Manual Localizacion Fallas Averias Componentes Sistemas Motores Maquinaria Caterpillar
February 18, 2017 | Author: angel | Category: N/A
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
LOCALIZACIÓN DE FALLAS MOTORES DE MAQUINARIAS
DEPARTAMENTO DE DESARROLLO PROFESIONAL FINNING CAPACITACION
Capacitación – FINSA Material del Estudiante
INDICE Indice.............................................................................................................................................2 MÓDULO I: INTRODUCCION MOTORES DE MAQUINARIA….................................................3 Objetivos…………………………………………….......................................................3 . Familias de Motores……..……………………………………………………………......4 MÓDULO II: SISTEMAS PRINCIPALES....................................................................................16 Sistema de Refrigeración……………......................................................................18 Operación de Sistemas……….......................................................................18 Localización de Fallas……............................................................................22 Fallas Frecuentes…...................................................................................... 24 Sistema de Lubricación..........................................................................................34 Operación de Sistema…................................................................................34 Localización de Fallas……………..................................................................38 Fallas Frecuentes...........................................................................................40 Sistema de Admisión y Escape……………….........................................................44 Operación de Sistemas..................................................................................44 Localización de Fallas………….....................................................................52 Fallas Frecuentes…..………………………..…...............................................53 Sistemas de Combustible...………………………....................................................56 Sistema de Combustible HEUI..…………………………..…...........................56 Sistema de Combustible de Baja Presión..............................................58 Sistema de Actuación de Inyección..…..................................................59 Inyector HEUI…………...……….............................................................63 Sistema de Combustible MEUI…………………..….......................................65 Control Electrónico de Inyección………...…….......................................66 Actuación Mecánica de Inyección……...…............................................66 Sistema Electrónico del Motor……………..…........................................................68 Fuentes de Poder al Sistema……………..............................................68 Sistema de Control Electrónico…...…………........................................75 Sensores del Sistema…………………………...….................................85 Sensor de T° de Refrigerante…………….........................................86 Sensor T° Aire de Admisión……......................................................87 Sensor de P° Atmosférica…….........................................................88 Sensor de Presión Salida de Turbo……….......................................90 Sensor de Presión de Aceite………….............................................91 Sensor de P° de Combustible……..……….….................................93 Sensor de T° Aceite de Actuación………........................................94 Sensor de P° Aceite de Actuación………….……….........................95 Sensor de Posición del Acelerador…………..…..............................96
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
MÓDULO I: MOTORES UTILIZADOS EN MAQUINARIA
OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacitado para: Conocer los diferentes motores de equipos utilizados en los distintos ámbitos de maquinarias terrestres. Debido a la diversidad de equipos, aplicación, potencia, la gama es muy amplia, pero en nuestro curso nos referiremos a algunos motores representativos de estos equipos: • Motoniveladora 12H ( 125 ) : Motor C-9 • Cargador 966 H ( A6D ) : Motor C11, C13 • Cargador 950 G ( 2JS ) : Motor 3114, 3116, 3126 • Tractor D8T ( J8B ) : Motor C15 , C18
Dado algún Motor de los mencionados y de los que no se hace referencia en este Libro del Estudiante , el Manual de Operación de Sistemas. Identificar correctamente los componentes principales del motor como así también las características del mismo.
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Identificar los componentes principales del motor
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Conocer las características principales
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MOTOR C-9 DISEÑO DEL MOTOR
Número de cilindros y su configuración--------------------------------------------------------------6 en línea Válvulas por cilindro----------------------------------------------------------------------------------------------- 4 Cilindrada------------------------------------------------------------------------------------------8,8 L (537 pulg3) Diámetro------------------------------------------------------------------------------------------112 mm (4,4 pulg.) Carrera--------------------------------------------------------------------------------------------149 mm (5,9 pulg.) Razón de Compresión ------------------------------------------------------------------------------------------16:1 Orden de inyección :---------------------------------------------------------------------------------1, 5, 3, 6, 2, 4 Peso en seco------------------------------------------------------------------------------------------------- 681 Kg. Largo------------------------------------------------------------------------------------------1078 mm ( 42,4 pulg.) Ancho-------------------------------------------------------------------------------------------832 mm ( 32,8 pulg.) Alto----------------------------------------------------------------------------------------------954 mm ( 37,6 pulg.)
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante INFORMACIÓN GENERAL.El motor C-9 es de seis cilindros en línea, tiene un orden de encendido 1-5-3-6-2-4, la rotación es antihoraria visto desde el volante de inercia, consta de un turbo cargador para la sobrealimentación. Sus cilindros poseen un diámetro de 112 mm (4,41 pulg.) y una carrera de 149 mm (5,87 pulg.). La cilindrada es de 8,8 L ( 537 pulg3). El motor C-9 utiliza unidades inyectoras controladas electrónica y accionadas hidráulicamente ( HEUI ). El sistema HEUI elimina muchos de los elementos mecánicos usados en los sistemas de bomba en línea, este sistema, también, aumenta el control de la sincronización y de la relación aire-combustible. El avance de la sincronización es logrado por el control preciso de la sincronización de la unidad inyectora. Las RPM del motor son controladas ajustando la duración de la inyección. Una señal de pulso especial proveniente del volante de inercia ingresa al ECM ( Módulo de Control Electrónico ) para detectar la posición del cilindro y RPM del motor. El motor fue construido con diagnósticos incorporados para que todos los componentes operen apropiadamente. En el evento de falla de uno de los componentes del sistema, el operador será alertado de la condición por la luz de “check engine “ que está localizada en el tablero de instrumentos. Una herramienta de servicio electrónico puede ser usada para leer el código numérico de la condición o componente fallado. Fallas intermitentes son registradas y almacenadas en la memoria.
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MOTOR C11 DISEÑO DEL MOTOR
Número de cilindros y su disposición-----------------------------------------------------------------6 en línea Válvulas por cilindro----------------------------------------------------------------------------------------------- 4 Cilindrada-----------------------------------------------------------------------------------------11,1 L (677 pulg3) Diámetro-----------------------------------------------------------------------------------------130 mm (5,12 pulg.) Carrera-------------------------------------------------------------------------------------------140 mm (5,51 pulg.) Razón de Compresión -----------------------------------------------------------------------------------------17,8:1 Orden de inyección :---------------------------------------------------------------------------------1, 5, 3, 6, 2, 4
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Aplicación: • Camión Articulado 725 • Cargador Frontal 966H • Motoniveladora 14 M
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
MOTOR C13
DISEÑO DEL MOTOR.
Número de cilindros y su disposición-----------------------------------------------------------------6 en línea Válvulas por cilindro----------------------------------------------------------------------------------------------- 4 Cilindrada-------------------------------------------------------------------------------------------13 L (763 pulg3) Diámetro-----------------------------------------------------------------------------------------130 mm (5,12 pulg.) Carrera-------------------------------------------------------------------------------------------157 mm (6,18 pulg.) Rango de RPM -----------------------------------------------------------------------------------------1800 a 2100 Orden de inyección :---------------------------------------------------------------------------------1, 5, 3, 6, 2, 4
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Aplicación: • Motor Industrial • Cargador Frontal 972H • Motoniveladora 16H • Excavadora 345C
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
MOTOR C15
Número de cilindros y su disposición-----------------------------------------------------------------6 en línea Válvulas por cilindro----------------------------------------------------------------------------------------------- 4 Cilindrada-----------------------------------------------------------------------------------------15,2 L (928 pulg3) Diámetro------------------------------------------------------------------------------------------137 mm (5,4 pulg.) Carrera--------------------------------------------------------------------------------------------171 mm (6,8 pulg.) Rango de RPM -----------------------------------------------------------------------------------------1800 a 2100 Potencia----------------------------------------------------------------------------------------------------------540 HP Orden de inyección :---------------------------------------------------------------------------------1, 5, 3, 6, 2, 4 Razón de Compresión------------------------------------------------------------------------------------------18 : 1 Aplicación: • Challenger • Cargador 980H • Camión Articulado 735-740 • Tractor con Rueda 621G • Tractor con Oruga D8T • Excavadora 365C
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
MOTOR C18
Número de cilindros y su disposición-----------------------------------------------------------------6 en línea Válvulas por cilindro----------------------------------------------------------------------------------------------- 4 Cilindrada---------------------------------------------------------------------------------------18,1 L (1105 pulg3) Diámetro-----------------------------------------------------------------------------------------145 mm (5,71 pulg.) Carrera-------------------------------------------------------------------------------------------183 mm (7,22 pulg.) Rango de RPM -----------------------------------------------------------------------------------------1800 a 2100 Potencia----------------------------------------------------------------------------------------------------------630 HP Orden de inyección :---------------------------------------------------------------------------------1, 5, 3, 6, 2, 4 Razón de Compresión-----------------------------------------------------------------------------18 : 1 y 16,3 : 1 Aplicación: • Tractor con Ruedas 657E • Excavadora 385C • Tractor con Oruga D9T • Compactador 836H
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MOTOR 3114
Número de cilindros y su disposición-----------------------------------------------------------------4 en línea Válvulas por cilindro----------------------------------------------------------------------------------------------- 2 Cilindrada-----------------------------------------------------------------------------------------4,4 L (268 pulg3) Diámetro-----------------------------------------------------------------------------------------105 mm (4,13 pulg.) Carrera-------------------------------------------------------------------------------------------127 mm (5,00 pulg.) Orden de inyección :--------------------------------------------------------------------------------------1, 3, 4, 2 Tipo de Combustión-----------------------------------------------------------------------------Inyección Directa
Aplicación: • Cargador con Ruedas 918F, 924F • Excavadora 211B, 212B • Retroexcavadora 446D
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
MOTOR 3116
Número de cilindros y su disposición-----------------------------------------------------------------6 en línea Válvulas por cilindro----------------------------------------------------------------------------------------------- 2 Cilindrada-----------------------------------------------------------------------------------------6,6 L (403 pulg3) Diámetro-----------------------------------------------------------------------------------------105 mm (4,13 pulg.) Carrera-------------------------------------------------------------------------------------------127 mm (5,00 pulg.) Orden de inyección :-------------------------------------------------------------------------------1, 5, 3, 6, 2, 4 Tipo de Combustión-----------------------------------------------------------------------------Inyección Directa
Aplicación: • Excavadora 320, 320L, 325, 325L • Cargador con Ruedas 950F, 950F Serie II
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
MOTOR 3126
Número de cilindros y su disposición-----------------------------------------------------------------6 en línea Válvulas por cilindro----------------------------------------------------------------------------------------------- 2 Cilindrada-----------------------------------------------------------------------------------------7,2 L (450 pulg3) Diámetro-----------------------------------------------------------------------------------------110 mm (4,33 pulg.) Carrera-------------------------------------------------------------------------------------------127 mm (5,00 pulg.) Orden de inyección :-------------------------------------------------------------------------------1, 5, 3, 6, 2, 4 Tipo de Combustión-----------------------------------------------------------------------------Inyección Directa
Aplicación: • Cargador con Ruedas 938G, 950G, 962G • Excavadora 322C, 322CL • Challenger 35, 45
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
MOTOR 3044C
Número de cilindros y su disposición-----------------------------------------------------------------4 en línea Válvulas por cilindro----------------------------------------------------------------------------------------------- 2 Cilindrada-----------------------------------------------------------------------------------------3,33 L (203 pulg3) Diámetro------------------------------------------------------------------------------------------94 mm (3,7 pulg.) Carrera-------------------------------------------------------------------------------------------120 mm (4,72 pulg.) Orden de inyección :--------------------------------------------------------------------------------------1, 3, 4, 2 Tipo de Combustión-----------------------------------------------------------------------------Inyección Directa
Aplicación: • Cargador Multiterreno 267B, 277B, 287B • Cargador con Ruedas 906, 908 • Cargador con Rodillo 236B, 246B, 248B, 252B, 262B, 268B
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
MOTOR 3046C
Número de cilindros y su disposición-----------------------------------------------------------------6 en línea Válvulas por cilindro----------------------------------------------------------------------------------------------- 2 Cilindrada------------------------------------------------------------------------------------------5,0 L (305 pulg3) Diámetro-------------------------------------------------------------------------------------------94 mm (3,7 pulg.) Carrera-------------------------------------------------------------------------------------------120 mm (4,72 pulg.) Orden de inyección :-------------------------------------------------------------------------------1, 5, 3, 6, 2, 4 Tipo de Combustión-----------------------------------------------------------------------------Inyección Directa
Aplicación: • Excavadoras 315B • Tractores Serie III D3C, D4C, D5C • Cargadores 933C
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
SISTEMAS PRINCIPALES DEL MOTOR Y ANÁLISIS DE FALLAS
OBJETIVOS:
Dado un motor de aplicación en el área de maquinaria. Realizar correctamente el seguimiento del flujo de los sistemas de refrigeración, lubricación, combustible, admisión - escape y electrónico de un motor. Posteriormente a petición del instructor realizar un análisis de fallas con ubicación de instrumentos, de acuerdo al Manual de Servicio. Seguir el flujo en los Sistemas de: - Refrigeración - Lubricación - Combustible - Admisión de aire y escape - Electrónico
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DEL MOTOR
PROCEDIMIENTO Identifique los componentes y trace el flujo del sistema mostrados en el esquema y realice el seguimiento de dichos flujos en la máquina con la ayuda del Manual de Operación de Sistemas.
SISTEMA DE ENFRIAMIENTO DE UN MOTOR TÍPICO. Realice el seguimiento de las líneas en el motor para facilitar la identificación de componentes.
Este motor tiene un sistema presurizado típico, uno de estos sistemas tiene dos ventajas. La primera es que puede el motor funcionar en forma segura a una temperatura superior a la de ebullición ( para una altura en particular ); la segunda ventaja de este sistema es que se previene la cavitación en la bomba de agua. La línea de derivación previene la cavitación por la bomba de agua, ya que provee un flujo constante de refrigerante a la bomba de agua. La bomba de enfriamiento está localizada en el lado derecho del motor, la bomba es movida por correas de una polea del cigüeñal. El refrigerante puede entrar a la bomba por tres lados: • •
Por el fondo de la bomba de enfriamiento. Por la línea by pass que está ubicada sobre la bomba.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante •
Por la línea de derivación que está sobre la bomba.
