RESUMEN TESIS
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Curriculum vitae
RUBEN LATORRE B.
RESUMEN TESIS
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MOTORES 3408 HEUI

EN CONSTRUCCIÓN
SISTEMA DE INYECCIÓN HEUI

Los motores 3408E equipados con el sistema de combustible HEUI están disponibles en los equipos de construcción y aplicaciones industriales.

Las máquinas caterpillar accionadas por motores 3408E, se incluyen :

769D-771D-773D, camiones fuera de carretera

988F-990, cargadores de rueda serie II

D9R-D10R, tractores

631E-637E651E657E mototraillas

24H motoniveladoras

los motores HEUI, tienen muchas características y beneficios no posibles con sistemas mecánicos de combustibles. Estas características incluyen un escape muy limpio, el consumo mejorado del combustible, y una mejor partida en frío, la conservación simplificada con menos partes móviles, y costos de operación menores.
Los componentes electrónicos en el sistema HEUI, son muy semejantes a los usados en los sistemas EUI.

Sin embargo, en los sistemas HEUI el inyector no es accionado por un camón de leva .

Una bomba hidráulica , que recibe un flujo de aceite a presión, de la bomba de lubricación, eleva la presión a un máximo de 22800 Kpa(3300 psi). La presión es controlada por el módulo electrónico de control (EMC). El flujo hidráulico es dirigido a actuadores hidráulicos en cada inyector.

El inyector se activa electrónicamente , el aceite bajo alta presión mueve un pistón que mueve el plunger presurizando el combustible.

Componentes mayores del sistema:

Se muestran los componentes mayores utilizados en el sistema de combustible HEUI.

- la bomba hidráulica de suministro

- ECM

- Control de aceleración

- Sensor de velocidad / tiempo

- Inyector de combustible

- El sensor de la temperatura

- Sensor de presión

El componente principal en el sistema HEUI, es el módulo de control electrónico montado encima de la tapa delantera derecha de válvulas.

El ECM es una computadora y tiene la función de gobernar el sistema de combustible. El ECM recibe todas las señales de los sensores y energiza el solenoide del inyector controlando el tiempo y velocidad del motor.

El ECM es sellado con excepción del acceso al software que contiene en el modulo de la personalidad . este ECM es la segunda generación de sistemas avanzados de administración de motor diesel y se puede referir frecuentemente como ADEM II.

El modulo de la personalidad contiene el software con toda la información de regulación de combustible que determina el comportamiento del motor . el módulo de personalidad se instala en la cara inferior del ECM, donde tiene el acceso.

El destello programado: reprogramación electrónica del software del módulo de personalidad. (este método se prefiere para actualizar el software).

Reemplazo del modulo de personalidad . (este método se puede usar si no es posible la programación).

Mejorar el software no es una tarea rutinaria , pero quizás se realice por razones de mejoras del producto , una mejora del desempeño o una reparación de problemas del producto.

El ECM es el corazón del motor. El ECM gobierna el motor, determina el tiempo y limita el combustible . lee la información de los sensores y lo comunica al sistema de instrumentos por el conector de datos Data Link.

Cat data link

El cat data link es el enlace de comunicación entre el ECM, EPTC II(control electrónico programable de la transmisión, sistema monitoreo caterpillar, herramienta de servicio ET, un PC basado en un software y otros sistemas microprocesados abordo. El conector cat data link permite que varios sistemas de abordo se comuniquen uno con el otro por dos conexiones de alambre. Hasta 10 sistemas puede ser Inter.-conectados en una máquina.

El cat data link es usado para programar y localizar fallas en los módulos electrónicos con herramientas de servicio caterpillar por el conector de herramienta de servicio. La herramienta del servicio ET se conecta por este conector. Si un modulo de la personalidad no se instala en el ECM, la herramienta del servicio no será capaz a comunicarse con el ECM.

El modulo de personalidad es usado para programar el ECM con toda la información que precisa la aplicación. El modulo de la personalidad puede ser cambiado por el reemplazo directo o puede tener un programado rápido con un PC. La cubierta de acceso del módulo de personalidad se localiza debajo del ECM.



Bomba de aceite de lubricación



Montado internamente en el carter de aceite esta la bomba de aceite de lubricación . esta bomba suministra aceite en aproximadamente 400 Kpa (65 psi) a la galería del aceite para la lubricación de motor.

