Manual Instruccion Sistemas Combustible Motores Gat 3 Caterpillar

8/20/2019 Manual Instruccion Sistemas Combustible Motores Gat 3 Caterpillar

1/87

MANUAL DEL ESTUDIANTE

INSTRUCCION TECNICA

CURSO : MOTORES GAT 3

TEMA : SISTEMAS DE COMBUSTIBLE

DESARROLLO TECNICO

OCTUBRE -2005

http://www.oroscocatt.com/http://www.maquinariaspesadas.org/


2/87



3/87

INDICE GENERAL

AGENDA .......................... ................................................................................................... 5

DESCRIPCION DEL CURSO........................................................................................... 7

MÓDULO 1: SISTEMAS DE INYECCIÓN ........................................................................ 11

LECCIÓN 1.1: TIPOS DE SISTEMAS DE COMBUSTIBLES - EVOLUCIÓN ....... 13

LECCIÓN 1.2: CARACTERÍSTICAS DEL COMBUSTIBLE .................................. 15

MÓDULO 2: COMPONENTES PRINCIPALES................................................................ 23

LECCIÓN 2.1: IDENTIFICACION DE COMPONENTES .......................................25

LECCIÓN 2.2: INYECTORES ................................................................................. 26

LECCIÓN 2.3: GOBERNADOR .............................................................................. 28

LECCIÓN 2.4: CURVAS CARACTERISTICAS DEL MOTOR ............................... 35

LECCIÓN 2.5: CONTROL DE RELACION AIRE - COMBUSTIBLE (FRC) ........... 38LECCIÓN 2.6: BOMBA DE INYECCIÓN ................................................................ 42

MÓDULO 3: SISTEMA DE COMBUSTIBLE NUEVA HELICE ........................................ 47

LECCIÓN 3.1: INTRODUCCIÓN ............................................................................ 49

LECCIÓN 3.2: IDENTIFICACION DE COMPONENTES PARA

MOTORES 3400 - 3300 .................................................................. 50

LECCIÓN 3.3: BOMBA DE TRANSFERENCIA DE COMBUSTIBLE .................... 52

LECCIÓN 3.4: BOMBA DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE ............................... 54

LECCIÓN 3.5: GOBERNADOR .............................................................................. 59

LECCIÓN 3.6: CONTROL DE RELACION AIRE - COMBUSTIBLE ...................... 62LECCIÓN 3.7: UNIDAD DE AVANCE DE SINCRONIZACIÓN............................... 64

MÓDULO 4: SISTEMA DE UNIDAD DE INYECCIÓN MECANICA (MUI) ........................ 71

LECCIÓN 4.1: INTRODUCCIÓN ............................................................................ 73

LECCIÓN 4.2: IDENTIFICACION DE COMPONENTES ........................................ 74

LECCIÓN 4.3: BOMBA DE TRANSFERENCIA DE COMBUSTIBLE .................... 75

LECCIÓN 4.4: BOMBA DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE .............................. 76

LECCIÓN 4.5: GOBERNADORES ......................................................................... 79

LECCIÓN 4.6: VARILLAJE DE CONTROL DE LA CREMALLERA DE

INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE ................................................... 82LECCIÓN 4.7: CONTROL DE RELACIÓN AIRE-COMBUSTIBLE ........................84

LECCIÓN 4.8: SOLENOIDE DE CORTE DE COMBUSTIBLE .............................. 86

- 3 -



4/87



5/87

AGENDA DEL CURSO

PRIMER DIA Mañana • Presentación Inicial, Expectativas.• Pre-Test.• Modulo 1• Modulo 2

Tarde • Modulo 2 (Continuación)

SEGUNDO DIA Mañana • Modulo 3

Tarde • Modulo 3 (Continuación)• Modulo 4

TERCER DIA Mañana • Modulo 4 (Continuación)

Tarde • Repaso• Examen Final• Encuesta.

Horario de clase : de 8:10 a.m. a 5:00 p.m.

Horario de Intermedios : 10:30 a.m. y 3:30 p.m. Duración : 15 minutos

Horario de Almuerzo : 1:30 p.m. Duración : 45 minutos

Las horas de intermedio y de almuerzo son recomendadas.

- 5 -



6/87



7/87

FERREYROS S.A.A.CAPACITACION LOYOVAL-OCT-05

Desarrollo Técnico

CURSO : MOTORES GAT3aFSAA - GAT3aM00-2005

- 7 - Material del Estudiante

DESCRIPCION DEL CURSO

MOTORES: NIVEL IIIEl curso ha sido diseñado para familiarizar a todo el personal, involucradocon los motores Caterpillar, acerca de los principios de funcionamientode los dispositivos mças comunes de los sistemas de combustibles, yel funcionamiento integral de todos ellos en un sistema de combustibleen particular.

En resumen este curso abarca los diversos conceptos necesarios parael entendimiento de sistemas de combustible Nueva hçelice y UnidadInyectora Mecánica (MUI).

El contenido del curso a sido separado en 4 modulos, el contenido decada modulo es detallado a continuación.

MÓDULO 1: SISTEMAS DE INYECCIÓNLección 1.1 : Tipos de sistemas de combustible - Evolución.

Lección 1.2 : Características del combustible.

MÓDULO 2: COMPONENTES PRINCIPALESLección 2.1 : Indentificación de componentes.Lección 2.2 : Inyectores DI y PC.Lección 2.3 : Governador Lección 2.4 : Curvas caracteristicas del motor.Lección 2.5 : Control de relación Aire-Combustible (FRC)Lección 2.6 : Bombas de inyección.

MÓDULO 3: SISTEMA DE COMBUSTIBLE NUEVA HÉLICELección 3.1 : Introducción.Lección 3.2 : Identificación de componentes para motores

3400 - 3300.Lección 3.3 : Bomba de transferencia de combustible.Lección 3.4 : Bomba de inyección de combustible.Lección 3.5 : Gobernador.Lección 3.6 : Control de relación aire-combustible.Lección 3.7 : Unidad de avance de sincronización.



8/87


Desarrollo Técnico



MÓDULO 4: SISTEMA DE UNIDAD DE INYECCIÓN MECANI-CA (MUI)

Lección 4.1 : Introducción.Lección 4.2 : Identificación de componentes.Lección 4.3 : Bomba de transferencia de combustible.

Lección 4.4 : Bomba de inyección de combustible.Lección 4.5 : Gobernadores.Lección 4.6 : Varillaje de control de la cremallera de inyección

de combustible.Lección 4.7 : Control de relación aire-combustible.Lección 4.8 : Solenoide de corte de combustible.



9/87

DESARROLLO TECNICO

OCTUBRE -2005

MODULO 1

SISTEMAS DE INYECCIÓN



10/87



11/87


Desarrollo Técnico



MÓDULO 1: SISTEMAS DE INYECCIÓN

El propósito de este módulo es permitir al estudiante saber reconocer

los distintos sistemas de combustibles en la linea Caterpillar, asi comosaber las propiedades, caracteristicas, ventajas y desventajas de losdiferentes combustibles de nuestro mercado.

OBJETIVOS

Al término de este módulo, el estudiante estará en la capacidad de:

1. Reconocer los Sistemas de combustibles.

2. Explicar la evolución en los sistemas de combustibles.

3. Utilizar correctamente los conceptos y terminología empleadapara la selección del combustible.



12/87



13/87


Desarrollo Técnico



LECCIÓN 1.1 : TIPOS DE SISTEMAS DE COMBUSTIBLES -

EVOLUCIÓN

Caterpillar actualmente usa varios tipos de sistemas de combustible.

El uso de diferentes sistemas es debido a la evolución de la tecnologíade los mismos. Los sistemas usados en la actualidad se ordenancronológicamente a continuación:

MUI:

Inyectores unitarios activados mecánicamente / controladosmecánicamente. Usados en los motores 3114, 3116, 3126 y en losprimeros motores 3500.

B&L (Bombas & Línea):

Usado en todos los motores de la serie 3200, 3300, 3400 (excepto laserie 3400E, que es electrónico).