El refrigerante desde el fondo del radiador al fondo de la bomba forzado por la rotación del impulsor. El refrigerante sale por el lado trasero de la bomba al enfriador de aceite y desde ahí al block del motor en donde mediante el manifold interno se dispersa a las chaquetas de agua de las paredes de los cilindros.
BOMBA DE AGUA
Desde el block, el refrigerante pasa por pasajes internos a la culata, los pasos internos envían el flujo alrededor da las camisas de las unidades inyectoras, ahora el refrigerante entra a la caja del regulador de temperatura de agua, en el lado derecho del frente de la culata. El regulador de temperatura de agua controla la dirección del flujo. Cuando la temperatura del refrigerante está bajo la normal de operación, el regulador de temperatura de agua permanece cerrado, el refrigerante es dirigido a través de la línea bypass e ingresa por la parte superior de la bomba de agua. Cuando el refrigerante alcance la temperatura normal de operación, el regulador de temperatura abre y cierra la línea bypass. La mayor parte del refrigerante se va al radiador para enfriamiento. La línea de derivación se extiende desde la parte superior de la bomba al estanque de expansión, esta línea debe ser dirigida apropiadamente para evitar atrapar aire. La válvula termostática es una de las piezas mas importantes del sistema de enfriamiento, este divide el flujo de refrigerante entre el radiador y la línea bypass, elementos necesarios para mantener al motor en la temperatura adecuada de acuerdo a las necesidades de carga. Si no tuviéramos instalada la válvula termostática en el sistema, perderíamos el control de las temperaturas por lo que el flujo tomaría el camino de menor resistencia y se iría por la línea de bypass, si tuviéramos temperatura de trabajo se terminaría sobrecalentando el refrigerante del motor, y si el motor tuviera baja temperatura y parte del flujo de refrigerante pasara a través del radiador esto demoraría aún mas que el motor tome su temperatura normal de operación.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante NOTA IMPORTANTE: La transferencia del calor del refrigerante al aire en el radiador, está en relación directa a la diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire. Normalmente, el diseño del sistema de enfriamiento permite que funcione a una temperatura suficientemente alta como para que exista una buena disipación de calor, pero suficientemente baja como para que el refrigerante no hierva. Si el refrigerante comienza a hervir o vaporizar, la presión interna abre la válvula de alivio de presión del radiador y lo expulsa al exterior por una descarga. El punto de ebullición del agua pura a nivel del mar es de 100 °C. Hay tres factores que pueden cambiar la temperatura del punto de ebullición: 1 – La cantidad y tipo de anticongelante en el refrigerante. 2 – La presión a la que funciona el sistema de enfriamiento. 3 – La altitud a la que funciona el sistema de enfriamiento. Al aumentar la presión a la que funciona el sistema, se eleva el punto de ebullición del refrigerante. Por esta razón muchos sistemas de enfriamiento han sido diseñados para funcionar bajo presión, que está controlada por una válvula en la tapa del radiador o por una válvula de alivio. Cuanto mayor sea la altitud tanto menor será el punto de ebullición del refrigerante. El tipo y cantidad de anticongelante, también afectan al punto de ebullición, que será más alto cuanto mayor sea la concentración de anticongelante de glicol etileno. Ahora bien como el glicol etileno no transfiere el calor tan eficazmente como el agua, es muy importante mantener la concentración apropiada, para lo que existen tablas y métodos adecuados.
Notas del estudiante ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ...........................................................................................................................................................
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE UN MOTOR 3056E
Notas del estudiante ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ...........................................................................................................................................................
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
LOCALIZACIÓN DE FALLAS SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
El sistema de refrigeración de los equipos no solo considera el refrigerante del motor, debemos tener una visión mas amplia y considerar que el sistema de refrigeración son todos los componentes y fluidos que tengan relación con la evacuación o trasferencia de temperatura como por ejemplo los enfriadores de aceite de los diferentes compartimientos y el aire de admisión. Es uno de los sistemas complejos de testear y determinar fallas con rapidez fundamentalmente cuando tenemos intercambios de fluidos entre circuitos, vamos a analizar este sistema bajo el punto de vista de análisis de falla y no de la operación, pero es fundamental comprender su operación para poder analizar posibles fallas. Comenzaremos con una descripción de algunas de las herramientas que nos pueden ayudar en esta tarea como también su uso y aplicación, finalmente con la ayuda de un diagrama los puntos de testeo para realizar un mejor análisis
Sistemas de Refrigeracion • Herramientas mas comunes para analisis de fallas: • Test de refrigerante • Presurizacion • Pistola de temperatura • Termistor • Presion • Flujo de aire
El test de refrigerante tiene como objetivo analizar si este es capas de proteger el sistema adecuadamente debido a que con concentraciones inapropiadas pueden llegar a ser incluso perjudiciales, los sistemas de refrigeración no utilizan agua utilizan refrigerante.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante La pistola de temperatura y el termistor no son lo mismo para un análisis inicial o rápido la pistola es fundamental, teniendo la precaución de graduarla de acuerdo con el tipo de material en el que estamos midiendo, pero el termistor es mucho mas exacto debido a que las sondas miden la temperatura del refrigerante y no de quien lo contiene. Medir presión nos ayuda principalmente cuando lo que perseguimos es identificar un punto de obstrucción o falta de circulación. Se deben seguir rigurosamente las medidas de seguridad sobre todo con los cambios de puntos de medición.
4C6500 termistor,8T2700 flujo de aire, 9U7400 multitach, 9S8140 Bomba
El Termómetro digital 4C-6500 se usa para diagnosticar problemas de exceso de enfriamiento o de recalentamiento. Esta herramienta se utiliza para medir la temperatura en diferentes partes del sistema de enfriamiento. Vea el procedimiento de prueba en el Manual de Operación, NEHS0554.
El Indicador de Escape de Gases/Flujo de Aire 8T-2700 se utiliza para comprobar el flujo de aire a través del núcleo del radiador. Vea Instrucción Especial, SEHS8712 para informarse sobre el procedimiento de prueba.
El Multitach 9U-7400 se usa para comprobar la velocidad del ventilador. Vea el Manual de Operador, NEHS0605 para informarse sobre el procedimiento de prueba.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante La Bomba de presurización 9S-8140 se usa para comprobar las tapas de presión. La Bomba de presurización 9S-8140 se usa para comprobar la presión del sistema de enfriamiento para ver si hay fugas. Esto no quiere decir que son las únicas herramientas disponibles para un análisis de falla del circuito de refrigeración, solo son las principales .Siempre se debe apoyar fundamentalmente con el uso del ET. Otras herramientas a utilizar:
FALLAS FRECUENTES 1.- ALTA TEMPERATURA DE REFRIGERANTE
Fallas frecuentes • La temperatura del refrigerante es demasiado alta • Causas probables • Termostato defectuoso • Radiador • Nivel bajo del refrigerante • Avería de la bomba del refrigerante del agua de las camisas • Avería del ventilador de enfriamiento del motor (si tiene) • Avería de la válvula de alivio de presión
CAUSAS PROBABLES:
Termostato defectuoso: Compruebe el termostato del agua. Un termostato del agua que no se abre o que sólo se abre parcialmente puede causar recalentamiento.
Radiador: Vea si hay tierra o basura en las aletas refrigerantes en el radiador. Elimine la suciedad o la basura. Inspeccione las aletas refrigerantes en el radiador para ver si están
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante dañadas. Vea si hay obstrucciones internas en el radiador. Compruebe la diferencia de temperatura entre la parte superior y la parte inferior del radiador. Nivel bajo del refrigerante: Compruebe que el sistema de enfriamiento se llena hasta el nivel apropiado. Si el nivel del refrigerante es demasiado bajo, entrará aire en el sistema de enfriamiento. El aire en el sistema de enfriamiento causará una reducción en el flujo y burbujas en el refrigerante. Las burbujas de aire mantendrán el refrigerante separado de las piezas del motor lo que evitará la transmisión de calor al refrigerante. Las fugas o el llenado incorrecto del radiador causan un bajo nivel del refrigerante.
Verifique la mezcla de anticongelante y agua. La mezcla debe ser de aproximadamente un 50% de agua y un 50% de anticongelante con 3-6% de acondicionador de refrigerante. Si la mezcla de refrigerante es incorrecta, drene el sistema. Ponga la mezcla correcta de agua, anticongelante y acondicionador de refrigerante en el sistema de enfriamiento. Vea si hay aire en el sistema de enfriamiento. El aire puede entrar en el sistema de enfriamiento de diferentes formas. Las causas más comunes de aire en el sistema de enfriamiento son el llenado incorrecto del sistema de enfriamiento y la fuga de gas de combustión al sistema de enfriamiento. El gas de combustión puede entrar en el sistema a través de grietas interiores, una culata de cilindros averiada o una empaquetadura dañada de la culata. Verifique las mangueras y las abrazaderas del sistema de enfriamiento. Por lo general, las mangueras dañadas con fugas se pueden detectar a simple vista. Las mangueras que no tienen fugas evidentes se pueden ablandar durante la operación. Las áreas blandas de la manguera se pueden retorcer o romper durante la operación. Estas áreas de la manguera pueden restringir el flujo del refrigerante. Las mangueras se ablandan o se agrietan después de un período. El interior de una manguera se puede deteriorar y las partículas flojas de la manguera pueden restringir el flujo del refrigerante. Bomba defectuosa de refrigerante del agua de las camisas: Inspeccione los alabes del rodete en la bomba del agua de las camisas para ver si tienen daños o erosión. Repare y/o reemplace las paletas del rodete. Si el ventilador es impulsado por correas, vea si hay correas de impulsión flojas. Una correa de impulsión del ventilador que esté floja causará una reducción en el flujo de aire a través del mismo. Compruebe que la correa de impulsión del ventilador tenga la tensión apropiada. Si es necesario, ajuste la tensión de la correa de impulsión del ventilador. Verifique el embrague del ventilador, si tiene. Un embrague del ventilador o un ventilador hidráulico impulsado que no esté girando a la velocidad correcta puede causar una velocidad incorrecta del aire en el núcleo de radiador. La circulación incorrecta del aire a través del núcleo del radiador puede causar que el refrigerante no enfríe al diferencial de temperatura apropiado. Válvula defectuosa de alivio de presión Compruebe la operación de la válvula de alivio de presión y de la tapa del radiador. Si es necesario, limpie la válvula de alivio de presión y/o la tapa del radiador. Inspeccione para ver si la superficie de asentamiento de la válvula está limpia y en buen estado. Si es necesario, instale piezas nuevas.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante 2.- ACEITE DE MOTOR EN EL REFRIGERANTE
Fallas frecuentes • Aceite del motor en el sistema de enfriamiento • Causas probables • Núcleo del enfriador de aceite del motor • Empaquetadura de la culata • Bomba de agua
CAUSAS PROBABLES Núcleo del enfriador de aceite del motor: Inspeccione para ver si hay fugas en el núcleo del enfriador de aceite del motor. Si se encuentra una fuga, reemplace el núcleo del enfriador de aceite. Drene el Carter y llene el Carter con aceite limpio de motor. Instale filtros de aceite del motor nuevos. Empaquetadura de la culata: Quite la culata. Compruebe la proyección de las camisas de cilindro. Instale una empaquetadura de culata nueva y sellos de agua nuevos en la placa espaciadora Bomba de agua: Vea si hay una obstrucción en el agujero de rebose en la bomba de agua. Verifique los sellos de la bomba de agua.
Nota al instructor: Explicar el concepto de diferencia de presión de circuitos por lo que se debe revisar fundamentalmente el circuito de presión de aceite cercano al refrigerante, pero no se debe descartar pos completo el circuito de retorno de aceite por los momentos de detención.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
Probar Radiador
Después de enfriarse el motor, afloje lentamente la tapa del tubo de llenado y alivie la presión del sistema de enfriamiento. A continuación quite la tapa del tubo de llenado del radiador. Inspeccione cuidadosamente la tapa de llenado. Vea si hay daños al sello o a la superficie que se sella. Se debe quitar cualquier materia extraña o depósitos que haya en la tapa. Se debe quitar cualquier materia extraña o depósitos que haya en el sello. Se debe quitar cualquier materia extraña o depósitos que haya en la superficie que se sella. Asegúrese de que el nivel de refrigerante esté por encima del núcleo del radiador. Instale la tapa de llenado. Apriete la tapa de llenado.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
Probar Radiador
Presión de apertura de 15 a 18 psi
Instale el extremo de la manguera en el orificio para el tapón de prueba de presión. Opere la bomba hasta que la flecha del manómetro deje de subir. El valor más alto de presión a que ha llegado el manómetro es la presión que abre la válvula de alivio. La presión correcta de apertura de la válvula de alivio es de 105 a 125 kPa (15 a 18 lb. /pulg. ) Si la válvula de alivio no se abre dentro de la especificación de presión, es necesario el reemplazo de la válvula de alivio. Si la válvula de alivio se abre en el intervalo de presiones especificado, inspecciones el radiador para ver si hay fugas externas. Inspecciones todas las conexiones y mangueras del sistema de enfriamiento para ver si hay fugas. No hay fugas en el radiador ni en el sistema de enfriamiento si se cumplen las condiciones siguientes. No hay fugas externas. El valor de presión que se lee en el manómetro permanece constante después de cinco minutos. Si la presión indicada por el manómetro se reduce sin que se vea una fuga externa, hay una fuga interna en el sistema de enfriamiento. Haga las reparaciones necesarias.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
Sensor de temperatura del refrigerante - Probar
Instale un medidor de temperatura de prueba en el punto indicado como Nº 1 Conecte el Técnico Electrónico Caterpillar (ET) al conector de la herramienta de servicio. Inicie el ET Cat. Arranque el motor y déjelo funcionar hasta que la temperatura alcance el intervalo deseado, según el termómetro de prueba. Observe la temperatura del refrigerante en el ET Cat. Observe la temperatura del refrigerante en el termómetro de prueba. Compare la temperatura del refrigerante en el ET Cat con la temperatura del refrigerante en el termómetro de prueba. Si las dos medidas son aproximadamente iguales, el sensor es correcto. Si las dos medidas no son aproximadamente iguales, puede haber un problema con el sensor. Instale un sensor nuevo y verifique que se soluciona el problema.
