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INSTITUTO GECOLSA CONSTRUCCION

MODULO 1 TREN DE POTENCIA

Nombre: Identificación:

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

1 de 1842

12/28/06

Generalidades del Curso

En este módulo estudiaremos los componentes y las operaciones básicas de los sistemas del tren de fuerza usados en las máquinas de Caterpillar Inc. Se incluyen los componentes básicos, embragues, transmisiones manuales y servotransmisiones. También veremos las funciones de los componentes básicos y su relación con la operación de los sistemas del tren de fuerza.

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Unidad 1 - Tren de Fuerza: Generalidades del Curso

Tren de Fuerza

Unidad 1: Contenido

Contenido UNIDAD 1: TREN DE FUERZA Lección 1: Introducción al tren de fuerza Lección 2: Componentes básicos del tren de fuerza Lección 3: Sistemas de mando del tren de fuerza UNIDAD 2: ACOPLAMIENTOS Lección 1: Embrague del volante Lección 2: Componentes básicos del tren de fuerza UNIDAD 3: TRANSMISIONES Lección 1: Transmisión manual Lección 2: Servotransmisión Lección 3: Controles para las servotransmisiones

© 2000 Caterpillar Inc. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Descripción del Curso Descripción 1. Curso del tren de fuerza I 2. Número del curso ___________ 3. Requisitos: Ninguno 4. Cuatro horas de clase y seis horas de prácticas de taller por semana. 5. Crédito: tres horas semestrales Métodos de presentación 1. Clase y explicación 2. Demostraciones 3. Soporte de los ejercicios y hojas de trabajo de las prácticas de taller Evaluación sugerida para calificar los logros del estudiante 1. Exámenes de las unidades ______% 2. Hojas de trabajo de las prácticas de taller ______% 3. Examen final ______% 4. Participación en clase y en las prácticas de taller _______%

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Unidad 1: Descripción del Curso

Tren de Fuerza

Objetivos

Al terminar este curso el estudiante sabrá cómo funcionan el tren de fuerza básico, sus componentes y sistemas. Usando las herramientas especiales y las publicaciones de referencia, el estudiante estará en capacidad de desarmar y armar los convertidores de par, divisores de par, embragues, transmisiones manuales y servotransmisiones.

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Unidad 1: Objetivos

Tren de Fuerza

Herramientas Las prácticas de taller y los ejercicios para este curso requieren las herramientas individuales de la siguiente lista. La lista corresponde a las herramientas de una estación de trabajo. Pueden usarse otras herramientas, si el instructor lo considera conveniente. 1P0510 1P0511 1P0520 1P0531 1P1862 1P1863 1P1864 1P2321 1P2322 2P8312 5P4758 5P9736 4C3652 4C6136 4C6137 4C6142 4C6143 4C6399 4C6402 6V2156 8B7548 8B7551 8B7556 8B7560 8H0684 8S2328 9S9154 FT2343 FT0833 FT0834 FT0947 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

Grupo impulsor Plancha Grupo impulsor Manivela Pinzas Pinzas Pinzas Extractor Extractor Pinzas Pinzas Soporte de eslabón (3) Compresor de resorte Soporte de levantamiento Soporte de levantamiento Instalador de espaciador- Brg Instalador de pistón de embrague Compresor de resorte Compresor de resorte Soporte de eslabón (2) Extractor Extractor de cojinete Adaptador (2) Plancha de paso Llave de trinquete Grupo indicador de esfera Plancha de paso Cubierta de Plexiglás Abrazadera (2) Inyector de prueba de embrague Abrazadera (2) 6 de 1842

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Unidad 1: Herramientas

Tren de Fuerza

Materiales de Referencia La siguiente lista de materiales de referencia debe pedirse antes de iniciar el curso. Pueden usarse otros materiales de referencia, si el instructor lo considera conveniente. Manuales de desarmado y armado Tren de fuerza del Cargador de Ruedas 970F Tren de fuerza del Tractor de Cadenas D6R Tren de fuerza del Cargador de Ruedas 924F con portaherramientas integrado IT24F Tren de fuerza de las Cargadoras Retroexcavadoras 416B, 426B, 428B, 436B y 438B Tren de fuerza del Cargador de Ruedas de la Serie II

SENR6627-01 SENR8357 SENR6726 SENR5803-01 SENR5918-01

Varios Introducción a los cojinetes Introducción a los sellos y empaquetaduras El libro de los engranajes

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SEBV0507 SEBV0511 SEBV0533

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Materiales de Referencia

Tren de Fuerza

Unidad 1: Tren de Fuerza I

UNIDAD 1 Tren de Fuerza I

Introducción En esta unidad haremos una introducción al tren de fuerza, comenzando con la explicación de cómo funciona. Esta unidad también cubre los componentes básicos y los sistemas de mando del tren de fuerza. Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de identificar los cojinetes antifricción, engranajes, sellos y empaquetaduras más usados y explicar cómo funciona el tren de fuerza.

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Lección 1: Operación del Tren de Fuerza

Lección 1: Operación del Tren de Fuerza

Fig. 1.1.1 Tren de Fuerza

Introducción En esta lección estudiaremos la operación del tren de fuerza, los tipos de tren de fuerza y sus componentes. También veremos el flujo de potencia a través del tren de fuerza. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de explicar la operación básica del tren de fuerza. Materiales de referencia Cuaderno de notas del estudiante El libro de engranajes SEBV0533

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.2 Rueda hidráulica

Operación del tren de fuerza El tren de fuerza es un grupo de componentes que trabajan juntos para transferir energía desde la fuente donde se produce la energía al punto donde se requiere realizar un trabajo. Esta operación puede compararse con la que realiza un tren de carga. El tren de carga es un conjunto de componentes formado por la locomotora y los vagones. La función es llevar la carga desde donde se produce hasta el sitio donde se necesita. El término tren de fuerza no es nuevo y se ha usado desde hace mucho tiempo para describir los componentes que transfieren energía de un lugar a otro. Por ejemplo, en los molinos hidráulicos (figura 1.1.2) usados durante el tiempo de la Colonia, el término tren de fuerza se refería a la maquinaria que transportaba energía desde la rueda hidráulica hasta el sitio de trabajo o de la molienda de harina, los telares o los aserraderos.

PRO P OS ITO DEL TR EN DE F UER ZA 1. C onec tar y d escon ect ar la p oten cia d el m ot or 2. M odific ar la velocid ad y e l p ar 3. Pro veer u n m e dio p ara m arch a en re troc eso 4. R egular la d istr ibuc ió n de po tenc ia a las rued as

Fig. 1.1.3 Funciones del tren de fuerza

Funciones del tren de fuerza En una máquina industrial moderna típica, el tren de fuerza transfiere potencia del volante del motor a las ruedas o cadenas que impulsan la máquina. Sin embargo, el tren de fuerza no solamente transfiere potencia. Si un motor está acoplado directamente a las ruedas de impulso del vehículo, el vehículo se desplazará constantemente a la velocidad del motor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

1-1-3

Tren de Fuerza I

El tren de fuerza provee un medio para desconectar y controlar la potencia del motor. Las funciones básicas del tren de fuerza son: • Conectar y desconectar la potencia del motor a la(s) rueda(s) de mando • Modificar la velocidad y el par • Proveer un medio para marcha en retroceso • Regular la distribución de potencia a las ruedas de mando (para permitir que el vehículo gire)

Potencia =

Trabajo Tiem po

Fig. 1.1.4 Ecuación de potencia

Principios del tren de fuerza Potencia es un término usado para describir la relación entre trabajo y tiempo. La potencia se define como la velocidad a la que se realiza el trabajo o la transferencia de energía. En otras palabras, la potencia mide la rapidez con que se hace el trabajo. La potencia es igual al trabajo realizado dividido por el tiempo que toma en hacerlo, o P=W/t.

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Trabajo = F uerza x D istancia

Fig. 1.1.5 Trabajo y fuerza

Trabajo y fuerza El trabajo es igual a la fuerza aplicada para mover un objeto multiplicada por la distancia que el objeto recorre. La fuerza es una medida de la potencia de empuje que un objeto ejerce sobre otro. De acuerdo con las leyes de movimiento del físico Isaac Newton, cuando se mueve un objeto, el trabajo es igual a la fuerza multiplicada por la distancia, o W = F x d.

Potencia =

F uerza x D istancia Tiem po

Fig. 1.1.6 Potencia

Potencia Si sustituimos la definición de trabajo en la fórmula de la potencia, se demuestra que la potencia es igual a la fuerza aplicada para mover un objeto multiplicada por la velocidad que el objeto recorre, o P = F x d/t

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Unidad 1 Lección 1

1-1-5

Tren de Fuerza I

PALANC A PALAN CA PAR

OB JE TO

PAR O B JE TO PU NTO D E APO YO

P UNTO D E AP OY O

Fig. 1.1.7 Par

Par El par es un esfuerzo de torsión aplicado a un objeto que tiende a hacer que el objeto gire alrededor de su eje axial de rotación. El par es igual a la magnitud de la fuerza aplicada multiplicada por la distancia entre el eje de rotación del objeto y el punto donde se aplica la fuerza. Así como una fuerza aplicada a un objeto tiende a cambiar la velocidad del movimiento lineal del objeto, un par aplicado a un objeto tiende a cambiar la velocidad de movimiento de rotación del objeto. La cantidad de par disponible de una fuente de potencia es proporcional a la distancia desde el centro a la cual se aplica el par. En la figura 1.1.7, la palanca tiene más par cuando el punto de apoyo esta más cerca del objeto de la aplicación de la fuerza (diagrama de la derecha). Sin embargo, la palanca deber girarse aún más para obtener este par. Tipos de trenes de fuerza Los trenes de fuerza usados en la mayoría de las máquinas de construcción actuales pueden clasificarse en uno de los siguientes tres tipos básicos: - Mecánicos - Hidrostáticos - Eléctricos

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

MAND O FINAL

M OTOR

C ON VE RTIDO R DE PAR

TRANSM ISION

D IFER EN CIAL

MAND O FINAL

Fig. 1.1.8 Tren de fuerza mecánico

En un tren de fuerza mecánico, la potencia del motor se transfiere a través de un acoplamiento (embrague o convertidor de par) a la transmisión. De la transmisión, la potencia se transfiere al diferencial, al mando final y a las ruedas o cadenas.

COM PO NE NT ES D EL TRE N D E FUE RZ A M E CA NIC O

• M oto r • A cop lam ient o • T ran sm isión • D ifer enc ial • M an do final • M eca nism o de tr acción

Fig. 1.1.9 Componentes del tren de fuerza mecánico

Componentes del tren de fuerza mecánico Los siguientes son los principales componentes del tren de fuerza mecánico típico: Motor: Suministra la potencia para operar el vehículo y el dispositivo de acoplamiento Acoplamiento: Conecta la potencia del motor al tren de fuerza. Los acoplamientos del embrague del volante pueden desconectar la potencia del motor del tren de fuerza. Esto permite que el motor funcione cuando la máquina no está en movimiento. Los convertidores de par y los divisores de par suministran siempre un acoplamiento hidráulico para conectar el motor al tren de fuerza. La conexión puede ser directa si la máquina tiene un embrague de traba. Transmisión: Controla la velocidad de salida, la dirección y el par de fuerza suministrado al tren de fuerza. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Diferencial: Transmite la potencia al mando final y a las ruedas, para permitir que cada rueda gire a diferente velocidad. Mando final: Conecta la potencia a las ruedas o cadenas. Mecanismo de tracción: Impulsa la máquina a través de las ruedas o cadenas.

Fig. 1.1.10 Compactador 826G Caterpillar con los componentes de tren de fuerza mecánico

Fig. 1.1.11 Tractor D11R Caterpillar con los componentes de tren de fuerza mecánico

Las máquinas mostradas en las figuras 1.1.10 y 1.1.11 están equipadas con tren de fuerza mecánico.

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Unidad 1 Lección 1

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M OTOR

BOM BA HID R AU LIC A

Tren de Fuerza I

M OTO R HIDR AU LIC O

T RA NS M IS ION O DIFER EN CIAL

M AN DO FINAL

C O NEX ION H IDR AU LIC A

M OTO R H IDR AUL ICO

M A ND O F IN AL

M OTOR HIDRAUL ICO

M A N DO FIN AL

B O M BA HIDRAUL ICA

M OTO R

Fig. 1.1.12

Mandos hidrostáticos Como su nombre lo indica, los mandos hidrostáticos usan fluido para transmitir la potencia del motor al mando final de la máquina. La potencia del motor se transfiere a una bomba hidráulica. La bomba hidráulica suministra el flujo de aceite a un motor de mando. El motor de mando transfiere la potencia a la transmisión o directamente al mando final. CO M PON EN TE S DE L TR E N DE FU ER ZA H IDR O STA T ICO • M oto r • B om b a(s) h idr áulica (s) • M oto r(es) h idrá ulico( s) • T ran sm is ión ( si tien e) • Difer encial (si t iene ) • M and o final • M ecan is m o de tra cció n

Fig. 1.1.13 Componentes del tren de fuerza hidrostático

Componentes del tren de fuerza hidrostático Los siguientes son los componentes principales de un tren de fuerza hidrostático típico: Motor: Suministra la potencia necesaria para accionar el vehículo y la(s) bomba(s) hidráulica(s). Bomba(s): Produce(n) el flujo de fluido para accionar el(los) motor(es) de mando. Motor(es): Suministra(n) la potencia a la transmisión o al mando final. Transmisión (si está equipado): Controla la velocidad de salida, la dirección y el par de fuerza entregados al tren de fuerza. Diferencial (si está equipado): Transmite la potencia al mando final y a las ruedas, para permitir que cada rueda gire a diferente velocidad. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Mando final: Conecta la potencia a las ruedas o cadenas. Mecanismo de tracción: Impulsa el equipo a través de las ruedas o cadenas.

Fig. 1.1.14 Cargador de Cadenas 953C Caterpillar con los componentes de tren de fuerza hidrostático

Fig. 1.1.15 Cargador de ruedas pequeño Caterpillar con los componentes de tren de fuerza hidrostático

Las máquinas mostradas en las figuras 1.1.14 y 1.1.15 están equipadas con tren de fuerza hidrostático.

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

En el mando eléctrico, se usa electricidad para transmitir la potencia del motor al mando final de la máquina. La potencia del motor se transfiere a un generador CA. La electricidad del generador CA se usa para accionar los motores del mando final.

Fig. 1.1.16 Componentes del mando eléctrico CC

M a ndo Eléctrico C C • M otor • Generador C A • Rectificador • Excitador de cam po • M otores CC • M and o final • M ecanis m o de tracción Fig. 1.1.17 Componentes del mando eléctrico CC

Componentes del mando eléctrico CC Motor: Suministra la potencia necesaria para operar el vehículo. Generador CA: Convierte la potencia mecánica del motor en electricidad. Rectificador: Convierte la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). Excitador de campo: Controla la velocidad de los motores eléctricos. Motores CC: Suministran la potencia al mando final. Mando final: Conecta la potencia a las ruedas. Mecanismo de tracción: Impulsa el equipo a través de las ruedas.

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.18 Componentes del mando eléctrico CA

M a ndo Eléctrico C A • M otor • Gen erado r CA • Rectificador • Inversor CC a C A variab le • M ot ores CA • M ando final • M ecanism o d e tra cción Fig. 1.1.19 Componentes del mando eléctrico CA

Componentes del mando eléctrico CA Motor: Suministra la potencia necesaria para operar el vehículo. Generador CA: Convierte la energía mecánica del motor en electricidad. Rectificador: Convierte la CA en CC. Inversor de CC a CA variable: Controla la velocidad de los motores. Motores CA: Suministra la potencia al mando final. Mando final: Conecta la potencia a las ruedas. Mecanismo de tracción: Impulsa el equipo a través de las ruedas.

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.20 Ubicación típica del mando eléctrico CA

Los mandos eléctricos se usan en algunos camiones de minería de la competencia. La mayoría de los camiones de minería de la competencia tienen un mando eléctrico CC; sin embargo, los camiones grandes de minería actuales tienen un mando eléctrico CA. Caterpillar no fabrica máquinas con mando eléctrico. Los camiones de minería con mandos mecánicos han demostrado que tienen un rendimiento mayor del tren de fuerza y una mayor velocidad de operación en pendientes fuertes. Los camiones de minería de la competencia también cuentan con frenado dinámico, en vez de frenos de discos enfriados por aceite. Debido a que Caterpillar no fabrica equipos con mandos eléctricos, no se hablará más de estos mandos en el resto del curso.

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Tren de Fuerza I

Mandos de transferencia de potencia Mientras las funciones de todos los trenes de fuerza son básicamente los mismos, se han desarrollado diferentes métodos para realizar estas funciones. Los mandos principales para transmitir potencia en una máquina se pueden clasificar en los siguientes tipos: - De engranajes - De cadena - De fricción - Hidráulicos

Fig. 1.1.21 Engranajes

Mando de engranajes Por definición, un engranaje es una rueda o cilindro dentado que se usa para transmitir movimiento reciprocante o de rotación de una pieza a otra de la máquina. Los engranajes son los elementos más usados en los trenes de fuerza modernos. Esto se debe a que los engranajes son los medios más eficientes y económicos de transferir la potencia del motor a las ruedas de mando de una máquina. Al variar el tamaño y el número de engranajes, también es posible modificar la potencia producida por un motor para ajustarse al trabajo que está realizando.

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Unidad 1 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.22 Rotación en sentidos opuestos

Rotación en sentidos opuestos Los dientes de un engranaje actúan como palancas múltiples que transfieren el par del volante del motor a otros engranajes del tren de fuerza. Cuando se usan sólo dos engranajes, los contraejes giran en sentidos opuestos (figura 1.1.22).

Fig. 1.1.23 Engranaje loco

Engranaje loco Dos engranajes acoplados reciben el nombre de juego o conjunto de engranajes. Un tercer engranaje llamado engranaje loco (figura1.1.23) se usa algunas veces con el engranaje impulsor y con el engranaje impulsado. El engranaje loco cambia el sentido del engranaje impulsado de forma que éste gira en el mismo sentido que el engranaje impulsor.

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.24 Tren de engranajes

Tren de engranajes Tres o más engranajes conectados reciben el nombre de tren de engranajes (figura 1.1.24).

Fig. 1.1.25 Engranaje de piñón

Engranaje de piñón Cuando un engranaje es significativamente más pequeño que el otro, el engranaje más pequeño recibe el nombre de piñón (figura 1.1.25).

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.26 Estrías del engranaje

Estrías del engranaje Los engranajes están montados generalmente en ejes. La fuerza se transmite hacia y desde los engranajes por medio de ejes, por tanto, los engranajes deben estar muy bien asegurados a los ejes. Se usan diferentes métodos para sujetar los engranajes a los ejes. Las ranuras, conocidas como estrías, se pueden mecanizar sobre la superficie del eje y en la maza del engranaje. Cuando el engranaje se conecta en el eje, las estrías sostienen el engranaje de forma que gire en el eje sin patinar. Algunas veces las estrías se diseñan de forma que el engranaje pueda deslizarse lateralmente en el eje. Esta característica se usa frecuentemente en las transmisiones.

Fig. 1.1.27 Chavetas de engranajes

Chavetas de engranajes Las chavetas son otro método usado para evitar el deslizamiento de los engranajes sobre los ejes. En una disposición sencilla de chaveta, se hace una ranura única o cuñero en el eje y otra en la maza del engranaje. La chaveta es un trozo de metal cuadrado que al insertarse traba al engranaje y al eje juntos. Una variación de chaveta más elaborada es la chaveta semicircular conocida como chaveta Wooddruff, por el nombre de su inventor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

V E N TA J A D E V E LO C ID A D o u na V E N TA J A DE PAR

Fig. 1.1.28 Ventaja mecánica de los engranajes

Ventaja mecánica de los engranajes Los engranajes se usan frecuentemente para proveer una ventaja de velocidad o una ventaja de par en la maquinaria. Los engranajes no pueden proveer una ventaja de potencia. La potencia real de una máquina está determinada por la capacidad del motor. Sin embargo, al usar engranajes de tamaños diferentes, permiten que la potencia y la velocidad del motor se usen más eficientemente en la operación de la máquina en condiciones de carga variable. Cuando los engranajes se usan para aumentar el par, se reduce la velocidad de salida. Cuando la velocidad de salida se aumenta por medio de engranajes, se reduce el par.

Fig. 1.1.29 Relación de engranajes 2:1

Relación de engranajes 2:1 La velocidad de rotación de los ejes impulsados por engranajes depende del número de dientes de cada engranaje. Cuando un engranaje de piñón con 24 dientes impulsa otro de 48 dientes, el engranaje impulsor gira 2 veces más rápido que el engranaje impulsado. La relación de los engranajes es de 2:1 (figura 1.1.29). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.30 Relación de engranajes 1:2

Relación de engranajes 1:2 Si el flujo de potencia se invierte, de manera que el engranaje más grande impulse el engranaje más pequeño, la relación de los engranajes también se invierte 1:2 (fig. 1.1.30). Si se usa un tren con varios engranajes, la relación de la velocidad del engranaje impulsor al engranaje impulsado puede variar dentro de límites amplios.

Fig. 1.1.31 Relación de engranajes locos

Relación de engranajes locos Cuando se usa un engranaje loco para cambiar el sentido de rotación, no se cambia la relación de los engranajes (fig.1.1.31). El engranaje loco puede tener cualquier número de dientes. Por tanto, si se usa un engranaje loco pequeño de 12 dientes entre dos engranajes de 48 dientes cada uno, la relación sigue siendo 1:1. El resultado es el mismo si el engranaje loco tuviera 48 dientes.

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.32 Engranajes de dientes externos e internos

Engranajes de dientes externos e internos Un engranaje con dientes alrededor de su circunferencia externa se denomina engranaje de dientes externos. Un engranaje con dientes alrededor del diámetro interno se denomina engranaje interno.

Fig. 1.1.33 Ancho de cara del engranaje

Ancho de cara del engranaje El ancho del engranaje a través del diente se denomina ancho de cara. A mayor ancho de cara del engranaje, mayor el área de contacto y se podrá transmitir mayor potencia.

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Tren de Fuerza I

C U R V A IN V O L U T A

Fig. 1.1.34 Curva involuta

Curva involuta Para que un tren de fuerza opere adecuadamente, todos los engranajes del tren de engranajes deben tener dientes compatibles unos con otros en tamaño y forma. Los lados de los dientes del engranaje no son rectos. Los dientes se diseñan con un perfil para obtener la máxima transferencia de potencia del engranaje cuando opera con otros engranajes. Los lados de cada diente siguen la forma de lo que se conoce como curva involuta (fig.1.1.34). La forma de la curva del diente del engranaje provee un contacto de rodadura que se opone al movimiento deslizante del otro diente en conexión. A N G U LO D E P R E S IO N

Fig. 1.1.35 Angulo de presión

Angulo de presión Los dientes de los engranajes poseen un perfil, de modo que cuando los dientes entran en contacto se produce un ángulo de presión específico que permite un contacto suave y de máxima profundidad (figura 1.1.35).

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.36 Espacio libre entre los dientes del engranaje

Espacio libre entre los dientes del engranaje Es importante un contacto suave entre los dientes del engranaje para lograr una operación adecuada. Si los engranajes hacen un contacto entre dientes muy apretado, los dientes se pegan y producen una fricción excesiva y una pérdida de potencia. Si el contacto es demasiado suelto, los engranajes producirán ruido y serán ineficientes. Para permitir la lubricación y el contacto suave en una operación eficiente, se requiere un pequeño espacio libre entre los dientes (fig.1.1.36). El espacio libre permite un ligero movimiento hacia atrás de los engranajes, denominado contrajuego. Un contrajuego excesivo es generalmente una indicación de desgaste de los dientes del engranaje o de los cojinetes que soportan los engranajes. Un contrajuego excesivo puede ocasionar la rotura de los dientes del engranaje o que los dientes se salten bajo carga. Durante las operaciones de servicio del equipo es necesario medir y ajustar el contrajuego a las especificaciones correctas usando los calces diseñados para este propósito.

VEN TAJAS DEL M ANDO DE ENGR ANA JES •

S e evita el pat ina do

•

Pu ed e m an ejar ca rga s m uy alta s

Fig. 1.1.37 Ventajas del mando de engranajes

Ventajas del mando de engranajes Las ventajas de los mandos de engranajes son que no patinan y, además, pueden manejar cargas muy altas. Sin embargo, son más pesados que otros tipos de mandos y la distancia entre los ejes de entrada y de salida depende del diámetro de los engranajes. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.38 Mando de engranajes de un eje

Mando de engranajes de un eje El eje de la figura 1.1.38 es un ejemplo de mando de engranajes. En esta aplicación particular los engranajes están en capacidad de manejar cargas de par muy altas en el mando final.

Fig. 1.1.39 Mando de cadenas

Mando de cadenas Un mando de cadenas es una variación de un mando de engranajes y también se usa para transmitir potencia de un eje de rotación a otro. Los engranajes, usualmente llamados ruedas motrices, no están en contacto, pero están conectados por una cadena de eslabones. Los eslabones de la cadena entran en contacto con los dientes de las ruedas motrices de tal forma que la rueda motriz impulsada mantiene una relación de velocidad constante con la rueda motriz impulsora. Los mandos de cadenas funcionan según los mismos principios de un mando de engranajes. Al igual que los mandos de engranajes, los mandos de cadenas prácticamente eliminan el patinado. Las ruedas motrices conectadas al mismo lado de la cadena giran en el mismo sentido. Las ruedas motrices conectadas en diferentes lados de la cadena se mueven en sentidos opuestos. Para evitar el desgaste excesivo, las rudas motrices de los mandos de cadenas de rodillos deben tener 10 o más dientes. Si una cadena tiene un número par de espacios entre eslabones, entonces, las ruedas motrices deben tener un número impar de dientes. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.1.40 Componentes de la cadena de rodillos

Componentes de la cadena de rodillos Las cadenas de rodillos son las más usadas en la maquinaria pesada. Estas cadenas suministran un medio eficaz de transportar cargas pesadas a bajas velocidades entre ejes que están lejos uno de otro. La cadena de rodillos consta de eslabones de rodillos alternos y de eslabones de pasador. Los eslabones de rodillos tienen dos planchas laterales de eslabón de rodillo, dos bujes y dos rodillos. Los eslabones de pasador constan de dos planchas de eslabón de pasador y dos pasadores. Las planchas laterales de la cadena de rodillos determinan el paso de la cadena.

Fig. 1.1.41 Tensión de la cadena

Tensión de la cadena Al igual que en los engranajes, las ruedas motrices de la cadena están generalmente montadas en ejes con estrías y chavetas. El lado suelto de la cadena debe estar en la parte inferior, siempre que sea posible. En mandos de cadena largos, se usa generalmente una rueda loca o rueda motriz en el lado suelto para mantener la tensión correcta entre la rueda motriz impulsora y la rueda motriz impulsada. Las cadenas tienden a estirarse con el uso, de modo que la tensión de la cadena debe ajustarse algunas veces (fig.1.1.41). El ajuste puede realizarse moviendo una de los ruedas motrices principales o ajustando la rueda loca, si tiene. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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VENTA JAS D E LO S M ANDO S D E CADEN A •

P oco o n ing ún p atinaj e

•

R ela tiva m en te eco nóm icos

•

P ued en m ant ener u na re lación fija en tre ejes

•

R esisten tes a l c alo r, la su cie da d y la in tem p erie

•

M ás p oten cia que lo s m an do s de co rrea

Fig. 1.1.42 Ventajas de los mandos de cadena

Ventajas de los mandos de cadena Las ventajas de los mandos de cadena son: - Poco o ningún patinaje - Relativamente económicos - Pueden mantener una relación fija entre los ejes de rotación - Resistentes al calor, la suciedad y la intemperie - Pueden transmitir mayor potencia que los mandos de correas Desventajas de los mandos de cadena Se debe tener cuidado de que las ruedas motrices de cadena y los ejes estén en línea para asegurar una tensión correcta de la cadena y, por tanto, máximo tiempo de servicio. Los mandos de cadena deben lubricarse regularmente para disminuir el desgaste, protegerlos contra la corrosión y evitar que los pasadores de los eslabones o los bujes de los rodillos se deformen o se dañen.

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Fig. 1.1.43 Mando de cadena del tractor de cadenas

Mando de cadena Las máquinas grandes usan diferentes mandos de cadena. El tractor de la figura 1.1.43 usa un tipo especial de cadena (oruga) para impulsar la máquina. Una rueda motriz impulsa la cadena.

Fig. 1.1.44 Mando de cadena de un minicargador

Mando de cadena de un minicargador En equipos pequeños, como el minicargador mostrado en la figura 1.1.44, la cadena transmite la fuerza al mando final y a las ruedas de mando. Un motor hidráulico impulsa la cadena mediante una rueda motriz, como se muestra en la figura 1.1.39.

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Fig. 1.1.45 Fricción entre la rueda y el terreno

Mando de fricción La fricción se produce cuando las superficies de dos objetos rozan entre sí. La fricción se puede usar para transmitir movimiento y fuerza de un objeto a otro. La cantidad de fricción depende de la superficie de los materiales, la fuerza con la cual los objetos se tocan y la temperatura de las superficies. A diferencia de los mandos de engranajes y de cadenas, los mandos de fricción permiten cierto patinaje entre sus componentes. Este patinaje es útil cuando se desea una mayor transferencia gradual de potencia. En donde generalmente se usa el mando de fricción es en la rueda. La fricción entre una rueda impulsada y el terreno mueve la rueda y la máquina en el mismo sentido en que gira la rueda (figura 1.1.45).

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Fig. 1.1.46 Fricción entre dos ruedas

Fricción entre dos ruedas Usando la fricción se puede transmitir fuerza si se coloca una rueda impulsada en contacto con la superficie circular de una segunda rueda (figura.1.1.46). La segunda rueda girará en sentido opuesto. Las ruedas usadas para transmitir fuerza de este modo se conocen como engranajes de fricción, aunque estas ruedas no tienen dientes. La velocidad y el par de los mandos de rueda de fricción dependen del tamaño de cada rueda. Los principios de par y velocidad explicados anteriormente para los engranajes se aplican también para los mandos de ruedas de fricción. Cuando una rueda pequeña impulsa una rueda grande, se obtiene menor velocidad y mayor par. Cuando una rueda grande impulsa una rueda pequeña, se obtiene menor par y mayor velocidad.

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Fig. 1.1.47 Mando de disco o de embrague (disco de fricción)

Mando de disco o de embrague Otro mando de fricción común es el disco o embrague. Los embragues se usan para hacer que dos componentes giren juntos. Cuando se conecta el embrague, los discos y las planchas se mantienen juntos mediante resortes o mediante presión hidráulica. La fricción hace que los discos y las planchas giren juntos. En un embrague del volante, se montan dos discos en un eje. Un disco se conecta al motor y el otro, generalmente, al tren de fuerza en la transmisión. Cuando los discos no están en contacto, el disco conectado al motor gira libremente (figura 1.1.47, diagrama superior), mientras que el disco conectado al tren de fuerza no se afecta. Cuando los discos se ponen en contacto, la rotación del motor se transfiere por fricción al disco del tren de fuerza, lo que hace que los discos giren en el mismo sentido (figura 1.1.47, diagrama inferior). La velocidad y el par de cada disco de fricción son los mismos. Los embragues se usan en transmisiones planetarias para cambiar la relación de velocidad entre el eje de entrada y el eje de salida. Los embragues también se usan en los convertidores de par junto con los embragues de traba para suministrar una conexión directa entre el eje de entrada y el eje de salida.

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Fig. 1.1.48 Mando de correa

Mando de correa Las correas se utilizan, generalmente, para transferir fuerza de una rueda a otra. En un mando de correa (figura 1.1.48), las ruedas se denominan poleas. A diferencia de los mandos de ruedas por contacto de fricción directa, las poleas giran en el mismo sentido. Las correas también transfieren la fuerza más eficientemente que las ruedas de fricción debido al mayor contacto de la superficie de la polea. La velocidad y el par de los mandos de correa dependen del tamaño de la polea. El mismo principio de velocidad y par explicado anteriormente para los mandos de engranaje y ruedas de fricción se aplica también a los mandos de correa. Cuando una polea pequeña impulsa una polea grande se obtiene menor velocidad y mayor par. Cuando una polea grande impulsa una polea pequeña se obtiene menor par y mayor velocidad.

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VEN TAJAS DE LO S M AND O S D E FRICC ION •

Se pu ede d ise ñar p atin aje in ten cion al en la m áq uina

•

Pued e usa rse u na am plia gam a de m a teria les

Fig. 1.1.49 Ventajas de los mandos de fricción

Ventajas de los mandos de fricción Las ventajas de los mandos de fricción (fig. 1.1.49) incluyen la capacidad de proveer el patinaje necesario a la máquina y de poder usar una amplia gama de materiales. El área de contacto sobre el mando debe ser mínimo de 180 grados. Los mandos de fricción son costosos y un patinaje excesivo puede acelerar el desgaste y hacer que fallen prematuramente.

Fig. 1.1.50 Mando de correa

Mando de correa Los mandos de correa del tractor Challenger mostrado en la figura 1.1.50 usan fricción para transferir potencia del mando final al terreno.

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Fig. 1.1.51 Mando de disco

Mando de disco Los discos de embrague y las planchas mostrados en la figura 1.1.51 usan fricción para conectar el conjunto del embrague, el cual transfiere la potencia a la transmisión.

