Sistemas de Inyeccion Electrónica [PDF]

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SISTEMAS DE INYECCIÓN ELECTRONICA

M 01 – 01 Nombre del Participante______________________________________________________

GERENCIA DE CAPACITACIÓN Y DESARROLLO FINNING SUDAMÉRICA

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SEÑALES ELECTRÓNICAS Los circuitos electrónicos procesan una señal de alguna forma. La señal puede ser tan simple como el pulso eléctrico creado por el cierre de los contactos de un interruptor, o compleja como una señal digital que evalua el nivel de un fluido. Las señales pueden dividirse en dos grandes grupos: Las que cambian y las que permanecen constantes (no cambian) Por ejemplo, una señal que no cambia, es aquella en que el flujo de corriente permanece en una misma dirección (Corriente Directa “DC”); A diferencia de lo anterior, en una señal que cambia, el flujo de corriente fluye en una dirección y luego cambia y fluye en la dirección contraria (Corriente Alterna “AC”). Una señal DC, puede ser voltaje o corriente suministrado desde una fuente (Batería), o simplemente, un nivel DC, como la representación de algún otro parámetro, por ejemplo una termocupla es una fuente que genera un voltaje de corriente continua en proporción a su temperatura. Una fotocelda produce un voltaje en proporción a su intensidad luminosa. La característica básica del voltaje DC, es que tiene polaridad fija y el flujo de corriente es sólo en una dirección a través del circuito. Los siguientes ejemplos son usados para visualmente demostrar 4 diferentes tipos de señales de corriente directa DC. (A y B) Señal fija positiva y negativa Una Batería simple con polaridad de Positivo a Negativo en el caso de la figura (A) y con polaridad invertida en el caso del ejemplo (B). con polaridad invertida en el caso del ejemplo (B).

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(C) Este ejemplo podría ser una corriente que está siendo controlada por un resistor variable. (D) Este ejemplo es una señal de voltaje que es controlada por un interruptor que la activa y la desactiva.

CORRIENTE ALTERNA En la figura se observa una señal o forma de onda del tipo senosoidal ,que corresponde a una corriente o voltaje de tipo alterno.

La corriente Alterna es un flujo de electrones que al ser representado gráficamente a través de una señal senosoidal, comienza en cero , se incrementa al máximo en un sentido, y entoces disminuye a cero, invierte su sentido y llega al maximo en sentido opuesto para volver nuevamente a cero. La razón de cambio de esta alternacia se llama Frecuencia y su unidad de medida es el Hertz. (1 Hertz corresponde a 1 ciclo que sucede en un segundo). Por ejemplo, en el consumo domiciliario, la corriente alterna tiene una alternacia de ciclo o frecuencia de 50 a 60 Hertz, es decir 50 a 60 ciclos se suceden en 1 segundo.

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Las ondas senosoidales pueden representar una Corriente Alterna, una señal de radio, un tono de audio o una señal de vibración de alguna fuente mecánica. Las ondas senosoidales pueden ser producidas por alguna fuente electromecánica (generadores) o bien por un circuito electrónico llamado oscilador. La Señal Electrónica representa el parámetro que mide. La señal puede ser modulada de tres formas distintas. NOTA: Se entiende por modulación a la técnica o proceso que se utiliza para trasportar la información de la señal. El objetivo de modular una señal, es el de tener control sobre la misma, ejm: Modulación de Amplitud (AM), Modulación de Frecuencia (FM). FORMAS DE MODULAR LA SEÑAL • • •

Modulación Analógica, que representa el parámetro como nivel de Voltaje. Modulación de frecuencia, que representa el parámetro como un nivel de frecuencia (Visto con la señal de una onda senosoidal). Modulación de ancho de pulso (PWM), que corresponde a una señal digital que representa el parámetro como porcentaje de ciclo de tra bajo.

SEÑAL ANALOGICA Una señal análoga es una que varía en un amplio rango de valores, suave y constantemente en el tiempo. La imagen anterior muestra un trazo de señal análoga de un sensor de presión. Este tipo de señal electrónica es proporcional a la presión sensada en el sistema. Si la presión del sitema se incremente, la resistencia de la fuente de sensado cambia. El cambio en la resistencia será tambien sensado por el ECM en donde la entrada de la señal es sensada. SEÑAL DIGITAL Las Señales Digitales son usualmente asociadas con controles electrónicos computarizados. Poseen dos distintos niveles, como por ejemplo 0 o 10 Volt, o más simplemente, dos estados: Alto o Bajo.

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MODULACION DE ANCHO DE PULSO

En los productos Caterpillar, un sensor de posición es un buen ejemplo de una fuente que produce una señal digital. Una señal PWM, es producida por un sensor. Un oscilador interno en el sensor produce una frecuencia constante de salida del sensor. El ciclo de trabajo (Porcentaje de tiempo “on” versus porcentaje de tiempo “off”) de la señal, varía como varía la condición sensada (Posición rotatoria). La salida del sensor es enviada al ECM en donde esta señal es procesada.

DISPOSITIVOS O FUENTES DE ENTRADA

Los dispositivos de entrada, son usados para el monitoreo de la información asociada a los sistemas de la máquina. Los dispositivos de entrada convierten parámetros físicos como velocidad, temperatura, presión, posición, flujo o nivel en una señal electrónica. Los sistemas de control electrónico, usan esta señal electrónica (información de entrada) para el monitoreo de los componentes y para originar señales de salida apropiadas. Diferentes tipos de Dispositivos de entrada proveen información de entrada a los módulos de control ECM, estos son interruptores, emisores y sensores. INTERRUPTORES O SWITCH Los interruptores poseen múltiples aplicaciones para control, como por ejemplo nivel, flujo o presión.

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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante Los interruptores poseen en su interior dos contactos, que pueden estar normalmente abiertos o cerrados, dependiendo de la construcción mecánica y de la necesidad de cada caso. Algunos ejemplos se detallan a continuación. SWITCH DE TEMPERATURA DE ACEITE DE FRENO

Este switch, es una fuente del tipo resistivo, que es utilizado para sensar la temperatura del fluido. La resistencia de salida varía con la temperatura disminuyendo con el aumento de la temperatura. Los contactos del Switch son normalmente cerrados. Cuando el motor está en funcionamiento y la temperatura del aceite de los frenos está dentro del rango normal, los contactos permanecen cerrados completando el circuito a tierra. SWITCH DE PRESION DE ACEITE DE FRENO

En este Switch, los contactos son normalmente abiertos. Cuando el motor se pone en funcionamiento y la presión del aceite está dentro de lo especificado, los contactos se cierran completando el circuito a tierra.

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SWITCH DE FLUJO

El Switch de flujo de refrigerante es un switch tipo paleta y está normalmente abierto (al no existir flujo de refrigerante).

SWITCH DE NIVEL DE REFRIGERANTE DE MOTOR

Este Switch electrónico utilizado para monitoriar el nivel del refrigerante del motor, opera en forma distinta al resto de switchs vistos anteriormente. Requiere para trabajar una alimentación de +8VDC proveniente del módulo de control electrónico. Durante la operación normal, el nivel de refrigerante está alrededor de la manga de plástico del switch. El switch (internamente) entrega un circuito de señal a tierra al ECM. Es importante que la manga plástica permanezca intacta para la correcta operación del Switch. El voltaje medido en el cable de señal con el sistema energizado y el nivel de refrigerante alrededor de la manga de plástico del switch, debe ser menor a 1VDC. Esto indicará que el switch está trabajando correctamente.

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SWITCH OPERADOS POR EL OPERADOR

Los Switch activados por el operador envían una señal al ECM cuando el operador lo requiere. El Switch se abre o cierra y envía una señal para que el ECM realice una acción. En este caso el switch del freno de parqueo, envía una señal al ECM cuando es activado por el Operador, El ECM procesa la información y envía una señal de salida para enganchar el freno de parqueo.

DIAGNOSTICO EN ENTRADAS TIPO SWITCH (VOLTAJE DE REFERENCIA) Para diagnosticar, localizar y solucionar efectivamente problemas de los interruptores y de las entradas de los interruptores, es importante entender los principios de operación de la entrada del interruptor en un sistema de control electrónico. La figura siguiente muestra un ejemplo típico de una entrada tipo interruptor. El ECM usa un voltaje regulado internamente, llamado voltaje de referencia. El valor del voltaje varía y puede ser de +5 voltios, +8 voltios o +12 voltios. Aun cuando el valor es diferente en algunos controles, el proceso es el mismo. El voltaje de referencia se conecta al cable de señal a través de un resistor (típicamente, de 2 Kohms). El circuito sensor de señal en el control se conecta eléctricamente en paralelo con la resistencia del dispositivo de entrada. El análisis del circuito eléctrico básico muestra que el circuito sensor de señal dentro del control detecta la caída de voltaje a través del dispositivo de entrada.

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La figura de arriba muestra un diagrama de bloques de un interruptor conectado a un cable del dispositivo de entrada. Cuando el interruptor está en la posición abierta, la resistencia del cable de entrada del interruptor a tierra es infinita. El circuito básico se asemeja a un divisor de voltaje. La resistencia a través del interruptor es tan grande que el voltaje de referencia de +5 voltios puede medirse a través del interruptor. Como el circuito sensor de señal dentro del ECM está en paralelo con el interruptor, también detecta los +5V. El ECM puede determinar que el interruptor o el cable de entrada del interruptor se encuentran en posición abierta.

La figura muestra el mismo circuito con el interruptor en la posición cerrada. Cuando el interruptor está en la posición cerrada, la resistencia del cable de señal a tierra es muy baja (cerca de cero ohmios). El circuito básico divisor de voltaje, ahora, cambió de valor. La resistencia del resistor en el control es significativamente mayor que la resistencia del interruptor cerrado. La resistencia a través del resistor es tan grande que el voltaje de referencia de +5 V se puede medir a través del resistor. La caída de voltaje a través del interruptor cerrado prácticamente es +0 V. El circuito de detección de señal interna del ECM también detecta los +0 V, por estar en paralelo con el interruptor. El ECM puede determinar que el interruptor o el cable de entrada del interruptor está cerrado o con corto a tierra. El voltaje de referencia se usa para asegurarse de que el punto de referencia interno del control del circuito digital es de +0 V o +5 V (digital bajo o alto). Como el ECM provee un voltaje de referencia, cualquier caída de voltaje que ocurra en el mazo de cables debido a conexiones en mal estado o de la longitud del cable no afecta la señal del nivel “alto” en la referencia del ECM. La caída de voltaje del mazo de cables puede dar como resultado que el voltaje medido en el interruptor sea menor que +5 V. Como el control usa voltaje de referencia, el sensor no tiene que ser la fuente de corriente necesaria para impulsar la señal a través de la longitud del mazo de cables.