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Termostato - Probar • Después de diez minutos, saque el termostato. Mida inmediatamente la abertura del termostato. Consulte en Especificaciones, "Termostato de agua" la distancia mínima de apertura del termostato de agua a la temperatura de apertura completa. • Si la distancia es menor que la cantidad indicada en el manual, reemplace el termostato de agua
No solo se debe revisar su apertura además comprobar el buen estado de los sellos y de la caja de termostatos
Aprovechamiento de la energía térmica
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Durante el proceso de conversión de energía química en energía calórica, para luego
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante convertir la energía calórica en energía mecánica, solo se aprovecha, aproximadamente un promedio del 33% al volante. Se podría decir entonces para entender mejor la idea que aproximadamente lo mismo que se convierte en energía mecánica es necesario disiparlo a través del sistema de refrigeración del equipo, por lo que hablamos de una gran cantidad de energía y también de hay la importancia del sistema de refrigeración, para poder controlar este (mal necesario).
Uno de los factores importante en la transferencia de calor es la diferencia entre la temperatura del refrigerante dentro del radiador y la del aire ambiente, aumenta también el régimen de transferencia de calor. Cuando disminuye esta diferencia en temperatura, disminuye también el régimen de la transferencia de calor
Uno de los factores importante en la transferencia de calor es la diferencia entre la temperatura del refrigerante dentro del radiador y la del aire ambiente, aumenta también el régimen de transferencia de calor. Cuando disminuye esta diferencia en temperatura, disminuye también el régimen de la transferencia de calor, por lo que en la diferencial de temperatura existente entre el bote superior y el inferior sufrirá una variación según sea la temperatura ambiente, factor que se debe tener en cuenta dentro de los análisis de falla.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
Para sistemas sin tapa de presión, el punto de ebullición es más bajo a altitudes más altas. Por ejemplo, a 1800 metros (6000 pies) por encima del nivel del mar, el agua hierve a 93 ºC (200 ºF). A 3700 metros (12000 pies), hierve a sólo 88 ºC (190 ºF).
Para sistemas sin tapa de presión, el punto de ebullición es más bajo a altitudes más altas. Por ejemplo, a 1800 mts (6000 pies) por encima del nivel del mar, el agua hierve a 93 ºC (200 ºF). A 3700 metros (12000 pies), hierve a sólo 88 ºC (190 ºF).
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
Ebullición vs concentración • • • • • • • • • •
Glicol Etilénico
% Concentración 20 30 40 50 60*
•
Protección contra la Congelación Ebullición -10ºC ( 14ºF ) 103ºC ( 217ºF) -15ºC ( 5ºF ) 104ºC ( 219ºF) -24ºC ( -11ºF ) 106ºC ( 223ºF) -37ºC ( 34ºF ) 108ºC ( 226ºF) -52ºC ( 62ºF ) 111ºC ( 232ºF)
Al nivel del mar. * Caterpillar recomienda no exceder una concentración de 60 %.
Notas del estudiante ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
SISTEMA DE LUBRICACIÓN TÍPICO DE MOTOR HEUI OPERACIÓN DE SISTEMAS: -
Motor de aplicación en maquinaria. Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes de Motor.
( 1 ) Bomba Hidráulica de Unidad Inyectora ( 2 ) Válvula de alivio de alta presión ( 3 ) Pasaje de aceite al eje de balancín ( 4 ) Línea de aceite de alta presión ( 5 ) Tapa de válvulas ( 6 ) Pasaje de aceite de alta presión ( 7 ) Línea de suplementación de aceite a la bomba hidráulica de unidad inyectora ( 8 ) Galeria en culata ( 9 ) Tapón de galeria de aceite ( 10 ) Caño de enfriamiento de pistón ( 11 ) Descanzos eje de levas ( 12 ) Válvula bypass del filtro de aceite ( 13 ) Válvula bypass del enfriador de aceite ( 14 ) Galería principal de aceite ( 15 ) Pasaje a la carcaza frontal ( 16 ) Línea de alimentación de aceite al turbocargador ( 17 ) Pasaje al descanzo del engranaje loco del eje de levas ( 18 ) Pasaje ( 19 ) Pasaje al descanzo del engranaje loco de la bomba de aceite ( 20 ) Filtro de aceite de motor ( 21 ) Enfriador de aceite de motor ( 22 ) Descanzos principales ( 23 ) Bomba de aceite del motor ( 24 ) Válvula bypass de la bomba de aceite ( 25 ) Pasaje al cárter ( 26 ) Cárter.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante La bomba de aceite del motor ( 23 ) está localizada dentro del cárter ( 26 ). La bomba envía aceite a través de pasajes al enfriador de aceite ( 21 ), este fluye, entonces, hacia los filtros de aceite ( 20 ). El aceite filtrado entra a la línea de alimentación de aceite del turbocargador ( 16 ), este , también, entra en la galeria de aceite principal ( 14 ).
La galeria principal distribuye aceite a las siguientes áreas: descanzos principales ( 22 ), caño de enfriamiento de pistón ( 10 ) y descanzos del eje de levas ( 11 ). El aceite sale de la galeria principal en el frente del block. El aceite, entonces, entra a una ranura moldeada en el frente de la carcaza. El aceite pasa al eje cigüeñal por unos agujeros en la superficie en los metales de los descanzos principales, pasajes internos los comunican con los metales de los descanzos de biela.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Los pasajes del frente de la carcaza envían el aceite en dos direcciones. En el extremo superior de los pasajes el aceite es dirigido por el lado trasero dentro del block, el aceite fluye, entonces, hacia arriba a la galeria de la culata ( 8 ) a través de pasajes ( 3 ) al mecanismo de los balancines. Un pasaje ( 19 ) envía aceite al descanzo del engranaje loco de la bomba de aceite. Aceite desde el frente de los descanzos principales entra a un pasaje ( 17 ) al descanzo del engranaje loco del eje de levas. Pasajes de aceite en el cigüeñal envían aceite a todos los descanzos principales y a través de la biela a los descanzos de biela. La bomba hidráulica de las unidades inyectoras ( 1 ) es una bomba del tipo de pistón axial movida por engranajes, esta eleva la presión normal de operación a presión de actuación cuando sea requerida por las unidades inyectoras.
El circuito de aceite consiste de un circuito de baja presión y otro de alta presión. El circuito típico de baja presión opera de 240 Kpa ( 35 psi ) a 480 Kpa ( 70 psi ), el circuito de baja presión provee aceite de motor filtrado a la bomba hidráulica de unidad inyectora. También, este circuito provee aceite filtrado para la lubricación del motor, este aceite pasa previamente por el filtro y enfriador de aceite. El circuito de alta presión provee presión de actuación a las unidades inyectoras. El circuito típico de alta presión opera en un rango de 6 Mpa ( 870 psi ) a 25 Mpa ( 3625 psi ), esta alta presión pasa por una línea dentro de la culata. La culata almacena la presión de actuación de aceite, el aceite queda listo para actuar las unidades inyectoras. El aceite es descargado desde la unidad inyectora, bajo la tapa válvulas, para que las líneas de no retorno sean requeridas. Existe una válvula bypass en la bomba de aceite ( 24 ) . Esta válvula bypass controla la máxima presión de salida de la bomba. La bomba podría entregar mayor presión a lo que el sistema necesita, cuando esto ocurre, la misma presión actúa sobre la válvula bypass, abriéndola, dejando que parte de este aceite retorne nuevamente a la línea de succión. Después que el aceite a lubricado el motor, retorna al cárter. Cuando el motor está frio ( condición de partida ), las válvulas bypass ( 12 y 13 ) se abren ya que el aceite al estar frio mantiene alta su viscosidad, provocando, a causa de esto, menor flujo del aceite por el enfriador ( 21 ) y filtros ( 20 ). Con las válvulas bypass abiertas, el aceite fluye
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante directamente desde la bomba de aceite al manifold de aceite. Esto nos asegura lubricación a todos los componentes hasta que el motor adquiera temperatura. Cuando el motor llega a la temperatura de trabajo, la presión diferencial en las válvulas bypass ( 12 y 13 ) disminuye y estas válvulas se cierran, en esta condición el flujo de aceite a travéz del enfriador ( 21 ) y filtros ( 20 ) es normal. Las válvulas bypass, también se abren cuando hay una restricción en el enfriador de aceite de motor y filtros, asegurando la lubricación a todos los componentes móviles del motor.
Válvulas bypass cerradas
Válvulas bypass abiertas
La válvula de alivio de alta presión ( 2 ) regula la alta presión en el sistema. Cuando la presión de aceite 695 Kpa ( 100 psi ) o mas, la válvula de alivio de alta presión se abre, cuando esta está abierta el aceite retorna al lado de succión de la bomba de aceite. El flujo de aceite continua hacia el enfriador de aceite para que sea enfriada por el refrigerante del motor Si la presión diferencial, en el enfriador de aceite de motor, alcanza 155+/_17 Kpa ( 22+/_2 psi ) la válvula se abrirá , esto permitirá que el aceite fluya bypasseando el enfriador de aceite. Aproximadamente el 5% del aceite es dirigido a través de un orificio a la válvula bypass del filtro de aceite , este entoces fluye al filtro de aceite auxiliar ( si está equipado ) y al cárter. El flujo principal de aceite alcanza, ahora, el filtro principal de aceite. Cuando la presión diferencial en la válvula bypass del filtro de aceite alcance 170 Kpa ( 25 psi ) , la vávula abre permitiendo que el aceite fluya alrededor del filtro de aceite ,dejando que el aceite lubrique el resto de los componentes. Flujo de aceite filtrado a través de la galería principal de aceite del block. El aceite es suministrado desde la galería principal a los siguientes componentes: • •
Caño de enfriamiento de pistón ( 10 ) Mecanismo de válvulas
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante • • •
Descanzos de eje de levas ( 11 ) Descanzos principales del cigueñal Turbocargador
Una cámara de enfriamiento de aceite está formada por el labio que está forjado en la parte superior de la falda del pistón y la cavidad que está detrás de las ranuras de los anillos en la corona. El flujo de aceite que viene de la cañería de enfriamiento de pistón entra en la cámara de enfriamiento a través de pasajes taladrados en la falda. El flujo de aceite que viene de la cañería de enfriamiento de pistón retorna al cárter a través de claros que quedan entre la corona y la falda del pistón. Cuatro agujeros que están taladrados en la ranura del anillo de aceite al interior del pistón drena los excesos de aceite al cárter.
El desahogo ( 29 ) permite eliminar la presión ( por los gases ) acumulada en el cárter. Los gases son descargados por la manguera ( 30 ) a la atmósfera.
LOCALIZACIÓN DE FALLAS SISTEMA DE LUBRICACIÓN
Para este modulo se utilizara la misma metodología que para el modulo de sistema de refrigeración. No se analizara en detalle la operación del sistema de lubricación sino mas bien desde el punto de análisis de falla para lo cual se debe tener presente la influencia que tiene el sistema de refrigeración por sobre el sistema de lubricación cuando este se analiza
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante HERRAMIENTAS PARA EL ANÁLISIS DE FALLAS
Sistema de lubricación • Herramientas mas comunes para analisis de fallas: • Grupo de Presión del Motor • Herramienta de servicio electrónica. •
La principal herramienta en el análisis de falla de los sistemas de lubricación es la maleta de testeo de motor. La temperatura analizada en el capitulo anterior debe tenerse presente en el análisis de presión
1U-5470 maleta de testeo
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
FALLAS FRECUENTES: Este es un pequeño resumen de las principales, o, más comunes fallas en el sistema de lubricación de los motores, las que analizaremos una a una. Esto no quiere decir que no existan más posibles fallas.
Fallas mas comunes • Consumo excesivo de aceite de motor • Aumento de temperatura del aceite del motor • Baja presión del aceite del motor • Alta presión del aceite del motor • Refrigerante en el aceite del motor
1.- CONSUMO EXCESIVO DE ACEITE Fugas de aceite: Encuentre todas las fugas de aceite. Repare las fugas de aceite. Vea si los respiraderos del cárter están sucios. Nivel de aceite: Inspeccione el nivel del aceite del motor. Extraiga cualquier aceite adicional del motor. Vuelva a comprobar todos los niveles de fluido. Enfriador de aceite del motor: Vea si hay fugas en el enfriador de aceite del motor. Vea si hay aceite en el refrigerante del motor. Si es necesario, repare el enfriador de aceite del motor. Turbocompresor: Vea si hay aceite en el múltiple de admisión de aire. Vea si hay fuga de aceite más allá de los anillos de sello en el extremo del rodete del eje del turbocompresor. Si es necesario, repare el turbocompresor. Guías de válvula: Si las guías de válvula están desgastadas, es necesario reacondicionar la culata.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Anillos de pistón: Inspeccione los componentes internos del motor. Reemplace cualquier componente que esté desgastado.
