Manual de Diésel

Número de Módulo

Motores I Guía del Participante

Conceptos de motore a diésel

Contenido 1. Explicar los fundamentos de operación de un motor diésel. 1.1 Definir la terminología del motor diésel 1.2 Describir cómo opera un motor diésel 1.3 Describir las características y diferencias del motor diésel y gasolina 2. Identificar los componentes básicos del motor diésel. 2.1 Identificar los componentes individuales de un motor diésel 2.2 Explicar la función y funcionamiento de cada componente 3. Explicar el funcionamiento del sistema de lubricación. Identificar y explicar la función de los componentes del sistema de 3.1 lubricación 3.2 Describir las propiedades del aceite lubricante 4. Explicar el funcionamiento del sistema de enfriamiento del motor Identificar y explicar la función de los componentes del sistema de 4.1 enfriamiento 54.2 Describir las propiedades y características del refrigerante 5. Explicar el funcionamiento del sistema de admisión y escape del motor Identificar y describir el funcionamiento del sistema de aspiración 5.1 natural 5.2 Identificar y describir el sistema turbocargado 5.3 Describir las pruebas al sistema de admisión y escape 6. Explicar el funcionamiento del sistema de inyección 6.1 Explicar los conceptos de inyección y condiciones de operación 6.2 Identificar y describir la función de los componentes 6.3 Describir la medición y entrega de combustible 6.4 Explicar el control de combustible 7. Describir las propiedades del combustible diésel 7.1 Describir el contenido energético del diésel 7.2 Explicar la capacidad de lubricación y fluidez 7.3 Identificar los elementos de corrosión y contaminación en el diésel 7.4 Describir las características que afectan el arranque 8. Clasificar los motores de acuerdo a las familias Caterpillar 8.1 Determinar la nomenclatura de los motores 8.2 Describir las características de los motores 8.3 Identificar las aplicaciones de los motores Anexos: Glosario Referencias

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Conceptos de motore a diésel

1. Explicar los fundamentos de operación de un motor diésel Contenido 1.1

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1.5

Definir la terminología del motor diésel 1.1.1 Terminología de movimiento y potencia 1.1.2 Términos de salida de medida 1.1.3 Terminología de eficiencia Describir cómo opera un motor diésel 1.3.1 Conceptos básicos 1.3.2 Combustión 1.3.3 Cámara de combustión 1.3.3 Ciclo de cuatro tiempos 1.3.3 Orden de encendido 1.3.3 Rotación del motor Describir las diferencias del motor diésel y gasolina 1.5.2 Diferencias

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1.1 Definir la terminología del motor diésel 1.1.1 Terminología de movimiento

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Fricción Inercia Fuerza Trabajo Presión

Fricción Se requiere una cierta cantidad de fuerza para deslizar las superficies de dos objetos uno contra el otro. La resistencia a este movimiento se llama fricción. A medida que aumenta la carga, aumenta la fricción. La fricción produce calor, que es uno de los mayores contribuyentes al desgaste y al daño de los componentes. La película lubricante de aceite entre las partes móviles de un motor reduce la fricción y el desgaste de los componentes. Esto también reduce la resistencia del motor y permite que el motor produzca más potencia utilizable. Inercia La primera ley de movimiento de Isaac Newton establece que un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento y un objeto en reposo tiende a permanecer en reposo hasta que actúa sobre una fuerza externa. Este fenómeno se debe a objetos que poseen inercia. La cantidad de inercia que tiene un objeto es directamente proporcional a la cantidad de masa de ese objeto. Mientras un motor está funcionando, por ejemplo, la inercia desarrollada por el volante giratorio (que está atornillado al extremo del cigüeñal) ayuda a mantener una rotación suave del motor y una salida constante. Fuerza Es un empuje o un tirón, que inicia, detiene o cambia la dirección del movimiento de un objeto. Como ejemplo, la fuerza se crea por combustión durante la carrera de potencia. Cuanto mayor sea la fuerza generada, mayor será la potencia producida. La fuerza se mide en Newtons (N) y la fuerza de libra (lbf).

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Conceptos de motore a diésel Trabajo El trabajo ocurre cuando una fuerza supera la resistencia para crear movimiento. Trabajo = Fuerza x Distancia. La unidad de trabajo es el joule métrico (j), que es el trabajo realizado cuando se aplica una fuerza de un Newton y se mueve un cuerpo un metro en la dirección de la aplicación de la fuerza. La unidad de conversión al inglés es la libra-pie (ft lb). Presión Es una medida de la fuerza por unidad de área. Durante el ciclo de cuatro tiempos, se produce mucha presión en la parte superior del pistón durante los golpes de compresión y de potencia. Muchos sistemas y componentes de motores de combustión interna operan bajo, o generan, presiones específicas. El conocimiento y la medición de estos pueden proporcionar una gran cantidad de información sobre la salud general del motor. La presión se puede crear de tres maneras: ✓ Aumentar la temperatura; ✓ Disminuye el volumen, pero la masa permanece igual (compresión) y ✓ Restricción de flujo.

1.1.2 Términos de salida de potencia ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

RPM Torque Horsepower Brake Power Indicated Power Friction Power Heat

RPM Esta es la velocidad de giro de un motor y describe el número de vueltas por minuto que está operando o la cantidad de veces que el cigüeñal gira 360 ° en un minuto. Torque Cuando el motor está funcionando, la combustión que tiene lugar hace que los pistones se muevan hacia abajo en el cilindro. Este movimiento de pistón hacia abajo empuja las bielas y hace girar el cigüeñal. La fuerza de torsión o de giro resultante producida por el cigüeñal se llama torque. El par es también una medida de la capacidad de carga de un motor. 5

Conceptos de motore a diésel Potencia James Watt, un inventor escocés, originalmente derivó el término caballos de fuerza. Watt observó la capacidad de un caballo en una mina de carbón que alzaba carbón. Éldefinió 1 HP para ser igual a la capacidad de un caballo para levantar 33.000 libras de carbón a una distancia de 1 pie en 1 minuto. Potencia = Torque x RPM / 5252 La definición de caballos de fuerza describe la cantidad de trabajo producido durante un período de tiempo. Potencia Indicada (IHP) es la potencia que un motor teóricamente es capaz de producir. Es la potencia indicada por el fabricante que un motor puede desarrollar Potencia al freno (BHP) es la potencia útil disponible para trabajar en el volante. Es menor que la indicada, ya que se utiliza algo de energía para mover los componentes del motor y los auxiliares de accionamiento, como las bombas de agua y aceite. Normalmente se encuentra comprobando físicamente un motor en un dinamómetro. Un dinamómetro es un dispositivo que está acoplado a un motor con el propósito de medir el par y la potencia de salida del motor. Potencia a la fricción (FHP) es la potencia que un motor requiere para superar las pérdidas de fricción de los cojinetes, engranajes y otras partes móviles del motor. La potencia de fricción aumenta a medida que aumenta el tamaño y/o la velocidad de un motor. Para calcular la potencia del motor de freno, se utiliza la siguiente fórmula: IHP - BHP = FHP El trabajo se define como una fuerza que se aplica a lo largo de una distancia. Trabajo = Fuerza x Distancia

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Conceptos de motore a diésel Calor

La temperatura es una medida de calor o frialdad relativa de un objeto. Normalmente se mide con una escala de Fahrenheit o Celsius. British Thermal Unit (BTU) La unidad térmica británica (BTU) se utiliza para medir el valor de calor de una cantidad específica de combustible, o la cantidad de calor transferido de un objeto a otro. El calor es una forma de energía producida por la combustión del combustible. La energía térmica se convierte en energía mecánica por el pistón y otros componentes del motor con el fin de producir energía adecuada para el trabajo. Un BTU es la cantidad de calor necesaria para elevar una libra de agua en un grado Fahrenheit. También se utiliza para describir el valor de calentamiento de un combustible. Los combustibles con mayores niveles de BTU generan más calor y por lo tanto más potencia. El combustible diésel tiene una calificación BTU más alta que la gasolina. En un sistema de refrigeración, el calor se retira del motor. La cantidadde calor eliminado por el sistema de refrigeración se mide en BTU.

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1.1.3 Términos de medida

La eficiencia que un motor particular tiene se expresa como un porcentaje de la potencia real (BHP) a la potencia teórica (IHP) de un motor.

El rendimiento de un motor se clasifica comparando la potencia desalida y/o la eficiencia del motor. Estos pueden medirse de varias maneras. Las especificaciones del fabricante deben ser conocidas con el fin de comprender los efectos que todos estos factores y medidas tienen en el rendimiento del motor. Algunas de las especificaciones básicas que un fabricante diseña en un motor y que afectan el rendimiento del motor son: ✓ Diámetro ✓ Carrera ✓ Desplazamiento ✓ Índice de compresión. Diámetro (B) El diámetro es un término usado para describir el diámetro interno de cada uno de los cilindros en un motor. El diámetro se mide típicamente en milímetros o pulgadas. El diámetro, junto con la longitud de desplazamiento del pistón, determina el volumen de aire disponible para la combustión. Normalmente, cuanto mayor es el diámetro, más potente es el motor. TDC : BDC : Stroke : Displacement El punto muerto superior (TDC) es un término usado para describir la posicióndel pistón cuando está en su punto más alto en el cilindro. Muchos eventos en el funcionamiento del motor se identifican por la posición del cigüeñal, medida en grados antes o después del TDC. El punto muerto inferior (BDC) es un término usado para describir la posicióndel pistón cuando el pistón está en su punto más bajo en el cilindro.

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Conceptos de motore a diésel El trazo es un término usado para describir la distancia que un pistón viaja en el cilindro del motor. La carrera se mide como la diferencia entre la posición del pistón en TDC y BDC. La cantidad de carrera se determina por el diseño del cigüeñal. El movimiento se mide en milímetros o pulgadas. Un recorrido más largo permite más aire en el cilindro, lo que permite que más combustible se queme, creando más potencia. Desplazamiento del motor El diámetro, la carrera y el número de cilindros determinan el desplazamiento de un motor. El desplazamiento de cada cilindro es simplemente el volumen de espacio barrido por el pistón durante una carrera. El desplazamiento del motor es el desplazamiento de cada cilindro multiplicado por el número de cilindros. Desplazamiento = Área del cilindro x Carrera x número de cilindros

Compression Ratio El desplazamiento del cilindro y el volumen de la cámara de combustión determinan la relación de compresión de un motor. Para calcular la relación de compresión, utilice la siguiente fórmula: CR = Volumen total del cilindro/Cámara de combustión O Volumen total en BDC/(Volumen de compresión en TDC)

Las relaciones de compresión típicas de los motores diésel oscilan entre 11: 1 y 22: 1. Esto es significativamente mayor que la relación de compresión de un motor de gasolina o gas natural típico, normalmente de 8: 1 a 11: 1. Los motores diésel utilizan relaciones de compresión más altas para aumentar la presión dentro de la cámara de combustión. Esto se debe a que su diseño básico de encendido es la ignición por compresión, en comparación con el encendido por chispa para motores de gasolina y gas natural. Presiones más altas causarán un aumento en la temperatura del aire y del combustible en la cámara de combustión. Esta alta temperatura (aproximadamente 1000 ° F) hará que el combustible diésel se encienda sin el uso de una bujía. 9

Conceptos de motore a diésel

1.1.4 Terminología de Eficiencia Condiciones atmosféricas Para producir los niveles de potencia deseados, los motores diéselrequieren un gran volumen de aire. La presión atmosférica, la temperatura del aire ambiente y la humedad relativa del aire juegan un papel importante en las características de rendimiento de un motor. Es la presión atmosférica que forza el aire en el motor. La presión atmosférica es la presión que se ejerce sobre la superficie de la tierra debido al peso de la atmósfera (el aire que rodea a la tierra). La presión atmosférica es mayor a nivel del mar porque la columna de aire sobre el nivel del mar es más alta que por encima de la cima de una montaña. Por ejemplo, debido al aumento de la presión a nivel del mar, el aire es más denso que el aire sobre una montaña. El aire denso permite que más moléculas de aire fluyan hacia el cilindro. Esto permite que el combustible se queme más completamente en un motor diésel, que, a su vez, produce más potencia. Esta es la razón por la cual los motores funcionan mejor en altitudes más bajas; Simplemente porque el aire es más denso. La temperatura ambiente del aire también juega un papel en cuánto aire puede fluir en un motor. Cuanto menor es la temperatura del aire, más densa es la carga de aire que entra en los cilindros. Cuanto mayor es la densidad del aire, más potencia se puede producir de manera eficiente en el motor. Los motores tienden a funcionar mejor en el tiempo de la noche porque la temperatura del aire es más baja y consecuentemente una carga más densa del aire entra en el cilindro. La humedad es también un factor importante en la combustión del motor diésel. La humedad es una medida relativa de la cantidad de vapor de agua que está presente en el aire. Mayor humedad del aire significa más vapor de agua y menos oxígeno y, en consecuencia, menor eficiencia de combustión y menor capacidad de potencia. La potencia real producida por un motor es siempre menor que la potencia teórica. Hay varias maneras de describir la eficiencia de un motor. Eficiencia Volumétrica - se define como la capacidad de un motor para llenar el cilindro de aire en la carrera de admisión en comparación con el cilindro que se llena completamente con aire a presión atmosférica. Debido a que el aire debe ser forzado en el cilindro por la presión atmosférica, el cilindro nunca estará 100% lleno. Por lo general, es aproximadamente el 85%. Sin embargo el turbo alimentación podría cambiar esto a aproximadamente 130%.

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Conceptos de motore a diésel Eficiencia mecánica - es la relación entre la potencia de frenado y la potencia indicada. La relación entre la potencia de frenado y la potencia indicada se denomina eficiencia mecánica y tiene un máximo aproximado del 85%. A mayores velocidades del motor, una mayor proporción de la potencia es absorbida por la fricción y, por consiguiente, la eficiencia mecánica cae. Eficiencia térmica - es el grado en que un motor es capaz de convertir con éxito la energía de la proporción de combustible de aire en energía térmica para hacer que los pistones para girar el cigüeñal. Eficiencia de combustible - se define de varias maneras. Las más comunes son kilómetros por litro (km / l), litros por 100 Km o millas por galón (mpg). Estos se utilizan para describir la eficiencia de combustible de un motor en una aplicación en carretera, como un camión. La eficiencia del combustible para aplicaciones de movimiento de tierra o construcciones puede expresarse en litros por hora (lph) o galones por hora (gph) a velocidad nominal.

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1.2 Funcionamiento del motor diésel 1.2.1 Proceso de la Combustión ¿Qué es un motor? Un motor es una máquina capaz de transformar la energía química almacenada en los combustibles, por medio de un proceso químico llamado combustión, en energía mecánica capazde realizar un trabajo. En los automóviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento del vehículo.

Conceptos básicos Piense en un motor como un reloj, todo funciona en sincronización para mantener un buen tiempo. En un motor diésel o de gas sucede algo similar, todos los componentes trabajan juntos de forma sincronizada para convertir la energía térmica de la combustión del diésel y eloxígeno en energía mecánica.

Combustión

El calentamiento del aire y el combustible juntos produce la combustión, lo que crea la fuerza necesaria para hacer funcionar el motor. El aire, que contiene oxígeno,es necesario para quemar el combustible. El combustible produce lafuerza. Cuando se atomiza, los combustibles diésel se encienden fácilmente y queman eficientemente. La combustión se produce cuando la mezcla de combustible de aire se calienta lo suficiente como para encenderse. Debe quemarse rápidamente de manera controlada para producir la mayor cantidad de energía térmica. Aire + Combustible + Calor = Combustión

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Conceptos de motore a diésel Factores que controlan la combustión La combustión está controlada por tres factores: 1. El volumen de aire comprimido 2. El tipo de combustible utilizado 3. La cantidad de combustible mezclado con el aire

The Combustion Chamber La cámara de combustión está formada por: 1. Camisa del cilindro. 2. El pistón. 3. La válvula de admisión. 4. La válvula de escape. 5. La culata.

Compression Cuando se comprime el aire, se calienta. Cuanto más se comprime el aire, más caliente se pone. En un motor diésel, si se comprime lo suficiente, produce temperaturas por encima de la temperatura de ignición del combustible.

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Conceptos de motore a diésel Cantidad de combustible La cantidad de combustible también es importante porque más combustible produce más fuerza. Cuando se inyecta en un área cerrada que contiene suficiente aire, una pequeña cantidad de combustible produce grandes cantidades de calor y fuerza. Proceso de combustión del motor diésel En un motor diésel, el aire se comprime dentro de la cámara de combustión hasta que esté lo suficientemente caliente para encender el combustible. A continuación, se inyecta combustible en la cámara caliente y se produce la combustión. Esto se denomina Encendido por compresión.