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SENDER O EMISORES

En los sistemas de control electrónico se usan diferentes tipos de emisores para proveer entradas al ECM o al procesador del sistema monitor. Los dos emisores más usados son emisores de 0 a 240 Ohmios y de 70 a 800 ohmios. EMISORES DE 0 A 240 OHMIOS Miden un valor de resistencia del sistema específico que corresponde a una condición del sistema. El nivel de combustible es un sistema típico en el que se usa este tipo de emisor. La resistencia de salida se mide en el ECM o en el procesador del sistema monitor y el valor corresponde a la profundidad del combustible en el tanque. El ECM o procesador del sistema monitor calcula la resistencia y el sistema monitor muestra la salida del medidor. En la figura se muestra un emisor de 0 a 240 Ohmios, usado para medir el nivel de combustible Este componente consiste en una resistencia variable o reóstato, cuyo cursor es accionado por un brazo que a su extremo tiene un flotador. Al cambiar de posición el flotador de acuerdo a los cambios de nivel del liquido se mueve el cursor, variando la resistencia. Esta variación es reflejada en un instrumento o en algún tipo de modulo electrónico de los sistemas monitor. EMISORES DE 70 A 800 OHMIOS Miden un valor de resistencia del sistema específico que corresponde a una condición del sistema. Un sistema típico en que se usa este tipo de emisor es el de temperatura. La resistencia de salida se mide en el ECM o en el procesador del sistema monitor y el valor corresponde a la temperatura del fluido (aceite, refrigerante) que se está midiendo. El ECM o procesador del sistema monitor calcula la resistencia y el sistema monitor muestra la salida en un medidor o indicador de alerta.

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Estos componentes tienen en su interior una resistencia llamada termistor, estas pueden ser de coeficiente positivo o negativo, es decir la resistencia aumenta o disminuye por efecto de los cambios de temperatura. Esta variación de resistencia incide directamente en la corriente que circula por el circuito, la que puede ser aprovechada para mover la aguja de un instrumento, o accionar una alarma.

SENSORES Los sensores a diferencia de los interruptores o switch, pueden indicar diferentes estados del parámetro medido o sensado, por ejemplo un switch de temperatura de refrigerante de motor, se activará o desactivará de acuerdo a los niveles preestablecidos, es decir, en sólo dos situaciones, por el contrario un sensor diseñado para el mismo fin podrá entregar diferentes valores, dependiendo de la temperatura alcanzada. Los sensores para realizar esta labor, en su interior tienen circuitos electrónicos que procesan la información y la convierten en señal antes de que sea enviada hacia algún dispositivo de monitoreo o control electrónico. La señal electrónica se modula de tres formas. La modulación de frecuencia, muestra el parámetro como nivel de frecuencia, la modulación de duración de Impulso (digital), muestra el parámetro como porcentaje de ciclo de trabajo y la modulación analógica, muestra el parámetro como nivel de voltaje. Existen distintos tipos de sensores, aquí describiremos los diferentes tipos empleados por Caterpillar. •

FRECUENCIA

•

PWM (DIGITAL)

•

ANÁLOGO

•

ANÁLOGO DIGITAL

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LOS SENSORES SE DIVIDEN EN DOS TIPOS: •

PASIVOS

•

ACTIVOS

Los sensores pasivos no procesan la información antes de ser enviada, no requieren de alimentación externa y por lo general tienen solo dos terminales. A diferencia de los sensores pasivos, los sensores activos requieren de un voltaje de alimentación para funcionar, tienen tres terminales, dos de estos se utilizan para alimentarlo, y del tercero se obtiene la señal o nivel de voltaje, correspondiente al parámetro sensado o medido.

SENSORES DE FRECUENCIA En los sistemas de control electrónico se usan varios tipos de componentes para la medición de velocidad. Los dos sensores más comunes son: • Sensor de frecuencia magnético o pickup magnético • Sensor de efecto Hall El tipo de sensor usado lo determina ingeniería. En un sistema en donde no son críticas las bajas velocidades, se utiliza un detector magnético. En un sistema en donde la medición de bajas velocidades es crucial, se usa un sensor de efecto Hall SENSOR MAGNETICO O PICKUP MAGNETICO Los sensores de frecuencia de detección magnética pasivos, convierten el movimiento mecánico en voltaje CA. El detector magnético típico consta de una bobina, una pieza polar, un imán y una caja. El sensor produce un campo magnético que al ser cortado por el paso de un diente de engranaje, se altera y genera voltaje CA en la bobina. El voltaje CA es proporcional a la velocidad, La frecuencia de la señal CA, es exactamente proporcional a la velocidad (rpm). Para operar en forma adecuada, los sensores de detección magnética basan su medida en la distancia entre el extremo del detector y el paso del diente del engranaje, por lo que una señal muy débil puede indicar que el sensor está muy lejos del engranaje.

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En la figura de abajo se muestra una aplicación típica de un sensor pasivo de frecuencia: Evaluación de la velocidad de salida de la transmisión en un camión 797.

Estos componentes suministran una señal de salida variable en frecuencia y voltaje, proporcional a la velocidad de rotación. Los equipos Caterpillar comúnmente utilizan este tipo de Pick Up. El sensor posee un imán permanente que genera un campo magnético que es sensible al movimiento de metales con contenido de hierro a su alrededor.

En una aplicación típica, el Pick Up magnético se posiciona de forma tal que los dientes de un engranaje rotatorio pasan a través del campo magnético. Cada diente del engranaje que pasa, altera la forma del campo y concentra la fuerza de éste en el diente. El campo magnético constantemente cambiante, pasa a través de una bobina de alambre en el sensor, y como resultado se produce una corriente alterna en la bobina. La frecuencia con la cual la corriente se alterna está relacionada con la velocidad de rotación y con el número de dientes del engranaje. Por lo tanto, se deduce que la frecuencia proporciona información sobre la velocidad del motor o desplazamiento del vehículo. En la figura de abajo se muestran dos sensores de sincronización de velocidad usados en algunos motores EUI y HEUI más recientes, como los Motores Caterpillar 3406E 3456, 3126B y C9. Los nuevos sensores son de detección magnética y se usan siempre en pares. Un sensor se diseña específicamente para un rendimiento óptimo a velocidades de motor bajas, que ocurren durante la partida y el arranque inicial. El otro sensor se diseña para un rendimiento óptimo en las velocidades de operación normal del motor. El montaje de los sensores difiere uno del otro para evitar su intercambio.

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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante Estos sensores generan un voltaje de corriente alterna igual que los captadores magnéticos antes mencionados solo que el formato o encapsulado es distinto. La figura muestra los sensores de sincronización de velocidad del motor 3456 EUI. Los sensores se montan perpendicularmente a la cara del engranaje de sincronización de velocidad y se llaman superior e inferior o de arriba y abajo, para referirse a la gama de operación para la cual fueron diseñados.

SENSORES DE FRECUENCIA ELECTRÓNICOS O DIGITALES SENSORES ACTIVOS El comportamiento de estos sensores es similar al de un captador o Pick Up magnético, la diferencia radica en que estos sensores procesan la señal antes de enviarla a un dispositivo de monitoreo o de control. La alimentación de este sensor es proporcionada por el dispositivo asociado y los valores de voltaje utilizados son 10, 12.5 o 13VDC dependiendo de la aplicación. SENSOR DE EFECTO HALL El efecto HALL fue descubierto por el científico Estadounidense Edwin Herbert Hall gracias a una casualidad durante un montaje eléctrico en 1879 y consiste en lo siguiente: “Cuando por una placa metálica circula una corriente eléctrica y ésta se halla situada en un campo magnético perpendicular a la dirección de la corriente, se desarrolla en la placa un campo eléctrico transversal, es decir, perpendicular al sentido de la corriente. Este campo, denominado Campo de Hall, es la resultante de fuerzas ejercidas por el campo magnético sobre las partículas de la corriente eléctrica. La consecuencia directa de lo anterior es la acumulación de cargas en un lado de la placa, en el campo eléctrico creado, lo que además implica que al otro lado de la placa exista una carga opuesta, creándose entonces una diferencia de potencial, la que puede ser medida”. Cuando un objeto ferromagnético se aproxima al sensor de efecto Hall, el campo que provoca el imán en el elemento se debilita. Así se puede determinar la proximidad de un objeto, siempre que sea ferromagnético.

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Para detectar los campos magnéticos, en algunos sistemas electrónicos Caterpillar se usa un sensor de efecto Hall. En el control de la transmisión electrónica y en el sistema de inyección unitario electrónico se usa este tipo de sensores, que proveen señales de impulso para determinar la velocidad de salida de la transmisión y la sincronización del motor. Ambos tipos de sensores tienen una "celda de Hall", ubicada en una cabeza deslizante en la punta del sensor. A medida que los dientes del engranaje pasan por la “celda de Hall”, el cambio en el campo magnético produce una señal leve, que es enviada a un amplificador dentro del el sensor .El sistema electrónico interno del sensor procesa la entrada y envía pulsos de onda cuadrada de mayor amplitud al control. El elemento sensor está ubicado en la cabeza deslizante, y la medición es muy exacta, gracias a que su fase y su amplitud de salida no dependen de la velocidad. El elemento sensor opera hacia abajo hasta 0 RPM sobre una gama amplia de temperatura de operación. Un sensor de velocidad de efecto Hall sigue directamente los puntos altos y bajos del engranaje que está midiendo. La señal será alta generalmente +10V cuando el diente está en frente de la celda, o baja, +0 V cuando un diente no está en frente de ésta. Los dispositivos de efecto Hall están diseñados de tal manera que un mejor resultado se obtiene si la distancia o espacio entre la celda o cabezal y el engranaje es prácticamente cero aire. Cuando se instala un sensor de velocidad de efecto Hall, la cabeza deslizante se extiende completamente y el sensor se gira hacia adentro, de modo que la cabeza deslizante hace contacto con la parte superior del diente del engranaje. La cabeza deslizante se desplaza dentro del sensor a medida que se atornilla hasta el apriete final obteniendo el ajusta del espacio libre.

SENSOR DE VELOCIDAD DE SALIDA DE LA TRANSMISIÓN El sensor de velocidad de salida de la transmisión es típicamente un dispositivo de efecto Hall. La señal de salida de onda cuadrada está normalmente en la clavija C del conector. Este

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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante sensor, generalmente, requiere entre +10 y +12 VDC. en la clavija "A" para alimentar el circuito electrónico interno .Este voltaje es suministrado por el modulo electrónico correspondiente a la aplicación. Es importante, cuando se instala el sensor, que el cabezal deslizante del sensor esté completamente extendido y en contacto con la parte superior, o alta, del diente del engranaje. Si el cabezal no estuviera completamente extendido, el espacio libre puede no estar lo suficientemente cerca. Si en la instalación la cabeza no hace contacto con la parte alta del diente, ésta puede romperse. NOTA: En algunos casos en que la velocidad de salida de la transmisión no se usa para propósitos de control y no es crucial para la operación de la máquina, puede utilizarse un sensor de velocidad magnético. Esto lo determina ingeniería.

SENSOR DE VELOCIDAD Y SINCRONIZACION DEL MOTOR

Los sensores de velocidad de un motor controlado electrónicamente miden la velocidad y sincronización del motor. La velocidad del engranaje se detecta midiendo el cambio del campo magnético cuando pasa un diente del engranaje. La sintonización del motor corresponde a un borde del diente. Los sensores de velocidad y sincronización se diseñan específicamente para sincronizar los motores de inyección electrónica. Tomando en cuenta lo anterior, es importante que el control electrónico detecte el tiempo exacto en que el engranaje pasa por el frente de la cabeza deslizante.