2.- AUMENTO DE TEMPERATURA DE ACEITE DE MOTOR - Paso de combustible al aceite Causas probables Sellos con fugas en la caja del inyector unitario: Vea si hay señales de daños a los sellos de los inyectores unitarios. Reemplace cualquier sello que tenga fugas. Sellos con fugas en el adaptador de la tubería de combustible para la culata: Vea si hay señales de daños a los sellos en el adaptador de la tubería de combustible para la culata. Repare o reemplace cualquier tubería de combustible o componente que tenga fugas. Fugas excesivas de la punta del inyector unitario o rotura de la punta del inyector unitario: Vea si hay señales de daños a los inyectores unitarios. Repare o reemplace los inyectores unitarios, si es necesario. Múltiple de suministro de combustible agrietado: Vea si hay señales de daños en el múltiple de suministro de combustible. Sello de la bomba de transferencia de combustible con fugas: Asegúrese de que no esté taponado el agujero de rebose. Repare o reemplace la bomba de transferencia de combustible, si es necesario. 3.- BAJA PRESIÓN DE ACEITE DE MOTOR Nivel de aceite del motor: Inspeccione el nivel del aceite del motor. Si el nivel del aceite del motor está bajo, añada aceite. Filtro de aceite Inspeccione el filtro de aceite del motor. Si el filtro de aceite del motor está sucio, instale un filtro nuevo. Compruebe la operación de la válvula de derivación del filtro. Limpie la válvula de derivación y la caja. Si es necesario, instale piezas nuevas. Bomba de aceite del motor Vea si la rejilla de entrada en la bomba de aceite del motor está bloqueada. Inspeccione para ver si hay desgaste excesivo en la bomba de aceite del motor. Enfriador de aceite Inspeccione el enfriador de aceite del motor. Limpie el núcleo del enfriador de aceite del motor o instale un núcleo nuevo del enfriador de aceite del motor. Dilución con combustible del aceite del motor Revise para ver si hay combustible en el aceite lubricante, tema visto en el punto anterior
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Árbol de levas o cigüeñal Inspeccione el árbol de levas y los cojinetes del árbol de levas. Vea si hay desgaste excesivo en los componentes. Desgaste excesivo es una indicación de un conducto de aceite bloqueado. Inspeccione el cigüeñal y los cojinetes de bancada. Vea si hay desgaste excesivo en los componentes.
4.- ALTA PRESIÓN DE ACEITE DEL MOTOR El nivel de aceite del motor es demasiado alto: Drene el aceite excesivo del motor. La temperatura del aceite del motor es demasiado baja: La temperatura baja del aceite del motor aumenta la viscosidad del aceite del motor. La válvula de derivación del filtro de aceite del motor se queda atascada en la posición cerrada: Limpie completamente la válvula. Reemplace los filtros de aceite del motor. Se obstruye una tubería o un conducto de aceite del motor: Limpie el componente.
5.- REFRIGERANTE EN EL ACEITE DE MOTOR Se considera como inicio del análisis que el refrigerante en el aceite es debido a una comunicación de ambos compartimientos en la zona de retorno del sistema de lubricación por lo que los primeros chequeos deben estar orientados en ese camino, pero no se debe perder de vista la condición de paso con motor detenido como parte del análisis. Avería del núcleo del enfriador de aceite: Inspeccione para ver si hay fugas en el enfriador de aceite. Haga las reparaciones que sean necesarias. Drene el cárter. Llene el cárter con lubricante limpio. Reemplace los filtros de aceite. Avería de la empaquetadura de la culata: Verifique la empaquetadura de la culata. Grieta en la culata: Revise para ver si hay grietas en la culata. Repare o reemplace la culata. Apriete los pernos que sujetan la culata de acuerdo con el Manual de Especificaciones. Camisa de cilindro agrietada: Vea si hay grietas en las camisas de cilindro. Use un boroscopio para examinar las camisas de cilindro. Sellos de la camisa de cilindro: Verifique los sellos de agua de la camisa en la placa espaciadora. Vea si hay daños en los sellos inferiores de la camisa. Bomba de agua: Vea si hay una obstrucción en el agujero de rebose en la bomba de agua. Vea si hay fugas en los sellos de la bomba de agua.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante PRUEBA DE LA PRESIÓN DE ACEITE DE MOTOR
Instale el Grupo de Presión del Motor 1U-5470 en el tapón del conducto de aceite Nota: La presión de aceite del motor al árbol de levas y a los cojinetes de bancada se debe verificar en cada lado del bloque motor en el tapón del conducto de aceite. Arranque el motor. Opere el motor con aceite SAE 10W30 o SAE 15W40. La información en el gráfico de presión de aceite del motor no es válida para otras viscosidades de aceite. Vea las recomendaciones de aceite de motor en el Manual de Operación y Mantenimiento, "Aceite del motor". Nota: Deje que el motor alcance la temperatura de operación antes de llevar a cabo la prueba de presión. Nota: La temperatura de aceite del motor no debe exceder 115°C (239°F). Anote el valor de la presión de aceite del motor cuando el motor haya alcanzado la temperatura de operación.
Encuentre el punto que cruza las líneas para la velocidad (rpm) del motor y para la presión de aceite del motor en la gráfica de presión de aceite del motor.
Notas del estudiante. ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................... - 43 -
Capacitación – FINSA Material del Estudiante SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE Y ESCAPE DE GASES
OPERACIÓN DE SISTEMAS: -
Motor de Maquinaria Manual de Operación de Sistemas de Motor
ADMISIÓN DE UN MOTOR CON CALENTADOR DE AIRE, TÍPICO
( 1 ) Manifold de escape ( 2 ) Calentador de aire de admisión ( 3 ) Posenfriador ( 4 ) Válvula de escape ( 5 ) Válvula de admisión ( 6 ) Aire de admisión ( 7 ) Salida gases de escape ( 8 ) Lado compresor del turbocompresor ( 9 ) Lado turbina del turbocompresor.
Los componentes del sistema de admisión de aire y escape de gases controlan la calidad y cantidad de aire disponible para la combustión. Los componentes del sistema de admisión de aire y escape de gases son los siguientes:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Filtro de aire Turbocargador Posenfriador Culata Válvulas y componentes del sistema válvular Pistón y cilindro Manifold de escape
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante El aire de admisión es ingresado a través del filtro de aire ( 6 ) por el volante del compresor del turbocargador ( 8 ) , el aire es comprimido y calentado a alrededor de 150 °C ( 300 °F ) luego el aire es forzado a pasar por el posenfriador ( 3 ) donde disminuye su temperatura a alrededor de 43 °C ( 110 °F ). El enfriamiento del aire de admisión aumenta la eficiencia de la combustión , este aumento de eficiencia trae los siguientes beneficios: • •
Bajo consumo de combustible Aumento de la potencia de salida
Desde el posenfriador, el aire es forzado a entrar al manifold de admisión. El paso de el aire de la cámara de admisión a los cilindros es controlado por la válvula de admisión ( 5 ) . Hay dos válvulas de admisión y dos de escape ( 4 ) por cada cilindro. Las válvulas de admisión abren cuando el pistón se mueve hacia abajo en la carrera de admisión, en este momento ingresa el aire comprimido y enfriado al cilindro. Las válvulas de admisión se cierran y el pistón comienza a subir en la carrera de compresión, aquí comienza a comprimirse el aire. Cuando el pistón está cerca del punto muerto superior ( PMS ) en la carrera de compresión, el combustible es inyectado dentro del cilindro, la mezcla del aire con el combustible da inicio a la combustión, durante esta carrera la combustión fuerza al pistón a bajar. Las válvulas de escape se abren y los gases quemados son obligados a salir al manifold de escape por el movimiento ascendente del pistón en la carrera de escape. Después de esta carrera, las válvulas de escape se cierran y comienza nuevamente el ciclo.
Los gases de escape desde el manifold de escape ( 1 ) entran al lado turbina del turbocargador para hacer girar el volante de esta. El volante de la turbina está conectado con el eje que mueve el volante del compresor. Los gases de escape salen del turbocargador y pasan a través de la salida de los gases al silenciador y tubo de escape. El calentador del aire de admisión ( 2 ) es controlado por el ECM. El aire con temperatura ayuda en la partida y disminuye el humo durante la aceleración.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
TURBOCARGADOR: El turbocargador está instalado en la sección central del manifold de escape. El lado compresor de el turbo cargador está conectado al posenfriador por cañerías.
( 1 ) Carcaza del compresor ( 2 ) Orificio de entrada de aceite ( 3 ) Descanzo ( 4 ) Carcaza de la turbina ( 5 ) Turbina ( 6 ) Admisión de aire ( 7 ) Salida de gases ( 8 ) Compresor ( 9 ) Descanzo ( 10 ) Orificio de salida de aceite ( 11 ) Entrada de gases
Los gases de escape entran a la carcaza de la turbina ( 4 ) a través de la entrada de gases ( 11 ) Los gases de escape, entonces, empujan las paletas de la turbina ( 5 ). El volante de la turbina está conectado por un eje al volante del compresor ( 8 ). Aire limpio desde los filtros ingresa al lado de admisión del compresor ( 6 ) por la rotación del volante del compresor ( 8 ), esta acción de las paletas del compresor provoca la compresión del aire de admisión. Esta compresión permite al motor quemar una mayor cantidad de combustible, provocando que el motor genere mayor potencia. Cuando aumenta la carga en el motor, se inyecta más combustible a los cilindros. La combustión de esta cantidad adicional de combustible produce mas gases de escape, los que ocasionan que la turbina y compresor giren mas rápidamente. Como el volante del compresor gira mas rápido, mas aire es forzado al interior de los cilindros. El aumento del flujo de aire aumenta la potencia del motor para permitir al motor quemar la cantidad adicional de combustible con mayor eficiencia. La operación de la Wastegate es controlada por la presión de boost ( refuerzo ), cuando hay presión de refuerzo alta, la válvula wastegate abre para disminuirla. A presión de refuerzo baja la válvula wastegate se cierra para que la presión de boost aumente.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
( 12 ) Canister ( 13 ) Palanca actuadora ( 14 ) Línea de presión de refuerzo
Cuando el motor está operando en condiciones de baja presión de refuerzo, un resorte empuja un diafragma en el canister ( 12 ), esta acción mueve la palanca actuadora ( 13 ) para cerrar la válvula wastegate. Cerrando esta válvula permite que el turbocargador opere a su máxima eficiencia. Como la presión en la línea de presión de refuerzo ( 14 ) aumenta contra el diafragma en el canister ( 12 ), la válvula de la wastegate se abre, cuando esto sucede, las rpm del turbocargador son limitadas bypasseando una parte de los gases de escape, los que son dirigidos sin pasar por el volante de la turbina del turbocargador. Nota: Los turbocargadores con wastegate son ajustados en fábrica por lo que no requieren ajuste. Los descanzos ( 3 y 9 ) del turbocargador usan aceite bajo presión para lubricación y enfriamiento. El aceite llega a través de orificios de entrada ( 2 ). El aceite, entonces, pasa a través de pasajes en el centro de la sección para lubricar los descanzos. Este aceite, también, enfría los descanzos. El aceite desde los turbocargadores va a través de orificios de salida ( 10 ) en el fondo del centro de la sección, de ahí el aceite retorna al cárter.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
CALENTADOR DE AIRE DE ADMISIÓN Los motores están equipados con un calentador eléctrico que está ubicado detrás del codo de admisión, este calentador tiene dos funciones: • •
Facilitar la partida Disminuir el humo blanco durante la aceleración
En condiciones apropiadas el ECM conecta el calentador. El sistema es capaz de entregar calor por 30 segundos previo a la partida y cuando el motor este operando. Después que el motor arranca el sistema es capaz de entregar calor constante por 7 minutos, o por ciclos de calentamiento de 13 minutos. Durante el ciclo de calentamiento, el calentador estara 10 segundos encendido y 10 segundos apagado. Si el calentador de aire funciona mal, el motor partirá y funcionará. Puede ser una preocupación a considerar la cantidad de humo blanco presente. COMPONENTES DEL SISTEMA: El sistema del calentador del aire de admisión consiste de los sgtes. componentes básicos: • • • • • •
Relay del calentador del aire de admisión Elemento del calentador Sensor de temperatura de refrigerante Sensor de temperatura del manifold de admisión ECM Luz indicadora
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
Notas del estudiante. ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Ubicación de algunos componentes:
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante El relay del calentador de aire de admisión ( 1 ) conecta o desconecta el calentador dependiendo de la señal envíada por el ECM. El calentador de aire ( 2 ) está ubicado entre la tapa de admisión de aire y el codo de admisión. El elemento del calentador tiene un perno ( 3 ) para la conección de tierra que debe ser conectada al motor. La operación del calentador de aire de admisión está determinada por 5 diferentes condiciones: - Ciclo de potencia alta. El calentador de aire de admisión y la lámpara se conectan por 2 segundos después que el ECM este primero en potencia alta. Esto sucederá sin importar temperaturas ni velocidad del motor. - Modo de precalentamiento. Esta verificación es para condiciones de baja altitud. Cuando la suma de la temperatura del refrigerante y la temperatura del aire de admisión es menos que 25 °C ( 109 °F ), el ECM conectará el calentador y la lámpara por 30 segundos. El ECM desconectará el calentador y la lámpara por 30 segundos si la velocidad del motor permanece en 0 sin tener en cuenta la temperatura. Esta verificación es para condiciones de gran altitud. Cuando la suma de la temperatura del refrigerante y la temperatura del aire de admisión es menos de 53 °C ( 160 °F ), el ECM conectará el calentador y la lámpara por 30 segundos. El ECM desconectará el calentador y la lámpara después de 30 segundos si la velocidad del motor permanece en 0 sin tener en cuenta la temperatura. - Modo durante el encendido. El calentador de aire de admisión y la lámpara permanecen conectada continuamente cuando la velocidad del motor es detectada. El calentador de aire de admisión y la lámpara permanecerán conectada cuando la suma de la temperatura del refrigerante y la temperatura del aire de admisión es menor que 25 °C ( 109 °F ) para condiciones de baja altitud y menor que 63 °C ( 177 °F ) para condiciones de gran altitud. - Operación del motor. Cuando el motor alcance la velocidad de baja vacío, el calentador de aire de admisión y la lámpara permanecerán conectadas por 7 minutos adicionales, cuando la suma de la temperatura del aire mas la temperatura del refrigerante es menor que 35 °C ( 127 °F ) en baja altitud ó 63 °C ( 177 °F ) para condiciones de gran altitud. - Ciclo post calentamiento La suma de la temperatura del aire y la temperatura del refrigerante es menos que 35 °C ( 127 °F ) en condiciones de baja altitud o 63 °C ( 177 °F ) en condiciones de gran altitud. El calentador de aire de admisión y la lámpara tendrán un ciclo conectado/desconectado para 13 minutos adicionales. El ciclo son 10 segundos conectados y 10 segundos desconectados.