Reciprocating and Rotary Motion Los componentes trabajan juntos para transformar movimiento alternativo en movimiento rotatorio. Cuando ocurre la combustión, mueve el pistón y la biela en un movimiento ascendente y descendente llamado movimiento alternativo. La biela gira el cigüeñal, que convierte el movimiento alternativo en un movimiento circular llamado movimiento rotatorio. El movimiento rotatorio es una energía utilizable que puede conducir un generador, una bomba o un tren de accionamiento del vehículo, todos los cuales requieren movimiento giratorio para operar. Así es como el motor transforma el calor de la combustión en energía utilizable.

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1.2.2 Ciclo de Cuatro Tiempos Ciclo Diésel

Carrera de admisión El ciclo comienza con la carrera de admisión. En primer lugar, se abre la válvula de admisión. Al mismo tiempo, el pistón se mueve hacia el centro muerto inferior,o BDC, su punto más bajo, arrastrando el aire hacia la cámara de combustión. Durante la carrera de admisión, el cigüeñal gira 180 grados, o media revolución.La válvula de escape permanece cerrada. Carrera de compresión Durante la segunda carrera o compresión, la válvula de admisión se cierra, sellando la cámara de combustión. El pistón se mueve hasta su punto más alto en el revestimiento del cilindro, llamado Top Dead Center, o TDC. El aire atrapado está comprimido y muy caliente. La cantidad de aire comprimido se denomina relación de compresión. La relación de compresión de un motor es una comparación del volumen total de la cámara de combustión cuando el pistón está en la parte inferior de su carrera, en comparación con cuando está en la parte superior de su carrera. La relación de compresión es un número determinado; Se calcula dividiendo el volumen de aire en BDC por el volumen de aire en TDC. Carrera de fuerza El combustible diésel se inyecta cerca del final de la carrera de compresión. El calor acumulado por la alta compresión enciende la mezcla de combustible y aire, creando combustión y comenzando la carrera de potencia. Las válvulas de admisión y de escape permanecen cerradas para sellar la cámara de combustión. En un motor encendido por chispa, se requiere una bujía para encender la mezcla de gas natural-aire o gasolina-aire y crear combustión. La fuerza de combustión empuja el pistón hacia abajo, haciendo que la biela gire el cigüeñal otros 180 grados. El cigüeñal ha hecho una y media revolucionesdesde que comenzó el ciclo. 15

Conceptos de motore a diésel Carrera de escape La carrera de escape es la carrera final en el ciclo. Durante la carrera de escape la válvula de escape se abre cuando el pistón se mueve hacia arriba forzando los gases quemados fuera del cilindro. En TDC, la válvula de escape se cierra, la válvula de admisión se abre y el ciclo comienza de nuevo. La biela había girado el cigüeñal otros 180 grados. Ciclo de cuatro carreras Al final de la carrera de escape todo el proceso está completo. Durante este tiempo el cigüeñal ha completado dos rotaciones de 360 °. El ciclo completo ha tomado cuatro golpes: toma, compresión, potencia y escape. Así el nombre, "El Ciclo de Cuatro Tiempos". Los motores Cat utilizan el ciclo de cuatro tiempos, y el ciclo se repite una y otra vez mientras el motor está funcionando. La secuencia en la que cada cilindro llega a la carrera de potencia se llama el orden de disparo del motor. Cuatro Movimientos del Pistón = Dos Revoluciones del Cigüeñal

The Four Stroke Cycle (Otto)

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Conceptos de motore a diésel Orden de encendido El ciclo de cuatro tiempos se aplica a cada cilindro del motor en diferentes momentos a medida que el cigüeñal gira y los pistones y las válvulas producen eventos de combustión individuales. La secuencia de combustión entre los distintos cilindros permite que el motor funcione de manera suave y equilibrada. Esta secuencia se conoce como el orden de encendido del motor. Cada motor tiene un orden de encendido que se muestra como una secuencia numérica basada en los números de cilindros, comenzando con el n. ° 1. La mayoría de los motores diésel de seis cilindros en línea, por ejemplo, usan el mismo orden de encendido: 1-5-3-6-2-4. Los motores Vee tienen diferentes órdenes de encendido según la cantidad de cilindros.

Rotación del motor La rotación estándar para la mayoría de los motores de combustión interna es en sentido antihorario (CCW), como se ve desde la parte trasera del motor, que también se conoce como el extremo del volante o el extremo de salida.

Los motores de propulsión marina a menudo están disponibles tanto enrotación estándar como inversa, en sentido horario (CW), para acomodar aplicaciones de motores gemelos donde se usan rotaciones opuestas para equilibrar el torque de la propela.

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1.3 Características y diferencias entre un motor diésel y gasolina Tipo de ignición Los motores de gasolina y gas natural funcionan con encendido por chispa, que dirige la corriente eléctrica de alto voltaje desde una bobina de encendido o magneto a una bujía en cada cilindro. La chispa resultante enciende la mezcla de aire y combustible y crea la combustión que mueve el pistón. Los motores diesel funcionan sin bujías. En cambio, el calor desarrollado al comprimir el aire dentro de la cámara de combustión es lo suficientemente alto como para encender el combustible diesel. Esto se conoce como encendido por compresión.

Cuando el aire se comprime, desarrolla calor. Cuanto mayor es la compresión, más caliente es la temperatura. Los motores diesel producen temperaturas de compresión suficientemente altas dentro de cada cilindro (aproximadamente 540 ° C o 1000 ° F) que cuando el inyector de combustible rocía combustible diesel en el cilindro, se enciende cuando se mezcla con aire caliente. La combustión requiere tres ingredientes esenciales: • Aire: proporciona el oxígeno para quemar el combustible. • Combustible: produce la fuerza • Calor (o chispa): enciende el aire / combustible Combustion Chamber

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Conceptos de motore a diésel Más trabajo a RPM más bajas Otra diferencia importante es la cantidad de trabajo que un motor diésel puede realizar a revoluciones más bajas. Los motores diésel funcionan normalmente a entre 800 y 2200 RPM (revoluciones por minuto) y proporcionan más torque y potencia para hacer el trabajo. Esto se debe a que el cilindro del motor diésel está lleno de aire, mientras que el cilindro del motor de gas o de gasolina se llena con una mezcla aire/combustible. Esto contiene menos oxígeno y sólo puede quemar una menor cantidad de combustible en comparación con un motor diésel de igual tamaño.

Características y Diferencias Características

Motor Diésel

Combustible Usado

Motor de Gas

Diésel

Gasolina o Gas

Admisión del Combustible en la Cámara ¿Cómo?

Inyector

Carburador o Inyector

¿Dónde?

Cámara de Combustión

Múltiple Entrada

o

Puerto

de

¿Cuándo?

Al final de carrera de compresión

Durante la Admisión

Carrera

de

Relación de Compresión

14:1 – 24:1

7:1 – 11:1

Presión de Compresión

3150 – 3850 kPa

770 – 1400 kPa

425 – 5500C

Por encima de 2500C

Temperatura de Compresión Ignición Máximas RPM Torque

Eficiencia Térmica Control de Velocidad

Calor de Comprimido

Aire

Bujía Eléctrica

2000 – 4000 RPM

4000 – 7500 RPM

Varía un poco a lo largo de un rango de velocidades

Varía mucho a lo largo de un rango de velocidades

35 – 40%

25 – 30%

Solo Combustible

Volumen de Aire/Combustible

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Mezcla

Conceptos de motore a diésel

2. Identificar los componentes del motor diésel y la función

Contenido 2.1 2.2

Identificar los componentes individuales de un motor diésel Explicar la función de los componentes

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21 21

Conceptos de motore a diésel

2.1 Identificar los componentes del motor y función The Cylinder (Engine) Block El Bloque de Cilindros es uno de los componentes principales en un motor diésel y alberga los principales componentes de producción de energía. Debe presentar alta resistencia y durabilidad porque todas las fuerzas, presiones y calor resultantes delproceso de combustión se transfieren al bloque motor. Para proporcionar esta alta resistencia, el bloque es una fundición de precisión utilizando una combinación de materiales. Configuration Cilindro (Motor) Los bloques vienen en diferentes diseños: 1. Los motores en línea tienen los cilindros en línea. 2. Los motores de la formación de V separan los cilindros en dos filas, compartiendo el mismo cigüeñal en la parte inferior, y el bloque tiene una forma de V. Si bien el bloque en V amplía el ancho del motor, puede duplicar el número de cilindros y aumentar la potencia sin agregar mucha longitud. También puede proporcionar más potencia en un espacio más corto y más bajo que un motor en línea, como la expansión de un I-6 a un V-8 (se muestra). Cylinder Liners Camisa de cilindro (o los cilindros) están hechos de un hierro fundido de aleación de molibdeno para la dureza adicional. La superficie interna de cada revestimiento se endurece por inducción, luego se bruñe con un patrón cruzado para ayudar al control del aceite. Se utilizan sellos anulares para sellar el fondo de la camisa a la cavidad del refrigerante del bloque. Una placa se utiliza para sellar la parte superior de la camisa. El bloque rígido del motor permite que estos sellos permanezcan asentados y proporcione un sellado de camisa excelente. La función de las camisas es alojar y guiar los pistones, formar la cámara de combustión y alejar el calor de los pistones. También es posible tener cilindros maquinados directamente en el bloque: 21

Conceptos de motore a diésel Llamado orificio principal (1), en lugar de camisas de cilindro

Wet and Dry Liners Las camisas húmedas sellos anulares para sellar el refrigerante del sistema de enfriamiento y evitar la fuga de refrigerante (izquierda). Las camisas secas se usan a menudo para reparar los motores de los cilindros, si un cilindro falla o se desgasta excesivamente. Estos revestimientos son llamados 'secos' porque se ajustan a paredes de cilindro preexistentes en el bloque (derecha).

Cylinder Liner Honing El procedimiento de bruñido de camisas del cilindro proporcionará el acabado de superficie adecuado en las paredes del cilindro para crear la superficie de sellado adecuada para los anillos de pistón. La superficie terminada debe tener un patrón de bruñido cruzado y el ángulo ideal es de aproximadamente 130 grados. Si el ángulo es demasiado pronunciado, el aceite saldrá de la superficie demasiado rápido y no lubricará adecuadamente los anillos del pistón. Si el ángulo no es lo suficientemente inclinado, el aceite permanecerá en las paredes del cilindro, pasará los anillos y se quemará durante la carrera de potencia, lo que provocará un consumo excesivo de aceite. Procedimiento: Consulte el SEBF8068 para conocer los procedimientos adecuados.

Pistones Los pistones (1) son críticos para la vida de diseño y el rendimiento general de un motor. Los pistones están conectados al cigüeñal por una biela (3) y un pasador de pistón (2).

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Conceptos de motore a diésel Los pistones realizan las siguientes funciones principales: 1. Extraer y empujar aire: los pistones extraen aire hacia la cámara de combustión y expulsan los gases de escape. 2. Llevar cargas de combustión y calor: las presiones y temperaturas necesarias para la combustión son transportadas por coronas de pistón de aluminio. 3. Llevar cargas de empuje: la combustión hace que los faldones de pistón "golpeen" las camisas, aumentando la tensión en el faldón. 4. Soportan los anillos del pistón: las cargas de gas de combustión empujan los anillos de compresión hacia abajo en las ranuras del anillo y hacia afueracontra la camisa, sellando efectivamente el gas de combustión en el área de la corona. La carga excesiva de gas puede causar un desgaste prematuro de la ranura, romper el inserto, aflojar la unión del inserto o romper el anillo. 5. Transfieren la carga y el calor al pasador: las tensiones de combustión se concentran en la parte superior de los puntales del orificio del pasador. Las secciones gruesas de aluminio transfieren esta carga concentrada a los pasadores de pistón. La sobrecarga de la corona puede causar grietas por fatiga que comienzan cerca de la parte superior del orificio del pasador. Construcción del Pistón

El 3406B utiliza un conjunto de pistón de una pieza (1). Sin embargo, algunos motores 3406 usan un conjunto de pistón de dos piezas (2). El pistón de dos piezas consta de una corona de acero y una falda de aluminio, unidas por el pasador del pistón, y se utiliza para aplicaciones de mayor carga. Bandas de pistón: la primera se llama banda superior (3), la siguiente es lasegunda banda (4), etc. Esta área también contiene el inserto de acero quesostiene el anillo superior o anillos inferiores.

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Conceptos de motore a diésel Los rociadores de enfriamiento del pistón (5) están conectados al múltiple de aceite y dirigen una pequeña corriente de aceite al lado inferior de los pistones para enfriar. Esto ayuda a enfriar los pistones a una temperatura uniforme y proporciona una vida útil más larga de los pistones. Estilos de Pistón Esta imagen muestra dos estilos de pistones: 1. Cabezas de cilindro con cámaras de precombustión - utiliza pistones que tienen un tapón de calor en la corona (pistón a la derecha); Pistones de inyección directa que no tienen un tapón de calor. Los pistones son fundamentales para el diseño, la vida y el rendimiento general de un motor.

Piston Rings

Cada pistón tiene dos o más anillos de pistón que encajan en ranuras en el pistón. Tienen tres trabajos primarios: ✓ Sellar la cámara de combustión; ✓ Controlar la lubricación de las paredes del cilindro; ✓ Enfriar el pistón transfiriendo calor generado por la combustión. Hay dos tipos de anillos de pistón Los anillos de compresión (1) - sellan el fondo de la cámara de combustión evitando que los gases de combustión se escapen del pistón; Anillos de aceite (2) - que controlan la película de aceite en las paredes del cilindro cuando el pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo, para minimizar el desgaste del revestimiento, el pistón y los anillos. Los anillos de pistón están diseñados para ofrecer resistencia y durabilidad. Los anillos intermedios y de aceite están recubiertos de cromo, mientras que el anillo superior está recubierto de plasma. Ambos recubrimientos proporcionan excelentes propiedades de resistencia al desgaste. El pistón de tres anillos Cat es una fundición de aleación de aluminio con un inserto de acero moldeado para los anillos de compresión. El inserto de acero proporciona una mejor resistencia de la ranura y resiste el desgaste. El diseño del pistón de tres anillos 24

Conceptos de motore a diésel proporciona una excelente compresión y control del aceite al tiempo que reduce la fricción y la acumulación de calor. Esto da como resultado una vida útil prolongada del pistón, el anillo y la camisa y reduce el costo de mantenimiento en el momento de la revisión.

Ring End Gap Cada anillo de pistón tiene un espacio entre los dos extremos del anillo. Para evitar fugas, las aberturas de los extremos del anillo no deben alinearse cuando estén instaladas.

Connecting Rods Las bielas conectan el pistón al cigüeñal y transmiten la fuerza de combustión al cigüeñal. Hay varias partes de una biela: 1. Orificio de perno, que sostiene el casquillo del pasador del pistón 2. Buje del pasador del pistón. Los bujes son un tipo de cojinete que distribuye la carga y se puede reemplazar cuando se usa. 3. Vástago. Tiene una forma de viga en I para resistencia y rigidez. 4. La tapa está en el extremo grande de la biela. Este rodea el cojinete del cojinete del cigüeñal y fijan la biela al cigüeñal. 5. Los pernos y tuercas fijan la biela y la tapa al cigüeñal. Esto se conoce como el extremo del cigüeñal o el extremo grande de la biela.

Functions La función principal de la biela (1) es unir y transferir la fuerza hacia abajo o lineal de los pistones al cigüeñal. La biela está "sujeta" al pistón (2) y atornillada alrededor del cigüeñal (3). Esto significa que la mayoría de las fuerzas aplicadas a una biela son la tensión (en la carrera de admisión) y la compresión (en las carreras de compresión, potencia y escape).

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Conceptos de motore a diésel Crankshaft El Cigüeñal es una forja de acero al carbono totalmente endurecida. El cigüeñal transmite el movimiento giratorio al volante proporcionando la energía conveniente para el trabajo. La construcción de un cigüeñal incluye lo siguiente: 1. Muñones de cojinete de biela. 2. Contrapesos. 3. Muñón del cojinete principal. 4. Nervadura Los cigüeñales para motores en línea tienen generalmente un muñón de biela para cada cilindro, mientras que los motores de V comparten un solo muñón de biela entre dos cilindros.

Functions

3.

4.

5.

6.