La figura muestra una rueda de sincronización y un sensor. A medida que cada diente cuadrado del engranaje pasa la celda, el elemento del sensor envía una señal leve a un amplificador. El sistema electrónico interno promedia la señal y la envía a un comparador. Si la señal está por debajo del promedio (espacio entre dientes), la salida será baja. Si la señal

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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante está por encima del promedio (el diente bajo la celda), la señal será alta. Si hay un patrón en el engranaje, la señal detectada representará el patrón. El ECM puede determinar la velocidad y el sentido de giro de acuerdo a este patrón, comparando con una referencia grabada en su memoria. Los circuitos dentro del sensor de sincronización y velocidad, están diseñados de tal forma que el ECM del motor pueda determinar la posición exacta del tren de engranajes del motor.

La figura de arriba muestra un sensor típico de sincronización de velocidad que genera una señal de salida digital determinada por el patrón de dientes de la rueda giratoria. En el sistema de Inyección Unitario Electrónico (EUI), un único patrón de diente del engranaje de referencia de sincronización hace que el control electrónico determine la posición del cigüeñal, el sentido de giro y las RPM. Cada vez que un borde de diente se aproxima a la celda Hall, se genera una señal. La señal será alta durante el tiempo en que el diente esté bajo la cabeza deslizante, y disminuirá cuando haya un espacio entre dientes. El control electrónico cuenta cada pulso y determina la velocidad, memoriza el patrón (único patrón de dientes) de los impulsos y compara ese patrón con un estándar diseñado para determinar la posición del cigüeñal y el sentido de giro. Un sensor de sincronización de velocidad es diferente a una señal de efecto Hall típica, debido a que el tiempo de aparición exacta de la señal se programa en el ECM del motor, para hacer que la señal se use en la función crucial de sincronización. Nota: El ECM en estos sensores no contempla el concepto Pull UP o voltaje de referencia MEDICIONES A UN SENSOR DE FRECUENCIA ELECTRONICO Medidas realizadas a un sensor de frecuencia electrónico, cuya aplicación corresponde a un sensor de velocidad y tiempo en un motor de inyección electrónica. • •

El voltaje medido entre A y B debe estar entre 12 y 13 VDC. El Voltaje medido entre el conector C y el B con la llave de encendido en ON y con motor detenido, debe ser menor de 3 VDC. o mayor de 10 VDC.

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Durante el arranque, el voltaje medido entre los terminales C Y B debe estar entre 2 VDC. y 4 VDC.

SENSORES PWM O DIGITAL La expresión PWM significa en ingles (pulse width modulated) modulación de ancho de pulso o pulso de ancho modulado Este tipo de sensor entrega una señal digital, es decir, ni la amplitud ni la frecuencia varia de acuerdo al parámetro sensado o detectado. Una señal PWM o también es llamada digital ya que solo tiene dos estados (Alto o Bajo), un voltaje asume un valor determinado positivo y luego se mantiene a un nivel 0 o negativo. Las figuras siguientes lo explican mejor. Imagen de una señal PWM. Señal entregada por un sensor de posición de Acelerador. El ciclo de trabajo de un sensor PWM debe estar entre un 5% y 95%. La duración del nivel alto de la señal o valor positivo de nivel se denomina ciclo de trabajo o duty cycle en ingles y se expresa en términos de porcentaje en un rango comprendido de 5 % a 95 % SENSOR DE TEMPERATURA DIGITAL La figura muestra un sensor de temperatura digital. El símbolo ISO indica que este tipo de sensor puede utilizase en varias aplicaciones (Aceite Hdco., Tren de Fza., Refrigerante). La característica más importante en la gráfica es el rectángulo, que representa el símbolo del diagrama. La siguiente información se puede mostrar dentro del rectángulo: SUMINISTRO: El voltaje de entrada requerido para la operación del sensor se puede indicar de varias formas, como por ejemplo: • B+, +B, +batería = voltaje de suministro al sensor desde las baterías de la máquina. Algunos controles proveen otros niveles de voltaje. V+ = voltaje de suministro al sensor de una fuente diferente de las baterías de la máquina. El técnico necesita seguir la fuente de suministro del sensor hacia los controles electrónicos para determinar los voltajes recibidos por estos. +8 = Indica que el sensor está recibiendo un potencial de 8 voltios. .

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TIERRA: El uso del término “tierra” (GND en ingles), dentro de la representación grafica es importante para el técnico. Los sensores digitales generalmente están conectados a un retorno digital en el ECM o a tierra en el bastidor de la máquina, próxima al sensor. Esto es también una forma de identificar que tipo de sensor es usado, (Los sensores análogos no usan el término Tierra, por el contrario usan el término “retorno análogo o retorno”) SEÑAL: El término señal, identifica el cable de salida del sensor. El cable de señal suministra la información del parámetro a módulo de control electrónico para su proceso.

La figura de arriba muestra los componentes internos de un sensor de temperatura digital como por ejemplo T° de Frenos. Los componentes principales son: • Un Oscilador, que provee la frecuencia portadora de señal. Dependiendo de la aplicación, el oscilador interno suministrará una frecuencia portadora que puede tener los siguientes valores aproximados: 500Hz para los sensores de temperatura de escape y posición del acelerador. 5000Hz para los sensores de temperatura, y posición en general • Un Termistor, elemento que varía su resistencia con los cambios de T°, esta variación es recibida por el amplificador y transformada a una señal digital PWM. • Una salida del amplificador, que controla la base de un transistor y genera una salida de ciclo de trabajo, medida en porcentaje de tiempo en que el transistor ha estado ACTIVADO contra el tiempo que ha estado DESACTIVADO. La figura, muestra el aspecto de un sensor del tipo PWM o digital, utilizado como sensor de posición; por Ej. Posición de acelerador.

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MEDICIONES A UN SENSOR DIGITAL Con el uso de un DMM 9U7330 (FLUKE 87) o DMM Caterpillar 146-4080, se puede determinar el funcionamiento correcto de un sensor PWM. El multímetro digital puede medir VDC, frecuencia portadora y ciclo de trabajo. Usando el grupo de sonda 7X1710 y los cables del multímetro digital conectados entre el cable de señal (clavija C) y el cable a tierra (clavija B) en el conector del sensor, Las siguientes mediciones son típicas en un sensor de temperatura PWM. Con el sensor conectado al ECM y la llave de contacto en posición “ON” • • • •

Clavija A a Clavija B Clavija C a Clavija B Clavija C a Clavija B Clavija C a Clavija B

Voltaje de suministro 0,7- 6,9 VDC 4,5 - 5,5 Khz 5% a 95% de ciclo de trabajo en escala de %.

El voltaje DC puede variar entre los diferentes tipos de sensores PWM, pero la frecuencia portadora debe estar siempre dentro de las especificaciones del sensor, y el ciclo de trabajo debe ser siempre mayor que 0% (generalmente, entre 5% y 10%) en el lado de baja y menor que 95% en el lado de alta (pero nunca 100%). SENSORES ANALOGOS Los Sensores análogos, llamados así por Caterpillar, igual que otros sensores reciben alimentación desde un dispositivo de monitoreo o control electrónico. El voltaje proporcionado es de + 5 +/ - 0.5 VDC. A la vez estos sensores entregan una señal de voltaje continua que varía en un rango de 0.2 VDC. a 4.8 VDC., proporcional al parámetro detectado. Estos sensores son utilizados principalmente en motores de inyección electrónica. El voltaje de salida antes mencionado puede ser medido con cualquier multímetro. Un ejemplo de sensor análogo es un sensor de Temperatura de Refrigerante de motor, y todos los Sensores de Presión instalados en el motor. Al realizar medidas con un multímetro, estas se deben hacer en la escala de voltaje continuo o VDC, La señal o voltaje de salida se debe medir entre los terminales (C y B). El voltaje de alimentación se mide entre los terminales (A y B). Anteriormente se mencionó que los sensores de presión son del tipo análogo, una característica importante es que estos componentes, miden presión absoluta, es decir medirán el valor del parámetro detectado más la presión atmosférica. Por ejemplo en un motor de inyección electrónica, que este energizado pero detenido, el sensor de presión de aceite no registrara valor alguno, entonces en estas condiciones el sensor medirá solo la presión atmosférica. Al dar arranque, se producirá una presión, como resultado se obtendrá la presión atmosférica más la presión de aceite del motor (Valor absoluto).

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La figura de arriba muestra los componentes internos de un sensor analógico de temperatura típico. Los componentes internos principales son un termistor para medir la temperatura y un dispositivo de OP (amplificador operacional) para proveer una señal de salida que puede variar entre 0,2 a 4,8 voltios CC, proporcional a la temperatura. MEDICIONES A UN SENSOR ANALOGO Las siguientes mediciones son típicas en un sensor de temperatura análogo, con el sensor conectado al ECM y el interruptor de llave de contacto en posición “ON”. Terminal A a clavija B Terminal C a clavija B

Alimentación regulada de 5 VDC desde el control. 1,99 - 4,46 VDC proporcional al valor de T° medido.

El voltaje de señal del terminal C será diferente en cada tipo de sensor que se esté usando. La salida es proporcional al parámetro medido (temperatura, presión, etc.). SENSORES ANÁLOGOS DIGITAL Un sensor análogo digital es una combinación de dos tipos de sensores, se utiliza un dispositivo que transforma o convierte una señal de nivel de voltaje, que puede provenir de un sensor análogo, o producto de la variación de una resistencia. Ejemplos de estos sensores son: sensor de nivel de combustible, sensores de presión de aire en algunos equipos Caterpillar, como camiones de obra 785B 789B 793B/C 797 etc.

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La figura siguiente, representa el esquema de un sensor análogo digital para medir presión, este componente es alimentado desde el exterior con los rangos de voltaje adecuados para los sensores digitales o PWM (8-12-24 V), posteriormente son reducidos a los niveles de voltaje requeridos por el sensor análogo (+5V). Esta parte funciona como un sensor análogo y el nivel de voltaje de salida es transformado a señal PWM o digital por el convertidor, llamado también Buffer.

En la figura de abajo se observa otro ejemplo de sensor análogo digital, una resistencia variable puede estar conectada mecánicamente, ya sea como indicador de nivel o posición. Ej. Sensor de nivel de combustible, posición de tolva en algunos camiones 793C 797

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MODULO II DISPOSITIVOS DE SALIDA OBJETIVOS DEL MODULO Al final de este módulo los participantes estarán capacitados para establecer la diferencia entre los diferentes tipos de válvulas solenoides, explicar su funcionamiento y los diferentes tipos de mediciones realizables en estos componentes, y así determinar el funcionamiento correcto en la aplicación que corresponda, en los equipos Caterpillar. DISPOSITIVOS DE SALIDA Los dispositivos de salida se usan para notificarle al operador el estado de los sistemas de la máquina. En los productos Caterpillar se usan numerosos dispositivos de salida, como solenoides, relés, lámparas e indicadores.

SOLENOIDES Y VÁLVULAS PROPORCIONALES

Muchos sistemas de control electrónico Caterpillar accionan solenoides para realizar una función de control. Algunos ejemplos son: cambios de velocidad, levantar un implemento, inyección de combustible, etc. Los solenoides son dispositivos electrónicos que funcionan según el siguiente principio: “Cuando una corriente eléctrica pasa a través de una bobina conductora, se produce un campo magnético. El campo magnético inducido puede usarse para realizar un trabajo”.