Después que el motor haya partido la temperatura del aire de admisión y la temperatura del refrigerante determinará el estado del calentador. El ciclo tiene dos estrategias. Las dos estrategias son continua e intermitente.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante 1. Durante la estrategia continua, el calentador permanece activado por 7 minutos después que el motor haya partido. Si la misma condición existe, el ECM activará la estrategia intermitente. 2. Durante la estrategia intermitente, el calentador funciona en ciclos por un máximo de 13 minutos. Durante este ciclo, el calentador es conectado por 10 segundos y el calentador es desconectado por 10 segundos. Después de los 13 minutos, tiempo limite, el calentador es desconectado. Cuando uno de los sensores de temperatura falla, el sistema operará de la sgte. manera. -
Sensor de temperatura de refrigerante
Cuando el sensor de temperatura de refrigerante tiene un circuito abierto o corto circuito. Durante esta condición, el calentador será activado cuando la temperatura de refrigerante sea menos de 10 °C ( 50 °F ). -
Sensor de temperatura de aire de admisión
Cuando el sensor de temperatura de aire de admisión tenga un circuito abierto o corto circuito. Durante esta condición, el calentador será activado cuando la temperatura del refrigerante sea menos de 40 °C ( 104 °F ).
Bajo condiciones apropiadas, el calentador será reactivado. Cuando la suma de la temperatura del refrigerante y la temperatura del aire de admisión tiene una caída bajo 25 °C ( 109 °F ), el calentador se reactivará. Esta condición podría llevar después a un motor caliente que fue enfriado y el operador intenta ponerlo ponerlo en servicio. Cuando la suma de la temperatura del refrigerante y la temperatura del aire de admisión no alcance 35 °C ( 127 °F ), el calentador se activará. El calentador puede ser activado no mas de 20 minutos ( máximo ). El ECM desconectará el calentador después de 20 minutos ( tiempo limite ).
LOCALIZACIÓN DE FALLAS DEL SISTEMA DE ADMISIÓN Y ESCAPE. HERRAMIENTAS DE TESTEO. Las herramientas mostradas son las más comúnmente utilizadas en el análisis de fallas en los sistemas de admisión y escape de los motores. Siempre la herramienta fundamental va a ser el ET y como apoyo se utilizan las demás. Las herramientas mencionadas no son las únicas posibilidades y dependiendo del equipo y las herramientas con que se cuenten se pueden usar otras que apoyen la labor. La solución jabonosa se usa para ayudar a encontrar fugas en el sistema de admisión y dependiendo de la temperatura también puede ayudarnos en la detección de fugas en - 52 -
Capacitación – FINSA Material del Estudiante el sistema de escape, debido al buen control de humo d los equipos electrónicos en ocasiones no son visibles por “humo negro” las fugas de escape que son graves sobre todo si son antes de turbo. • • • • •
Grupo de testeo de motor. Herramiente electrónica ET Pistola infarroja de temperatura Solución jabonosa. Linterna
FALLAS FRECUENTES: • • • •
Restricción de la Admisión de Aire y del Escape de Gases. Presión de Refuerzo sobre lo normal. Presión de Refuerzo bajo lo normal. Alta Temperatura de Gases de Escape.
Esta son las fallas mas comunes dentro de estos sistemas, pero esto, se insiste ,que no quiere decir que sean las únicas fallas posibles en estos sistemas, siempre se debe apoyar la labor de análisis con el ET principalmente con el sensor de presión atmosférica que si merece duda, la manera mas rápida de verificar es abrir contacto y con motor detenido monitorear la presión atmosférica que debiera ser de aproximadamente 100kpa a nivel del mar y en condiciones de buen tiempo, las condiciones atmosféricas y la altitud deben ser tomadas en cuenta en este punto de análisis. Con respecto ala alta temperatura de escape se debe tener presente que la falta de aire de admisión no debiera ser causa fundamental debido al excelente control aire combustible que poseen los motores electrónicos
1.- RESTRICCIÓN DE LA ADMISIÓN DE AIRE Y ESCAPE DE GASES Habrá una reducción en el rendimiento del motor si se produce una restricción en el sistema de admisión de aire o en el sistema de escape.
El flujo de aire a través del filtro de aire puede tener una restricción. La presión en la restricción del flujo de aire no debe exceder de 6,25 kPa (25,0 pulg. de H 2 O). Contrapresión es la diferencia de presión entre el escape en el codo de salida y la atmósfera. La contrapresión del escape no debe ser más de 5,0 kPa (20 pulg. de H 2 O).
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2.- PRESIÓN DE REFUERZO SOBRE NORMAL Fugas en el diafragma de la válvula watesgates: Verifique que la válvula by pass de la watesgates se abre. Use el Cat ET para setear la válvula en un 100% Realice un stall de convertidor o va la forma de aplicar carga lo mas alta posible Después de aproximadamente 30 segundos debería aparecer un código de evento de baja presión de admisión, si esto ocurre significa que la válvula abre apropiadamente Suministro de aire: Verifique que el suministro de aire a la válvula sea de un mínimo de 50 PSI Incorrecto FLS: Compruebe si el fls es el que corresponde a la configuración del motor
3.- PRESIÓN DE REFUERZO BAJO LO NORMAL Restricción en la entrada de aire: Revise desde la entrada exterior de aire hasta los rodetes compresores de los turbos en busca de cualquier cuerpo extraño que pudiese estar alojado. Revise los filtros, cámbielos de ser necesario Averigüe cuantas veces han sido limpiados, verifique los indicadores de restricción, verifique los valores en el ET
Revise el suministro de combustible por los siguientes problemas: Líneas restringidas dobladas o pinchadas, repare o reemplace Revise el estanque de combustible por objetos que puedan bloquear el suministro. Revise por la existencia de aire en el circuito de baja presión después de realizar lo siguiente: Cambie los filtros Revise todo el circuito de baja presión por conexiones sueltas o líneas dañadas. Instale un tramo de manguera transparente o un visor de vidrio en el retorno de combustible en busca de burbujas, determine el origen si están presentes Verifique la calidad del combustible En temperaturas inferiores a los 0ºC verifique por formación de “gelatinas” Mida la presión de combustible, revise los valores correctos en el manual, en caso de encontrar baja presión revise la válvula de control de presión, la bomba y su acoplamiento. Revise problemas de combustión de cilindros Solenoides de inyectores: Revise por códigos activos, lógicos, registrados. Realice un test de solenoides con el ET Pruebe el funcionamiento de los inyectores utilizando las pruebas de corte de cilindro Asegúrese de que la válvula watesgates cierra correctamente, use el ET para setear la válvula en 0%, utilice el procedimiento antes visto y debiera presentarse un código de evento por alta presión de refuerzo después de 15 segundos lo que indicaría su correcto funcionamiento
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Velocidad del motor: Verifique la existencia de un código de falla 190-02 y 190-08 Que están relacionados con el sensor de velocidad y tiempo. Relación aire combustible: compare el valor con lo especificado para el motor Desrrateo de motor: Verifique con el ET que no exista un desrrateo de potencia demandado por otro sistema (trasmisión, implementos) Verifique las RPM de stall con registros anteriores Verifique el cableado: Compruebe el cableado de los sensores de motor, los enchufes, utilice las pruebas de vibración.
4.- ALTA TEMPERATURA DE GASES DE ESCAPE Códigos de diagnóstico: Conecte el Técnico Electrónico (ET) Caterpillar para determinar si existe algún código de diagnóstico para los solenoides de inyector. Compruebe que se hayan ingresado los códigos de ajuste de inyector. Realice la "Prueba de solenoide de inyector". Compruebe que los solenoides de inyector se estén energizando en el ET Cat. Realice la "Prueba de desconexión de cilindro". Encuentre el cilindro que está rateando. Vea la prueba de diagnóstico de Localización y solución de problemas, "Solenoides de inyector". Sistema de admisión de aire y de escape Compruebe la presión del múltiple de admisión. Vea si hay restricciones o fugas en la admisión de aire. Vea más información en el manual de Operación de Sistemas/Pruebas y Ajustes. Compruebe si hay fugas entre el múltiple de escape y el turbocompresor. Compruebe si hay restricciones en el escape. Compruebe si existe condición de sobre carga Compruebe el FLT y el FTS
Notas del estudiante. ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ - 55 -
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SISTEMA DE COMBUSTIBLE En este sistema, estudiaremos el HEUI y MEUI
SISTEMA DE COMBUSTIBLE HEUI TÍPICO DE MOTORES SERIE C
( 1 ) Bomba de aceite ( 2 ) Unidad inyectora electrónica hidráulica ( HEUI ) ( 3 ) Filtro de aceite ( 4 ) Enfriador de aceite ( 5 ) alta presión de aceite ( 6 ) Combustible ( 7 ) Conector para la válvula de control de presión de actuación de inyección ( IAPCV ) ( 8 ) Bomba hidráulica de unidad inyectora ( 9 ) Sensor para la presión de actuación de inyección ( 10 ) Filtro de combustible ( 11 ) Separador de agua y filtro de combustible primario ( 12 ) Tanque de combustible ( 13 ) Engranaje del eje de levas ( 14 ) Sensor de sincronización y tiempo ( 15 ) ECM ( 16 ) Batería ( 17 ) Regulador de presión de combustible ( 18 ) Sensor de presión del manifold de admisión ( 19 ) Sensor de presión de aceite ( 20 ) Sensor de temperatura de refrigerante ( 21 ) Sensor de posición del acelerador ( 22 ) Sensor de
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante temperatura de aire de admisión aire de admisión.
( 23 ) Sensor de presión atmosférica
( 24 ) Calentador de
La operación del sistema de combustible HEUI es totalmente diferente de cualquier otro sistema de actuación mecánica. El sistema HEUI está completamente libre de ajustes, estos son hechos cambiando diferentes software en el ECM. Este sistema consiste en cuatro componentes básicos: • • • •
Unidad inyectora electrónica hidráulica ( HEUI ) ECM Bomba hidráulica de unidad inyectora Bomba de transferencia de combustible
Los sistemas de inyección de los motores pueden ser con bomba inyectora e inyectores, o con inyectores bomba accionados hidráulicamente HEUI, que significa hidráulicamente accionado y electrónicamente controlado, teniendo la capacidad estos últimos de pre inyectar además de poder controlar y variar electrónicamente el cuando y el cuanto, lo que permite una inyección mas oportuna a los diferentes requerimientos de carga y velocidad. El nacimiento de los motores de la familia C cambian un poco la nomenclatura de las siglas comenzando el uso de las siglas MEUI o HEUI y con la implementación del sistema common rail se avecina la desaparición futura de la bomba unitaria, pasando a ser solo inyectores y ya no inyectores bomba, es decir similar a los bencineros. En los sistemas de inyección HEUI la bomba elevadora de presión de aceite para el accionamiento de los inyectores debe elevar la presión a un determinado valor para activar la inyección de combustible, mientras esta presión no sea alcanzada, ya que es monitoreada por el ECM no se dará la señal a los inyectores. En el ET se despliega un cuadro de dialogo mientras se esta dando arranque con la indicación de presión de inyección desactivada y al alcanzar la presión de activación comienza la inyección y en conjunto con ello desaparece el cuadro de dialogo mencionado. Cuando un motor con sistema de inyección HEUI cranquea pero no parte, se debe monitorear el cuadro de dialogo, si no desaparece la indicación de inyección desactivada debe de revisarse el aceite de motor, porque tal vez el suministro sea apropiado pero la calidad no. Un aceite de motor con exceso de horas, contaminado con combustible, o de baja viscosidad no va a permitir alcanzar la presión de activación de inyección con la velocidad que da el arranque, como también un arranque lento que no logre esta presión causara el mismo efecto, sin que sea un problema en el sistema de inyección Un motor HEUI que tenga dos inyectores con problemas de funcionamiento en su parte mecánica no será observado como falla por el sistema electrónico sin embargo el motor en baja temperatura, es decir motor frío no arrancara en cambio a temperatura de trabajo arrancara con dificultad, pero a medida que aumente la temperatura a la de trabajo esta situación se ira normalizando. Con el aumento de las horas de operación la falla se iré magnificando y no se normalizara con el aumento de temperatura. Una alternativa en estos casos para poder ponerlo en servicio y testear con ET es acercar al equipo con falla otro operativo e interconectar los sistemas de refrigeración de ambas maquinas a través del sistema de refrigeración.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Otra de las fallas difíciles de encontrar sin experiencia y no detectada por el sistema electrónico es la falla de lectura de velocidad del sensor velocidad tiempo pero sin presentar código de falla, para lo cual se debe monitorear las rpm en el momento del cranqueo si no detecta las RPM de arranque el sistema no asumirá que están poniéndolo en marcha. Con respecto a los sensores, podríamos decir que el sensor velocidad tiempo es el único que no permite que l motor arranque cuando se produce una falla en este, los demás sensores en general si fallan el sistema va a asumir valores predeterminados de fabrica que se encuentran grabados en la memoria del modulo de control, una prueba practica que demuestra esto es la desconexión del sensor de temperatura con el motor en funcionamiento y el motor no se va a detener, va a indicar un código de falla y puede haber una limitante en potencia pero funcionara. El ET se convierte en une herramienta fundamental en la detección de fallas en equipos con motor electrónico pero no debemos perder de vista que solo ve los problemas de señales y no es capas de detectar problemas mecánicos, además es solo una inmensa ayuda en el análisis de falla pero soluciona los problemas. Es una malta de testeo pero s el técnico de servicio el que debe interpretar los valores para descubrir los problemas
- Sistema de Combustible de Baja Presión.-
( 1 ) Bomba Hidráulica de Unidad Inyectora ( 2 ) Bomba de Transferencia de Combustible ( 3 ) Unidad Inyectora Electrónica Hidráulica ( 4 ) Filtro de Combustible Secundario ( 5 ) Separador de Agua y Filtro de Combustible Primario ( 6 ) Estanque de Combustible ( 7 ) Regulador de Presión de Combustible El sistema de baja presión de combustible cumple dos funciones: Alimentación de combustible para la inyección y el exceso de flujo de combustible remueve el aire del sistema.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante El combustible es aspirado desde el estanque a través de un separador de agua y filtro de combustible primario de 13 micrones, este remueve los sedimentos mas grandes del combustible y el agua que queda en el fondo del separador. Desde el filtro primario pasa al lado de entrada de la bomba de transferencia. Una válvula de no retorno en la entrada permite el paso de combustible a la bomba, el flujo de combustible va desde el lado de entrada al de salida, y de ahí, ya presurizado por un filtro secundario de 2 micrones ( este filtro es de alta eficiencia y es standard en todos los motores Cat ), cuya función es remover las mas pequeñas partículas contaminantes abrasivas del combustible ya que estas producen el deterioro de las unidades inyectoras. El uso y mantención regular de este filtro de 2 micras proveerá una gran mejora a la vida del inyector. Desde el filtro secundario, el combustible, va a los pasajes de alimentación de combustible en la culata, estos pasajes conectan con cada unidad inyectora para alimentarlas de combustible. El exceso de combustible fluye a la parte de atrás de la culata y desde aquí a la válvula reguladora de presión. Esta válvula consiste en un orificio y una válvula de no retorno cargada por resorte, el orificio ofrece resistencia al flujo que presuriza la alimentación de combustible. La válvula de no retorno abre a 35 Kpa ( 5 psi ) para permitir que el combustible retorne al estanque. Cuando el motor está detenido y no hay presión de combustible presente, el resorte mantiene cerrada la válvula para prevenir que el combustible que está en las líneas del interior de la culata se devuelva al estanque.
