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Sistema de inyección del inyector HUEI

Integrantes: - Ricardo Maldonado Cortes Rut: 13.748.987-2 - Juan Carlos Miranda Rut: 10.943895-2 Carrera: Técnico en Mecánica automotriz y autotrónica Profesor: Patricio Araya Asignatura: Funcionamiento de motores

Prologo: En este informe se expondrá de forma resumida y lo más clara posible el tema de la inyección HEUI, sobre sus partes, además de las funciones de estas desempeñan en el inyector, y este en el funcionamiento del motor y este del desempeño de la maquinaria. Además se hablara sobre algunas de las aplicaciones que son muy rentables para la minería. El uso de estos inyectores provoca la reducción de las partículas y emisiones, disminución en el de combustible mientras el rendimiento es mantenido, aumento de la vida útil del motor, y una Mejor respuesta para las partidas en frío.

¿Qué es un inyector y como funciona? Es un dispositivo que se utiliza para bombear fluidos utilizando el efecto Venturi. Utiliza un fluido a alta presión que sale por una boquilla a alta velocidad y baja presión convirtiendo su energía en energía cinética, en esta zona de baja presión se mezclan con el fluido que se quiere bombear y le imparte energía cinética, a continuación ambos fluidos mezclados entran por otra boquilla donde la energía cinética vuelve a convertirse en potencial, disminuyendo la velocidad y aumentando la presión. El fluido bombeado puede ser líquido, gaseoso y en algunos casos puede llevar sólidos en suspensión, en todos los casos el fluido propulsor y el bombeado salen totalmente mezclados a la salida del inyector. Una de las aplicaciones más frecuentes del inyector es en la inyección del combustible en los motores termodinámicos. Los inyectores mecánicos tienen, boquillas que rocían combustible continuamente dentro del múltiple de admisión, el combustible es entregado hacia los inyectores desde un distribuidor de combustible, en cual también determina la presión y volumen requeridos. Los inyectores electrónicos son válvulas operadas eléctricamente, en donde la cantidad de combustible entregada es determinada por la computadora del vehículo, la computadora recibe la información de varios sensores del motor y calcula el tiempo que el inyector debe abrirse.

Sistema de inyección del inyector HUEI

extrayendo tanque

el

con

combustible una

bomba

del de

combustible en tándem de alta y baja presión. Al variar la presión del aceite, la inyección se puede controlar de forma independiente de la posición o la velocidad del cigüeñal del motor. Una válvula de solenoide accionada por control el flujo de aceite a alta presión que se aplica a la parte superior de un pistón intensificador en el inyector. Esto puede aumentar la presión de inyección de 1250 a El

sistema del

inyector

de

1800 bar o psi 18.000 a 24.000.

combustible diesel HEUI funciona

El Inyector de Combustible de Control Electrónico y Accionamiento Hidráulico (HEUI) tiene cuatro funciones: Presuriza el combustible de suministro de 450 kPa (65 lb/pulg 2) a 175 MPa (25.382 lb/pulg2) El inyector HEUI funciona como un atomizador al bombear el combustible a alta presión a través de los orificios de la punta del inyector.

El inyector HEUI suministra la cantidad correcta de combustible atomizado a la cámara de combustión. Dispersa el combustible atomizado uniformemente por toda la cámara de combustión.

COMPONENTES SISTEMA DE INYECCIÓN HEUI

(1) Solenoide (2) Resorte del inducido (3) Inducido (4) Pasador de asiento (5) Resorte de carrete (6) Válvula de carrete (7) Bola de retención del pistón intensificador (8) Pistón intensificador

(9) Resorte de retorno (10) Embolo (11) Cañón (12) Caja de la boquilla (13) Retención de llenado de la admisión (14) Tope (15) Resorte de la boquilla (16) Pistón de retención (17) Manguito (18) Válvula de retención de flujo inverso (19) Retención de la boquilla (20) Punta de la boquilla

El inyector HEUI consta de tres piezas principales: 

El extremo superior (A) consta de los siguientes artículos:  (1) Solenoide  (2) Resorte de inducido  (3) Inducido  (4) asador de asiento  (5) Resorte de carrete  (6) Válvula de carrete  (7) Bola de retención para el pistón intensificador



El punto medio del inyector (B) contiene los siguientes artículos:  (8) Pistón intensificador  (9) Resorte de retorno  (10) Embolo  (11) Cañón



El extremo  (12)  (13)  (14)  (15)  (16)  (17)  (18)  (19)  (20)

inferior del inyector (C) consta de los siguientes artículos: Caja de la boquilla Retención de llenado de la admisión Tope Resorte de la boquilla Pistón de retención Camisa Válvula de retención de flujo inverso Retención de la boquilla Punta de la boquilla

Estos componentes funcionan unidos para producir regímenes diferentes para la inyección de combustible, estos regímenes de inyección de combustible se controlan electrónicamente por el software de funcionamiento en el ECM.