El sistema de combustible más común usado en los motores dieselpara trabajo pesado es el sistema de inyección directa de embolo

múltiple (Bombas y Líneas). Inyección directa significa que la boquillaatomiza directamente el combustible dentro de la cámara decombustión, en vez que usar una pre-cámara. Los sistemas deinyección directa ofrecen mejoras de rendimiento, menos emisiones aaltas presiones de inyección y mejor control de la atomización decombustible. Este sistema tiene tres componentes principales:

• Bomba de embolo múltiple.• Líneas de combustible de alta presión.• Boquillas de inyección.

La carcasa de la bomba contiene un émbolo accionado por una leva yun conjunto de barril para cada cilindro del motor. El émbolo y el barrilpresurizan y dosifican la cantidad precisa de combustible necesariopara cada cilindro. El pulso de combustible de alta presión es controladomecánicamente, por lo que este se dirige a través de la línea de altapresión y abre la boquilla de inyección en el tiempo correcto. La boquilladel inyector sirve como una válvula check de alta presión, la cual atomizael combustible de alta presión para la combustión y previene quecombustible residual de las fugas ingresen en el cilindro.

Los sistemas de bombas y líneas son muy confiables y duraderos,

pero son estructuralmente limitados a una presión máxima de inyecciónde 18,000 psi, aproximadamente. La sincronización de la inyección ycapacidad de relación de inyección también están limitadas. En laactualidad, las emisiones del motor y requerimientos de rendimientodemandan presiones de inyección de más de 20,000 psi y granflexibilidad de sincronización.



14/87


Desarrollo Técnico



EUI:

Inyectores unitarios activados mecánicamente / controladoselectrónicamente. Usados en los motores 3176, 3406E y en los motores3500 serie B.

El Inyector unitario accionado mecánicamente y controladoelectrónicamente tiene algunas ventajas adicionales. Mientras estesistema requiere un tren de válvulas mecánico para accionar el émbolo,el combustible es dosificado electrónicamente por medio de una válvula

de contrapunta (poppet) operada por un solenoide

HEUI:

Inyectores unitarios activados hidráulicamente / controladoselectrónicamente. Usado en los motores 3116, 3126, 3408E, 3412E.

El sistema de inyección electrónica HEUI es el más avanzado. Estesistema no solo tiene control del avance de la inyección y de la duraciónde esta, también se tiene control electrónico sobre la presión de lainyección a todos los valores de RPM del motor. El combustible es

dosificado electrónicamente y el émbolo del inyector es impulsadohidráulicamente.

El sistema de inyector unitario mecánico (MUI) fue usado sólo una vezen motores de calibre muy grande para eliminar la necesidad de líneasde alta presión largas y los problemas de relacionados con el controlde presiones en esas líneas. El inyector unitario mecánico contiene unconjunto de boquilla, el cual realiza la misma función que la boquilla deinyección de combustible del sistema B&L. Este también contiene unémbolo y un barril para presurizar y dosificar el combustible para cadacilindro. El émbolo es accionado por un tren de mando mecánico. Estetren de mando requiere una leva adicional, un levantador y una varillade empuje para cada cilindro.

El combustible es dosificado por un émbolo tipo hélice en el inyector unitario, el cual es controlado por un varillaje mecánico del gobernador.La mayor ventaja de este sistema es la eliminación de las líneas decombustible de alta presión. Sin embargo, la habilidad para dosificar con precisión el combustible, para condiciones variables, es limitadapor las capacidades del gobernador mecánico.



15/87


Desarrollo Técnico



LECCIÓN 1.2: CARACTERÍSTICAS DEL COMBUSTIBLE

SELECCION DEL COMBUTIBLE:

Esta lección discute respecto la adecuada selección del combustiblepara su motor, técnica necesaria para el mantenimiento de su Sistemade Combustibles Caterpillar.

Recomendaciones sobre el combustible diesel.

Los motores diesel tienen la habilidad de quemar una gran variedad decombustibles. Estos combustibles están divididos en dos grandesllamados:

Combustibles preferidos

Los combustibles preferidos son destilados del petróleo crudo y estosproveen la máxima vida de servicio y desempeño del motor.

Estos combustibles son llamados comúnmente: combustible diesel,aceite combustible, kerosene, etc.

Combustibles permisibles

Entre estos combustibles se encuentran el petróleo crudo ycombustibles mezclados. El petróleo crudo es aceite o básicamentees el petróleo sin refinar que se extrae del pozo

Tomar en cuenta lo siguienta:

1. La operación con combustibles que no estén dentro de lasespecificaciones Caterpillar pueden causar los siguientes efectos:

• Dificultad para el arranque• Pobre combustión• Formación de escoria en los inyectores• Reducir la vida de servicio del sistema de combustibles• Generación en exceso de hollín en la cámara de

combustión y reducción de la vida útil del motor

2. Combustibles pesados (HFO), Combustibles residuales, ocombinaciones de combustibles no deben de usarse en motoresCaterpillar (excepto en la familia 3600 de los motores HFO), desgastesseveros y componentes fallidos resultaran si un tipo HFO combustiblees usado en motores que no pertenezcan o trabajen con diferente aeste tipo de combustible pesado.

En condiciones medioambientales de extremo frío, UD puede usar unalista de combustibles destilados alternativos como se muestran en la

siguiente Tabla. Sin embargo, el combustible seleccionado de esta tabladebe de reunir los requerimientos y especificaciones Caterpillar, consultesu manual de SYSTEM OPERATION para mayor información



16/87


Desarrollo Técnico



Características de los combustibles diesel.

Lubricidad y bajo contenido de Azufre

La lubricidad es importante, Ud debe de considerar la lubricidadde los combustibles cuando opere equipos en climas árticos.También debe de tener la misma consideración cuando esteutilizando combustibles de baja viscosidad. Hay una grandiversidad de aditivos que pueden mejorar estas característicasdel combustible.

Si la lubricidad es un problema consulte a su proveedor decombustible para recibir una orientación respecto al adecuado

o adecuados aditivos necesarios.

Lubricidad:

La lubricidad de los fluidos describe la habilidad de los fluidos areducir la fricción entre dos superficies que se encuentran bajocarga. Esta habilidad reduce el daño que es ocasionado por lafricción. Los sistemas de combustibles dependen de unaadecuada lubricidad.Hasta que los límites permisibles de azufre en el combustiblefueron demandados, se creía que la lubricidad era una

propiedad generalmente de la cantidad de azufre en elcombustible.

No todos los combustibles con bajo contenido en azufre, tienenuna baja lubricidad, la lubricidad de los combustibles puedeaumentarse con aditivos especiales si fuese necesario hacerlo.Muchos aditivos pueden ayudar a mejorar la lubricidad delcombustible, pero no use uno de ellos antes de consultar consu proveedor de combustible. Algunos aditivos pueden no ser compatibles con los aditivos que ya están en el combustible oinclusive con algunos sellos utilizados en otros sistemas decombustibles.Otros aditivos que se encuentran en el Mercado no proporcionanun buen desempeño a altas temperaturas de operación, estos



17/87


Desarrollo Técnico



pueden degradarse y formar sedimentos debido a la altatemperatura que existe en los sistemas de combustibles diesel.

Recordar siempre, que el mejor desempeño de su motor dieselse puede lograr siguiendo las siguientes tareas:

• Saber elegir el proveedor de combustible• Realizar un adecuado mantenimiento del sistema de combustibles y utilizar los filtros Caterpillar de alta eficiencia.

Viscosidad

La viscosidad del combustible es significante porque este sirvecomo un lubricante para los componentes en el sistema decombustible, todos los combustibles por más ligeros que seannecesitan tener una viscosidad que sea lo suficientemente útil.La viscosidad siempre debe de estar por encima del mínimo

valor de 1.4 cSt recomendado.

Numero de Cetano

El cetano es un compuesto que se encuentra de forma naturalen el combustible. El numero de cetano (cantidad de cetano)es una medida de la calidad del encendido de un combustible.La capacidad de arranque del motor y la aceleración con cargason especialmente sensibles al valor de cetano en elcombustible. A valores mas altos de cetano se asegura un fácilarranque en la mayoría de las condiciones del motor.