Sistema de Actuación de Inyección Flujo de Aceite de Actuación
( 1 ) Bomba Hidráulica de Unidad Inyectora ( 8 ) Filtro de Aceite ( 10 ) Bomba de Aceite de Motor ( 11 ) Aceite a Alta Presión
( 9 ) Enfriador de Aceite
El sistema de actuación de inyección tiene dos funciones: entregar aceite a alta presión para producir la inyección y regular la presión de inyección, que es producida por la unidad inyectora, variando la presión de aceite de actuación. Este sistema consiste de cuatro componentes básicos.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante -
Bomba de aceite de motor Filtro de aceite de motor Bomba hidráulica de unidad inyectora Sensor de presión de actuación de inyección ( sensor IAP )
El aceite que viene del cárter es presurizado para la lubricación por la bomba de aceite de motor, pasa a través del enfriador de aceite, filtro de aceite de motor y se va a la galería principal de aceite, desde aquí una parte se dirige a alimentar la bomba hidráulica de unidad inyectora, un tubo de acero en el lado izquierdo del motor conecta la galeria principal con el lado de entrada de la bomba. El punto de conección está en la parte alta sobre la tapa del motor. El flujo de aceite entra a la bomba hidráulica de unidad inyectora y llena el depósito de la bomba que provee aceite durante la partida y a la bomba hidráulica hasta que la bomba de aceite de motor pueda aumentar la presión. El aceite desde el depósito de la bomba es presurizado dentro de la bomba hidráulica de unidad inyectora y es empujado fuera a alta presión. El aceite, entonces, fluye desde el lado de salida de la bomba hidráulica de unidad inyectora a los pasajes de aceite de alta presión en la culata. El aceite de actuación que está a alta presión fluye desde la bomba a través de la culata a todos los inyectores. El aceite es contenido en el pasaje de aceite a alta presión hasta que es usado por las unidades inyectoras, el aceite que ha sido descargado por las unidades inyectoras es expulsado bajo las tapa válvulas y retorna al cárter a través de pasajes taladrados en la culata. - Control de Presión de Aceite de Actuación.
( 1 ) Solenoide de Válvula de Control ( 2 ) Válvula Poppet ( 3 ) Armadura ( 4 ) Resorte Actuador ( 5 ) Camisa Deslizante ( 6 ) Pistón Actuador ( 7 ) Placa Conductora Excéntrica
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante ( 8 ) Rueda Tensora ( 9 ) Orificio de Derrame ( 10 ) Orificios de Salida de la Bomba ( 11 ) Engranaje Conductor ( 12 ) Válvula Check ( 13 ) Pistón
La bomba hidráulica de unidad inyectora es una bomba de pistón de caudal variable, esta usa una placa conductora angulada la cual gira; el pistón no gira, este se mueve en relación al ángulo de la placa conductora en la placa deslizante. La bomba es conducida por el tren de engranaje del frente del motor por un eje común, la placa conductora angulada está montada en el eje, la rotación de la placa provoca que la bomba de pistón se mueva hacia adentro y afuera dentro de la camisa deslizante. Como el pistón se mueve fuera de la camisa deslizante, el aceite es desplazado dentro del interior del pistón a través de pasajes en la placa conductora. El aceite es forzado a salir del pistón cuando este retrocede dentro de la camisa deslizante y el orificio de salida queda expuesto. Cambiando la posición relativa de la camisa deslizante cambia el volumen de aceite dentro del pistón, esta está continuamente cambiando y es determinada por el ECM. Cambiando la posición de la camisa deslizante cambia el flujo de la bomba y esto da la cantidad de aceite que puede ser presurizado. La presión del sistema de actuación de inyección es controlada igualando, el flujo de salida de la bomba y la presión resultante de la demanda de presión para el sistema de actuación de inyección. La posición de la camisa deslizante es cambiada para controlar el flujo de salida de la bomba. Moviendo la camisa al lado izquierdo aumenta la distancia, esto aumenta la carrera efectiva de bombeo y el flujo de salida de la bomba. Moviendo la camisa al lado derecho disminuye la distancia y se acorta la carrera efectiva de bombeo, por lo tanto, el flujo de salida de la bomba. Las camisas deslizante están conectada por una rueda tensora, la camisa está conectada a un pistón actuador, el movimiento del pistón actuador a la derecha o izquierda provoca que la rueda tensora y la camisa se muevan a la misma distancia a la derecha o izquierda. El control de la presión está determinada por la cantidad de corriente desde el ECM al solenoide. Una pequeña cantidad de flujo de salida de la bomba pasa a través de un pequeño pasaje en el pistón actuador y de ahí sale por un orificio e ingresa a una cavidad de control de presión. La presión en esta cavidad está limitada por una pequeña válvula poppet, la apertura de esta válvula permite que una parte del aceite en la cavidad fluya al drenaje. La válvula poppet se mantiene cerrada por una fuerza creada por un campo magnético de la armadura. La fuerza del campo magnético determina la presión requerida para vencer la fuerza del resorte actuador. Un aumento de la corriente al solenoide causa un aumento en: • La fuerza del campo magnético. • La fuerza sobre la armadura y válvula poppet. • La presión de control, la que provoca que el pistón actuador se mueva a una posición que resulte en mas flujo. Una disminución de la corriente al solenoide causa una disminución en: • La fuerza del campo magnético • La fuerza sobre la armadura y válvula poppet. • La presión de control, la que provoca que el pistón actuador se mueva a una posición que resulte en menos flujo.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante El ECM monitorea la presión de actuación y cambia constantemente la corriente a la válvula control de la bomba para controlar la presión de actuación. Tres componentes trabajan al mismo tiempo en un circuito cerrado para controlar esto. • • •
ECM Sensor para la presión de actuación de inyección ( IAP ). Válvula control de la bomba.
El circuito cerrado trabaja de la siguiente manera: • • •
El ECM determina la presión de actuación deseada reuniendo información desde los sensores de entrada y los mapas del software. El ECM monitorea la presión de actuación actual a través de la señal de voltaje constante desde el sensor IAP. El ECM constantemente cambia la corriente de control a la válvula de control de la bomba. Esto cambia el flujo de salida de la bomba.
Hay dos tipos de presión de actuación: 1. Presión de actuación deseada. 2. Presión de actuación actual.
La presión de actuación deseada es la presión de actuación de inyección que es requerida por el sistema para optimizar la operación del motor, esta presión es establecida por el mapa de operación en el ECM y este selecciona la presión de actuación deseada. La selección está basada en las señales de entrada de muchos sensores: de posición del acelerador, de presión de refuerzo, de velocidad-sincronización y temperatura de refrigerante. La presión de actuación deseada está constantemente cambiando, los cambios de la velocidad y de la carga, también, causan que esta cambie. La presión de actuación deseada es solo constante bajo condiciones estables ( velocidad y carga ). La presión de actuación actual es la presión de aceite de actuación que está realizando, en este momento, la inyección. El ECM y el regulador de presión de la bomba, estan constantemente cambiando la cantidad de flujo de salida de la bomba, estos cambios constantes hacen que la presión de actuación actual sea igual a la presión de actuación deseada.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
COMPONENTES DEL INYECTOR HEUI La ilustración muestra las tres partes principales del inyector HEUI: • • •
( A ) Superior o Actuador ( B ) Medio o Unidad de Bombeo. ( C ) Inferior o Conjunto de Tobera
A.- ( 1 ) Solenoide ( 2 ) Resorte de la Armadura ( 3 ) Armadura ( 4 ) Asiento del Pasador ( 5 ) Resorte del Carrete ( 6 ) Válvula de Carrete ( 7 ) Pistón Intensificador Para Válvula Check ( de bolas ). B.- ( 8 ) Pistón Intensificador ( 9 ) Resorte Recuperador ( 10 ) Émbolo ( 11 ) Barril C.- ( 12 ) Caja de la Tobera ( 13 ) Válvula Check de Entrada ( 14 ) Parada ( 15 ) Resorte de la Tobera ( 16 ) Pistón Check ( 17 ) Camisa ( 18 ) Válvula Check de Flujo Inverso ( 19 ) Tobera Check ( 20 ) Punta de la Tobera
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Estos componentes trabajan en conjunto para producir diferentes rangos para la inyección de combustible, estos rangos son controlados electrónicamente por el software de operación del ECM. Los inyectores HEUI cumplen cuatro funciones: 1. Presurizar la alimentación de combustible de 450 Kpa ( 65 psi ) a 175 Mpa ( 25382 psi ). 2. Atomizar el combustible por intermedio de agujeros en la boquilla. 3. Entregar la cantidad correcta de combustible atomizado dentro de la cámara. 4. Dispersar uniformemente el combustible atomizado dentro de la cámara de combustión.
FILTRO SEPARADOR DE AGUA:
Filtro separador de agua
(1) Entrada de combustible (2) Separador de agua (3) Válvula de drenaje (2) (4) Retorno de combustible
Los inyectores HEUI no sopota agua y es la causa mas común de falla, si el sistema de separadores de agua no es suficiente se debe adicionar o duplicar el sistema pero con un drenaje periódico dependiente de l calidad del combustible debería ser suficiente para prolongarse vida útil.
Cabe destacar además que el petróleo es además refrigerante por lo que las bajas presiones o prelimas de suministro causan el recalentamiento de los inyectores.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
MOTORES MEUI
En el caso de la inyección de combustible MEUI se utiliza la misma lógica que en los motores HEUI con la fundamental diferencia que los inyectores son actuados en forma mecánica i controlados en forma electrónica. En estos casos el combustible también es usado con fines de refrigeración por lo que se aplican los mismos conceptos descritos anteriormente en ese ámbito. El cuando es controlado mecánicamente por lo que requiere de regulación por parte de los técnicos de servicio y el conocido como 0 de cremallera se podría decir que se reemplaza por el trim code que viene estampado en la parte superior de los inyectores. El no ingreso del trim code entonces tiene como consecuencia que no todos los cilindros aceleran lo mismo por lo que se entiende que algunos cilindros verán aumentada su carga de trabajo con especto a otros, provocando golpes de inyección, aumentos de temperatura de escape y daños acelerados de unidades de fuerza como consecuencias futuras
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante ESQUEMA DE MOTORES 3054E , 3056E MEUI
ACCIONAMIENTO MECÁNICO TÍPICO DE MOTORES MEUI
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Notas del Estudiante ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... 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Capacitación – FINSA Material del Estudiante SISTEMA ELECTRÓNICO DE MOTORES DE MAQUINARIA TÍPICOS DE SERIE C Esta lección explica las características principales de funcionamiento de este sistema del motor. Subdividido de la siguiente manera:
I. II. III
ALIMENTACIÓN DE PODER AL SISTEMA. SISTEMA DE CONTROL ELECTRÓNICO CALIBRACIONES SISTEMAS Y SENSORES ELECTRÓNICOS.
Y
I.- ALIMENTACIÓN DE PODER AL SISTEMA ELECTRÓNICO El Sistema Electrónico del motor tiene siete formas de alimentación con varios voltajes, como se muestra:
ALIMENTACIÓN DE PODER EXTERNO 1. 2. 3. 4.
Alimentación de poder al ECM ( máquinas ) 24 volts. Tractor Challenger y algunos motores industrial 12 volts. Calentador de aire de admisión ( máquinas ) 24 volts. Alimentación de poder a la herramienta de servicio 24 volts.
ALIMENTACIÓN DE PODER INTERNO. 1. 2. 3. 4.
Inyector y freno de compresión 70 volts. Válvula de control de la bomba ( PWM ). Sensores análogos 5 volts. Sensores digital 8 volts.
