoide para otro ciclo de inyección.
D11R Track-Type Tractor Power Train - RENR2045
El Módulo de Control del Motor (ECM) controla el freno de compresión CAT. El freno de compresión CAT ayuda a que el operador pueda disminuir la velocidad del vehículo en pendientes, o realizar una reducción de velocidad necesaria. El freno de servicio no se debe usar continuamente cuando se baja pendientes largas. El freno de compresión CAT proporciona asistencia a los frenos de servicio. El tren de impulsión hace girar el cigüeñal del motor durante una operación cuesta abajo o durante cualquier condición de reducción de velocidad. El motor usa la rotación de los componentes del tren de impulsión para determinar la velocidad del vehículo. Se puede aplicar un par de frenado al tren de impulsión del vehículo para reducir la velocidad del vehículo. Cuando se activa el freno de compresión CAT, la fuerza de frenado se logra al abrir las válvulas de escape del motor. Las válvulas de escape se abren cerca de la parte superior de la carrera de compresión para aliviar el aire altamente comprimido en el sistema de escape. Sólo se puede activar el freno de compresión CAT cuando el motor no está en la posición del combustible. De este modo, no se produce combustión ni se aplica fuerza positiva sobre el pistón. La presión del aire comprimido que se libera a la atmósfera evita que la energía regrese al pistón del motor en la carrera de potencia. El resultado es una pérdida de energía, ya que el proceso de expansión no devuelve el trabajo realizado por la compresión de la carga del cilindro. Esta pérdida de energía se quita del tren de impulsión. El tren de impulsión proporciona la acción de frenado para el vehículo.