Sistema de Inyección Electrónica HEUI.

INTRODUCCIÓN El sistema de combustible con Inyector Unitario Electrónico Hidráulico(HEUI) se utilizó en el motor 3126 Caterpillar en 1995, y posteriormente en los motores 3408E, 3412E y C-9 para suministrar aún más flexibilidad en el control de suministro de combustible. El sistema de combustible con Inyector Unitario Electrónico Hidráulico(HEUI) se utilizó en el motor 3126 Caterpillar en 1995, y posteriormente en los motores 3408E, 3412E y C-9 para suministrar aún más flexibilidad en el control de suministro de combustible. Todos los motores EUI y HEUI de Caterpillar tienen diseños del sistema electrónico muy similares para propósitos de diagnóstico. Esta lección se concentrará en el sistema de activación de inyección hidráulica y en los inyectores de los motores HEUI. Todos los motores EUI y HEUI de Caterpillar tienen diseños del sistema electrónico muy similares para propósitos de diagnóstico. Esta lección se concentrará en el sistema de activación de inyección hidráulica y en los inyectores de los motores HEUI.

OBJETIVOS Al terminar esta unidad, el estudiante podrá: 1. Identificar los componentes del sistema de combustible HEUI. 2. Explicar el funcionamiento del sistema de combustible HEUI.

El sistema de combustible HEUI es un sistema controlado electrónicamente al igual que es sistema EUI pero con la diferencia de que el HEUI es activado hidráulicamente. La operación del sistema de combustible del Inyector Unitario de accionamiento Hidráulico y de control Electrónico (HEUI), utiliza los conceptos de la hidráulica y la multiplicación de fuerza para la entrega de combustible al motor. Definicion

Componentes

Módulo de Control Electrónico (ECM).- Está directamente montado en el motor, El ECM reúne los datos de funcionamiento del motor a través de una serie de sensores del motor. El ECM utiliza estos datos para modificar la entrega de combustible del motor, la presión de inyección y la sincronización de la inyección. El ECM contiene también mapas de funcionamiento en forma de software que definen la potencia del motor, las curvas de par y las rpm. Descripcion de Componentes

Bomba hidráulica de alta presión HEUI La bomba hidráulica del inyector unitario es una bomba hidráulica de alta presión que está ubicada en la parte delantera del motor. La bomba hidráulica del inyector unitario es una bomba de pistón axial de caudal variable, impulsada por el tren de engranajes delanteros del motor. La bomba hidráulica del inyector unitario utiliza una parte del aceite lubricante del motor para alimentar el sistema de combustible HEUI. La bomba hidráulica del inyector unitario presuriza el aceite lubricante del motor hasta la presión correcta de accionamiento de la inyección para energizar los inyectores HEUI.

La Bomba de transferencia de combustible ( Flecha ) se encuentra montada en la parte trasera de la bomba hidrualica. Una presión normal para el sistema de combustible de baja presión está normalmente entre 45 PSI y 65 PSI. Este combustible presurizado se suministra a los inyectores continuamente. Válvula de control IAP Válvula de control IAP La válvula de control IAP es una válvula de solenoide controlada eléctricamente. La válvula de control IAP funciona con el carrete de detección de carga ( Válvula compensadora )para controlar la presión de salida de la bomba. La válvula de control IAP es realmente una válvula de alivio de presión hidráulica operada eléctricamente. La válvula de control IAP convierte una señal eléctrica del ECM al control mecánico de la válvula de carrete para controlar la presión de salida de la bomba. La válvula de control IAP es una válvula de solenoide controlada eléctricamente. La válvula de control IAP funciona con el carrete de detección de carga ( Válvula compensadora )para controlar la presión de salida de la bomba. La válvula de control IAP es realmente una válvula de alivio de presión hidráulica operada eléctricamente. La válvula de control IAP convierte una señal eléctrica del ECM al control mecánico de la válvula de carrete para controlar la presión de salida de la bomba.

1. Ensamble de la Válvula Compensadora. 2. Spool limitador de presión. 3. Spool de sensado de carga. 4. Válvula Check. 5. Pasajes de aceite. 6. Suministro de aceite de la bomba ( HEUI). 7. Drenaje de aceite de Spool limitador de presión. 8. Al pistón de control de desplazamiento. 9. Drenaje de la Válvula de control de la bomba. 10. Ubicación de la bomba de transferencia. 11. Válvula de control de la bomba.