Los combustibles deben de tener como mínimo un numero decetano recomendado de:

• Los motores con Pre-cámara de 35• Los motores de inyección directa de 40

Los combustibles con bajo nivel de cetano pueden ocasionar arranque difícil, exceso humo blanco en funcionamiento en fríoy bajo rendimiento del motor.Generalmente un aumento en 10 en el numero de cetano bajarala temperatura a la cual el motor pueda arrancar con facilidad

aproximadamente entre 9ºC -11ºC

Modificación del Numero de Cetano

El número de cetano del combustible cambiara si el combustiblees mezclado con otro combustible que tenga un número decetano diferente.Generalmente, el número de cetano de una mezcla entre doscombustibles tendrá una relación directa entre la cantidad decetano de ambos combustibles que fuesen mezclados.Su proveedor de combustible puede darle información respectoal numero exacto de cetano del combustible a utilizar.



18/87


Desarrollo Técnico



Aditivos también pueden usarse para mejorar el número decetano, estos aditivos son evaluados a través de maquinasespeciales. Sin embargo, las características del combustibleno pudieran llegar a alcanzar un comportamiento del todonatural al original. En ambos caso pueden llegar a obtener losmismos niveles de cetano pero el arranque del motor puedetener diferentes comportamientos.

Punto de Enturbiamiento

Es importante entender que el punto de enturbiamiento esdiferente al punto de fluidez. Que quede claro que no hay unarelación directa entre ambos.El punto de enturbiamiento es la temperatura a la cual permiteque los componentes mas pesados como las ceras sesolidifiquen en el combustible. Esta cera no es un contaminantedel combustible, la cera tiene la mayor concentración de cetano.

La extracción de las las ceras baja el punto de enturbiamientodel combustible esto también eleva considerablemente el costoporque menor será la cantidad de combustible sustraído oprocesado de la misma cantidad de petróleo crudo.

Diesel Nº-2 contiene mas cera que el Diesel Nº-1

El punto de enturbiamiento es importante en el combustibleporque limita el desempeño de los filtros de combustible. Lacera en climas fríos puede taconear o bloquear los filtros,inclusive la cera cuando se solidifica empieza a minimizar la

fluidez del combustible, para estos casos especiales se utilizancalentadores para mantener siempre la temperatura del puntoenturbiamiento por encima de la temperatura medio ambiental.

Modificación del punto de enturbiamiento

Para bajar el punto de enturbiamiento de un combustiblesolamente tiene que realizar una mezcla entre dos combustiblescon diferentes puntos de enturbiamiento, es decir, uno pesadoy otro liviano.

La eficiencia de este método no es buena porque la relaciónalcanzada no tiene una relación directa con el nuevo punto deenturbiamiento encontrado, es decir, la mezcla realizada no secomportara de igual manera a un combustible que tenga esemismo punto de enturbiamiento sin haber sido alterado antes. Amayor cantidad de combustible ligero utilizado dentro de lamezcla menor será los resultados favorables encontrados.

Para la utilización apropiada del siguiente cuadro Ud. debe desaber exactamente el punto de enturbiamiento de amboscombustibles, estos datos siempre les serán proporcionadospor su proveedor de combustible local.



19/87


Desarrollo Técnico



Punto de fluidez

El punto de fluidez de un combustible esta siempre por debajodel punto de enturbiamiento.Por debajo de este punto el combustible deja de fluir, es decir este punto limita el punto de desplazamiento del combustibleimpulsado por la bomba.

Para determinar este la temperatura del combustible es bajadopor debajo de la temperatura del punto de enturbiamiento enrangos de temperatura de 3ºC por vez, la temperatura es bajadahasta el punto el cual el combustible deje de desplazarse por acción de la bomba, el punto de fluidez es el ultimo antes que el

combustible deje de fluir en la cual la cera se llega a solidificar

Existen otras formas para mejorar las cualidades delcombustible, pero estas no bajan el punto de enturbiamientosolamente minimizan a dimensiones inferiores la formación deceras en el combustible de manera que no afecte a los filtrosestándar.

PORCENTAJE DEL COMBUSTIBLE MAS LIVIANO EN LA MEZCLA

P U N T O D

E

E N T U R B I A M I E N T O

D E L

C O M B U

S T I B L E

M A S

P E S A D O

B

C

- 18 ºC (0 ºF)

- 1 ºC (30 ºF)

- 23 ºC (-10 ºF)

- 29 ºC (-20 ºF)

- 34 ºC (-30 ºF)

- 46 ºC (-50 ºF)

- 12 ºC (10 ºF)

P U N T O D

E

E N T U R B I A M I E N T O

D E L

C O M B U

S T I B L E

M A S

L I V I A N O

- 18 ºC (0 ºF)

- 51 ºC (-60 ºF)

- 7 ºC (20 ºF)

- 23 ºC (-10 ºF)

- 29 ºC (-20 ºF)

- 34 ºC (-30 ºF)

- 40 ºC (-40 ºF)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

2 ºC (36 ºF)

A



20/87


Desarrollo Técnico



Modificación del punto de fluidez

fuera del combustible, es decir, el combustible tiene una porciónmas sólida que liquida.

Para mejorar el punto de fluidez del combustible no es necesariomas que seguir los mismos pasos que se utilizo para variar elpunto de enturbiamiento.

Como medida de seguridad el punto de fluidez es deseable quesea menor en 6ºC a la menor temperatura medio ambientalmas baja.

PORCENTAJE DEL COMBUSTIBLE MAS LIVIANO EN LA MEZCLA

P U

N T O

D E

F L U I D E Z

D E L

C O M B U S T

I B L E

M A S

P E S A D O

B

C

- 18 ºC (0 ºF)

- 1 ºC (30 ºF)

- 23 ºC (-10 ºF)

- 29 ºC (-20 ºF)

- 34 ºC (-30 ºF)

- 46 ºC (-50 ºF)

- 12 ºC (10 ºF)

P U

N T O

D E

F L U I D E Z

D E L

C O M B U S T

I B L E

M A S

L I V I A N O

A

- 18 ºC (0 ºF)

- 51 ºC (-60 ºF)

- 7 ºC (20 ºF)

- 23 ºC (-10 ºF)

- 29 ºC (-20 ºF)

- 34 ºC (-30 ºF)

- 40 ºC (-40 ºF)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

2 ºC (36 ºF)



21/87

DESARROLLO TECNICO

OCTUBRE -2005

MODULO 2

COMPONENTES

PRINCIPALES



22/87



23/87


Desarrollo Técnico



MÓDULO 2: COMPONENTES PRINCIPALES

El propósito de este módulo es permitir al estudiante el reconocimiento

y funcionamiento de los diversos componentes del sistema de com-bustible.

OBJETIVOS


1. Entender el funcionamiento de los inyectores.2. Comprender el sistema de control de combustibles en motores

mecánicos.

3. Interpretar las curvas características del motor.

Este módulo tambien ayuda a familiarizarse con la obtención de lascurvas de torque o sobrecarga, desde trabajo en vacío y a distintasrevoluciones del motor.



24/87



25/87


Desarrollo Técnico



Componentes:

1. Tanque de combustible2. Filtro primario3. Bomba Transferencia4. Bomba de Inyección5. Gobernador 6. Control de avance de sincronización7. Control de relación aire combustible

8. Línea de alta presión9. Bomba de Cebado10. Inyector 11. Línea de retorno al tanque

La cantidad de combustible que consume el motor esta relacionadadirectamente con la cantidad de potencia y el par motor necesarios. Engeneral, cuanto más combustible llegue a un motor, mayor será el par motor disponible en la volante. El sistema de combustible suministracombustible limpio en el momento adecuado y en la cantidad adecuadapara satisfacer la demanda de potencia.

Los componentes del sistema de combustible hacen corresponder elsuministro de combustible con la demanda de potencia del motor,variando la cantidad de combustible inyectada y el momento de lainyección.

LECCIÓN 2.1 : IDENTIFICACION DE COMPONENTES



26/87


Desarrollo Técnico



Función

El inyector de combustible está instalado en la culata de los cilindros ydentro de la cámara de combustión. La bomba de inyección decombustible envía el combustible a alta presión a la boquilla del inyector de combustible, después, el combustible se convierte en un rociadofino para una buena combustión.