Inyector de combustible HEUI El inyector HEUI opera con un ciclo de inyección dividido que tiene cinco fases de inyección:     

Preinyección Inyección piloto Demora de inyección Inyección principal Llenado

Preinyección Sección transversal del ciclo de preinyección (2) Resorte del inducido (3) Inducido (4) Pasador de asiento (5) Resorte de carrete (6) Válvula de carrete (8) Pistón intensificador (10) Embolo (16) Pistón de retención (19) Retención de la boquilla

Cuando el motor está en funcionamiento y el inyector está entre ciclos de encendido se dice que el inyector está en la fase de preinyección, en esta etapa el émbolo y el pistón intensificador están en la parte superior de la perforación del pistón y la cavidad debajo del émbolo está llena de combustible.

En el extremo superior, el resorte del inducido sujeta el inducido y el pasador de asiento. El aceite de accionamiento de alta presión fluye dentro del inyector, el aceite fluye después alrededor del pasador de asiento hacia la parte superior del pistón de retención, esto proporciona siempre una fuerza descendente positiva en la retención de la boquilla cuando no se esté inyectando el combustible. El resorte de carrete sujeta la válvula de carrete en la parte superior de la perforación para la válvula de carrete, en esta posición, la válvula de carrete bloquea el aceite de accionamiento y le impide alcanzar el pistón intensificador, la presión de accionamiento se siente en la parte superior y la parte inferior del carrete y, de ese modo, las fuerzas hidráulicas en el carrete se equilibran, la fuerza del resorte de carrete mantiene la válvula de carrete en la posición hacia arriba o en la posición cerrada.

Inyección piloto

Sección transversal del ciclo de inyección piloto (1) Solenoide (3) Inducido (4) Pasador de asiento (6) Válvula de carrete (7) Bola de retención del pistón intensificador (8) Pistón intensificador (10) Embolo (15) Resorte de la boquilla (16) Pistón de retención (19) Retención de la boquilla (20) Punta de la boquilla (21) Drenaje

La inyección piloto ocurre cuando el ECM envía una corriente de control al solenoide, esta corriente produce un campo magnético que levanta el inducido y el pasador de asiento, el pasador de asiento tiene un asiento inferior y un asiento superior, cuando el inducido levanta el pasador de asiento, el asiento superior bloquea el flujo de presión de accionamiento al tope de retención, provocando que el asiento inferior abre, esto permite que el aceite de accionamiento en la parte superior del pistón de retención fluya hacia el drenaje, el aceite de accionamiento que está atrapado debajo del carrete fluirá también al drenaje, el aceite de accionamiento drena a través de un agujero de ventilación en el lado del inyector. La caída de presión debajo del carrete causa una diferencia hidráulica que actúa en el carrete, el carrete se mueve dentro de la posición abierta cuando la presión hidráulica actúa en la parte superior del mismo, esta presión hidráulica fuerza el carrete hacia abajo, el movimiento descendente del carrete se detiene cuando el carrete y el pasador fuerzan la bola de retención del pistón intensificador sobre el asiento de bola en la posición cerrada, esto impide que escape cualquier presión de accionamiento de la cavidad para el pistón intensificador, esta caída en la presión de accionamiento también quita la fuerza descendente en el pistón de retención. El aceite de accionamiento ahora fluye más allá del carrete abierto y hacia la parte superior del pistón intensificador. El movimiento descendente del pistón y el émbolo presuriza el combustible en la cavidad de émbolo hacia la punta de la boquilla, La

inyección piloto comienza cuando la presión de inyección aumenta para superar la fuerza del resorte de la boquilla que levanta el tope de retención de la boquilla. La inyección piloto continuará si existen las siguientes condiciones:  El solenoide está energizado.  El carrete permanece abierto.  No hay presión de accionamiento en la parte superior del pistón de retención.

Retardo de la inyección Sección transversal del retardo de la inyección (1) Solenoide (2) Resorte del inducido (3) Inducido (4) Pasador de asiento (5) Resorte de carrete (6) Válvula de carrete (8) Pistón intensificador (10) Embolo (16) Pistón de retención (19) Retención de la boquilla

El retardo de la inyección comienza cuando la corriente de control al solenoide se detiene y el solenoide se des-energiza. En donde un campo magnético sujeta el inducido en posición hacia arriba, cuando se des-energiza el campo magnético, el resorte del inducido empuja el inducido y el pasador de asiento, el pasador de asiento cierra el asiento inferior y el pasador de asiento abre el asiento superior, Esto permite que la presión de accionamiento fluya a la parte superior del pistón de retención, la fuerza hidráulica en el pistón de retención supera rápidamente la presión de inyección y el tope de retención de la boquilla se cierra, en este punto se detiene la inyección. La presión de accionamiento aumenta debajo de la válvula de carrete lo cual produce el equilibrio de fuerza hidráulica en la parte superior y la parte inferior del carrete, el resorte de carrete débil actúa ahora en el carrete, Esto cierra el carrete muy lentamente, y a medida que el carrete permanece abierto, la

presión de accionamiento sigue fluyendo más allá del carrete, al pistón intensificador y al émbolo. La presión de inyección en la boquilla y en la cavidad del émbolo aumenta muy rápidamente cuando el tope de retención de la boquilla queda sujeto en la posición cerrada.