Bomba de aceite de lubricacion Se encuentra montada dentro del carter de aceite del motor, esta bomba suministra aceite a aproximadamente 65 PSI a las galerias de aceite de lubricacion del motor, de igual manera suministra aceite a la bomba hidraulica para generar la presion de actuacion, por esta razon las bombas de aceite de lubricacion usadas en los sistemas HEUI son mas grandes que otras bombas, este diseño es para podre incremetar el flujo de aceite para lubricar el motor y abastecer de aceite a la bomba de alta presion.

Circuito de Hidraulico (Arranque)

Sensor IAP Sensor IAP El sensor IAP vigila la presión de accionamiento real de la inyección. El colector de aceite alimenta los inyectores con un flujo continuo de aceite de accionamiento. Este aceite se utiliza para accionar los inyectores. El sensor IAP está instalado en este colector de aceite a alta presión. El sensor IAP vigila la presión del aceite en el múltiple. El ECM vigila continuamente para detectar si hay cambios de presión en el sensor IAP. El ECM interpreta esta señal para suministrar control para el sistema de combustible del motor, cuatro entras controlan la cantidad de combustible : El sensor IAP vigila la presión de accionamiento real de la inyección. El colector de aceite alimenta los inyectores con un flujo continuo de aceite de accionamiento. Este aceite se utiliza para accionar los inyectores. El sensor IAP está instalado en este colector de aceite a alta presión. El sensor IAP vigila la presión del aceite en el múltiple. El ECM vigila continuamente para detectar si hay cambios de presión en el sensor IAP. El ECM interpreta esta señal para suministrar control para el sistema de combustible del motor, cuatro entras controlan la cantidad de combustible : -Velocidad del Motor. -Velocidad del Motor. -Presión de Actuación de Inyeccion (hidráulico). -Presión de Actuación de Inyeccion (hidráulico). -Posición del Throttle. -Posición del Throttle. -Presión de Refuerzo (boost). -Presión de Refuerzo (boost). Tres variables determinan la cantidad de combustible y la sincronización. Tres variables determinan la cantidad de combustible y la sincronización. -El comienzo de la inyección determina la sincronización del motor. -El comienzo de la inyección determina la sincronización del motor. -La duración de la inyección y la presión de actuación de inyección (hidráulico) determinan la cantidad de combustible que será inyectado. -La duración de la inyección y la presión de actuación de inyección (hidráulico) determinan la cantidad de combustible que será inyectado.

Durante el arranque inicial, la plancha basculante está en caudal pleno hasta que la presión de suministro aumenta a 900 PSI. El resorte en el extremo del carrete de detección de carga regula esta presión. Entonces, la especificación programada en el ECM para el arranque normal anulará esta presión. Hasta este punto, el solenoide de la válvula de control se activa plenamente para el aumento de presión. La presión se detecta en ambos extremos del carrete de detección de carga. El carrete se desplaza y el aceite desde el pistón de control de caudal se descarga a la caja del drenaje. La plancha basculante está en ángulo máximo. El orificio de drenaje, ubicado entre la válvula de control de presión de la activación de inyección y el drenaje de la caja, suministra una pequeña restricción para mejorar la estabilidad de la válvula. El caudal de la bomba se controla para mantener la presión deseada de operación a la velocidad de flujo que requieren los inyectores. El caudal se regula mediante la válvula de control de presión en el accionador de inyección (IAP) y el grupo compensador. El caudal de la bomba se varía moviendo la plancha basculante desde 0° hasta un ángulo máximo de 15,5°. Funcionamiento

Circuito Hidraulico (Disminucion de Caudal)

Despues que el motor a sido arrancado y la presion se incrementa, el ECM envia una señal a la valvula de control comparando la presion actual con la presion deseada para luego regular el flujo de corriente a la valvula de solenoide de control de la bomba. La disminucion de corriente aplicada a la valvula solenoide de control de la bomba reduce la presion requerida para iniciar el flujo atravez de la valvula de control de la bomba. Esta caida de presion en la valvula de control de la bomba crea una de desiquilibrio en el spool de sensado de carga, causando que el spool se mueva hacia el extremo del resorte del compensador. Este movimiento del spool conecta al piston de control de desplazmiento con el flujo de salida de la bomba, causando que el plato basculante disminuya el desplazamiento de la bomba. Esta disminusion del desplazamiento de la bomba disminuya la salida de la bomba a una presion requerida por el ECM. Funcionamiento Funcionamiento

Circuito Hidraulico (Aumento de Caudal)