Partes:

1. Sello de carbón2. Sello de compresión3. Conducto interno4. Rejilla de filtro5. Orificio del inyector 6. Válvula de retención7. Diámetro8. Resorte

LECCIÓN 2.2 : INYECTORES

INYECTOR TIPO LAPIZ



27/87


Desarrollo Técnico



Operación

El combustible que sale a alta presión de la bomba de inyección decombustible, fluye dentro del conducto de admisión. Después, pasa através de la rejilla de filtro (4) y entra en el conducto (3). El combustible

continua hasta el área que queda por debajo del diámetro (7) de laválvula (6). La presión de combustible aumenta en el diámetro (7).Entonces la presión de combustible excede la presión del resorte (8).La válvula (6) se levanta. Esto ocurre cuando la presión de combustiblese eleva por encima de la presión de apertura de la válvula (VOP).

La punta de la válvula se quita del asiento de la boquilla. El combustiblefluye a través del orificio (5) y dentro de la cámara de combustión, Lainyección de combustible continúa hasta que la presión del mismodisminuye contra el diámetro (7). La presión de combustible disminuyepor debajo de la presión del resorte (8). El resorte (8) fuerza la válvula(6) contra el asiento de la boquilla, esto detiene el flujo de combustiblehacia la cámara de combustión.Se debe considerar que no se puededesarmar la boquilla del inyector de combustible ni hacer ajustes.

Vista de la boquilla desarmada de un inyector (DI) para motor 3406,Sus componentes son similares a muchas boquillas.

Partes:

1. Rejilla o filtro final2. Tope3. Espaciador 4. Guía de la válvula5. Resorte de apertura de la válvula6. Válvula de retención7. Punta con orificios

8. Caja

INYECTOR TIPO CAPSULA - ID



28/87


Desarrollo Técnico



FUNCION

Todos los motores diesel Caterpillar con sistemas de combustible

mecánicos están equipados con un gobernador. Los motores dieselpueden acelerar a más de 2000 rpm por minuto. Sin un gobernador, elmotor diesel puede destruirse

Nunca opere un motor diesel sin que un gobernador lo controle. Si sepisa el acelerador hasta un 100% sin carga, con el gobernador desconectado, la velocidad del motor puede elevarse y exceder límitesseguros de operación antes de poder ser apagados. Puede haber pasado uno o dos segundos antes de saber que pasa, para ese instanteel motor puede haber sufrido un daño grave por sobre velocidad.

Adicionalmente, los gobernadores mantienen al motor girando a la

velocidad requerida, incrementando o reduciendo la potencia de salidadel motor para varias demandas de capacidad requerida.

Usaremos esquemas paraexplicar la construcción yoperación del gobernador.

Esta es una vista delgobernador, montado en la partede atrás de la carcasa de labomba de inyección

LECCIÓN 2.3 : GOBERNADOR



29/87


Desarrollo Técnico



Los gobernadores mecánicos para motores diesel consisten de 2mecanismos básicos. El mecanismo para medir velocidad y el decambio de velocidad.

El mecanismo para medir velocidad es simple y tiene pocas piezasmóviles y funciona en forma precisa. Sus partes principales son:

Mecanismo para medir la

velocidad.←

Mecanismo para cambiar lavelocidad.

→

Los contrapesos es elmecanismo encargado de medir la velocidad a diferentes RPM delmotor en el gobernador.

1. Engranaje del eje de levas de la bomba lineal. 2. Contrapesos 3. Resorte del gobernador

Un desplazamiento hacia elexterior de los contrapesosprovoca una disminución en lacantidad de combustiblesuministrado por la bomba alos inyectores.



30/87


Desarrollo Técnico



A medida que se incrementa lavelocidad de salida del motor mayor será la fuerza centrífuga generada. Por lo tanto mayor será la fuerza que trate

de desplazar los contrapesos haciafuera. (fig. izq)

Necesitamos controlar esta fuerza centrífuga, por lo que tenemos elresorte del gobernador. La fuerza de este resorte actúa en contra de lafuerza de los pesos rotantes. La fuerza ejercida por el resorte dependede la regulación del gobernador.

El control del gobernador mostrado esuna palanca simple, que puede ser operada a mano o mediante un pedalacelerador.

Una palanca conectada algobernador empuja o com-prime el resorte (imagen su-

perior). La fuerza del resor-te se opone al desplaza-miento de los contrapesos amedida que se incrementalas RPM del motor, una vezque las RPM sobrepasan lasRPM deseadas, la fuerza deresorte cede y este provocauna disminución de la cantidad del combustible inyectado para nueva-mente caigan las RPM y mantengan unas RPM deseadas.

El mecanismo para medir velocidad sensa los cambios deésta. El mecanismo de cambiode combustible une elmecanismo para medir combustible con las bombas deinyección, para controlar lavelocidad del motor.



31/87


Desarrollo Técnico



Las partes principales de este mecanismo son:

1. Varillaje de conexión.

2. Cremallera.3. Elemento de bomba.

Aumento de carga←

Disminución del combustiblesuministrado.

→

El movimiento del contrapeso hacia fuera, en este gráfico es debido alincremento de la velocidad del motor, es transmitido a través de varillajea la cremallera, y de allí, al émbolo de la bomba de inyeccióndisminuyendo la carrera útil de la inyección de combustible.

Un aumento de entrega de combustible (fig. sup) se presenta cuandolas RPM del motor bajan por la exigencia de la carga , este incrementose da debido a que la fuerza que genera el resorte es mucho mayor alofrecido por los contrapeso

Disminución de carga→



32/87


Desarrollo Técnico



En resumen, el gobernador básico consiste de engranajes impulsores,contrapesos, resorte y brazo de control del medidor de velocidad, y elvarillaje de conexión, cremallera y bomba de inyección del control decombustible.

La cremallera, que se une a los sectores dentados de los émbolos dela bomba de inyección, se extiende desde la carcasa de la bomba deinyección hasta el gobernador. La cremallera y bombas de inyecciónson partes del grupo de bomba de inyección.

1. Palanca del gobernador 2. Asiento del resorte3. Resorte4. Asiento del resorte y cojinete axial5. Contrapesos

Se tiene dos tornillos de ajuste, quelimitan el recorrido del brazo decontrol del gobernador entre lasposiciones de BAJA EN VACÍO y ALTAEN VACÍO. (low idle y high idle)

Las flechas indican la rotación del engranaje conductor y elmovimiento de la cremallera

1. Tornillo de ajuste de altas en vacio.2. Tornillo de ajuste de bajas en vacio.

12 3

4

5

1 2



33/87


Desarrollo Técnico



Los tornillos de ajuste limitan las velocidades mínima y máxima cuandono hay carga.¿Qué limita la potencia del motor cuando está a toda la carga?

1. Tornillo de ajuste en altas en vació2. Collar 3. Barra de tope

Un collar y una barra detope limitan el máximodesplazamiento de lacremallera y por lo tanto lapotencia máxima de salidadel motor

Ejemplo cuando el motor opera a velocidad máxima en vació y recibeuna carga súbita, esta tiende a frenar a la volante lo cual provoca lacaída de las RPM de salida del motor, acto siguiente producirá unincremento en la potencia de salida

1. Collar 2. Barra de tope3. Perno4. Cremallera

Como otros componentes de unmotor diesel, el gobernador debe ser lubricado, para que tenga vida larga.Observemos un esquema delubricación del gobernador.

→

1 23

1

2 3

4



34/87


Desarrollo Técnico



En resumen, hemos estudiado los componentes principales delgobernador y su principio de funcionamiento. Recordemos que elgobernador tiene dos mecanismos básicos:



35/87


Desarrollo Técnico



Fig. 1Velocidad a la que trata defuncionar el motor, con elcontrol del gobernador totalmente abierto

El punto señalado en la figura representa las RPM maxima que llegaalcanzar el motor cuando esta sin carga, este punto es determinadopor el gobernador para mantener una velocidad limite segura.

Fig. 2

Variación por uso degobernador mecánico

La velocidad alta en vacio queda estableciada por el gobernador, lamisma que puede ser modificada mecanicamente, pero siempresiguiendo las especificaciones de la maquina en el TMI (TerminalManagment Information)

Existen dos controles del límite de performance en los motores diesel:La velocidad alta en vacío y la regulación del combustible. Ambas seefectúan sobre el gobernador de combustible. La regulación de la

velocidad alta en vacío determina la máxima velocidad del motor,mientras que la de combustible, la cantidad de petróleo que puedeinyectarse por cada embolada.