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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante El uso del solenoide está determinado por la tarea que deba realizar. La figura de arriba muestra algunas válvulas solenoides usadas para los cambios de velocidad de una

transmisión. Cuando se activa un solenoide, la bobina crea un campo magnético, que mueve un carrete interno, permitiendo el paso de aceite. Algunas válvulas solenoides de este tipo se activan con señales de +24 VDC, mientras otras lo hacen con un voltaje modulado, que resulta en un voltaje medido entre los +8 VDC y +12 VDC.

Sistema de inyección electrónica OBJETIVOS 1- Dado el Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes de Motor 3500B SENR1123 y la Hoja de Trabajo en Clase N° 6:Explicar el funcionamiento del Sistema de Inyección Electrónica MEUI. 2- Dado un Motor 3516, el Manual de Solución de Problemas de Motor 3500B SENR1128, el Esquema Eléctrico SENR1541, SENR2642 ó RENR2644 y la Hoja de Trabajo en Clase y Campo N° 8, Identificar los componentes principales de Entrada y Salida del Sistema Electrónico de un Motor 3500B y sus características. 3- Dado un Motor 3516, el Manual de Solución de Problemas de Motor 3500B SENR1128 y la Hoja de Trabajo en Clase y Campo N° 9,Explicar las funciones controladas por el ADEM II (ECM de Motor) en un Motor 3500B.

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Sistema de Inyección Electrónica Esta lección indica las características principales de funcionamiento del sistema de inyección electrónica del motor.

CLASE Presentación de vistas generales del motor y funcionamiento del sistema de inyección electrónica MEUI.

LABORATORIO DE CLASE -

Identificar los componentes principales del Sistema MEUI y de un inyector de dicho tipo y discutir sobre su funcionamiento utilizando el Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes de Motor 3500B SENR1123 y la Hoja de Trabajo en Clase N° 6.

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SISTEMA DE INYECCIÓN ELECTRONICA MEUI MATERIAL NECESARIO - Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes de Motor 3500B SENR1123.

PROCEDIMIENTO 1- Identifique los componentes principales del sistema MEUI y discuta el funcionamiento de dicho sistema con la ayuda del Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes de Motor 3500B SENR1123.

Actuación y Control del Inyector

_ Balancín _ Varilla de Empuje _ Solenoide _ Levanta válvulas

_ Inyector _ Culata _ Leva

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Componentes del Sistema de Baja Presión

_ ECM (ADEM II) _ Tanque de Combustible _ Regulador de Presión _ Filtros Secundarios _ Separador de Agua / Filtro Primario _ Inyectores _ Bomba de Transferencia

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Componentes del Inyector MEUI

_ Plunger _ Válvula check _ Resorte Externo _ Armadura _ Resorte de la Válvula check _ Espaciador _ Conexión del Solenoide

_ Válvula Poppet _ Solenoide _ Cuerpo del Inyector _ Barril _ Vástago _ Tobera

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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante Notas del Estudiante ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante El mecanismo de los inyectores de combustible (3) proporciona la fuerza descendente necesaria para someter a presión el combustible en la unidad inyectora. Este mecanismo permite inyectar el combustible en la cámara de combustión. La fuerza se transmite desde el lóbulo al inyector de combustible en el árbol de levas (7). La fuerza se transmite a través del levanta válvulas (6) a la varilla de empuje (4). La fuerza se transmite de la varilla de empuje (4) a la parte superior de la unidad inyectora a través del balancín (2). El tornillo de ajuste (1) permite ajustar el juego de los inyectores.

Operación del Inyector de combustible 1- Pre inyección Cuando la carrera del émbolo esté en la parte superior, el combustible circula por los conductos de combustible de baja presión pasando al cuerpo. A continuación, el combustible pasa al conducto central el émbolo y a la cámara de bombeo ubicada debajo del émbolo El inicio de la inyección de combustible se determina cuando el módulo de control electrónico (ECM) abra o cierre la válvula de cartucho. El módulo de control electrónico (ECM) determina la cantidad de combustible que se inyecta cuando se abra o se cierre la válvula de cartucho.

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2- Inyección Cuando la carrera del émbolo esté en la parte inferior, el combustible circula por los conductos de combustible de alta presión. El combustible fluye a través de la válvula de cartucho abierta y pasa a los conductos de combustible de baja presión. Cuando la válvula de cartucho está cerrada o activada, se bloquea el paso de combustible por la válvula de cartucho. Esta obstrucción causa una subida en la presión de combustible y empieza la inyección. La inyección continúa hasta que la válvula de cartucho se desactive o se abra. Durante la carrera de inyección de combustible, el combustible pasa a la cámara de bombeo por una válvula de boquilla. La válvula de boquilla tiene una válvula de aguja accionada por resorte. El combustible circula por el conducto de combustible alrededor de la válvula de aguja pasando a la cámara de la válvula. En la cámara de la válvula, la presión de combustible levanta la válvula de aguja del asiento. El combustible puede circular ahora por los orificios de la punta pasando a la cámara de combustión.

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3- Fin de inyección Se permite que el combustible circule por la válvula de cartucho. Esto causa una caída de presión y se detiene la inyección. El émbolo continúa forzando el paso de combustible a través de la válvula abierta de cartucho hasta que la carrera del émbolo alcance la parte inferior.

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4- Llenado El resorte del inyector de combustible hace volver el émbolo a la posición de arranque y el ciclo se repite.

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CALIBRACIÓN DE INYECTORES Y VÁLVULAS MATERIAL NECESARIO -

Motor 3500 Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes de Motor 3500B SENR1123. Caja de Herramientas Herramientas para calibración de Motores EUI: Herramientas Para la Calibración de Puentes. _ 147-2060 Llave _ 147-2059 Torquímetro _ 148-7211 Dado del Puente _ 145-5191 Soporte de la Herramienta _ 147-2056 Indicador de Dial _ 147-5536 Punto de Contacto del Indicador _ 147-2057 Punto de Contacto del Indicador _ 147-2058 Extensión del Indicador Herramientas Para la Calibración de Inyectores _ 9U-5137 Soporte Magnético _ 122-0451 Varilla de Calibración _ 122-0449 Extensión del Manguito _ 9U-5138 Patrón _ 6V-3075 Indicador de Dial _ 8S-3675 Punto de Contacto de la Varilla

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Sistema Electrónico de Control Esta lección ayuda a familiarizarse con las características principales del sistema de control electrónico del motor, sus componentes, las funciones controladas por el ADEM II, las mejoras con respecto a los motores anteriores.

CLASE Presentación de vistas del circuito y de elementos del Sistema Electrónico de Control del Motor, sistemas que controla el ADEM II y explicación de las distintas funciones del ADEM II.

LABORATORIO DE CLASE Identificar las características, ubicarlos y discutir sobre la función de los componentes electrónicos de Entrada y Salida del Motor, utilizando el texto de referencia “componentes del sistema electrónico de control del motor”, el Esquema Eléctrico SENR1541, RENR2642 ó RENR2644, el Manual de Solución de Problemas de Motor 3500B SENR1128 y la Hoja de Trabajo en Clase y Campo N°8

LABORATORIO DE CAMPO Identificar en la máquina los componentes electrónicos de Entrada y Salida del Motor, utilizando el Manual de Solución de Problemas de Motor 3500B SENR1128 y la Hoja de Trabajo en Clase y Campo N°8

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Componentes del Sistema Electrónico de Control del Motor

Arriba se muestra el diagrama de componentes del sistema electrónico de control de los motores 3500B. El ECM del Motor se denomina ADEM II (Advanced Diesel Engine Management) El ECM se encarga de la sincronización, gobernar la inyección y limitar la cantidad de combustible. Muchas señales electrónicas son enviadas al ECM del motor por sensores, interruptores (switches) y senders. El ECM del motor analiza estas señales y determina cuándo y por cuánto tiempo se van a energizar los solenoides de los inyectores. El ECM suministra una señal de 105V DC El inicio de la inyección y por lo tanto la sincronización está determinada por el inicio de la señal a los solenoides. La duración de la señal proveniente del ECM (y también las RPM) determina la cantidad de combustible suministrado por carrera.

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La información sobre velocidad de giro del motor y la cantidad de combustible (que se refiere a la carga) es recibida por el control de sincronización en el ADEM II. Esta información determina el inicio de la inyección. La información sobre la velocidad de giro del motor, la posición del pedal de aceleración y la presión de refuerzo es recibida por la porción del gobernador electrónico del ADEM II que envía la señal de cantidad de combustible deseado al control de inyección de combustible que controla la cantidad de combustible inyectado. El gobernador electrónico también recibe información del control de aire/ combustible y del control de torque. Ya que el sistema limita el combustible para cada condición, en el sistema también se producen derrateos por protección. Se entiende por derrateo a la disminución intencional de potencia del Motor que realiza el ADEM II controlando la cantidad de combustible a inyectar. Este derrateo se puede producir por: • Efectos de la altura sobre el nivel del mar • Restricción en filtros • Alarmas del motor debido a baja presión de aceite, altas temperaturas de refrigerante y/o del escape o por alta/baja presión de refuerzo. Todas las mediciones de presión requieren del sensor de presión atmosférica para calcular la presión manométrica. Todos los sensores de presión en el sistema miden presión absoluta. La lectura de todos los sensores de presión es comparada con la del sensor de Presión Atmosférica durante la calibración de sensores de presión que se ejecuta cada vez que se energiza la máquina. El sensor de Presión Atmosférica Realiza 4 funciones principales: • Compensación automática por altura (máximo derrateo de 24%) • Compensación automática por restricción en filtros (máximo derrateo de 20%) • Sirve de Patrón para el cálculo de presiones manométricas • Sirve de Patrón para la calibración de sensores de presión. El sensor de Velocidad y Sincronización (Speed/Timing) recibe un suministro especial de 12.5V y cumple 4 funciones: • Detección de la Velocidad del Motor • Detección de la Sincronización del Motor • Identificación del PMS de cada cilindro • Protección contra rotación inversa Otro sensor importante es el de Presión de Refuerzo (Boost). Este sensor es utilizado por el ECM para el control electrónico de la relación aire/combustible. El ADEM II recibe un voltaje de suministro de 24V y a su vez suministra voltajes distintos a los componentes del sistema. El sensor Speed/Timing recibe 12.5V, los inyectores reciben 105V, los sensores análogos reciben 5V, los sensores digitales reciben 8V y el solenoide de control de la válvula de derivación de gases (waste gate) recibe entre 0 y 24V.

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Notas del Estudiante ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 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COMPONENTES ELECTRONICOS DEL MOTOR MATERIAL NECESARIO _ Camión 793C _ Manual de Solución de Problemas de Motor 3500B SENR1128 _ Esquema Eléctrico _ SENR1541 4GZ _ RENR2642 ATY 1 - 417 _ RENR2644 ATY 418 - Up

PROCEDIMIENTO 1- Identifique los componentes electrónicos en los esquemas siguientes y luego ubíquelos en la máquina, verificando su ubicación con el Esquema Eléctrico SENR1541, RENR2642 ó RENR2644 y con la ayuda del Manual de Solución de Problemas de Motor 3500B SENR1128 y un Camión 793C.