Mientras que la carga del motor aumenta y se requiera de una presion mas alta, el ECM emviara una señal a la valvula de control para incrementar la presion, incrementando el flujo de corriente a la valvula solenoide de control de la bomba. El incremento de corriente aplicada a la valvula solenoide de control de la bomba eleva la presion seteada de la valvula de control de la bomba,. Esta alta presion en la valvula de control de la bomba crea una fuerza de desequilibrio en el spool de sensado de carga, causando que el spool se mueva hacia el extremo de suministro de la linea de señal del compensador. Este movimiento del spool deriva al piston de control de desplazamiento a la caja de drenaje, permitiendo que el resorte mueva el plato basculante para incrementar el desplazamiento de la bomba. El incremento del desplamiento de la bomba eleva la salidaq de la bomba a una presion requerida por el ECM. Funcionamiento

Circuito Hidraulico (Limitador de Presion)

Si el spool de sensado de carga o la valvula de control de la bomba se quedaran pegadas o funcionaran incorrectamente, crearian una alta presion mayor a la presion de operación deseada, ocacionando que el spool limitador de presion sea utilizado. En este esquema simularemos un orificio taponeado ( Este ejemplo representa a una condicion actual la cual fua causada por una particula de suciedad que fue introducida durante el reemplazo en campo de la valvula compensadora). El spool limitador de presion direcciona el flujo de salida de la bomba al piston de control de desplazamiento para reducir el desplazamiento de la bomba si la presion del sistema excede los 3700 PSI. Durante erstas condiciones la bomba entregara una presion maxima de 3600 a 3700 PSI, a pesar de la presion deseada y la lampara del Check Engine se pondra en ON indicando una falla. Funcionamiento

En este grafico la valvula solenoide de control de presion esta abierta (NO FLUJO DE CORRIENTE), permitiendo que al aceite drenar a caja. Valvula Solenoide de Control de la Bomba (Desenergizada)

Cuando la presion hidraulica (salida de la bomba) es menos que la presion hidraulica deseada por el ECM, la cantidad de corriente aplicada a la valvula solenoide de control de la bomba se incrementa Valvula Solenoide de Control de la Bomba (Energizada)

Inyector HEUI

Funcionamiento El inyector se controla electrónicamente mediante el ECM pero se acciona hidráulicamente. La señal del ECM controla la apertura y el cierre de la válvula solenoide. La válvula solenoide controla el flujo de aceite hidráulico de presión alta al inyector. Este sistema hace que el ECM controle el volumen de combustible, la sincronización y la presión de la activación de la inyección (presión de la bomba hidráulica de suministro). El inyector HEUI es un inyector bomba, este se encuentra alojado en la culata y recibe suministro de presión hidráulica desde un múltiple de presión hidráulica a través de un puente que viene del múltiple mencionado hacia la cabeza del inyector. Este inyector esta alimentado de combustible por galerías de combustible que están por dentro dela culata. Llenan el barril del inyector por completo levantando una válvula Check de bola que no permite el retorno del combustible en el momento de la inyección. Cuando el ECM determina el momento de la inyección esta energiza el solenoide de la válvula poppet del inyector y deja pasar alta presión hacia el pistón intensificador del inyector cuya área es 7 veces mayor a la del plunger, por consiguiente la presión en el barril (presión de inyección) se incrementara 7 veces

El motor con sistema de inyeccion HEUI esta equipado con una bomba de lubricacion que tiene 2 funciones: -Proveer lubricacion al motor. -Proveer suministro de aceite a la bomba hidraulica HEUI. 1.- Suministro de aceite de baja presion. Un sensor de presion de aceite esta ubicado en el reservorio de aceite de la bomba HEUI, este sensor monitorea la presion de aceite de lubricacion. 2.- Suministro de aceite de alta presion. Durante las condiciones de operación normal el aceite es presurizado entre 725 y 3100 PSI por la bomba hidraulica para actuar a los inyectores, la presion requerida es controlada por el ECM. 3.-Suministro de combustible de baja presion. El combustible es suscionado desde el tanque por la bomba de transferencia tipo engranajes, el combustible es suministrado a una presion de entre 45 y 60 PSI para alimentar a los inyectores

Secuencia de Inyeccion. 1.- Solenoide Desenergizado.- Cuando el solenoide esta desenergizado la valvula poppet es mantenida hacia la izquierda por la fuerza del resorte, cerrando el paso de aceite hacia el piston intensificador. 2.- Solenoide Energizado.- Cuando el solenoide esta energizado, la fuerza magnetica que produce la armadura mueve la valvula poppet hacia la derecha comprimiendo el resorte y abriendo el paso de aceite hacia el piston intensificador.