Fig. 1.1.52 Mando hidráulico - rueda hidráulica

Mando hidráulico Los mandos hidráulicos se han usado desde el inicio del desarrollo de la maquinaria. Una de las formas básicas de mando hidráulico es la rueda hidráulica (figura 1.1.52). Muchos de los molinos y fábricas de tiempos de la colonia en Norte América se impulsaban mediante ruedas hidráulicas. Los mandos hidráulicos se usan ahora en algunos de los equipos más modernos y sofisticados, como son los mandos hidrostáticos. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.1.53 Bomba hidráulica

Fig. 1.1.54 Motor

Bomba hidráulica y motor En una máquina, el mando hidráulico del tren de fuerza convierte la potencia mecánica del motor en potencia hidráulica, y luego convierte esta potencia hidráulica otra vez en potencia mecánica para mover la máquina. Esta conversión de potencia se hace usando un sistema hidrostático o hidrodinámico. El sistema hidrostático es un sistema hidráulico cerrado en el que se usa fluido a presión alta y velocidad baja para transmitir potencia. Una bomba hidráulica impulsada por motor (figura 1.1.53) suministra el flujo de aceite al motor (figura 11.1.54), que impulsa la máquina.

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Fig. 1.1.55 Acoplamiento hidráulico

Acoplamiento hidráulico La hidrodinámica usa presión baja de aceite a velocidad alta para transmitir potencia mediante el uso de un acoplamiento hidráulico. Un acoplamiento hidráulico (figura 1.1.55) consta de un impulsor (o bomba) y una turbina. El impulsor (accionado por el motor) envía el aceite a presión dentro de la turbina, la cual transfiere la potencia a la transmisión.

Fig. 1.1.56 Los líquidos no tienen forma propia

Los líquidos no tienen forma propia Los dos principios de hidráulica que se requieren para entender un sistema de mando hidrostático son: - Los líquidos no tienen forma propia y, por tanto, toman la forma del recipiente que los contenga (figura 1.1.56).

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Fig. 1.1.57 La Ley de Pascal

Ley de Pascal - Los líquidos son incompresibles. La Ley de Pascal de los fluidos establece: "El cambio de presión aplicado a un fluido contenido en un recipiente cerrado se transmite sin reducirse a cada punto del fluido y a las paredes que lo contienen" (figura 1.1.57).

V E N T AJA M E C A N IC A 1 00 lb s 50 lbs

5 0 lb/p ulg 2 x 2 p ulg. 2 = 1 00 lbs .

6 pulg.

50 lb/pu l 2 2 p ulg. 2

12 pu lg. 1 pu lg. 2

F lujo 50 lb /pulg 2 x 1 pu lg. 2 = 5 0 lb/p u lg 2

Fig. 1.1.58 Ventaja mecánica

Ventaja mecánica En la práctica, estos principios permiten que el aceite de un sistema hidráulico fluya en cualquier sentido y en conductos de cualquier tamaño o forma. Cuando la presión se aplica al fluido, en vez de comprimirlo, lo empuja a través de los conductos del dispositivo que lo contiene. La presión aplicada se transmite en todas las direcciones para producir trabajo.

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Por ejemplo, si dos cilindros iguales se conectan mediante un tubo y se llenan parcialmente de aceite, el comprimir el fluido de un cilindro hará que el fluido suba una cantidad correspondiente e igual en el cilindro conectado. Este es el principio de operación básico usado en hidráulica. Pongamos dos cilindros iguales con una pulgada cuadrada de área y dos pistones del mismo tamaño en cada cilindro. Si se aplica una fuerza de una libra al pistón de un cilindro, se aplicará una fuerza de una libra a través de todo el líquido. Entonces, habrá una fuerza igual de una libra en el segundo cilindro. Ahora, pongamos un primer cilindro con un área de una pulgada cuadrada y un segundo cilindro con un área de dos pulgadas cuadradas y apliquemos otra vez una fuerza de una libra al primer cilindro. Dado que el segundo cilindro tiene un área de dos pulgadas cuadradas, ahora habrá una fuerza de dos libras en el segundo pistón. Esto se llama ventaja mecánica (figura 1.1.58). La fuerza ejercida por un pistón se puede determinar multiplicando el área del pistón por la presión.

VE NTAJAS DE LO S M AND O S HID RAU LICO S •

M u y poca s p iezas en m ov im ie nto

•

M en or d esg aste

•

Gam as de v eloc ida d inf initas

Fig. 1.1.59 Ventajas del mando hidráulico

Ventajas del mando hidráulico En un sistema de mando hidrostático se usa un número de pistones para transmitir la potencia. Un grupo de pistones de la bomba envía la potencia a otro grupo de pistones del motor. En un mando hidráulico de motor de bomba, la velocidad de flujo de aceite determina la velocidad. El par depende de la presión del aceite. La dirección del flujo de aceite controla la dirección del flujo de potencia. Las ventajas de un sistema de mando hidráulico incluyen usar menos piezas, menor desgaste y tener gamas de velocidad infinitas. Los sistemas de mando hidráulico son susceptibles a escapes y a problemas relacionados con la temperatura.

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Lección 2: Componentes Básicos del Tren de Fuerza

Lección 2: Componentes Básicos del Tren de Fuerza

Fig. 1.2.1 Componentes básicos del tren de fuerza

Introducción En esta lección veremos los componentes básicos del tren de fuerza, incluidos los cojinetes, los sellos y los engranajes. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar su conocimiento de los componentes básicos del tren de fuerza, incluidos los cojinetes, los sellos y los engranajes, seleccionando la respuestas correctas en el examen de la unidad. Material de referencia Cuaderno del estudiante

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Introducción a los cojinetes

SEBV0507

Introducción a los sellos y juntas

SEBV0511

El libro de los engranajes

SEBV0533

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Fig. 1.2.2 Cojinetes

Cojinetes Un cojinete (figura 1.2.2) es un dispositivo mecánico que disminuye la fricción de una máquina en la que una pieza en movimiento ejerce fuerza sobre otra.

F R I C C IO N

Fig. 1.2.3 Fricción

Fricción Cuando los objetos se mueven uno contra otro se produce un grado de resistencia entre las superficies en contacto. Esta resistencia se conoce mejor como fricción (figura 1.2.3). Si bien la fricción es útil para transmitir el movimiento de un objeto a otro, la fricción también es una fuerza que actúa contra el movimiento. La fricción genera calor y produce desgaste de las superficies en contacto. En la maquinaria, cuando no se controla la fricción, produce daño rápido de las piezas y rotura de los equipos.

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Fig. 1.2.4 Cojinetes en ejes

Cojinetes en ejes Generalmente, los cojinetes sostienen una pieza en movimiento. El cojinete debe permitir que la pieza se mueva en un sentido, por ejemplo rotación, e impedir que se mueva en cualquier otro sentido, por ejemplo lateralmente. Los cojinetes generalmente se encuentran en los soportes rígidos de los ejes en rotación (figura 1.2.4) en donde se produce la mayor fricción.

FUN CIO NES DE LO S C OJINETES •

Red uce n la fricció n, el c alo r y el desg ast e

•

Sop orta n el p eso est átic o de los ejes y de la m aq uin aria

•

Sop orta n car gas ra diales y d e em p uje

•

Perm iten to lera ncia s m u y estre cha s

•

Fáciles de r eem p laza r y m en os cos toso s qu e los eje s

Fig. 1.2.5 Funciones de los cojinetes

Funciones de los cojinetes Los cojinetes se inventaron hace mucho tiempo. Cuando se inventó la rueda, estaba montada sobre un eje y la superficie de contacto entre la rueda y el eje era un cojinete. Los primeros cojinetes tenían superficies de madera o de cuero lubricadas con grasa, por ejemplo, grasa animal. Los cojinetes modernos se diseñan generalmente de dos tipos: de fricción y de antifricción. Ningún cojinete está completamente libre de fricción, pero ambos tipos de cojinetes son eficientes en la tarea de reducir la fricción. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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En la maquinaria, la lubricación y los cojinetes son los métodos más usados para reducir la fricción, el calor y el desgaste. El aceite suministra lubricación y enfriamiento pero no provee sostén. Los cojinetes son particularmente útiles porque también soportan el peso estático y las cargas dinámicas de los ejes de mando giratorios, de los engranajes, de las bielas, etc. Por ejemplo, los cojinetes de las ruedas soportan el peso total de una máquina pesada. Los cojinetes de los muñones del cigüeñal dan soporte al eje de las fuerzas producidas por las bielas. Las principales funciones de los cojinetes de una máquina son: - Disminuir la fricción, el calor y el desgaste - Soportar el peso estático de los ejes y la máquina - Soportar las cargas radiales y de empuje producidas por los ejes giratorios - Permitir tolerancias de ajuste mínimas para evitar el "juego" de los ejes de rotación - Son más fáciles de reemplazar y menos costosos que los ejes.

Fig. 1.2.6 Cargas radiales y de empuje en los cojinetes

Cargas radiales y de empuje en los cojinetes A medida que los ejes de los engranajes funcionan en la máquina, se producen diversas cargas que los cojinetes deben soportar. Primero, está la carga estática del peso del eje y los engranajes montados sobre él (figura1.2.6, diagrama superior). La dirección de la carga está en línea con el eje (o axial). Esta se denomina carga radial. Segundo, cuando el eje gira, tiende a moverse hacia la izquierda o hacia la derecha a lo largo de la línea central del eje (figura 1.2.6, diagrama inferior). Esta carga se denomina carga de empuje. Los cojinetes absorben las cargas radiales y de empuje para impedir el movimiento de los ejes. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Aunque en los equipos modernos se usan muchos tipos de cojinetes, los cojinetes se clasifican en dos tipos principales: compactos (de fricción) y antifricción.

Fig. 1.2.7 Cojinetes compactos

Cojinetes compactos Los cojinetes compactos (figura 1.2.7) se clasifican como cojinetes de manguito o bujes, y cojinetes divididos. Los cojinetes compactos también se conocen como cojinetes de fricción.

Fig. 1.2.8 Eje soportado por aceite (teoría compacta)

En un cojinete compacto, el eje gira en la superficie del cojinete. El eje y el cojinete están separados por una delgada capa de aceite lubricante. Cuando el eje gira a la velocidad de operación, queda generalmente soportado por la delgada capa de aceite y no por el cojinete en sí. A medida que aumenta la velocidad de giro, la película de aceite aumenta de grosor, el aumento de la fricción disminuye en proporción directa a la velocidad. En velocidades bajas la película de aceite es más delgada si no cambian otros factores. En velocidades extremadamente bajas, la película se puede romper y las dos piezas entran en contacto. Por esto, la fricción es alta cuando se inicia el movimiento de una máquina y el cojinete puede fallar si se producen altas tensiones durante el arranque. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.2.9 Cojinete de manguito

Cojinete de manguito Los tipos más sencillos de cojinetes compactos son los cojinetes de manguito de una pieza, también llamados bujes. Los cojinetes de manguito se usan en ruedas y otros ejes en rotación desde hace mucho tiempo. Los cojinetes de manguito o muñón son más sencillos en su fabricación que los cojinetes antifricción, pero más complejos en su teoría de operación. La figura 1.2.9 muestra un tipo de cojinete de manguito y un eje de levas. En el bloque del motor, el eje de levas se apoya en los muñones mediante los cojinetes de manguito.

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El eje soportado por el cojinete se denomina muñón y la parte externa se denomina manguito. Si el muñón y el manguito son de acero, las superficies del cojinete, aun si están bien lubricadas, se pueden agarrotar o producir esquirlas de metal debido al contacto. Por esto, los manguitos de la mayoría de los cojinetes están revestidas con latón, bronce o metal antifricción. Los cojinetes de manguito de bronce se usan ampliamente en las bombas de aceite y en los motores eléctricos. Los cojinetes compactos son piezas de metal revestidos con material más blando que el de los ejes en los que giran, de modo que los cojinetes se desgastarán antes que el eje. Es más fácil y mucho menos costoso reemplazar un cojinete desgastado que tener que reemplazar el eje o el conjunto que descansa sobre el cojinete. En general, los cojinetes de manguito se lubrican con presión a través de un orificio en el muñón o desde la ranura que contiene el cojinete. A menudo el manguito tiene ranuras que sirven para distribuir el aceite uniformemente sobre la superficie del cojinete.

Fig. 1.2.10 Cojinete dividido

Cojinete dividido El segundo tipo de cojinete compacto es el cojinete dividido (fig.1.2.10). Los cojinetes divididos son probablemente los más usados en los motores para automóvil. Los cojinetes de bancada son un tipo de cojinetes divididos atornillados a las varillas del pistón. Estos cojinetes se pueden reemplazar si se desgastan excesivamente. Los cojinetes divididos, además de tener orificios para el aceite, a menudo tienen ranuras que permiten que el aceite fluya libremente alrededor de la cara del cojinete. Los cojinetes divididos también pueden tener pestañas de traba que se ajustan en las muescas de la tapa del cojinete. Estas pestañas evitan que el cojinete patine horizontalmente sobre el eje. Aunque se describen como cojinetes compactos, generalmente los cojinetes divididos constan de dos capas de metal. El material de la cara del cojinete generalmente es una aleación de aluminio, por ser más blando que el acero y buen conductor de calor. El aluminio blando permite que las partículas extrañas que entren en el aceite se incrusten en la cara del cojinete, y se evita así que se raye el cigüeñal, que es mucho más costoso. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

VENTAJAS DE LO S C OJINETES C OM PACTO S • E conó m icos • M an ejan altas carg as ra diales

Fig. 1.2.11 Ventajas de los cojinetes compactos

Ventajas de los cojinetes compactos - Bajo costo - Manejo de altas cargas radiales

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Fig. 1.2.12 Cojinetes antifricción

Cojinetes antifricción En los cojinetes antifricción se usa la acción de rodadura para reducir la fricción y obtener una fricción inicial más baja que en los cojinetes compactos. Los diseños de los cojinetes antifricción (figura 1.2.12) incluyen los cojinetes de bolas, de rodillos y de agujas.

Fig. 1.2.13 Componentes de los cojinetes antifricción

El conjunto de los cojinetes antifricción (figura 1.2.13) consta generalmente de los siguientes componentes: Cubeta interior o cono: Es un anillo de acero endurecido con un canal rectificado o ranura para que sostenga el movimiento de las bolas o los rodillos. La cubeta interior generalmente está sujeta al eje giratorio que soporta el cojinete. Cubeta exterior: Parecida a la cubeta interior, es un anillo de acero endurecido con un canal o ranura que sostiene el movimiento de las bolas o los rodillos. La cubeta exterior generalmente es un componente separado, montado de forma que permanezca fijo.

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Bolas o rodillos: Entre las cubetas están los verdaderos elementos que permiten reducir la fricción. Estos pueden ser bolas de acero endurecidas, rodillos rectos o cónicos, o rodillos delgados llamados agujas. Las bolas o rodillos giran libremente entre las cubetas exterior e interior. Jaula: La jaula está ubicada entre las cubetas exterior e interior y se usa para mantener el espacio libre correcto entre las bolas o rodillos.

Fig. 1.2.14 Area de contacto del cojinete

Los cojinetes antifricción reducen la fricción al proveer tanto acción de rodadura como un área reducida de contacto (Figura 1.2.14). Las bolas tienen contacto en un punto con las cubetas que las soportan y permiten una operación a alta velocidad. Una delgada capa de aceite separa los componentes. Los rodillos rectos tienen una línea de contacto. La línea provee mayor contacto de superficie lo que da mayor soporte a cargas radiales.

Fig. 1.2.15 Cojinetes de rodillos cónicos

Cojinetes de rodillos cónicos Los rodillos cónicos funcionan de igual forma que los rodillos rectos. Los rodillos y las superficies de las cubetas están ahusados en ángulo hacia la línea central del eje que los soportan. El ángulo da resistencia a las cargas de empuje. Los cojinetes cónicos (figura 1.2.15) se usan a menudo en los dos extremos del eje y trabajan juntos para contrarrestar las cargas de empuje en ambos sentidos. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.2.16 Cojinetes de agujas

Cojinetes de agujas Los cojinetes de agujas (figura 1.2.16) funcionan igual que los cojinetes de rodillos rectos y permiten también una línea de contacto. Debido a los diámetros pequeños de las agujas, estos cojinetes se pueden usar en aplicaciones donde hay disponible un espacio mínimo.

Fig. 1.2.17 Cojinetes de agujas con jaula

Cojinetes de agujas con jaula Las agujas tienen la más alta capacidad de carga en el mismo espacio radial de los otros cojinetes, pero su aplicación se limita a diámetros interiores menores de 254 mm (10 pulgadas).

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VENTA JAS D E LOS CO JINETES AN TIF RICCIO N •

E vit an el de sga ste de l eje

•

M en or pé rdid a de p oten cia

•

P erm ite n velo cid ade s a lta s

Fig. 1.2.18 Ventajas de los cojinetes antifricción

Cojinetes antifricción Las ventajas de los cojinetes antifricción son: - Evitan el desgaste del eje - Disminuyen las pérdidas de potencia - Permiten velocidades más altas

Fig. 1.2.19 Falla del sello

Sellos y empaquetaduras Para una operación suave con un mínimo desgaste, la mayoría de los engranajes y cojinetes requieren lubricación constante. Desde hace mucho tiempo los ingenieros han ideado diferentes medios para mantener la lubricación alrededor de las piezas en movimiento y evitar que entren el agua, el polvo y la suciedad. Dadas las condiciones típicas de operación de la maquinaria de construcción, la eficacia de los sellos es particularmente importante. El daño del sello (figura 1.2.19) puede ocasionar roturas de la máquina y, como consecuencia, pérdida de tiempo y de dinero. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.2.20 Tipos de sellos

Tipos de sellos Un sello se define como un trozo de material o un método para evitar o disminuir el flujo de fluido o aire entre dos superficies. Las superficies de sello pueden ser fijas o tener movimiento entre ellas. Algunas funciones de los sellos son: - Evitar fugas del lubricante - Impedir que entren la suciedad y otros cuerpos extraños - Mantener separados fluidos como el agua y el aceite - Mantener su flexibilidad para permitir el movimiento entre las partes sin que se presenten fugas - Sellar superficies rugosas - Desgastarse más rápido que las piezas más costosas en que se usan Los sellos (figura 1.2.20) se pueden clasificar en dos tipos básicos: sellos estáticos y sellos dinámicos. Los sellos estáticos se usan cuando no hay movimiento entre las dos superficies selladas. Los sellos dinámicos se usan cuando hay movimiento entre las superficies selladas. Los sellos estáticos incluyen los sellos anulares, las empaquetaduras y el material líquido de la empaquetadura. Los sellos dinámicos incluyen los sellos anulares, los sellos de labio, los sellos Duo-Cone y las empaquetaduras de anillo.

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Fig. 1.2.21 Empaquetaduras

Empaquetaduras Las empaquetaduras son unos de los sellos más usados para sellar pequeños espacios entre piezas fijas de la máquina. Se fabrican de materiales que evitan el paso de aire, gas o líquido entre las superficies fijas. Algunas partes donde se usan las empaquetaduras son entre la culata y el bloque, y entre el bloque y el colector de aceite. Las superficies deben estar limpias, lisas, secas y sin rayas. La presión de los herrajes para unir las superficies produce una parte importante de la acción de sello de las empaquetaduras. Se deben apretar los herrajes al par específico para evitar fugas.

Fig. 1.2.22 Sello anular

Sello anular El sello anular (figura 1.2.22) es un anillo circular blando de caucho natural, caucho sintético o plástico. Durante la operación, el sello generalmente se comprime entre las dos superficies de las piezas y las sella. El sello se puede usar como sello estático de manera similar a una empaquetadura. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.2.23 Anillo de retención

Los anillos de retención (figura 1.2.23) se usan en aplicaciones de sellado de presión extremadamente alta por encima de 800 lb/pul2 (5.500 kPa), algunas veces en combinación con los sellos anulares para evitar la extrusión del sello anular en el espacio libre entre las superficies selladas. Los anillos de retención de presión generalmente se fabrican de plástico y aumentan la vida útil del sello anular. Aunque la mayoría de los sellos anulares tienen una sección circular, hay sellos con otras formas que se emplean en aplicaciones específicas. Asegúrese de que todas las superficies donde se instalan los sellos estén libres de suciedad y de polvo. Revise el sello en busca de suciedad, cortes y rayas. No se deben torcer o estirar los sellos anulares durante su instalación. Cuando quite un sello anular use herramientas que no dañen la superficie de la pieza.

Fig. 1.2.24 Sellos de labio internos

Sellos de labio Los sellos de labio son unos de los más importantes sellos dinámicos usados en la maquinaria de construcción. Los sellos de labio resisten la operación en todo tipo de condiciones severas, así como alta temperatura o el contacto con lubricantes o fluidos hidráulicos. También resisten el movimiento entre las dos piezas selladas. Los sellos de labio son relativamente fáciles de quitar para el reemplazo. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Los dos tipos más comunes de sellos de labio son los radiales y los sellos contra suciedad. Los sellos de labio contra suciedad se usan como "raspadores" en los cilindros hidráulicos. Los sellos de labio radial se usan para evitar fugas en los ejes de rotación y se fabrican de diferentes formas y tamaños de acuerdo con las aplicaciones específicas. Los sellos de labio interno tienen el labio de sello en su diámetro interno. Algunos de los sellos de labio interno más comunes se muestran en la figura 1.2.24.

Fig. 1.2.25 Sellos de labio externo

Sellos de labio radial externo Los sellos de labio radial externo (figura 1.2.25) tienen el sello de labio en su diámetro exterior. E LE M E NTO SE LL AN TE TALO N P UN TA

S EC CION DE FL EX ION L ABIO BOR DE C ONTACTO EJ E S UP ER FIC IE DE AJU STE RANU RA RES OR TE DE LIGA AR EA D E U NIO N

JAULA EL CAS CO EX TE RIOR DEL S EL LO SE US A CO M O PR O TEC CION Y PARA L A IN STALAC ION

Fig. 1.2.26 Resorte de liga

Resorte de liga Los sellos de labio radial se sostienen contra la superficie del eje que sellan mediante la presión del fluido y un resorte de liga (figura 1.2.26). El resorte de liga suministra una fuerza adicional cuando la presión del fluido es baja. El sello realmente funciona sobre una delgada película de aceite entre el labio del sello y el eje. Esto permite la lubricación del labio del sello sin permitir fugas. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Algunas veces, se usan cilindros delgados de metal denominados manguitos de desgaste del eje junto con los sellos de labio para suministrar una superficie suave de reemplazo al sello y evitar tener que remplazar los ejes costosos o que requieren un alto grado de rectificado. Los manguitos se encuentran a menudo en empaquetaduras universales y cigüeñales grandes. Asegúrese de que la superficie donde se usan los sellos de labio estén limpias y libres de rayas o muescas. No se deben usar sellos de labio si el labio está deformado. Los sellos de labio se deben quitar usando una herramienta especial.

Fig. 1.2.27 Componentes del sello Duo-Cone

Sello Duo-Cone Los sellos Duo-Cone se diseñan para evitar la entrada de suciedad y el escape de lubricante. Debido a las condiciones severas donde se usan, los sellos Duo-Cone deben ser resistentes a la corrosión para que duren un largo tiempo con un mínimo de mantenimiento. Deben ser resistentes a las fuerzas del eje, juego axial y cargas de choque. El sello Duo-Cone contiene dos anillos, generalmente de caucho, montados sobre dos anillos de retención de metal que poseen ranuras.

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Fig. 1.2.28 Sello Duo-Cone

Durante la operación, el caucho o los anillos tóricos sostienen juntos los anillos de metal para formar un sello. Los anillos toricos también proporcionan amortiguación para los anillos de metal y mantienen las caras de sello en línea cuando el eje se mueve durante la operación de la máquina. Las superficies lisas de los anillos de metal permiten junto con el aceite, el sellado del eje. Los sellos Duo-Cone deben mantenerse en operación para que hagan el sellado metal a metal. Si la máquina se para por mucho tiempo, los sellos pueden presentar fugas. Esto no significa que el sello se deba reemplazar. Use las guías de operación para determinar la falla de los sellos Duo-Cone. En el servicio a los sellos Duo-Cone se deben quitar de los nuevos anillos Duo-Cone todo rastro de películas protectoras o de aceite. Use solvente y asegúrese de que todas las superficies estén secas. Antes de armar, se deben limpiar las caras del sello y aplicar cuidadosamente una capa de aceite en la cara de sello de metal usando un paño suave untado con aceite de baja viscosidad. No se debe poner aceite en el anillo de caucho. Al instalar el sello use la herramienta adecuada para dar la fuerza correcta de aplicación. Los anillos del sello Duo-Cone siempre se deben mantener en pares.

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Engranajes Puesto que la función de un engranaje se hace a través de los dientes, los engranajes generalmente se clasifican de acuerdo con la forma del diente. En el desarrollo de la maquinaria, se han diseñado muchos patrones de engranajes de acuerdo con cada tarea específica. Para una operación correcta, los engranajes en contacto deben tener dientes del mismo tamaño y diseño. También, al menos un par de dientes deben estar conectados en todo momento, aunque los patrones de diente para la mayoría de los engranajes permiten que más de un par de dientes estén en contacto continuo. Los siguientes son los engranajes más comunes que se encuentran en las máquinas industriales modernas.

Fig. 1.2.29 Engranajes de dientes rectos

Engranajes de dientes rectos Los dientes de los engranajes de dientes rectos se rectifican rectos y paralelos al eje de rotación del engranaje. Los engranajes de dientes rectos son propensos a producir vibración. Estos engranajes también tienden a hacer ruido durante la operación y se usan generalmente en aplicaciones de velocidad baja. Los engranajes de dientes rectos se usan generalmente en transmisiones, debido a que los dientes rectos permiten a los engranajes deslizarse fácilmente hacia adentro y hacia afuera en la conexión, para facilitar el cambio de velocidad.

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Fig. 1.2.30 Engranajes helicoidales

Engranajes helicoidales Los engranajes helicoidales tienen dientes que no están paralelos al eje sobre el que están montados, sino que están en espiral alrededor del eje, en forma de hélice. Los engranajes helicoidales se usan para cargas pesadas debido a que los dientes se conectan en ángulo agudo, en lugar del ángulo de 90 grados con que se conectan los dientes rectos. El contacto de los engranajes empieza y rueda hacia abajo en el borde de salida, para permitir una transferencia de fuerza más suave que en los engranajes de dientes rectos. Esto también permite una operación silenciosa y la posibilidad de manejar mayor fuerza de empuje. Los engranajes helicoidales también duran más que los engranajes de dientes rectos. Una desventaja de los engranajes helicoidales sencillos es que producen fuerzas laterales que tienden a empujar los engranajes a lo largo de los ejes. Esto produce una carga adicional sobre los cojinetes del eje.

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Fig. 1.2.31 Engranajes helicoidales dobles

Engranajes helicoidales dobles El empuje producido por los engranajes helicoidales se puede compensar mediante el uso de engranajes helicoidales dobles o engranajes de espina de pescado. Los engranajes helicoidales dobles tienen dientes en forma de V, la mitad compuesta por un diente helicoidal derecho y la otra mitad por un diente helicoidal izquierdo. El empuje producido por un lado se contrarresta por el empuje del otro lado. Generalmente, hay un pequeño canal entre las dos hileras de dientes. Esto permite un alineamiento más fácil y evita que el aceite quede atrapado en el vértice de la V. Los engranajes helicoidales dobles tienen las mismas ventajas de los engranajes helicoidales, pero son más costosos. Se usan en turbinas grandes y en generadores.

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Fig. 1.2.32 Engranajes cónicos simples

Engranajes cónicos simples Los engranajes cónicos permiten que el flujo de potencia en un tren de engranajes gire en curva. Los dientes del engranaje son rectos y en línea con el eje, pero biselados en ángulo con respecto a la axial horizontal del eje. Los dientes del engranaje cónico son ahusados en el espesor y en la altura. El engranaje de impulsión más pequeño se denomina piñón, mientras el engranaje impulsado más grande se llama corona. Los engranajes cónicos simples se usan en aplicaciones donde la velocidad es baja y no hay fuerzas de impacto altas. Por ejemplo, los controles de ruedas manuales usan generalmente engranajes cónicos simples.

Fig. 1.2.33 Engranajes cónicos helicoidales

Engranajes cónicos helicoidales Los engranajes cónicos helicoidales se diseñan para aplicaciones donde se requiere mayor potencia que la que pueden proveer los engranajes cónicos simples. Los dientes del engranaje helicoidal están oblicuos sobre las caras angulares de los engranajes. Los dientes se traslapan considerablemente de tal forma que pueden soportar cargas más altas. Los engranajes cónicos helicoidales reducen la velocidad y aumentan la potencia. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.2.34 Engranajes hipoidales

Engranajes hipoidales Los engranajes hipoidales son una modificación de los engranajes cónicos helicoidales y se usan cuando los ejes son perpendiculares pero no se intersecan. El piñón pequeño está debajo del centro de la corona impulsada. El uso más común del engranaje hipoidal es en la conexión del eje de mando con el eje posterior de los vehículos. El engrane helicoidal que se utiliza para transmitir la rotación entre ejes no paralelos se denomina con frecuencia, en forma incorrecta, conexión en espiral.

Fig. 1.2.35 Engranajes de tornillo sinfín

Engranaje de tornillo sinfín Otra modificación de la conexión helicoidal se logra mediante el tornillo sinfín. Un tornillo sin fin es un cilindro largo y delgado que tiene uno o más dientes helicoidales continuos en contacto con un engranaje helicoidal. Los engranajes de tornillo sinfín difieren del engranaje helicoidal en que los dientes del tornillo se deslizan a través de los dientes de la rueda impulsada, en vez de ejercer una presión de rodadura directa. Los engranajes de tornillo sinfín se usan principalmente para transmitir la rotación de un eje a otro en ángulo de 90 grados con una gran reducción de velocidad. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 1.2.36 Aplicación del engranaje de tornillo sinfín

Aplicación del engranaje de tornillo sinfín La figura 1.2.36 es un ejemplo de aplicación de un engranaje de tornillo sinfín.

Fig. 1.2.37 Conjunto de engranaje de piñón y cremallera

Conjunto de engranaje de piñón y cremallera Los engranajes de piñón y cremallera se pueden usar para convertir un movimiento en línea recta en un movimiento de rotación, o un movimiento de rotación en un movimiento en línea recta, dependiendo de si la cremallera o el piñón son el elemento impulsado. Los dientes de la cremallera son rectos, mientras los del piñón son curvos. Los usos comunes del conjunto de engranaje piñón y cremallera se encuentran en los sistemas de dirección de vehículos o en la prensa de árbol.

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.2.38 Conjunto de engranajes de piñón y cremallera

Fig. 1.2.39 Conjunto de engranajes de piñón y cremallera

Las figuras 1.2.38 1.2.39 muestran ejemplos de aplicaciones que usan conjuntos de engranajes de piñón y cremallera.

Fig. 1.2.40 Corona y engranajes planetarios

Corona (dientes internos) Las coronas se usan en los conjuntos de engranajes planetarios. El conjunto de engranajes planetarios incluye una corona con dientes internos que se acoplan con los dientes de los engranajes planetarios más pequeños. Los engranajes planetarios se acoplan con un engranaje central. La operación del conjunto de engranajes planetarios se explica en la lección 3. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Lección 3: Sistemas de Mando del Tren de Fuerza

Lección 3: Sistemas de Mando del Tren de Fuerza M A NDO S DEL TREN DE FU ERZA •

•

M A ND OS D E E NGR AN AJ ES -

Pla net ario

-

C ontra eje

-

C oron a y piñ ón

M A ND OS H ID RA ULI CO S -

A copla m iento h id ráulico

-

Hidro stát ico

Fig. 1.3.1 Componentes del tren de fuerza básico

Introducción En esta lección estudiaremos los tipos de mandos de engranajes y de mandos hidráulicos usados en el tren de fuerza. Los mandos de engranajes que se usan comúnmente en el tren de fuerza incluyen los engranajes planetarios, los engranajes de contraeje y los engranajes de corona y piñón. Los mandos hidráulicos que se usan comúnmente en el tren de fuerza incluyen el acoplamiento hidráulico y el mando hidrostático. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar que tiene conocimiento de los mandos de engranaje, como son los engranajes planetarios, los engranajes de contraeje y los engranajes de corona y piñón, así como de los mandos hidráulicos usados en los trenes de fuerza, mediante la selección de las respuestas correctas en el examen de la unidad. Material de referencia Cuaderno del estudiante Tren de fuerza del Cargador de Ruedas 970F (SENR6627-01) págs. 87-96 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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1-3-2

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Fig. 1.3.2 Conjunto de engranajes planetarios

Mandos de engranajes Los conjuntos de engranajes planetarios se usan en las transmisiones, los divisores de par y los mandos finales. Los conjuntos de engranajes planetarios se denominan así por su funcionamiento similar al de un sistema solar. La figura 1.3.2 ilustra los componentes de un conjunto de engranajes planetarios. Los engranajes planetarios (1) se conocen también como piñones o engranajes locos. El engranaje central (4) también se denomina engranaje solar. Alrededor del engranaje central (4) giran dos o más engranajes planetarios (1) en contacto continuo con el engranaje central. Los engranajes planetarios se montan en un dispositivo portador (2) y giran sobre sus ejes mientras giran alrededor del engranaje central. Los engranajes planetarios también están en contacto continuo con los dientes internos de una corona más grande (3) que rodea el conjunto planetario. Con los conjuntos de engranajes planetarios se logran diferentes relaciones de engranajes, que impulsan y sostienen los tres miembros del sistema. Cuando un miembro se impulsa y otro se mantiene fijo, el tercer miembro es el que entrega la potencia de salida. Por ejemplo, si el engranaje central se impulsa y la corona se mantiene fija, los engranajes más pequeños del dispositivo portador irán alrededor de la corona en el mismo sentido que el engranaje central. El portador girará a una velocidad menor en una relación de engranajes baja. Si el portaplanetarios se impulsa y la corona se mantiene fija, los engranajes planetarios pequeños del portador irán alrededor de la corona y obligarán al engranaje central a girar en el mismo sentido. El engranaje central girará a una velocidad más alta. Si se mantiene fijo el portaplanetarios y se impulsa el engranaje central, los engranajes planetarios del portador giran en el sentido opuesto al engranaje central y obligan a la corona a girar en sentido contrario. Para alcanzar una gama infinita de par de salida y de relaciones de velocidad impulsada, se usan muchas variantes del sistema planetario.