_ Sensor de Temperatura de Refrigerante _ Sensor de Presión de Salida del Turbo _ Sensor de Presión Atmosférica _ Switch de Flujo de Refrigerante _ Conector al Solenoide de Control del Ventilador

_ Conector del Sensor de Velocidad del Ventilador _ Sensor de Temperatura del Posenfriador (delantero) _ Conector para Calibración de Sincronización _ Sensor de Presión de Entrada al Turbo Izquierdo 6_ ECM motor

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Fig. 3.14.- Componentes Electrónicos Ubicados en la Parte Posterior

13_ Sensor de Velocidad 14_ Sensor de Temperatura del Posenfriador 11_ Conector de Interfase 12_ Sensor de Sincronización y Velocidad (Speed/Timing)

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Fig. 3.15.- Componentes Electrónicos Ubicados en la Parte Izquierda

19_ Conector del Switch de Nivel de Aceite 16_ Sensor de Presión de Aceite Filtrado 17_ Sensor de Bajo Nivel de Aceite 21_ Sensor de Presión Diferencial de Combustible 15_ Sensor de Temperatura de Escape Izquierdo 18_ Sensor de Presión de Aceite Sin Filtrar 3_ Perno a Tierra del ECM

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Fig. 3.16.- Componentes Electrónicos Ubicados en la Parte Derecha

_ Sensor de Presión del Cárter _ Sensor de Temperatura de Escape Derecho 22_ Solenoide Wastegate _ Conector al Relé de Prelubricación 23_ Sensor de Presión de Entrada al Turbo Derecho

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2- Complete la información acerca de los componentes electrónicos del motor. Elementos de Entrada Sensor

Tipo

N° de parte

Señal

Suministro

Temperatura de Refrigerante del Motor Temperatura en la parte posterior del Posenfriador Presión de aceite del motor (Filtrado) Presión de aceite del motor (sin filtrar) Presión del carter

Análogo

0,2 a 4,6 V

5 +/- 0,5 VCC

Análogo

0,2 a 4,6 V

5 +/- 0,5 VCC

Análogo

0,2 a 4,6 V

5 +/- 0,5 VCC

Análogo

0,2 a 4,6 V

5 +/- 0,5 VCC

Análogo

0,2 a 4,6 V

5 +/- 0,5 VCC

Presión de refuerzo (Boost)

Análogo

0,2 a 4,6 V

5 +/- 0,5 VCC

Presión atmosférica

Análogo

0,2 a 4,6 V

5 +/- 0,5 VCC

Presión de entrada al compresor Derecho Presión de entrada al compresor Izquierdo Temperatura de salida del turbo derecho Temperatura de salida del turbo Izquierdo Posición del acelerador

Análogo

0,2 a 4,6 V

5 +/- 0,5 VCC

Análogo

0,2 a 4,6 V

5 +/- 0,5 VCC

Digital o PWM Digital o PWM Digital o PWM Digital o PWM Frecuencia Activo

5 a 95 %

8 +/- 0,5 V

5 a 95 %

8 +/- 0,5 V

5 a 95 %

8 +/- 0,5 V

5 a 95 %

8 +/- 0,5 V

Velocidad del ventilador Velocidad y sincronización (Speed & Timming)

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Interruptores (switches) Flujo del Refrigerante

N° de parte

Valor de activación

Valor de desactivación

Posición

Nivel de aceite del Motor (Agregar aceite) Nivel de aceite del Motor (Nivel bajo) Éter manual Filtro de Combustible Presión del A/C Apagado de Emergencia Respaldo del acelerador

Elementos de Salida Descripción Solenoides de los inyectores

Numero de parte

Solenoide de arranque Relé de prelubricación Solenoide de corte de Derivación de gases Solenoide del embrague del ventilador Solenoide de inyección de éter Solenoide de la Válvula de derivación de gases Solenoide de renovación de aceite ORS

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Resistencia

FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante Notas del Estudiante ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. ............................................................................................................................................. 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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante Terminología Sensores analógicos - Los sensores analógicos que se usan en el sistema EUI se activan mediante una fuente de alimentación de 5,0 ± 0,5 VCC que está dentro del ECM. Los sensores analógicos producen una señal de salida de CC que puede variar de +0,2 a +4,6 VCC. Los siguientes son sensores analógicos: · Sensor de temperatura del refrigerante · Sensor de presión de salida del turbocompresor · Sensor de presión de admisión del turbocompresor · Sensor de presión atmosférica · Sensor de presión del aceite (dentro y fuera de los filtros) · Sensor de presión del cárter Sensor de presión atmosférica - Este sensor mide la presión barométrica. Envía una señal al módulo de control electrónico (ECM) para usar en el control y operación del motor. Antes del punto muerto superior (APMS) - El APMS son los 180 grados de rotación del cigüeñal antes de que el pistón llegue al punto muerto superior en el sentido normal de rotación. Calibración - La calibración es un ajuste electrónico de una señal del sensor. Enlace de datos CAT - El enlace de datos es una conexión eléctrica para comunicarse con otros dispositivos exteriores basados en microprocesadores que usan el enlace de datos. Entre estos dispositivos se incluyen transmisiones electrónicas, tableros electrónicos y sistemas de mantenimiento. El enlace de datos también es el medio de comunicación usado para programar y localizar fallas con la herramienta de servicio electrónico. Interruptor de flujo de refrigerante - El interruptor detecta el flujo de refrigerante del agua de las camisas. Este interruptor envía una señal al ECM cuando no hay flujo y el motor está en marcha. El ECM enviará una señal al sistema monitor de la máquina para advertir al operador sobre el problema. Sensor de temperatura del refrigerante - Este sensor mide la temperatura del refrigerante del agua de las camisas. Envía la señal al ECM. La temperatura del refrigerante del motor se usa en la operación de la modalidad en frío. La temperatura del refrigerante se usa para proteger el motor. Se usa también la temperatura del refrigerante para optimizar el rendimiento. Sensor de presión del cárter - Este sensor mide la presión del cárter. Envía la señal al ECM. La información se usa para advertir al operador de una alta presión del cárter. Velocidad deseada en rpm - Las rpm deseadas se introducen en el regulador electrónico dentro del ECM. El regulador electrónico usa una entrada del sensor de velocidad /sincronización. El regulador usa una entrada del sensor de temperatura del refrigerante. Esta información determina las rpm deseadas del motor.

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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante Código de diagnóstico - Un código de diagnóstico es una indicación de un problema o suceso en el sistema de inyectores unitarios electrónicos (EUI). Sensores digitales - Los sensores digitales que se usan en el sistema EUI se activan por medio de una fuente de alimentación de 8,0 ± 0,5 VCC para el sensor de temperatura de escape y una fuente de alimentación de 12,5 ± 1,0 VCC para el sensor de sincronización dentro del ECM. Los sensores digitales producen una señal de modulación de duración de impulsos o de ciclo de trabajo. Los sensores digitales que se usan son el sensor de temperatura del escape y el sensor de velocidad /sincronización. Corriente continua (CC) - La corriente continua es el tipo de corriente que circula de manera uniforme en un solo sentido. Módulo de Control Electrónico (ECM) - El ECM es la computadora de control del motor. El ECM suministra corriente a los componentes electrónicos para el EUI. El ECM supervisa los datos que provienen del EUI. El ECM se comporta como un regulador para controlar las rpm del motor. Control electrónico del motor - El control electrónico del motor es un sistema electrónico completo. El control electrónico del motor supervisa la operación del motor en cualquier condición Técnico Electrónico (ET) - El ET es una herramienta de servicio electrónico de Caterpillar que se usa para diagnosticar y programar una variedad de controles electrónicos. Memoria programable y borrable de sólo lectura (EPROM) - La memoria programable y borrable de sólo lectura (EPROM) es un chip de memoria. Sensor de temperatura del escape - Estos sensores miden la temperatura del gas de escape que llega a los turbocompresores. El sensor envía una señal al ECM. La temperatura del escape se usa para reducir la potencia del motor. Esto se hace para impedir que se produzcan daños adicionales si se alcanza una temperatura inaceptable debido a una avería del motor. El ECM enviará una señal al sistema monitor de la máquina para advertir al operador sobre el problema. Sensor de presión del aceite filtrado - Este sensor mide la presión del aceite del motor fuera de los filtros. Envía la señal al ECM. El ECM supervisa la presión del aceite y advierte al operador a través del sistema monitor de la máquina con el sensor de presión de aceite. Archivo de modificación de parámetros (Flash) - Se trata de un método de transferir software por el enlace de datos con una herramienta de servicio electrónico. Interruptor de restricción del filtro de combustible - El interruptor detecta una restricción en el filtro de combustible. El interruptor envía una señal al ECM si se detecta una restricción

inaceptable. El ECM enviará una señal al sistema monitor de la máquina para advertir al operador sobre el problema.

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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante Inyector de combustible - El inyector de combustible es un inyector unitario accionado mecánicamente y controlado electrónicamente. El inyector combina el bombeo, la dosificación electrónica de combustible y los elementos inyectores en una sola unidad. Control de la relación de combustible (FRC) - Se trata de un límite que se basa en el control de la relación de combustible a aire. Se usa para controlar las emisiones. Cuando el ECM detecta una mayor presión de salida del turbocompresor, éste aumenta el límite del FRC para permitir que llegue más combustible a los cilindros. Posición de combustible - La posición del combustible es una señal dentro del ECM. Esta procede del regulador electrónico. La señal pasa al control de inyección de combustible y se basa en la velocidad deseada del motor, la relación de combustible, la posición nominal y la velocidad del motor. Mazo de cables - El mazo de cables es el haz de cables que conecta todos los componentes del sistema de inyectores unitarios electrónicos. Control de sincronización de la inyección - El control de sincronización de la inyección consiste en el empleo de inyectores unitarios electrónicos para proporcionar un control electrónico total de la sincronización de inyección de combustible. Alimentación del interruptor de llave - El ECM se enciende cuando detecta el voltaje de la batería. El voltaje de la batería es enviado por el interruptor de llave. Cuando cesa el voltaje, se apaga el ECM. Pantalla de cristal líquido (LCD) - La pantalla LCD forma parte del tablero monitor. El tablero monitor se usa para mostrar información al operador sobre el estado de los sistemas de la máquina e información de diagnóstico. Circuito abierto - Un circuito abierto es una conexión eléctrica interrumpida. La señal o el voltaje de suministro no puede llegar a su destino. Parámetro - Un parámetro es un valor programable que afecta las características o el comportamiento del motor y de la máquina. Contraseña - Una contraseña es un grupo de caracteres numéricos o alfanuméricos. Está diseñada para limitar el cambio de información en el ECM. El sistema de inyectores unitarios electrónicos requiere contraseñas correctas de fábrica para borrar ciertos sucesos registrados. Se requieren también las contraseñas de la fábrica para cambiar los parámetros de configuración. Módulo de personalidad - El módulo de personalidad se refiere al software teledescargado en el módulo pequeño de color azul. El módulo se inserta en el ECM. Contiene todas las instrucciones (software) para el ECM y los mapas de rendimiento para aplicaciones específicas.

Modulación de duración de impulsos - Es un tipo de señal electrónica digital que corresponde a una variable medida. La duración del impulso (señal) viene controlada por la variable medida y cuantificada por una cierta relación. Esta relación es el porcentaje de "tiempo

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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante activado" dividido por el porcentaje de "tiempo desactivado". Esta señal es generada por el sensor de velocidad /sincronización.