1. Cambia el movimiento alternativo (arriba y abajo) a movimiento giratorio Los muñones de las bielas del cigüeñal están desplazados de la línea central del muñón principal, de manera que cuando los pistones y las bielas se mueven hacia arriba y hacia abajo, el muñón de la biela se mueve enforma circular. Esto convierte efectivamente el movimiento lineal del pistón en el movimiento giratorio del cigüeñal. 2. Soporta cargas pesadas de flexión, torsión y empuje En el proceso de convertir el movimiento alternativo en movimiento giratorio, el cigüeñal está sujeto a tremendas fuerzas de flexión en los muñones principales y de biela. Las fuerzas de torsión también actúan sobre las paredeslaterales del muñón de biela y de bancada. Suministra aceite a presión a los cojinetes principal y de biela Para transportar estas cargas extremas, los cigüeñales se apoyan en el bloque con cojinetes de media luna y tapas de cojinetes. La lubricación de los cojinetes se proporciona a través de los conductos de aceite perforados en los muñones principales para abastecer a los muñones de biela. Proporciona superficies resistentes al desgaste para cojinetes principales y de biela Para minimizar la fricción y el desgaste de los cojinetes, los muñones biela y de bancada del cigüeñal tienen superficies duras y resistentes al desgaste con acabados muy suaves. Los cigüeñales Cat se tratan térmicamente y se pulen según los estándares que son los mejores en la industria. Suministra potencia al tren de engranajes y al volante. El cigüeñal transmite energía a ambos extremos del eje, donde se utiliza para realizar trabajos útiles en trenes de engranajes, poleas, volantes, transmisiones y generadores. Proporciona una superficie de sellado para los sellos de aceite principales delanteros y traseros El cigüeñal previene la pérdida de aceite más allá de los muñones principales 26

Conceptos de motore a diésel delanteros y traseros al proporcionar una superficie de desgaste suave para los sellos de aceite delanteros y traseros.

Thrust Bearing Surface

Una superficie de cojinete de empuje principal se encuentra en el cigüeñal. Los cojinetes limitan el movimiento del cigüeñal longitudinal llamado endplay. Consulte el manual de servicio o el SIS WEB para los procedimientos y especificaciones

Bearing Shells

Hay dos mitades a cada cojinete principal. La mitad inferior encaja en la tapa de bancada y la mitad superior encaja en el bloque. Las mitades superiores tienen un orificio de aceite y usualmente una ranura para que el aceite lubricante se alimente continuamente en el orificio de aceite en el muñón.

Bearings Inspeccione por lo siguiente: Roscas para los pernos de la tapa del cojinete principal (1) en el bloque de cilindros por daños. Cojinete principal (2) y muñones de cojinete de biela (3). Asegúrese de que los cojinetes principal y de biela encajen bien en sus respectivos orificios,de acuerdo con las especificaciones del manual de servicio. Si las caras de contacto del rodamiento están desgastadas, verifique el tamaño del orificio. Diámetro principal del cojinete (4) diámetro del bloque de cilindros del motor para detectar daños.

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Conceptos de motore a diésel CONSEJO TÉCNICO: Los cojinetes de biela están disponibles con diámetros interiores más pequeños que los cojinetes de tamaño original. Estos rodamientos son para cigüeñales que han sido rectificados durante el proceso de reconstrucción. Los cojinetes principales están disponibles con diámetros interiores más pequeños que los cojinetes de tamaño original. Estos cojinetes son para cigüeñales que se han rectificado durante el proceso de reconstrucción. Los cojinetes principales están disponibles con diámetros exteriores más grandes que los cojinetes de tamaño original. Estos cojinetes se utilizan para los bloques de cilindros que han sido rectificados durante el proceso de reconstrucción.

Vibration Damper Un Amortiguador de Vibración es una unidad que contrarresta la vibración de torsión causada por las variaciones de la fuerza(normalmente de 3 a 10 toneladas [2.724 a 9.080 kg]) en el pistón y posteriormente en el cigüeñal. La vibración de torsión es una fuerza rítmica que se produce dentro de cada carrera de potencia. La aplicación de la fuerza sin fricción hacen que el cigüeñal gire alternativamente fuera de alineación y luego encajado de nuevo en su lugar. Si no se toman medidas para evitar este tipo de alternancia, el motor funcionaría en bruto y el cigüeñal podría romperse. Los amortiguadores de vibraciones del diseño viscoso o del elemento de goma se fijan a la parte delantera del cigüeñal. Dado que la vibración de torsión difiere con el diseño del motor, amortiguadores de vibración se construyen para adaptarse a los motores específicos. Existen dos tipos de amortiguadores de vibraciones: 1. Los amortiguadores de goma (izquierda) utilizan caucho denso para absorber las vibraciones. 2. Los amortiguadores viscosos (a la derecha) utilizan aceite pesado y un anillo de acero flotante para absorber las vibraciones.

Flywheel Assembly El Volante consiste de: 1. Volante 2. La rueda dentada, que está situada alrededor del volante y sirve para encender el motor. 3. Carcasa del volante. Este conjunto es el enlace entre el motor y lacarga. Está atornillado a la parte trasera del cigüeñal. El cigüeñal gira el volante en la carrera de potencia, y el impulso del volante mantiene el cigüeñal girando suavemente durante los otros 3 ciclos de cada uno de los cilindros en un motor de varios cilindros. Realiza tres tareas: 1. Almacena la energía para el impulso durante los siclos donde no hay fuerza. 28

Conceptos de motore a diésel 2. Minimiza las oscilaciones de torsión o rotación del cigüeñal. 3. Transmite potencia a una máquina, convertidor de par, otros dispositivos de carga o transmisión.

Camshaft El árbol de levas es accionado por un tren de engranajes que proviene del cigüeñal. El árbol de levas está hecho de un acero especial de aleación que es forjado de gota y endurecido para confiabilidad y durabilidad. El engranaje del árbol de levas se calienta y se presiona durante la instalación. Todos los árboles de levas tienen cojinetes de cojinete y lóbulos separados para cada válvula, o par de válvulas e inyector de combustible, donde sea aplicable. El árbol de levas controla la apertura y el cierre de la válvula de admisión y de escape y, en algunas aplicaciones, controla la inyección de combustible. El árbol de levas recibe su nombre de los lóbulos o levas en forma de huevo. A medida que el árbol de levas gira, las levas se mueven hacia arriba y hacia abajo, empujando seguidores de levas y componentes del tren de válvulas para permitir la apertura y el cierre de las válvulas del motor. Cuando la leva está orientada hacia arriba, la válvula está completamente abierta.

Camshaft Lobe Cada lóbulo del árbol de levas se compone de: 1. Círculo base 2. Rampas 3. Punta. La distancia desde el diámetro del círculo base hasta la parte superior de la punta se denomina elevación y determina hasta qué punto se abren las válvulas.

Opening and Closing Ramps La forma de las rampas de apertura y cierre determina la rapidez con que las válvulas se abren y cierran y la forma de la nariz determina cuánto tiempo permanece abierta la válvula. 1. Apertura rápida 2. Período largo abierto 3. Cierre rápido 4. Cierre lento.

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Conceptos de motore a diésel Valve Lifters Elevadores de válvulas - Hay: Los seguidores de rodillos (izquierda) que tienen rodillos de acero endurecido que ruedan sobre el lóbulo del árbol de levas, patín (derecha) que son piezas de una pieza con una cara de desgaste que contacta con el lóbulo.

Cylinder Head Assembly La cabeza de cilindro también está diseñada para tener alta resistencia estructural y rigidez. La culata del cilindro pasa las pruebas de choque térmicas rigurosas, profundas del ciclo para la durabilidad asegurada. Esto da como resultado una culata con una resistencia significativa al agrietamiento. El conjunto de culata incluye los siguientes componentes: 1. Cabeza del cilindro. 2. Cubierta de la válvula. 3. Puentes. 4. Conjuntos de resorte de válvula. 5. Guías de la válvula. 6. Insertos de asiento de la válvula. 7. Válvulas. 8. Balancines.

Cylinder Head

La cabeza de cilindro es una pieza de fundición separada que sella la parte superior del bloque del motor y mantiene las válvulas, el inyector, así como pasajes de agua, componentes del sistema de válvulas y del sistema de combustible. Dependiendo del diseño, la culata puede ser una sola pieza de fundición que cubra el bloque o varias piezas fundidas que cubran uno o más cilindros.

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Conceptos de motore a diésel Flatness Cualquiera de los siguientes síntomas puede llevarlo a considerar evaluar la planicidad de la cabeza del motor: • Fuga de compresión de la cabeza. • Fuga de refrigerante de la cabeza • Fuga de aceite de la cabeza El procedimiento de planicidad de la cabeza implica el uso de una regla y un calibrador de laina para medir lasinconsistencias en la superficie. ◾ Limpie la superficie a fondo con un cepillo de alambre ◾ Coloque la regla (1) en diagonal a través de la superficie para comenzar el proceso de medición como se muestra arriba. ◾ Mida cualquier separación entre la regla y la superficie utilizando un calibrador de laina. Registrar la medida. Vuelva a colocar la regla de manera que se pueda tomar una medida a través de la otra diagonal (2) de la superficie. Registrar la medida. ◾Vuelva a colocar la regla en la superficie en línea con el cigüeñal (3). Mida cualquier hueco. Registrar la medida

Valve Cover or Rocker Cover

Las tapas de las válvulas se ajustan a las bases de la tapa de las válvulas (cajas de balancines) que se fijan a la parte superior de la cabeza. Muchos motorestienen más de una cubierta de válvulas.

Rocker Arms Un balancín consiste de: 1. Tornillo de ajuste para ajustar la válvula. Se trata de una pequeña separación entre el balancín y la válvula o puente de válvula que asegura que la válvula es capaz de cerrarse completamente. Es uno de los ajustes más críticos en el tren de válvulas. 2. Bloquee la tuerca para bloquear el tornillo en su lugar después de ajustar el juego. 3. Asiento de desgaste, un inserto endurecido para proporcionar una larga vida útil. 4. Casquillo del eje del balancín que proporciona un rodamiento entre el balancín y el eje. Éstas unen el árbol de levas o el tren de válvulas a las válvulas y cambian el movimiento 31

Conceptos de motore a diésel de rotación del árbol de levas en movimiento alternativo en las válvulas. Cuando el

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Conceptos de motore a diésel balancín es empujado hacia arriba, gira sobre el eje del balancín y empuja hacia abajo el mecanismo de la válvula para abrir la válvula. Bridge El Puente consta de: 1. Asiento de desgaste donde el balancín empuje hacia abajo. 2. Tornillo de ajuste del puente para compensar la diferencia de altura de los vástagos de la válvula. 3. Bloquee la tuerca para ajustar el tornillo de ajuste del puente.

Valves Cada Válvula consta de: 1. Ranuras de retención, donde los retenedores (a veces llamados pinzas) sujetan el vástago de la válvula para sujetar el resorte. 2. Vástago de la válvula, que se monta en las guías de la válvula. 3. Filete de válvula que une la cabeza con el vástago. 4. Superficie de sellado de la válvula que tiene un revestimiento duro para reducir el desgaste y sella la cámara de combustión. 5. Cabeza de la válvula. Las válvulas controlan el flujo de aire y gases de escape a través de la cámara de combustión. Cuando la válvula de admisión está abierta, se permite entrar aire en la cámara y cuando la válvula de escape está abierta, los gases de escape salen de la cámara. Las válvulas de escape y de admisión en la mayoría de los motores diésel están fabricadas con material resistente al desgaste para prolongar su vida útil. Se utilizan tres materiales en las válvulas de escape. Los vástagos están hechos de acero inoxidable endurecido.

Valve Spring Assembly Los resortes de válvulas mantienen las válvulas cerradas. Se ajustan sobre la válvula y se mantienen en su lugar por un retenedor (o collett) (1) y un retenedor (2) o rotador. Estos se ajustan sobre el vástago de la válvula. El retenedor o rotador bloquea a los retenedores en ranuras en la válvula y proporciona un asiento para que el muelle de válvula presione contra para cerrar la válvula.

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Conceptos de motore a diésel Valve Rotator Cada válvula tiene un Rotador, que mueve la cara de la válvula 3o con relación al inserto del asiento de la válvula durante cada accionamiento de la válvula. Esto asegura un desgaste uniforme para una mayor vida útil de la válvula y ayuda a prevenir las válvulas se quemen.

Valve Seat Insert Para sellar completamente la cámara de combustión, cada válvula tiene una inserción del asiento situada en la culata. Cuando la válvula se cierra, la cabeza de la válvula entra en contacto con el inserto del asiento de la válvula. Cuando los insertos del asiento de la válvula se desgastan o se dañan, son reemplazables. Los insertos de admisión son una aleación de acero inoxidable y los insertos de escape

Valve Guide

Las válvulas se mueven hacia arriba y hacia abajo dentro de las guías de válvulas que están montadas en la culata. Las guías de las válvulas mantienen las válvulas moviéndose en línea recta y ayudan a llevar el calor lejos de la válvula. El vástago de la válvula se extiende fuera de la guía sobre la cabeza del cilindro. Las válvulas, los insertos del asiento de la válvula y las guías de las válvulas experimentan el mayor desgaste debido a las altas temperaturas y presiones de combustión.

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Conceptos de motore a diésel Valve Train Design Pushrod Engine Los diferentes modelos de motor utilizan diferentes diseños de válvulas: Empuje los motores de la barra utiliza el árbol de levas, el levantador de la válvula, la varilla de empuje y el eje de balancín

Overhead Cam Engine

Los motores de leva superior tienen un árbol de levas (1) en la culata. Los elevadores de válvulas (2) están unidos a la parte superior del vástago de la válvula. Cuando el lóbulo de la leva gira, el levantador sigue el movimiento y abre la válvula. A medida que la leva sigue girando, el resorte de válvula (3) cierra la válvula.

Cam in Head Engine

Árbol en motor principal - donde los brazos de balancín montan en el lóbulo. A medida que gira el árbol de levas, los balancines empujan las válvulas abiertas.

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Conceptos de motore a diésel Fuel Injection Nozzle Las toberas o inyectores de combustible también se encuentran en la cabeza

Gear Train Assembly

Un tren de engranajes típico tiene los siguientes componentes: 1. Engranaje del cigüeñal. 2. Engranaje idler. 3. Engranaje del árbol de levas. 4. Engranaje de bomba de inyección de combustible. 5. Engranaje de la bomba de aceite. 6. Engranaje de la bomba de agua. 7. Engranaje del compresor de aire. Gear Train Assembly

El conjunto del tren de engranajes es una serie de engranajes que transfiere la potencia desde el cigüeñal a otros componentes principales del motor. Los trenes de engranajes pueden estar ubicados en la parte delantera y trasera del motor. El tren de engranajes mostrado aquí se encuentra en la parte delantera del motor entre la placa de apoyo y la carcasa del engranaje de distribución. El tren de engranajes sincroniza todos los componentes relacionados con la combustión en el motor, (cigüeñal, árbol de levas y bomba de inyección de combustible) para que trabajen juntos durante cada carrera 36

Conceptos de motore a diésel

3. Explicar el funcionamiento del sistema de lubricación Contenido 3.1 3.2

Identificar y explicar la función de los componentes 3.1.1 Componentes Describir las propiedades del aceite lubricante 3.2.1 Funciones del aceite lubricante 3.2.1 Aditivos del aceite lubricante 3.2.1 Seleccionar el aceite lubricante correcto

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Conceptos de motore a diésel

3.1 Identificar y explicar la función de los componentes 3.1.1 Componentes

Oil Pan (Sump) La bandeja de aceite es un depósito para el aceite del motor. También disipa el calor del motor a la atmósfera y tiene deflectores internos que previene el oleaje del aceite. Se encuentra en la parte inferior del motor.

Suction Bell and Inlet Screen Rejilla de succión Desde el cárter del motor, el aceite pasa a través de una rejilla de entrada y la campana de succión. La campana de entrada evita que contaminantes grandes entren en el sistema de aceite. De aquí el aceite fluye a la bomba

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Conceptos de motore a diésel Oil Pump Bomba de aceite El flujo del sistema de lubricación comienza cuando la bomba extrae aceite del cárter. La bomba de aceite se encuentra en la parte delantera del motor y también la bomba puede estar externamente en los periféricos del motor. La bomba de aceite es accionada por un engranaje conectado al cigüeñal del motor. Oil Pump Relief Valve

La bomba de aceite tiene una válvula de alivio de presión que controla la presión máxima de operación del sistema. Limitar la presión ayuda a reducir las fugas y prolongar la vida útil del sello. La válvula permanecerá en su asiento (cerrado) hasta que la presión de aceite en la bomba se eleve por encima de la presión que ejerce el resorte en la válvula. Oil Cooler Desde la bomba de aceite fluye a un enfriador de aceite que reduce el calor del aceite. Dentro de la carcasa del refrigerador de aceite hay tubos que transportan refrigerante del motor. Esto se llama un aceite de motor al intercambiador de calor del refrigerante. El aceite de motor caliente pasa a través del elemento refrigerador y transfiere calor al refrigerante del motor. Este enfriamiento del aceite ayuda a mantener las propiedades lubricantes del aceite bajo carga pesada del motor.