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VEN TAJAS DEL CO NJU NTO DE ENG RAN AJES PLAN ETARIOS •

Con jun to p equ eño co n diseñ o com p acto con algun as v aria cion es

•

M á s d ien tes en c onta cto p ara t rans fere ncia de po tenc ia m á s s ua ve

•

La car ga d e los en gra naje s está eq uilibr ad a

•

Sele cció n inf inita de relación de e ngra na jes

Fig. 1.3.3 Ventajas del conjunto de engranajes planetarios

Ventajas del conjunto de engranajes planetarios Las ventajas del conjunto de engranajes planetarios incluye un diseño compacto con muchas variaciones en un conjunto pequeño. Más dientes están en contacto para una suave transmisión de potencia, y la carga de los engranajes está equilibrada. El conjunto de engranajes planetarios también suministra un número infinito de selecciones de relaciones de engranaje. Sin embargo, los engranajes planetarios son más pesados y costosos que otros sistemas de mando.

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.4 Transmisión planetaria

Fig. 1.3.5 Mando final planetario

Transmisión planetaria y mando final planetario La transmisión planetaria de la figura 1.3.4 y el mando final planetario de la figura 1.3.5 son dos ejemplos de conjuntos de engranajes planetarios que se emplean en los trenes de fuerza.

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.6 Conjunto de engranajes de contraeje

Los engranajes de contraeje se usan principalmente en las transmisiones manuales y servotransmisiones. Los conjuntos de engranajes de contraeje (figura 1.3.6) permiten cambiar un conjunto de engranajes sin alterar las otras relaciones de engranajes. Los engranajes se montan sobre ejes paralelos. La dirección de la fuerza no se puede cambiar, a menos que un engranaje loco esté equipado al conjunto de engranajes de contraeje. Un engranaje en un eje impulsa a otro engranaje sobre un segundo eje. Un conjunto de engranajes de contraeje se puede equipar con varios engranajes y ejes para lograr velocidades diferentes.

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Fig. 1.3.7 Transmisión de contraeje

Transmisión de contraeje Las ventajas del conjunto de engranajes de contraeje incluyen menor número de piezas y menor peso. Un conjunto de engranajes de contraeje generalmente es menos costoso que un conjunto de engranajes planetarios.

Fig. 1.3.8 Mando final de contraeje (engranaje principal)

Mando final de contraeje (engranaje principal) La transmisión de contraeje de la figura 1.3.7 y el engranaje principal de mando final de la figura 1.3.8 son dos ejemplos de un conjunto de engranajes de contraeje usados en el tren de fuerza.

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1-3-7

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.9 Conjunto de engranajes de corona y piñón

Conjunto de engranajes de corona y piñón El conjunto de engranajes de corona y piñón (figura 1.3.9) consta de una corona y un engranaje de piñón. Los ejes de los engranajes están en ángulo recto entre sí. El conjunto de engranajes de corona y piñón se usa para cambiar el sentido del flujo de potencia. El engranaje piñón impulsa la corona. Cada engranaje está ahusado para permitir un contacto correcto de los dientes. El conjunto de corona y piñón permite que el flujo de potencia gire en curva.

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1-3-8

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.10 Conjunto de engranajes cónicos de corona y piñón de un tractor de cadenas

Fig. 1.3.11 Conjunto de engranajes cónicos de corona y piñón en máquinas de ruedas

Conjunto de engranajes cónicos de corona y piñón en máquinas de ruedas Los engranajes cónicos de corona y piñón están en un conjunto acoplado. El conjunto de engranaje de corona de la figura 1.3.10 se usa en los tractores de cadenas, para transmitir la potencia desde la transmisión hasta el mando final. El conjunto de corona de la figura 1.3.11 se usa en los equipos de ruedas para transmitir la potencia desde la transmisión hasta el diferencial. Observe que la corona de los equipos de ruedas es parte del conjunto del diferencial.

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1-3-9

M OTOR

BOM BA HID R AU LIC A

Tren de Fuerza I

M OTO R HIDR AU LIC O

TR AN SM IS ION O D IF ERE NC IAL

M AN DO FINAL

C O NEX ION H IDR AU LIC A

M OTO R

M OTO R H IDR AUL ICO

M A ND O F IN AL

M OTOR HIDRAUL ICO

M A N DO FIN AL

B O M BA HIDRAUL ICA

Fig. 1.3.12 Sistema de mando hidrostático básico

Mandos hidráulicos Los mandos hidráulicos son otro método de transferir potencia del motor al terreno. En reemplazo de los engranajes, el fluido transmite la potencia del motor a la transmisión o a los motores de los mandos hidráulicos. Las dos clases de mandos hidráulicos son el mando hidrostático y el de acoplamiento hidráulico. El sistema de mando hidrostático básico consta de una bomba hidráulica, las tuberías y el (los) motor(es). El acoplamiento hidráulico o rodete/turbina suministra la conexión hidráulica entre el motor y la transmisión. El acoplamiento hidráulico desempeña las mismas tareas que el embrague mecánico, pero para transferir la potencia, se usa fluido de aceite hidráulico en vez de discos de fricción. En un sistema de mando hidrostático (figura 1.3.12) la tubería une la bomba y el motor en un circuito hidráulico cerrado. La bomba es la parte central del mando hidrostático. La bomba convierte la energía mecánica en energía hidráulica. Las tuberías llevan el fluido a alta presión de la bomba al motor y retornan el fluido a baja presión del motor a la bomba. El motor convierte la energía hidráulica en trabajo mecánico. El motor se conecta a la pieza del equipo que desarrolla el trabajo mecánico de impulsión del equipo. Dependiendo del equipo, estos pueden ser los mandos finales de las ruedas, el diferencial o la transmisión. Los mandos hidrostáticos ofrecen una gama infinita de velocidades y proveen un medio relativamente simple de transferir la potencia al terreno (para impulsar la máquina).

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1-3-10

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.13 Cargador de Ruedas 902

Fig. 1.3.14 Segadora trilladora LEXION

El Cargador de Ruedas 902 que se muestra en la figura 1.3.13 y la Segadora Trilladora LEXION de la figura 1.3.14 son ejemplos de equipos con sistemas de mando hidrostáticos.

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Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.15 Acoplamiento hidráulico

Acoplamiento hidráulico En un acoplamiento hidráulico o mando impulsor de turbina (figura 1.3.15), el rodete y la turbina se sitúan muy cerca uno del otro en una caja cerrada llena de aceite. El rodete es el elemento impulsor, mientras que la turbina es el elemento impulsado. La fuerza del motor gira el rodete. El rodete actúa como una bomba para impulsar el fluido hacia la turbina. El fluido en remolino empuja los álabes en la turbina y hace que está gire. La turbina está conectada a la salida de la potencia. El rodete tiene la forma de un tazón y está lleno de aceite. Debido al giro, el rodete produce una fuerza centrífuga que hace que el aceite se desborde sobre el borde externo del tazón. La turbina, que también tiene forma de tazón, está sobre el rodete de tal forma que el fluido del rodete fluye dentro de la turbina. La fuerza de impacto del fluido transmite el par del rodete a la turbina. Los principios de funcionamiento de la transmisión del par a través de mandos hidráulicos se denominan "hidrodinámicos". La hidrodinámica es la dinámica de los fluidos incompresibles en movimiento. Los fluidos de un mando hidrodinámico permiten transmitir el par con menor impacto que en un engranaje mecánico o mando de cadena. La transferencia de potencia, más gradual, pone menos tensión en la tubería de mando para obtener una mayor vida útil del equipo.

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Unidad 1 Lección 3

1-3-12

Tren de Fuerza I

Fig. 1.3.16 Tractor de cadenas

Tractor de cadenas Los acoplamientos hidráulicos, como los convertidores de par, operan según los mismos principios hidrodinámicos. Los convertidores de par se pueden encontrar en muchos equipos con servotransmisiones (figura 1.3.16).

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Unidad 3: Transmisiones

UNIDAD 3 Transmisiones

Introducción En esta unidad estudiaremos las transmisiones manuales y las servotransmisiones. En la lección 1 se estudiarán las transmisiones manuales, accionadas por el operador mediante el uso de palancas, ejes y cables. En la lección 2 veremos las servotransmisiones, accionadas automáticamente mediante embragues hidráulicos y controles hidráulicos o electrónicos. En la lección 3 estudiaremos las válvulas y los controles de las transmisiones. Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de identificar las transmisiones manuales, las servotransmisiones y los diferentes tipos de controles manuales e hidráulicos, y explicar el funcionamiento de cada una.

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Lección 1: Transmisiones Manuales

Lección 1: Transmisiones Manuales

Fig. 3.1.1 Transmisión manual

Introducción Esta lección explica la operación de la transmisión manual, incluidas la transmisión de engranajes deslizantes, la transmisión de collares deslizantes y la transmisión de conexión sincronizada. Teoría de operación La transmisión provee los mandos de avance y de retroceso, las gamas de velocidad y las fuerzas de empuje. La transmisión controla la dirección, la velocidad y la fuerza de movimiento de la máquina. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar su conocimiento de los componentes básicos y de la operación de las transmisiones manuales, mediante la selección de las repuestas correctas del examen de la unidad. Material de referencia Cuaderno del estudiante Tren de fuerza de las Cargadoras Retroexcavadoras 416B, 426B, 428B, 436B y 438 (SENR5803-01) pág. 65-100 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

3-1-3

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.2 Tren de engranajes

Una transmisión manual usa engranajes y ejes (figura 3.1.2) para obtener diferentes relaciones de engranajes. Un "tren de engranaje" es una serie de engranajes conectados. El tren de engranajes transmite y adapta la potencia del motor a las ruedas de mando o a las cadenas de la máquina. Consulte la unidad 1 para un repaso adicional de engranajes, relación de engranajes y tren de engranajes. La velocidad del eje de salida, comparada con la velocidad del eje de entrada, varía en cada cambio de velocidad. Esto permite que el operador cambie el par al mando final. En velocidades bajas, aumenta el par y disminuye la velocidad de viaje. En velocidades altas, aumenta la velocidad de viaje y disminuye el par.

VE NTAJ A DE VELOC ID AD o VEN TAJ A DE P AR

Fig. 3.1.3 Reducción de velocidad y aumento de velocidad

Reducción de velocidad y aumento de velocidad La reducción de velocidad tiene lugar cuando un engranaje pequeño impulsa un engranaje más grande para aumentar la fuerza de giro o par (figura 3.1.3, parte inferior). La reducción de velocidad se usa en las velocidades bajas de la transmisión. Existe una relación de velocidad normal o alta cuando un engranaje más grande impulsa a un engranaje más pequeño. La velocidad del engranaje de salida aumenta, pero el par disminuye (figura 3.1.3, parte superior). Las transmisiones manuales generalmente usan engranajes rectos o engranajes helicoidales. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.4 Cojinetes de la transmisión

Cojinetes y lubricación Los cojinetes, los ejes, los engranajes y otras piezas en movimiento de la transmisión manual se lubrican por salpicadura de aceite. A medida que los engranajes giran, estos lanzan con fuerza el aceite alrededor y dentro de la caja de la transmisión. Los cojinetes se usan para disminuir la fricción entre las superficies de las piezas en rotación de la transmisión (figura 3.1.4). Las transmisiones manuales típicas usan tres tipos básicos de cojinetes: de bolas, de rodillos y de agujas. Los cojinetes se lubrican por salpicadura de aceite durante el giro de los engranajes de la transmisión. Consulte la unidad 1 y haga un repaso adicional de los cojinetes.

5 2

4

3

1

Fig. 3.1.5 Componentes básicos de la transmisión manual

Componentes básicos de la transmisión manual La figura 3.1.5 muestra los componentes principales de la transmisión manual. La ubicación y la función de estos componentes se describen a continuación: Caja de la transmisión (1): Da soporte a los cojinetes y los ejes, y contiene y provee el aceite de los engranajes de la transmisión. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-5

Tren de Fuerza I

Eje de entrada (2): Transmite la potencia del embrague del volante a los engranajes del contraeje en la transmisión Contraeje (3): Transmite la potencia del eje de entrada al eje de salida. Eje de salida (4): Transmite la potencia del contraeje al mando final. Palanca de velocidad (5): Permite al operador el cambio manual de velocidades.

TIP OS D E TR A NSM ISI ON ES M A NUA LE S •

Tr ans m is ión de engr an ajes d eslizan tes

•

Tr ans m is ión de colla res d eslizan tes

•

Tr ans m is ión de cone xió n sinc ron iza da

Fig. 3.1.6 Tipos de transmisiones manuales

Tipos de transmisiones manuales En esta lección se explicarán los tres tipos más comunes de transmisiones manuales. La transmisión de engranajes deslizantes tiene dos o más ejes montados en paralelo o en línea con engranajes rectos deslizantes en una disposición que les permite conectarse mutuamente para dar los diferentes cambios de velocidad o de dirección. La transmisión de collares deslizantes tiene ejes paralelos con engranajes en contacto permanente. El cambio de velocidad se logra trabando los engranajes de velocidad libre a sus ejes mediante el uso de collares deslizantes. La transmisión de conexión sincronizada también tiene engranajes en contacto permanente. Las velocidades de los engranajes apareados se sincronizan antes de la conexión para eliminar el ruido.

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3-1-6

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.7 Transmisión de engranajes deslizantes con ejes paralelos

Transmisión de engranajes deslizantes La transmisión de engranajes deslizantes se puede encontrar en máquinas pequeñas para aplicaciones de prados y granjas. Algunos modelos antiguos de tractores Caterpillar, como el D3, D4 y D6 usan transmisiones de engranajes deslizantes. La transmisión de engranajes deslizantes tiene principalmente engranajes rectos y ejes, y brinda una variedad de velocidades. La transmisión de engranajes deslizantes se puede configurar con los ejes paralelos de entrada y de salida (figura 3.1.7) o con los ejes de entrada y de salida en línea. Cuando los ejes de entrada y de salida son paralelos, el eje de entrada impulsa el eje de salida. El eje de salida transmite la potencia. Hay normalmente un tercer eje (eje loco de retroceso en la figura 3.1.7) que invierte o adicionalmente varía el flujo de potencia. Los tres ejes están en paralelo e interactúan por la acción del desplazamiento de sus engranajes. La configuración de engranajes que se muestra en la figura 3.1.7 permite tres velocidades de avance y una velocidad de retroceso.

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3-1-7

Tren de Fuerza I

EJE D E S A L ID A

E JE D E E NTR A DA

E NG RA NA JE LOC O DE RE TRO CE S O CO NT R AE JE

Fig. 3.1.8 Transmisión de engranajes deslizantes con ejes en línea

Transmisión de engranajes deslizantes con ejes en línea Cuando los ejes de entrada y de salida están en línea recta pero sin conectarse (figura 3.1.8), un contraeje transmite la potencia entre ellos. El flujo de potencia se muestra en la figura 3.1.8 para velocidad baja o primera velocidad. La potencia fluye del engranaje A del eje de entrada al engranaje D del contraeje, en el que también gira el engranaje F. El engranaje F del contraeje está conectado con el engranaje deslizante C, que está en el eje de salida, y hace que el engranaje gire y transmita la potencia a las ruedas. Una característica de esta transmisión es una velocidad alta, que deja a un lado el contraeje. Esta velocidad se logra conectando los engranajes A y B, lo cual traba los ejes de entrada y de salida.

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3-1-8

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.9 Transmisión de engranajes deslizantes de un D6C

Transmisión de engranajes deslizantes de un D6C Estos dos diseños básicos de transmisiones de engranajes deslizantes tienen muchas variaciones y generalmente proveen gamas de hasta diez velocidades en avance y dos de retroceso. La figura 3.1.9 muestra la transmisión de engranajes deslizantes de la máquina D6C. Se pueden observar, en el extremo derecho, las posiciones de los tres ejes paralelos de la transmisión. El eje superior de la transmisión (eje de entrada) se conecta al motor a través de un embrague del volante. El contraeje está a la derecha y el eje de salida en la parte inferior de la transmisión. Las dos palancas de velocidades que el operador usa para cambiar las velocidades son la palanca de avance/retroceso (en la parte de atrás) y la palanca de cambios de velocidad.

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3-1-9

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.10 Mecanismo de cambio de velocidades

Mecanismo de cambio de velocidades La figura 3.1.10 muestra el mecanismo de cambio de velocidades empernado a la caja de la transmisión. La horquilla de cambio de velocidad de avance y de retroceso es la horquilla única de la parte superior que se muestra en amarillo. Las otras tres horquillas mueven los engranajes de velocidad. El eje de salida y el engranaje deslizante avance/retroceso son visibles dentro de la caja (en la parte superior). La figura 3.1.10 muestra una transmisión manual sin los controles de cambio. Los controles de cambio se usan para mover las posiciones de los engranajes. En las transmisiones de engranajes deslizantes, collares deslizantes y transmisiones de conexión sincronizada, los engranajes o collares se mueven mediante una horquilla de cambio que encaja en una ranura en el collar o en el engranaje. Esta horquilla se conecta a la palanca de velocidades que la mueve manualmente. La palanca de velocidades conecta directamente la transmisión desde la cabina del operador. Las horquillas de cambio de velocidad que mueven los engranajes o los collares están unidas a los rieles de cambio de velocidad o a los ejes. La palanca de cambio de velocidad tiene una bola que encaja en un cubo en la parte superior de la cubierta de la transmisión. Esto permite el giro de la palanca de cambios de velocidad en las diferentes posiciones de cambios. El movimiento de la palanca hace que la pieza en forma de dedo del extremo más bajo seleccione y mueva uno de los rieles, sus horquillas y un engranaje o collar. Por ejemplo, en una transmisión de cuatro velocidades, cuando la palanca de cambio de velocidades se mueve de la posición neutral (N) a la posición a la izquierda, la pieza en forma de dedo del extremo inferior de la palanca se mueve en la ranura en el riel de velocidad baja y de segunda. Esta acción selecciona el riel, las horquillas y los engranajes que se deben mover. Entonces, a medida que la palanca se empuja hacia adelante a la velocidad baja, el conjunto del riel se desliza hacia la parte trasera, y conecta la velocidad baja. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-10

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.11 Eje de salida

Eje de salida Se usará un modelo para mostrar cómo funciona la transmisión de engranajes deslizantes. Los primeros componentes del modelo (figura 3.1.11) son una entrada o eje superior "girado" por el motor y un engranaje deslizante de avance y retroceso. El eje de mando y el engranaje giran con el motor cuando está conectado el embrague. El engranaje deslizante de velocidad de avance y de retroceso está conectado por estrías al eje de entrada. El eje de entrada y el engranaje giran juntos y el engranaje puede deslizarse hacia atrás y hacia adelante. El engranaje está pintado para indicar que es un engranaje de dientes rectos, usado generalmente en las transmisiones de engranajes deslizantes.

Fig. 3.1.12 La horquilla de cambio mueve el engranaje deslizante

La horquilla de cambio mueve el engranaje deslizante El engranaje deslizante de avance y retroceso es empujado hacia atrás y hacia adelante sobre el eje por medio de una horquilla de cambio que encaja en la ranura de la horquilla en la maza del engranaje (figura 3.1.12). La palanca selectora de velocidades de avance y retroceso del operador mueve esta horquilla de cambio. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-14

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.19 Engranajes helicoidales de transmisión de collares deslizantes

Engranajes helicoidales de transmisión de collares deslizantes La transmisión de collares deslizantes usa engranajes helicoidales (figura 3.1.19) que están en conexión continua. Hay varias razones por las que se usan los engranajes helicoidales en las transmisiones de los tractores grandes. Los dientes de los engranajes helicoidales son más fuertes que los dientes de los engranajes rectos debido a que los dientes de los primeros son más largos que los dientes del engranaje recto del mismo ancho. También, los engranajes helicoidales pueden operar más suave y silenciosamente que los engranajes rectos, debido a que varios dientes de un engranaje helicoidal están conectados parcialmente al mismo tiempo.

Fig. 3.1.20 Engranajes de mando de la transmisión de collares deslizantes

Engranajes de mando de la transmisión de collares deslizantes La operación de la transmisión de collares deslizantes se explicará armando un tren de engranajes de conexión continua típica. Los engranajes de mando (figura 3.1.20) están conectados con estrías a sus ejes y giran con ellos.

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3-1-11

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.13 Horquilla de cambio movida a la izquierda

Tren de engranaje en avance Cuando la horquilla de cambio se mueve a la izquierda hacia la parte trasera de la máquina (figura 3.1.13), el engranaje deslizante se conecta con un engranaje impulsado unido al contraeje. El engranaje impulsado no se desliza. En la transmisión DC6, este tren de engranajes provee las velocidades de avance.

Fig. 3.1.14 Horquilla de cambio movida a la derecha

Tren de engranaje en retroceso Cuando la horquilla de cambio se mueve a la derecha hacia el frente de la máquina (figura 3.1.14), el engranaje deslizante de avance y retroceso conecta el engranaje loco. El engranaje loco está ubicado en el eje de salida. El engranaje loco gira sobre cojinetes, de forma que no gire el eje de salida. El engranaje loco queda conectado con un engranaje impulsado en el contraeje. El engranaje impulsado no se desliza. En la transmisión D6C, el tren de engranajes provee las velocidades de retroceso. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-12

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.15 Dos engranajes de velocidad en el contraeje

Dos engranajes de velocidad en el contraeje En la figura 3.1.15, se han añadido dos engranajes (engranajes de velocidad) al contraeje. Los engranajes de velocidad son los engranajes de mando del tren de engranajes de velocidad. Los trenes de los engranajes de velocidad son accionados por el contraeje, el cual es impulsado por el tren de engranajes de avance o por el tren de engranajes de retroceso.

Fig. 3.1.16 Engranaje deslizante en posición neutral

Engranaje deslizante en posición neutral En la figura 3.1.16, los engranajes impulsados del tren de engranajes de velocidad se han añadido al eje de salida. Los engranajes impulsados en los trenes de engranajes de velocidad son libres de deslizarse hacia atrás y hacia adelante sobre el eje de salida con estrías. El engranaje deslizante está en posición neutral en la figura 3.1.16. La palanca selectora de velocidades del operador controla la horquilla de cambios que mueve los engranajes.

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Fig. 3.1.17 Dos velocidades de avance y dos velocidades de retroceso

Dos velocidades de avance y dos velocidades de retroceso En la figura 3.1.17, la horquilla de cambio ha movido el engranaje deslizante. El tren de engranajes de velocidad es un tren de reducción de velocidad. El tren de engranajes de velocidad conectado transmitirá más potencia a las ruedas motrices. La transmisión de la máquina D6C tiene tres trenes de engranajes de velocidad adicionales que le dan al tractor cinco velocidades de avance y cuatro velocidades de retroceso. El modelo de la figura 3.1.17 tiene dos velocidades de avance y dos velocidades de retroceso.

Fig. 3.1.18 Transmisión de conexión continua de la máquina D7E

Transmisión de collares deslizantes La transmisión de collares deslizantes (conexión continua) se puede encontrar en algunos modelos antiguos, como los Tractores D7 y D8 Caterpillar. La transmisión de collares deslizantes tiene ejes paralelos con los engranajes en conexión permanente. En la posición neutral, los engranajes están en rueda libre, pero cuando se hace el cambio de velocidad, quedan trabados a sus ejes mediante los collares deslizantes. La transmisión de conexión continua D7E se muestra en la figura 3.1.18. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-15

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.21 Engranajes impulsados de la transmisión de collares deslizantes

Engranajes impulsados de la transmisión de collares deslizantes Los engranajes impulsados tienen los diámetros internos lisos y giran en manguitos (figura 3.1.21). Los manguitos están conectados por estrías a los ejes. El diámetro interno del engranaje impulsado se ajusta sobre el manguito. El aro de la maza del engranaje impulsado tiene dientes que encajan en los dientes internos del collar deslizante. Los engranajes de mando y los engranajes impulsados están siempre conectados. Cuando los engranajes de mando giran y el collar deslizante no se está usando, los engranajes impulsados giran en sus manguitos. Como los engranajes están permanentemente en contacto y no pueden deslizarse en sus ejes, un engranaje en cada juego de engranajes de conexión continua gira libre en su eje cuando la máquina está en posición neutral.

Fig. 3.1.22 Conjunto de collar deslizante

Conjunto de collar deslizante Cada engranaje impulsado tiene un conjunto de collar deslizante junto a este, próximo a la maza dentada (figura 3.1.22). Un conjunto de collar deslizante tiene dos partes: el collar deslizante y el engranaje. El engranaje está conectado por estrías al eje. El diámetro interior del collar tiene estrías. La horquilla de cambio encaja en la ranura exterior del collar. La horquilla de cambio desliza el collar hacia atrás y hacia adelante en los dientes del engranaje. El eje y el conjunto del collar deslizante giran juntos. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.23 El collar deslizante traba el engranaje impulsado

El collar deslizante traba el engranaje impulsado Para cambiar los engranajes en una transmisión de collar deslizante, el embrague del volante detiene la rotación del eje y una palanca de cambios mueve una horquilla de cambios. La horquilla de cambios desliza el collar en medio de los dientes de la maza del engranaje impulsado (figura 3.1.23). En esta posición, el collar deslizante traba el engranaje impulsado al conjunto del collar deslizante. Cuando se completa el cambio, el engranaje impulsado, el collar deslizante y el eje giran juntos.

Fig. 3.1.24 Tren de engranajes de collar deslizante

Tren de engranajes de collar deslizante El tren de engranajes de collar deslizante básico se muestra en la figura 3.1.24. El eje superior es el eje loco. El eje loco se ha movido a la parte superior para la demostración. El eje central es el eje de entrada. La potencia del embrague del volante entra desde el lado derecho. El extremo izquierdo del eje de entrada es el eje de toma de fuerza. El eje inferior es el eje de salida. El piñón de corona se ubica al lado izquierdo.

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3-1-17

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.25 Tren de engranajes en primera velocidad de avance

Tren de engranajes en primera velocidad de avance Los trenes de engranajes en colores están conectados en primera velocidad de avance (figura 3.1.25). Los engranajes rojos son los engranajes impulsores. Los engranajes azules son los engranajes impulsados. Los collares deslizantes se muestran en posición neutral. Las flechas azules indican que los collares se deslizan para trabar los engranajes impulsados en sus ejes. El collar del engranaje en el eje superior se cambia mediante la horquilla de cambio para primera y segunda velocidad. El collar del engranaje del eje inferior se cambia mediante la horquilla de cambio de avance y retroceso. En esta transmisión, el tren de mando de avance tiene un engranaje loco. El engranaje loco se muestra en verde y está ubicado en el eje de entrada. El engranaje loco gira en los cojinetes. La rotación del engranaje loco es independiente del eje de entrada. Cuando la máquina viaja en velocidades de avance, el eje de entrada y el eje de salida giran en sentidos opuestos.

Fig. 3.1.26 Tren de engranaje en primera velocidad de retroceso

Tren de engranaje en primera velocidad de retroceso

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En la figura 3.1.26 se muestra conectada la primera velocidad de retroceso. El collar del engranaje del eje inferior se ha cambiado al sentido opuesto. El engranaje loco no se usa. Cuando la máquina viaja en velocidades de retroceso, el eje de entrada y el eje de salida giran en el mismo sentido. 97 de 1842

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3-1-18

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.27 Tren de engranajes en quinta velocidad de avance

Tren de engranajes en quinta velocidad de avance En la figura 3.1.27 se muestra conectada la quinta velocidad de avance. Esta transmisión tiene cinco velocidades de avance y cuatro de retroceso. En retroceso no se puede usar la quinta velocidad, de modo que no interesa la posición de la horquilla de cambio de avance y de retroceso. Un engranaje grande del eje de entrada impulsa un engranaje pequeño del eje de salida. Los engranajes del contraeje no se usan en quinta velocidad. T R A N S M IS IO N D E C O N T R A E JE P R I M E R A V E LO C I D A D D E AVA N C E T U R B IN A EN G R ANAJ E S D E E N TR A D A

R O D E TE E S TATO R

A

EM BR AG U E D E UN A VIA

R

S UM . AC EIT E E M BR AG UE D E R ET R O C ES O S U M . A C E I T E E M B R A G U E D E AVA N C E S U M . A C E IT E D E LU B R IC A C I O N

CO N JU NTO DE EM BR AGU E

E JE LO CO DE R ET RO CES O

C ONT RAE JE

E JE DE SAL IDA

CO NJ U NT O SINC RO NIZ ADO R

E N G R A N A J E G A M A D E V E LO C I D A D E S

Fig. 3.1.28 Transmisión de conexión sincronizada

Transmisión de conexión sincronizada La transmisión de conexión sincronizada (figura 3.1.28) es básicamente una transmisión de collares deslizantes, de conexión continua y con un dispositivo extra (un embrague de fricción especial llamado sincronizador) cuya función es igualar la velocidad de las piezas apareadas antes de que se conecten. El sincronizador se usa en todas las transmisiones manuales de vehículos y es común en otras máquinas donde se requiere cambio de velocidad mientras el vehículo está en movimiento. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-1-19

Tren de Fuerza I

Cuatro sincronizadores comunes son: - Sincronizador de bloqueo - Sincronizador de disco y plancha - Sincronizador sencillo - Sincronizador de pasador Estos sincronizadores tienen una función común. Los sincronizadores emparejan la velocidad del engranaje con la velocidad del eje, de forma que la conexión se pueda realizar. Todos ellos usan fricción para sincronizar las piezas que se van a acoplar. Los sincronizadores se usan en todas las transmisiones de vehículos con transmisión manual. Los sincronizadores de pasador se usan en algunas transmisiones de las Cargadoras Retroexcavadoras Caterpillar.

Fig. 3.1.29

Sincronizador de bloqueo El sincronizador de bloqueo consta de una maza, planchas de cambio y anillos de traba, un manguito sincronizador y dos anillos de bloqueo. La maza está estriada al eje. La maza tiene estrías en el diámetro exterior. El manguito sincronizador tiene estrías en el diámetro interior. El manguito sincronizador se acopla a la maza. Las planchas de cambio están entre la maza y el manguito sincronizador. Las planchas de cambio pueden usarse para deslizar el manguito sincronizador. Los anillos de bloqueo están ubicados a cada lado de la maza y del manguito sincronizador y tienen ranuras para permitir el movimiento de las planchas de cambio. Los anillos de bloqueo y los topes de los engranajes impulsados tienen superficies en forma de cono que hacen juego. La superficie entre el anillo de bloqueo y el tope del engranaje impulsado suministra la fuerza de fricción para sincronizar la velocidad del engranaje con la velocidad del eje. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

CO NTA CTO DE L A N ILLO D E B LO Q UE O Y E L HO MB R O D E L E NG RA N AJ E DU R AN TE LA S IN C RO N IZ AC IO N M A NG U ITO S IN C RO N I ZA DO R

AN IL LO DE BL O Q U E O

C O N TAC TO A Q UI

M AN D O I M P UL SA D O

Fig. 3.1.30

Cuando se hace un cambio de velocidad, las planchas de cambio mueven el manguito sincronizador hacia el engranaje seleccionado. Este empuja el anillo de bloqueo sobre el tope del engranaje. Las velocidades se empiezan a sincronizar. Cuando el anillo de bloqueo y el engranaje giran a la misma velocidad, el manguito sincronizador podrá deslizarse sobre los dientes del anillo de bloqueo y sobre los dientes de la maza del engranaje impulsado. Esto completa el cambio.

Fig. 3.1.31

Sincronizador sencillo El sincronizador sencillo es similar al sincronizador de bloqueo, pero el sincronizador sencillo tiene menos piezas. Un sincronizador sencillo consta de una maza, un manguito sincronizador, resortes y bolas. La maza está estriada al eje. La maza tiene estrías en su diámetro exterior. El manguito sincronizador tiene estrías en el diámetro interior. El manguito sincronizador se desliza en la maza. Los resortes y las bolas están entre el manguito sincronizador y la maza. Las mazas y los topes de los engranajes impulsados tienen superficies de forma cónica que hacen juego. La superficie entre la maza y el tope del engranaje impulsado provee la fuerza de fricción para sincronizar la velocidad del engranaje con la velocidad del eje. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Cuando se hace un cambio, la horquilla de cambio mueve el manguito sincronizador hacia el engranaje seleccionado. Este empuja la maza sobre el tope del engranaje. Las velocidades empiezan a sincronizarse. Los resortes sostienen las bolas en una ranura del centro del manguito sincronizador. Esto evita que el manguito sincronizador se salga de la maza y trate de conectar los dientes del engranaje demasiado pronto. Cuando la maza y el engranaje están girando a la misma velocidad, el manguito sincronizador podrá deslizarse sobre los dientes del anillo de bloqueo y sobre los dientes de la maza del engranaje impulsado. Esto completa el cambio.