El aceite es suministrado también a la bomba hidráulica para propósitos de la actuación para la inyección. Por esta razón, la bomba de aceite de lubricación del motor HEUI es mas grande que la bomba en el motor anterior, abasteciendo las necesidades aumentadas de la lubricación y los sistemas hidráulicos de actuación de inyección. Entonces la bomba de lubricación tiene dos funciones

- Proporciona la lubricación al motor

- Proporciona aceite a baja presión a la bomba hidráulica HEUI
La bomba de lubricación del motor ha sido ampliada para proporcionar el aumento de flujo requerido. La bomba hidráulica tiene un deposito de aceite para la partida en frío. Este deposito previene a la bomba hidráulica de la cavitación durante la partida inicial del motor hasta que la bomba de lubricación pueda suministrar el aceite a presión adecuada. Un sensor de presión del aceite se localiza en el deposito aceite de arranque en frío, que está en la caja de la bomba hidráulica del aceite. El sensor controla la presión de aceite de lubricación. Un sensor de temperatura de aceite se instala también en el deposito. Este sensor se referirá como el sensor hidráulico de temperatura por decirlo así y usado para este propósito.



Durante condiciones normales de operación, el aceite se presuriza entre 5000 y 21500 Kpa(725 y 3100 psi) por la bomba hidráulica de alta presión y acciona los inyectores. El nivel de la presión hidráulica es controlado por el ECM, con una señal a la válvula de control de bomba produciendo un aumento de carrera de la bomba. Cuando el motor está en funcionamiento, aceite a alta presión está disponible siempre para todos los inyectores.



El aceite de la bomba de alta presión entra a los pasajes del suministro de aceite.



Las válvulas inversoras de flujo son usadas para prevenir los golpes de presión entre los pasajes de aceite de los bancos. Los pasajes del suministro del aceite hidráulico son conectados al inyector por tubos puente. El aceite usado por el inyector es liberado debajo de las cubiertas de válvulas y drenado al cárter por los compartimientos de los alza válvulas.

Al existir una alta presión en el sistema de combustible con presiones de trabajo que bordean aproximadamente 150000 Kpa(22000psi), la calidad del combustible es importante. El agua en el combustible puede causar corrosión en los émbolos y cilindros. La tierra puede causar lo mismo al poco tiempo en estos componentes. El separador del agua contiene un filtrante de 30 micras. La bomba de cebado esta montada en la base del filtro. Por la misma razón, el filtro secundario de 2 micras se debe usar en el sistema. El espacio libre entre el pistón y el cilindro es aproximadamente de 5 micras. Típicamente, con 3 a 8 micras la materia abrasiva desgasta prematuramente los componentes de sistema de combustible.





El separador de agua se mantiene diariamente drenando el agua y sedimentos.
El filtro separador de agua se cambia por un elemento nuevo cada 500 horas de servicio.









Inyector de combustible



La unidad inyectora HEUI 3400, es controlada eléctricamente por el ECM pero es accionado hidráulicamente. La señal del ECM controla la apertura y cierre de la válvula de solenoide . la válvula solenoide controla el flujo de alta presión de aceite hidráulico al inyector. Este sistema facilita al ECM para el control del volumen de combustible, la sincronización y la presión de actuación de la inyección.



El solenoide del inyector opera con 105 voltios de corriente continua.









El combustible es succionado desde el tanque a través del separador de agua y la bomba de cebado por una bomba de transferencia tipo engranaje.

El combustible se dirige por el modulo de control electrónico para propósitos de refrigeración . desde allí fluye por el filtro secundario de combustible. Posteriormente , el combustible entra a la galería de suministro de baja presión, abasteciendo los múltiples encima de las culatas.


El suministro del combustible a cada inyector es sellado de la cámara de la combustión y el área debajo de la tapa de válvula por sellos superiores y más bajos de un anillo entre el inyector y la camisa de inyector en la culata. Los gases de la cámara de combustión son impedidos de entrar al pasaje del suministro del combustible por un sello de contacto de metal entre la camisa del inyector en la culata y el inyector.

La camisa del inyector se atornilla en la culata, una arandela de metal es usada de sello en la parte inferior del adaptador para prevenir perdidas entre el sistema de refrigeración y la cámara de la combustión.