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Conceptos de motore a diésel Enfriador de Aceite

Oil Cooler Bypass Valve Durante arranques en frío, el aceite frío resistirá fluir a través del enfriador de aceite. Para evitar que esta resistencia cause falta de aceite, se incorpora una válvula de bypass del enfriador de aceite en el conjunto refrigerador. Esta válvula de bypass preestablecida detecta la presión de aceite entre la entrada y la salida del enfriador. Está diseñado para abrir y evitar el flujo de aceite alrededor del enfriador cuando el aceite está frío y grueso. Es una válvula direccional y a menudo está incorporada en el enfriador de aceite. Cuando la válvula se abre, permite que las partes móviles reciban aceite cuando hay demasiada resistencia al flujo a través del enfriador. Oil Filter El aceite fluye del enfriador al filtro de aceite. Dependiendo del diseño del motor podría haber uno o más filtros de aceite instalados. La base del filtro de aceite monta al menos un elemento filtrante. La mayoría de los motores diésel usan filtros de flujo completo con estilo de giro para eliminar materiales extrañosdañinos del aceite del motor. Los filtros normalmente necesitan reemplazar cada 250 horas de funcionamiento.

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Conceptos de motore a diésel Oil Filter Bypass Válvula de by-pass del filtro de aceite La válvula de derivación del filtro de aceite es también una válvula direccional. El aceite del motor fluye en la carcasa del filtro y fluye desde el exterior del filtro, a través del medio filtrante y hacia fuera del agujero en el centro del filtro. Sin embargo, el elemento filtrante resiste el flujo de aceite frío. También resiste el flujo de aceite cuando se ensucia. Para evitar daños al elemento y posible inanición de aceite al sistema, la base del filtro está equipada con una válvula de derivación del filtro. La válvula de bypass detecta el diferencial de presión a través del elemento y a una diferencia de presión predeterminada se abrirá, evitando el flujo de aceite alrededor del elemento. Esta es una razón por la cual los procedimientos de mantenimiento adecuados son tan importantes. Los filtros sucios pueden causar problemas graves.

Turbocharger Lubrication La línea de suministro de aceite del turbocompresor está conectada a la salida de la base del filtro. Un suministro adecuado de aceite refrigerado y limpio es esencial para la vida del turbocompresor, por lo tanto, el turbocompresor recibe el flujo de aceite antes de otros componentes del motor. El aceite enfría y lubricalos cojinetes del turbocompresor y del turbocompresor se devuelve al cárter de aceite. Deben evitarse los apagados en caliente o las paradas de alta velocidad del motor. El caudal de aceite insuficiente en estas condiciones podría provocar un fallo prematuro del turbocompresor. El turbocompresor necesita el aceite para enfriar y para lubricar sus bujes.

Oil Passages (Galleries)

El aceite también fluye desde el (los) filtro (s) de aceite y entra en las galerías principales de aceite. Esto se encuentra en el bloque del motor.

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Conceptos de motore a diésel Connecting Rod Bearing Lubrication Una ranura alrededor del interior de los casquillos de cojinete principales superiores suministra el flujo de aceite a los pasos perforados internos en el cigüeñal. Los conductos internos del cigüeñal suministran aceite a los cojinetes de la biela.

Camshaft Bearing Lubrication Cada par de rodamientos principal y de árbol de levas están conectados por un paso de aceite que se perfora en el bloque. El paso perforado recibe aceite a través de un paso perforado que se cruza que está conectado al colector de aceite.

Piston Cooling Jets El aceite limpio y enfriado se dirige de la base del filtro al colector de aceite en el bloque motor.Los chorros de enfriamiento del pistón están conectados al colector de aceite y dirigen una pequeña corriente de aceite al lado inferior de los pistones para enfriar. Esto ayuda a enfriarlos pistones a una temperatura uniforme y proporciona una vida de servicio más larga de los pistones. También ayuda a lubricar las paredes del cilindro.

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Conceptos de motore a diésel Cylinder Wall Lubrication El aceite llega a las paredes del cilindro cuando se tira de los cojinetes de la biela y salpica los pistones. Las paredes de los cilindros también se lubrican mediante "salpicaduras" de los chorros de enfriamiento del pistón.

Valve Lifter Lubrication

Las ranuras alrededor del exterior de los cojinetes delantero y trasero del árbol de levas suministran el flujo de aceite al frente y los pasajes traseros del elevador de la válvula. Cada cuerpo del elevador, rodillo y toma de la barra de empuje inferior reciben lubricación de estos pasajes.

Rocker Shaft Lubrication El eje trasero Rocker recibe el flujo de aceite desde el paso del aceite del elevador de la válvula trasera. El eje del balancín delantero recibe el flujo de aceite desde un paso perforado conectado al paso de suministrodel árbol de levas delantero. Los pasos perforados en los ejes de balancines suministran el tren de válvulas superior con flujo de aceite. Esto también se usa para suministrar aceite al freno de compresión (Jake Brake), si está equipado.

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Conceptos de motore a diésel Front Gear Train Lubrication

La lubricación para el tren de engranajes delantero incluye: 1. Suministro de aceite al eje del engranaje loco, y 2. Suministro de aceite a la unidad accesoria. El accionamiento de accesorios del tren de engranajes delantero y el engranaje loco reciben el flujo de aceite desde un paso perforado interno que está conectado al paso de aceite delantero del árbol de levas. Crankcase Breathers

Los respiraderos del cárter ventilan los gases de combustión que escapan por los anillos del pistón. Esto mantiene la presión establedentro del cárter. Los respiradores se montan a menudo en la parte superior del motor y que igualan la presión dentro del cárter del motor con la presión en el exterior. Los respiradores del cárter necesitan limpieza cada 250 horas de funcionamiento del motor.

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Conceptos de motore a diésel

3.2 Describir las propiedades del aceite lubricante 3.2.1 Funciones del aceite lubricante 200 - 350°c

1. Limpiar

80 - 150°c 40 - 70°c 30 - 40°c 2. Enfriar

3. Sellar

4. Lubricar

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Conceptos de motore a diésel 3.2.2 Aditivos en el aceite lubricante Viscosidad del aceite

Se refiere a la resistencia al flujo • • • •

La viscosidad está directamente relacionada con lo bien que un aceite puede lubricar Cuanto más grueso es el aceite - más viscosidad tiene y más resistencia al flujo El aceite cambia la viscosidad con la temperatura - se vuelve menos viscoso a medida que aumenta la temperatura Los aditivos aumentan el índice de viscosidad (VI) del aceite - cuanto mayor es el número VI, menor es la tendencia a cambiar la viscosidad con la temperatura

Additives

•

Fortalecer o modificar ciertas características del aceite base Aditivos más comunes: • Detergentes • Inhibidores de la oxidación • Dispersantes • Agentes de alcalinidad • Agentes antidesgaste • Depresores del punto de fluidez Mejoradores del índice de viscosidad

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Conceptos de motore a diésel Aditivos del aceite Detergentes

Inhibidores de Oxidación Dispersantes

Mantenga el motor limpio reaccionando químicamente con productos de oxidación para detener la formación y depósito de compuestos insolubles Previene el incremento en: • Viscosidad • Desarrollo de ácidos orgánicos • Formación de carbono Prevenir la formación de lodos dispersando los contaminantes y manteniéndolos en suspensión

Agentes de alcalinidad

Ayuda a neutralizar los ácidos

Agentes anti desgaste

Reduzca la fricción formando una película sobre superficies metálicas y protege el metal contra la corrosión

Depresores del punto de fluidez

Mantiene el aceite a una temperatura baja evitando el crecimiento del cristal de cera y su formación en una masa

Mejoradores del índice de viscosidad Número de Base Total (TBN)

Evita que el aceite se torne demasiado delgado a altas temperaturas Los aditivos (principalmente detergentes) en el aceite contienen productos alcalinos para neutralizar los ácidos (el azufre en el aceite combinado con la condensación del agua ácido sulfúrico - H2SO4) La medida de la alcalinidad de reserva en un aceite se conoce como TBN

Viscosity Index Improvers Evita que el aceite se torne demasiado delgado a altas temperaturas Es la capacidad de un aceite a mantener su viscosidad a los cambios de temperatura, el aceite delubricación del motor debe tener u índice de viscosidad alto.

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Conceptos de motore a diésel 3.2.3 Selección del aceite lubricante Viscosidad de lubricantes para usar a temperaturas exteriores Compartimiento

Viscosidades

°C

°F

o Sistema

del aceite

Min

Máx

Min

Máx

SAE 5W30

-30

30

-22

86

Cárter de Motor para

SAE 10W30

-20

40

-4

104

Todas las Máquinas

SAE 15W40

-15

50

5

122

SAE 30

0

40

32

104

SAE 40

5

50

41

122

•

Selección de un aceite lubricante adecuado: - Requisitos de rendimiento del motor - Aplicación - Calidad del combustible disponible • Las características de rendimiento final del aceite dependen del aceite base y de los aditivos utilizados Una buena selección de un aceite lubricante garantiza el óptimo rendimiento de sus equipos • •

"S" Spark plug (Bujía) - Motores a Gasolina "C" Compression (Compresión) - Motores a Diésel

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Conceptos de motore a diésel

4. Explicar el funcionamiento del sistema de enfriamiento.

Contenido 4.1. Identificar y explicar la función de los componentes básicos 4.1.1 Componentes 4.1.2 Flujo del refrigerante 4.2 Describir las propiedades físicas del refrigerante 4.2.1 Propósito del sistema 4.2.2 Componentes del refrigerante 4.2.3 Curvas de operación 4.2.4 Aditivos del refrigerante 4.2.5 Conceptos de Electrólisis y Cavitación 4.2.6 Conceptos de Termodinámica para el motor

49

58 38 38 52 52 52 53 54 55 55

Conceptos de motore a diésel

4.1 Componentes del sistema de enfriamiento 4.1.1 Componentes

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Water Pump Las bombas de agua en los motores diésel son centrífugas, el rodete contiene alabes, los cuales generan un área de bajapresión en el centro. La fuerza centrífuga generada empuja el refrigerante fuera de la bomba hacia el sistema. La flecha que soporta el rodete usualmente está montada en rodamientos, los cuales son lubricados con aceite del motor, también tiene un sello de carbón, para sellar el refrigerante por fugas.

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Conceptos de motore a diésel Enfriador de aceite La lubricación del motor debe mantenerse a una temperatura adecuada. La temperatura del aceite no debe exceder 120°C.

Internal Cooling Passages El corte transversal del motor muestra los pasajes internos del motor, los cuales proveen de enfriamiento a las camisas.

Cylinder Head La imagen muestra los pasajes internos de la cabeza del motor, los cuales proveen de enfriamiento a las válvulas y a los inyectores.

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Conceptos de motore a diésel Thermostat El regulador de temperatura o termostato regula el flujo de refrigerante hacia el radiador. Hay diferente diseños, sin embargo, el funcionamiento es el mismo. La temperatura de apertura esta estampada en el termostato. El termostato solo controla la temperatura mínima de operación, la temperatura máxima está definida por la capacidad del refrigerante y condiciones de carga del motor. Temperatura normal entre 71°C y 107°C.

Thermostat Coolant Temperature

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Conceptos de motore a diésel Radiator El radiador consiste en dos tanques conectados por un núcleo que está hecho de tubos que acarrean el refrigerante entre los tanques En equipo de servicio pesado tiene mayor uso con aletas horizontales, esto incrementa el área del núcleo y eficiencia en la transferencia de calor. Advanced Modular Cooling System (AMOCS) El radiador AMOCS es un diseño único, el cual se encuentra en muchas máquina resientes. Utiliza dos pasajes de enfriamiento y provee mayor capacidad de enfriamiento que los radiadores convencionales. Este sistema permite que trabaje en condiciones ambientales mayores.

Cooling Fans

• •

Ventiladores de soplado usados en vehículos que operan en ambientes extremadamente polvorientos ✓ Los vehículos de transporte por carretera suelen utilizar ventiladores de succión convencionales ✓ No es posible simplemente girar el ventilador - el tono de las cuchillas será incorrecto ✓ Fabricado normalmente en acero ✓ Puede ser de plástico • Más ligero y permite la flexión de la hoja Reduce los requerimientos de energía La vida de la correa de transmisión, la vida del rodamiento y el ruido reducido son ventajas

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Conceptos de motore a diésel Tipos de Ventiladores Direct Fan Conectado mecánicamente por una polea que transmite la fuerza desde el cigüeñal directamente al ventilador. La banda puede transmitir la fue a otros componentes del motor por ejemplo el alternador, compresor de aire, bomba de agua.

Viscous Fans A medida que la temperatura aumenta, se abre una válvula censora de temperatura y deja pasar un líquido viscoso de silicón hacia el mando del ventilador, a medida que fluye el líquido causa resistencia del mando y hace girar al ventilador. La velocidad del ventilador es controlada por el sensor de temperatura que determina el flujo de silicón hacia el mando.

Utiliza un motor eléctrico para el accionamiento del motor, consta de un switch de temperatura normalmente abierto y se cierra a 100°C. El sensor cuando se cierrale envía una señal al relay.

Electric Fan

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Conceptos de motore a diésel Hydraulic Motor

Otro tipo de ventilador es el accionado por un motor hidráulico y una válvula termostática. El ventilador es accionado cuando el refrigerante alcanza una temperatura determinada. La válvula termostática es activada y permite el paso de aceite al motor hidráulico del ventilador.

Hoses

•

Conecta el radiador a la bomba de agua y al bloque del motor (normalmente en la carcasa del termostato) ✓ Permitir el flujo de refrigerante hacia y desde el radiador y susceptible a variaciones de temperatura ✓ Apariencia de la manguera y las conexiones por lo general indican su condición ✓ Si una manguera es blanda o esponjosa • Se ha deteriorado internamente • Debe ser reemplazada ✓ Si la manguera es dura y ya no es flexible Debe ser reemplazada

✓ Algunas mangueras tienen refuerzo interno ✓ Las abrazaderas de las mangueras deben ser verificadas regularmente para comprobar su estanqueidad y las conexiones Radiator Cap ✓ Presuriza y sella el sistema de enfriamiento ✓ Incrementa el punto de ebullición del refrigerante El sistema de enfriamiento tendrá una presión de operación que oscila entre 7 y 24 psi

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Conceptos de motore a diésel Radiator Cap Components

Operation

Expansion Plugs (Frost Plugs) Cuando el refrigerante se congela se expande y puede fracturar los bloques del motor, los tapones están hechos de un metal delgado y proveen algo de alivio cunado el refrigerante se congela. Son susceptibles a la corrosión.

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Conceptos de motore a diésel 4.1.2 Flujo del refrigerante

La figura muestra el flujo del refrigerante a través de los componentes del sistema de enfriamiento de un motor.

Shunt Type Cooling System (con derivation) En motores vehiculares de servicio pesado, normalmente usan un sistema de enfriamiento de derivación. Opera similar que un sistema convencional, excepto que este tiene una línea de derivación instalada entre la parte superior del radiador y la entrada de la bomba. Esto es para proveer compensación de refrigerante a la bomba durante los cambiosde velocidad y evitar la cavitación de la bomba.

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Conceptos de motore a diésel

4.2 Propiedades físicas del refrigerante 4.2.1 Propósito del sistema de refrigeración • • • •

Controlar las altas temperaturas creadas en las cámaras de combustión La temperatura del motor necesita ser controlada Permite que el motor se caliente rápidamente a la temperatura de funcionamiento Mantener la temperatura de funcionamiento correcta independientemente de la carga

4.2.2 Componentes Engine Coolant

• •

El refrigerante del motor es una mezcla de agua, anticongelante y acondicionador, el cual ciircula a través de los pasajes internos del motor y camisas para remover el calor. El refrigerante acarrea el calor de los componentes internos y lo disipa por medio de un intercambiador de calor o radiador. La mayoría de los sistemas de enfriamiento usan agua como base con aditivos incluidos para reducir: Corrosión de las camisas y otros componentes del motor. Congelamiento del agua bajo condiciones extremas de frío, o cuando el motor esta estacionario.

Water Las mejores propiedades de transferencia de calor, pero tiene inconvenientes: • Hierve fácilmente • Congela • Corrosivo al metal • Se agregan anticongelante y acondicionador para corregir estas deficiencias Antifreeze • Etilenglicol - Eleva el punto de ebullición del agua - Disminuye el punto de congelación del agua • La cantidad de anticongelante determina cuánto cambia la temperatura • Congelación del Refrigerante - Sin flujo - sin enfriamiento - Expande – Fisura los metales de fundición

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Conceptos de motore a diésel Conditioners Acondicionadores o Inhibidores de Corrosión Cubre todos los componentes del motor y protege contra corrosiones

4.2.3 Curvas de operación Operating Range (Boiling point)

El rango de operación está influenciado por la altitud de operación y la presión del sistema, así como por la concentración del anticongelante. Aumentar la altura disminuye el punto de ebullición del agua. Aumentar la presión del sistema eleva el punto de ebullición del agua. Esta es la razón por la cual la mayoría de los motores tienen un sistema de enfriamiento presurizado. El agua hervirá a una temperatura de 100 ° C (212 ° F) a presión atmosférica normal. La gráfica de la figura 13 muestra que si la presión en el sistema de refrigeración se incrementa en 40 kPa (6 psi), el punto de ebullición del refrigerante se incrementa a 110 ° C (230 ° F). Si el refrigerante hierve, crea burbujas que no transfieren bien el calor, reduciendo la efectividad del enfriamiento. Las burbujas también afectan a la capacidad de bombeo de la bomba. Cuando se rompen las burbujas de vapor pueden eliminar pequeñas partículas de los componentes metálicos (erosión por cavitación). Para proporcionar una protección adecuada al motor, las concentraciones de anticongelante y acondicionador deben estar en la proporción correcta.