Incremento de la presion del combustile Incremento de la presion del combustile El flujo de aceite que pasa por la valvula poppet causa que el piston intensificador y el plunger se muevan hacia abajo, el desplazamiento del plunger presuriza el combustible atrapado entre el area del plunger y el asiento de la valvula Check. NOTA : El piston intensificador tiene una area 7 veces mayor que el area del plunger, cuando el aceite es suministrado a 3000 PSI, aproximadamente PSI se generara en el area del plunger. NOTA : El piston intensificador tiene una area 7 veces mayor que el area del plunger, cuando el aceite es suministrado a 3000 PSI, aproximadamente PSI se generara en el area del plunger.

INYECCION DE COMBUSTIBLE. Cuando el combustible atrapado excede la presion de apertura de la valvula Check, normalmente 4500 PSI, la valvula Check se levantara y el flujo de combustible atravezara los orificios en la tobera y entrara en la camara de combustion. Al termino de la inyeccion la tobera cerrara a aproximadamente 3000 PSI. La valvula Check de reversa es usada para prevenir que los gases producidos por la combustion ingresen en el area de la tobera. La tobera tienes 6 orificios al igual que el EUI, cada uno con un diametro de mm, y estan ubicados en un angulo de 140 grados.

FIN DE LA INYECCION El fin de la inyeccion ocurre cuando el ECM corta el flujo de corriente el solenoide del inyector, esto da como resultado menos fuerza magnetica en la armadura permitiendo que la fuerza del resorte empuje la valvula poppet a la izquierda, esto bloquea el paso de aceite de la bomba hidraulica al piston intensificador, dando lugar a que el piston intensificador y el plunger se muevan hacia arriba por la accion del resorte. Esta subida del plunger disminuye la presion en la camara del plunger el cual permita que la valvula check cierre cuando la presion cae por debajo de 3000 PSI.

LLENADO DEL BARREL LLENADO DEL BARREL Como el plunger continua retraido, la presion en la parte inferior del plunger disminuye por dejabo de la presion de suministro de combustible, haciendo que abra la valvula check de entrada de combustible, permitiendo al combustible pasar por el Edge Filter y llenar la camara del plunger. Como el plunger continua retraido, la presion en la parte inferior del plunger disminuye por dejabo de la presion de suministro de combustible, haciendo que abra la valvula check de entrada de combustible, permitiendo al combustible pasar por el Edge Filter y llenar la camara del plunger.

FUEL EDGE FILTER Ubicado dentro del inyector, es de aproximadame 130 micrones, su funcion es atrapar las particulas extrañas que puedan taponar los orificios de la tobera.

PRE- INYECCION. Durante el ciclo de inyeccion se produca una ciclo de pre-inyeccion, esta caracteristica reduce las emisiones de de gases contamienates y el ruido, esto reduce el desgastes de los componentes del cilindro.

PROTECCION CONTRA FUGAS INTERNAS Durante el ciclo de inyeccion normal la presion de aceite suministrado en la parte superior del pisnton intensificador pueden incrementarce hasta 3300 PSI. Un sello esta instalado para minimizar las fugas que pudieran pasar por el piston. Una cantidad de aceite es necesario para la lubricacion del piston pero esta puede pasar y ubicarce debajo del piston, tambien una pequeña cantidad de combustible puede pasar por las paredes del plunger hacia la parte inferior del piston en ambos casos podrian producir una traba hidrualica. Cuando el piston se mueve hacia abajo, el combustible expulsado pasa a la valvula check del barrel., La valvula check entonces abrira durante el desplamiento hacia arriba del piston.

4 Valvulas Check son instaladas en el inyector, 3 estan instladas en el grupo del barrel y una esta instalada en el grupo de la tobera, La Valvula Check de entrada de combustible permite llenar el barrel pero permanece cerrada cuando el plunger se mueve hacia abajo e incrementa la presion, La Valvula Check de Venteo deriva el fluido de la parte inferior del piston intensificador, La Valvula Check de Reversa previene el ingreso de los gases de la combustion atravez de los orificios de la tobera y la Valvula Check de la tobera que controlo la presion de apertura previniendo que el flujo de combustible no pase por los orificios de la tobera hasta que le presion sea lo suficientemente elevada para pulverizar el combustible.

PREGUNTAS ?????