El exceso de combustible no inyectado sale desde el múltiple. Desde la válvula reguladora de presión el exceso de flujo retorna al estanque. La cantidad del combustible para la combustión y el combustible de retorno al tanque está cerca de 1:3 , un sensor de temperatura de combustible se instala en el sistema de suministro para compensar las perdidas de potencia causadas por las variaciones de temperatura del combustible.

La alta presión de aceite hidráulico es proporcionada a cada inyector por los pasajes hidráulicos de suministro y los tubos puentes individuales.

Los anillos especiales de viton se usan en las coyunturas hidráulicas entre el inyector y el múltiple de alimentación.
La unidad inyectora ha sido diseñada para representar los últimos adelantos de la industria. El inyector se compone de 3 grupos mayores principales

- Conjunto de cuerpo de válvula(solenoide, armadura, válvula poppet)

- Conjunto de cilindro(pistón intensificador hidráulico, plunger del combustible)

- Conjunto de tobera(punta válvula, válvula de aguja, tobera)

El grupo del cuerpo de válvula contiene el solenoide , armadura y la válvula de poppet. Estando ensamblada dirige el aceite al pistón intensificador hidráulico que mueve el plunger del combustible. El grupo del barril y el plunger contienen el combustible a alta presión . el grupo de la punta contiene, la punta, válvula de aguja y tobera.
La camisa del inyector tiene cuatro ranuras del sello. Las dos ranuras superiores tienen los sellos que contienen el combustible dentro del múltiple de suministro. Los sellos inferiores contienen el liquido refrigerante. Una arandela de metal sella la parte inferior de la camisa y previene la entrada de refrigerante a la cámara de combustión. La vía de drenado de aceite hacia la atmósfera esta modificada en este tipo de inyector. Esta condición favorece la reducción de niebla del aceite por descarga del respiradero, este inyector es intercambiable .
La corriente al inyector aumenta inicialmente para crear la tracción en la bobina del inyector y cerrar la válvula poppet. Después, por el rápido corte de 105 voltios ON-OFF, el flujo de la corriente se mantiene, la inyección finaliza cuando el suministro de corriente se corta y la presión hidráulica disminuye. Por lo tanto, la presión de combustible disminuye rápidamente en el inyector.

El ECM energiza el solenoide , la válvula poppet permite el paso de aceite hidráulico sobre el pistón intensificador del inyector el cual mueve el embolo del inyector.

El ET es una herramienta de trabajo para el técnico que le permite realizar procedimientos de diagnósticos de fallas y poder recuperar del ECM el historial de la maquina.

Ejemplo:

Procedimientos para probar los inyectores con el ET Cylinder Cutout Test.

1.- corra el motor hasta que alcance la temperatura de trabajo, el indicador cold mode debe apagarse.

2.- aumente las RPM del motor alrededor de 1000 rpm., sostenidas

3.- mientras el motor está corriendo, prepare el programa ET para realizar la prueba de corte de los cilindros

4.- corte la inyección a un banco completo de cilindros, izquierdo o derecho, registre las RPM y la posición del combustible.

5.- corte la inyección a uno de los cilindros del banco que esta trabajando, deje que el motor se estabilice y registre el valor de la posición del combustible

6.- normalice la inyección en el cilindro chequeado, deje que el motor se estabilice y registre la posición del combustible

7.- repita los pasos 5 y 6 hasta que todos los cilindros del banco sean chequeados

8.- energice todos los cilindros y deje que el motor se estabilice
9.- corte la inyección a los cilindros del otro banco y repita los pasos del 5 al 8

10.- compare los registros de la posición de combustible obtenidos

11.- si la posición de combustible no ha variado cuando el cilindro fue cortado, significa que esta cilindro no ha estado produciendo potencia y es sospechoso de estar fallando

12.- cuando finalice la prueba baje las rpm del motor a baja en vacío o deténgalo

Procedimiento para realizar un adecuado diagnostico de fallas en motores HEUI.

Antes de responsabilizar de alguna falla presente en el motor al sistema de control de la presión de actuación de inyección (HEUI), asegúrese que los chequeos básicos han sido realizados.


Procedimiento para llevar a cabo un adecuado diagnostico.