Fig. 3.1.32

Sincronizador de disco y plancha El sincronizador de disco y plancha consta de un engranaje sincronizador, una plancha de bloqueo, bolas de tope y resortes, discos y planchas, un tambor sincronizador y un engranaje de salida. Durante la sincronización, la plancha de bloqueo es impulsada por el engranaje sincronizador que está en el eje de entrada. Cuando no se requiere sincronización, las bolas de tope y los resortes sostienen la plancha de bloqueo en posición neutral. El tambor sincronizador es impulsado por el engranaje de salida que está en el eje de salida. Los discos giran con el tambor sincronizador. Las planchas giran con la plancha de bloqueo. Cuando se hace un cambio, la horquilla de cambio mueve el tambor sincronizador hacia adelante. Los discos y las planchas entran en contacto unos con otras. Esto hace que giren juntos. La fuerza de empuje moverá la plancha de bloqueo y hará que ésta trabe sobre el engranaje sincronizador. Cuando el embrague esté completamente conectado, la plancha de bloqueo y el engranaje sincronizador girarán con el eje de salida. Esto quita la fuerza de empuje de la plancha de bloqueo, y las bolas de tope y los resortes empujarán la plancha de bloqueo hacia atrás a la posición neutral. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.33

Sincronizador de pasador El sincronizador de pasador consta de una maza, dos anillos de tope, un conjunto de pasador y dos anillos de tope externos. La maza está conectada por estrías al eje. Los anillos de tope externos encajan sobre los engranajes impulsados. El anillo de tope y los conjuntos de pasadores encajan flojos en la maza. Cuando se hace un cambio, la horquilla de cambio mueve la maza. El anillo de tope y el conjunto de pasadores evitan que la maza accionadora conecte el engranaje. Cuando todas las piezas están girando a la misma velocidad, se reduce la fuerza entre el pasador y la maza. La maza se desliza y conecta el engranaje impulsado.

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T R A N S M IS IO N D E C O N T R A E JE P R I M E R A V E LO C I D A D D E AVA N C E T U R B IN A EN G R ANAJ E S D E E N TR A D A

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E N G R A N A J E G A M A D E V E LO C I D A D E S

Fig. 3.1.34 Transmisión de conexión sincronizada

Operación de la transmisión de conexión sincronizada La figura 3.1.34 muestra los cuatro ejes portaengranajes principales de la transmisión de conexión sincronizada. Los engranajes de entrada giran en el eje de entrada (azul claro). El eje de entrada tiene tres conductos de aceite para lubricación. El contraeje (naranja) transmite el par del engranaje de entrada de avance a los engranajes de gama de velocidades (rojo). La conexión se muestra con líneas punteadas. El eje loco de retroceso (verde oliva) lleva los engranajes locos de retroceso y conecta el engranaje de entrada de retroceso al contraeje. El eje de salida (azul) lleva los engranajes de la gama de velocidades y los sincronizadores (amarillo). Los engranajes de la gama de velocidades giran sobre superficies estriadas en el eje de salida excepto el primer engranaje, que está soportado por cojinetes de agujas. Los sincronizadores están conectados por estrías a la maza de mando del eje de salida. Hay dos sincronizadores. Un sincronizador es para la primera y la segunda velocidad y el otro es para la tercera y la cuarta velocidad. En las velocidades de avance, el engranaje de entrada gira el contraeje que está constantemente conectado con los engranajes de la gama de velocidades. En la primera velocidad, la horquilla de cambio (verde) desliza el sincronizador a la izquierda y el primer engranaje conecta el eje de salida. Se puede conectar únicamente un sincronizador a la vez. En velocidades de retroceso, la potencia se transmite al engranaje de entrada de retroceso y al eje loco de retroceso (verde oliva), el cual invierte el sentido del contraeje. El eje de salida gira en sentido contrario y la máquina viaja en retroceso.

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Tren de Fuerza I

S INC RO NIZ ADO R

NE U TR AL PA S A D O R B LOQ UE A DOR

E J E D E S A L I D A Y V E L O C ID A D D E E N G R A N A J E S S IN C R O N I Z A D O S

C O N E C TA D O C O M P L E TA M E N T E

C O PA CONO

EJE DE S A L ID A M AZA D E M AN DO PA S A D O R DE TR ABA D IV I D ID O

M AZA D E S L IZ A N T E

M AZ A D E S L IZ A N T E

PA S A D O R B LO QUE A DO R

P R IM E R A V E L O C ID A D H O R Q U IL L A D E B LO QU EO

Fig. 3.1.35 Sincronizador de pasador

Sincronizador de pasador La figura 3.1.35 muestra el sincronizador de pasador. El sincronizador consta de dos copas (azul claro) y dos conos (amarillo). Los conos se montan a la maza deslizante (verde oliva) mediante pasadores bloqueadores (amarillo) y pasadores divididos cargados con resortes (verde). El diámetro interior de la maza deslizante está estriada al cubo de mando del eje de salida (azul). Los engranajes del intervalo de velocidades (rojo) tienen estrías que hacen juego. Las copas están conectadas por estrías a los engranajes del intervalo de velocidades y giran con ellos. La posición NEUTRAL se muestra a la izquierda en la figura 3.1.35. Cuando el operador mueve la palanca de velocidades para conectar un engranaje, la horquilla de cambio mueve la maza deslizante a la izquierda. La maza deslizante hace contacto con los topes del pasador bloqueador. La fuerza de los pasadores empuja el cono contra la copa. Cuando el cono hace contacto con la copa, el engranaje del intervalo de velocidades gira a la misma velocidad que el eje de salida, como se muestra en el diagrama del centro de la figura 3.1.35. Mientras haya carga de torsión o una conexión incorrecta de velocidades entre el engranaje de la gama de velocidades y el eje de salida, los topes del pasador bloqueador mantendrán desconectado el collar deslizante. Cuando las velocidades están sincronizadas y no hay cargas de torsión ni cargas laterales en los pasadores de bloqueo (figura 3.1.35, diagrama a la derecha), la maza deslizante conectará las estrías en el engranaje, y conectará de este modo el engranaje de primera velocidad al eje de salida. Los pasadores divididos cargados con resortes se colapsarán en un lado y actuarán como mecanismo de traba para mantener conectados la maza deslizante y el eje de salida. El eje de la horquilla de cambio tiene topes de bolas que también ayudan a mantener conectados la maza deslizante y el eje de salida. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 1

3-1-25

Tren de Fuerza I

Fig. 3.1.36

Control de cambios de velocidad La figura 3.1.36 muestra una transmisión manual sin los controles de cambios de velocidad. Los controles de cambios de velocidad se usan para cambiar las posiciones de los engranajes. En las transmisiones de engranaje deslizante, de collar deslizante y de conexión sincronizada, los engranajes o los collares se mueven por medio de una horquilla de cambio que encaja en una ranura del collar o del engranaje. Esta horquilla está conectada a la palanca de velocidades que se mueve manualmente. La palanca de la caja de velocidades conecta directamente la transmisión desde la plataforma del operador. La horquilla de cambio, que desliza los engranajes o collares, está conectada a los rieles de cambios de velocidad o a los ejes. La palanca de cambios de velocidades tiene una bola que encaja en un cubo en la parte superior de la cubierta de la transmisión. Esto permite el giro a varias posiciones de cambio de la palanca de cambios de velocidad. El movimiento de la palanca hace que la pieza en forma de dedo del extremo inferior seleccione y mueva uno de los rieles, sus horquillas y un engranaje o collar. Por ejemplo, en una transmisión de cuatro velocidades cuando la palanca de cambios de velocidad se mueve de la posición neutral a la posición izquierda, la pieza en forma de dedo del extremo inferior de la palanca se mueve en la ranura del riel de baja y segunda velocidad. Esta acción selecciona el riel, las horquillas y los engranajes que serán movidos. Luego, como la palanca se empuja hacia adelante en la velocidad de baja, el conjunto de riel se empuja hacia la parte trasera, y conecta la velocidad baja. Para sostener el riel de cambio en posición y para evitar el movimiento de otros rieles, se debe usar el sistema de traba. Los rieles de cambio tienen bolas de tope de resortes cargados que caen abajo dentro de cortes en los rieles cuando los rieles se mueven en las diferentes posiciones de velocidad. Esto mantiene conectados los engranajes. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Lección 2: Convertidores de Par y Divisores de Par

Lección 2: Convertidores de Par y Divisores de Par

Fig. 2.2.1 Acoplamiento hidráulico

Introducción El convertidor de par es una forma de acoplamiento hidráulico usado para transmitir potencia del motor al eje de entrada de la transmisión. Los convertidores de par usan fluido (aceite) para conectar hidráulicamente el volante del motor al eje de entrada de la transmisión. A menos que la máquina esté equipada con un embrague de traba, no hay conexión directa entre el motor y la transmisión y sólo actúa el mecanismo de mando hidráulico. Hay tres tipos de mecanismos hidráulicos que se usan para transmitir potencia: el acoplamiento hidráulico (figura 2.2.1), el convertidor de par y el divisor de par. Todos son dispositivos de mando hidráulico que usan la energía de un fluido en movimiento para transmitir potencia. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar su conocimiento en los acoplamientos hidráulicos, mediante la selección de las respuestas correctas del examen de la unidad. Material de referencia Cuaderno del estudiante Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 2

2-2-2

Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.2 Dos ventiladores

Acoplamiento hidráulico - Dos ventiladores La operación de un acoplamiento hidráulico se puede comparar con la operación de dos ventiladores eléctricos puestos frente a frente (figura 2.2.2). Si un ventilador está funcionando, la energía del aire en movimiento hace girar el otro ventilador. En un acoplamiento hidráulico, el fluido actúa como el aire entre los dos ventiladores. Al igual que en los ventiladores, la fuerza del fluido de salida del componente impulsor actúa como la fuerza de entrada del componente impulsado. Como el líquido tiene mayor masa que el aire, el líquido transmite mayor energía. La energía mecánica del motor se convierte en energía hidráulica y la energía hidráulica se convierte en energía mecánica para accionar el eje de salida.

Fig. 2.2.3 Rodete y turbina

Rodete y turbina La figura 2.2.3 ilustra las dos mitades de un acoplamiento hidráulico. Un número de álabes radiales rectos se extiende del borde interno al borde externo. Los álabes de la pieza del lado derecho son una parte de la caja. Esta pieza se denomina rodete o bomba. Los álabes de la pieza izquierda son parte de la turbina. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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2-2-3

Tren de Fuerza I

El rodete cambia la energía mecánica del motor en energía hidráulica, y la turbina cambia la energía hidráulica en energía mecánica para impulsar la transmisión. El rodete y la turbina se montan muy cerca uno de la otra para lograr el rendimiento requerido.

Fig. 2.2.4 Sección transversal de la turbina

Sección transversal de la turbina La turbina y el rodete tienen perfil redondeado (figura 2.2.4). Si hacemos un corte transversal de la turbina del lado izquierdo de la figura, obtenemos la forma de la figura de la derecha. Usted reconocerá esta forma en los diagramas siguientes de cortes transversales del acoplamiento hidráulico.

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2-2-4

Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.5 Flujo de aceite del acoplamiento hidráulico

Flujo de aceite del acoplamiento hidráulico La figura 2.2.5 representa el acoplamiento hidráulico. El rodete de bomba se muestra en rojo. El eje de la bomba se conecta al volante del motor. La turbina se muestra en azul. El eje de salida de la turbina se conecta a la unidad impulsada. La caja se muestra en gris. El rodete y la turbina giran juntos en la caja y no se conectan directamente en ningún momento. La caja está llena de aceite. Cuando el motor se pone en funcionamiento, el rodete gira. Al girar el rodete, lanza el aceite desde el centro hasta el borde externo. La forma del rodete y la fuerza centrífuga envían el aceite hacia afuera y a través de la turbina. El aceite golpea los álabes de la turbina. La turbina absorbe la energía del aceite en movimiento e inicia su propio movimiento. A medida que el aceite golpea la turbina, el aceite resbala y fluye dentro, hacia el centro, para volver al rodete. Cuando el aceite deja la turbina, fluye en dirección opuesta al flujo de aceite del rodete y tiende a oponerse al rodete. Este hecho, que se explicará posteriormente, es una diferencia importante entre el acoplamiento hidráulico y el convertidor de par. Las flechas amarillas gruesas indican el aumento de velocidad y energía del aceite cuando se mueve a través del rodete. Las flechas pequeñas indican el aceite que baja lentamente y pierde su energía en la turbina.

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Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.6 Flujo de aceite giratorio

Flujo de aceite giratorio La figura 2.2.6 muestra los dos tipos básicos de flujo de aceite de un acoplamiento hidráulico: flujo giratorio (flechas rojas) y flujo de vórtice (flechas amarillas). El flujo giratorio ocurre cuando el aceite viaja con el rodete y la turbina en el sentido de rotación. Esto sucede cuando el rodete y la turbina están viajando casi a la misma velocidad, por ejemplo, cuando el equipo está en vacío o cuando se desplaza sin carga o con muy poca carga. El aceite se lanza hacia afuera debido a la fuerza centrífuga del rodete y de la turbina (flechas amarillas). El aceite simplemente fluye girando todo el tiempo en el rodete y en la turbina (flechas rojas). Con el flujo de aceite giratorio hay un mínimo deslizamiento o diferencia entre la velocidad de rotación del rodete y la turbina. El par de la salida de la turbina es cero.

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Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.7 Flujo de aceite de vórtice

Flujo de aceite de vórtice El flujo de aceite de vórtice, mostrado en la figura 2.2.7, ocurre cuando el aceite viaja hacia afuera a través del rodete, atraviesa la turbina y regresa hacia adentro a través de la turbina al rodete. El rodete gira con el motor. La turbina está calada o sostenida fija por una carga. El aceite que viaja a través y golpea los álabes de la turbina, limita el movimiento de aceite en la dirección de rotación con el rodete. La trayectoria del flujo de aceite se asemeja a una espiral. Cuando se tiene un flujo de vórtice hay un "patinaje" máximo entre el rodete y la turbina. El par de salida es más grande cuando la turbina está calada. En condiciones de operación normal, el flujo de aceite de un acoplamiento hidráulico combina el flujo giratorio y el flujo de vórtice. La trayectoria del flujo imaginario es como una espiral de alambre que se suelta o aprieta dependiendo de la cantidad o grado de "patinaje" entre el rodete y la turbina. En un acoplamiento hidráulico, el par de entrada es igual al par de salida. El acoplamiento hidráulico transmite fuerza, pero no multiplica el par. Como en un acoplamiento hidráulico el aceite fluye del rodete a la turbina, el aceite no viaja en el mismo sentido de la turbina. Esto produce una carga innecesaria sobre el motor. Se requiere un estator para multiplicar el par.

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2-2-7

Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.8 Convertidor de par

Convertidor de par Un convertidor de par es un acoplamiento hidráulico al que se ha añadido un estator. Al igual que en el acoplamiento hidráulico, el convertidor de par acopla el motor a la transmisión y transmite la potencia requerida para mover la máquina. La figura 2.2.8 muestra un corte del convertidor de par. La caja se ha cortado transversalmente para permitir ver las piezas internas. A diferencia del acoplamiento hidráulico, el convertidor de par puede también multiplicar el par del motor, con lo cual aumenta el par a la transmisión. El convertidor de par usa un estator que dirige de nuevo el fluido al rodete en el sentido de rotación. La fuerza del aceite del estator incrementa el par que se transfiere del rodete a la turbina y multiplica el par. Los componentes básicos del convertidor de par son una caja de rotación, el rodete, la turbina, el estator y el eje de salida.

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2-2-8

Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.9 Componentes del convertidor de par

Componentes del convertidor de par La caja de rotación y el rodete (rojo) giran con el motor, la turbina (azul) impulsa el eje de salida y el estator (verde) está fijo y se mantiene estacionario por medio de la caja del convertidor de par. El aceite fluye hacia adelante desde el rodete, pasa alrededor del interior de la caja y desciende a la turbina. De la turbina, el aceite pasa de nuevo al rodete por el estator. La caja de rotación se conecta al volante y rodea completamente el convertidor de par. Una válvula de alivio de entrada y una de salida controlan la presión de aceite en el convertidor de par.

Fig. 2.2.10 El rodete envía con fuerza el aceite contra la turbina

El rodete envía con fuerza el aceite contra la turbina El rodete es el elemento impulsor del convertidor de par. Está conectado con estrías al volante y gira a las revoluciones del motor. El rodete contiene álabes que envían con fuerza el aceite contra los álabes de la turbina (figura 2.2.10). Mientras la turbina gira, el rodete "lanza" el aceite hacia afuera al interior de la caja de rotación. El aceite se mueve en el sentido de rotación cuando deja los álabes del rodete. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

La turbina es el elemento impulsado del convertidor de par y contiene álabes que reciben el flujo de aceite del rodete. El impacto de aceite del rodete en los álabes de la turbina hace que ésta gire. La turbina hace girar el eje de salida (que está conectado con estrías a la turbina). El aceite se mueve en dirección opuesta a la rotación del motor/volante cuando sale de los álabes de la turbina.

Fig. 2.2.11 El estator dirige el aceite nuevamente al rodete

El estator dirige el aceite nuevamente al rodete El estator es el elemento de reacción estacionaria con álabes que multiplican la fuerza al hacer que el flujo de la turbina regrese al rodete. El propósito del estator es cambiar el sentido del flujo de aceite entre la turbina y el rodete. La figura 2.2.11 muestra este cambio de sentido, que aumenta el momento del fluido y, por tanto, la capacidad de par del convertidor. El estator está conectado a la caja del convertidor de par. El momento del aceite está en el mismo sentido del rodete. El aceite golpea la parte de atrás de los álabes del rodete y hace que gire. Esto se conoce como reacción.

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2-2-10

Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.12 El aceite fluye continuamente entre los componentes del convertidor de par

El aceite fluye continuamente entre los componentes del convertidor de par Al seguir las flechas amarillas de la figura 2.2.12, se puede ver el flujo de aceite enviado con fuerza hacia afuera del rodete y alrededor de la caja dentro de la turbina. El aceite impulsa la turbina, y el par se transmite al eje de salida. Cuando el aceite deja los álabes de la turbina, el aceite golpea el estator, que envía el aceite hacia el sentido de rotación del rodete. El flujo de aceite se envía hacia arriba para entrar nuevamente al rodete. El aceite fluye continuamente entre los componentes del convertidor de par. El eje de salida, que está conectado por estrías a la turbina, envía el par al eje de entrada de la transmisión. El eje de salida está conectado a la transmisión mediante una horquilla y un eje de mando, o directamente al engranaje de entrada de la transmisión. Para una demostración del flujo de aceite del convertidor de par explicado aquí, consulte "Fundamentos de los sistemas del tren de mando" Curso Multimedia TECD9004.

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2-2-11

Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.13 Flujo de aceite del convertidor de par

Flujo de aceite del convertidor de par La figura 2.2.13 muestra una sección transversal del convertidor de par. La caja de rotación y el rodete se muestran en rojo, la turbina y el eje de salida se muestran en azul y el estator se muestra en verde. Las flechas indican el flujo de aceite en el convertidor de par. El orificio de entrada de aceite está justo encima del eje de salida y el de salida está en el soporte del convertidor, debajo del eje de salida. El aceite de la bomba fluye a través de la válvula de alivio de entrada (no mostrada) del convertidor de par. La válvula de alivio de entrada del convertidor de par controla la presión máxima del aceite en el convertidor de par. El aceite fluye a través de la maza al rodete y lubrica el cojinete en la maza. El aceite fluye luego a través del convertidor de par como se describió anteriormente. El aceite sale del convertidor de par y fluye a través de la válvula de alivio de salida. La válvula de alivio de salida controla la presión mínima del convertidor de par. El aceite se debe mantener con presión en el convertidor de par, a fin de evitar la cavitación, que reduce la eficiencia del convertidor. Cavitación es la formación de burbujas de vapor de aceite alrededor de los álabes. Principios del convertidor de par El convertidor de par absorbe las cargas de impacto. La viscosidad del aceite del convertidor de par es un buen medio para transmitir la potencia. El aceite reduce la cavitación, lleva afuera el calor y lubrica los componentes del convertidor de par. El convertidor de par se ajusta a la carga del equipo. A carga alta, el rodete gira más rápido que la turbina para aumentar el par y reducir la velocidad. Con una pequeña carga en el equipo, el rodete y la turbina giran prácticamente a la misma velocidad. La velocidad aumenta y el par disminuye. En condición de calado, la turbina permanece fija y el rodete queda girando. Se produce el máximo par y se para la turbina. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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2-2-12

Tren de Fuerza I

VE NTA JA S DEL CO NVERTIDO R D E PA R • M ult iplica el par • E vita el cala do del m o tor en car gas altas • Perm ite el u so de la ser votra nsm isión

Fig. 2.2.14 Ventajas del convertidor de par

Ventajas del convertidor de par El convertidor de par multiplica el par cuando la carga lo requiere y ayuda a proteger el motor del calado durante las aplicaciones de cargas altas. El convertidor de par también permite que los sistemas hidráulicos de la máquina continúen funcionando y permite el uso de la servotransmisión.

Fig. 2.2.15 Divisor de par

Divisor de par Un divisor de par (figura 2.2.15) brinda las ventajas combinadas del convertidor de par y del mando de engranajes planetarios. El divisor de par es un convertidor de par convencional con un conjunto de engranajes planetarios integrados en la parte delantera. Esta disposición permite una división variable del par del motor entre el convertidor y el conjunto de engranajes planetarios. La división puede ser tan alta como 70/30, dependiendo de la carga de la máquina. Tanto el convertidor como la salida del conjunto de engranajes planetarios están conectados al eje de salida del divisor de par. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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2-2-13

Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.16 Convertidor de par y conjunto de engranajes planetarios

Convertidor de par y conjunto de engranajes planetarios El divisor de par está unido al volante del motor. Durante la operación, el convertidor de par y el conjunto de engranajes planetarios funcionan juntos para proveer la más eficiente división del par del motor. El convertidor de par (figura 2.2.16, izquierda) provee multiplicación del par para cargas pesadas, mientras que el conjunto de engranajes planetarios (figura 2.2.15, derecha) suministra cerca de 30 % del mando directo durante operaciones de carga ligera. D IV ISO R D E P A R V O LA N TE D E L M O T O R

CAJA

E N G R A N A J E S P L A N E T A R IO S

C O N D U C TO D E S A L ID A

E N GR AN AJE C E NTRA L

E J E D E S A LI D A

E ST A T O R

P O R TA P L A N E T A R I O

CO RO NA

C O N D U C TO D E E NTR AD A

T UR BINA R O D ET E

Fig. 2.2.17 Componentes del divisor de par

Componentes del divisor de par Los divisores de par combinan un mando hidráulico con un mando mecánico y se ajustan a las condiciones de la carga. Al igual que el convertidor de par, el divisor de par (figura 2.2.17) consta de cuatro componentes contenidos en una caja que se llena de aceite mediante una bomba: el rodete (elemento impulsor), la turbina (elemento impulsado), el estator (elemento de reacción) y el eje de salida. Estos funcionan del mismo modo que en un convertidor de par. El divisor de par también contiene un conjunto de engranajes planetarios. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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2-2-14

Tren de Fuerza I

El conjunto de engranajes planetarios diferencia el divisor de par del convertidor de par. El conjunto de engranajes planetarios permite mando directo cuando el equipo está con carga ligera. En carga pesada, el divisor de par funciona como un convertidor de par convencional para aumentar el par de salida. El conjunto de engranajes planetarios consta de un engranaje central, una corona, ruedas planetarias y un portaplanetarios. La corona se conecta por estrías a la turbina. El portaplanetarios se conecta por estrías al eje de salida. El engranaje central se conecta al volante del motor mediante estrías y gira a las revoluciones por minuto del motor. Con una carga ligera en la máquina, el portaplanetarios tiene baja resistencia para girar, de modo que el engranaje central, los engranajes planetarios, el portaplanetarios y la corona giran a la misma velocidad. El par del convertidor y del conjunto de engranajes planetarios se transmite a través del portaplanetarios al eje de salida y a la transmisión. Ni el convertidor de par ni el conjunto de engranaje planetario multiplican el par del motor cuando giran a la misma velocidad. Cuando el equipo está con carga pesada, el portaplanetarios se resiste a girar. Dado que el engranaje central está girando a la velocidad del motor, esta resistencia hace que los engranajes planetarios giren sobre sus ejes. Su rotación es contraria a la rotación de la corona. Esto causa una disminución en la velocidad de la corona. Dado que la turbina está conectada a la corona, una disminución en la velocidad hará que el convertidor de par aumente el par de salida. Este par se envía al portaplanetarios y al eje de salida a través de la corona. Con la disminución de la velocidad de la corona, el par del motor a través del engranaje central y del conjunto de engranaje planetario también se multiplica. Este par también se envía al portaplanetarios y al eje de salida a través de la corona. Si la resistencia por girar del portaplanetarios es muy alta, la corona se detiene. Durante algunas condiciones de carga muy altas, la rotación del portaplanetarios y el eje de salida se pararán y esto se conoce como convertidor calado. Esto hace que la corona gire lentamente en sentido contrario. En este momento, se tiene la multiplicación máxima del par del convertidor de par y del engranaje central. Para una demostración del divisor de par explicado aquí, consulte "Fundamentos de los sistemas del tren de mando" Curso multimedia (TECD9004).

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2-2-15

Tren de Fuerza I

VE NTA JA S DEL DIVISO R D E PA R • A plica ción d e poten cia m ás co ntin ua • Aum ento de p ar d e salid a • Abso rbe ch oques • Perm ite ope ració n e n m an do directo

Fig. 2.2.18 Ventajas del divisor de par

Ventajas del divisor de par Los divisores de par brindan una aplicación continua de potencia y aumentan el par de salida disponible en cargas altas. Los divisores de par absorben los choques de potencia y aumentan así la vida útil del tren de fuerza. Los divisores de par permiten una operación de mando directo de la máquina, que a su vez aumenta la eficiencia y la economía de combustible.

Fig. 2.2.19 Tractor de cadenas con divisor de par

Tractor de cadenas con divisor de par Los divisores de par se usan en tractores de cadenas para impulsar la máquina a través de terrenos difíciles sin producir crestas de potencia. Los convertidores de par de los tractores de cadena permanecen calados más que en cualquier otra máquina Caterpillar. En la figura 2.2.19 se muestra un Tractor de Cadenas equipado con un divisor de par.

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2-2-16

Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.20 Convertidor de par de embrague de traba

Convertidor de par de embrague de traba Algunas máquinas requieren mando de convertidor de par en ciertas condiciones y de mando directo en otras. El convertidor de par de embrague de traba (figura 2.2.20) brinda una conexión directa entre la transmisión y el motor. Este también opera de igual forma que un convertidor de par convencional cuando no está en el modo de traba. El embrague de traba está en la caja del convertidor de par. Cuando el embrague de traba se acopla, el embrague conecta la caja de rotación directamente al eje de salida y la turbina. El eje de salida girará a la velocidad del motor. El mando directo provee la más alta eficiencia del tren de mando en velocidades altas. El embrague de traba conecta la turbina a la caja de rotación. La caja de rotación gira a la misma velocidad del rodete. El embrague de traba se conecta automáticamente en cualquier momento en que las condiciones de operación del equipo exijan mando directo.

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2-2-17

Tren de Fuerza I

TURBINA

CONVERTIDOR DE PAR CON EMBRAGUE DE TRABA

ESTATOR PISTON DE EMBRAGUE EJE DE SALIDA

CAJA

PLATOS Y DISCOS RODETE

Fig. 2.2.21 Componentes del convertidor de par de embrague de traba

Componentes del convertidor de par de embrague de traba La figura 2.2.21 muestra los componentes del embrague de traba. El embrague de traba consta de un pistón de embrague, planchas y discos. Una válvula de control del embrague de traba, ubicada en la cubierta externa, controla el flujo de aceite para la conexión del embrague de traba. En algunas aplicaciones, el embrague de traba se controla mediante un solenoide activado por el Módulo de Control Electrónico (ECM) de la transmisión. Cuando se requiere activar el embrague de traba, el aceite fluye a través de un conducto de aceite en el eje de salida al pistón de embrague de traba. El pistón de embrague de traba y las planchas se conectan a la caja del convertidor mediante estrías. La caja del convertidor gira a la velocidad del motor. Los discos están conectados al adaptador con estrías y el adaptador está apernado a la turbina. La presión de aceite del pistón empuja el pistón contra las planchas y los discos del embrague de traba. Las planchas y los discos giran juntos y hacen que la turbina y el eje de salida giren a la misma velocidad que la caja del convertidor. La turbina y el rodete giran ahora a la misma velocidad y no hay multiplicación de par del convertidor de par. Cuando el embrague de traba se libera, el convertidor de par multiplica el par como en un convertidor de par convencional.

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2-2-18

Tren de Fuerza I

VEN TAJA S D EL CON VERTIDO R DE PA R CON EM BRAG UE DE TR ABA • M a yor flex ibilidad en la s aplicacion es de la m áq uin a • Provee m ultip licac ión de pa r p ara ca rgas alta s • Provee m a ndo d irec to para v elocid ades a ltas

Fig. 2.2.22 Ventajas del convertidor de par de embrague de traba

Ventajas del convertidor de par con embrague de traba El convertidor de par con embrague de traba permite flexibilidad en la aplicación de la máquina. Cuando la máquina está con carga alta, el convertidor de par con embrague de traba funciona como un convertidor de par convencional, u multiplica el par. Cuando el equipo viaja a alta velocidad, el convertidor de par del embrague de traba provee mando directo para las velocidades altas y economiza combustible.

Fig. 2.2.23 Cargadores de ruedas y mototraíllas grandes

Cargadores de ruedas y mototraíllas grandes Varios tipos de máquinas están equipados con convertidores de par con embrague de traba, como los cargadores de ruedas y las mototraíllas grandes mostrados en la figura 2.2.23.

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Unidad 2 Lección 2

2-2-19

Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.24 Convertidor de par de embrague unidireccional

Convertidor de par de embrague unidireccional El convertidor de par de embrague unidireccional opera en forma similar al convertidor de par convencional. El rodete usa fluido para accionar la turbina y el eje de salida. Sin embargo, el estator va montado en un embrague unidireccional en vez de una caja estacionaria. Este embrague unidireccional permite que el estator gire libremente cuando no se requiere multiplicación de par. El embrague unidireccional también se usa con los convertidores de par de embrague de traba. En los convertidores de par de embrague de traba, el embrague unidireccional permite que el estator gire libremente cuando el equipo está en mando directo.

Fig. 2.2.25 Convertidor de par de embrague unidireccional

Convertidor de par de embrague unidireccional El disco de leva conecta el embrague unidireccional al estator y está conectado por estrías al estator. Los rodillos proveen la conexión mecánica entre la leva y la maza. Los resortes sostienen los rodillos en la abertura de la leva. La maza conecta el embrague unidireccional al portador y se conecta mediante estrías a éste. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 2

2-2-20

Tren de Fuerza I

Cuando se tiene una carga pesada y se requiere multiplicar el par, la fuerza del aceite sobre la parte delantera de los álabes del estator tratará de hacer girar el disco de leva a la derecha. Esta acción hace que los rodillos se "amontonen" entre el disco de leva y la maza, y bloqueen el estator en su lugar. El estator entonces envía de nuevo el aceite al rodete para multiplicar el par. Cuando se incrementa la velocidad del rodete y la turbina, la fuerza del aceite empieza a golpear la parte de atrás de los álabes del estator y giran el estator a la izquierda. Cuando rota en este sentido, los rodillos no se "amontonan" y pueden rodar en la maza, y el estator se desplaza a rueda libre. El estator no envía el aceite al rodete, y permiten que el convertidor de par actúe más como un acoplamiento hidráulico.

VENTA JAS DE LO S CO NVERTIDO RES DE PA R UNID IRECCION ALES • M ult iplican el par en ca rgas altas • Prod ucen m en os c alor • Re duce n el arrast re del conv ertidor

Fig. 2.2.26

Ventajas del embrague unidireccional La multiplicación par ocurre sólo con cargas pesadas. El estator gira en rueda libre durante cargas ligeras, lo cual resulta en menor producción de calor y disminución del arrastre del convertidor.

Fig. 2.2.27 Equipos con embragues unidireccionales

Las mototraíllas, las retroexcavadoras, los camiones de obras y los volquetes articulados están equipados con embragues unidireccionales. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.28 Convertidor de par con embrague impulsor

Convertidor de par con embrague impulsor El convertidor de par con embrague impulsor (figura 2.2.28) hace posible variar en una amplia gama el par de salida del convertidor. Este es similar al convertidor de par convencional, excepto que la caja de rotación impulsa el rodete a través de un embrague impulsor. La caja de rotación gira a la velocidad del motor. El embrague impulsor es un conjunto de embrague de disco múltiple. El embrague impulsor se activa hidráulicamente y se controla mediante la válvula solenoide del embrague impulsor. La válvula solenoide del embrague impulsor se controla mediante el Módulo de Control Electrónico (ECM) de la transmisión y se activa por presión en el pedal del freno izquierdo. TURBINA

CONVERTIDOR DE PAR CON EMBRAGUE IMPULSOR

ESTATOR

CAJA EMBRAGUE DE TRABA

EMBRAGUE IMPULSOR RODETE

Fig. 2.2.29 Componentes del convertidor de par con embrague impulsor

Componentes del convertidor de par con embrague impulsor La figura 2.2.29 muestra los componentes del embrague impulsor. El embrague impulsor acopla el rodete a la caja del convertidor y consta de un pistón de embrague impulsor, planchas y discos. Cuando el ECM aumenta la corriente del solenoide del embrague impulsor, disminuye la presión del embrague impulsor. Cuando la corriente del ECM está en cero, la presión del embrague impulsor está al máximo y el convertidor funciona como un convertidor convencional. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 2.2.30 Operación del embrague impulsor

Operación del embrague impulsor Cuando la válvula solenoide del embrague impulsor no está energizada por el ECM no hay flujo de corriente al solenoide. El aceite fluye al conducto de aceite del embrague impulsor desde el portador y empuja el pistón de embrague impulsor (1) contra las planchas (2) y discos (3). El pistón y las planchas están conectados a la caja del embrague impulsor con estrías. El adaptador está asegurado al rodete (4) con pernos. La fricción entre los discos y las planchas traba el rodete en la caja del convertidor y hace que el rodete gire a la misma velocidad de la caja del convertidor. El rodete desplaza todo el aceite y el convertidor de par estará en el máximo par de salida. Cuando se aumenta la corriente al solenoide, disminuye la presión de aceite al pistón. La fricción entre las planchas y los discos disminuye, el rodete patina (gira más lentamente) y envía menos aceite a la turbina. Con menos fuerza en la turbina, disminuye el par en el eje de salida. El desplazamiento del rodete depende de su velocidad. Una menor velocidad significa menor desplazamiento y menor transferencia de potencia. El embrague patina para evitar el patinaje de las ruedas. El operador del equipo puede ajustar el patinaje para adecuarlo al trabajo por realizar variando la corriente que envía al solenoide, que a la vez varía la presión del pistón del embrague.