Fig. 3Cremallera en su tope

LECCIÓN 2.4 : CURVAS CARACTERISTICAS DEL MOTOR



36/87


Desarrollo Técnico



Para una posición fija del pedal del acelerador la entrega de combusti-ble se mantendrá constante de manera que la curva característica pre-sentara un Torque y una Potencia máxima a dichas condiciones.

Fig. 4Varias posiciones decremalleras

Por lo tanto para cada posición fija del pedal del acelerador tendremosdiferentes niveles de Torque y Potencia entregados por el motor

Fig. 5Varias regulaciones delgobernador

Hay dos tipos de gobernadores:

o Gobernadores en todas las posiciones.o Gobernadores bajas y altas en vacio.

Los primeros regulan a diferentes RPM del motor y los segundossolamente en dos puntos basicos altas en vacio y bajas en vacio.

OBTENCIÓN DE LA CURVA DE TORQUE

Ahora superpondremos las distintas operación de los familias de curvas,de modo que obtenemos un mapa completo de motores.

Fig. 6Curvas de cremallera ygobernador juntas

Las curvas de la cremallera son aquellas generadas a partir de unadeterminada posicion del pedal del acelador, estas se interceptar con

las del gobernador determinando una curva caracteristica especificafinal del motor.



37/87


Desarrollo Técnico



Fig. 7Una curva de torque específica

Control de la relacionaire combustible

Aquí obtenemos una curva especifica, es decir a una determinadaposicion del pedal del acelerador que sera controlada por el goberna-dor en un determidas RPM.

ANÁLISIS DE CURVAS

Aca nos dedicaremos al análisis de las curvas de sobrecarga, paradistintas condiciones de operación.

A medida que aumenta el consumo de combustible en el motor,la po-tencia generada aumenta hasta llegar a un punto en el cual el denpañodel motor es el de maxima eficiencia, este punto esta regulado por elgobernador y se llama PUNTO DE BALANCE.

Fig. 9Zonas de la curva de torque.

Esta grafica visualiza los puntos mas importantes a considerar en una

curva caracteristica del motor.

Fig. 10Ejemplo

Fig. 8Comparación con la curva depotencia del mismo motor

Los valores mostrados determinan el comportamiento real del motor, asu maxima a plena carga.



38/87


Desarrollo Técnico



En la foto a continuación, vemos la carcasa de las bombas de inyeccióny el gobernador, con el Control de relación Aire-Combustible.

Cuando el motor está operando con una carga, la cantidad de recorrido

de la cremallera en la dirección de alimentación de combustible estálimitada automáticamente por el Control de relación Aire-Combustible,hasta que la velocidad del turbocargador y la presión del múltiple deadmisión son adecuadas para tener combustión completa.

Esto ocurre a aproximadamente un 50% de la presión de refuerzonominal, después de lo cual no hay más restricciones. El Control derelación A/C limita la cantidad de combustible a los cilindros durante unincremento de la velocidad del motor (aceleración) para reducir gasesde escape.

El Control de relación Aire-Combustible está instalado en la parte deatrás de la carcasa del gobernador. El control permite a la cremalleraestar en posición de apertura total para arrancar el motor. El control noactúa durante el giro y es activado por el incremento inicial de presiónde refuerzo, que cierra el drenaje de aceite y activa el control.

Este es el control hidráulico de la Relación Aire-Combustible, el vástago(izq.) encaja en la muesca del collar tope de la cremallera. En el extremoopuesto hay una entrada, con un codo, conectado a una toma delmúltiple de admisión.

El control tiene una serie de pasajes, que son para la entrada y salidade aceite de motor.

LECCIÓN 2.5 : CONTROL DE RELACION AIRE -COMBUSTIBLE (FRC)



39/87


Desarrollo Técnico



OPERACION

1. Caja2. Válvula y pistón activador 3. Retenedor del resorte grande4. Válvula de control con el diafragma y el retenedor

5. Arandela del diafragma6. Tapa de la caja7. Tapa de ajuste8. Resorte de la cámara de aceite9. Resorte de la cámara de aire10. Perno y arandelas11. Resorte

Este es un esquema de uncontrol hidráulico, en posición

DESACTIVADA. Se muestrauna sección del gobernador.

Las partes principales son:

1. Caja del regulador 2. Collar de tope de la cremallera3. Barra de tope y tornillo de par

1

2

3 45

67

8

910

11 10

1

2

3



40/87


Desarrollo Técnico



Operación-Motor Apagado - O funcionando sin presión deRefuerzo

No hay presión de refuerzo o aire en la cámara. El aceite fluye desde elmotor, al pasaje de aceite, a la cámara de la válvula de activación y através de la válvula y pistón de activación, al drenaje. El pistón esempujado a la izquierda, contra la carcasa del control por el resorte.

Notar que se puede alimentar combustible.

En esta posición, la válvula y pistón de activación están extendidos, yno hacen contacto con el collar tope de la cremallera. El recorrido de lacremallera no está limitado. La cremallera está en posición dealimentación de combustible máxima, para que el arranque sea fácil.

Operación – Motor Encendido – Con presión de Refuerzo

Con el motor encendido, y después de tener una carga pequeña, la

presión de refuerzo aumenta en el múltiple de admisión. Esteincremento es enviado a la cámara de la válvula de control,desplazándola a la izquierda, bloqueando los pasajes de aceite en laválvula de activación. El aceite no puede salir de la cámara de estaválvula, por lo que la llena. Al hacer esto mueve la válvula y pistón deactivación a la derecha. En esta posición, la válvula de activación estáretenida y mantiene a la válvula de control en esta posición.

Cuando la válvula y pistón de activación son movidos a la derecha – ala posición retenida – por el flujo de aceite, el vástago de la válvula deactivación se vuelve un tope para el collar de la cremallera. Con laválvula en esta posición, el control hidráulico de A/C limitaautomáticamente el recorrido de la cremallera en la dirección de



41/87


Desarrollo Técnico



La válvula se debe girar para realizar ajustes al control. ¿Qué sucedecuando hacemos esto?

Cuando giramos la válvula en sentido horario, se mueve a la izquierda.La válvula y pistón de activación también se mueven a la izquierda. Laposición retenida de la válvula de activación cambia con el ajuste de laválvula de control. Cuando la válvula de activación se mueve a laizquierda, permite una carrera mayor de la cremallera en la direcciónde alimentación de combustible. Hay una restricción menor en lacremallera cuando la válvula de activación esté en posición retenida.

alimentación, hasta que se tenga suficiente aire en el múltiple de admisiónpara tener una combustión completa.

En este esquema podemos apreciar que si la presión de refuerzoaumenta, la válvula de control se mueve a la izquierda. Esto permiteque aceite pase por la válvula al drenaje de la cámara de aceite. Elresorte mueve la válvula de activación a la izquierda, mientras que elaceite sale. La válvula y pistón de activación se mueven con la válvulade control. Esto permite que la cremallera se mueva en la dirección dealimentación de combustible. Una presión de refuerzo adicional moverála válvula hasta que el pistón se extienda completamente, a la posiciónde arranque. Tendremos toda la carrera de combustible aaproximadamente media carga de presión de refuerzo.

Si la presión de refuerzo cae debido a un cambio de carga, la válvulade control regresa a la derecha, y el flujo de aceite mueve la válvula ypistón de activación a la derecha. La velocidad de este movimientodependerá del flujo de aceite.

Todos estos cambios de posición suceden en forma muy rápida.



42/87


Desarrollo Técnico



La función de la bomba de inyección es la de dosificar y entregar combustible a los inyectores.

Caterpillar tiene dos tipos de bombas de inyección: de cuerpo forjado(bombas de inyección en la parte de arriba de la carcasa, expuestas A)y el sistema compacto (las bombas están dentro de la carcasa B).Ambos sistemas tienen apariencias distintas, pero trabajan bajo unmismo principio.