Recopilar información

Si es posible hablar con el operador personalmente del equipo y consultar:

- Cuales son exactamente los síntomas de falla

- En que momento comenzaron los síntomas

- Bajo que condiciones se manifiesta el problema

Hacer una revisión de la historia de reparación del equipo y analice que ha pasado y con que frecuencia.

Verificar problemas de operación

Analice, apoyado por el ET. Y el manual de servicio, los códigos activos y eventos almacenados.

Si el problema es intermitente, repita las condiciones de operación y verifique bajo que condiciones aparece la falla.

Determinar las probables causas

Repare todos los códigos activos , refiérase ala sección “troubleshooting” del manual de servicio.

Identifique, realizando las pruebas de funcionamiento, el sistema responsable de la falla.

Realizar pruebas a los subsistemas
Evite ideas preconcebidas antes o durante de realizar las pruebas de evaluación.

Realice una inspección visual y corrija posibles fugas y/o combustibles.

Use el manual de servicio y los procedimientos descritos para realizar la evaluación y reparación del sistema electrónico de inyección HEUI.

Detección de fallas en caso que el motor no arranque o se detenga
Usar siempre la sección “troubleshooting” del manual de servicio como referencia para la detección y solución de fallas.

Hay múltiples causas por las cuales un motor HEUI presenta dificultades para que arranque, no arranque o arranque y luego se detenga, tales como:

Bajo nivel de aceite o combustible.

Suministro de combustible: obstrucción de la válvula unidireccional (check), problemas internos del inyector, baja presión de aceite o de combustible, presencia de aire en el sistema de combustible.

Temperaturas ambientales demasiado bajas, motor necesita ayuda para el arranque

Se encuentra activo la detección automática del motor (shutdown)

Se está dando arranque sin el conector(HHH) de habilitación de la inyección correctamente instalado. (en el arnés eléctrico)

Arnés de cables de la maquina o motor con problemas

Conexiones eléctricas de los solenoides defectuosas

Baja presión de la actuación de la inyección

Incorrecto tiempo de la inyección y/o señal de velocidad de tiempo, incorrecta orientación de la rueda del sensor de velocidad, calibración errónea del sensor de velocidad después de un reemplazo

Modulo de personalidad o ECM defectuoso

Problemas en la combustión

Realización de pruebas en orden a encontrar las causas que originan la falla

Inspeccionar visualmente el nivel de combustible y el nivel de aceite (no confiar solamente en la lectura del reloj o el indicador del panel), la bomba de actuación suministra aceite de motor para realizar la inyección de combustible, por lo cual si el motor ha sido recientemente detenido por falta de combustible ,recibido mantención o alguna reparación, es posible que aire halla entrado al sistema de presión de actuación de la inyección. Para eliminar el aire del sistema se debe dar arranque al motor aproximadamente por 20 segundos, luego espere dos minutos y continúe con otro arranque de 20 segundos; esto permitirá que el aire salga de la línea de alta presión y que el motor de arranque no se caliente.

Si existen condiciones ambientales demasiados frías, será necesario ayudar el arranque del motor con la inyección de éter en el sistema de admisión. Reemplace los depósitos de éter si están bajos o vacíos, inspeccione el estado de los calentadores (si los tiene) y reemplace si es necesario, observe la presencia de combustible congelado en alguna línea.
Usar el ET. Para verificar si la parada automática (shutdown) está activa, si es así determine la razón por la cual se activó y corríjala, después de corregir el problema gire la llave de contacto a la posición off durante quince segundos antes de probar dar arranque nuevamente.
En el arnés del motor existe un conector HHH y otro JJJ los que se activan y desactivan respectivamente la inyección de combustible, asegúrese que el conector HHH esté correctamente instalado.
El ECM debe estar instalado correctamente , inspeccione que los conectores J1P1, J2P2 del ECM, conectores J20P20 del sensor de velocidad /tiempo y los conectores J52P58 de los inyectores , que se encuentren perfectamente enchufados y limpios. Refiérase al P501: inspecting electrical connectors, en la sección troubleshooting del manual de servicio para una inspección completa del sistema eléctrico.

Si la falla ocurre solo después que el motor halla tomado temperatura , es probable que los fusile térmicos estén excediendo su punto de calibración, esto debido a una excesiva circulación de corriente , está posicionado en una zona de alta temperatura externa o ha vencido su punto de elasticidad y es necesario reemplazarlos.