Estas fuentes de alimentación son descritas en detalle en las siguientes páginas.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante ALIMENTACIÓN DE PODER EXTERNO 1.- ALIMENTACIÓN DE PODER AL ECM
La alimentación de poder al ECM y a los sistemas está dada por la bateria de la máquina de 24 volts. Los principales componentes en este circuito son : • • • • • • •
Bateria Llave de partida Relay de alimentación principal Interruptor de 20 amp Fusible de 20 amp Perno de tierra Conectores del ECM ( P1 / J1 )
Si la alimentación de voltaje excede 32.5 ó es menos de 9.0 volts, un evento es registrado.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN DEL ECM
Este esquema muestra los componentes principales para un motor C-9 típico. El voltaje de la batería está conectado normalmente al ECM. Sin embargo, una entrada de la llave de partida enciende el ECM. Hay siete conecciones de poder en el ECM. Tres están permanentemente conectados desde el ECM al positivo de la bateria y tres al negativo. Esta característica es usada para reducir la corriente en los conectores individuales. La corriente con el motor detenido y con la llave de partida desconectada, es muy pequeña.
P1 / P2 CONECTOR DEL ECM DE 70 PINES Hay 2 conectores de 70 pines los cuales identifican al ECM ADEM III . El anterior ECM ADEM II usaba un par de conectores de 40 pines. El conector del ECM de 70 pines son partes vitales de todas las alimentaciones de poder ( y circuitos de los sensores ). La siguiente ilustración muestra uno de los conectores de 70 pines, P1. Los pines destacados en este conector son para los circuitos de alimentación de poder.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
2.- CALENTADOR DE AIRE DE ADMISIÓN.
El calentador de aire de admisión es usado para mejorar la partida en frío del motor. El calentador es controlado por el ECM usando señales de entrada del sensor de temperatura de aire de admisión y sensor de temperatura de refrigerante. El ECM envía una señal al relay, el cual controla la alimentación de corriente al elemento del calentador. Hay varios modos de operación dependiendo de la temperatura y otras condiciones.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante 3.- ALIMENTACIÓN A LA HERRAMIENTA DE SERVICIO.
La ilustración muestra el circuito desde el la llave de partida al conector de la herramienta de servicio. Esta alimentación requiere que la llave de partida de motor esté en “ON”.
ALIMENTACIÓN DE PODER INTERNO 1.- ALIMENTACIÓN AL FRENO DE COMPRESIÓN E INYECTORES.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Los solenoides del freno de compresión e inyectores están alimentados con 70 volts desde el ECM, por esta razón se debe de tener especial cuidado en la mantención alrededor de las tapa válvulas. Si ocurre un corto circuito o circuito abierto en un inyector o freno de compresión, el ECM desconectará ese circuito. El ECM periódicamente estará probando el circuito para determinar si la falla continúa presente y conectará o reconectará el inyector o freno de compresión como sea apropiado. Los cables de alimentación están pareados para cada inyector y solenoide de freno. Un circuito de retorno individual posee el controlador del solenoide. Un conector de 18 pines ( P300 / J300 ) es usado para conectar el harnés del motor principal al harnés del inyector dentro de la tapa de válvulas.
2.- ALIMENTACIÓN A LA VÁLVULA DE CONTROL DE LA BOMBA HIDRÁULICA.
El ECM alimenta una señal PWM a través del conector J2 / P2 a la válvula de control de la bomba ( también conocida como válvula de control de presión de actuación de inyección ). La alimentación a la Válvula de Control puede ser testeado sobre el motor usando el ET y la prueba de Presión de Actuación de Inyección Hidráulica, usando esta prueba la presión puede ser ajustada manualmente con el ET desde un mínimo a un máximo. Por lo tanto, esta función puede ser usada para verificar la operación de la válvula de control, la alimentación desde el ECM, y el sistema hidráulico. El flujo actual de corriente puede ser leída como un porcentaje de máximo usando la pantalla de de estado del ET. No hay especificación de voltaje para la alimentación de la Válvula de Control de la Bomba. El flujo de corriente podría variar entre 250 a 1000 mA.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante 3.- ALIMENTACIÓN A LOS SENSORES ANÁLOGOS.
Esta alimentación va a todos los sensores análogos activos ( de presión y temperatura ). El ECM alimenta 5.0 +/- 0.5 vcc a través del conector J2 / P2 para cada sensor. Una falla en la alimentación provocará una falla en todos los sensores análogos activos, esta falla podría deberse a un corto circuito en un sensor. Un circuito abierto en la línea común al conector P2 / J2 puede causar múltiples fallas.
4.- ALIMENTACIÓN A LOS SENSORES DIGITALES
El ECM proporciona alimentación de 8 +/- 0.5 vcc a través del conector J1 / P1 al sensor de posición del acelerador para la alimentación del sensor digital. Este sistema está protegido contra cortos circuitos, lo que significa que que un corto circuito en el sensor no causará daño al ECM. Algunos motores C-9 pueden usar alimentación de señal digital al ventilador o sensor de temperatura de escape.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante II.- SISTEMA DE CONTROL ELECTRÓNICO Y CALIBRACIONES. Esta sección incluye los siguientes componentes: • ECM • Módulo de Personalidad • Rueda de Sincronización y Sensor de Velocidad / Sincronización
También, cubre los siguientes subsistemas y procedimientos: • Control de Sincronización • Control de la Cantidad de Combustible. • Calibración de Sistemas.
ECM Y MÓDULO DE PERSONALIDAD: Estos elementos ya fueron descritos en página 42 de este Libro del estudiante.
RUEDA DE SINCRONIZACIÓN Y SENSOR DE VELOCIDAD / SINCRONIZACIÓN: Disposición de los dientes de la rueda de Sincronización:
Esta ilustración muestra el lado posterior del engranaje de mando del eje de levas, el cual lleva los componentes de la rueda de sincronización, esta rueda cumple dos funciones: la medida de la velocidad y sincronización. La disposición de los dientes, 24 separados a la misma distancia y 1 entre dos ( flecha ) es usado para la sincronización. Este diente extra es usado por el ECM como punto de referencia para la posición angular del cigüeñal. Esta disposición se le puede llamar 24+1 diente.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante El frente de este engranaje tiene un agujero ( no mostrado ) usado para sincronizar este engranaje al engranaje loco. La disposición de los dientes de la rueda de sincronización ( diferente en motores EUI ) no provee protección para la rotación inversa. Los motores HEUI no generan presión hidráulica con rotación inversa, por lo tanto, no ocurre actuación de inyección bajo estas condiciones.
Tren de Engranaje:
Esta figura muestra la relación entre rueda de sincronización, engranaje del eje de levas y el cigüeñal, mirado desde el frente del motor. La velocidad y sincronización es medida usando dos sensores de velocidad pasivos pick-up localizados sobre la rueda de sincronización la cual, también, sirve como engranaje del eje de levas. La relación de sensores, cigüeñal y eje de levas es mostrado en esta figura. Hay 25 dientes en la rueda de sincronización, el diente extra está localizado 45° antes del PMS del cilindro N°1 cuando es leído por el sensor superior. Los sensores tienen frecuencia y salida PWM ( Ancho de Pulso Modulado ). La salida de los sensores son convertidas dentro del motor en señales de entrada de sincronización y velocidad dentro del ECM.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Sensores de velocidad / sincronización
Dos sensores pasivos son instalados en los motores : uno superior ( de alta velocidad ) y uno inferior ( velocidad de arranque ), estos tienen básicmente dos funciones en el sistema: 1. Medida de la velocidad del motor 2. Sincronización del motor • Medida de la sincronización del cigüeñal. • Identificación del cilindro. • Localización del PMS.
Instalación del sensor
Los sensores de velocidad / sincronización son montados en una platina apernada en la parte de atrás del frente de la carcaza del volante, bajo la bomba hidráulica.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Los sensores son instalados con un claro entre el sensor y la rueda de sincronización este claro no es ajustable, está determinado por las dimensiones del sensor y la maquinada de la superficie de montaje. El sensor superior ( alta velocidad ) mide la velocidad del motor en condiciones normales de operación, incluyendo gobierno y posición del cigüeñal para propósitos de sincronización e identificación del cilindro. Este sensor es optimizado para operaciones de alta velocidad. La exactitud de este sensor es mejor que el sensor inferior para este rango de operación, por lo tanto es el sensor primario durante la operación normal. El sensor inferior tiene una alta salida y menos exactitud a alta velocidad que el sensor superior, pero es mejor en velocidad de arranque. Este sensor, también, funciona como un respaldo para operación continua si falla el sensor de alta velocidad, si falla este sensor el ECM automáticamente conecta al sensor inferior. Si el sensor inferior falla, el tiempo de arranque se prolongará, pero después de la partida será normal. También, la luz de “check engine” se encenderá. Aunque cada sensor está diseñado para un rango de velocidad específico, estos pueden trabajar solo, en caso de falla del otro. En el caso improbable, de que fallen ambos, el motor se detendrá, ya que no es posible si no hay señal de uno de los sensores al ECM.
Sistema de Control de la Inyección de Combustible.
Este diagrama muestra el control lógico de sincronización dentro del ECM ( simplificado ). Las señales de entrada, velocidad del motor y cantidad de combustible, son recibidas por el control de sincronización. La señal de temperatura de aceite hidráulico realiza ajustes para compensar las variaciones debido a los cambios de viscosidad. Estas señales de entradas combinadas determinan el comienzo de la inyección de combustible. El control de la sincronización provee lo óptimo para todas las condiciones. Los beneficios de un control de sincronización “inteligente” son: • Reducción de particulas y bajas emisiones. • Perfeccionado consumo de combustible manteniendo el desempeño del motor. • Mayor vida útil del motor. • Mejorada partida en frío. • Reducción de ruidos.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Control de la Cantidad de Combustible
Se usan cinco señales de entrada para controlar la cantidad de combustible: 1. Velocidad del motor 2. Posición del acelerador 3. Refuerzo 4. Presión de aceite hidráulico 5. Temperatura de aceite hidráulico Estas señales son recibidas por una parte del gobernador electrónico del ECM. El gobernador envía la señal de combustible deseada a la inyección de combustible y al control de la actuación de inyección. El control lógico de la cantidad de combustible, también, recibe señales desde el control de torque y relación de combustible. Variables que determinan la cantidad y sincronización de inyección: • El comienzo de la inyección determina la sincronización del motor. • La duración de la inyección y presión hidráulica ( actuación de inyección ) determinan la cantidad de combustible a ser inyectado.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Calibración del sensor de velocidad / tiempo
La sonda de calibración de sincronización ( pickup magnético, flecha ) debe ser instalado en el block para la calibración. Primero el conector localizado abajo del ECM, debe de ser sacado del block. Un extremo del cable esta conectado al pickup magnético, el otro al conector P400. Estos dos conectores estan localizados justo abajo y a la izquierda del ECM. Nota: No todos los motores tienen el conector P400 instalado, de no ser así, debe de instalarse uno. Para esta calibración se usa la herramienta de servicio ET. Instalación de sonda de calibración de tiempo.
1
2
El cigüeñal tiene una ranura maquinada ( 1 ) sobre el contrapeso como se muestra. La sonda de calibración de tiempo está instalada a través del block y genera una señal desde la ranura del cigüeñal cuando esté girando.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Ajuste del claro usando la cara maquinada. La cara maquinada ( 2 ) es usada para ajustar el claro entre la sonda y el cigüeñal. Este procedimiento es explicado en detalle mas adelante. La calibración se debe realizar después de: • Cambiar el ECM • Remoción e instalación de la rueda de sincronización • Reemplazo del sensor de Velocidad / Tiempo
Ajuste de la sonda de calibración de tiempo.
Esta ilustración de la sonda de calibración de tiempo ( pickup magnético ) muestra como el claro es establecido entre la sonda y la cara del contrapeso del cigüeñal. Después que encuentre el PMS, gire el motor en la dirección normal de giro ( antihoraria desde el volante ) aproximadamente 85° para localizar la cara maquinada en el contrapeso; prevenga que se enganche la sonda en la ranura o que se golpee con el contrapeso del cigüeñal. Inserte la sonda de calibración dentro del block hasta que este toque la cara maquinada del contrapeso. Entonces, retire la sonda 1mm ( .040” ) para que quede el claro. El o´ring 2D-6392 posicionado sobre la sonda puede ser usado para medir este claro. Si el claro no queda ajustado correctamente, puede haber una falla del procedimiento, vuelva a ajustar por que se podría dañar la sonda de calibración.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Calibración del Inyector La unidad inyectora electrónica del motor C-9 requiere calibración después de ser instalado o luego de ser reemplazado el ECM. El propósito de la calibración del inyector permite un flujo mas preciso de combustible, sincronización y balance entre cilindros. Los inyectores son verificados y calibrados en fábrica. Los mínimos desajustes de la calibración y desviación de la sincronización son representados por un código impreso sobre la parte superior del inyector. En el caso de la figura el código Trim es el inferior ( 1 ), de caracteres: “4XYP6Q” . Los números ( 2 ) son la serie. Estos códigos son programados dentro del ECM.
Si por alguna razón los inyectores son cambiados o intercambiados, la calibración debe de realizarce para evitar un desbalance de potencia entre cilindros. Para acceder a la calibración de los inyectores use el ET.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Calibración del Sensor de Presión
Se usan dos métodos para realizar la calibración del sensor de presión: switch de la llave de partida y el Cat ET. Usando los mismos menú de calibración previamente usado, seleccione la siguiente secuencia de menú:
Servicio / Calibraciones / Calibración Sensor de Presión El motor no debe de estar corriendo durante la calibración del sensor de presión. El sensor de Presión Atmosférica es usado como base para ajustar los otros sensores de presión ( excepto el sensor de presión hidráulica ). Otros sensores cuya lectura, no concuerdan con la lectura de salida del sensor de presión atmosférica serán ajustados ( dentro de los rangos ) para que concuerden con este.