Cada bomba contiene un émbolo conectado a un segmento deengranaje, y un barrel, en donde el cilindro encaja con exactitud. Enambos sistemas, émbolo y barrel son emparejados desde sufabricación, por lo que no se pueden intercambiar con piezas de otrasbombas.

Bombas de Inyeccion

AB

Para hacer estos trabajos, el émbolo de la bomba de inyección tienedos movimientos dentro de su barrel. Un movimiento vertical, que inyectacombustible, y un movimiento de rotación, que regula la cantidad decombustible inyectado.

El movimiento vertical del émbolo lo causa el eje de levas de la bombade inyección, mientras que el movimiento de rotación lo provoca el

movimiento de la cremallera de combustible, que está conectada alvarillaje del acelerador, a través del gobernador.

LECCIÓN 2.6 : BOMBA DE INYECCIÓN



43/87


Desarrollo Técnico



Operación

La ranura vertical en el tope del barrel y elrebaje en la parte inferior hacen posible el

ciclo de inyección←

Tres etapas del ciclo deinyección:

1. Llenado2. Inyección3. Alivio

→

Cuando el émbolo está en su posición másbaja, el combustible entra en el barrel, sobreel émbolo y por la ranura, en el rebaje.

←←←←←

A medida que el émbolo se mueve hacia arriba,cierra el puerto de entrada (lumbrera). Lapresión del combustible dentro del barrel seeleva rápidamente, por lo que es forzado a ir por las líneas. Cuando la presión es losuficientemente alta, puede abrir la válvula deinyección, y el combustible es inyectado alcilindro.

→→→→→

La inyección continúa hasta que el émbolodescubre la lumbrera de ingreso. En estaposición, el combustible puede pasar por laranura a la lumbrera de ingreso, de regreso almúltiple de combustible, donde la presión esmucho menor.

←←←←←

.1. .2. .3.1 2 3



44/87


Desarrollo Técnico



Cuando la ranura vertical en el émbolo está alineada con la lumbrerade admisión, el combustible puede entrar y salir del barrel sin generar presión. Como el combustible no alcanza ser inyectado cuando lacremallera coloca al émbolo en esta posición, es llamada posicion de

corte de combustible.

Cuando estamos en mínimo o carga baja, la cremallera gira el émbololigeramente, de modo que cubre la lumbrera de ingreso.

La distancia recorrida por el émbolo, con la lumbrera cubierta, se llamacarrera efectiva. Al variar esta carrera, la cantidad de combustibleque se inyecta por carrera cambiará.

Cuando se mueve la cremallera a su posición tope, el émbolo gira lomás posible. Debido al rebaje en forma de hélice que tiene el embolo,la lumbrera es cubierta por un tiempo mayor.

En el esquema de la derecha, el émbolo tendrá mayor carrera efectiva,lo que significa ingreso de más combustible. Imaginemos las distintasposiciones que puede tener el émbolo dentro del barrel, entre la posiciónde apagado y tope. Estas son las que dosificarán combustible deacuerdo a la carga.



45/87

DESARROLLO TECNICOOCTUBRE -2005

MODULO 3

SISTEMA DECOMBUSTIBLE NUEVA

HELICE



46/87



47/87

FERREYROS S.A.A.CAPACITACION LOYOVAL OCT05

Desarrollo Técnico



MÓDULO 3: SISTEMA DE COMBUSTIBLENUEVA HELICE

Este módulo da una introducción al sistema de combustible usado en

las familias de motor 3300 y 3400. Este módulo discute la bomba detransferencia, la bomba de inyección de combustible, el gobernador ylos componentes relacionados tales como el control de aire combustibley el solenoide de corte.

OBJETIVOS


1. Identificar componentes y entender la operación del sistema decombustible nueva helice.



48/87



49/87


Desarrollo Técnico



El 3406 fue introducido en 1973, desde entonces, un número de cambioshan sido hechos para satisfacer las demandas de un producto confiabley económico que cumpla con las regulaciones de protección del medio

ambiente, el 3406B fue lanzado al mercado en 1983, el cambio másgrande fue el sistema de combustible. El sistema de nueva hélice haestado en producción desde 1980 con los motores 3300, este sistemade combustible fue un aporte importante para los mejoramientos en elsistema 3406B. En 1991, el sistema de combustible fue cambiado paraincorporar un eje de levas más conveniente para mejorar las emisiones.En 1992 el 3406C fue lanzado. No hubo cambios en el sistema decombustible.

En la parte superior de la imagen podemos ver una bomba de inyecciónde combustible 3406 (CSFS –Sistema de Combustible Hélice

Corriente), fue diseñado así pues en ese momento no se consideró elcompresor debajo de la bomba. En la parte inferior vemos una bombade inyección de un 3406 B/C (NSFS-Sistema de Combustibles NuevaHélice). Es más corta, pero más maciza. La menor longitud de estaúltima bomba deja más espacio para el servicio de mantenimiento deesta bomba.

Muchos de loscambios y mejorasfueron internos y nopueden ser vistos. Aquí

vemos los ejes delevas del 3406A en laparte superior y del3406B en la parteinferior, más largo ypesado. Las levas del3406B tienen unaconfiguración diferente,

ellos tienen un levante más rápido y una duración más corta,incrementando las presiones de inyección de combustible y reduciendoel tiempo de inyección, para mayor eficiencia del consumo decombustible

LECCIÓN 3.1 : INTRODUCCIÓN



50/87


Desarrollo Técnico



Esquema del sistema de combustible 3406B/C

En la vista inferior podemos ver algunos de los componentes del sistemade inyección 3406B/C del motor, son visibles la caja de la bomba decombustible , la caja del gobernador, la bomba de transferencia y laslíneas de inyección de combustible

Tanque de combustible Líneas de alta presión

Drenaje del Tanque Adaptador

Válvula de corte de combustible Inyector

Filtro primario Manguito

Bomba de Transferencia Cámara de combustión

Filtro secundario Válvula de purga constante

Bomba de cebado manual Líneas de retorno

Múltiple de combustible

123

4

5

6

7

8

9

10

11 12

13

14

15

LECCIÓN 3.2 : IDENTIFICACION DE COMPONENTES PARAMOTORES 3400 - 3300



51/87


Desarrollo Técnico



Esquema del sistema de combustible 3306B/C

1 2 3 4

5

6

7 8 9 10 11

12

13

Tanque de combustible Válvulas Check

Linea de retorno Bomba de Transferencia

Bomba de cebado manual Filtro secundario

Inyector Válvula de purga constante

Caja de la bomba de inyección Elemento de la bombaLíneas de alta presión Drenaje al tanque

Filtro primario

En esta vista podemos ver algunos componentes del motor 3306 B/C,son visibles la caja de la bomba de inyección de combustible, la bombade transferencia, la caja del gobernador y la bomba de cebado.



52/87


Desarrollo Técnico



LECCIÓN 3.3 : BOMBA DE TRANSFERENCIA DECOMBUSTIBLE

La bomba de transferencia de combustible está localizada abajo, enlos motores 3406 B/C, de la caja de la bomba o a un lado de los motores3304 3306B/C , es activada por un anillo excéntrico en el eje de levasde la bomba de combustible y puede llevar 193 L (51 galones) decombustible por hora a 172 kPa (25 psi). Esta es una bomba de tipo depistón donde la presión podría variar entre 20 a 45 psi dependiendo delas condiciones de operación del motor. La bomba sólo suministra loque el motor necesita mas un adicional que retornará al tanque.

1 2

3

4

5 6 7 8



53/87


Desarrollo Técnico



1. Varilla de empuje.2. Pistón.3. Válvula de retención de salida.4. Válvula de retención de la bomba.5. Resorte de bombeo.6. Lumbrera de entrada a la bomba.7. Válvula de retención de admisión.8. Lumbrera de salida de la bomba.

Es una bomba de simple acción de un pistón con tres válvulas check(De admisión, de bombeo y de salida respectivamente).

1 3

8

2

765

4



54/87


55/87


Desarrollo Técnico



FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE INYECCIÓN

La vista corresponde al múltiple de combustible de una bomba deinyección de un motor 3406 B/C. Esta área es presurizada por la bombade transferencia de combustible y una válvula purga constante.