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Tren de Fuerza I

VENTA JAS DEL CO NV ERTID O R DE PAR C ON EM BR AGU E IM PULS O R •

Dism inuye el patin aje de la ru ed a

•

R educe el desgaste del neumático

•

Aum en ta la potencia d isponible d el m oto r para el sistem a h id ráulico

Fig. 2.2.31 Ventajas del convertidor de par con embrague impulsor

Ventajas del convertidor de par con embrague impulsor La ventaja más importante del embrague impulsor es su capacidad de evitar el patinaje de las ruedas. Las ruedas de un cargador de ruedas son particularmente propensas a patinar durante la operación de cargue del cucharón. Los neumáticos se desgastan más rápidamente cuando ocurre el patinaje y su reemplazo es muy costoso en la operación del cargador de ruedas. El embrague impulsor también aumenta la disponibilidad de potencia del motor.

Fig. 2.2.32 Cargador de Ruedas 992G con convertidor de par con embrague impulsor

Cargador de Ruedas 992G con convertidor de par con embrague impulsor La figura 2.2.32 muestra un Cargador de Ruedas 992C equipado con un convertidor de par con embrague impulsor.

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Fig. 2.2.33 Convertidor de par de capacidad variable

Convertidor de par de capacidad variable El propósito del convertidor de par de capacidad variable (figura 2.2.33) es permitir que el operador limite el aumento de par en el convertidor de par, para reducir el giro de la rueda y desviar la potencia al sistema hidráulico. Los componentes principales de la unidad son el rodete interior, el rodete exterior, el embrague impulsor, la turbina y el estator. El rodete interior, la turbina y el estator funcionan esencialmente igual que en el convertidor de par convencional. La diferencia principal es que el rodete está dividido, de modo que hay un rodete adicional para aumentar la flexibilidad del manejo del par muy alto.

Fig. 2.2.34 Rodete exterior

Rodete exterior El rodete exterior (figura 2.2.34) es el segundo rodete dentro del convertidor de par. El rodete exterior gira con la caja del convertidor cuando la presión de aceite actúa en el pistón del embrague al conectar el conjunto de embrague. Cuando la máxima presión de aceite conecta completamente el embrague, el rodete exterior gira con el rodete interior. Cuando hay una disminución de la presión de aceite, el embrague patina y da como resultado un giro más lento del rodete exterior y una disminución de la capacidad del convertidor de par. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.35 Embrague impulsor

Embrague impulsor El embrague impulsor (figura 2.2.35 ) se activa hidráulicamente y se controla mediante el sistema hidráulico de la transmisión. El embrague conecta el rodete exterior a la caja de rotación, para permitir que giren juntos el rodete interior y el rodete exterior.

Fig. 2.2.36 Flujo de aceite del embrague impulsor

Flujo de aceite del embrague impulsor En la modalidad de potencia plena (figura 2.2.36, izquierda), la presión de aceite actúa sobre el pistón de embrague, que conecta el embrague impulsor y hace que el rodete exterior gire con el rodete interior. Con ambos rodetes girando a la velocidad de la caja, los rodetes desplazan la totalidad del aceite y el convertidor de par produce el par máximo. Cuando el embrague está completamente conectado no hay patinaje del embrague y permite que el convertidor de par funcione como un convertidor de par convencional.

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Tren de Fuerza I

En la modalidad de potencia reducida (figura 2.2.36, derecha) la presión de aceite disminuye en el pistón del embrague y permite que el embrague patine. El embrague transmite algo de la fuerza de la caja de rotación a un rodete. Un rodete gira a la misma velocidad que la caja de rotación y el otro rodete gira más lentamente. Los rodetes no desplazan la totalidad del aceite y se reduce la salida del convertidor de par. En capacidad mínima, la operación del convertidor de par de capacidad variable es similar a la operación de un convertidor de par convencional, excepto que el tamaño efectivo del rodete se reduce debido al patinaje del embrague impulsor. El desplazamiento del rodete depende de la velocidad de éste. Una velocidad más baja significa menor desplazamiento, y menor desplazamiento significa menor transferencia de potencia. El embrague patina para evitar que las ruedas patinen. El operador de la máquina calibra la cantidad de patinaje y varía la presión en el pistón del embrague.

VENTAJAS DEL CO N VERTIDO R DE PAR DE C APACIDAD VARIA BLE • Dism inu ye e l p atin aje de la ru eda • R educe el d esgaste d el neu m ático • A um en ta la pote ncia d ispo nib le d el m otor para el sistem a hid ráu lico Fig. 2.2.37 Ventajas del convertidor de par de capacidad variable

Ventajas del convertidor de par de capacidad variable Similar al convertidor de par con embrague impulsor, el convertidor de par de capacidad variable evita que las ruedas patinen durante la operación de cargue del cucharón. El convertidor de par de capacidad variable también aumenta la disponibilidad de potencia del motor. Procesos de reparación Prueba de calado del convertidor de par La prueba de calado se realiza cuando se sospecha de un problema en el convertidor de par. Consulte siempre los manuales de servicio apropiados para los procedimientos de seguridad y pruebas.

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Tren de Fuerza I

El calado del convertidor de par ocurre cuando la velocidad del eje de salida es cero. La prueba de calado del convertidor se realiza mientras el motor está funcionado a máxima aceleración. Esta prueba dará una indicación del rendimiento del motor y del tren de mando con base en la velocidad del motor. Una velocidad más baja o más alta que la especificada es indicación de problemas del motor o del tren de mando. Una velocidad de calado del convertidor baja es generalmente indicación de un problema de funcionamiento del motor. Una velocidad de calado del convertidor alta es generalmente indicación de un problema del tren de mando. Prueba de la válvula de alivio del convertidor de par Las pruebas de la válvula de alivio del convertidor de par incluyen la prueba de la válvula de alivio de entrada y la prueba de la válvula de alivio de salida. La válvula de alivio de entrada de un convertidor de par controla la presión máxima del convertidor. Su principal propósito es evitar daños en los componentes del convertidor cuando el motor se pone en funcionamiento con el aceite frío. Consulte siempre los manuales de servicio apropiados para los procedimientos de las pruebas y de seguridad. La válvula de alivio de salida mantiene la presión en el convertidor de par. La presión se debe mantener en el convertidor de par, a fin de evitar cavitación y asegurar la operación correcta del convertidor. Una presión baja podría indicar una fuga en el convertidor, un flujo inadecuado de la bomba o un funcionamiento incorrecto de la válvula de alivio. Una presión alta podría indicar un funcionamiento incorrecto de la válvula de alivio o un bloqueo del sistema. Realice esta prueba, a través de la revisión de la presión de la válvula de alivio de salida en el orificio de toma de presión correspondiente.

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Lección 2: Servotransmisión

Lección 2: Servotransmisión

Fig. 3.2.1 Servotransmisión

Introducción En esta lección estudiaremos los tipos y la operación de las servotransmisiones. La lección también incluye desarmar y armar una servotransmisión. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar su conocimiento en los componentes básicos y la operación de las servotransmisiones. Material de referencia Cuaderno del estudiante Tren de fuerza del Cargador de Ruedas 924F y del Portaherramientas integral IT24F (SENR6726) págs. 49-75 Tren de fuerza del Cargador de Ruedas de la Serie II (SENR5918-01) págs.92-134 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-2-2

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.2 Tren de engranajes de la servotransmisión y embragues hidráulicos

Teoría de operación En una transmisión manual, la potencia se transmite a través de los engranajes de los ejes mediante el deslizamiento de los engranajes para obtener una conexión apropiada, o con el uso de un collar para sostener los engranajes impulsados en los ejes. Combinaciones de palancas, ejes, y/o cables controlan las horquillas de cambio que físicamente mueven los engranajes o los collares. En muchos casos, un embrague del volante se usa para interrumpir el flujo de potencia durante el cambio. La servotransmisión es un tren de engranajes que se puede cambiar sin interrumpir el flujo de potencia. En vez de deslizar físicamente un engranaje o un collar, embragues activados hidráulicamente controlan el flujo de potencia. En una servotransmisión, los engranajes están permanentemente acoplados. La principal ventaja de una servotransmisión es la respuesta rápida cuando se cambia de una velocidad a otra. Esto permite un cambio rápido de velocidades cuando se necesita. La servotransmisión puede cambiar las velocidades con cargas sin pérdida de productividad.

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.3 Embrague hidráulico

Embragues hidráulicos El embrague hidráulico consta de un paquete de embrague (discos y planchas) y un pistón de embrague. El embrague se conecta cuando el aceite presurizado empuja el pistón del embrague contra los discos y las planchas. Cuando los discos y las planchas entran en contacto, la fricción permite que la potencia fluya a través de ellos. Los discos están conectados a un componente. Las planchas están conectadas a otro. La potencia se transmite de uno de los componentes al otro a través del paquete de embrague. La servotransmisión usa presión de aceite interna para conectar los embragues hidráulicos. Cuando el operador selecciona una posición de velocidad, el aceite hidráulico conecta los embragues que dirigen la potencia a los engranajes seleccionados. Cada combinación de embragues brinda una relación de engranajes diferentes y por tanto una velocidad diferente. Cuando no se requiere que un embrague actúe más, se detiene el flujo de aceite y el embrague se libera. La fuerza del resorte mueve el pistón del embrague fuera de los discos y las planchas, y permite que el componente sostenido gire libremente y detiene el flujo de potencia a través de ese embrague.

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3-2-4

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.4 Trenes de engranajes de las servotransmisiones

Tren de engranajes El tren de engranajes transmite la potencia del motor a través del tren de engranajes a las ruedas de mando. Los tipos más comunes de trenes de engranajes de las servotransmisiones son las transmisiones de contraeje (figura 3.2.4, derecha) y la transmisión planetaria (figura 3.2.4, izquierda). También se estudiará la servotransmisión de mando directo encontrada en los tractores agrícolas Challenger.

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.5 Tren de engranajes de transmisión de contraeje

Transmisión de contraeje Las transmisiones de contraeje usan embragues para transmitir la potencia a través de los engranajes. Las transmisiones de contraeje usan engranajes de dientes rectos conectados continuamente. La transmisión no tiene collares deslizantes. Los cambios de velocidad y de dirección se ejecutan mediante la conexión de varios paquetes de embrague. Entre las ventajas de la transmisión de contraeje están menos piezas y menos peso. Se usará una transmisión de contraeje (figura 3.2.5) de cuatro velocidades de avance y tres velocidades de retroceso, para explicar los componentes y la operación de la transmisión de contraeje. F L U JO D E P O T E N C IA N EU TR AL BA JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E

R E T RO C E S O S E G U N DA TERCER A P R IM E R A

Fig. 3.2.6 Transmisión de contraeje - flujo de potencia en posición neutral

La figura 3.2.6 muestra algunos de los componentes internos de una transmisión de contraeje. Hay tres ejes de embrague principales. El eje de avance baja/alta y el eje de retroceso/segunda están en constante contacto con el eje de entrada que impulsan. El eje de retroceso/segunda está en constante contacto con el eje de tercera/primera y lo impulsan. El eje de avance baja/alta no está conectado con el eje de tercera/primera. El eje de tercera/primera velocidad está en contacto continuo con el eje de salida y lo impulsa, lo que acciona ambos ejes de mando delantero y trasero. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

TR A N S M IS IO N V ISTA D EL EXT RE M O O R IF IC IO D E L E NF RIAD O R

O R IF IC IO D E L A TE M P E R AT U R A D E A C E I TE D E L C O N V E R T I D O R

E N TR A D A D E LA B OMB A D E LA TR A N S M IS IO N A L F ILTR O

E J E DE EN T RA DA

E JE DE A VA N C E B A J A / A LTA P LACA D E L NU M E RO D E I D E N T IF IC AC IO N D E L P R O D U C TO

E J E D E S A L ID A

E JE R E T R O C E S O / S E G U N DA

E JE T E R C E R A /P R I M E R A

FI LT R O D E A C E I TE D E L A TR A N S M IS IO N

Fig. 3.2.7 Vista del extremo posterior de la transmisión de contraeje

Vista del extremo posterior de la transmisión de contraeje La figura 3.2.7 muestra la vista del extremo posterior de la transmisión. Observe la posición relativa del eje de entrada y de salida con respecto a los ejes de embrague de velocidad y dirección.

Fig. 3.2.8 Embragues de la transmisión de contraeje

Embragues de la transmisión de contraeje Los embragues (figura 3.2.8) se conectan hidráulicamente y se desconectan debido a la fuerza del resorte. La velocidad y la dirección seleccionadas por el operador determinan qué embragues se conectarán. Los embragues se seleccionan para obtener la relación correcta de engranajes.

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.9 Pistón de embrague de la transmisión de contraeje

Pistón de embrague de la transmisión de contraeje El pistón de embrague (figura 3.2.9) tiene un sello interior y uno exterior. La presión del embrague de velocidad o de dirección llena la cavidad detrás del pistón del embrague, mueve el pistón a la izquierda contra el resorte de pistón y conecta los discos y las planchas del embrague. Cuando los discos tienen desgastada la mitad de la profundidad de las ranuras de aceite, el pistón del embrague viaja lo suficiente para sacar de su asiento (soplar) el sello exterior. Esto evita que los discos y las planchas entren en contacto metal con metal.

Fig. 3.2.10 Discos y planchas del embrague de la transmisión de contraeje

Discos y planchas del embrague de la transmisión de contraeje Los discos y las planchas del embrague (figura 3.2.10) están montados dentro de la caja del embrague. Las estrías del diámetro exterior de las planchas se conectan con las estrías de la caja del embrague. Las planchas y la caja giran juntas. Los discos del embrague están apilados entre las planchas del embrague. Los dientes interiores de los discos están conectados con los dientes exteriores de la maza. Los discos del embrague tienen adheridos en la superficie un material de fricción de modo que no hay contacto de metal con metal entre los discos y las planchas del embrague. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.11 Maza del embrague de la transmisión de contraeje

Maza del embrague de la transmisión de contraeje La maza (figura 3.2.11) es el componente del paquete de embrague donde el engranaje se conecta mediante estrías. Los discos del paquete de embrague también están conectados por estrías a la maza. Cuando el pistón del embrague conecta el embrague, las planchas y los discos transmiten la potencia al engranaje a través de la maza.

Fig. 3.2.12 Ejes de la transmisión de contraeje

Ejes de la transmisión de contraeje Los ejes de la transmisión (figura 3.2.12) llevan los engranajes en la transmisión. El número de ejes y engranajes depende de la transmisión y del modelo de la máquina.

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.13 Conductos de lubricación de los ejes de la transmisión de contraeje

Conductos de lubricación de los ejes de la transmisión de contraeje Cada eje de la transmisión tiene tres conductos internos de aceite (figura 3.2.13). Un conducto lleva el aceite de lubricación y enfriamiento de los embragues, cojinetes y engranajes. Los otros dos conductos llevan aceite a presión para la conexión de los embragues de cada eje. F L U J O D E P OT E N C IA P O S IC IO N N E U T R A L BA JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E

R E T RO C E S O S E G U N DA TE R C E R A P R IM E R A

Fig. 3.2.14 Transmisión de contraeje

Flujo de potencia Cuando la transmisión está en posición NEUTRAL (figura 3.2.14) no hay embragues conectados. El par del motor se transmite por el eje del convertidor de par a la transmisión. El eje del convertidor de par está conectado por estrías al conjunto del eje de entrada de la transmisión y lo impulsa. Puesto que ni el embrague de RETROCESO ni el embrague de AVANCE están conectados, no hay transferencia del par desde el conjunto del eje de entrada a los conjuntos del contraeje o al conjunto del eje de salida. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

F L U JO D E P O T E N C IA P R IM E R A V E L O C ID A D D E AVA N C E BA JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E

R E T RO C E S O S E G U N DA TE R C E R A P R IM E R A

Fig. 3.2.15 Transmisión de crontraeje - primera velocidad de avance

Transmisión de contraeje - primera velocidad de avance Para transmitir la potencia se deben conectar un embrague de dirección y un embrague de velocidad. Cuando se conecta el embrague, éste sostiene la maza que lleva el engranaje apropiado. Cuando está sostenida la maza, la potencia puede fluir a través del engranaje. En la PRIMERA VELOCIDAD DE AVANCE (figura 3.2.15), el embrague de avance de baja queda conectado igual que el embrague de primera velocidad. El embrague de avance en baja sostiene el engranaje del extremo del eje. La potencia se transmite del engranaje del eje de entrada al engranaje del extremo del eje de avance. El engranaje del medio del eje de avance de baja/alta impulsa un engranaje del eje de retroceso/segunda. El embrague de primera velocidad sostiene el engranaje grande del eje de tercera/primera. La potencia se transmite del engranaje del extremo del eje de retroceso/segunda al engranaje grande del eje de tercera/primera. Cuando el embrague de primera velocidad se conecta, la potencia se transmite del engranaje al eje. El engranaje del eje de tercera/primera transmite la potencia a un engranaje del eje de salida.

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Tren de Fuerza I

F L U J O D E P OT E N C IA S E G U N D A V E L O C IDA D D E R ETROC ESO B A JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E

R E T RO C E S O S E G U N DA TE R C E R A P R IM E R A

Fig. 3.2.16 Transmisión de contraeje - segunda velocidad de retroceso

Transmisión de contraeje - segunda velocidad de retroceso En segunda velocidad de retroceso (figura 3.2.16), el embrague de retroceso y el embrague de segunda velocidad están conectados. La potencia se transmite de un engranaje del eje de entrada a un engranaje del eje de retroceso/segunda. Cuando se conecta el embrague de segunda velocidad, la potencia fluye del engranaje del eje de retroceso/segunda a un engranaje conectado con estrías al eje de tercera/primera. El engranaje del extremo del eje de tercera/primera transmite la potencia al engranaje del eje de salida. F L U JO D E P OT E N C IA T E R C E R A V E L O C ID A D D E R ETROC ESO BA JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E

R E T RO C E S O S E G U N DA TE R C E R A P R IM E R A

Fig. 3.2.17 Transmisión de contraeje - tercera velocidad de retroceso

Transmisión de contraeje - tercera velocidad de retroceso En la tercera velocidad de retroceso (figura 3.2.17), el embrague de retroceso y el embrague de tercera velocidad están conectados. La potencia se transmite de un engranaje del eje de entrada a un engranaje del eje de retroceso/segunda. Cuando el embrague de tercera velocidad está conectado, sostiene el engranaje del extremo del eje de tercera/primera. La potencia se transmite del engranaje del eje de segunda/retroceso al engranaje sostenido. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

El engranaje del otro extremo del eje de tercera/primera transmite la potencia al engranaje del eje de salida. 143 de 1842

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Tren de Fuerza I

F L U J O D E P OT E N C IA C U A R TA V E L O C IDA D D E AVA N C E B A JA D E AVA N C E A LTA D E AVA N C E

R E T RO C E S O S E G U N DA TER CERA P R IM E R A

3.2.18 Transmisión de contraeje- cuarta velocidad de avance

Transmisión de contraeje - cuarta velocidad de avance En CUARTA VELOCIDAD DE AVANCE (figura 3.2.18), el embrague de dirección de avance en alta y el embrague de tercera velocidad están conectados. La potencia se transmite de un engranaje del eje de entrada a un engranaje del eje de avance de baja/alta. El engranaje del medio del eje de avance de baja/alta impulsa un engranaje en el eje de retroceso/segunda. Cuando el embrague de tercera velocidad se conecta, sostiene el engranaje del extremo del eje de tercera/primera. La potencia se transmite del engranaje del eje de segunda/retroceso al engranaje sostenido. El engranaje del otro extremo del eje de tercera/primera transmite la potencia al engranaje del eje de salida.

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.19 Transmisión planetaria

Transmisión planetaria Las transmisiones planetarias usan engranajes planetarios para transmitir la potencia y permitir los cambios de velocidad y de dirección. Los embragues hidráulicos controlan la rotación de los componentes del engranaje planetario y permiten al conjunto planetario servir como acoplador directo, como engranaje de reducción o como engranaje de retroceso. Los conjuntos de engranajes planetarios son unidades compactas, no tienen contraeje y tanto el eje de entrada como el de salida giran en un mismo eje. Un conjunto de engranajes planetarios permite cambiar la relación de engranajes sin tener que conectar o desconectar engranajes. Como resultado, habrá poca o ninguna interrupción del flujo de potencia. En los conjuntos de engranajes planetarios, la carga se distribuye sobre varios engranajes lo cual disminuye la carga en cada diente. El sistema planetario también distribuye la carga igualmente alrededor de la circunferencia del sistema, y elimina tensiones laterales en los ejes.

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3-2-14

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.20 Componentes de la transmisión planetaria

Componentes de la transmisión planetaria En su forma más simple un conjunto planetario consta de: 1. Un engranaje central (el centro del conjunto planetario) 2. Tres o más engranajes intermedios (engranajes planetarios) 3. Un portaplanetarios (sostiene los engranajes planetarios) 4. Una corona (el límite externo del conjunto planetario) La transmisión planetaria controla la potencia a través de los conjuntos planetarios con paquetes de embrague que constan de discos y de planchas. Cada paquete de embrague está contenido en una caja separada. En algunas transmisiones planetarias, los paquetes de embrague están montados en el perímetro del conjunto planetario. Los dientes internos de los discos están conectados con los dientes externos de la corona. Las muescas del diámetro exterior de las planchas se conectan con pasadores en la caja del embrague. Los pasadores evitan la rotación de las planchas. En los siguientes ejemplos se asume que se habla de este tipo de transmisiones.

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Tren de Fuerza I

E M B R A G U E D E LA T R A N S M IS IO N E N T R AD A D E A C E IT E D E P RE S IO N

P IS T O N

CA J A DE L E M B RA G U E

P L A N C HA S D E A C E RO R E S O R T E

DIS C O S

CO RO NA

Fig. 3.2.21 Embragues de transmisión planetaria

Embragues de transmisión planetaria La figura 3.2.21 muestra los componentes de un embrague. Los resortes están entre la caja del embrague y el pistón. Los resortes mantienen los embragues desconectados, para evitar que el pistón del embrague empuje las planchas. Los embragues se conectan cuando el aceite se envía al área detrás del pistón. Cuando la presión del aceite aumenta en el área detrás del pistón, el pistón se mueve a la derecha contra la fuerza del resorte y empuja los discos y las planchas unos contra otras. El embrague queda conectado y la corona fija. Cuando disminuye la presión del aceite que sostiene al pistón, el resorte obliga al pistón a regresar a la caja la caja, lo cual libera discos y las planchas. La corona ya no está sostenida y gira libremente.

Fig. 3.2.22 Planchas de embrague de transmisión planetaria

Planchas de embrague de transmisión planetaria Las planchas de embrague (figura 3.2.22) están montadas dentro de la caja del embrague. Las muescas del diámetro exterior de las planchas están conectadas con pasadores en la caja del embrague y evitan la rotación de las planchas. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.23 Discos del embrague de transmisión planetaria

Discos del embrague de transmisión planetaria Los discos del embrague (figura 3.2.23) están conectados a la corona y giran con el engranaje. Los dientes internos de los discos están conectados con los dientes externos de la corona. Los discos se fabrican de material antifricción de acuerdo con los requerimientos de la aplicación.

Fig. 3.2.24 Caja del embrague de transmisión planetaria

Caja del embrague de transmisión planetaria Cada embrague de la transmisión tiene su propia caja (figura 3.2.24). La caja mantiene el pistón del embrague y las planchas en su lugar. Se usan pasadores para evitar que las planchas giren.

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.25 Conjunto de engranaje planetario

Conjunto de engranaje planetario Estudiar los conceptos básicos de los engranajes planetarios ayudará a entender cómo funciona una transmisión planetaria. Los engranajes planetarios se usan de muchas formas en las transmisiones planetarias. Los componentes de un conjunto de engranajes planetarios se muestran en la figura 3.2.25. Los engranajes planetarios (1) están contenidos en un portaplanetarios (2). El engranaje exterior se llama corona (3). El engranaje del centro se llama engranaje central (4). Los componentes del conjunto de engranajes planetarios se llaman así debido a que se mueven en forma parecida al sistema solar. Los engranajes planetarios giran alrededor del engranaje central justo como los planetas en el sistema solar giran alrededor del Sol. En la transmisión se requiere menos espacio si los conjuntos de engranajes planetarios se utilizan en vez de engranajes de dientes externos, debido a que todos los engranajes pueden estar dentro de la corona. Otra ventaja de la corona es que se puede tener el doble de contacto de dientes que en los engranajes de dientes externos. Los engranajes de dientes internos son más resistentes y de mayor duración que los engranajes de dientes externos. Cuando un engranaje de dientes externos es impulsado mediante otro engranaje de dientes externos, los dos engranajes giran en sentido opuesto. Cuando un engranaje de dientes externos y un engranaje de dientes internos están conectados, girarán en el mismo sentido. Los engranajes planetarios giran libremente en sus cojinetes y el número de dientes no afecta la relación de los otros dos engranajes. Con conjuntos de engranajes planetarios hay normalmente tres o cuatro engranajes planetarios que giran en cojinetes. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-2-18

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.26 Conjunto de engranajes planetarios - portaplanetarios restringido

Combinaciones de conjunto de engranajes planetarios Los cambios de velocidad, dirección y par se logran mediante la restricción o impulso de los diferentes componentes del conjunto de engranajes planetarios. Hay varias combinaciones posibles. Para transmitir la potencia a través de un conjunto planetario, un miembro se mantiene fijo, otro es el impulsor y otro es el impulsado. La corona no siempre es el miembro que se mantiene fijo. En la figura 3.2.26 el portaplanetarios se mantiene fijo para suministrar la rotación contraria. Si el engranaje central es el impulsor y gira a la izquierda, y el portaplanetarios se mantiene estacionario, la rotación de los engranajes planetarios impulsarán la corona para que gire a la derecha. Si se mantiene fijo el engranaje central y la corona es el engranaje impulsor, entonces el portaplanetarios será el impulsado. Los engranajes planetarios giran alrededor de sus propios ejes impulsando el portaplanetarios a una velocidad más lenta que la corona y en el mismo sentido de ésta. Si se mantiene fija la corona y el engranaje central es el engranaje impulsor, entonces el portaplanetarios será el impulsado. Los engranajes planetarios giran alrededor de sus propios ejes, e impulsan el portaplanetarios a una velocidad más lenta que el engranaje central y en el mismo sentido que éste. El portaplanetarios será impulsado en velocidad baja. Si el portaplanetarios es el engranaje impulsor y la corona es el engranaje que se mantiene fijo, el engranaje central será impulsado en velocidad alta. Si no se restringe ningún miembro del conjunto de engranajes, los engranajes girarán en vacío y no se transmite la potencia. Si el engranaje central y la corona se impulsan a la misma velocidad y en la misma dirección, el portaplanetarios se mantendrá fijo entre ellos y operará en mando directo. Para ver el funcionamiento de las combinaciones del conjunto de engranajes planetarios explicados aquí, se puede consultar el curso multimedia "Fundamentos de los sistemas del tren de mando" (TECD9004). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3-2-19

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.27 Transmisión planetaria armada

Transmisión planetaria armada Hemos visto las relaciones de los conjuntos de engranajes planetarios. La figura 3.2.27 muestra una servotransmisión planetaria armada.

Fig. 3.2.28 Eje de dos piezas

Eje de dos piezas El eje de dos piezas mostrado en la figura 3.2.28 se usará para explicar la disposición de la transmisión que empezaremos a estudiar. El eje de la izquierda es el eje de entrada. Los engranajes centrales de los grupos de engranajes planetarios de avance y de retroceso están montados en el eje de entrada. El eje de la derecha es el eje de salida. Los engranajes centrales de los grupos planetarios de primera y segunda velocidad están montados en el eje de salida.

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3-2-20

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.29 Eje de dos piezas y engranajes planetarios

Eje de dos piezas y engranajes planetarios Pongamos ahora algunos engranajes planetarios en cada engranaje central para construir una servotransmisión planetaria básica (figura 3.2.29). Los conjuntos planetarios se indican mediante números, comenzando por el extremo de la entrada (izquierda), y están numerados como 1, 2, 3, y 4.

Fig. 3.2.30 Adición al eje del portaplanetarios

Adición al eje del portaplanetarios En la figura 3.2.30, se adicionó el portaplanetarios frontal del conjunto de engranajes planetarios de retroceso. Se realizó un corte del portaplanetarios para mostrar cómo está montado y cómo sostiene los engranajes planetarios.

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3-2-21

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Fig. 3.2.31 Adición a los ejes del portaplanetarios central

Adición a los ejes del portaplanetarios central En la figura 3.2.31 se adicionó un portaplanetarios central al conjunto de la transmisión. El portaplanetarios central conecta el eje de entrada al eje de salida. Este contiene los engranajes planetarios de avance y de la segunda velocidad.

Fig. 3.2.32 Tres portaplanetarios en los ejes

Tres portaplanetarios en los ejes Los tres portaplanetarios están montados en los ejes en la figura 3.2.32. De izquierda a derecha están el portaplanetarios frontal, el portaplanetarios central y el portaplanetarios trasero.

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3-2-22

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.33 Cuatro conjuntos de engranajes planetarioss

Cuatro conjuntos de engranajes planetarios La figura 3.2.33 muestra los cuatro conjuntos de engranajes planetarios. Desde el extremo de la entrada (izquierda) están el No.1 (retroceso), el No. 2 (avance), el No. 3 (segunda velocidad) y el No. 4 (primera velocidad). Para completar la transmisión, se deben adicionar la corona y los embragues y poner el conjunto completo en una caja de protección.

Fig. 3.2.34 Grupo de cuatro conjuntos de engranajes planetarios

Flujo de potencia de la servotransmisión planetaria En algunas servotransmisiones planetarias, hay un conjunto de engranajes planetarios por cada velocidad de la transmisión: un conjunto para el avance y un conjunto para el retroceso. La figura 3.2.34 muestra los cuatro conjuntos de engranajes planetarios armados dentro de un grupo compacto.

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3-2-23

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.35 Transmisión planetaria de dos velocidades y dos direcciones

Transmisión planetaria de dos velocidades y dos direcciones La figura 3.2.35 muestra una servotransmisión planetaria de dos velocidades y dos direcciones. Esta es una vista esquemática del conjunto de engranajes planetarios armados mostrado en la figura 3.2.34. La potencia del motor se transmite al eje de entrada (rojo) a través de un convertidor de par o de un divisor de par. Los engranajes solares tanto de avance como de retroceso se montan en el eje de entrada y siempre giran cuando se impulsa el eje de entrada. El portador central (gris) es el portador de los engranajes planetarios del conjunto de retroceso y del conjunto de segunda velocidad. El eje de salida (azul) y el engranaje central para la segunda velocidad se montan en él. El engranaje central para la primera velocidad se monta en el eje de salida. La disposición de los conjuntos de engranajes planetarios desde el motor al eje de salida (de izquierda a derecha) son: retroceso, avance, segunda velocidad y primera velocidad.

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.36 Conjuntos de engranajes planetarios de avance de dos direcciones

Conjuntos de engranajes planetarios de avance de dos direcciones La figura 3.2.36 muestra los conjuntos de engranajes planetarios de avance y de retroceso o la mitad direccional de la transmisión. La potencia se transmite del motor al eje de entrada (rojo). La corona del conjunto de engranajes planetarios de avance está detenida. Esta parte de la transmisión está ahora conectada al engranaje de avance. Si se impulsa el eje de entrada, debido a que los engranajes centrales (rojo) están montados en el eje de entrada, estos también son impulsados. El engranaje central de retroceso (el de la izquierda) gira los engranajes planetarios. Sin embargo, no se transmite potencia a través de los planetarios de retroceso debido a que ningún miembro del grupo planetario está sostenido. El engranaje central del planetario de avance gira con el eje de entrada. Por lo tanto, los engranajes planetarios giran en sentido contrario. Debido a que la corona está detenida, los engranajes planetarios deben girar en el mismo sentido de rotación del engranaje central. Esto hace que el portaplanetarios gire en el mismo sentido. Este es el flujo de potencia de la dirección de avance.

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.37 Conjuntos de engranajes planetarios direccionales - de retroceso

Conjuntos de engranajes planetarios direccionales - de retroceso La figura 3.2.37 muestra el flujo de potencia cuando está detenido el portaplanetarios del conjunto planetario de engranajes de retroceso. El eje de entrada impulsa el engranaje central del conjunto planetario de retroceso. El engranaje central impulsa los engranajes planetarios. Debido a que el portaplanetarios está detenido, los engranajes planetarios deben girar en su sitio e impulsar la corona. La corona gira ahora en sentido contrario al engranaje central. La corona del conjunto planetario de retroceso está asegurada al portaplanetarios de los engranajes planetarios del conjunto planetario de avance. Por tanto, el portaplanetarios del conjunto planetario de avance también gira en sentido opuesto a la rotación del engranaje de entrada.