Inyección principal Sección transversal del ciclo de inyección principal (1) Solenoide (3) Inducido (4) Pasador de asiento (6) Válvula de carrete (7) Bola de retención del pistón intensificador (16) Pistón de retención (19) Retención de la boquilla (22) Drenaje

La inyección principal comienza cuando se vuelve a energizar el solenoide, Instantáneamente se crea el campo magnético y la fuerza del campo magnético levanta el inducido y el pasador de asiento, el asiento superior bloquea el flujo de presión de accionamiento y el asiento superior abre el pistón de retención y la parte inferior del carrete hacia el drenaje, la fuerza hidráulica que mantiene cerrado el tope de retención de la boquilla se disipa rápidamente y la presión de inyección abre el tope de retención de la boquilla, este es el comienzo de la inyección principal, Se produce también una diferencia en fuerzas hidráulicas en el carrete provocando que el carrete se fuerce hacia abajo. La bola de retención para el pistón intensificador se mantiene en posición cerrada cuando el carrete está en esta posición. La inyección principal continúa si el solenoide permanece energizado.

Llenado Sección transversal del ciclo de llenado (1) Solenoide (2) Resorte del inducido (3) Inducido (4) Pasador de asiento (5) Resorte de carrete (6) Válvula de carrete (7) Bola de retención del pistón intensificador (8) Pistón intensificador (9) Resorte de retorno (10) Embolo (16) Pistón de retención (18) Válvula de retención de flujo inverso (19) Retención de la boquilla (22) Drenaje El ciclo de llenado comienza cuando se desenergiza el solenoide . En donde el inducido y el pasador de asiento son forzados hacia abajo por el resorte del inducido, el pasador de asiento cierra el asiento inferior y abre el asiento superior, la presión de accionamiento se restaura a la parte superior del pistón de retención, esto cierra el tope de retención de la boquilla y la inyección termina, la presión de accionamiento se siente también debajo del carrete de válvula , esto restablece el equilibrio hidráulico en el carrete, el resorte de válvula cierra el carrete lentamente, esto detiene el flujo de aceite del accionamiento al pistón intensificador. A medida que el carrete se levanta, la bola de retención del pistón intensificador ya no se mantiene cerrada, el aceite en la cavidad para el pistón intensificador levanta el tope de retención del asiento y fluye hacia el drenaje a través de un agujero de ventilación en el lado del inyector, el resorte de retorno empuja el émbolo y el pistón intensificador hacia arriba, esto empuja todo el aceite fuera de la cavidad del pistón intensificador. La válvula de retención para la admisión de combustible se separa del asiento de válvula a

medida que el émbolo se levanta. Esto permite que el combustible de suministro fluya en la cavidad de émbolo, el ciclo de llenado está completo cuando el émbolo y el pistón están en la parte superior de la perforación y la cavidad de émbolo está llena de combustible.

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 ha 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 secuencia 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 cilindro 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 cigueñal. Si el rango se excede, la desviación es puesta a cero (calibración insuficiente) y un mensaje de diagnóstico se genera por la calibración no realizada. El Sensor de la Calibración de la Sincronización (fonocaptor magnético) es instalado en él 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.) Al usar la herramienta del servicio ET, la calibración de tiempo se realiza automáticamente para ambos sensores cuando sé está 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 calibración. 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 cigueñal, 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 o intervención de los engranajes de la distribución.

Sistema hidráulico Para conseguir la compatibilidad del aumento de eficiencia de la potencia con una menor expulsión de fases de escape se ha dotado al motor con el equipo HEUI, este equipo consta de un sistema hidráulico, un sistema de combustible y un sistema de control y posee una bomba de aceite de alta presión en vez de una bomba de inyección de combustible convencional. El inyector de combustible de cada cilindro se acciona con aceite a presiones por la mencionada bomba según señales del modulo ECM. El inyector de combustible esta presurizado mediante el aceite a alta presiones dada por su bomba. El modulo ECM detecta la formas en que se conduce el vehículo a través del motor y de otros sensores de señales, para determinar la cantidad optima de combustible a inyectar, la duración de la inyección y todo el control de los inyectores en general. Con este equipo se puede conseguir una potencia alta, un buen consumo de combustible y una emisión de gases de escape baja. El modulo ECM realiza un control general del motor, incluyendo su marcha al ralentí, EGR, QWS (sistema de calentamiento rápido) y QOS (sistema de arranque rápido), (HEUI, significa una unidad inyectora de control electrónico de actuación hidráulica) Rail de aceite Es una cámara en la que el aceite del motor presurizado y el combustible se almacena para su posterior distribución a cada inyector de combustible, el rail de aceite se encuentra disponible en dos sistemas. En el motor 4jx1-tc se emplea el sistema HEUI (construido por Caterpillar) y se utiliza el propio aceite de lubricación del motor.

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. Algunas aplicaciones: Tracto Camiones para transporte Equipos pesados de movimiento de tierra Motores Marinos Equipos de generación de energía Equipos de Aire Comprimido Kodiak 3126 E. Ford 7.3L Navistar DT466e. Navistar DT530e.