En esta vista vemos un corte de las bomba de combustible 3406B/C,nos muestra una bomba completa y una bomba en corte en el ladoderecho. Podemos observar claramente la relación del grupo de labomba y cremallera así como el sector dentado engranado a la

cremallera , también los levantadores y los resortes de retorno.



56/87


Desarrollo Técnico



Al final de la carrera efectiva el puerto de derrame es abierto por lahélice, el combustible a presión es liberado. Esta posición es llamadaderivación abierta durante el ciclo total de bombeo la acanaladura en elembolo es posicionado sobre el pasaje de retorno posterior.

En este corte observamos como es dosificado el combustible yentregado a los inyectores. Este es un sistema de combustible de nuevahélice, el engranaje en el fondo del embolo es enganchado dentro de lacremallera. La cremallera hace girar el embolo en el barril de la bombay cambia la posición de la hélice en el puerto de suministro.

El mecanismo de la leva y el levantador mueve el embolo hacia arribay hacia abajo dentro del barril. En esta posición el embolo esta en elfondo de su carrera. El combustible ingresa al barril a través ambaslumbreras, la de derrame como la de by pass (con la flecha)

Ahora la leva ha levantado el embolo y tanto el puerto de llenado y dederrame han sido cerrados. Este es inicio de la carrera efectiva del

émbolo y el inicio de la inyección, esta posición es llamada derivacióncerrada. El combustible en el barril es presurizado y luego es enviadoa alta presión a través de las líneas hacia el inyector. La inyeccióncontinúa hasta el final de la carrera efectiva, cuando la hélice del embolose alinea con el puerto de derrame en el barril.



57/87


Desarrollo Técnico



Cuando la presión por encima del embolo alcanza una diferenciaaproximada de 100 psi la válvula check se levantara ligeramente,

permitiendo pasar la el combustible a alta presión a través de ranurasalrededor del sombrerete hacia los inyectores.

Cuando el canal del émbolo está en esta posición, está alineada con elpasaje de presión retorno en el barril. Este drena el combustible que vaentre el barrel y el plunger y evita dilución de combustible en el aceitedel motor.

La válvula check mantiene la línea de combustible llena entre lascarreras del inyector



58/87


Desarrollo Técnico



Una vez que la hélice del embolo descubre la lumbrera de derrame alfinalizar la carrera “efectiva” o “util” la presión cae y la válvula de retencióndel inyector se cierra, la válvula check en la bomba comienza a cerrar completamente hasta no antes de haber caído la presión de la líneahasta un valor de 1000psi.



59/87


Desarrollo Técnico



FUNCIONAMIENTO DEL GOBERNADOR

El gobernador controla la cantidad de combustible necesaria para que

el motor mantenga las RPM deseadas, los contrapesos giratorios delgobernador ( 8) están impulsados directamente por el árbol de levasde la bomba de combustible. Los contrapesos (8) y el resorte delregulador (1) mueven el elevador de par (10). La palanca (7) conectael elevador de par con el manguito (2) que está sujeto a la válvula (3).La válvula (3) forma parte del servorregulador (5) esta válvula mueve elpistón (4) y la cremallera de combustible (6). Cuando se cambia elservorregulador a combustible cerrado, la cremallera del combustiblese mueve hacia la parte delantera de la caja de bomba de combustible.

El resorte del regulador siempre aplica presión, de manera que elregulador puede proporcionar más combustible al motor. La fuerzacentrífuga (fuerza rotatoria) de los contrapesos (8) aplica una presiónopuesta. Esto reduce la cantidad de combustible al motor, cuando estasdos fuerzas están en equilibrio (equivalente),el motor opera a RPMconstantes.

LECCIÓN 3.5 : GOBERNADOR



60/87


Desarrollo Técnico



PARTES DE UN GOBERNADOR

1 .- Resorte regulador 2 .- Manguito3 .- Válvula

4 .- Pistón5 .- Servo regulador 6 .- Cremallera de combustible7 .- Palanca8 .- Contrapesos9 .- Resorte de torque10.- Barra de tope elevadora de par 11.- Manguito12.- Asiento del resorte13.- Tornillo de full torque



61/87


Desarrollo Técnico



14.- Perno de tope15.- Resorte de torque16.- Tornillo para full load17.- Collar de tope

1 2 3 4 5

6

7

8

9

10

11

12

1314

15

16 17



62/87


Desarrollo Técnico



Esta ubicado en la parte posterior de la carcasa (housing) delgobernador, tiene como propósito limitar el humo, mejorando laeconomía de combustible durante una rápida aceleración, este estacontrolando el movimiento de la cremallera en la dirección de suministrode combustible «FUEL ON», hasta que haya suficiente aire ( Presiónde Boost) y permite una combustión completa en los cilindros.

Con el control de relación aire combustible apropiadamente ajustadotambién minimiza el incremento de hollín en el motor.

LECCIÓN 3.6 : CONTROL DE RELACION AIRE -

COMBUSTIBLE



63/87


Desarrollo Técnico



El vástago extendido fuera del control de aire combustible, este vásta-go ataca en un tope en una palanca que posee contactos en el final dela cremallera de la válvula servo. La entrada de presión de aire (Boost)es sensada por el diafragma en el control, este diafragma empuja el

resorte contra el pistón. El movimiento del pistón controla el flujo deaceite cuando se mueve el pistón conectado al vástago.

Cámara de aire Pistón activador

Diafragma Pasaje interior de aceite

Válvula de control Cámara de aceite

Pasaje de drenaje de aceite PalancaEntrada de aceite Presión de refuerzo

Vastago Aceite del motor con presión

Resorte

SOLENOIDE DE CORTE DE COMBUSTIBLE ( Fuel shut off solenoid)

Esta localizado en la parte posterior del gobernador, hay dos tipos, uno

permite el funcionamiento energizado y otro corta el combustible siendoenergizado.

El que se muestra permite elpaso de combustibleenergizándolo.

Cuando el sistema eléctricodel motor es energizado (keyon), el solenoide es activado ypermitirá el movimiento delrack en cualquier dirección.

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10 11

L

H



64/87


Desarrollo Técnico



3406B/C

UNIDAD DE AVANCE DE SINCRONIZACION

Dependiendo de la aplicación, el gobernador y el mando de la bombade inyección están SINCRONIZADOS por una unión sólida detransmisión o una unidad hidráulica de avance automático la que controlael avance de la sincronización de la inyección del combustible.

Esta unidad de avance es usada ahora comúnmente en camiones,aplicaciones industriales y algunas aplicaciones marinas

LECCIÓN 3.7 : UNIDAD DE AVANCE DE SINCRONIZACIÓN



65/87


Desarrollo Técnico



Vemos la remoción de la unidad. Observe los 10 o de inclinación deldentado en el portador

Resorte mayor Resorte del contrapeso

Contrapesos PernoEngrane de sincronización Corona externa

Portador Corona

Eje de levas Carrete

Caja del tornillo Cuerpo de la válvula

Tornillo de regulación

1 2 3 4

5

6

7

8

9 10 11 12

13



66/87


Desarrollo Técnico



El engranaje de sincronización es impulsado por el tren de engranajesdelanteros del motor. El portador (4) se desliza en el interior del anilloexterior (10), el carrete (12) se activa como un regulador de inicio oretardo en la unidad de avance de sincronización.

INICIO DEL AVANCE DE SINCRONIZACION, Una vez que las RPMdel motor alcanzan niveles elevados, los contrapesos comienzan a

1 2 3 4

5

6

7

8

9 10 11 12

13

1 2 3 4

5

6

7

8

9 10 11 12

13



67/87


Desarrollo Técnico



AVANCE MÁXIMO DE SINCRONIZACION, se llega a obtener cuandola cámara detrás de los contrapesos llega a un desplazamientoalcanzando un giro de 9 grados como máximo.

vencer la oposición del resorte (8), permitiéndole al carrete (12) undesplazamiento hacia la izquierda y dejando libre un pasaje por el cualpasa el aceite presurizado del motor hacia una cámara que es retenidapor el resorte mayor (1). Cuando esta presión es mayor a la del resortese inicia el avance de la inyección.