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Conceptos de motore a diésel Freezing Point Curve

Cuando el anticongelante es agregado, debería tener una concentración del 30%-60%. Por debajo de 30% no hay suficiente protección, por encima del 60% se afectarán las propiedades de remoción de calor. Inhibidores de corrosión son aditivos disueltos en el agua, son usados para proteger las piezas metálicas contra la corrosión. Acondicionador de refrigerante debe agregarse en una concentración del 3% al 6%, concentración por debajo de 3% las piezas se corroerán, por encima del 6% se afectarán las propiedades de disipación de calor.

4.2.4 Aditivos del refrigerante Corrosion Inhibiters • • • • • •

Aditivos disueltos en el agua Proteger varias piezas metálicas contra la corrosión Se debe mantener la concentración correcta para alcanzar el nivel correcto de PH El nivel de concentración debe mantenerse entre el 3% y el 6% Si la concentración es baja - se produce corrosión Si la concentración es alta - propiedades de transferencia de calor se verán efectuadas

Extended Life Coolan Proporciona: ✓ Vida del refrigerante 6000 horas o 4 años ✓ Protección contra la corrosión ✓ Buena vida útil del sello de la bomba de agua ✓ Protección contra la congelación ✓ Buenas propiedades contra la ebullición

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Conceptos de motore a diésel ELC se debe añadir después de 3000 horas o 2 años ELC contiene: ✓ Inhibidores de ácidos orgánicos ✓ Agentes antiespumantes ✓ Pocos nitratos que otros refrigerantes a base de etilenglicol ✓ Viene premezclado con agua (50/50) ✓ Proporciona protección contra congelación a -37°C (-35°F) ✓ Protección contra ebullición a 90 kPa (13 psi) a 129°C (265°F)

4.2.5 conceptos de Electrólisis y Cavitación a) Electrólisis ✓ Los conductores son conocidos como electrodos ✓ El líquido se conoce como un electrolito ✓ La acción química que se produce se llama electrólisis

b) Cavitación Erosión ✓ Ocurre cuando las burbujas de vapor colapsan contra superficies metálicas ✓ Forma de burbujas en zonas de baja presión ✓ Cuando las burbujas entran en áreas de alta presión - implosionan, enviando un "chorro" de fluido contra la superficie metálica a velocidad supersónica

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Conceptos de motore a diésel Cavitation Erosion Las burbujas pueden formarse cuando: • El líquido alcanza el punto de ebullición • Los fluidos se mueven rápidamente a través de las cavidades • Las partes se mueven dentro de un fluido para crear áreas de baja presión • La presión del sistema es baja • Las restricciones de entrada causan la cavitación de la bomba • Hay fugas en la línea de succión • Hay bajos niveles de líquido Results of Cavitation Erosion

Tapa de bomba de agua

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Conceptos de motore a diésel 4.2.6Conceptos de Termodinámica para el motor Everyday Terms El funcionamiento del motor diésel de 200 HP y el 70% de la carga completa producen suficiente calor para suministrar calor a cinco casas de 5 habitaciones con la temperatura exterior por debajo de la congelación.

Energy Distribution En un motor diésel, aproximadamente el 33% del combustible consumido es convertido en energía usada, el resto es desechado como calor, aproximadamente el 30% es desechado a través del escape, 30% es absorbido por el sistema de enfriamiento y 7% por radiación a la atmósfera.

Efectos del calor ✓ ✓ ✓ ✓

Cambio de temperatura Cambio de color Cambio de estado Cambio de Volumen

Propiedades fisicas del agua ✓ Contrae cuando se enfría hasta alcanzar una temperatura de 4 ° C ✓ De 4°C a 0°C (congelación) - se expande ✓ 0°C e inferior - contrae

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Conceptos de motore a diésel Delta De temperatura ∆ El delta de temperatura del radiador es la diferencia de calor entre la entrada y a salida del radiador y con esto se analiza la transferencia de calor y la resistencia de flujo. Si el diferencial de temperatura es superior a 11 ° C (52 ° F), esto quiere decir que el refrigerante fluye entre las aletas del radiador muy lentamente. Si el diferencial es inferior a 4,5 ° C (40 ° F), no hay suficiente transferencia de calor por el radiador; Por lo tanto, el refrigerante no se enfría suficientemente. Esto puede ser causado por el exceso de calor que es llevado al refrigerante o una deficiencia en el radiador.

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Conceptos de motore a diésel

5. Explicar el funcionamiento del sistema de admisión de aire y escape

Contenido 5.1

5.2

5.3

Explicar el funcionamiento del sistema de admisión y escape de aspiración natural 5.1.1 Identificar y describir la función de los componentes 5.1.2 Describir el mantenimiento requerido para el sistema Explicar el funcionamiento del sistema de admisión y escape turbocargado 5.2.1 Explicar eficiencia volumétrica de un motor 5.2.2 Explicar el funcionamiento del turbocompresor 5.2.3 Explicar el funcionamiento de la válvula Wastegate 8.3.4 Explicar el funcionamiento de los posenfriadores Describir los procedimientos de las pruebas al sistema 5.3.1 Describir la prueba de presión del sistema de escape 5.3.2 Describir la prueba de presión de refuerzo

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76 77 80 81 81 81 82 83 81 81 81

Conceptos de motore a diésel

5.1 Explicar el funcionamiento del sistema de admisión y escape de aspiración natural 5.1.1

Componentes del sistema de admisión y escape

El sistema de admisión y escape de aire consta de los siguientes componentes: ✓ Filtro de aire ✓ Pre-filtro ✓ Múltiple de admisión ✓ Culata, válvulas y pistones ✓ Múltiple de escape

Propósito del Sistema de Admisión ✓ Suministra suficiente aire para la combustión ✓ El diseño debe de ser adecuado para: ▪ Prevenir fugas ▪ Operar con un mínimo de restricciones ✓ La reducción en flujo de aire afectará el rendimiento del motor

Pre-cleaner Algunos motores también están equipados con un ante filtro. El ante filtro está ubicado antes de la entrada al filtro de aire principal. El propósito del ante filtro es quitar la mayor parte de la suciedad antes de que entre en el filtro. Esto aumenta el tiempo de servicio del filtro de aire.

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Conceptos de motore a diésel Cyclone Tube Exhaust Dust Ejected Pre-cleaner

En maquinaria de movimiento de tierra, los prefiltros a menudo se instalan a través del silenciador utilizando las diferencias de presión pulsante creadas por el sistema de escape. La ventaja de este sistema sobre un prefiltro convencional incluye el uso de una línea de barrido de baja presión ventilada en el tubo de escape. Las partículas se barren a través del escape; por lo tanto, no se necesita mantenimiento mecánico para limpiar el sistema de prefiltro. Air Cleaner

El aire entra en el motor a través del filtro de aire. El filtro de aire contiene un elemento filtrante que retiene el material extraño del aire antes que éste entre en el motor. Hay diferentes tipos de filtros de aire disponibles actualmente en los motoresCaterpillar. Consulte siempre el manual de operación y mantenimiento del motor para usar los procedimientos de mantenimiento correctos.

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Conceptos de motore a diésel Múltiple de admisión Dirige el aire de admisión a la cámara de compresión de cada cilindro a través de la válvula de admisión

Exhaust Manifold

Los gases que escapan del cilindro pasan por el múltiple de escape al turbocompresor, si está equipado, o en su caso directamente al escape a través del silenciador.

Straight-through Muffler

A medida que los gases fluyen a través del mofle, los deflectores internos causan que baje su velocidad y aumente su presión.

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Conceptos de motore a diésel Exhaust Stack El tubo de escape conecta con el mofle y dirige los gases de escape a la atmósfera

5.1.2 Mantenimiento requerido para el sistema Dry Element Cleaning Los filtros de aire de elementos secos pueden limpiarse con aire seco y filtrado a una presión máxima de 207 kPa (30 lb/pulg2). El elemento debe limpiarse por del lado interno hacia la parte de afuera, manteniendo la punta de la pistola de aire paralela a los pliegues del filtro de aire.

Air Cleaner Service Filter Indicator

Los filtros de aire del motor deben tener mantenimiento regular. La mayoría de los filtros de aire están equipados con un indicador de servicio. El indicador sirve para determinar la restricción del filtro de aire. El indicador de servicio es el método más exacto para determinar cuándo el filtro de aire necesita servicio. Debe darse servicio a los elementos del filtro de airedel motor, limpiarlos o reemplazarlos, bien sea cuando el diafragma de color amarillo esté en la zona de color rojo o el pistón de color rojo se sitúe en una posición visible.

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Conceptos de motore a diésel Operating Conditions Las condiciones de operación dictarán cuándo se debe hacer el límite / período del servicio del filtro de aire, ya sea de manera más o menos regular,dependiendo de las condiciones

Procedimiento para cambiar el filtro de aire 1. Apagar el motor - ‘ETIQUETA NO OPERAR' 2. Quitar el filtro de aire 3. Limpiar la caja del filtro 4. Compruebe la condición de la caja del filtro 5. Instale un filtro limpio 6. Restablezca el indicador del filtro de aire

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Conceptos de motore a diésel

5.2 Explicar el funcionamiento del sistema de admisión y escape turbocargado 5.2.1 Eficiencia volumétrica Hay varias formas de aumentar la potencia del motor. La salida del motor, para un tamaño dado del cilindro del motor, está determinada por la cantidad de mezcla de combustible que se quema durante cada carrera de combustión. Por lo tanto, el método más efectivo para aumentar la potencia de un motor es obtener más mezcla de aire/combustible en los cilindros. Un medio eficaz para lograr este objetivo es aplicar una presión positiva o forzar el aire hacia la cámara de combustión. Esto se logra mediante turbocompresión o sobrealimentación, lo que aumenta la eficiencia volumétrica del motor. Es la cantidad de aire que es realmente tomada en el cilindro en comparación con la cantidad que se podría tomar si el cilindro estuviera completamente lleno A nivel del mar - presión atmosférica a 14,7 psi. [101,3 kPa]. Un motor diésel bien diseñado, de aspiración natural, tiene una eficiencia volumétrica de aproximadamente el 85 por ciento. Un motor diésel turboalimentado o sobrealimentado tiene una eficiencia volumétrica de aproximadamente 130 por ciento. Para decirlo de otra manera, la turbocompresión o la sobrealimentación proporcionan una mayor potencia de salida de un motor más pequeño: más aire, más combustible y más potencia. Otros beneficios incluyen una mayor eficiencia del combustible, una combustión más completa y una reducción en la producción de contaminantes.

5.2.2 Funcionamiento del turbocompresor

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Conceptos de motore a diésel Turbocompresor Los turbocompresores son componentes que giran libremente y, a menudo, giran más rápido que 80,000 RPM. A las RPM máximas, las velocidades de la superficie del cojinete pueden ser superiores a 30 metros (100 pies) por segundo y la energía almacenada en los componentes giratorios puede igualar la potencia del motor.

Estas condiciones exigen un equilibrio casi perfecto y la alineación de todas las partes móviles, así como como entornos de operación y mantenimientoadecuados. Aunque los problemas con el turbocompresor pueden causar fallas, generalmente los problemas simples en el entorno de trabajo, como la restricción de la entrada de aire, causan la mayoría de las fallas. El turbocompresor fue inventado por un suizo llamado Buchi en 1906 y ha sido visto de vez en cuando en varias versiones desde entonces. Es solo en las últimas cuatro décadas que se ha desarrollado con un grado de fiabilidad y rendimiento talque está siendo adaptado para aumentar continuamente el porcentaje de nuevos motores de combustión interna. Sections

El turbocompresor está formado por tres secciones, el conjunto del rotor, la carcasa de la turbina (impulsado por el escape) y la carcasa del compresor (lado de admisión), como se muestra en la Figura. El conjunto del rotor contiene dos cojinetes, sellos de tipo anillo de pistón, retenedores, un cojinete de empuje y la turbina y la rueda del compresor. También hay pasajes para el suministro y el retorno de aceite hacia la carcasa.

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Conceptos de motore a diésel Cross Section La estructura del turbocompresor es la siguiente: Las ruedas de la turbina (escape) y del compresor (entrada) están montadas en un eje El eje está soportado por cojinetes de deslizamiento y cojinetes de empuje Un escudo de calor mantiene el calor de la carcasa central El aceite del motor proporciona enfriamiento y lubricación. La placa posterior de la turbina, o escudo térmico y el espacio de aire detrás de ella sirven como aislantes para evitar que las altas temperaturas de escape penetren en la carcasa central. El aceite lubricante elimina el calor que se conduce al eje central desde la rueda de la turbina y el rodamiento. Aunque las temperaturas pueden ser tan altas como 760 ° C (1400 ° F) en la rueda de la turbina, las temperaturas normales son inferiores a 150 ° C (300 ° F) en el cojinete de cojinete debido al efecto de enfriamiento del aceite lubricante. Las partes giratorias deben ser cuidadosamente balanceadas. El balance de componentes es el equilibrio de cada parte individual sobre la línea central y se relaciona con la perpendicularidad y el paralelismo de los componentes ensamblados. La perpendicularidad define la cuadratura de las superficies con respecto al agujero, mientras que el paralelismo define la alineación de las superficies del extremo del componente. Si estos dos aspectos son incorrectos, cuando se aprieta la tuerca de la rueda del compresor, la carga de tracción en el eje central no será axial, lo que significa que puede doblarse el eje y puede producirse un desequilibrio grave. El equilibrio del componente individual y el ensamblaje de los componentes se deben controlar cuidadosamente. Durante el reacondicionamiento y reparación de campo, estos hechos deben tenerse en cuenta y se debe tener extremo cuidado cuando se manipulan y ensamblan las piezas giratorias.

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Conceptos de motore a diésel Lubrication System Oil Flow En la mayoría de las aplicaciones, los turbocompresores son lubricados por el sistema de lubricación del motor. El aceite bajo presión de la bomba de aceite del motor entra en la parte superior del alojamiento del cojinete y fluye alrededor del eje y luego a los cojinetesde empuje y sellos de aceite, como se muestra en la Figura. El aceite fluye tanto por dentro como por fuera de los cojinetes, que flotan completamente en aceite durante el funcionamiento. El aceite también fluye a los sellos de aceite tipo anillo de pistón en cada extremo del eje giratorio para ayudar a sellar y lubricar. El cojinete de empuje ubicado en el extremo del compresor del conjunto giratorio es lubricado por el mismo aceite antes de que salga de la caja del cojinete y regrese al cárter del motor. En motores diésel grandes como los utilizados en aplicaciones marinas y de generación de energía, el turbocompresor tiene su propio depósito de aceite y no depende del aceite del motor para la lubricación. El suministro continuo y limpio de aceite es vital para un buen rendimiento del turbocompresor. El sistema de lubricación también es vital para el funcionamiento sin problemas del turbocompresor. Realiza tres funciones importantes: ✓ Lubricación ✓ Enfriamiento ✓ Limpieza Las interrupciones, incluso por sólo unos segundos, pueden tener resultados desastrosos Antes de inspeccionar un turbocompresor averiado, reúna datos básicos de calidad y cantidad sobre el sistema de lubricación, como por ejemplo: ✓ Tipo y viscosidad ✓ Nivel de aceite ✓ Evaluación del filtro de aceite ✓ SOS ✓ Comentarios del operador Temperaturas de escape inusualmente altas causarán problemas de lubricación marginal y daño metalúrgico. Funciones del turbocompresor Normalizar La normalización significa mantener el suministro de aire del mismo modo normal para un motor de aspiración natural a nivel del mar. Cuando los motores operan a altitudes sobre el nivel del mar, el aire se vuelve menos denso y se necesita un turbocompresor para suministrar más cantidad de aire. Si no se mantiene la normalización, los ajustes del combustible deben disminuirse cuando el aire se vuelve menos denso para evitar el exceso de combustible. La normalización 74

Conceptos de motore a diésel permite que los motores desarrollen su potencia designada en un amplio rango de altitudes. Algunos turbocompresores tienen lo que se denomina válvula de descarga, que permite que los gases de escape pasen por alto el turbocompresor cuando el refuerzo alcanza una presión específica. Esto permite que el motor funcione a varias altitudes y mantener un suministro de aire estable y normalizado. El técnico debe tener en cuenta que, aunque los turbocompresores pueden concentrar el aire más delgado a mayor altura para proporcionar un suministro de oxígeno normal y una potencia normal, se requieren velocidades de turbocompresor más altas para hacerlo. Para operaciones superiores a aproximadamente 2.100 metros (7.000 pies), a menudo se sugiere una reducción de combustible para evitar la sobrevelocidad del turbocompresor. Refuerzo (Boosting) La segunda función de un turbocompresor es aumentar el suministro de aire para dar al motor más oxígeno que el normal. Esto permite un incremento en los ajustes de combustible a la vez que proporciona una mejor combustión y un escape más silencioso. Una combustión mejorada significa no solo una mejor economía de combustible, sino también emisiones de escape más limpias. Inlet Restriction Too High Los problemas del sistema de entrada y salida de aire son responsables de muchas fallas. Por ejemplo, cuando la restricción de entrada de aire es demasiado alta: Puede producirse una carga excesiva en el extremo y provocar un desgaste acelerado del cojinete de empuje. Las RPM del turbocompresor pueden aumentar significativamente. Se puede introducir material extraño en el turbocargador desde los sistemas de entrada o escape. El técnico siempre debe recopilar información básica sobre los sistemas de entrada y salida de aire cuando se investigan fallas en el turbocompresor. El turbocompresor crea un refuerzo en el múltiple de admisión, forzando el aire en la cámara de combustión, opera por encima de 80,000 RPM. Esta condición demanda una alineación y balance perfecto de las partes en movimiento, además de condiciones de operación y mantenimiento adecuadas. La mayoría de las fallas son causadas por condiciones ambientales.