Ejemplo de modulación de duración de impulsos Límite de combustible nominal - El límite de combustible nominal indica la máxima posición de combustible permisible. El límite de combustible nominal producirá la potencia nominal para esta configuración del motor. Voltaje de referencia - El voltaje de referencia es un voltaje regulado usado por el sensor a fin de generar un voltaje de señal. Sensor - Los sensores se usan para detectar un cambio de presión, temperatura o movimiento mecánico. Cuando se detecta uno de estos cambios, el sensor convierte el cambio en una señal eléctrica. Indicador de "código de servicio" - Este indicador se usa para advertir al operador de la presencia de diagnósticos activos. Cortocircuito - Un cortocircuito es un circuito eléctrico conectado erróneamente a un punto no deseado. Por ejemplo, se establece un contacto eléctrico con el bastidor siempre que un cable al descubierto roce con el bastidor de la máquina. Señal - Una señal es un voltaje u onda usada para transmitir información que va típicamente de un sensor al ECM.

Sensor de velocidad /sincronización - Este sensor suministra una señal de modulación de duración de impulsos al ECM. El ECM interpreta esta señal como la posición del cigüeñal y la velocidad del motor.

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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante Sincronización estática - La sincronización estática es la base para la sincronización de inyección de combustible y la operación del mecanismo de las válvulas. La sincronización estática viene determinada por el anillo de referencia de sincronización y el alineamiento del grupo de engranaje trasero y el pasador de sincronización del árbol de levas. Subsistema - Un subsistema es una parte del sistema de inyectores unitarios electrónicos relacionado con una cierta función. Voltaje de suministro - El voltaje de suministro es un voltaje constante suministrado a un componente para proporcionar corriente eléctrica para la operación. Este voltaje puede ser generado por el ECM. También puede ser voltaje de la batería de la máquina suministrado por los cables de la máquina. Mazo de cables en "T" - Se trata de un mazo de cables de prueba diseñado para permitir la operación normal del circuito y la medición del voltaje de forma simultánea. Típicamente, el mazo de cables se inserta entre los extremos de un conector. Modalidad confidencial - La modalidad confidencial es el número total de cambios en todos los parámetros del sistema. Sensor de la presión de admisión del turbocompresor - Este sensor mide la presión del aire de admisión en los tubos en el sistema de inducción de aire y envía señales al ECM. Sensor de la presión de salida del turbocompresor - Este sensor mide la presión de aire del múltiple de admisión y envía una señal al ECM. Parada definida por el usuario - Se trata de una entrada de interruptor al ECM. La parada definida por el usuario permite al propietario de la máquina instalar un sistema comercial. Este sistema se usa para parar el motor. El ECM termina la inyección de combustible cuando se conecta la entrada del interruptor a tierra. Ventilador de velocidad variable - El ventilador de velocidad variable es un sistema que usa aceite hidráulico para impulsar un motor de impulsión. El motor de impulsión está conectado al ventilador de enfriamiento del motor. La velocidad del motor se controla regulando la cantidad de aceite que llega al motor de impulsión del ventilador. La regulación del flujo de aceite se logra por medio de un solenoide. El solenoide está controlado por el ECM. El ECM usa el sensor de temperatura de refrigerante para determinar la velocidad del ventilador.

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FINNING Capacitación Limitada Material del Estudiante Eventos Registrados en el Motor 3500 B Evento Restricción del filtro de aire Baja Presión de Aceite

Alta Temperatura de Refrigerante Baja Temperatura de Refrigerante

Sobre revolución del motor Restricción del Filtro de Aceite del Motor Restricción del filtro de combustible Alta Temperatura de Escape Alta Temperatura del Refrigerante del Posenfriador Bajo Nivel de Aceite de Motor Alta presión en el Cárter Bajo flujo de refrigerante Paradas definidas por el usuario Anulación de Prelubricación Anulación con la llave de encendido. Alta presión de refuerzo (boost) Baja presión de refuerzo (boost)

Condición >6.25 kPa o 25” de H2O. Máximo Derrateo de 20% requiere password de fábrica Baja en vacío < 44 kPa (6.4 PSI) Alta en vacío < 250 kPa (36 PSI). Requiere Password de fabrica. >107° C. Requiere password de fábrica 70 kPa (10 PSI) no requiere Password de fábrica >200 kPa (29 PSI) requiere Password de fábrica >138 kPa (20 PSI) no requiere password de fábrica. >750° C (1382° F) requiere password de fábrica. Máximo Derrateo 20%. >107° C. Requiere password de fábrica No requiere password de fábrica >2.6 kPa (.5 PSI) (14.4” de H2O) no requiere password de fábrica. Requiere password de fábrica Los parámetros son determinados por el Usuario. Requiere password de fábrica 20 kPa (3 PSI) mayor que la especificada. Máximo Derrateo 30%. No requiere password de fábrica 35 kPa (5 PSI) menor que la especificada. Máximo Derrateo 30%. No requiere password de fábrica

El VIMS apagará el motor ante alguna de las siguientes condiciones: • Bajo Nivel de Aceite • Baja Presión de Aceite • Alta Temperatura del Refrigerante • Bajo Nivel de Refrigerante • Bajo Nivel de Refrigerante del Posenfriador El motor sólo se apagará si es que: • La palanca de cambios está en NEUTRAL • La velocidad sobre el terreno es 0, y • El freno de parqueo está ENGANCHADO. El ECM no almacena eventos ante paradas definidas por el VIMS, las cuales son distintas a las definidas por el usuario.

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EVALUACION CON ET DEL MOTOR MATERIAL NECESARIO -

Motor 3500 Computador con ET 7X1700 Communication Adapter / 171-4400 Communication Adapter II Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes de Motor 3500B SENR1123 Manual de Solución de Problemas de Motor 3500B SENR1128

PROCEDIMIENTO Obtenga los datos solicitados utilizando el ET y luego analice sus resultados y coméntelos con la ayuda del Manual de Operación de Sistemas, Pruebas y Ajustes de Motor 3500B SENR1123, del Manual de Solución de Problemas de Motor 3500B SENR1128 y un Camión 793C. Descarga de Datos del ET con el Motor Apagado Pantalla de Datos de Configuración del ECM Descripción Valor Unidad Identificación del equipo Numero de serie del motor Fuel Ratio Control offset (FRC) Numero de serie del ECM Numero de parte del Modulo de Personalidad (Flash File) Fecha de desarrollo del Modulo Descripción del Modulo de Personalidad Selección del Ratting FLS FTS Control del Ventilador del Motor Velocidad máxima del Ventilador Control de Éter Corte de cilindros en frío Rango de Renovación de Aceite Control de Renovación de Aceite Control del Shutter Prelubricacion del motor Configuración del pedal del Acelerador Total de cambios a la Conf.

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Cambios

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Código de los Inyectores (TRIM CODE) Inyector Código Inyector Código Inyector Código Inyector Código 1 5 9 13 2 6 10 14 3 7 11 15 4 8 12 16 Recuerde que luego de cada cambio de inyectores se debe colocar el código del inyector nuevo. Totales Actuales Valor

Descripción Tiempo total

Unidad

Combustible total La cantidad de combustible total es el mejor indicador del desgaste del motor

Código

Código de Diagnósticos Activos Descripción Veces Primera Ultima

Código

Código de Diagnósticos Registrados Descripción Veces Primera Ultima

Código

Código de Eventos Registrados Descripción Veces Primera Ultima

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Recuerde que debe escuchar el sonido de los solenoides al actuar

Inyector 1 2 3 4

Prueba de los Solenoides de los Inyectores Modo Inyector Modo Inyector Modo Inyector 5 9 13 6 10 14 7 11 15 8 12 16

Parámetros de Anulación Descripción Valor Derivación By pass del Ventilador

Unidad

Modo

Modo

Velocidad del Ventilador del Motor Prelubricacion del Motor Válvula Waste Gate Inyeccion de Eter Renovación de Aceite Anulación del Shutter

Descarga de Datos del ET con el Motor Encendido Recuerde que debe cumplir con las condiciones previas para el desarrollo de la prueba. En las nuevas versiones de ET el diagnóstico y los promedios se sacan automáticamente. El problema que se presenta para el 793C es que la carga no es constante debido al funcionamiento de la bomba de levante y la presencia de cargas parásitas. En las nuevas versiones de ET, los inyectores se han dividido en 3 grupos para esta prueba.

Puede agrupar los inyectores como se muestra en la tabla, pero sólo se pueden comparar inyectores del mismo grupo. Recuerde que a altas RPM debe tomar como referencia la caida de RPM y no la duración de inyección

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Descripción del Parametro

Descripción RPM en baja RPM en alta Presión de Aceite en baja Presión de Aceite en alta Presión de combustible con Motor calado Posición de la Waste gate en baja Posición de la Waste gate en alta Posición de la Waste gate en calado RPM de cambio de la Waste gate

Valores Actuales (Status) Valor

Especificación 700 + 10 1965 + 10

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Unidad

Lectura obtenida

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CONTROL DEL MOTOR 3408E/3412E CON UNIDAD DE INYECCION ELECTRONICO HIDRAULICO (HEUI) INTRODUCCION Esta presentación está basada en los Motores 3408E/3412E con Inyector de Accionamiento Hidráulico con Control Electrónico (HEUI) en todas las aplicaciones. Los temas a continuación son: -Introducción y Componentes Mayores -Sistema Electrónico de Control -Sistema de Inyección de Combustible -Sistema Hidráulico -Sistema de Alimentación -Sistema Electrónico y Sensores -Aplicaciones de Máquina

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APLICACIONES HEUI Los motores 3408E/3412E equipados con el sistema de combustible HEUI están disponibles en los equipos de construcción y aplicaciones industriales. Los motores industriales están disponibles en ambos 3408C/3412C (con sistema bomba de combustible en línea) y las versiones 3408E/3412E HEUI. Las máquinas Caterpillar accionadas por motores 3408E/3412E HEUI, se incluyen: -

769D/771D/773D Camiones Fuera de carretera 988F/990 Cargadores de rueda Serie II. D9R/D10R Tractores 631E/637E/651E/657E Mototraillas 24H Motoniveladoras

Los motores HEUI tienen muchas características y beneficios no posibles con sistemas mecánicos de combustible. 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.

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COMPONENTES MAYORES

Estas exposiciones esquemáticas muestran varios componentes en el sistema de combustible HEUI. Una explicación detallada del sistema y de sus componentes se dará luego en esta presentación. Los componentes electrónicos en el sistema de combustible HEUI son muy semejantes a los usados en los sistemas EUI. Sin embargo, en el sistema HEUI, el inyector no es accionado por un camón de leva. Una bomba de alta presión hidráulica, que recibe un flujo de aceite a presión, de la bomba de lubricación, eleva la presión a un máximo de 22.800 kPa (3300 psi.) La presión es controlada por el Módulo de Control Electrónico o (ECM). El flujo hidráulico es dirigido a actuadores hidráulicos en cada inyector. El inyector se activa electrónicamente (como en el sistema EUI) el aceite bajo alta presión mueve un pistón que mueve el plunger presurizando el combustible.