Inspeccione el nivel de aceite del motor, el aceite de motor es el que suministra la alta presión de actuación de la inyección, si el sistema ha recibido recientemente mantención o reparación es posible que exista aire en las líneas. Operando el motor a la máxima temperatura de trabajo y bajo carga se purgará el aire del sistema.

Observar si se encuentra activo el código de evento el 165 o el código de diagnostico 164-11 problemas con el sistema de presión de actuación de inyección. Gire el motor mientras observa en el ET. La lectura de la presión de actuación de inyección , si esta presión alcanza a lo menos los 725 psi, el problema no está en sistema de alta presión para la inyección. Si no es así inspeccione los sellos de la válvula de control de presión de la inyección , reemplácelos y chequee la presión nuevamente. Inspeccione el arnés de cables de la válvula por posibles anomalías, repárelo si es necesario.

La resistencia de la bobina de la válvula IAPCV debería ser 10+- 5 ohm, si la resistencia está fuera del rango reemplace la válvula.

Ajuste la presión standby de la bomba.

Si la presión continua bajo los 725 psi es posible que existan filtraciones en el sistema de alta presión de la inyección . esta filtración puede ser causadas por uno o más inyectores fallados, reemplace el o los inyectores fallados y asegúrese de realizar un correcto procedimiento de torque al instalar nuevos inyectores .

Si el problema persiste , habría problemas con el desplazamiento de la bomba y/o la válvula compensadora, si estas son reemplazadas se debe chequear nuevamente la correcta presión stamdby.

Observe las RPM del motor en la pantalla estados del ET, mientras se está dando arranque al motor. Si la pantalla del ET; muestra 0 RPM mientras el motor está girando existe un problema con el sensor de velocidad / tiempo.

Hay que tener en cuenta que las revoluciones por minutos mínimas para que el motor arranque deben ser 130 rpm, si estas no se consigue, revise el estado del motor de arranque y/o baterías.

Asegúrese que los conectores de los inyectores estén correctamente instalados, con el ET realice una prueba de solenoide para chequear rápidamente las conexiones .

Verifique que no este activo el código 253-02 modulo de personalidad incompatible.

Asegúrese de no tener una obstrucción en las líneas de suministro de combustible, la ausencia de gases de escape mientras se da arranque al motor podría ser una indicación de esto

Haga una inspección completa al sistema de combustible de baja presión, es posible que materiales extraños o combustible congelado obstruyan las líneas.

Evaluación del sistema de control de actuación de la inyección usando la herramienta electrónica ET.

A continuación se indican algunas condiciones que impiden que el motor opere adecuadamente , y que son fácilmente detectables , usando la herramienta electrónica ET.

Usar siempre la sección “troubleshooting” del manual de servicio como referencia para la detección y solución de fallas.

Realizar los siguientes chequeos preliminares:


Inspeccione los niveles y presiones de aceite y combustible

Compruebe el estado de la batería, refiérase a la instrucción especial SEHS-7633

Compruebe la correcta instalación de los conectores del modulo de control electrónico ECM , sensor de velocidad /tiempo y de los inyectores.

Compruebe que el ECM, esté recibiendo el correcto voltaje.

Inspeccione el sellado de la válvula de control de la presión de inyección

Use la herramienta electrónica ET, para revisar los códigos activos o eventos almacenados. Mientras el motor esté girando por el arranque, observe la velocidad del motor para verificar que el sensor de velocidad / tiempo esté operando correctamente. Verifique además que la presión de actuación de la inyección y la corriente sean normales.

Sistema de inyección éter

El ECM controla el uso del éter para la partida en frío. El ECM usa las entradas de la velocidad / tiempo y sensores temperatura de aceite hidráulica para determinar la necesidad para el éter. El sensor de la temperatura del líquido refrigerante se usa como una reserva para el sensor hidráulico de la temperatura de aceite.

Los ciclos de aplicación de éter controlado por el ECM son cada tres segundos inyectado y tres segundos cortado. El flujo verdadero es determinado por la velocidad de motor y la temperatura. La inyección de éter se desactiva cuando la temperatura de aceite excede 10°C o la velocidad de motor excede 1200 r.p.m.

Un modo manual de inyección de éter se permite cuando los parámetros están sobre lo establecido. En el modo manual, una cantidad precisa de éter se inyecta. La posición de la inyección de éter se puede leer en la pantalla del ET.