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Conceptos de motore a diésel Turbocharger Operation Los gases de escape accionan la turbina, como la turbina conecta con el compresor por medio de la flecha, este gira aproximadamente 80,000 a130,000 RPS, dependiendo laaplicación y diseño del turbocompresor. Esto comprime el aire de admisión. Cuando la carga en el motor aumenta, más combustible se inyecta y aumenta la cantidad de gases de escape, causando que la turbina y el compresor giren más rápido, forzando más aire dentro del motor. Las máximas RPM del turbocompresor son controladas por el ajuste de combustible, ajuste de velocidad alta en vacío, presión atmosférica y wastegate. Series Turbocharging La turboalimentación de dos etapas (serie) se usa ocasionalmente en motores diésel de alto rendimiento y trabajo pesado para mejorar la eficiencia del sistema de admisión de aire. Utiliza un turbocompresor grande (baja presión) para proporcionar un suministro de aire presurizado a un turbocompresor pequeño (alta presión). El motor 3516 instalado en el camión fuera de carretera 793 fue el primer motor en el sistema Caterpillar en usar un impulso de dos etapas (serie). Las ventajas del sistema de impulso de dos etapas (serie) son: • • • •

Mejora el consumo de combustible Humo reducido, especialmente en la aceleración Incremento del torque pico Mayor eficiencia general.

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Conceptos de motore a diésel 5.2.3 Wastegate Para controlar la presión de refuerzo, al turbocompresor está conectada una válvula de derivación, la cual controla la velocidad del turbocompresor. Esto permite que parte de los gases se dirijan a la turbina y otra parte al escape de salida, de esta manera controla la velocidad de la turbina.

Control de la presión

La figura muestra una comparación de rendimiento típica entre un turbocompresor estándar y un turbocompresor equipado con una válvula de derivación. Los problemas con las wastegates se informan normalmente como quejas de baja potencia. Esto ocurrirá cuando la válvula de derivación se abra. Si el diafragma de la válvula de derivación falla o la válvula se queda en la posición cerrada, se producirán sobre refuerzo y altas temperaturas de escape resultarán.

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Conceptos de motore a diésel 5.2.4 After Coolers Los posenfriadores son usados para enfriar el aire de admisión, de tal manera que el volumen disponible de aire se incrementa. Cuando el aire está caliente su densidad es baja y cuando se enfría aumenta su densidad, de esta manera se cuenta con mayor cantidad de oxigeno par la combustión y poder quemar más combustible para aumentar la potencia del motor. Air Cooled After Cooler ATAAC. Posenfriador aire a aire Utiliza el aire que forza el ventilador para enfriar el aire de admisión, la mayor parte de los equipos nuevos cuentan con este sistema.

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5.3 Describir los procedimientos de las pruebas al sistema 5.3.1 Prueba de presión al sistema de escape

La contrapresión de escape es la presión generada en el múltiple de escape debido a la restricción del flujo de los gases de escape a través del mofle, causada principalmente por el mofle tapado, tubos largos o doblados. Demasiada restricción causa sobrecalentamiento y pérdida de potencia. Para medir esta presión, se debe realizar con el motor a plena carga y máximo combustible.

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Conceptos de motore a diésel 5.3.2 Prueba de presión de refuerzo La presión de refuerzo se define como la presión existente en el múltiple de admisión cuando el motor está funcionando a una potencia nominal o plena carga. La presión de refuerzo se especifica para cada modelo de motor. La presión de refuerzo se mide en una ubicación en el múltiple de entrada especificado por el fabricante y las unidades utilizadas para la medición de presión de refuerzo son de mm Hg, cuando se usa un manómetro de mercurio, o kPa cuando se usa un medidor. La presión de refuerzo siempre se debe comparar con las condiciones de admisión y combustible estándar de: • 99 kPa de presión barométrica seca • 29 grados Celsius • 35 API de combustible calificado. Si las condiciones estándar no están presentes en el momento de la prueba, se deben aplicar factores de corrección. (Consulte las especificaciones del fabricante). Consulte la Instrucción especial, SEHS8907, 'Uso del grupo de prueba de presión del motor 1U-5470' o consulte el Manual de operación, NEHS0818, 'Uso del grupo de herramientas del indicador de presión 198-4240'. Efectos de la Altitud en los Motores Diésel Turboalimentados Cuando un motor de combustión interna funciona a gran altitud donde el aire es menos denso que al nivel del mar, la cantidad de aire (y oxígeno) que ingresa al cilindro del motor en la carrera de admisión es insuficiente para la combustión de la carga normal de combustible. Como resultado, el rendimiento del motor cae en proporción a la altitud a la que está siendo operado. Los motores turboalimentados no se ven afectados en el mismo grado. A medida que el aire se vuelve menos denso con la altitud, el turbocompresor gira más rápido debido a la carga de bombeo reducida, produciendo un efecto de compensación. Aun así habrá una disminución en el rendimiento del motor, aunque esto es mucho menor que para los motores de aspiración natural. En los motores turboalimentados, la potencia de salida se reduce aproximadamente en un 1 por ciento por cada 300 m de elevación sobre el nivel del mar. Cuando la altitud de funcionamiento se encuentra en las proximidades de 2000 m, la entrega de combustible para la reducción de potencia del motor debe reducirse de acuerdo con las especificaciones del motor para evitar daños al turbocompresor debido al exceso de revoluciones.

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Conceptos de motore a diésel

6. Determinar el funcionamiento del sistema de inyección mecánico Contenido 61

6.2 6.3

6.4

Explicar los conceptos de inyección y condiciones de operación 6.1.1 Conceptos de inyección 6.1.2 Condiciones de operación Identificar y describir la función de los componentes Describir la medición y entrega de combustible 6.3.1 Elementos de bombeo 6.3.2 Medición del combustible Explicar el control de combustible 6.4.1 Gobernador 6.4.2 Control de relación de combustible 6.4.3 Solenoide de paro

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86 86 86 89 94 95 96 97 97 100 102

Conceptos de motore a diésel

6.1 Conceptos de Inyección y condiciones de operación 6.1.1 Conceptos de inyección La mayoría de los fabricantes de motores desarrollan continuamente nuevos sistemas de combustible y mejoran los sistemas existentes en un esfuerzo por aumentar el rendimiento del motor, la eficiencia y reducir las emisiones de los motores. Revisaremos los conceptos de inyección antes de revisar el sistema en detalle. En los motores Diésel, el combustible se inyecta durante la carrera de compresión, antes de que el pistón llegue al Centro muerto superior (TDC). El principio básico de la inyección de combustible es que se debe inyectar la cantidad correcta de combustible en el momento adecuado para satisfacer las demandas de potencia del motor. Injection Concept El combustible requiere tiempo para quemarse. Se debe inyectar la cantidad correcta de combustible en el punto apropiado en la carrera de compresión, de modo que se queme completamente. Esto se conoce como la ventana de quemado (1) que se muestra en la Figura. La ventana de combustión se mide en grados de rotación del cigüeñal. Esto significa, la cantidad de grados que gira el cigüeñal mientras se inyecta el combustible. La ventana de quemado se describe por el punto de inicio de inyección (sincronización) y la duración del tiempo de inyección (duración). Tanto la sincronización (2) como la duración (3) se miden en grados de rotación del cigüeñal.

6.1.2 Condiciones de funcionamiento del motor diésel Normalmente, un motor funciona bajo carga. El gobernador determina qué RPM del motor es correcto para la carga aplicada y el sistema de control proporciona más o menos combustible para proporcionar las RPM requeridas. Con un diseño eficiente, un mecanismo de avance de tiempo detecta el aumento o la disminución de las RPM y modifica el ciclo de inyección de combustible para iniciar la ventana de quemado con el grado correcto de rotación del cigüeñal. Se discuten y explican varias condiciones del motor diésel con el uso de curvas de potencia. 82

Conceptos de motore a diésel Velocidad baja en vacío En un motor diésel, la baja velocidad de vacío es la velocidad más baja a la que el motor puede funcionar sin carga. Las bombas de inyección de combustible están calibradas para que la mínimacantidad de combustible requerido seentregue al motor.

Velocidad alta en vacío Velocidad más alta del motor sin carga

Velocidad Nominal Todos los motores Diésel reciben una calificación llamada carga plena avelocidad nominal. Esta es la RPM a la que el motor está funcionando a plena carga y los contrapesos y resorte del regulador se estabilizan para proporcionar RPM constantes.

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Conceptos de motore a diésel Sobre velocidad Algunas veces, los motores se operan de tal manera que las RPM forzan a exceder las altas RPM en vacío. El gobernador apaga el combustible pero el motor es capaz de exceder la alta velocidad de ralentí cuando es impulsadopor el impulso de un vehículo pesado a través de la transmisión (cuesta abajo). Esto se denomina sobrevelocidad y en determinadas circunstancias puede provocar la destrucción total del motor. La sobrevelocidad normalmente puede ser controlada por el operador del vehículo.

Sobre carga del motor Los motores diésel están diseñados para cargarse más allá de la condición de carga completa. El gobernador, o Módulo de control electrónico (ECM), permite que el combustible se mueva al máximo, sin embargo, la carga puede ser lo suficientemente alta como para hacer que el motor disminuya la velocidad. Esto se llama operación de sobrecarga. Bajo estas circunstancias y dado que no hay más combustible disponible; el gobernador no puede igualar los requisitos de potencia.

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6.2 Componentes

La cantidad de combustible que quema un motor está directamente relacionada con la cantidad de caballos de fuerza y el par generado. En general, cuanto más combustible recibe el motor, más par está disponible en el volante. La bomba de transferencia extrae combustible del tanque de combustible a través del filtro de combustible primario. La bomba de transferencia presuriza el combustible y lo empuja a través de la bomba de cebado manual, al filtro de combustible secundario y luego al colector de combustible de la bomba de inyección de combustible, a través de las líneas de alta presión de combustible. Una válvula de derivación dentro de la bomba de transferencia de combustible mantiene una presión de combustible moderada. Con una presión de combustible moderada dentro del colector de combustible, el combustible se carga en la cavidad de la bomba de alta presión. La bomba de alta presión ahora mide una pequeña cantidad de combustible y la envía a través de las líneas de combustible de alta presión a la boquilla de inyección de combustible. Cuando la presión de combustible en las líneas de combustible de alta presión supera la presión de apertura de la tobera, el combustible se inyecta en la cámara de combustión. Con ambos orificios de muy alta presión y muy pequeños en la punta de la boquilla del inyector de combustible, el combustible se atomiza y permite una combustión completa en el cilindro. Cualquier aire y exceso de combustible se envían fuera del colector de combustible a través de la línea de retorno al tanque de suministro. La tapa del tanque de combustible en el tanque de combustible debe ventilarse a la atmósfera para evitar que se forme un vacío dentro del tanque de combustible.

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Conceptos de motore a diésel Fuel Tank El tanque de combustible almacena, separa el aire y enfría el combustible. Se encuentran en diferentes ubicaciones en los vehículos y se pueden dimensionar para dar una cierta cantidad de tiempo de operación en una máquina en particular. El ejemplo que se muestra es un tanque de combustible en una máquina fuera de carretera de Caterpillar. Primary Fuel Filter

El filtro de combustible primario elimina grandes desechos que a menudo se acumulan en el tanque de combustible. El filtro de combustible primario normalmente se encuentra aguas arriba de la bomba de transferencia. Por lo general, contiene un elemento que se puede limpiar y esto debe realizarse regularmente para mejorar la vida útil de un filtro secundario que se encuentra más arriba en la línea y para proteger la bomba de transferencia.

Fuel Transfer Pump (3406B) Cuando el motor de arranque gira y cuando el motor está en marcha, la bomba de transferencia de combustible está suministrando combustible. La bomba de transferencia de combustible está ubicada debajo de la carcasa de la bomba. Se activa mediante la excéntrica en el árbol de levas de la bomba de combustible dentro de la carcasa y puede suministrar aproximadamente 200 litros (44 galones) de combustible por hora, a 172 kPa (25 psi) en este modelo de motor en particular. La bomba de transferencia de combustible extrae combustible del tanque a través del filtro de combustible primario. Esto proporciona flujo a través de la porción de baja presión del sistema de combustible. El objetivo principal de la bomba de transferencia de combustible es mantener un suministro adecuado de combustible limpio en la bomba de inyección. 86

Conceptos de motore a diésel Secondary Fuel Filter El combustible sale de la bomba de transferencia y fluye al filtro de combustible secundario o final. El propósito del filtro de combustible secundario es eliminar partículas diminutas y contaminantes del combustible que podrían dañar las boquillas o los inyectores de combustible. Los filtros secundarios de combustible están ubicados entre la bomba de transferencia y la carcasa de la bomba de inyección.

A diferencia de los filtros de aceite, los filtros de combustible no tienen válvulas de derivación. Si los filtros de combustible se obstruyen, el flujo de combustible se detiene y el motor no funciona. Esto protege el motor del combustible sucio. El filtro de combustible secundario se cambia a intervalos regulares de servicio y normalmente es una vuelta de apriete en el filtro de este tipo. Fuel Priming Pump Muchas carcasas de filtros de combustible finales incorporan una bomba de cebado de combustible. Esta bomba extrae aire y ceba el sistema cuando cualquiera de los componentes del sistema de combustible, incluidos los filtros, se han retirado para el servicio o en casos en que la máquina se ha quedado sin combustible.

Fuel Injection Pump Desde el filtro de combustible secundario, el combustible se envía a la bomba de inyección de combustible (FIP). En un sistema de combustible mecánico, la bomba de inyección de combustible (1), combinada con el avance de sincronización (2), elregulador (3) y el control de la relación de combustible (4) trabajan juntos para controlarla inyección de combustible. Estos componentes tienen un efecto directo en el rendimiento del motor. A medida que cambian la carga del motor y la velocidad del motor, se deben inyectar cantidades variables de combustible en diferentes momentos para mantener las ventanas adecuadas. Una unidad de avance de tiempo controla cuando se inyecta combustible y el gobernador controla la cantidad de combustible que se entrega al motor o la duración. 87

Conceptos de motore a diésel El FIP es el corazón del sistema de combustible. Comprender cómo funciona la bomba es un primer paso crítico para comprender la inyección de combustible. En los sistemas de combustible de tipo scroll de Caterpillar, las bombas de inyección de la unidad contienen un émbolo dentro de un barril. El movimiento del émbolo dentro del barril contra una restricción de flujo crea las altas presiones requeridas para la inyección. Esta acción es creada por el árbol de levas de la bomba de combustible. Hydraulic Timing Advance Unit Una unidad de avance de tiempo adelanta o retarda la inyección de combustible alalterar la rotación del árbol de levas de la bomba de combustible. El tiempo de inyección de combustible puede adelantarse o retrasarse. Sincronizaciónavanzada significa que el combustible se inyecta antes, el tiempo retardado significa que el combustible se inyecta más tarde. A medida que aumenta la velocidad del motor, es necesario inyectar el combustible antes para permitir más tiempo para la combustión, es decir, avance de sincronización. Por el contrario, a medida que se reduce la velocidad del motor, la sincronización del combustible se retarda y, por lo tanto, la inyección comienza más cerca del PMS. La unidad de avance de sincronización automática hidráulica se encuentra debajo de la cubierta en la parte delantera del motor. El propósito del avance de sincronización automático es cambiar el punto de inyección de combustible en los cilindros para lograr una combustión óptima a medida que cambia la velocidad del motor. High Pressure Fuel Lines En los sistemas de bomba y tubería, las líneas de combustible de alta presión de acero conectan las bombas de inyección de combustible a las boquillas de inyección de combustible. Las cantidades medidas de combustible presurizado creadas por los elementos de la bomba viajan a través de las líneas de combustible de alta presión a las boquillas de combustible, que están ubicadas en la culata. Las líneas de combustible de alta presión tienen la misma longitud para evitar variaciones en el tiempo de inyección.