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Componentes mayores del Sistema: Esta imagen muestra alguno de los componentes mayores utilizados en el sistema de combustible HEUI. 1. La Bomba Hidráulica de Suministro 2. ECM 3. Control de aceleración 4. Sensor de velocidad/tiempo 5. Inyector de combustible 6. El sensor de temperatura 7. Sensor de Presión

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• Conector Cat data link e Interruptor de Flujo de Líquido Refrigerante (no mostrado)

-El conector de datos (no mostrado) proporciona una vía de comunicación vidireccional de comunicación entre el sistema HEUI y los circuitos electrónicos o los restantes sistemas en la máquina. El data link permite también que la herramienta de servicio se comunique con el sistema electrónico del motor. NOTA: Sólo un ejemplo de cada sensor (de presión, de temperatura y de velocidad/tiempo) es mostrado en el recuadro.

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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 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. El Módulo de Personalidad es usado para programar el ECM con toda la información que precisa la aplicación. El Módulo de la Personalidad puede ser cambiado por el reemplazo directo o puede tener un programado rápido (reprogramado) con un PC. La cubierta de acceso del Módulo de Personalidad se localiza debajo del ECM. El Grupo de Bomba Hidráulica de Suministro se monta en la V del motor en la misma posición como la bomba original de combustible y el gobernador para los motores 3408C/3412C. Esta bomba suministra el flujo de presión que acciona los inyectores. Montado en la parte trasera de la bomba esta bomba de transferencia del combustible. Entre los componentes visibles esta el Arnés de Alambrado y el Conectores de 40 pines del ECM. NOTA del INSTRUCTOR: Los recuadros que siguen la exposición corresponden a máquina y motores industriales. La apariencia y la función físicas y componentes son muy semejantes.

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2

3 5

4

6

1

Esta vista del lado izquierdo superior del motor muestra el Sensor (1) de Temperatura de Combustible. El Sensor de Presión Atmosférico (2) montado en el adaptador del Grupo Hidráulico de Bomba de Suministro. Montado en el Grupo de Bomba Hidráulico de Suministro esta el Sensor (3) de Presión de Aceite de Lubricación. El sensor es usado por el ECM para generar una alarma de baja presión de aceite para el operador. También montado en el Grupo Hidráulico de Bomba de Suministro esta el Sensor Hidráulico de Temperatura (4). Este sensor es usado por el ECM para la compensación de la viscosidad y mantiene la entrega sólida del combustible y el tiempo de inyección a pesar de cambios de viscosidad causados por la variación de la temperatura del aceite. Ambos sensores se encuentran en la caja de bomba de suministro. El Conector de Comunicación de Máquina de 40 Pines (5) se monta atrás del Grupo de Bomba Hidráulico de Suministro. Este componente hace la conexión entre el motor y Arnés de cableado de la máquina. Una parte esencial del cableado es un perno a masa (6) montado en la máquina.

NOTA: El flujo de Aceite al Grupo de Bomba Suministro Hidráulico se referirá como "Hidráulico" para evitar la confusión con el sistema de la lubricación.

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1. El conector de la sonda de calibración de tiempo 2. El sensor de presión hidráulica 3. El conector de Inyector Ubicación: El Conector de Calibración de la Sincronización se localiza adyacente al ECM. El Sensor de Presión Actuación de Inyección se localiza entre las bases de la tapa de válvulas y el Múltiple Suministro de aceite El Conector de Inyector es uno de cuatro conectores en un motor 3408E. (Cada conector suministra la corriente a dos solenoides de inyector.)

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• Sensor de Temperatura de Líquido Refrigerante El Sensor de Temperatura de Líquido Refrigerante de motor (flecha) se localiza en la frente de la culata derecha de los cilindros. Este sensor lo utiliza el ECM para el control de varias funciones. Los sistemas o los circuitos siguientes utilizan la señal del Sensor de Temperatura: El Sistema de Monitoreo de la Información Vital (VIMS), Sistema de Monitoreo Caterpillar (CMS) transmitido por el conector de enlace de datos Caterpillar (Cat Data Link. El indicador de Alerta de Alta Temperatura de Refrigerante, esta información sé suministrada al VIMS con el objeto de almacenar y luego transmitirla por el conector Cat Data Link. El Control de Demanda variable del Ventilador , si esta instalado, usa la referencia de la señal del sensor para proporcionar la velocidad apropiada al ventilador. El Técnico Electrónico (ET) posiciónado en la pantalla de estado indica la temperatura de líquido refrigerante.

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El Interruptor de Flujo del Líquido Refrigerante (no visible en este recuadro) es montado debajo del sensor de temperatura de líquido refrigerante en la caja del enfriador de aceite.

• SENSOR DE VELOCIDAD (secundario) Esta vista muestra uno de los Sensores de Velocidad y Tiempo. Un sensor se monta en cada lado de la caja donde esta el engranaje de sincronización. Esta vista muestra el sensor de Velocidad/Tiempo secundario. El sensor de Velocidad primario se localiza cerca del ECM. Estos sensores son utilizados para calcular la velocidad del motor y posición del Cigüeñal para propósitos de Tiempo. Los sensores son de libre ajuste, pero precauciones especiales son necesarias durante la instalación para prevenir su daño. (Las precauciones se describen luego en la presentación.) NOTA: Los sensores mantienen un espacio libre de cero con la rueda de la sincronización.

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• Ranura de diente tamaño 50/50 Esta vista muestra el Engranaje de Sincronización removido del motor. Advierta las ranuras del mismo tamaño, son de igual medida 50/50 mostrado en la rueda. Las otras 23 ranuras son 80/20 en tamaño relativo. El diente del tamaño 50/50, la ranura es usada por el ECM como un punto de referencia para determinar la posición del motor para tiempo de inyección (completamente explicado luego en la presentación). El sensor de Velocidad/Tiempo puede identificar este diente porque crea una señal diferente que los otros dientes. Una marca de la sincronización, "H," en el lado inverso de la rueda de la sincronización está como referencia para poner a punto el engranaje a los otros engranajes de la distribución y el cigüeñal en TDC.

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El Sensor de la Presión de entrada de Turbo (flecha) se monta entre el filtro de aire y el turbocargador. No todas máquinas tienen este sensor instalado. Este sensor (si esta instalado) es usado en unión con el sensor presión de atmosférico para la medida de restricción del filtro de aire, con el propósitos de protección de motor. La diferencia entre las dos medidas de presión se usa como la presión diferencial de filtro. El ECM usa este cálculo y determina la disminución de potencia necesaria para protege el motor.

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En el frente del motor en la culata de cilindros esta el Sensor de la Presión de Salida de Turbo (Boost). Este sensor es usado por el ECM para el control electrónico de la relación aire / combustible. Esta característica permite el control muy preciso de las emisiones de humo, que no era posible con motores gobernados mecánicamente. El sensor permite leer también la presión de múltiple usando la herramienta de servicio.

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1

2

4

3

• Identificación de Componentes: 1. 2. 3. 4.

Sensor de presión Atmosférica Sensor de temperatura de combustible Sensor de Velocidad /Tiempo primario Sensor de Velocidad /Tiempo secundario

El Sensor de la Presión Atmosférica (1) se instala en el adaptador Hidráulico del Grupo de Bomba de Suministro y es ventilado a la Atmósfera. Este sensor tiene varias funciones que se describen completamente luego en la presentación. Un bloque de la espuma ayuda al sensor para prevenir la entrada de tierra en este. Brevemente, el sensor realiza las funciones siguientes: -

Medición de la presión del Ambiente para la compensación automática de la Altitud y la compensación automática del filtro de Aire.

-

Medición de la presión Absoluta para el control de la relación aire/combustible, los cálculos de presión para el Panel de Sistemas de Monitoreo Caterpillar

El Sensor de Temperatura del Combustible (2) es usado para la compensación automática de la temperatura del combustible.

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Los Sensores de Velocidad Primario (3) y Secundario (4) de Sincronización (discutido más

1

2

3

4

adelante) son localizados en el lado trasero donde se instala el engranaje de sincronización.

1. 2. 3. 4.

Línea de suministro de aceite La válvula de la compensación Válvula de control de Bomba Bomba de transferencia de combustible

Varios componentes se montan en el Grupo Hidráulico de Bomba de Suministro. La Línea del Suministro del Aceite de la galería de aceite es una línea de diámetro mayor para la entrega máxima de flujo durante la operación en frío. La bomba hidráulica depende de la bomba de la lubricación para la primera etapa del aumento de la presión. La Válvula de Compensación se monta en la parte trasera de la bomba. Debajo de la válvula de la compensación, esta es la Válvula del Control de Bomba. Esta válvula se puede referir también a como la "Válvula de Control de Presión de Actuación de Inyección." Esta válvula controla el ángulo de inclinación del plato, que varía la descarga de la bomba. La Bomba de Transferencia del Combustible se monta en la parte trasera de la Bomba Hidráulica del Suministro y es movida por el eje principal de la bomba del suministro. También visible en este recuadro son la entrada de bomba de transferencia y líneas de combustible de retorno y los sensores de presión y temperatura (discutido anterior mente).

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SISTEMA DE CONTROL ELECTRONICO Esta sección de la presentación explica el Sistema Electrónico del Control incluye los componentes siguientes: ECM Módulo de Personalidad Unidad Hidráulica y Solenoide de Inyector Engranaje Tiempo También veremos los siguientes subsistemas y procedimientos relacionados: Control del Tiempo Inyección Control de la Cantidad de Combustible Control de la Velocidad Partida en Frío Calibración Tiempo

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El Módulo Control Electrónico (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 Módulo de la Personalidad (próximo recuadro). Este ECM es la segunda generación de Sistemas Avanzados de Administración de Motor Diesel y se puede referir frecuentemente como "ADEM II." Este ECM se usa en la totalidad de aplicaciones de motores 3408E y 3412E. El ECM se puede cambiar también de una aplicación a otra; sin embargo, una contraseña es requerida para activar el ECM cuando el software nuevo se instala.

NOTA: El ECM tiene un registro excelente de confiabilidad. Por lo tanto, cualquier problema en el sistema es muy probable que sean los conectores o arnés de cables. En otras palabras, el ECM debe ser típicamente el último artículo en la localización de fallas.

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El Módulo de la Personalidad (mostrado fuera del ECM) contiene el software con toda la información de regulación de combustible (tal como potencia en HP, curva de TORQUE y la proporción de relación Aire/Combustible) que determina el comportamiento del motor. El Módulo de la Personalidad se instala en la cara inferior del ECM, donde tiene el acceso. En este momento, dos métodos se están utilizando para actualizar el software: 1. El destello Programando: reprogramacion electrónica del software del Módulo de Personalidad. (Este método se prefiere para actualizar el software.) 2. Reemplazo del Módulo de Personalidad. (Este método se puede usar si no es posible la Reprogramacion.) 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 NOTA: El ECM es sellado y no necesita ajuste ni mantenciones rutinarias. El Módulo de la Personalidad se monta dentro del ECM. La instalación del Módulo de la Personalidad es la única razón para entrar al ECM. Esta operación se realizaría normalmente durante una instalación del ECM o una actualización de software.