Calibración del Sensor de Presión con el Cat ET Seleccione “Start” o “A” para comenzar la calibración del sensor. Una rutina de diagnóstico se desarrolla dentro del programa la que identificará algun problema en la calibración, esto podría deberse a que algún sensor esté fuera del rango de calibración. Por ejemplo, la razón para la calibración puede ser que la lectura de presión de aceite sea +27.6 Kpa ( +4 psi ) con el motor detenido. Esta condición significa que la lectura de la presión absoluta del sensor de presión de aceite sea 130.9 Kpa ( 19 psia ) considerando que la presión a nivel de mar es 119 Kpa ( 14.7 psia ). ( psia = libras por pulgada cuadrada absoluta ). Si el error está dentro del rango de calibración, este será corregido, si no, es necesario su reparación. Este proceso debería de ser cubierto en el curso de ET.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Detección Grado del Aceite
El motor C-9 HEUI puede ser afectado por diferentes grados de aceite usado en el motor. Variaciones de viscosidad debido a cambios de temperatura del aceite pueden variar la sincronización del inyector ( hidráulicamente actuado ). Estas variaciones pueden afectar la partida en tiempo frío. El proceso descrito abajo es usado para programar el ECM para el grado de aceite específico que está siendo usado. Este proceso refuerza la habilidad del motor para partir en condiciones de frío. Dos conectores de grado de aceite son normalmente instalados en el motor durante la fabricación, ellos están localizados juntos sobre el ECM, al lado del conector de calibración de sincronización ( flechas ) . Un tercer conector puede ser instalado usando un kit ( N° de Parte 214 – 7170 ), use este conector para programar un aceite Arctic de grado 0W20.
Un conector permite la selección de dos o tres grados de aceite. Para que esto se pueda realizar correctamente, se debe de instalar el conector apropiado. La pantalla de “estado” del ET confirma solo la selección actual, no puede ser usada para seleccionar el grado de aceite. Cuando se cambie el aceite, el operador debe de asegurarse que el conector correspondiente esté instalado dentro del harnés. Los siguientes conectores son usados para la señal al ECM cuando sea usado un grado de aceite en particular.
Cat ET N°
Grado de Aceite
Pines de Conección
Color del Alambre
2 3 1
10W30 15W40 0W20
B–C A–C A–B–C
Verde Rojo Negro
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante
Lea desde la pantalla “estado” desde el ET.
Derrateos y advertencias del motor.
III.- SENSORES ELECTRÓNICOS Esta sección cubre a los sensores electrónicos y circuitos relacionados del sistema de combustible de un motor C-9 HEUI. Parte de la información ya ha sido presentada desde una perspectiva diferente, sin embargo, esto facilita que la instrucción sea presentada en forma separada para un mejor entendimiento. Verificaremos dos tipos de señales de sensores: 1. Sensores Análogos 2. Sensores Digitales.
I.- SENSORES ANÁLOGOS Los siguientes sensores análogos son usados en varias aplicaciones: • • • • • • • •
Temperatura de Refrigerante: dos cables, pasivo. Temperatura de Aire de Admisión: dos cables, pasivo. Temperatura de Aceite Hidráulico ( dos ): dos cables, pasivo. Presión de Aceite Hidráulico: tres cables, activo. Presión Atmosférica. Presión de Salida de Turbocargador: tres cables, activo. Presión de Aceite de Lubricación: tres cables, activo. Presión de Combustible: tres cables, activo ( si es instalado ).
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Sensor de Temperatura de Refrigerante
Este sensor entrega la señal de temperatura para las siguientes funciones: • Expone la temperatura del refrigerante para el CMS ( Caterpillar Monitoring System ) • Expone la temperatura del refrigerante para el Cat ET. • Registra un evento de alta temperatura de refrigerante, sobre 107°C ( 225°F ). • Advertencia de motor, derrateo, parada,sobre los 107°C ( 225°F ), si está equipado. • Control de la demanda del ventilador, si está equipado. • Calentador de aire de admisión y partida con éter ( con T° aire de admisión ) • Apoyo al sensor de temperatura de aceite hidráulico para sistemas HEUI.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Sensor de Temperatura de Aire de Admisión
Este sensor es usado por el ECM para prevenir daños al motor por la excesiva temperatura del aire de admisión, ya que esto lleva a una alta temperatura de escape lo cual puede causar daños a los componentes del sistema de escape ( turbocargador, válvula de escape ). Este sensor en conjunto con el de temperatura de refrigerante, es también, usado para determinar la necesidad del calentador de aire de admisión o el sistema de partida por éter. Esta característica mejora el arranque en frío y reduce el humo blanco después de la partida. El sensor, también, puede ser usado para: advertencias, derrateos, y parada en el evento de una excesiva temperatura de admisión.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Sensor de Presión Atmosférica
La presión de aceite y sensor de presión de salida de turbocargador miden presión absoluta. Por lo tanto se requiere de un sensor de presión atmosférica para calcular la medida de la presión. Ambos sensores son usados en forma individual ( presión absoluta ) y como par para calcular la presión de aceite y presión de manifold de admisión ( manómetro ) para lectura del panel de instrumentos y pantalla de estado del ET. Las salidas de todos los sensores de presión son igualadas a la salida del sensor de presión atmosférica durante la calibración. Para calibrar automáticamente los sensores, gire la llave a la posición “on” por 5 segundos sin que el motor arranque. La calibración puede realizarce, también, usando el ET. El sensor de presión atmosférica cumple tres funciones principales: 1. Provee una compensación automática de altitud ( máximo derrateo 24% ). 2. Provee parte del cálculo de presión para la lectura del manómetro. 3. Actúa como referencia para la calibración de los sensores de presión.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Compensación automática de altitud.
El gráfico muestra como se produce el derrateo en un motor C-9 típico. Comienza a 2286 mts. ( 7500 pie ) y continúa linealmente a un máximo de 5182 mts. ( 17000 pies ). Otro motor C-9 puede variar dependiendo de la aplicación y rango de HP. La ventaja de un motor electrónico HEUI o EUI es que el motor opera siempre con el ajuste correcto de potencia para toda altitud. El sistema continuamente se ajusta a lo óptimo independiente de la altitud, el motor no mostrará una baja de potencia o humo ascendiendo, descendiendo a diferentes altitudes.
Notas del Estudiante ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Sensor de Presión de Salida de Turbo
El sensor de presión de salida de turbo ( o mas correctamente sensor de presión de manifold de admisión ) mide la presión absoluta del manifold de aire hacia el posenfriador. La presión en el manifold puede ser leída con el ET. Esta medida se calcula usando la presión atmosférica y el sensor de presión de salida del turbocargador. Una falla de este sensor puede causar que el ECM reduzca en un 60% la potencia en una condición de 0 presión de refuerzo. La función primaria del sensor es habilitar el control de la razón aire/combustible para reducir el humo, emisiones y mantener la respuesta al motor durante la aceleración. El sistema utiliza la presión de manifold, presión atmosférica, y velocidad de motor para el control de la razón aire/combustible. La entrega de combustible al motor está limitada de acuerdo al mapa de presión de salida de turbo ( manifold ) y velocidad del motor. La función secundaria de este sensor es para diagnósticos ( ejemplo, baja potencia por una baja presión de refuerzo ).
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Sensores para Medir Presión de Aceite:
Dos sensores de presión son usados para medir la presión de aceite ( manométrica ), la que puede ser leída en el panel o por la herramienta de servicio. • Sensor de Presión de Aceite. • Sensor de Presión Atmosférica.
Como calcular? Medida Presión de Aceite
Medido por [ P° de Aceite ( A ) – P° Atmosférica ( A ) ]
Resultado =
P° de Aceite ( GP )
Estas medidas son usadas para determinar la presión de aceite para la herramienta de servicio ( ET ), Sistema de Monitoreo Caterpillar y para alertar al operador de la existencia de una condición anormal. Este sensor opera en un rango de 0 a 690 Kpa ( 0 a 100 psi ) ( A ). Nota: ( A ) = Presión Absoluta ( GP ) = Presión Manométrica
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Mapa de Presión de Aceite
La presión de aceite varía con la velocidad del motor. Así como la presión de aceite aumenta en la partida por sobre la línea superior y opera en baja vacío, el ECM lee la adecuada presión de aceite. No indica falla y no se genera evento registrado. Si la presión de aceite de motor disminuye bajo la línea inferior, ocurre lo siguiente: • • •
Un evento se genera y se registra en la memoria permanente del ECM. Una advertencia categoría 3 se genera en el Sistema de Monitoreo Caterpillar ( CMS ). El motor se derratea ( si está equipado ) para alertar al operador.
Las dos líneas están lo suficientemente separadas para prevenir múltiples alarmas y eventos o parpadeos de la luz. Esta separación es conocida como “ histéresis “. La presión de aceite puede ser leída por el Sistema de Monitoreo Caterpillar y el Cat ET.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Cálculos para Determinar la Presión Manométrica.
Estas medidas son usadas para determinar: 1. Compensación Automática de Altitud. 2. Indicación de Restricción y Compensación de Filtro de Aire Automática ( si está equipado ). 3. Medición de refuerzo con Cat ET. 4. Indicación de presión de aceite en Sistema de Monitoreo Caterpillar. 5. Altitud. Nota: El sensor de presión de aceite hidráulico mide presión manométrica.
Sensor de Presión de Combustible
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante El sensor de presión de combustible ( si está equipado ) es usado para tener una advertencia al operador cuando existe un problema en la alimentación de combustible. La baja presión podría ser por un filtro tapado, falla de la bomba de transferencia o aire en el sistema lado succión. La baja presión, aparte de causar una baja de potencia puede, también, dañar los inyectores debido a la erosión por cavitación.
Sensor de Temperatura de Aceite Hidráulico.
Dos sensores de temperatura de aceite hidráulico son usados por el ECM para compensar por los efectos de la temperatura de aceite en la sincronización del inyector y entrega de combustible. Esta compensación provee una operación consistente a través de toda la variedad de condiciones de operación. Estos dos sensores son usados en estos motores al mismo tiempo, la temperatura del aceite va cambiando durante el calentamiento y su paso a través del manifold de aceite de motor. Esta diferencia puede causar cambios inaceptables en sincronización entre inyectores, por consiguiente emisiones durante el periodo de calentamiento. Sin el monitoreo de la temperatura de aceite, la viscosidad cambia debido a los cambios en la temperatura del aceite, esto ocasionará variaciones inaceptables en la operación del motor ( incluyendo emisiones por el escape ). Esta sincronización ( tiempo ) variable es a menudo conocida como “ SOLSOI “. Esta medición es el retraso entre la señal que sale del ECM y la entrega de combustible del inyector a los cilindros. Este retraso varía inversamente con la temperatura del aceite.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Sensor de Presión de Aceite Hidráulico.
Este sensor está localizado en el manifold de alimentación hidráulico y es usado para medir presión hidráulica de actuación de inyección para el ECM. El ECM usa esta medición para controlar la bomba de alimentación hidráulica, caudal y presión a través de la válvula de control de la bomba ). La bomba hidráulica puede producir una máxima presión de aproximadamente 28000 Kpa ( 4060 psi ). El sensor puede leer un máximo de presión de 33000 Kpa ( 4800 psi ). El ECM desactivará los inyectores ( durante la partida del motor ) si la presión que está leyendo es bajo 4000 Kpa ( 580 psi ). Esta presión hidráulica es la mínima requerida que generará suficiente presión de combustible para exceder la presión de apertura de la válvula de tobera ( VOP ). Esta característica permite aumentar rápidamente la presión hidráulica durante la partida del motor. • VOP es 18000 Kpa ( 2600 psi ) • La razón de intensificación del pistón es aprox. 6:1 El sensor no lee bajo 0. La mínima presión que puede leer es 270 psi. Notas de Estudiante.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante 2.- SENSORES DIGITALES. Los siguientes sensores digitales pueden ser usados en los motores C-9 dependiendo de la aplicación: • • •
Sensor de Posición del Acelerador. Sensor de Velocidad del Ventilador ( si está equipado ) Sensor de Velocidad/Sincronización ( cubierto antes en Sistema de Control Electrónico ).
Sensor de Posición del Acelerador
Este sensor provee el control de velocidad para el operador. El sensor está conectado a la máquina por un arnés, el cual está unido al ECM de motor a través del conector J1/P1. En al partida del motor, las rpm del motor están ajustadas en “baja vacío” por 2 segundos para permitir un aumento de la presión de aceite antes que el motor sea acelerado. El sensor de posición del acelerador recive 8 volts desde la alimentación de poder al sensor digital en el ECM. La conección de retorno es a través del retorno digital al ECM. La verificación de la función de este sensor puede ser hecho conectando el Cat ET y monitoreando la posición del acelerador en la pantalla “status” y moviendo lentamente el acelerador en ambas direcciones. La pantalla “status” debe de mostrar entre 0 a 100 % de la posición del acelerador, ( esta lectura no debe de confundirse con el porcentaje de ciclo de trabajo ). También, la verificación de la pantalla “Fallas Activas” nos dará el estado del circuito. Una falla de este circuito permitirá al motor girar solo a velocidad “baja vacío”. Este sistema elimina todo varillaje mecánico entre el control de velocidad del motor, del operador, y el gobernador ( ECM ).
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Señal del Sensor de Velocidad del Acelerador.
Una señal de salida de pulso de ancho modulado ( PWM ) es envíada desde el sensor de posición del acelerador al ECM. Una señal PWM elimina la posibilidad de una señal del acelerador errónea debido a un corto causando una posible “run-away” ( fuga ). Si un problema de señal ocurre, el control prefija una velocidad de motor deseada de baja vacío. Si el ECM detecta una señal fuera de rango normal, el ECM ignora la señal de posición del acelerador y prefija a baja vacío. La salida del sensor es una señal PWM de frecuencia constante al ECM. Los sensores típicos producirán un ciclo de trabajo de 10 a 22% en la posición de baja vacío y 75 a 90% en la posición de alta vacío. El porcentaje de ciclo de trabajo es trasladado dentro de la posición del acelerador de 0 a 100% por el ECM, el cual puede ser leído en la pantalla “status” del ECM.
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Capacitación – FINSA Material del Estudiante Notas de Estudiante.
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