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Conceptos de motore a diésel Through-the-Head Adapter Las líneas de combustible conectan cada bomba de inyección de combustible a su boquilla correspondiente por medio de un adaptador a través de la cabeza.

Nozzle Se muestra una vista en corte de la culata y muestra la boquilla de inyección decombustible. Las boquillas tienen válvulas que se abren cuando la presión es lo suficientemente alta. Cuando la válvula se abre, el combustible se atomiza y se pulveriza en la cámara de combustión. Al final del ciclode inyección hay una caída de presión rápida, que hace que la válvula se cierre. Nozzle – Fuel Flow Desde el puerto de entrada de la boquilla de inyección de combustible, el combustible fluye a través de la rejilla del filtro al área debajo del diámetro de la válvula. La parte superior de la válvula debajo del resorte tiene un diámetro más grande. La presión del combustible actuará en este diámetro mayor para abrir la válvula contra la presión del resorte. Cuando la presión del combustible empujando contra el diámetro se vuelve mayor que la fuerza del resorte, la válvula se levanta de su asiento. Esto se conoce como la presión de apertura de la válvula de la boquilla de inyección de combustible. Con la válvula quitada, el combustible de alta presión será forzado a través de los orificios de la boquilla a la cámara de combustión. La presión ultra alta del sistema produce una excelente atomización del combustible para una combustión eficiente.

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Conceptos de motore a diésel El combustible continúa inyectándose en el cilindro hasta que la presión del combustible contra el diámetro sea menor que la fuerza del resorte. En este punto, el resorte forzará la válvula en su asiento, sellando la boquilla de inyección. NOTA: La boquilla de inyección de combustible no se puede ajustar. Return Line La mayoría de los sistemas de combustible de motores diésel incorporan una línea de retorno de combustible. Siempre hay más combustible entregado por la bomba de transferencia del que puede usar el motor. La línea de retorno dirige el exceso de combustible al tanque. El exceso de combustible proporciona continuamente refrigeración y lubricación para los componentes de la bomba de inyección de combustible. Una válvula de purga de orificio también está instalada en el extremo del colector. Un pasaje dentro del colector de combustible dirige el combustible a la válvula de purga del orificio. Aproximadamente 10 galones (45 litros) de combustible por hora y todo el aire en el sistema se devuelve al tanque de suministro a través de esta válvula. Esto ayuda a reducir la temperatura del combustible y eliminar las burbujas de aire en el combustible, lo que reduciría la potencia.

6.3 Medición y entrega de combustible 6.3.1 Pumping Elements La carcasa de la bomba de combustible contiene una serie de elementos de bombeo accionados por el árbol de levas de la bomba de combustible. Hay un elemento para cada cilindro del motor. Este corte muestra una bomba de unidad completa en el centro y una bomba de corte a la derecha. Se puede ver la relación entre los grupos de bombeo y la cremallera, así como los segmentos de engranaje se acopla a la cremallera. También tenga en cuenta los levantadores y resortes de retorno. El buje asegura el conjunto de la bombeo en la carcasa y el sello evita fugas. El resorte de retorno de alta resistencia empuja hacia abajo el ensamblaje del elevador para asegurar un contacto constante con el lóbulo del árbol de levas.

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Conceptos de motore a diésel Fuel Injection Pump Operation

Al comienzo del ciclo, el resorte de retorno está sosteniendo el elevador hacia abajo sobre el círculo base del lóbulo de la leva. Como el émbolo está unido al levantador, estará abajo en el barril. Los puertos de llenado y derrame están abiertos. La presión de combustible en el colector hará que fluya combustible y llene el área del barril por encima del émbolo. Fuel Injection Pump Operation (Pressurization)

A medida que el árbol de levas gira, el lóbulo de la leva moverá el levantador y el émbolo hacia arriba El movimiento hacia arriba del émbolo en el cañón cerrará primero el puerto de derrame y luego el puerto de llenado. A medida que se cierra el puerto de llenado, comienza la presurización efectiva de carrera y combustible.

Fuel flow into injection line La presión aumenta rápidamente con el movimiento hacia arriba del émbolo (hasta 15,000 psi o 103,420 kPa máximo). Cuando la presión en el barril alcanza los 100 psi (690 kPa), la válvula de retención se levantará de su asiento permitiendo que el combustible fluya hacia la línea de inyección.

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Conceptos de motore a diésel End of effective pump stroke A medida que el émbolo se acerca a la parte superior de su carrera en el barril, el scroll de desplazamiento en el émbolo descubrirá el puerto de derrame. Esto finaliza la carrera efectiva de la bomba. El combustible de alta presión en el barril escapará de la cámara a través del puerto de derrame hacia el colector de la carcasa de la bomba. A medida que la presión en el barril cae, la válvula de retención se asentará. Esto atrapa el combustible de alta presión en la línea del inyector. Para controlar esta presión de línea, la válvula de retención de flujo inverso se abre y permite que la presión en la línea escape al barril. La válvula de retención de flujo inverso permanece abierta hasta que la presión en la línea caiga a 1000 psi (6900 kPa). A esta presión, la válvula se cerrará atrapando la presión restante en la línea.

6.3.2 Fuel Metering En el ciclo de bombeo anterior, el scroll no destapó el puerto de derrame hasta que el émbolo realizó una carrera completa. Por lo tanto, se inyectó la cantidad máxima de combustible en el cilindro y el motor estaría a máxima velocidad. El émbolo tiene la misma longitud de carrera en cada ciclo. La variación, o medir la cantidad de combustible que se inyecta, se logra haciendo girar el émbolo. Left: Full Rack / Right: Idle Rack

Con el acelerador a fondo, la parte inferior del scroll descubre el puerto de derrame al final de la carrera y se inyecta la cantidad máxima de combustible (Figura, izquierda). Para operar el motor a ralentí, el émbolo se gira en el sentido de las agujas del relojpara que la parte superior del scroll descubra el derrame más pronto en la carrera (Figura, derecha). El área del scroll entre el ralentí y el acelerador proporciona una carrera efectiva variable para una aceleración suave y eficiente del motor.

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Conceptos de motore a diésel Si el émbolo se gira completamente en el sentido de las agujas del reloj, la ranura en el émbolo se alinea con el puerto de derrame y no es posible ninguna acción de bombeo. Esta posición se utiliza para detener el motor. Rack Para controlar la rotación del émbolo, un segmento de engranaje unido a la parte inferior del émbolo está engranado con la cremallera en la carcasa de la bomba. El movimiento hacia adelante y hacia atrás de la cremallera gira el émbolo. Los seis pistones en la carcasa de la bomba están sincronizados con la cremallera para proporcionar una medición precisa y uniforme del combustible. El movimiento de la cremallera de combustible es controlado por el conjunto del gobernador.

6.4 Control de combustible 6.4.1 Governor El gobernador mecánico es el más simple de los tipos de gobernadores. Además del gobernador mecánico, los motores Caterpillar utilizan gobernadores servomecánicos, gobernadores hidráulicos y gobernadores electrónicos. ADVERTENCIA: Nunca opere un motor diésel sin un regulador que lo controle. Si la cremallera de combustible de un motor diésel se encontraba en la posición "ENCENDIDO" sin carga y sin el regulador conectado, la velocidad del motor podría subir y superar los límites de operación segura antes de que se pudiera apagar. El motor puede dañarse seriamente por exceso de velocidad.

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Conceptos de motore a diésel Esta advertencia - "nunca opere un motor diésel sin un gobernador que la controle" - se refiere a uno de los propósitos de los gobernadores: evitar lasobrevelocidad del motor. Los gobernadores también mantienen el motor a la velocidad deseada y aumentan o disminuyen la potencia de salida del motor para cumplir con los cambios de carga. Governor

Los gobernadores mecánicos del motor diésel constan de dos mecanismos básicos: el mecanismo de medición de velocidad y el mecanismo de cambio de combustible El mecanismo de medición de velocidad tiene pocas partes móviles y mide la velocidad del motor. Los contrapesos y los brazos giratorios en forma de bola en forma de "L" están montados en la transmisión del regulador. A medida que el motor gira, los contrapesos giran. Centrifugal Force

A medida que los contrapesos giran, ejercen una fuerza centrífuga hacia afuera. Los contrapesos se mueven hacia afuera girando los brazos de la bola hacia arriba. La cantidad de fuerza hacia afuera depende de la velocidad de rotación. La fuerza centrífuga es el principio de funcionamiento básico del mecanismo demedición de velocidad. La fuerza centrífuga debe controlarse, por lo que se incluye un resorte del regulador. El resorte actúa contra la fuerza de los pesos flotantes giratorios y tiende a oponerse a ellos. La fuerza ejercida por el resorte depende de la configuración de control del gobernador.

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Conceptos de motore a diésel Governor Control Una palanca conectada al control del regulador empuja o comprime el resorte La fuerza del resorte se opone a los contrapesos para regular la configuración de velocidad del motor deseada. El control del gobernador, que se muestra aquí como una simple perilla de empuje y tracción, puede ser un control accionado manualmente o un pedal acelerador accionado con el pie. Siempre que la fuerza del resorte sea igual a la fuerza centrífuga de los contrapesos, la velocidad del motor permanecerá constante. Fuel Changing Mechanism

El mecanismo de medición de velocidad detecta y mide los cambios de velocidad del motor. El mecanismo de cambio de combustible conecta el mecanismo de medición de velocidad con las bombas de inyección de combustible para controlar la velocidad del motor (Figura izquierda). Cuando aumenta la carga del motor, como cuando un camión comienza una pendiente, la velocidad disminuye. La fuerza de los contrapesos disminuye, y el resorte mueve el varillaje y la cremallera (Figura, derecha) para aumentar el combustible al motor. La posición de combustible aumentada se mantiene hasta que la velocidad del motor vuelve a la configuración deseada y la fuerza de los contrapesos equilibra de nuevo la fuerza del resorte. Adjusting Screws

Dos tornillos de ajuste limitan el recorrido de la palanca de control del regulador entre la posición de BAJA en vacío y la posición ALTA en vacío. El mínimo de ralentí y el ralentí alto son simplemente las mínimas y máximas configuraciones de rpm del motor sin carga en el motor (Figura, izquierda). 95

Conceptos de motore a diésel Cuando el motor está funcionando con el regulador a ralentí alto (Figura, derecha (1) y recoge una carga, la velocidad disminuye, la fuerza centrífuga del contrapeso disminuye y el resorte mueve la cremallera a darle al motor más combustible, aumentando la potencia. El collar (2) y la barra de tope (3) limitan la distancia que el resorte puede mover la cremallera. Cuando el collar entra en contacto con la barra de tope, se alcanza la posición de carga completa. Esto limita el combustible entregado al motor para no exceder las limitaciones de diseño.

6.4.2 Fuel Ratio Control

Otro componente del gobernador que efectúa la operación es el control de relación de combustible. El control de relación de combustible en los motores construidos antes de agosto de 1989 requiere tanto el refuerzo como la presión de aceite para activar la unidad. En motores construidos después de esta fecha, el control de relación de combustible solo requiere presión de aceite. El control de relación de combustible solo está disponible para motores con turbocompresor. El control de relación de combustible se monta en la parte posterior de la carcasa del regulador. Su propósito es limitar el humo y reducir el consumo de combustible durante la aceleración rápida. Hace esto limitando el movimiento de la cremallera en la dirección 'Fuel On' hasta que haya suficiente aire (presión de refuerzo) para permitir la combustión completa en los cilindros. Un vástago que se extiende fuera del control de relación de combustible (Figura, derecha), cabe en una muesca en una palanca, que contacta el extremo del carrete en la servoválvula. Con el motor parado, no hay presión de aceite del motor y el vástago está en la posición completamente extendida. El movimiento de la cremallera no está restringido por el vástago. Operation

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Conceptos de motore a diésel Con los motores fabricados antes de agosto de 1989, después de que el motor arranca, el aceite del motor fluye hacia la cámara de aceite, a través de la válvula interna y hacia fuera de los orificios de drenaje en el vástago (Figura, izquierda). El vástago permanecerá en la posición hasta que la presión del colector deentrada aumente lo suficiente como para mover la válvula interna. A medida que aumenta la velocidad del motor, también aumentará la presión del turbocompresor. Una línea que conecta el colector de admisión con la cámara del diafragma (Figura, derecha) permite que la presión de sobrealimentación actúe sobre el diafragma. Esta presión sobre el diafragma empuja la válvula interna hacia la derecha cerrando el puerto de drenaje en el vástago. La presión de aceite ahora empujará el pistón hacia la izquierda. El vástago ahora contacta la palanca y limita el movimiento de la cremallera en la dirección 'Fuel On'. Operation

Cuando se mueve el control del regulador para aumentar el combustible del motor, el vástago limita el movimiento de la cremallera en la dirección 'Fuel On'. El aceite en la cámara actúa como una restricción al movimiento del vástago (Figura, izquierda). El vástago resistirá el movimiento de la cremallera hasta que haya un aumento en la presión de refuerzo. A medida que aumenta la presión de refuerzo, el diafragma moverá la válvula hacia la derecha y permitirá que la presión de aceite en la cámara de aceite fluya al puerto de drenaje del cuerpo. La pérdida de presión de aceite detrás del pistón permite que el resorte mueva el vástago hacia la derecha. El gobernador ahora puede continuar moviendo la cremallera en la dirección 'Combustible encendido' (Figura, derecha). El control de relación de combustible está diseñado para restringir el combustible hasta que la presión de aire en el múltiple de admisión sea lo suficientemente alta como para soportar la combustión completa. Esto evita grandes cantidades de humo de escape causado por exceso de combustible. Con motores fabricados después de agosto de 1989, solo se requiere presión de aceite para activar el control de relación de combustible. El control de relación de combustible está en esta posición para limitar el movimiento de la cremallera tan pronto como se logre la presión de aceite. Esto también significa que una válvula controlada solo por presión de aceite puede ser instalada en motores de aspiración natural.

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6.4.3 Fuel Shutoff Solenoid

Cuando el sistema eléctrico del motor está energizado (llave ENCENDIDA), se activa el solenoide de corte de combustible. El solenoide se retrae y permite el movimiento sin restricciones de la cremallera. Esto se conoce como un solenoide de "energizar para arrancar". Algunos motores usan un solenoide de "energizar para apagar", que se activan cuando el sistema eléctrico se apaga. Cuando el sistema eléctrico se apaga (llave DESACTIVADA), el solenoide se desactiva y se evita el movimiento de la cremallera en la dirección de "combustible encendido". El solenoide de apagado detendrá el motor incluso si el regulador está en la posición de "combustible encendido".

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Conceptos de motore a diésel

7. Describir las propiedades del combustible diésel

Contenido 7.1

7.2

7.3

7.4

Describir el contenido energético del diésel 7.1.1 Calidad del diésel 7.1.2 Gravedad específica Explicar la capacidad de lubricación y fluidez 7.2.1 Viscosidad 7.2.2 Punto de enturbiamiento 7.2.3 Punto de fluidez Identificar los elementos de corrosión y contaminación del diésel 7.3.1 Azufre en el diésel 7.3.2 Agua en el diésel Describir las características que afectan el arranque 7.4.1 Índice de cetano 7.4.2 Aire en el diésel

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104 104 104 105 105 105 106 106 106 106 107 107 107

Conceptos de motore a diésel

7.1 Contenido energético 7.1.1 Calidad del diésel La calidad del combustible puede afectar el rendimiento y mantenimiento de cualquier motor diésel. Es importante entender las propiedades del combustible básico para poder juzgar la calidad del combustible. Las siguientes propiedades tienen un impacto en el funcionamiento del motor diésel y en el manejo y tratamiento del combustible del motor.

7.1.2 Gravedad específica La gravedad específica del combustible diésel es el peso de un volumen fijo de combustible en comparación con el peso del mismo volumen de agua a la misma temperatura. Cuantomayor es la gravedad específica, es más pesado el combustible. Los combustibles más pesados tienen más energía o potencia por volumen para que sea usada por el motor. La gravedad específica se puede medir con un hidrómetro de combustible La lectura en el hidrómetro es una escala del Instituto Americano del Petróleo (API). La escala es inversa a la gravedad específica. Por lo tanto, cuanto mayor sea el número API, más ligero el combustible. Para la mayoría de los motores diésel Caterpillar, La lectura API de 35 sería óptima. Combustibles ligeros como el queroseno pueden tener una medida de 40-44 API. El hidrómetro flota en el combustible. Puedes notar el punto en el que el nivel del líquido se cruza con la escala de hidrómetro y leer la gravedad del combustible API. La lectura del hidrómetro se ve afectada por temperatura del combustible. Usa siempre la tabla de corrección incluida con la herramienta para compensar la temperatura real del combustible. Las instrucciones detalladas se dan en el Manual de funcionamiento de la herramienta, “9U7840 Calibración del equipo de inyección de combustible Fluid Test Kit “, Formulario No. NEHS0607-01.