1 2 3 4

5

6

7

8

9 10 11 12

13

1 2 3 4

5

6

7

8

9 10 11 12

13



68/87


Desarrollo Técnico



RETARDO DEL AVANCE DE SINCRONIZACION, A medida que lasRPM se reduce los contrapesos ejercen una menor fuerza sobre elresorte (8), entonces el carrete (12) se desplaza hacia la derechacerrando el pasaje de aceite de suministro a la cámara detrás de loscontrapesos y permitiendo el pase de este aceite a la cámara del resortemayor (1) de esta manera el resorte mayor (8) tiene menos oposicióny por lo tanto retarda el avance a su posición inicial.



69/87

DESARROLLO TECNICOOCTUBRE -2005

MODULO 4

SISTEMA DE UNIDADDE INYECCIÓN MECÁNICA

(MUI)



70/87



71/87


Desarrollo Técnico



MÓDULO 4: SISTEMA DE UNIDAD DEINYECCIÓN MECÁNICA (MUI)

Este módulo da una introducción al sistema de combustible usado en

las familias de motor 3100 y 3500. Este módulo discute la bomba detransferencia, la bomba de inyección de combustible, el gobernador ylos componentes relacionados tales como el control de aire combustibley el solenoide de corte.

OBJETIVOS


1. Identificar componentes y entender la operación del sistema deunidad de inyección mecánica (MUI).



72/87



73/87


Desarrollo Técnico



El sistema de combustible MUI emplea una unidad de inyecciónmecánica, combinado con un inyector y una alta presión de la bombade inyección de combustible. La bomba de transferencia jala el

combustible del tanque a través pasando primero por el filtro primario ylo envía hacia el filtro secundario, luego el combustible pasa a un pasajetaladrado en la parte posterior de la culata. El pasaje taladrado llevarácombustible hacia el interior de la galería alrededor de cada unidad deinyección y provee un flujo constante de combustible a los inyectores.El combustible que no es utilizado sale y pasa por un orificio regulador de presión y una válvula check y retorna al tanque, este sistema esmuy compacto y elimina las fugas de combustible en las líneas de altapresión y tiene una rápida respuesta a cargas y consumo destacadode combustible, adicionalmente este sistema permite presiones muyalta de inyección y tiempos cortos de inyección con un sub-secuente

control de las emisiones.

Esquema del sistema de combustible

LECCIÓN 4.1 : INTRODUCCIÓN



74/87


Desarrollo Técnico



Componentes

(A) Bomba de cebado de combustible (si está disponible)(1) Rejilla (si está equipado)(2) Válvula Check de ingreso(3) Bomba de transferencia. Forma un solo cuerpo con el gobernador.(4) Válvula check de salida.(5) Filtro de combustible.

(6) Culata.(7) Válvula reguladora de Presión.(8) Válvula check.(9) Filtro primario de combustible ( si está equipado)(10) Válvula de alivio de Presión.(11) Tanque de combustible.

LECCIÓN 4.2 : IDENTIFICACION DE COMPONENTES

1 2 3 4 5 6 7

8

9

10

11

A



75/87


Desarrollo Técnico



Flujo de entrada de combustible Conducto de salida

Rejilla (si tiene) Árbol de levas

Válvula de retención de Conjunto de válvula de

admisión contrapunta

Resorte Válvula de retención de

pistón

Flujo de salida de combustible Conjunto de pistónVálvula de retención de salida

Funcionamiento

La bomba de transferencia de combustible está ubicada en la cajadelantera del regulador. El árbol de levas (8) que está conectado al ejedel engranaje de mando del regulador activa la bomba. El árbol de levasy el resorte (3) mueven el conjunto de pistón (4) y el conjunto de válvulade contrapunta (7) hacia arriba y hacia abajo. El combustible entra enla bomba de transferencia a través de la rejilla (1) (si tiene) y de la

válvula de retención de admisión (2). En la carrera ascendente delconjunto de pistón (4), la válvula de retención (2) se cierra. La válvulade retención de salida (5) se cierra para evitar que vuelva a entrar combustible en la bomba desde la salida. Cuando la presión aumentapor encima del conjunto de pistón (4), la válvula de retención de pistón(6) se abre para llenar la cavidad que está encima del conjunto de pistón.En la carrera descendente, a medida que la presión de combustible enel conducto (9) aumenta, se cierra la válvula de retención de pistón (6)y se abre la válvula de retención de salida (5). Esto causa que elcombustible pase a través del filtro secundario de combustible y llegueal motor. La válvula de retención de admisión (2) se abre para permitir

que el combustible llene la cavidad por encima del conjunto de pistón(4) .Durante la parada del motor, las válvulas de retención se mantienencerradas por resortes.

LECCIÓN 4.3 : BOMBA DE TRANSFERENCIA DE

COMBUSTIBLE

1 2 3

45

6

78 9

A

B

Partes :



76/87


Desarrollo Técnico



1 Balancín 10 Conducto de combustible

2 Tornillo de ajuste 9 Cañón

5 Varilla de empuje 8 Sello anular 13 Levantador 7 Cremallera

14 Árbol de levas 6 Émbolo

12 Sello anular 4 Resorte levanta válvulas

11 Manguito 3 Botón flotante

Partes:

LECCIÓN 4.4 : BOMBA DE INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE

12

3

4

5

6

10

11

12

14

13

7

8

9



77/87


Desarrollo Técnico



Descripción

La bomba de inyección de combustible (inyector unitario) permite queuna cantidad pequeña de combustible se inyecte en el momentoapropiado en la cámara de combustión. El combustible que seproporciona al conducto de combustible (10) rodea cada inyector unitario.Cada uno de estos conductos está conectado por un conducto taladradoen la culata. Este conducto proporciona un flujo continuo de combustiblea todos los inyectores unitarios.

El manguito (11) aísla el inyector unitario de los conductos derefrigerante. El manguito proporciona también la superficie de asientopara el inyector unitario.

La ubicación angular del árbol de levas (14) y la ubicación vertical delémbolo (6) en el cañón (9) determinan la sincronización de la inyección.El engranaje del árbol de levas y el engranaje del cigüeñal se engranan

juntos en la parte delantera del motor para lograr la ubicación angular del árbol de levas. El tornillo de ajuste (2) ajusta la ubicación del émbolo(sincronización del combustible).

El levantador (13) y la varilla de empuje (5) envían el perfil del árbol delevas al balancín (1) a medida que el árbol de levas gira. El movimientodel balancín (1) se envía entonces al émbolo (6) a través del botónflotante (3).

4 Resorte levanta válvula 17 Hélice

6 Émbolo 18 Orificio inferior

7 Cremallera 19 Orificio superior

8 Sello anular 20 Resorte

15 Engranaje 21 Válvula de retención

16 Filtro de manguito

46

7

8

17

19

20

12

2118

16

15

Componentes



78/87


Desarrollo Técnico



Funcionamiento

En la parte superior de la carrera del émbolo, combustible del conductode combustible (10) entra en el inyector unitario alrededor de los bordesdel filtro de manguito (16). El combustible llena entonces el volumenpor debajo del émbolo (6) .

Durante el movimiento descendente de émbolo, el combustible debajodel émbolo se mueve al conducto a través de los dos orificios en elcañón (9). A medida que el borde inferior del émbolo cierra el orificiosuperior (19), el combustible continúa saliendo a través del orificio inferior (18). Cuando se cierra el orificio inferior, la carrera efectiva empieza. Elcombustible dentro del inyector unitario es presurizado por el movimientodescendente continuado del émbolo. Cuando la presión de combustiblees suficiente para abrir la válvula de retención (21), el combustible aalta presión pasará a través de orificios en la parte inferior de la boquillay entrará a la cámara de combustión. Esto continuará hasta que la

hélice (17) del émbolo destape el orificio superior (19). En este instante,la carrera efectiva termina y este combustible a alta presión saldrá através del orificio superior (19) al conducto. Esto permitirá que el resorte(20) cierre la válvula de retención (21) con lo que terminará el ciclo deinyección.

El movimiento descendente del émbolo continuará hasta que ellevantador (13) alcance la parte delantera (la nariz) del �

Documents

Manual Instruccion Sistemas Combustible Motores Gat 3 Caterpillar