Fig. 3.2.38 Conjuntos de engranajes planetarios de segunda velocidad

Conjuntos de engranajes planetarios de segunda velocidad La figura 3.2.38 muestra la parte de velocidad de la transmisión. El portaplanetarios de la izquierda es parte del portaplanetarios del conjunto planetario de avance y es impulsado a la derecha o a la izquierda, dependiendo sobre cuál conjunto de engranajes planetarios (de avance o de retroceso) se está transmitiendo la potencia. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Tren de Fuerza I

En la figura 3.2.38, está detenida la corona del conjunto planetario del engranaje de la segunda velocidad. Debido a que el portaplanetarios está girando y la corona está detenida, se impulsa el engranaje central del conjunto planetario de segunda velocidad. El engranaje central y el eje de salida giran en el mismo sentido que el portaplanetarios. Ningún miembro del conjunto planetario de engranajes de primera velocidad está sostenido. Por tanto, todos los componentes están libres para girar y no transmiten potencia a través del conjunto planetario de primera velocidad.

Fig. 3.2.39 Operación de la primera velocidad

Operación de la primera velocidad Para la operación de la primera velocidad (figura 3.2.39), la corona del conjunto planetario de engranajes de segunda velocidad está libre y la corona del conjunto de engranajes de primera velocidad está detenida. El portaplanetarios de la izquierda está todavía impulsado por la mitad direccional de la transmisión. La carga del eje de salida provee la resistencia a la rotación del engranaje central. Por tanto, debe girar la corona del conjunto planetario de engranajes de segunda velocidad. Esta corona está sujeta al portaplanetarios del conjunto planetario de primera velocidad. Debido a que la corona del conjunto planetario de primera velocidad está detenida, se impulsa el engranaje central. Su rotación tiene el mismo sentido de la rotación del portaplanetarios de la izquierda. En resumen, se impulsa el portaplanetarios central. Este impulsa la corona de la segunda velocidad que está conectada al portaplanetarios de la primera velocidad. Debido a que la corona de la primera velocidad está detenida, los engranajes planetarios van alrededor del interior de la corona e impulsan el engranaje central de la primera velocidad y el eje de salida.

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.40 Primera velocidad de avance

Primera velocidad de avance En la primera velocidad de avance (figura 3.2.40), están detenidas las coronas de los grupos planetarios de avance y de primera velocidad. La potencia no se transmite a través del conjunto planetario de retroceso debido a que ningún miembro está sostenido. Cuando la corona del conjunto planetario de avance se detiene, la rotación del engranaje central hace que los engranajes planetarios giren alrededor del engranaje central. Los engranajes planetarios de avance están montados en el portaplanetarios central, el cual debe girar. La rotación del portaplanetarios central impulsa la corona del conjunto planetario de segunda velocidad. El engranaje central del conjunto planetario de segunda velocidad es el miembro retenido porque su rotación está restringida por la carga del eje de salida. Los engranajes planetarios harán que la corona gire. La corona del conjunto planetario de segunda velocidad se conecta al portaplanetarios del conjunto planetario de primera velocidad. Debido a que la corona de primera velocidad está detenida, los engranajes planetarios impulsan el engranaje central de primera velocidad y entregan la potencia al eje de salida. La máquina se mueve hacia adelante en primera velocidad.

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3-2-28

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.41 Primera velocidad de retroceso

Primera velocidad de retroceso En la primera velocidad de retroceso (figura 3.2.41), están sostenidos el portaplanetarios del conjunto planetario de retroceso y la corona del conjunto planetario de primera velocidad. Cuando el portaplanetarios del conjunto planetario de retroceso está sostenido, los engranajes planetarios giran e impulsan la corona de retroceso en dirección opuesta al eje de entrada. La corona de retroceso hace que el portaplanetarios central gire. La carga del eje de salida sostiene el engranaje central del conjunto planetario de segunda velocidad. El portaplanetarios central hará que los engranajes planetarios impulsen la corona de segunda velocidad. La corona de segunda velocidad se conecta al portaplanetarios del conjunto planetario de primera velocidad. La corona de primera velocidad está sostenida. Los engranajes planetarios giran alrededor del interior de la corona de primera velocidad e impulsan el engranaje central de la primera velocidad y el eje de salida.

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3-2-29

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.42 Segunda velocidad de avance

Segunda velocidad de avance En la segunda velocidad de avance, están detenidas las coronas de los grupos planetarios de avance y de segunda velocidad. La potencia no se transmite a través del conjunto planetario de retroceso debido a que ninguno de sus miembros está sostenido. Cuando la corona del conjunto planetario de avance se detiene, la rotación del engranaje central hace que los engranajes planetarios giren alrededor del engranaje central. Los engranajes planetarios de avance están montados en el portaplanetarios central y por tanto éste debe girar. La corona de segunda velocidad está sostenida. El portaplanetarios central hace que los engranajes planetarios giren alrededor del interior de la corona de segunda velocidad e impulsen el engranaje central de segunda velocidad y el eje de salida.

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3-2-30

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.43 Segunda velocidad de retroceso

Segunda velocidad de retroceso En la segunda velocidad de retroceso (figura 3.2.43), están sostenidos el portaplanetarios del conjunto planetario de retroceso y la corona del conjunto planetario de segunda velocidad. Cuando el portaplanetarios del conjunto planetario de retroceso está sostenido, los engranajes planetarios giran e impulsan la corona de retroceso en sentido contrario al del eje de entrada. La corona de retroceso hace que el portaplanetarios central gire. La corona de segunda velocidad está sostenida. El portaplanetarios central hace que los engranajes planetarios giren alrededor del interior de la corona de segunda velocidad e impulsen el engranaje central de segunda velocidad y el eje de salida.

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3-2-31

Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.44 Servotransmisión de mando directo

Servotransmisión de mando directo Los grandes tractores de servicio agrícola Challenger están equipados con una servotransmisión de mando directo (figura 3.2.44). Esta transmisión combina las características de mando de contraeje, mando planetario y mando directo. Esta servotransmisión de mando directo tiene diez velocidades de avance y dos velocidades de retroceso. La transmisión se controla mediante una válvula de Modulación de Embrague Individual (ICM). Otras transmisiones controladas mediante válvulas ICM están equipadas con dispositivos que tienen la capacidad de hacer cambio automático de velocidad ascendente y cambio de velocidad descendente. En esta transmisión, la selección de la velocidad es una función únicamente de la posición de la palanca de cambios. Las válvulas de control se explicarán en la lección 3 de esta unidad.

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2

Fig. 3.2.45 Ejes de la transmisión

Ejes de la transmisión Los ejes de la transmisión (figura 3.2.45) son visibles cuando se retira la cubierta frontal de la transmisión. El contraeje superior (1) sostiene los embragues Nos.1 y 2. El contraeje inferior (2) sostiene los embragues Nos. 7 y 8. El eje de entrada (3) recibe la potencia del motor para impulsar el contraeje superior y el embrague de toma de fuerza (si tiene). El contraeje inferior impulsa el engranaje loco de retroceso (no mostrado), que a la vez impulsa la bomba de la transmisión. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

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Tren de Fuerza I

Fig. 3.2.46 Servotransmisión de mando directo (vista esquemática)

Servotransmisión de mando directo La vista esquemática de la figura 3.2.46 muestra la transmisión Challenger desde el lado derecho de la máquina. Para transmitir la potencia a través de la transmisión se usan cuatro embragues de rotación, dos en el contraeje (embrague No. 1 y embrague No.2) y dos en el conjunto de engranajes inferior (embrague No. 7 y embrague No. 8) y cuatro embragues planetarios en el grupo planetario (embragues Nos. 3, 4, 5 y 6). La potencia fluye a través del eje de entrada (rojo). Los engranajes del eje de entrada giran los engranajes de los contraejes. Estos engranajes (rojo) giran los cojinetes y no giran el eje si los embragues no están conectados. El embrague No. 1 y el embrague No. 2 se usan para las velocidades de AVANCE. Los tamaños diferentes de los engranajes permiten que el embrague No. 1 provea una velocidad de entrada baja y el embrague No. 2 provea una velocidad de entrada alta al conjunto de engranajes de baja. El embrague No. 8 se usa para retroceso. Cuando algún embrague de dirección se conecta, una maza sostiene el engranaje al eje y hace que el eje transmita la potencia. Los embragues de dirección hacen girar los componentes que se muestran en naranja. Los embragues planetarios se usan con los embragues de dirección para obtener todas las velocidades a través de la OCTAVA velocidad de avance. Los embragues planetarios 6 y 3 se usan con el embrague No. 8 para obtener las diferentes reducciones de velocidad para R1 y R2. En la NOVENA velocidad y en la DECIMA velocidad no se usan los embragues planetarios. El embrague No. 1 o el embrague No. 2 se usan con el embrague No. 7. El embrague No. 7 hará que los componentes mostrados en verde giren a la misma velocidad que los componentes mostrados en naranja. Esto significa que la corona No. 3 girará a la misma velocidad que el engranaje central No. 3. Como resultado, el portaplanetarios (azul) se sostendrá entre ellos sin pérdida de velocidad. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 3 Lección 2

3-2-33

Tren de Fuerza I

TA B L A D E C O N E X IO N D E E M B R AG U E S G A M A D E V E L O C I DA D E S D E L A TR A N S M IS IO N

E M B R AG U E D E C O N T R A E J E C O N E C TA D O

E M B R A G U E P LA N E TA R IO C O N E C TA D O

R ET RO CE S O (R2 )

8

6

R ET RO CE S O (R1 )

8

3

NE UTR AL

7

-

P R IM E R A

1

3

SE G UN DA

2

3

T ER C ER A

1

4

C U A R TA

1

5

Q U I N TA

1

6

S E X TA

2

4

S E PT IM A

2

5

O C TAV A

2

6

N OV E N A

1

7

D E C IM A

2

7

Fig. 3.2.47 Tabla de conexiones de embragues de la transmisión

Tabla de conexiones de embragues de la transmisión La tabla de la figura 3.2.47 indica los embragues que están conectados para la operación en cada gama de velocidad. Esta tabla se aplica a todos los modelos Challenger de la serie "E". Una tabla de este tipo puede ser una referencia muy útil cuando se requieren la identificación y la solución de problemas que se presenten en el funcionamiento de una transmisión. Por ejemplo, si el operador de la máquina dice que la transmisión patina en primera y segunda velocidad de avance y en primera de retroceso, el problema está probablemente en el embrague No. 3 puesto que éste es común a las tres gamas de velocidad. Si la transmisión patina en primera velocidad de avance, pero no en la segunda velocidad de avance, el problema está probablemente en el embrague No.1.

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INSTITUTO GECOLSA CONSTRUCCION

MODULO 2 SUJETADORES, SUSTANCIAS PELIGROSAS RODAMIENTOS, MANGUERAS, SELLOS Y TRABAS

Nombre: Identificación:

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Connective Devices

UNIT 4 Connective Devices: Fasteners, Seals and Bearings

Unit Objectives: At the completion of this unit each student will be able to: - Identify the different types of fasteners used in our field - Distinguish between the different types of seals and hoses used in our industry. - Identify the different types of bearings used in our field.

Unit References Identifying Fasteners (pamphlet) Various fasteners used in the shop Seals and Gaskets Various Seals, O rings and sealants used in the shop Various bearings used in the shop

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SEEV0527 SEBV0511

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Lesson 1: Fasteners

CONNECTIVE DEVICES • Fasteners • Hoses and Seals • Bearings

Introduction Caterpillar uses many different types of fasteners on our machines and engines, both metric and standard. Technicians will have to be able distinguish between sizes and types to be productive. Objective: After completing this lesson the student will be able to identify the different types of fasteners used in our field. Materials: Identifying Fasteners (pamphlet) Various fasteners used in the shop

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SEEV0527

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Unit 4 Lesson 1

4-1-2

Caterpillar Service Industry

Fig. 4.1.1 and 4.1.2 Bolts, Nuts

Bolts, Nuts Bolts are generally made of steel, stainless steel, or brass. A bolt is made of a rod with threads on one end and a head on the other end. The threads can have either deep grooves to make coarse threads or fine grooves to make fine threads. The head on a standard bolt has flat sides in an arrangement so that a wrench can be used to turn the bolt. Bolt length is measured from the bottom of the head to the end of the bolt. Bolt size is the outside diameter of the threads of the bolt. The grip length is the section of the bolt between the bottom of the head and where the threads start. The grip length has no threads. Bolts can be made to have different strengths. The lowest strength bolts are "grade 1." The bolt with the most strength is above "grade 8" and has seven radial marks (slashes) on the head of the bolt for identification. This fastener is used to hold components in a specific position. These components must have a hole large enough to fit around the bolt but smaller than the bolt head. The last component put on each bolt must have inside (internal) threads that are the same as (match) the bolt threads. This end fixture can be turned tight with a wrench on the bolt head. Bolts get their ability to hold when they are turned tight. This makes the bolt a little longer (stretch) and puts all of the components between the head and the end fixture under compression. The amount of torque to put on a bolt when it is tightened is found in assembly manuals. Bolts with fine threads are used if a specific torque is very important or the bolt is used for fine adjustment. Some bolts must have special characteristics for a specific application. Some bolts must have corrosion resistance, extra high tensile strength, special heads, or some other special characteristic. Check assembly manuals for correct bolt selection. Make sure that enough bolt threads are turned into the end fixture to hold all of the components solidly when the bolt is tight. Check assembly manuals to be sure that the bolt is tightened to the correct torque. Use the correct tool to tighten or loosen bolts.

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Unit 4 Lesson 1

4-1-3

Caterpillar Service Industry

Fig. 4.1.3 and 4.1.4 Drilled End Bolt

Drilled End Bolt The drilled end bolt has the same description as the standard bolt. In addition to the standard bolt characteristics, the drilled end bolt has a hole drilled radially through the bolt near the end. The hole is in the section of the bolt with threads. The diameter of the hole must be given in a description of this type of bolt. This fastener is used when a bolt and nut are tightened to a low torque and there is a danger that the nut can loosen during service. The bolt is put through the components that are to be held. A castellated or slotted hex nut is put on the end of the bolt. The nut is tightened to the correct torque. If the hole in the bolt does not line up with a set of slots in the nut, tighten the nut until they are in alignment. The cotter pin is then put through the hole in the drilled end bolt. This will hold the nut in the same position on the bolt until the cotter pin is removed even if there is vibration present during operation. Use the correct size drilled end bolt for the job to be done. Never loosen a castellated or slotted nut to get alignment between the slots and the drilled end hole. Always tighten the nut to get this alignment. Use a cotter pin that is made for the size hole in the specific drilled end bolt used.

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Unit 4 Lesson 1

4-1-4

Caterpillar Service Industry

Fig. 4.1.5 and 4.1.6 Drilled Head Bolt

Drilled Head Bolt The drilled head bolt has the same description as the standard bolt. In addition to the standard bolt characteristics, the drilled head bolt has a hole drilled radially through the head of the bolt. The diameter of this hole must be given in a description of this type of bolt. This fastener is used to hold components and show that they need special service. They can also be used when bolts must be held so that they will not turn during operation of the machine. Lock wires are used with drilled head bolts. The lock wire is put through the drilled head hole. When the lock wire is in position through a series of drilled head bolts, the lock wire can be fastened with a seal.

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Unit 4 Lesson 1

4-1-5

Caterpillar Service Industry

Fig. 4.1.7 and 4.1.8 Plow Bolt

Plow Bolt The plow bolt has a round head when seen from the top. The top of the head has a flat or curved surface. The head also has a taper from the top edge toward the section with the threads. At the bottom of the taper is a section with flat sides that forms a square (square base). The square base has sides that are generally the same length as the diameter of the bolt. The grip length is measured from the top edge of the bolt head to where the threads start. Bolt length is measured from the top edge of the head to the other end of the bolt. Length of the bolt head is measured from the top edge to the bottom of the square base. The description of a plow bolt will tell the standard bolt description plus the head diameter, size of the square base and length and taper angle of the bolt head. This fastener is used to keep a surface free of large bolt heads. An example is the cutting edge of a motor grader. The earth must roll smoothly over the fastened parts. The first component into which a plow bolt is put must have a hole with a side taper and a square at the bottom. This shape will fit that of the plow bolt head. The bolt hole must not let the plow bolt turn since a wrench will not hold on the top part of the bolt head. Caterpillar plow bolts and nuts are heat treated for extra strength. Hardened washers are generally used with plow bolts. Use the correct size plow bolt for the job to be done. Make sure that the head of the plow bolt fits the size and shape of the hole in the component that is fastened. Use heat-treated nuts to hold the plow bolt in position. Put the correct amount of torque on the plow bolt nut.

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Fig. 4.1.9 and 4.1.10 Hex Socket Head Bolt

Hex Socket Head Bolt The hex socket head bolt has the same grip and thread sections as a standard bolt. The most common shapes for the bolt head are: cylinder with flat top and bottom; flat top with a taper toward the grip (countersink); and round top with flat bottom (dome). All bolt heads have an axial hex shape hole made in the center of the heads. Hex socket head bolts have heads of approximately the same diameter of the washer face on a hex head bolt of the same size. This fastener is used in applications where there is not enough space to use wrenches on other types of bolts. The hex socket head bolt can be used in a hole or any other application where small head size is an advantage. The tip of the hex socket or Allen wrench will fit into the hex hole in the bolt head. The wrench can then be used to turn the hex socket head bolt. Use the correct size hex socket head bolt for the job to be done. Make sure that the hex wrench used fits tight into the hex hole in the hex socket head bolt. Do not use a hex socket head bolt if the head is cracked or broken.

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Fig. 4.1.11 and 4.1.12 12-Point Head Bolt

12-Point Head Bolt The 12-point head bolt has the same grip and thread sections as a standard bolt. The top part of the bolt head has 12 ridges that axially run down the sides of thread. Between the ridges and the grip of the bolt is a shoulder. Generally 12-point head bolts have the same bolt and head diameters. Some very high strength bolts will have larger heads. This fastener is used when there is a need for a high strength bolt with a small head. This bolt must be installed with a 12-point box end wrench or 12-point socket. Make sure that the 12-point head bolt is turned to the correct torque.

Fig. 4.1.13 and 4.1.14 Washer Head Bolt

Washer Head Bolt The washer head bolt is a modification of the standard hex head bolt. The bottom of the bolt head has a taper out to a flange surface. This round flange surface is used as a washer on the bottom of the bolt head. The head section of this bolt includes both the hex head and the washer surface. The length of a washer head bolt is measured from the washer surface to the end of the bolt. The bottom of the washer surface can have small teeth to help the bolt head hold the surface that it is tightened against.

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This bolt is used in applications similar to the standard hex head bolt. The washer face on the bottom of the bolt head will let the bolt be tightened smoothly. This washer face will also give distribution of force over a larger area than with a standard hex head bolt. The washer head bolt must be turned to the correct torque.

Fig. 4.1.15 and 4.1.16 Hex Nut

Hex Nut The hex nut is generally made of steel, stainless steel, or brass. An axial hole through the center of the nut has inside (internal) threads. There are six equal flat surfaces on the sides of the hex nut. The size of the hex nut is approximately the same as the head of the bolt that it is used with. To find the thread pitch of a hex nut, a thread pitch gauge is used. The top of the nut has a chamfer on the outside edges. Some nuts have a small washer surface on the bottom of the nut. The hex nut is the most common type of nut used on Caterpillar equipment. The hex nut is used on the end of bolts or studs. Components are held on a bolt or stud when the nut is turned tight against them. The small washer surface of the nut must be against the components held by the nut. Nuts must be tightened to the correct torque. When the nut is turned tight, one or two bolt threads must be outside the top nut surface for maximum strength.

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Fig. 4.1.17 and 4.1.18 Wing Nut

Wing Nut The wing nut has a body with two radial attachments (wings) on opposite sides. These wings are large enough to let the nut be turned tight with fingers. The wings generally curve away from the component held by the wing nut. A hole with threads is made through the center of the wing nut body. This fastener is generally used to hold component covers that are removed regularly for operator service. Wing nuts can be used only in applications where the amount of torque on the fasteners is not important. The wing nut is only fastened hand tight. An advantage of the wing nut is that it needs no tool to be removed. Clean threads are important when a wing nut is used.

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Fig. 4.1.19 and 4.1.20 Acorn Nut

Acorn Nut The acorn nut is very much like a hex nut with a cap on it. The top of the nut has a round cap (dome) with no hole in it. There are six flat sides near the bottom of the acorn nut. The bottom of the acorn nut is flat or has a washer face. An axial hole with threads is made through the bottom of the nut. This hole does not go through the top of the acorn nut. This fastener is used when the end of a bolt or stud must have a cover. The acorn nut can only be turned until the end of the bolt hits the bottom of the hole in the nut. For this reason, bolts and studs must be short enough so that the acorn nut can be tightened against the held components and not make contact with the end of the hole. This nut can help stop injury caused to operators when a rough bolt end is hit. Acorn nuts can also protect threads on the end of a bolt.

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Fig. 4.1.21 and 4.1.22 Jam Nut

Jam Nut The jam nut is the same shape as the standard hex head nut. The only difference is that the jam nut is approximately one half as high as a standard hex head nut. The top of the jam nut has a chamfer on the outside edges. Jam nuts may have a washer face on the bottom. This fastener is used to hold (lock) other fasteners in position. The jam nut can be put on a bolt, stud, or rod with outside threads. When a fastener, or component with inside threads, is put into position the jam nut can be turned tight (jammed) against it. This will make a lock against inside and outside threads. A common application of the jam nut is against the yoke on a control linkage.

Fig. 4.1.23 and 4.1.24 Castellated and Slotted Nut

Slotted Nut The slotted nut has the same basic shape as the hex nut. On the top of the nut are six radial slots cut around the diameter. These slots are cut into the center of the flat side surfaces of the slotted nut. The castellated nut is very similar to the slotted nut except that its outside surface is round where the slots are. These nuts are used with a drilled end bolt. A castellated or slotted nut is tightened on a drilled end bolt until the torque is correct. If the hole in the drilled end bolt is not in alignment with a set of slots on the nut, the nut is tightened until there is alignment. A cotter pin is then put through a set of slots in the nut and the hole in the drilled end bolt. The free ends of the cotter pin are then bent back so that it will not fall out. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 4.1.25 and 4.1.26 Self-Locking Nut

Self -Locking Nut The self-locking nut is generally like a hex nut with a round section on top much like a castellated nut. There can be cuts on this round section so that the top of the nut can be bent a little in toward the center of the nut. A second type of self-locking nut can have an elastic material with no threads made in the top of the nut. A third type of self-locking nut will use an out-of-round hole to change the shape of the bolt threads as the nut is tightened. This type of nut will hold a bolt or stud so that it will not turn while in service. When using a self-locking nut, it is not generally necessary to use other locking fasteners. These nuts can be used in an application where they must not get any tighter or looser. They will stay in the position in which they are installed.

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Fig. 4.1.27 and 4.1.28 Lockwire

Lockwire Lock wire is made from small diameter wire that can bend easily. Generally two of these wires are bent around a third straight wire. The total diameter of this arrangement must be small enough so that it will go through the hole in a drilled head bolt. A metal seal can be used to fasten lock wire so it will not loosen. The 5P1660 governor sealing tool group contains all parts and tools needed to install lock wire. The most common use of lock wire is to seal a component so it will be adjusted or removed only by a Caterpillar dealer. Two or more drilled head bolts are used to hold the component in position. The lock wire is then put through the bolt heads and the ends are then fastened with a metal seal. The lock wire must be removed to loosen the drilled head bolt. Lock wire can also be used to hold drilled head bolts so they will not become loose. In this application, the lock wire is put through two or more holes and twisted so that if any of the bolts start to loosen the wire will be pulled tighter.

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Fig. 4.1.29 and 4.1.30 Flat Washer

Flat Washer The flat washer is a flat piece of metal cut in a round shape. The center of the washer has a round hole. The variable characteristics of flat washers are material, hardness, finish, quality, and size. Materials for flat washers are generally steel, brass, or aluminum. Washer thickness is the distance between the two flat sides. Washer width is the outside diameter of the washer. The size of the bolt that is used with a particular flat washer is the same as the description for the hole size in that washer. Flat washers are used for thrust load distribution over areas larger than bolt heads or nuts. A flat washer will also limit damage to component surfaces caused by bolt heads or nuts. The hole in a flat washer will let a bolt be put through it. The flat washer can be used between bolt heads or nuts and component surfaces. The correct type and size flat washer must be used in all applications. Check assembly manuals for the correct part number so that a flat washer is not used in place of a hard washer.

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Fig. 4.1.31 and 4.1.32 Hard Washer (flat)

Hard Washer Hard washers have the same description as other flat washers. Hard washers are made of steel and are heat treated. This gives the washers high strength and makes them difficult to bend. Hard washers generally have a dark (almost black) color. When a flat washer is used, be sure to check the part number in the assembly manual so that the washer will have the correct hardness. Hard washers are used in the same way as other flat washers. In addition, they are used when the hole through which a bolt is put is much larger than the bolt. The hard washer will not bend like a soft washer when the correct torque is put on the bolt. A hard washer must also be used when bolts and nuts are tightened to a high torque. A soft washer can become thinner under load and release part of the tension of the fasteners.

Fig. 4.1.33 and 4.1.34 Lock Washer (Split Spring)

Lock Washer Split spring lock washers are made from rings of spring steel that will fit around bolts. The top and bottom surfaces of the lock washer are flat. The ring is cut through (split) at one location and one end is bent up. The measurements for size descriptions of split spring lock washers are made the same way as flat washers. A split spring lock washer is used as a spacer between a bolt head or nut and a fastened component. This type of washer has a uniform surface on which to tighten a fastener. The bend in the lock washer Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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will be made flat as the bolt or nut is tightened. The spring force of the lock washer will put the fastener in a load condition. This load will help to keep the fastener tight. Be sure to check assembly manuals to tell when to use a split spring lock washer, a hard washer or no washer at all.

Fig. 4.1.35 and 4.1.36 Lock Washers (Internal and External Toothed)

Lock Washers The toothed lock washer is a round steel washer. The hole in the washer fits over the bolt, stud, or screw that is used with it. There are notches cut around the outside diameter (external toothed), or around the bolt hole (internal toothed), or around both (internal and external toothed). Between the notches, the small teeth of the washer are twisted. This type of lock washer is generally used with electrical connections. The twisted teeth on the lock washer work similarly to the split ring washer. These teeth will both cut into the fastener and hold the fastener under load condition. These washers can make a good electrical connection when they are used with the screws on an electric terminal.

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Fig. 4.1.37 and 4.1.38 Square Seat Conical Washer

Square Seat Conical Washer The square seat conical washer is made from a round piece of steel with a hole in the center. The square seat conical washer is not flat. If the outside edge of the washer is put against a flat surface, the center of the washer will be a small distance above the flat surface. This distance is the height of the square seat conical washer. Size description will include: outside diameter, hole diameter, thickness, and height. The square seat conical washer is used to put fastener force over a large area. Soft or thin metals are damaged less by fasteners when their area of force is increased. The conical shape also causes the washer to give spring force as a bolt head moves against it. This spring force helps to keep the bolt in tension so that it will stay tight. When used, the outside edge of the square seat conical washer must be against the component that is held.

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Fig. 4.1.39 and 4.1.40 Thread Forming Screw (Self Tapping)

Thread Forming Screws Thread forming screws have head and thread sections. There is a very short grip length on these fasteners. Thread forming screws are made of hardened steel. The head can be any of the screw type heads or it can have a hex head. The thread section will have a taper at the tip. The length and threads of thread forming screws are measured the same as other bolts and machine screws. There are two types of thread forming screws: the thread rolling screw and the thread cutting screw. This fastener is used to hold metal parts that are not under high loads. Screws can be used where a small fastener with threads is needed. With thread forming screws, the screw hole needs no internal threads before assembly. The diameter of this hole must be a little smaller than the diameter of the screw. The internal threads are made as the screw is turned into the hole. When used in a hole with threads, a thread forming screw can make alignment easier.

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Fig. 4.1.41 and 1.1.42 Set Screw

Set Screw Set screws are made of heat treated steel. These screws generally have a square head, hex head, or no head at all. The set screws with no head have a slot or hex socket on one end. The other end (point) will have a shape to fit the application of the set screw. This shape can be round, flat, a cup, or a cone. There are external threads between the two ends of the set screw. These fasteners are used to hold one component in a specific position on a second component. One component will have a hole with threads that will fit the set screw. The set screw will be turned into this hole until the point is tight against the second component. This second component can have a small hole or flat area to fit the point of the set screw.

Fig. 4.1.43 and 4.1.44 Bar Key

Bar Key The bar key can be made of a hard or soft metal. The sides of a bar key are flat and the sides opposite each other are parallel. Check assembly manuals and parts books to make sure that the right bar key is used. The bar key is used to hold a component in a specific position around the diameter of a shaft. There is an axial groove (keyslot) on the outside of a shaft. There is also a groove in the side of the hole in the held component (keyway). The component is put on the shaft so that the keyslot and keyway are in alignment. The bar key can then be put into the keyslot and keyway. A soft-tipped hammer can be used to put the bar key into position. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 4.1.45 and 4.1.46 Woodruff Key

Woodruff Key A woodruff key is made of the same materials as a bar key. The woodruff key has a flat top and flat sides. The bottom and ends of the key make a curve that is half of a circle. Description measurements for a woodruff key are thickness and diameter of the curve. Check to make sure that the correct size woodruff key is used in all applications. The woodruff key is used to hold a component in a specific position around the diameter of a shaft. There is a key slot on the outside of the shaft used with a woodruff key. The bottom of this key slot has a curve the same as the curve of the woodruff key. The key way in the component is the same as for a bar key. The woodruff key is put into position on the shaft. The component is then pushed into position on the shaft when the key slot and key way are in alignment.

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Fig. 4.1.47 and 4.1.48 Roll Pin

Roll Pin The roll pin is a round steel pin. This pin is hollow down the center of the pin. The roll pin is also open down one side. Since this is not a solid pin, it can be made smaller radially. The roll pin has a radial spring force. There is a chamfer on both ends of the roll pin. The roll pin is used to hold components so they will not move in a direction radial to the roll pin. The roll pin is held in one or more holes. These holes must have a little smaller diameter than the roll pin when it is not in compression. A soft-tipped hammer can be used to put a roll pin into position in a hole. To remove a roll pin, use a drift punch with a diameter just a little smaller than the outside diameter of the roll pin.

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Fig. 4.1.49 and 4.1.50 Flat Metal Lock

Flat Metal Lock The flat metal lock is generally made of a soft metal. Some locks are hardened for special applications. These locks are flat pieces of metal with one or more holes in them. The flat metal lock must have a hole that is large enough for a bolt to go through. The outside edge of a metal lock must be larger than the bolt head or nut. This outside edge can have a special shape for a specific application. In a specific application, check the assembly manual for the correct part number of the flat metal lock used. The flat metal lock is used to hold a bolt head or nut so that it will not turn. This lock is put between the held component and the nut or bolt head. When the fastener is tight, one outside edge of the lock is bent up flat against a flat side of the fastener. An outside edge of the lock can also be bent down flat over the edge of the component. Bend metal locks with a cold chisel. Special sockets can be used to loosen fasteners held by flat metal locks. Do not use a flat metal lock more than one time.

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Fig. 4.1.51 and 4.1.52 Machine Screws

Machine Screws The machine screw has a head and a section with threads. Generally, the threads come all the way up to the head. A machine screw which is less than 1/4 in. (6.1 mm) in diameter has a size number description. Machine screws that are larger than this use their diameter in their size description. Screw length is measured from the bottom of the head to the end of the screw. The length of a countersunk screw is measured from the top of the head to the end of the screw. This fastener is used to hold two or more components together. Machine screws are used in applications where they are under little load. The last component into which a machine screw is put must have threads the same size as the screw. Flat washers and lock washers can be used with machine screws. Use the correct type and size of screwdriver to turn a machine screw. A screwdriver can easily slide off many types of screws. Keep hands away from areas where they will be hit if the screwdriver slides off the screw.

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Fig. 4.1.53 and 4.1.54 Stud

Stud A stud is a metal rod with threads on both ends. The grip length is the part of the stud between the two sections with threads. The threads on one end (stud end) will be more coarse than the threads on the other end (nut end). The stud end can have a taper toward the end of the stud. The nut end of a stud is the same as the thread section of a bolt. Size description of a stud will include: diameter and type of thread on each end; thread length of the stud end; thread length of the nut end; grip length plus thread length of the nut end; and any special characteristics of the stud. Studs are used to fasten two or more components together. The stud end of this fastener can be turned into a hole with threads in one component. Be sure to use a stud end with a taper if the hole has a taper. When the stud is held tight in the hole, a second component with no threads can be put over the nut end of the stud. When all components are in position, a nut can be put on the nut end of the stud. Tighten this nut to the correct torque. A common application of studs is in the top of an engine cylinder block. Some studs have no taper and are held tight in a component because their diameter is a little larger than the diameter of the threaded hole. This type of stud is an "interference fit" stud. Use the correct tools to remove and install all types of studs. Make sure that the correct stud is used in each application. Some studs have special characteristics like drilled holes, special material, or added strength. When a stud is replaced, check the assembly manual to make sure the correct stud is used.

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Fig. 4.1.55 and 4.1.56 Clevis Pin

Clevis Pin The clevis pin is a round metal pin. There is a head on one end of the pin. The head is generally round with a flat top. The other end of the pin has a radial hole drilled near the end. The top edge of the opposite end of the clevis pin has a chamfer. There are no threads on a clevis pin. The length of a clevis pin is measured from the bottom of the head to the end of the pin. The diameter must be given in the size description of a clevis pin. This fastener is used to hold two components together. The clevis pin will not hold components tight. It will let them move around the pin like hinge. The held components have flanges with holes that are in alignment. The clevis pin is put through these holes. The clevis pin head will hold the components on one side. The drilled hole in the pin is on the other side of the components. A cotter pin is put through this hole.