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Conceptos de motore a diésel

7.2 Capacidad de lubricación y fluidez 7.2.1 Viscosidad La viscosidad es una medida de la resistencia de un líquido a fluir. La alta viscosidad significa que el combustible es grueso y no fluye tan fácilmente Combustible con mal viscosidad (ya sea muy alta o muy baja) puede causar daño del motor. Al comparar las mediciones de viscosidad, asegúrese se toman a la misma temperatura de combustible. Caterpillar recomienda una viscosidad entre 1.4 centistokes y 20 centistokes (cSt) entregados a la bomba de inyección de combustible. Efectos del motor El combustible de alta viscosidad aumentará el desgaste del tren de engranajes, leva, y seguidor en el conjunto de la bomba de combustible debido a la mayor presión de inyección. Alta viscosidad del combustible también se atomiza de manera menos eficiente y el motor será más difícil de arrancar. El combustible de baja viscosidad puede no proporcionar lubricación a pistones, barriles e inyectores causando ralladuras y desgaste excesivo. El uso de combustible de baja viscosidad debe ser evaluado cuidadosamente.

7.2.2 Punto de enturbiamiento En el clima frio el diésel comienza a cambiar de estado comenzando a cambiar su estructura molecular debido a las parafinas se puede observar la apariencia como si tuviera burbujas y esto puede variar dependiendo la calidad del combustible afectando a todo el sistema, filtros tapados, baja potencia etc. Yen la mayoría de los casos es irreversible.

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7.2.3 Punto de fluidez El punto de fluidez de un combustible es el valor de la temperatura mínima a la que fluirá. En el punto de fluidez, aumenta la cantidad de cristales de cera hasta que comienzan a agruparse. Esto puede restringir el flujo de combustible desde el tanque hasta la bomba de transferencia del motor, pero si el combustible permanece alrededor del tubo de la toma de combustible, la bomba de transferencia lo moverá. El punto de fluidez es de aproximadamente 6 0C (10 0F) menor que el punto de enturbiamiento.

7.3 Corrosión y contaminación 7.3.1 Azufre en el combustible El azufre es un elemento que se produce naturalmente en todos aceites crudos. Los combustibles pesados suelen tener un alto contenido de azufre. Los combustibles destilados son generalmente más bajos en contenido de azufre porque el azufre se puede reducir o eliminar durante el proceso de refinación. El azufre sobre el 0.5% puede reducir severamente la vida del motor a menos que se tomen los pasos adecuados.

7.3.2 Agua en el diésel El agua puede convertirse en un contaminante si el agua es introducida en el combustible durante el envío o es el resultado de la condensación durante el almacenamiento. Existen tres tipos de humedad en el combustible: humedad disuelta (humedad en solución), humedad libre y dispersa en elcombustible, y humedad libre y sedimentada en el parte inferior del tanque. La mayoría de los combustibles diésel tienenalgo de humedad disuelta. Al igual que la humedad en el aire, el combustible solo puede contener una cantidad máxima específica de humedad a cualquier temperatura A medida que la temperatura baja, la cantidad de humedad que puede estar en el combustible ser más bajo Por ejemplo, un combustible podría contener 100 ppm (0.010 por ciento) de agua en solución en 18°C (65°F). El mismo combustible posiblemente puede contener solo 30 ppm (0.003 por ciento) a 4°C. 102

Conceptos de motore a diésel

7.4 Características de arranque 7.4.1 Índice de cetano

El índice de cetano es una medida de la calidad de ignición del combustible, que afecta el arranque del motor y aceleración. Combustibles con un alto nivel aromático, generalmente tienen un menor número de cetano. El proveedor de combustible debe saber el número de cetano o índice de cada envío de combustible. Los sistemas de combustible con cámara de precombustión requieren un número mínimo de cetano de 35. Los motores de inyección directa requieren un número mínimo de cetano de 40 para un buen arranque.

7.4.2 Aire en el combustible El aire puede disolverse en combustible. El aire también puede ser introducido en las líneas de combustible por una fuga en la succión. El aire en el combustible causará problemas de arranque, baja potencia y problemas de humo. El aire también puede causar humo blanco excesivo en algunos motores. Elimine el aire al purgar el sistema de combustible. Comprobar si existe aire disuelto en combustible con el tubo de flujo de combustible 2P8278 que se muestra en la Figura. A veces las fugas en el lado de baja presión del sistema de combustible puede causar un problema con el aire disuelto Las fugas deben corregirse primero, luego purgar el sistema de combustible.

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Conceptos de motore a diésel

8. Clasificar los motores de acuerdo a las familias Caterpillar

Contenido 8.1 8.2 8.3

Determinar la nomenclatura de los motores Describir las características de los motores Identificar las aplicaciones de los motores 8.3.1 Aplicación vehicular 8.3.2 Aplicación comercial 8.3.2 Aplicación maquinaria

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109 111 112 112 113 117

Conceptos de motore a diésel

8.1 Nomenclatura de los motores Caterpillar FAMILIA 3000 1.1 3100 3200 3300 3400 3500 3600

MODELOS 3054, 3056 3114, 3116 3126, 3176, 3196 3204, 3208 3304, 3306 3406, 3408, 3412 3508, 3512, 3516 3606, 3608, 3612, 3616, 3618

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Conceptos de motore a diésel Nomenclatura NA

:

Naturally Aspirated

T

:

Turbocharged

TA

:

Turbocharged Aftercooled

DINA

:

Direct Inyection Naturally Aspirated

DIT

:

Direct Inyection Turbocharged

DITA

:

Direct Inyection Turbocharged Aftercooled

DITA-JW

:

Direct Inyection Turbocharged Aftercooled – Jacket Water

ATAAC

:

Aftercooler Turbocharged Air to Air Cooled

SCAC

:

Separate Circuit Aftercooler

DITT

:

Direct Inyection Turbocharged (Dual Turbo)

DITTA

:

Direct Inyection Turbocharged Aftercooled (Dual Turbo)

DISTA

:

Direct Inyection Series Turbocharged Aftercooled

PCNA

:

Prechambered Naturally Aspirated

PCT

:

Prechambered Turbocharged

PCTA

:

Prechambered Turbocharged Aftercooled

Nomenclatura 3406TA Familia 3400, 6 cilindros en línea, Turboalimentado post-enfriado. 3116T: Familia 1.1, 6 cilindros en línea, Turboalimentado. 3512TA: Familia 3500, 12 cilindros en V, Turboalimentado post-enfriado. 3054AN Familia 3050, 4 cilindros en línea, Aspiración natural

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Conceptos de motore a diésel

8.2 Características de los motores Caterpillar Modelo C6.6

Características Reemplaza a 3066E, 1.1 lts por cilindro, 4 válvulas por cilindro Riel Común

C7

C9

C11/C13

C15/C18

C32

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Conceptos de motore a diésel

8.3 Aplicaciones de los motores Caterpillar Los productos de la División de motores Caterpillar están organizados en tres categorías generales: 1. Vehicular 2. Comercial 3. Máquina.

8.3.1 Aplicación vehicular

Las aplicaciones vehiculares están compuestas por segmentos de rango medio y servicio pesado Rango medio Los motores de camión de rango medio se utilizan en carretera, transporte urbano, autobús y una variedad de aplicaciones vocacionales, que incluyen transporte de basura, construcción, quitanieves, camiones de bomberos, autobuses escolares, vehículos recreativos y camiones de servicios públicos. La producción actual C7 presenta potencias nominales de 142 a 224 kW (190 a 300 hp), más potencias de 224 a 261 kW (300 a 350 hp) para camiones de bomberos, vehículos de emergencia, grúas y vehículos recreativos.

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Conceptos de motore a diésel Servicio pesado Los motores Cat de servicio pesado están disponibles desde 213 a 466 kW (285 a 625 hp). Se usan en una amplia variedad de aplicaciones de camiones. Los modelos incluyen los motores C9, C13 y C15

8.3.2. Aplicación comercial En la actualidad, todas las familias de motores de Caterpillar son compatibles con la potencia comercial. Los motores comerciales han crecido para incluir motores para su uso en aplicaciones de generación de energía eléctrica,industrial, petróleo y aplicaciones marinas.

Generación de energía eléctrica La generación de energía eléctrica incluye grupos electrógenos, plantas de energía modulares y módulos de energía portátiles construidos para responder a la creciente demanda de energía eléctrica de la sociedad. Caterpillar ofrece grupos electrógenos con potencias nominales de 12 a 10,475 kW para diésel y de 11 a 4,900 kW para gas. Con el soporte de las familias C3.3 a C175, los motores Cat son especialmente deseables en los grupos electrógenos de paquete debido a su confiabilidad, rendimiento y densidad de potencia.

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Conceptos de motore a diésel Standby Los grupos electrógenos Cat, conocidos por su fiabilidad y empacados para satisfacer las necesidades del usuario, son capaces de suministrar energía eléctrica encaso de que falle la energía de la red pública. Estos grupos electrógenos pueden ser requeridos legalmente para alimentar equipos o sistemas cuya fallapuede presentar un peligro para la seguridad de la vida. También se pueden usar para minimizar las interrupciones y pérdidas comerciales o simplemente para eliminar la molestia de un corte de energía prolongado. Las aplicaciones típicas en espera incluyen pequeñas empresas, torres de telefonía móvil, hoteles, escuelas, hospitales, centros de datos e instalaciones de fabricación.

Cogeneración La cogeneración, o Combined Heat and Power (CHP), es la producción de dos tipos de energía, típicamente eléctrica y térmica, a partir de una única fuente de combustible. La cogeneración puede reemplazar el método tradicional de suministro de energía de múltiples fuentes, como la compra de electricidad de la empresa de servicios mientras se quema gas natural o aceite por separado en un horno para producir calor o vapor. Hasta dos tercios de la energía del combustible pueden recuperarse mediante cogeneración. Los grupos electrógenos de gas Cat son especialmente adecuados para aplicaciones de cogeneración.

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Conceptos de motore a diésel Renta La clave en el mercado de renta es proporcionar una solución duradera, lo cual requiere una cantidad mínima de molestias para la configuración y cumplir con los requisitos locales en términos de sonido, emisiones y seguridad. Los grupos electrógenos Cat proporcionan soluciones confiables, rentables, a corto y largo plazo para las necesidades de electricidad de los usuarios.

Aplicaciones industriales

Cat construye motores para soportar aplicaciones industriales, incluyendo construcción, agricultura, manejo de materiales, forestal, desechos y minería. Con el respaldo de casi todas las familias de motores disponibles, estas industrias ofrecen una granoportunidad para Cat Power.

Ferroviarias Los motores diésel de Caterpillar brindan soluciones de energía encinco sectores de aplicaciones principales del negocio ferroviario en todo el mundo. Para la tracción de la locomotora: - Las aplicaciones diésel-eléctricas utilizan un motor diésel para accionar un generador / alternador eléctrico que acciona los motores de las ruedas eléctricas.

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Conceptos de motore a diésel - Las aplicaciones diésel-hidráulicas usan un motor diésel acoplado a una transmisión hidrodinámica. • Las Unidades Múltiples Diésel son vagones de pasajeros con una línea de transmisión autónoma.

Petróleo Los motores Caterpillar Gas y Diésel proporcionan alimentación a cuatro segmentos clave de Petróleo: • Perforación • Compresión de gas

Perforación Para las operaciones terrestres, Caterpillar ha suministrado más de 10,000 3500 motores a los principales fabricantes de equipos originales de perforación y contratistas de perforación. En el mercado de perforación costa afuera, Caterpillar tiene una posición sólida con plataformas auto elevables y plataformas semi sumergibles de aguas profundas que utilizan motores 3612 y 3616. Compresión de gas Una técnica conocida como compresión de gas se usa para extraer gas natural de pozos de baja presión y moverlo a lo largo de una tubería. Este negocio representa aproximadamente el 40% de las ventas de petróleo. Caterpillar ocupa la mayoría de los puestos con los principales de compresión de gas. Aunque se usa en todo el mundo, el gas natural tiene mercados importantes en América del Norte y Europa. El gas natural es comúnmente considerado como una fuente de calefacción residencial y comercial. Sin embargo, también se utiliza para la generación de energía eléctrica y como materia prima industrial en la producción de amoníaco y otros productos.

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Conceptos de motore a diésel Aplicaciones marinas Caterpillar suministra motores marinos para aplicaciones de embarcaciones de recreo y embarcaciones de recreo, incluidas la propulsión y la energía auxiliar. Respaldados por las familias 3100 / C7 hasta 3600 / C280.

8.3.3. Aplicaciones de maquinaria Los motores Caterpillar se utilizan enuna variedad de máquinas Cat y aplicaciones de movimiento de tierra, incluidos todos los siguientes tipos de máquinas: Tractores de cadena, cargadores de cadena, minicargadores, tiendetubos, manipuladores telescópicos, portaherramientas integrados, cargadores de ruedas, tractores de ruedas, compactadores de vertederos, compactadores de suelo, retroexcavadoras, excavadoras, palas delanteras, excavadoras de ruedas, manipuladores de materiales con ruedas, manipuladores de materiales, máquinas forestales, camiones articulados, camiones todo terreno, tractores fuera de carretera, tractores de ruedas, motoniveladoras, compactadores de suelo vibratorio, compactadores de asfalto, compactadores neumáticos, perfiladoras, recuperadores de caminos, estabilizadores de suelos y equipo de pavimentación de asfalto Desde el C4.4 en la Excavadora sobre Ruedas M313D hasta el 3524 en el Camión Off-Highway 797B, los motores Cat son la columna vertebral de la línea de máquinas.

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Conceptos de motore a diésel

Anexos Información de interés

Anexo 1: Glosario de Términos Inyección indirecta

Sistema de alimentación en el cual el suministro de combustible se realiza mediante inyectores en una cámara auxiliar a la cámara de combustión o en el colector de admisión (es el caso de los motores de gasolina).

Inyección directa

Sistema de alimentación en el cual el suministro de combustible se realiza mediante inyectores a la cámara de combustión.

Relación de compresión

En un motor de combustión interna: es el número que permite medir la proporción en que se ha comprimido la mezcla de airecombustible dentro de la cámara de combustión de un cilindro.

Renovación de la carga

Es el proceso por el cual tiene lugar la sustitución de los productos quemados por aire (mas una fracción de residuales sin quemar), con el fin de repetir el proceso termodinámico que tiene lugar en el motor.

Pérdidas por fricción

Son debidas al rozamiento entre los diversos órganos móviles del motor.

Par motor

Es consecuencia de la fuerza provocada por los gases en el interior del cilindro la cual es aplicada a la biela a través del pistón y transmitida por esta al codo del cigüeñal.

MEC

Motor de Encendido por Compresión, es un motor térmico de combustión interna alternativo que nos permite obtener energía mecánica a partir de la energía térmica almacenada en un fluido a causa de un proceso de combustión.

Fugas de Compresión

Es la masa de gas perdida que fluye hacia los huecos y llega hasta el cárter.

Relación aire Proporción de aire combustible en la mezcla que es adecuada combustible introducir al motor durante la compresión

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Conceptos de motore a diésel Cámara de combustión

Parte del cilindro entre el cilindro y la cabeza del pistón en la cual la mezcla aire combustible es incendiada.

Cigüeñal

Elemento que convierte el movimiento reciprocante de los pistones en movimiento de rotación.

Biela

Pieza de metal rígida que transmite la fuerza entre el pistón y el cigüeñal.

Orden de encendido

Secuencia en la cual los cilindros son encendidos en un motor de combustión interna.

Inyección de combustible

Aceites multigrados

Sistema de combustible que carece de carburador y que inyecta una cantidad programada de combustible dentro del múltiple de admisión (al cilindro en los motores a diésel) en un motor de combustión interna. Aceite para motor que tiene características que aseguran una lubricación adecuada en altas y bajas temperaturas

Anillos de pistón

Bandas metálicas que son colocadas en ranuras alrededor del pistón para proveer un sello entre el pistón y la pared del cilindro.

Puesta a tiempo

Proceso de chequeo, reparación y ajuste de varios componentes de la ignición y sistema de combustible para obtener el máximo desempeño del motor

Ciclo de cuatro tiempos

Motor que requiere cuatro tiempos en cada pistón (admisión compresión, ignición y escape) para completar un ciclo de potencia a través de la combustión

Referencias TCL015 CASTT TCL017 CASTT TCL018 CASTT TCL019 CASTT TCL020 CASTT SEBD0640 SEBD0970 SEBD0717 SEHS8907

Fundamentos de motores diésel Sistema de enfriamiento Sistema de admisión y escape Sistema de combustible NSFS y MUI Sistema de combustible electrónico El aceite y su motor El refrigerante y su motor Los combustibles diésel y su motor Uso del grupo de prueba de presión del motor

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