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INYECTOR DE COMBUSTIBLE La unidad inyectora HEUI 3400 es eléctricamente semejante a la unidad inyectora electrónica del 3500. El inyector es controlado 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 (la presión hidráulica de bomba de suministro). PRECAUCION El solenoide del inyector opera con 105 voltios de corriente continua. Debe permanecer siempre despejada el área del inyector cuando el motor esta en funcionamiento o una descarga eléctrica puede ocurrir.

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METODOS PARA PRUEBA DE INYECTORES HEUI PRUEBA DE SOLENOIDE DEL INYECTOR CORTE DE CILINDROS PRUEBA AUTOMATICA DEL INYECTOR

Tres pruebas se utilizan para determinar cuál cilíndro o inyector tiene un mal funcionamiento: PRUEBA del SOLENOIDE del INYECTOR Esta prueba se realiza mientras el motor esta detenido. El solenoide de inyector se puede probar automáticamente con la herramienta de servicio “ Prueba del Solenoide del Inyector”. Esta prueba individualmente el funciónamiento de cada solenoide en forma secuencial e indica sí esta presente un corto circuito o un circuito abierto. CORTE de CILINDRO ( prueba de manual) Esta prueba se realiza mientras el motor esta en funcionamiento a cualquier velocidad. El pulso de 105volt puede ser cortado individualmente para ayudar a la localización de falla de un inyector o cilíndro con problemas. PRUEBA AUTOMATICA del INYECTOR Esta prueba se realiza con la herramienta del servicio mientras el motor esta en funcionamiento y en cualquier velocidad. La prueba hace una evaluación relativa de todos los inyectores y muestra numéricamente los resultados. La prueba habilita una evaluación del motor y los inyectores. (Esta prueba no se puede realizar usando el ECAP.) Una prueba satisfactoria de todos los solenoides de inyector, sin que exista algún código de diagnóstico presente nos indica que un problema mecánico en el cilíndro probablemente existe.

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Sistema de Control de Inyección de Combustible Este esquema muestra la lógica del control de la sincronización dentro del ECM. La velocidad del motor, la cantidad del combustible (que relaciona a la carga), y la señal de entrada de la temperatura del aceite hidráulico es recibida para el control de la sincronización. La señal de la temperatura hidráulica determina cuando se debe activar el Modo Frío. Estas señales de entrada combinadas determinan el comienzo de inyección de combustible. El control de la sincronización proporciona la puesta a tiempo óptima para todas las condiciones. Los beneficios de un control "instantáneo" de la sincronización es: -

Reducción de las partículas y menos emisiones

- Consumo menor de combustible mientras el rendimiento es mantenido -

Mayor vida útil del motor

-

Mejor respuesta para las partidas en frío

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• El control de la cantidad del Combustible Cuatro entradas controlan la cantidad del combustible: 1. 2. 3. 4.

Velocidad del motor Presión actuación de inyección (hidráulico) Posición del acelerador Presión de múltiple

Estas señales son recibidas por una porción del gobernador electrónico del ECM. El gobernador entonces manda la señal deseada a la inyección del combustible y el control de la actuación de inyección. La cantidad del control lógico del combustible recibe también las señales de la relación del combustible y control del momento de torsión. Tres variables determinan la cantidad del combustible y el tiempo: - El comienzo de inyección determinada por la puesta a punto del motor. - La duración de inyección y presión de actuación (hidráulico) de inyección, - Determina la cantidad del combustible que será inyectado.

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Dos sensores de Velocidad/Tiempo se instalan: un primario y un secundario. Los Sensores de Velocidad/ Tiempo tienen tres funciones en el sistema: 1. La medida de la velocidad del motor 2. La relación del orden de encendido del motor 3. La ubicación del cilíndro y el TDC Los sensores de Velocidad/Tiempo, están montados en la caja frontal que contiene el engranaje de sincronización, son de auto ajuste durante la instalación y no tienen espacio libre con la rueda de la sincronización. La cabeza se extiende antes de su instalación. Con la acción de atornillar el sensor en la caja se empuja la cabeza en el cuerpo hasta que esta topa la rueda de la sincronización. Este contacto es sólo momentáneo mientras el motor comienza a realizar la primera RPM y se produce el ajuste correcto.

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El Sensor de Velocidad /Tiempo Primario (en lado derecho de motor) mide y gobierna la velocidad de motor, además tiene el propósito de la identificación de los cilíndros y la posición del cigüeñal. El Sensor de Velocidad /Tiempo Secundario (el lado izquierdo de motor) permite la operación continua si el sensor primario falla (respaldo). Una falla del sensor primario causará que el ECM automáticamente asuma al sensor secundario. También, encenderá la lámpara de chequeo de motor y almacenara el código de falla. El ECM suministra 12.5 ± 1 Voltios a los Sensores de Velocidad/Tiempo Primario y Secundario. Los conectores A y B transmiten la alimentación común a ambos sensores. Los conectores C transmiten las señales por separado de cada sensor al ECM para propósitos de identificación. NOTA: Los Sensores de Velocidad/Tiempo tienen una alimentación particular. Los circuitos de estos sensores no deben ser alterados en su alimentación

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.

La Rueda de la Sincronización es una parte integrante del engranaje de impulsión para la bomba. Las marcas de la sincronización se usan para localizar la rueda en el diente correcto de la posición al cigüeñal. Esta Rueda de sincronización es común para todos los motores 3408E/3412E. Como previamente expresado, la Rueda de la Sincronización tiene una suma de 24 dientes. 23 dientes son grandes con espacios pequeños entre ellos (el tamaño del diente 80/20.) El otro diente tiene el espacio y las dimensiones iguales (el tamaño del diente 50/50.) Esta configuración es usada por el ECM para localizar TDC del cilindro N° 1. NOTICIA La cabeza del sensor no se debe posicionar en la ranura de la rueda (ancho) de la sincronización durante la instalación. La posición incorrecta causará el daño a la cabeza del sensor.

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Los sensores Velocidad/Tiempo se posicionan verticalmente sobre los dientes. Los dientes y los sensores generan una señal de salida de Ancho de Pulso Modulado (PWM) para el propósito de Sincronización y una señal salida de Frecuencia Modulada para la medida de la velocidad. El Sensor Secundario de Velocidad / Tiempo funciona al mismo tiempo que el sensor Primario. El Sensor de Velocidad / Tiempo Secundario se usa cuando la señal del sensor Primario se pierde o se distorsiona. Si el sensor Secundario se seleccione, continuará en uso hasta que el motor se detenga y después arranque nuevamente. Entonces, el sensor primario será seleccionado. Una vez que el motor arranque, el ECM no cambiará del Sensor Secundario al Sensor Primario. Esta característica previene la conmutación constante entre sensores si un defecto intermitente ocurre. NOTA del INSTRUCTOR: Una descripción de señales de PWM se proporciona luego en esta presentación (Sensores y Sistemas)

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El Sensor de Velocidad/Tiempo usa los dientes de la rueda de sincronización y determina: -

Punto Muerto Superior del cilindro N°1 (Cuando encuentra, los cilindros que identifica.) Velocidad del motor

La sucesión de señales mostradas en la segunda columna ( ciclo de trabajo) es analizada por el ECM. En este punto, ningún combustible será inyectado hasta que ciertas condiciones se reúnan. Los motores son semejantes al EUI, este motor no se fía de configuración de dientes para prevenir la rotación inversa. La bomba de lubricación y la bomba hidráulica no desarrollarán flujo durante la rotación inversa, y no suministraran el combustible de la bomba al inyector. Por lo tanto, el motor no puede arrancar en sentido inverso.

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Durante el arranque, el sensor controla inicialmente los pulsos creados por los dientes que pasan e identifica la sucesión como se muestra. Después que una rotación completa se realiza, el control puede reconocer la ubicación de TDC del modelo como la ilustración superior. Durante el arranque inicial, ningún combustible se inyecta hasta que: La rueda de la sincronización haya completado una revolución completa. El control identifique los TDC de todos cilindros. Después que el sensor ha proporcionado las señales necesarias, el ECM está listo para el comienzo de la inyección (sí la presión hidráulica está disponible para accionar los inyectores.) NOTA: Los puntos de referencia señalan las posiciones en la rueda de la sincronización que el control mide como el punto de inyección y TDC.

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• Operación Normal

Durante la operación normal, el ECM puede determinar la sincronización del punto y la referencia para cada uno de los cilindros. El punto de referencia es almacenado por el ECM después que la calibración de tiempo se a realizado. La Sincronización de inyección se realiza conectando una sonda con una señal TDC al conector del acceso de servicio en el Arnés de motor, y activando la sucuencia de la calibración con la herramienta de Servicio Caterpillar ET. El ECM eleva la velocidad del motor a 800 r.p.m. (para optimizar la certeza de la medida), compara la verdadera ubicación No. 1 en TDC al cilíndro asumido N°1 ubicación de TDC, y corrige la desviación en la EEPROM (Memoria Sólo de Lectura Programable y Borrable Eléctricamente.) NOTA: El rango de la desviación de la calibración es limitado a ± 10 grados del eje cigüeñal. Si el rango se excede, la desviación es puesta a cero (calibración insuficiente) y un mensaje de diagnóstico se genera por la calibración.

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El Sensor de la Calibración de la Sincronización (fonocaptor magnético) es instalado en el cubre volante durante la calibración. El conector se localiza arriba del ECM. (En algunas máquinas, en otras palabras D9R/D10R, el sensor se instala permanentemente.) Usar la herramienta del servicio ET, la calibración de tiempo se realiza automáticamente para ambos sensores cuando sé esta en la pantalla apropiada. La velocidad deseada del motor es puesta a 800 r.p.m. Este paso es realizado para evitar la inestabilidad y asegura que ningún contragolpe se presente en los engranajes de la distribución durante el proceso de la calibración.

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Los Sensores de Velocidad/ Tiempo usan la rueda de sincronización para referencia de la sincronización, la calibración de sincronización mejora la certeza de inyección de combustible corrigiendo alguna tolerancia leve entre el eje cigüeñal, los engranajes de distribución y la rueda de sincronización. Durante la calibración, la desviación se almacena en la memoria del módulo de control EEPROM (Memoria de sólo Lectura Eléctricamente Borrable y Programable). La distancia de la desviación de la calibración es limitada a ± 10 grados del eje cigüeñal. Si la sincronización esta fuera de rango, la calibración se aborta. El valor previo se retendrá y un mensaje diagnóstico se apuntará. La calibración de sincronización se realiza normalmente después los procedimientos siguientes: 1. El reemplazo de ECM 2. El reemplazo del sensor velocidad/ Tiempo 3. El reemplazo de la rueda sincronización

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Flujo de Corriente al Inyector Esta ilustración muestra como la corriente aumenta inicialmente para crear la atracción en la bobina del inyector y cerrar la válvula poppet. Después, por el rápido corte (pulso) 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.

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•MOVIMIENTO DE LA VALVULA POPPET Este esquema muestra el movimiento de la válvula poppet cuando el ECM energiza el solenoide. La válvula poppet permite el paso de aceite hidráulico sobre el pistón intensificador de inyector el cual mueve él embolo del inyector.

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CARACTERISTICAS de RESPUESTA DURACION INYECCION y FIN DE INYECCION Aquí esta ilustrado gráficamente la sincronización de: 1. El ECM inicia la señal al inyector para el comienzo de la inyección. 2. El solenoide del inyector abre la válvula de poppet. 3. La proporción de la inyección aumenta.

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