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Fig. 4.1.57 and 4.158 Shear Pin

Shear Pin The shear pin is a soft metal pin. It looks the same as a clevis pin except that there is no drilled hole near the end of the pin. The size description of a shear pin will be the pin diameter and length. The length of a shear pin is measured from the bottom of the head to the end of the pin. Some shear pins have no head and look like a short length of rod. The length of this type of shear pin is measured from end to end. Shear pins are generally used to fasten some drive shafts to driven shafts. These shafts must have fixtures with holes that can be put into alignment. The shear pin is put trough these holes. In this application, the shear pin is used as a safety protection. If the driven shaft gets a sudden very high torque it will cut through (shear) the shear pin. This will cause a separation between the drive and driven shafts. Never use a bolt for a shear pin.

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Fig. 4.1.59 and 4.1.60 Taper Pin

Taper Pin The taper pin is a pin with one end a little larger than the other end. This type of pin has no head. This gives the pin a small taper toward the small end of the pin. Size description measurements generally include length and diameter of the large end of the pin. The length is measured from end to end on the taper pin. This fastener is used to hold two components together. The taper pin generally holds tighter than other types of pins. The taper shape can be of assistance in the alignment of components for assembly. A taper pin must be pushed tight into the pin hole, small end first. To remove a taper pin, use a pin punch on the small end of the taper pin. Taper pins can be used again may times and will still fit tight.

Fig. 4.1.61 and 4.1.62 Dowel Pin

Dowel Pin The dowel pin is made from a section of metal rod. The diameter of a dowel pin is the same at all locations along the length of the pin. The sides of a dowel pin are smooth and both ends generally have a chamfer. Measurements used for size description of a dowel pin are diameter and length.

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Dowel pins are used for assistance in the alignment of parts. These pins are press-fitted into holes in a machine component. A second component with a little larger hole can be put into alignment over these pins. On the 3308 engine, dowel pins are press-fitted into the cylinder head for assistance in the alignment of the valve cover. A dowel pin is not generally removed from a component into which it is press-fitted. 194 de 1842

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Fig. 4.1.63 and 4.1.64 Cotter Pin

Cotter Pin The cotter pin is made of soft metal, has two parallel legs (prongs), and an eye on one end. The prongs can be the same or different lengths. There can also be one or two eyes in a cotter pin. The size description of a cotter pin will include: diameter (of the hole in which the pin is used); length (from the bottom of the eye to the end of the shortest prong); and prong end shape. The cotter pin is used with drilled end bolts and clevis pins. The cotter pin will either hold these fasteners in position or show that they are already in position. The cotter pin is put through the hole in a drilled end bolt or clevis pin. The cotter pin is pushed until the eye is in contact with the hole. The prongs of the pin are then bent back against the fastener. The prongs must be made straight to remove the pin.

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Fig. 4.1.65 and 4.1.66 Rivet

Rivet The rivet is made from a soft metal rod. There is a head at one end of the rivet. The other end of the rivet (shank end) is straight. The size description of a rivet will include: diameter of a shank, length of a shank, and shape of head. This fastener is used to hold two or more components together. The rivet is put through holes in the components. The straight end of the shank is then made into a shape similar to the head end. A riveting machine, rivet set, or ball peen hammer can be used to give this shape to the end of the shank. The rivet will then have two heads. The components must be held tight between these two heads. An assembly that is not tight can cause rivets to become broken.

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Fig. 4.1.67 and 4.1.68 Snap Ring

Snap Rings Snap rings are made of spring steel. They are made in a circle shape that is not closed at one location. Rings that fit into external groves are external snap rings and those that fit into internal grooves are internal snap rings. Some snap rings have a small hole on each side of their opening. These small holes are made so that snap ring pliers can be used to install or remove the snap rings. These fasteners are used to hold, or limit movement of, pins or shafts. An external snap ring will fit into a groove around a pin or shaft. An internal snap ring will fit into a groove around the inside of a hole. When snap rings are in position, a pin or shaft can no longer slide out of a specific hole. Snap ring expansion or reduction will be necessary to put a snap ring into position. Use the correct size and type of snap ring in all applications.

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Fig. 4.1.69 and 4.1.70 Spring Clip

Spring Clip The spring clip is made of spring steel. The spring steel wire is bent into a shape with two legs (prongs). The prongs will have curves to fit the outside diameter of a pin. One prong can be straight on some spring clips. The bend between the two prongs will form an eye that is used for easy removal of the spring clip. Size description will include the diameter of the spring wire and the shape of the prongs. This fastener is used to hold pins in position. The pin must have a groove at the location where it is held by the spring clip. The spring clip is pushed into position on the pin and fits into the groove. The spring clip with the straight prong is used when the pin has a drilled hole and the other prong holds on to the outside of the pin.

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Unit 4 Lesson 1

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Fig. 4.1.71 and 4.1.72 Cable and Tube Clip

Cable and Tube Clip Cable and tube clips are made from flat metal strips that are bent to the correct shape. These clips will have curves in a position to hold one or more cables or tubes. There will be one or more holes in a position on the clip so that it can be fastened with a bolt or screw in a rigid position. Some clips will bend completely around a cable or tube and will have a bolt hole. This type of clip is used to hold cables and tubes in a specific position to prevent damage to these components. Some clips hold cables and tubes directly against a rigid surface. Some clips are put around cables and tubes and fastened to a surface such that the cable or tube does not touch that surface. A common application of this clip is to prevent heat damage around engine components.

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Unit 4 Lesson 1

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Fig. 4.1.73 and 4.1.74 Plastic Strap (Wrap Ties)

Plastic Strap The plastic strap, or wrap tie, is a flexible plastic strap with an eye on one end. There is a metal lock inside the eye that will let the strap be put through the eye in only one direction. Once the plastic strap is in the desired position, the strap can not be pulled back out of the eye. The size description for plastic straps is generally length and width. The plastic strap can be cut easily with diagonal pliers. The plastic strap is used to fasten around a number of wires or cables to hold them as a tight group. The end of the plastic strap is put through the eye and pulled until it is tight around the wires. There will be an extra length of strap that will hang out of the eye. This extra length of strap must be cut even with the top of the eye.

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Unit 4 Lesson 1

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Fig. 4.1.75 and 4.1.76 Spacers, Shims

Spacers and Shims Spacers and shims are generally flat pieces of metal that have an even thickness. The outside edges are generally either straight with square corners or in the shape of a circle. Some shims have a hole of a specific size at a specific location. Size descriptions will include: thickness; length and width (outside diameter if round); and size and location of any holes. Spacers and shims are used to give specific distance between two components that are fastened together. A number of spacers or shims with different thickness can be used together to get the specific distance needed between the two components. Before shims or spacers are used, make sure that they are clean and not bent. Foreign material on the surface of a shim can cause it to have a thickness that is not even. When a number of shims are used, put the thin ones in the middle with the thicker shims outside.

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Unit 4 Lesson 1

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Fig. 4.1.77 and 4.1.78 Turnbuckle

Turnbuckle A turnbuckle has three component parts. There are two metal rods with threads on one end. One rod has right hand threads and the other has left hand threads. The other end of the rods have an eye or hook. The rods are fitted into opposite ends of a center fixture. The distance between the two eyes is increased or decreased when the center fixture is turned. To change the direction of movement between the eyes, the direction of rotation of the center fixture must be changed. This equipment is used to change and hold the distance between two components. The eyes on the end of the rods can be fastened to two components. When the center fixture on the turnbuckle is turned, the distance between the two components is changed. The turnbuckle will then hold any adjustment desired. Jam nuts can be used on the rods against the center fixture to lock the turnbuckle at a specific adjustment.

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Hoses and Seals

Lesson 2: Hoses and Seals

CONNECTIVE DEVICES • Fasteners • Hoses and Seals • Bearings

Introduction Caterpillar uses many different types of seals on our machines and engines. It is important that the technician be familiar with the different types of equipment used in order to be efficient in repairing machines. Objective: After completing this lesson the student will be able to distinguish between the different types of seals and hoses used in our industry Reference: Unit 4 Lesson 1 Materials: Seals and Gaskets Various Seals, O rings and sealant used in the shop

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Unit 4 Lesson 2

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Caterpillar Service Industry

Fig. 4.2.1: Seals

SEALS A seal is a piece of material or method that prevents the flow of a fluid between two surfaces. The surfaces can be stationary or have movement between them. A seal has several jobs. It must: 1. prevent the leakage of lubricant; 2. stop the flow of dirt and foreign material into a system; 3. keep fluids like lubricant and water apart; 4. be flexible enough to prevent leakage when there is small movement between parts; and 5. seal rough surfaces and wear faster than the parts they are used with. The parts cost much more to replace than a seal would. There are two basic types of seals: Static seal – A seal in which there is no movement between the two sealed surfaces. Dynamic seal – A seal that is used between surfaces in which there is movement of the sealed surfaces in relation to each other.

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Unit 4 Lesson 2

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Caterpillar Service Industry

Fig. 4.2.2 and 4.2.3 Gaskets

Gaskets Gaskets are static seals made of deformable (elastic) material. Gaskets are made in all shapes and sizes but normally are flat and shaped like the surface sealed. Gaskets are generally made from cork, metal, paper, asbestos, rubber, or a combination of these. Gaskets prevent the passage of gas or liquid between two stationary surfaces. When two parts on each side of the gasket are tightened, the compression of the gasket material causes the gasket to form a seal between the two surfaces. A gasket also acts as a cushion between the two parts. Some typical applications of a gasket are between a block and cylinder head, oil pan, and water pump.

Fig. 4.2.4 and 4.2.5 O-ring Seal

O-ring Seal An O-ring or seal is a smooth round ring made of natural rubber, synthetic rubber (man-made), or plastic material. Most O-rings have a black color but other colors are also common. O-rings generally have a part number shown on the ring. O-rings normally have a round cross-section but can be shaped differently. An O-ring can be used as a static seal or a dynamic seal to prevent the movement of liquids or gases between two round parts. This is done by the change in shape or compression of the O-ring under pressure. O-rings are generally found in only one type of dynamic application. This type is called "reciprocating motion" and is found in pneumatic cylinders. Common static applications include: sealing valves, hose couplings, and other mechanical equipment. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.6 and 4.2.7 Lip-type Seal

Lip-type Seal There are many types of lip-type seals. A typical lip-type seal is made of several parts. An outer shell (covering) is used for support and installation alignment. Inside the shell is a flexible sealing element formed into a lip. Many times there is a "garter" spring to hold the lip against the surface to be sealed. Lip-type seals are available in many sizes and designs. Lip-type seals are low-pressure, dynamic seals found in applications where a rotating shaft needs sealing. These seals can be found in rear crankshaft applications, hydraulic cylinders, and other applications where a dynamic seal is needed.

Fig. 4.2.8 and 4.2.9 Wear Sleeve

Wear Sleeve A wear sleeve is a round, steel, thin-walled ring. One end of the sleeve is tapered to help the installation of the seal that fits around the outside of the sleeve. Wear sleeves are available in sizes that range from about .75 to 7.5 inches (1.91 to 19 cm) in inside diameter. The width is generally determined by the width of the seal used. Use of a wear sleeve is a low-cost way to repair worn shafts. The wear sleeve is pressed on the worn shaft and a new seal of the correct size is installed over the sleeve. The sleeve makes a smooth surface for the new seal. This is a common method of repair used on front or rear crankshaft seal surfaces, accessory drive shafts, and input and output shafts on transmissions. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.10 and 4.2.11 Duo-Cone® Seal

Duo Cone® Seal The Duo-Cone® seal is made of two "toric" rings and two metal rings. The "toric" rings are similar to large O-rings and they are installed in a groove around the metal ring. The surface of the metal rings is machined and lapped to form a smooth "metal to metal" seal. Duo-Cone® seals are a very special type of seal. The seal is designed to keep large amounts of dirt out and keep lubricants in. The "toric" rings hold the metal rings together to form the seal. They also make a cushion for the metal seal rings when the seal has movement. The cushion effect keeps the seal in alignment for all shaft conditions. Duo-Cone® seals can be found in final drives, carrier rollers, and other applications where the speeds are slow and a seal with long life is needed.

Fig. 4.2.12 and 4.2.13 V-type and U-cup Packing Rings

V-type and U-cup Packing Rings The two types of packing rings are the V-type and the U-cup type. A cross-section of the ring will show that it is shaped like a V or a U. Several V-type rings are used together to form a seal. Only one Ucup seal is used to form a seal. Packing rings are usually black in color and made of synthetic material.

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Packing rings are usually used in high-pressure dynamic applications. Compression of the ring causes the expansion of the inside and outside lips of the ring. The pressure of the lips against the two surfaces forms the seal. Packing rings are generally packed in glands of hydraulic cylinders to seal hydraulic oil between the piston rod and head. 207 de 1842

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Unit 4 Lesson 2

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Caterpillar Service Industry

Fig. 4.2.14 and 4.2.15 Metal-backed Seal

Metal-backed Seal A metal-backed seal is very similar to an O-ring. A spring steel case (cover) outside supports the sealing material, which is usually a synthetic-rubber like material. Metal-backed seals are used in the same static applications as O-ring seals especially where high or low temperatures are experienced. Their primary use is for sealing flanges and hydraulic hose couplings.

Fig. 4.2.16 and 4.2.17 Hydraulic Hose

Hydraulic Hose All hydraulic hoses are constructed of three basic elements—the inner liner (tube), one or more layers of reinforcement and an outer covering. A coupling on each end of the hose connects it to the parts of the hydraulic system. Inside diameters range from 3/8 to 2 inches (.952 to 5.08 cm) and the hydraulic pressure can be as high as 5000 pounds per square inch (34,474 kPa). The hose is flexible so the parts that it is connected to can move in relation to each other. A hydraulic hose is used to transport hydraulic fluid under pressure between two components. The size of the hose is determined (found) by the system pressure and flow rate. Low-pressure hose is used in applications below 300 psi (2068.2 kPa). Medium-pressure hose is used in applications from 300 to 1125 psi (2068.2 to 7755.75 kPa). High-pressure hose is used in applications from 1125 psi (7755.75 kPa) and up. Hydraulic hose is found on hydraulic steering linkages, implement systems, and other equipment operated by hydraulic pressure. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 2

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Caterpillar Service Industry

Fig. 4.2.18 and 4.2.19 Radiator Hose

Radiator Hose Radiator hose is normally made from a flexible, molded soft rubber compound over cotton braid. It is generally black in color and is connected by hose clamps. The inside diameter can be from 1 inch (2.54 cm) to about 5 inches (12.7 cm). Radiator hose is used to hold coolant and is connected between a radiator and an engine block.

Fig. 4.2.20 and 4.2.21 Heater Hose

Heater Hose Heater hose is generally made from a rubber compound. The walls of the hose are thick and the hose is normally black in color. The inside diameter of heater hose is about 3/4 inch (1.905 cm). The hose is flexible. Heater hose is used on vehicles to transport water or coolant heated by the engine to a heat exchanger. There is normally a supply hose and a return hose.

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Unit 4 Lesson 2

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Caterpillar Service Industry

Fig. 4.2.22 and 4.2.23 Air Brake Hose

Air Brake Hose Air brake hose is generally made from rubber and reinforced nylon. It is flexible and lightweight. Air brake hose is normally available in small diameters. Air brake hose is used on vehicles such as large tractor-trailer trucks that have air brakes. The hose directs compressed air from the compressor to the brakes.

Fig. 4.2.24 and 4.2.25 Hose Clamp

Hose Clamp Hose clamps are round, metal bands which are tightened around the end of a hose to attach the hose to a part. There are several different types, but the "worm drive" type is the most common. The width of the clamp is usually 1/2 or 5/8 inch (9.525 or 15.875 mm) and the diameter ranges from about 1/4 to 12 inches (6.35 to 30.48 cm). Hose clamps are used to prevent large-diameter hose connections from leaking. They are generally found on radiator hoses, heater hoses, and other low-pressure hoses which are removed frequently.

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Unit 4 Lesson 2

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Caterpillar Service Industry

Fig. 4.2.26 and 4.2.27 Collet-type Coupling

Collet-type Coupling The collet-type coupling is designed to be used more than one time when resized correctly. The coupling is made up of the following two components: the stem-collet assembly and a steel sleeve. The stem-collet assembly is a hollow steel pipe that has a collar on one end. The other end is installed on the hose. The sleeve is pressed over the tapered fingers of the stem to hold the coupling on the hose. Collet-type couplings are available in several sizes for straight or angled applications. The collet-type coupling is used with a split flange to bolt the hose assembly to the part. An O-ring or metal-backed seal is used to seal the part and the coupling. These couplings are commonly found on high-pressure, large-diameter hydraulic hose used on implement systems where the flexibility of a hose is required.

Fig. 4.2.28 and 4.2.29 Hydraulic Hose Armor

Hydraulic Hose Armor Hydraulic hose armor is a metal band about 1/8 inch (3.175 mm) thick by 1 inch (25.4 mm) wide and is installed on various hose sizes. It is wrapped around hydraulic hose to protect it against wear. The armor is wrapped in a spiral so the hose can still be flexible. Hydraulic hose armor is used to protect the outer cover of hydraulic hose from damage. It is generally used on high-pressure hydraulic hose that is subject to wear such as the hydraulic hoses on the lift cylinders on wheel loaders. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 2

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Caterpillar Service Industry

Fig. 4.2.30 and 4.2.31 Copper Tubing

Copper Tubing Generally, copper tubing is rigid but soft and can be bent into different shapes with the correct tools. It has a copper color unless it is painted. Copper tubing is generally found in diameters up to 1 inch (2.54 cm). Copper tubing is generally found in applications in which the fluid to be handled is at a low temperature and pressure. Copper tubing is sometimes used for low-pressure fuel injection lines from the tank to the fuel injection pump.

Fig. 4.2.32 and 4.2.33 Flaring Tool

Flaring Tools Flaring tools are made from high-quality tool steel. Most models can flare tubing with an outside diameter of 3/16 inch (4.7625 mm) to 5/8 inch (15.875 mm). The flaring tool is manually operated and hand held. Two "die bars" pivot on one end and clamp the tube to be flared. A "yoke" with a handle, screw and flaring cone is placed over the clamped tube. Most flaring tools are used on tubing made from soft steel as well as copper, brass, and aluminum. The angle of the tubing flare is generally either 45º for automotive applications or 37º for industrial applications. A flare-type fitting is installed on the flared tube before flaring. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.34 and 4.2.35 Tubing Cutter

Tubing Cutter A tubing cutter is a tool used to cut tubing. It may be adjusted for different sizes of tubing up to 1 1/8 inches (2.875 cm). The tubing is cut by a round blade that turns around the tubing. The pressure of the blade against the tubing is adjustable as the cut is being made by turning the knob on the end of the cutter. A reamer and file is located on the body of the tool. A tubing cutter is used to cut tubing to the correct length. It makes a clean cut so a fitting can be installed on the end of the tubing. It is also used to deburr the end of the tubing after it is cut.

Fig. 4.2.36 and 4.2.37 Tubing Fitting

Tubing Fitting Small diameter hoses and tubing use threaded couplings called fittings. There are many different types and sizes for different uses. Fittings can be made of brass and steel. Brass fittings are used with copper or plastic tubing. Steel fittings are used with steel or plastic tubing. The fitting shown is a common "flared type" fitting used on copper tubing. Fittings are used to connect small-diameter tubing to parts. There are many types for different applications.

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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.38 and 4.2.39 Nylon Tubing

Nylon Tubing Nylon tubing is made from synthetic material that is usually naturally black in color. It is flexible, lightweight, easy to install, and has a high resistance to vibration. Nylon tubing is generally found in applications in which the fluid to be handled is at or near ambient temperature and low pressure. Nylon tubing is sometimes found on hydraulic and fuel testing equipment, air horns, and some fuel lines and gauge lines.

Fig. 4.2.40 and 4.2.41 Vinyl Tubing

Vinyl Tubing Vinyl tubing is soft, light, and easy to handle. Vinyl tubing is generally clear and found in small diameters. Like nylon tubing, vinyl tubing can only be used in ambient (room) temperature and low-pressure applications. It is sometimes found on test equipment and gauges

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Unit 4 Lesson 2

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Fig. 4.2.42 and 4.2.43 Non-cog Belt (Vee Belt)

Non-cog Belt A non-cog vee belt is made from a rubber compound with fiber reinforcement. It has four flat sides and is flexible. Vee belts are available in many sizes and are normally black in color. Non-cog vee belts are used on engines to connect the rotating crankshaft to a fan, water pump, generator, or compressor. The rotation of the crankshaft pulley causes the belt to turn that turns the other pulley.

Fig. 4.2.44 and 4.2.45 Cog Belt (Vee Belt)

Cog Belt A cog-type vee belt is similar to a non-cog type belt except that the inside surface of the belt has "cogs" or teeth that contact the pulley. Cog-type belts are used in many of the same applications as non-cog type belts.

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Unit 4 Lesson 2

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Caterpillar Service Industry

Fig. 4.2.46 and 4.2.47 Link Belt

Link Belt A link-type vee belt is made from many links that can be added or removed to make a vee belt of the size needed. The width can be 1/2 inch (1.27 cm) to 7/8 inch (2.2225 cm). Lengths can be made to any size by snapping the links together. Link-type vee belts are used as a temporary or emergency replacement for vee belts broken in the field or when there is not a replacement immediately available.

Fig. 4.2.48 and 4.2.49 Windshield Wiper Blades

Windshield Wiper Blades A windshield wiper blade is a v-shaped rubber element with a metal reinforcement. It is available in several lengths and is installed in a windshield wiper arm. The blade is pressed against the windshield by the arm and wipes or clears away water. A windshield wiper blade is used on vehicles to clean the windshield so the operator can see clearly.

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Introduction to Bearings

Lesson 3: Bearings

CONNECTIVE DEVICES • Fasteners • Hoses and Seals • Bearings

Introduction Different types of bearing are used extensively throughout our machines to join stationary part to a moving part. Objectives After completing this lesson the student will be able to identify the different types of bearings used in our field. Reference: Unit 4 Lesson 3 Materials: Various bearings used in the shop

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Unit 4 Lesson 3

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Fig. 4.3.1 and 4.3.2 Split-half Bearings

Split-half Bearings Two (2) split-half bearings make one complete bearing. Most splithalf bearings that are used in engines have an oil hole and/or groove in the top half of the bearing. The bottom half of the bearing is smooth. The oil hole and groove permit lubricant to go to the bearing contact area. Split-half bearings have lock tabs that fit into notches for correct alignment, and the lock tabs also prevent bearing movement. Most split-half bearings have three (3) different layers of metals. The top layer can be a mixture of lead and tin or a mixture of copper and lead. The purpose of this layer is to "dry-lubricate" the bearing until lubrication oil is there. The next layer is aluminum. Aluminum takes heat away evenly from the bearing contact area. It is also soft so that foreign materials, like dirt or metal shavings, can press into the bearing face instead of into the crankshaft. The bottom or outer layer is made of steel. Steel increases the strength of the bearing and is also support for the aluminum contact area. The most common application of split-half bearings is in the cylinder block of an engine. Split-half bearings are used as connecting rod bearings and crankshaft main bearings. They help support the crankshaft and also permit the rotation of the crankshaft with a minimum of friction. The primary purpose of split-half bearings is to decrease friction, heat, and wear. Use the parts book to make sure that the correct bearing is used. Keep the bearings clean and in the box until they are to be used. Inspect the bearings for damage before installation. Inspect the bearing contact area on the crankshaft to make sure it is clean and not damaged. Put oil on the surface of the bearing that makes contact with the crankshaft. Make sure that the oil holes of the bearing are in alignment with the holes in the cylinder block. It is possible that all of the main or connecting rod bearings do not have to be exchanged for new bearings when the engine is rebuilt. Exchange worn bearings for new bearings. Follow the Service Manual procedures for the correct use of tools used in the installation and removal of all split-half bearings. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 3

4-3-3

Caterpillar Service Industry

Fig. 4.3.3 and 4.3.4 Bushing (Sleeve Bearings)

Bushings Bushings or plain bearings are very similar to split-half bearings. They primary difference between the split-half bearing and the bushing is that a bushing is one piece. Bushings also have three (3) different layers of metals. These layers can also be of bronze, lead, aluminum, tin, and steel. Some bushings have oil holes and grooves and others do not. Bushings are also called sleeve bearings. There are many types of bushings and they are used in many different applications. In the engine cylinder block, bushings are used as camshaft bearings and balancer shaft bearings. Other common uses are in oil pumps, alternators, and electric motors. Bushings are made of softer metals than the shafts on which they rotate. The softer bearing will wear before the shaft becomes damaged. Clean and put lubrication on all bushings before installation.

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Unit 4 Lesson 3

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Fig. 4.3.5 and 4.3.6 Ball Bearings

Ball Bearings There are four (4) parts to a ball bearing assembly: the inner race (cone), the outer race (cup), the cage, and the steel balls. The balls move freely between the inner and outer race. The cage keeps the correct clearance between the balls, and a thin layer of oil separates all of the components. There are many different sizes of ball bearings available. The size of the ball bearing is controlled by the purpose and application of the ball bearing. The primary purpose of ball bearings is to support a load and to keep friction, heat, and wear to a minimum during the rotation of different parts at high speeds. Ball bearings use the principle of rolling action. This movement of the different parts permits the rotation of components with a minimum of friction, like a shaft in a bore. Use the correct ball bearing assembly. Inspect the ball bearings and the shaft for damage before installation. Some typical applications of ball bearings are in transmissions, generators, water pumps, and belt pulley drives. Follow the Service Manual procedures for the correct use of tools used in the installation and removal of all ball bearing assemblies. Use gloves for protection if heat is used during installation of the bearing. (See Bearing Heaters.)

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Unit 4 Lesson 3

4-3-5

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Fig. 4.3.7 and 4.3.8 Straight Roller Bearings

Straight Roller Bearings There are many sizes of straight roller bearings. Straight roller bearings are similar to ball bearings. The straight roller bearing assembly also has four (4) parts. The basic difference between a straight roller bearing and a ball bearing is that instead of a round steel ball, the straight roller bearing has a cylinder shape solid steel roller. The rollers turn freely between the inner and outer race. The cage keeps the correct clearance between the rollers. A thin layer of oil separates the four (4) components of the bearing assembly. The primary purpose of straight roller bearings is to help the reduction of friction, heat, and wear during the rotation of different parts at high speeds. They are used in large radial load applications. Straight roller bearings use the principle of rolling action and the different parts of the straight roller bearing move in relation to each other. This movement of the different parts permits rotation with a minimum of friction. Straight roller bearings have line contact in comparison to point contact of ball bearings. This line contact permits a straight roller bearing to be used for larger radial loads than a ball bearing of the same size. Typical applications of straight roller bearings are in transmission and final drives of vehicles. Use the correct straight roller bearing at all times. Refer to the Parts Book. Inspect the bearing and shaft for damage before installation. Use the correct amount of lubricant. Use the correct tools for the installation and removal of straight roller bearings. Use correct procedures given in the service manual for installation and removal.

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Unit 4 Lesson 3

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Fig. 4.3.9 and 4.3.10 Tapered Roller Bearing

Tapered Roller Bearings Tapered roller bearings are very similar to straight roller bearings. The basic difference between straight roller bearings and tapered roller bearings is that the inner race and the cylinder shape rollers of the tapered roller bearing are tapered. Tapered roller bearings use the principle of line contact. The main parts of the tapered roller bearings can be separated. The inner race, the rollers, and the cage are one assembly. The outer race is one part. There are many sizes of tapered roller bearings. The size of the bearing is controlled by the use or application. There are many applications of tapered roller bearings. Because of the tapered inner race and the tapered rollers, they are used for both radial and thrust loads. One tapered roller bearing is used with another tapered roller bearing that can operate against thrust loads from the opposite direction. Some typical applications are in transmissions, differentials, final drives, and some hydraulic pumps.

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Unit 4 Lesson 3

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Fig. 4.3.11 and 4.3.12 Needle Bearings

Needle Bearings Needle bearings are a special type of straight roller bearing. There are many types and sizes of needle bearings, but there are two (2) basic designs. One design has a bearing cage to separate the needle bearings inside a cap. The other design has no bearing cage, but has all the needle bearings in alignment around a shaft or bore inside the cap. Needle bearings are long and generally very small in diameter. Because of the longer length, there is more line contact that permits the needle bearings to be used in large radial loads. The small diameter of needle bearings permits the bearings to be used where a minimum clearance is needed. The application of needle bearings is limited to bore diameters of less than ten (10) inches (254mm). Needle bearings that are in a cage, have less load capacity than the bearings that are not in a cage, but they can operate at higher speeds. Some typical applications of needle bearings are in universal joints and planetary final drives.

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Unit 4 Lesson 3

4-3-8

Caterpillar Service Industry

Fig. 4.3.13 and 4.3.14 Thrust Bearings

Thrust Bearings With design changes, solid, roller, ball, and needle bearings can be used as thrust bearings. Split-half bearings that are used for heavy radial and thrust loads have flanges on both sides of the radial bearing surface. Bushing or sleeve bearings used for thrust loads also have flanges on one or both sides of the radial bearing surface. Ball bearings and straight roller bearings used for thrust application have the bearing surfaces of the inner and outer races of the bearing machined deeper than those of standard ball or roller bearings. Straight roller and needle bearings have the rollers and needle bearing roller positioned with the center lines of the rollers at a 90° angle to the shaft when they are used as thrust bearings. Thrust bearings are used in high thrust load applications. Many engines use a thrust main bearing to limit crankshaft end movement and also for thrust loads caused by timing gears, torque converters, or clutches. Bushing bearings with a flange on only one side are normally used with a second thrust bearing for thrust loads in the opposite direction. Use the correct thrust bearing. Refer to the Parts Book. Inspect bearings and the crankshaft for damage before installation. Use the correct tools for the installation and removal of thrust bearings. Use the correct procedure given in the Service Manual for installation and removal.

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Unit 4 Lesson 3

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Caterpillar Service Industry

Fig. 4.3.15 and 4.3.16 Thrust Plate

Thrust Plate There are many sizes and shapes of thrust plates. They can be made of a mixture of steel and bronze, steel and aluminum, or lead and tin. The shape of a thrust plate can be like a flange, a split-half circle, or like a round plate. They can also have grooves and small round pockets in the face of the plate to hold lubricating oil. Thrust plates are used to control thrust loads along the center line of a shaft. Thrust plates are used in some engines to limit crankshaft end movement. They are also used at the end of some camshafts and also in some turbochargers.

Fig. 4.3.17 and 4.3.18 Thrust Washers

Thrust Washers Thrust washers are thin, flat bearings that are used only in thrust load applications. Thrust washers can be made from a mixture of different metals. They can be steel and bronze, aluminum on a steel back, plastic on a steel back, or lead and tin. Some thrust washers have grooves or pockets to hold oil for improved lubrication. Thrust washers can have lock stems on the inside or outside diameter to prevent rotation. Thrust washers are used to help control and take up thrust loads along the center line of a shaft. Thrust washers are put on shafts next to gears and other bearings. Some typical applications are transmissions, differentials, and pumps. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unit 4 Lesson 3

4-3-10

Caterpillar Service Industry

Fig. 4.3.19 Oil bath Heater

Oil Bath Heater Oil bath heaters are available in many sizes. They can be put on a stand, workbench, or on the floor. They are square shaped and made of metal. The thermostat (controls the amount of heat); timer; and electric switches are at one end. The submersible (under the oil) heating element is connected to the controls. Special bearing heater oil, which has a smoke point of 450°F (230°C) must be used. Most oil bath heaters have a removable steel mesh tray with two handles on the sides. The tray is supported, which keeps the bearings or gears in the bottom of the tray away from dirt (sludge) that has dropped to the bottom of the heater. Oil bath heaters are primarily used to heat bearings, gears, or housings that are machined to very precise tolerances. Heating the bearings expands the inner race of the bearing, which makes it easier to install or remove a bearing. They are also used to expand housings for bushing installation. The bearings are also cleaned and lubricated in the process. Protective gloves, apron, and safety glasses should be worn when using the bearing heater. Never drop bearings into the oil bath heater. Remove the tray first and place bearings or shafts into the tray carefully. Then place the tray into the oil bath heater. Use the correct heat setting and set the correct amount of time on the timer. Do not use lubricating oil. Use only special bearing heater oil that has a smoke point of 450° F (232°C). Lubricating oil loses viscosity under high heat for a long period of time, smokes at a lower heat setting, and releases dangerous fumes. Follow the manufacturer’s operation instructions.

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Unit 4 Lesson 3

4-3-11

Caterpillar Service Industry

Fig. 4.3.20 Dry Heater Bearing Oven

Dry Heater Bearing Oven Electrically heated bearing ovens are available in different sizes. They can be mounted on a workbench or on a stand. Ovens are box shaped. There are different shelf levels inside the oven. Some models operate on 115 volts AC and others on 230 volts AC. Electrically heated bearing ovens are primarily used to expand bearing, gears, and bushing housings for easier installation and also to prevent damage to the bearings and the shaft during the installation procedure. Place the bearing heater oven so that there is unrestricted circulation around the fan motor. Do not place the oven in a corner or against a wall. Wear protective gloves to remove a heated bearing. Do not use with flammable solvents or vapors. All ovens should be grounded. Do not place bearings immediately under or on top of heating elements.

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Unit 4 Lesson 3

4-3-12

Caterpillar Service Industry

Fig. 4.3.21 Introduction Bearing Heater

Induction Bearing Heater Induction bearing heaters are transformers (electrical components that increase or decrease voltage) that induce (put into) low voltage and high current into the bearing race to heat it for expansion. This is the fastest and cleanest method to heat bearings, but the temperature is not easily controlled. The bearing must be watched very closely to prevent overheating. Different size bars are available for the different bore diameters of bearings and gears. Induction bearing heaters are primarily used to heat bearings and gears for easier installation. Put a mark on the bearing with a material called Tempilstick°. Different Tempilsticks° are available for different temperatures. Put the bar that is about the same size as the bore diameter of the bearing or gear through the bearing or gear. Put bar and bearing on the induction heater. The mark, made by the Tempilstick°, will go away (melts) at a specific temperature.

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Materiales Peligrosos

UNIDAD 5 Materiales Peligrosos

Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar los materiales peligrosos usados en el taller 2. Clasificar los materiales peligrosos y conocer las normas sobre disposición de residuos 3. Identificar las regulaciones básicas federales y del estado incluyendo las regulaciones OSHA y EPA. Referencias Hojas de Datos de Seguridad del Material

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Materiales Peligrosos

Lección 1: Materiales Peligrosos

Introducción Los materiales peligrosos se usan a diario en el taller. Los técnicos de servicio deben conocer cómo distinguir en forma correcta los diferentes tipos de materiales peligrosos. También deben conocer cómo clasificar y disponer de los residuos de los materiales peligrosos. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de identificar los materiales peligrosos usados en los talleres de servicio Caterpillar. Lección Use las Hojas de Materiales Peligrosos para explicar los diferentes tipos de materiales peligrosos usados en el taller. Referencia: Unidad 5, lección 1 Tiempo: 1 hora Material de referencia: Hojas de Datos de Seguridad del Material

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Unidad 5 Lección 1

5-1-2

Industria de Servicio Caterpillar

Comunicación de Alerta de Peligros: Conozca los diferentes tipos de materiales peligrosos. Los siguientes ejemplos familiarizarán al lector con algunos tipos de materiales peligrosos, su efecto potencial para la salud, y otros peligros y precauciones relacionados. Consulte siempre la etiqueta del producto y las Hojas de Datos de Seguridad del Material (MCDS) para conocer los peligros y el manejo adecuado de estos materiales.

D esc ripc ión/ejem plo s d e m ate riale s peligros os

Efe ctos p ote nciales p ara la s alu d I rr i ta n t e q u e s e a b s o r b e r á p id a m e n te p o r la m e m b r a n a m u c o s a de la n a r iz , o jo s y t r a c t o re sp i r a to r i o s up e r io r.

O tros p eligro s/p re cau cion es L o s g a s e s p ue d e n c a u s a r d a ñ o a l os p u lm o n e s o p ro d uc ir a sf ix i a . E s to a p lic a a o t ro s m a te r i a le s p e l ig r o so s s e ñ a l a d o s c o m o : t óx i c o s , v e n e n o so s , r a d ia c ti v o s o a g e n t e s c a u s a n t e s d e e n f e rm e d a d .

G a se s y v a p o r e s d e a m o n io

I rr i ta n t e s q u e p u e d e n s e r t ó x ic os s i s e a b s o rb e n e n e l c u e r p o p o r in h a l a c ió n , in g e s tió n o a tr a vé s d e la p ie l .

P o lv o , n ie b la s y h u m o s

P o lv o , n i e b la s y h u m o s so n o r ig i n a d o s d u ra n te lo s p ro c e s o s d e p u li d o , so l d a d u r a y o tr a s o p e r a c io n e s d e tr a b a j o s c o n m e ta l e s . E v it e in h a la r e in g e r ir e s to s ir r i ta n t e s y s ig a l o s há b it os d e b u e n a hi g ie n e p e r s o n a l y a s e o .

h id ró x id o d e s o d io

L o s á c i d o s y la s b a se s s o n c o r r o si v o s . P u e d e n d e st ru ir lo s te jid o s y e l m a te r i a l o r g á n i c o o c o r r o e r e l m e t a l p o r c o n t a c to . U n a i r r it a c ió n s e v e r a

A c id o s u lf ú ric o

p u e d e re su l ta r e n u n e d e m a p u lm o n a r.

A c id o s y b a s e s :

A c e ite , g r a sa s , c o m b u stib le s ,

C au s an q u em ad u ras s ev eras en l a p ie l y l o s o j o s.

P u e d e n c a u sa r de r m a t it is ; p u e d e c a u s a r l a m u e r t e s i s e in g i e r e n .

á r e a s d o n d e e st á n e st o s m a te r i a le s.

k e r o s e n e y g a s o li n a L i m p ia d o r d e tu r b in a , li m p ia d o r a lc a lin o

D iso lv e n te s in d u s tr ia le s a b a s e d e p e tr ó le o , n a f ta

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N o se d e b e n p e rm iti r f u e g o , c h i sp a s, f u m a r o c u a l q u ie r l la m a a b i e r ta e n la s

C a u s a n ir r i ta c i ó n d e l o s o j o s y d e l a p ie l . E n a l ta s c o n c e n tr a c io n e s p ro du c e n a s f ix i a .

I r r ita n te s q u e i n f la m a n la s m e m b ran a s m u co s as y p ro d u cen f lu i d o e n e x c e s o e n e l te j id o c i rc u n d a n te .

L o s d i so lv e n t e s d e se n g ra sa n la p i e l q u ita n d o e l a c e it e n a t u r a l , l o c u a l p u e d e p r o d u c i r d e r m a titi s. E n g e n e r a l , so b r e e x p o s ic ió n a lo s

A lg u n o s di s o lv e n t e s so n e x t re m a da m e nt e in f l a m a b le s . O tr o s, c o m o lo s d i so l v e n te s ll a m a d o s d e se gu r id a d , s o n

v a p o r e s d e l d i so l v e n te re su l ta e n m a r e o , d o l o r d e c a b e z a , n a u se a s e in c l u si v e p é r d i d a d e l c o n o c i m ie n to .

c o m b u st ib le s ; e s to s d is o lv e n t e s s on p o t e n c ia lm e n te t ó x ic o s , a l ig u a l q u e l o s d i so l v e n te s a b a s e d e p e t r ó le o .

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INSTITUTO GECOLSA CONSTRUCCION

MODULO 3 ET, STW Nombre: Identificación:

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UNIDAD 2 Software "Workbench del Técnico de Servicio" (STW)

Introducción: Esta unidad tratará acerca del software "Workbench del Técnico de Servicio" (STW) y la revisión de las herramientas de software que se ejecutan en el STW. Objetivo: Luego de completar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de usar el Workbench del Técnico de Servicio (STW) con otras herramientas de software de servicio. Se tiene acceso a la información a través de los siguientes componentes STW: • Consejero de Diagnóstico Caterpillar (CDA) • Técnico Electrónico Caterpillar (ET) • Técnico Challenger (CT-Para el servicio de los Tractores Agrícolas 35, 45 y 55 Challenger) • Técnico M300 (M300- para servicio de las excavadoras de la Seria M300) • Sistema de Información de Servicio (SIS) • Estimador de Rendimiento del Motor (EPE) • DataView Referencia:

Unidad 2

Tiempo:

16 horas

Material: Computador personal con el "Workbench del Técnico de Servicio" instalado

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Lección 1: Software "Workbench del Técnico de Servicio" (STW)

Fig. 2.1.1

Introducción Esta lección trata acerca del software "Workbench del Técnico de Servicio", conocido también como STW, por su sigla en inglés. El Workbench del Técnico de Servicio (STW) es uno de los últimos logros de Caterpillar en el suministro de información de respaldo a los técnicos de servicio de sus distribuidores. La versión del STW de Caterpillar es una herramienta de software que proporciona acceso a las aplicaciones que brindan información de respaldo a los técnicos de servicio. Objetivo Después de terminar esta lección, los estudiantes podrán usar el STW para ejecutar aplicaciones, enviar información, crear marcas de libros y crear informes STW. Referencia: Unidad 2, lección 1 Tiempo: ## horas Material: Computador personal con el "Workbench del Técnico de Servicio" instalado Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

2-1-2

Diagnósticos de la Máquina

®

Workbench del Técnico de Servicio Fig. 2.1.2

Haga doble clic en el icono del STW de su escritorio. Para identificar el icono, pase el ratón sobre los iconos, e identifique el del mensaje "Workbench del Técnico de Servicio".

Fig. 2.1.3

Aparecerá la ventana de diálogo de conexión al STW. Escriba el nombre del usuario y la contraseña y oprima la tecla "Aceptar" o haga clic en el botón "OK". Usted puede hacer clic en el botón "Cancelar" (Cancel) y el Workbench lo dejará entrar al programa, pero cuando intente ir al “Sistema de Información de Servicio” (Service Technician Workbench), necesitará proporcionar su nombre de usuario y contraseña. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.4

Aparecerá la ventana de diálogo "STW - Identificación del producto". Use los campos de esta ventana para especificar la máquina o el número de serie del motor. Escriba el número de serie o el prefijo y haga clic en el botón "OK". Usted puede hacer clic en el botón "Cancelar" y continuar usando STW. Para este ejemplo, se seleccionó el botón "Cancelar" (Cancel).

Fig. 2.1.5

El Consejero de Diagnóstico Caterpillar (CDA) no se muestra en esta pantalla de inicio. Esto se debe a que las aplicaciones de inicio son específicas para el número de serie suministrado, es decir, en la pantalla de inicio sólo se mostrarán las aplicaciones relacionadas con el número de serie específico en que se está trabajando. El menú principal del STW consta de una barra de menú, una barra de herramientas, el LaunchPad (ejecutor de aplicaciones), la línea de estado y el botón "Cambiar Número de Serie" (Change Serial Number). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.6

El menú " Archivo" (File) contiene las funciones de Marca de Libro, Información, Informes, Configuración de Página, Imprimir y Salir. Estas funciones se verán con detalle más adelante en esta lección. Las opciones de configuración de página y de impresión se usan para configurar la orientación del papel e imprimir los informes del Workbench.

Fig. 2.1.7

El menú "Ver" (View) provee funciones para esconder o mostrar la barra de herramientas y el LaunchPad (Ejecutor de Aplicaciones). La función "Preferencias" (Preferences) permite controlar la apariencia y ubicación de la barra de herramientas y del LaunchPad. Observe que hay signos de visto bueno cerca de la izquierda de las opciones "Barra de Herramientas" (Toolbar) y del LaunchPad. El visto bueno indica que éstas están activas y se muestran en la pantalla. Para desactivarlas, quite el visto bueno en el menú "Ver" (View). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.8

Si se selecciona la opción "Preferencias" (Preferences) del menú "Ver" (View), se mostrará la pantalla "Ver propiedades" (View Properties). Esta pantalla tiene dos etiquetas: la etiqueta "General" permite que los usuarios controlen la apariencia y la ubicación de la Barra de Herramientas y del LaunchPad. La etiqueta "International" permite que el usuario predetermine el idioma y las unidades de medida.

Fig. 2.1.9

El menú de "Herramientas" (Tools) contiene las opciones "Inicio" (Start) y " Parar" (Stop) para las aplicaciones STW.

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.10

El menú de "Ayuda" (Help) contiene las opciones para ver el contenido de ayuda, los números de teléfono del escritorio de ayuda, y e-mail, notas de emisión, información de la versión STW y las pantalla de licencia.

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.11

La barra de herramientas contiene los iconos que proveen el acceso rápido a algunas funciones del menú. Comenzando por la izquierda: - El icono "Información" (FeedBack) provee acceso rápido a opción "Información" (FeedBack) del menú "Archivo" (File). - El icono "Marca de Libro" (BookMark) provee acceso a la opción "Marca de Libro" (BookMark) del menú "Archivo" (File). - El icono "Salir" (Exit) provee acceso rápido a la opción "Salir" (Exit) del menú "Archivo" (File). - El icono "Ayuda" (Help) provee acceso a la opción "Contenido" (Contents) del menú "Ayuda" (Help). El LaunchPad contiene iconos que representan las herramientas de software que pueden ejecutarse desde el STW. Comenzando desde la parte superior se encuentran: - Estimador de Rendimiento del Motor (EPE) - Técnico Electrónico (ET) - Sistema de Información de Servicio (SIS) - - DataView del Técnico Challenger (CT) - Técnico M-300 Recuerde que el STW sólo muestra los iconos de las aplicaciones relacionadas para el número de serie ingresado. La parte inferior de la pantalla contiene la línea de estado y el botón de cambio de número de serie. La línea de estado mantiene al usuario informado acerca del estado del STW. El lado inferior derecho de la pantalla contiene el botón de cambio de número de serie. Este botón se usa para cambiar el número de serie. Observe en la pantalla arriba que el campo del número de serie es blanco debido a que no se ha ingresado número en serie. Para especificar un número de serie, haga clic en el botón "Cambiar Número de Serie" (Change Serial Number). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.12

La casilla de diálogo "STW - Identificación del Producto" le permite especificar el número de serie con el cual usted trabajará. Si no conoce el número de serie, se puede seleccionar del botón "Modelos" (Models). Para este ejemplo se seleccionará el botón "Modelos" (Models).

Fig. 2.1.13

Aparecerá la casilla de diálogo "Selección del modelo" (Model Selection). Esta casilla de diálogo muestra en el lado izquierdo de la casilla una lista de selección de las familias de producto. Cuando se selecciona una familia de producto, en la lista a mano derecha aparecerá una lista de modelos y prefijos de números de serie relacionados. Para este ejemplo, se seleccionó "motores" y "motor de camión 3406 E-2WS". Una vez selecciona la familia y el producto correctos, haga clic en el botón "OK" . Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.14

La pantalla STW muestra ahora en el LaunchPad el icono CDA (Consejero de Diagnóstico Caterpillar), y desaparecen los iconos EPE, CT y M300. Recuerde que las aplicaciones que se muestran en el LaunchPad son específicas del número de serie, lo que significa que se mostrarán sólo aquellas aplicaciones relacionadas con el número de serie ingresado.

PROCEDIMIENTO DE INSTALACION Fig. 2.1.15

No se requiere que el técnico realice la instalación del software, pero deben entender el proceso. Cada distribuidor tiene un coordinador STW responsable de la instalación del software.

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

AYUDA DE RESPALDO Centro de Respaldo de Sistemas de Servicio 1-800-765-0999 1-309-675-0999 Quienes llaman deben identificarse como usuarios del STW Fig. 2.1.16

En la figura arriba se muestran los números de teléfono de ayuda de respaldo. Use estos números cuando tenga problemas con el software STW. El centro de respaldo de los sistemas de servicio ahora recibe llamadas de todas las aplicaciones STW (SIS, ET, CDA).

Fig. 2.1.17

Localice el icono de administración del usuario del Workbench en su escritorio y haga doble clic en él.

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.18

Aparecerá la pantalla “Administración del usuario STW”. En esta pantalla deben llenarse todos los campos para poner automáticamente el código de información del usuario y del distribuidor en todos los informes de servicio y los formularios de información. Es importante que el nombre del usuario y la contraseña sean los mismos del SIS. Esto permitirá una conexión única al STW y no tendrá necesidad de reconectarse al SIS. La computadora automáticamente revisará la información del SIS y la información del STW. Una vez completos todos los campos, haga clic en el botón "Añadir" (Add). Se le pedirá que ingrese su contraseña dos veces. Haga clic en el botón "OK" y quedará configurado su perfil STW. Ahora haga clic en el botón "Salir" (Exit) localizado en la parte inferior de la pantalla.

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.19

Localice la carpeta "Usuarios SIS" (Users SIS) de su escritorio y haga doble clic en este icono.

Fig. 2.1.20

Aparecerá la pantalla "Usuarios SIS". Si usted tiene una suscripción mensual de CD o DVD al SIS, entonces necesitará colocarlo en la configuración mensual y en la guía de herramientas y seleccionar "Actualización mensual SIS" (SIS Monthly Update) de esta pantalla. Esto actualizará la información por usted. Para configurar nuevos usuarios haga doble clic en el icono "Administración de Usuarios SIS" (SIS User Administration). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.21

Se mostrará la casilla de diálogo "Conexión de Seguridad" (SIS Security Administration Logon). Cada distribuidor tiene su propio código de distribuidor y contraseña. Llene los campos del código de distribuidor y contraseña de distribuidor. El botón "OK" se activará una vez que la información correcta se ha ingresado. Haga clic en el botón "OK".

Fig. 2.1.22

Aparecerá la pantalla "Administración de seguridad SIS" (SIS Security Administration). La pantalla se usa para especificar a qué tipo de documento pueden tener acceso los usuarios. Seleccione el documento necesario, escriba su nombre de usuario y contraseña y haga clic en el botón "Añadir" (Add).

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Recuerde que el nombre de usuario y la contraseña SIS deben ser las mismas del STW. Una vez se ha añadido exitosamente su nombre de usuario, haga clic en el botón "Salir" (Exit). 246 de 1842

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Diagnósticos de la Máquina

INFORMACION (FEEDBACK) Fig. 2.1.23

La información del usuario es importante para el mejoramiento continuo y el desarrollo del STW y del software de respaldo. Envíe lo que considera información faltante en SIS, las soluciones faltantes en CDA, o las posibles mejoras del software que ayuden a facilitar el trabajo de los técnicos. Cualquier sugerencia puede ser enviada por medio de la función "Información" (Feeback).

Fig. 2.1.24

De la pantalla principal del STW usted puede hacer clic en el icono "Información" (Feeback) localizado la barra de herramientas (icono en forma de sobre de carta), o puede seleccionar la opción "Información" (Feeback) del menú "Archivo" (File). Vea la siguiente página. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.25

Seleccione "Información" (Feeback)" del menú "Archivo" (File). Se desplegará un submenú con la lista de opciones de información. En la lista seleccione la opción "Crear" (Create).

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.26

Aparece la casilla de diálogo "Formulario de Información" (Feedback Form). Esta casilla se usa para crear su mensaje de información. Escriba su nombre en el campo correspondiente. Esto permitirá que Caterpillar le envíe una respuesta. Luego, el sistema preguntará si las herramientas del Workbench le permiten hacer su trabajo más rápida y exactamente. Seleccione la respuesta apropiada. Seleccione el tipo de información que desea. Tiene opciones de comunicar si hay "Información confusa", "Información faltante", "Información incorrecta" y "Otra". Finalmente, hay un espacio para que usted escriba sus comentarios. Este campo se puede ampliar tantas líneas como necesite. Una vez completa la información, hay cinco alternativas en la parte inferior del formulario. Si no está conectado con la red de su distribuidor, puede guardar la información en el disco duro o exportarla a un disquete. Si está conectado a la red, puede seleccionar el botón "Enviar/Recibir" (Send/Receive), para enviar automáticamente la información a Caterpillar. El STW sabrá automáticamente dónde se guardó la información y a quién enviarla. También puede hacer clic en el botón "Cancelar" (Cancel) y salir de la pantalla o hacer clic en el botón "Ayuda" (Help), para obtener ayuda que lo guiará a través del procedimiento.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.27

Cuando usted hace clic en el botón "Guardar" (Save) del formulario de información, aparece la casilla de diálogo "Gracias" (Thank you for using feedback). Esta casilla de diálogo le indica el espacio libre que tiene para almacenar la información. Haga clic en el botón "OK".

Fig. 2.1.28

Cuando usted hace clic en el botón "Enviar/Recibir" (Send/Receive) del formulario de información, aparece la casilla de diálogo "Enviar Información" (Send Feedback/Receive Replies). Haga clic en el botón "Enviar/Recibir" (Send/Receive) de esta casilla para enviar su información, o haga clic en "Cancelar" (Cancel) para salir de la casilla. Una vez enviada la información, aparece la casilla de diálogo "Información" (Feedback), que indica que la información fue enviada. Haga clic en el botón "OK" de esta casilla. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.29

Si la computadora detectó una respuesta de Caterpillar, después de enviada la información, aparecerá una casilla de diálogo con un mensaje en su pantalla. Haga clic en el botón "Sí" (Yes) para ver las respuesta. La casilla de la parte inferior de esta pantalla es un ejemplo de una respuesta de Caterpillar.

Fig. 2.1.30

Después de leer la respuesta, se le pedirá que guarde está información. Si usted cierra la casilla de información de respuesta STW sin guardarla, se le advertirá que las respuestas se borrarán si no se guardan. Si desea guardar la información, haga clic en el botón "Sí" (Yes). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 1

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.31

Si se selecciona el botón "Exportar" (Export) del formulario de información, aparecerá la casilla de diálogo "Exportar" (Export). Usted puede exportar su información a un disquete y entregárselo a alguien para enviarlo a Caterpillar. Seleccione "Información a Caterpillar" (Feedback to Caterpillar) o "Respuestas de Caterpillar" (Replies from Caterpillar), y luego haga clic en el botón "OK". Aparece la casilla de diálogo "Exportar Información a:" (Export Feedback to:). Seleccione la unidad "A" y luego haga clic en el botón "Guardar" (Save), para guardar la información al disquete.

Fig. 2.1.32

Seleccione el botón "Ayuda" (Help) del formulario de información, para visualizar la ayuda. Esta pantalla de ayuda le dará las instrucciones de todo el proceso de la pantalla de "Información". Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.33

La información guardada en el disquete necesita importarse a la computadora conectada a la red. Para importar la información, seleccione "Información" (Feedback) del menú "Archivo" (File). Un submenú mostrará la lista de opciones disponibles. Seleccione "Importar" (Import).

Fig. 2.1.34

Aparecerá la casilla de diálogo "Importar" (Import). Seleccione de la casilla "Información a Caterpillar" (Feedback to Caterpillar) y haga clic en el botón "OK". Aparece la casilla de diálogo "Importar Información de:" (Import Feedback from:). Seleccione la unidad "A", localice el archivo a importar y haga clic en el botón "Abrir" (Open). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Marcas de Libro

Fig. 2.1.35

La característica "Marca de Libro" (Bookmark) le permite guardar una localización dentro de una sesión del Workbench. Al seleccionar una "Marca de Libro" (Bookmark) le permite guardar la pantalla y los datos actuales en los cuales está trabajando. Usted puede querer tener "Marcas de Libro" en artículos sobre los que desea volver luego. Usted puede hacer una "Marca de Libro" en un informe de servicio, y volver a él en fecha posterior.

Fig. 2.1.36

Para seleccionar "Marca de Libro" (Bookmark), haga clic en el icono "Marca de Libro" (Bookmark) (segundo a la derecha) de la "Barra de Herramientas". Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.37

O seleccionar "Marca de Libro" (Bookmark) en el menú "Archivo" (File).

Fig. 2.1.38

Aparecerá la pantalla "Marca de Libro" (Bookmark). Usted puede crear carpetas o almacenar "Marcas de Libro" en el nivel predeterminado. En las páginas que siguen, se verán con más detalle los menús de esta pantalla.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.39

El menú "Archivo" (File) contiene opciones para crear nuevas marcas de libro, ir a las marcas de libro, borrar, renombrar, importar, exportar y cerrar marcas de libro.

Fig. 2.1.40

El menú "Editar" (Edit) contiene las opciones “Cortar” (Cut), “Copiar” (Copy), “Pegar” (Paste) y “Seleccionar Todo” (Select All).

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.41

Mediante el menú "Ayuda" (Help) se verán los contenidos de la ayuda.

INFORMES Fig. 2.1.42

Esta sección explica los informes STW.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.43

El último botón del Launchpad (Libro azul) es el botón "Informe" (Report). Al seleccionar este botón se creará un informe STW para la sesión del Workbench. Una sesión de Workbench se define como el período desde que se abre el software hasta que se sale de él.

Fig. 2.1.44

La otra manera de ingresar al "Informe" del STW, es seleccionar "Informe" (Report) del menú "Archivo" (File). Un submenú se mostrará con la opción "Informe de Servicio" (Service Report).

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.45

Al ejecutar "Informe de Servicio", éste se mostrará en el espacio del STW. Aparecen dos nuevos iconos en la barra de herramientas: "Editar Informe" (Edit Report) e "Imprimir Informe" (Print Report). El informe de servicio consta de cinco partes: "Información de Cabecera" (Report Hedar Information), "Pieza que causó avería" (Part Causing Failure) ("Información SIMS"), "Mano de Obra" (Labor), "Información de Reparación" (Repair Background) y "Cuerpo del Informe" (Report Body). Este ejemplo de pantalla muestra la primera sección, o sea, "Información de cabecera". Esta da información general, como el código del distribuidor, el número de orden de trabajo y el nombre del cliente.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.46

La siguiente sección se llama "Pieza que causó avería", o sea, la información SIMS que se copiará del sistema de negocios del distribuidor. También se puede ver la sección "Mano de Obra" del informe de servicio. Aquí es donde usted incluye el cargo por mano de obra para esta orden de trabajo.

Fig. 2.1.47

La cuarta sección del informe de servicio es "Información de Reparación". Aquí es donde se describen los detalles específicos de la reparación, la queja del cliente y la causa del daño.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.48

Finalmente, el "Cuerpo del Informe" muestra todos los pasos llevados a cabo durante la sesión del STW.

Fig. 2.1.49

Si se piden piezas, aparecen automáticamente en la parte inferior del informe de servicio.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.50

Observe el botón "Informe del cliente" (Customer Report) debajo del encabezamiento del informe de servicio". Haga clic en este botón para ver el "Informe del cliente".

Fig. 2.1.51

El “informe de servicio” es reemplazado por el "Informe del cliente". Observe que no está la sección "Pieza que causó la falla" encontrada en el "Informe de Servicio".

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.52

Tampoco están los indicadores de tiempo en la sección "Cuerpo de Informe". El cliente no necesita saber el tiempo exacto de la reparación.

Fig. 2.1.53

Para regresar al "Informe de servicio", haga clic en el botón "Informe de servicio" (Service Report), localizado debajo del título "Informe del cliente" (Customer Report).

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.54

Para añadir o editar la información, haga clic en el botón "Editar" (Edit), localizado cerca de cada subtítulo de sección o seleccione el botón "Editar Informe" (Report Edit) (tercero de la Izquierda) de la barra de herramientas.

Fig. 2.1.55

Aparece la pantalla "Editar Informe" (Edit Report). Esta pantalla tiene en la parte superior una serie de etiquetas, representando cada una de ellas una sección del informe. El ejemplo, muestra la pantalla en la etiqueta "Información Cabecera Informe" (Report Header Information). Para cambiar la información del informe, llene los campos suministrados. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.56

La etiqueta "Pieza que causó avería" (Part Causing Failure) contiene los campos "Número de pieza", "Nombre de la pieza", "Cantidad", "Código de descripción", "Número de grupo", "Nombre de grupo" y "Operación de la máquina".

Fig. 2.1.57

La etiqueta "Labor" (Mano de obra) contiene los campos para ingresar las horas de mano de obra.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.58

La etiqueta "Información de Reparación" (Repair Background) proporciona los campos para especificar la información de la reparación. La mayoría del tiempo, usted deseará dar una descripción detallada del problema y documentar la causa del problema para referencia futura.

Fig. 2.1.59

La etiqueta "Cuerpo del Informe" (Report Body) muestra los detalles de la sección STW. Usted puede borrar sólo la columna "Resultado" (Result), o la línea completa, seleccionando el campo localizado a la izquierda de la línea. Cuando haya terminado de editar el informe, haga clic en el botón "OK", para mostrar los cambios en el "Informe de Servicio". Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.1.60

Aquí termina la lección "Workbench del Técnico de Servicio".

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Lección 2: Consejero de Diagnóstico Caterpillar (CDA)

Fig. 2.2.1

El Consejero de Diagnóstico Caterpillar (CDA) es una herramienta usada para ayudar al técnico de servicio en la localización y solución de problemas de los productos.

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Unidad 2 Lección 2

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.2

Para demostrar el uso del Consejero de Diagnóstico, se usará un problema ocurrido en campo. Un operador de la Excavadora 365B informa de un problema en la máquina. La descripción del problema al técnico de servicio establece que está relacionada con el sistema de desplazamiento. El técnico de servicio usará el Consejero de Diagnóstico Caterpillar para localizar y solucionar el problema. El Consejero de Diagnóstico Caterpillar es iniciado desde el Workbench del Técnico de Servicio. Para iniciar el Workbench del Técnico de Servicio, haga dos veces clic en el icono del Workbench del Técnico de Servicio localizado en el escritorio. Aparecerá la pantalla de “Conexión” (Login). Escriba su nombre de usuario y contraseña y luego haga clic en el botón "OK".

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Unidad 2 Lección 2

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.3

Número de Serie Aparece la ventana "Workbench del Técnico de Servicio -Identificación del Producto". Esta ventana se usa para suministrar el número de serie y la información de la disposición de la máquina o motor que va a rabajarse. La información del número de serie determina qué aplicaciones se visualizarán en el Launchpad (Ejecutor de Aplicaciones) del Workbench. Puede buscarse la información por familia del producto y modelo, haciendo clic en el botón "Modelo" (Models). Haga clic en el botón "Modelo" (Models), para localizar un prefijo de número de serie específico, buscando la información de familia del producto y el modelo. Esto permitirá identificar un prefijo de número de serie de la lista y copiarla a la ventana de identificación del producto.

Fig. 2.2.4

El técnico de servicio indicará la familia del producto "Excavadora" de la lista "Familia" (Family). Indique el número del modelo "Excavadora 365B L-9TZ" de la lista de “modelo” (model) y, entonces, haga clic en el botón "OK". Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.5

Una vez ingresado el número de serie, aparecen los iconos en el Launchpad del Workbench del Técnico de Servicio. Los iconos a lo largo del lado izquierdo de la pantalla constituyen lo que se llama el Launchpad (Ejecutor de aplicaciones). El icono CDA (Consejero de Diagnóstico Caterpillar) aparecerá sólo cuando haya datos de diagnóstico para este producto en particular. El número de serie del producto está en la esquina derecha inferior de la pantalla. Seleccione el icono CDA moviendo el puntero del ratón hasta el icono y haciendo clic en el botón izquierdo del ratón. El Consejero de Diagnóstico Caterpillar (CDA) le sugerirá cargar el SIS SD/DVD.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.6

El Consejero de Diagnóstico Caterpillar aparece en el espacio del Workbench del Técnico de servicio, en la pantalla correspondiente a la etiqueta "Diagnosticar problema" (Diagnose Problem). Se pedirá al técnico de servicio ingresar la descripción de la queja del cliente y luego oprimir la tecla "Encontrar" (Find). La descripción debe incluir palabras clave que definan el problema. En este ejemplo, la excavadora tiene un problema de desplazamiento. Así, el técnico de servicio escribirá en la descripción: "Problema de desplazamiento" y luego hará clic en el botón "Encontrar" (Find).

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.7

La pantalla CDA mostrará las preguntas relacionadas y una lista de acciones. El técnico de servicio debe responder estas preguntas. La primera línea le da la bienvenida al CDA y confirma el producto sobre el cual hará la localización y solución de problemas, en este caso, la Excavadora 365B. El objetivo es responder las preguntas, hasta que una o más acciones lleguen a una confianza (% Confidence) mayor de 90%.

Fig. 2.2.8

Se suministran instrucciones en la pantalla. Para responder una pregunta o ver una acción, seleccione la pregunta correcta o la acción, haciendo doble clic con el ratón. Haga doble clic en la primera pregunta. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.9

Aparecerá la ventana "Pregunta" (Question) mostrando detalles de la pregunta, información de servicio y las respuestas posibles. Lea la información de la pantalla, seleccione la mejor respuesta a la pregunta y haga clic en el botón "OK".

Fig. 2.2.10

Las preguntas y la lista de acciones se actualizan para reflejar su selección. Una vez responde las preguntas, estas cambian de color y la respuesta aparece en la columna del lado derecho de la pantalla. Las "Acciones" en la parte baja de la pantalla están ordenadas y actualizan el porcentaje de confianza (% Confidence). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.11

Las preguntas también pueden responderse usando el botón derecho del ratón.

Fig. 2.2.12

Para responder una pregunta usando el botón derecho del ratón, mueva el puntero hasta la pregunta, selecciónela y haga clic en el botón derecho del ratón. Aparecerá una lista de respuestas posibles. Seleccione la respuesta correcta. Si hay enlaces relacionados con la información de servicio, se indicarán en la sección "Preferencias" (Preferences).

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.13

Las preguntas y la lista de acciones se actualizarán para reflejar su selección. Observe que ahora hay tres preguntas con respuestas. Seleccione la siguiente pregunta sin respuesta.

Fig. 2.2.14

Ahora, cuente el número de preguntas con respuesta. Al responder la pregunta, "¿Intentó operar la función de desplazamiento?", se obtuvo la respuesta automática de una pregunta adicional y el CDA salta a la siguiente pregunta. Para responder la siguiente pregunta de la lista, haga doble clic en la pregunta y aparecerá en detalle la pantalla "Pregunta" (Question). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.2.15

Esta pantalla de pregunta contiene mediciones de la máquina. Esta función sólo se presenta cuando la máquina está conectada a un Adaptador de Comunicaciones (COM). En este caso, la medición proviene del ECM de la máquina. En este ejemplo, se examinan la señal de las palancas y los pedales de desplazamiento, para determinar si las señales son consistentes. Para empezar la medición, seleccione el botón de "Iniciar" (Start).

Fig. 2.2.16

Los valores aparecen en la columna "Valor" (Value) próxima a la columna "Descripción" (Description). Los valores se miden y se muestran en tiempo real.

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Después de analizar la medición mostrada, seleccione la respuesta “Correcta dentro de las especificaciones” y haga clic en el botón "OK". 277 de 1842

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.17

Observe que a medida que se responden las preguntas, el porcentaje de confianza de las acciones enumeradas abajo continúa cambiando. Para responder la pregunta siguiente de la lista, haga doble clic en la pregunta correspondiente. Aparece nuevamente en detalle la pantalla "Pregunta" (Question). Para responder esta pregunta, usted tendrá que consultar alguna información adicional. El Consejero de Diagnóstico Caterpillar proporciona enlaces con la "Información de Servicio" necesaria para responder la pregunta. Vea la "Información de Servicio" seleccionando un enlace de la lista "Información de Servicio" (Service Information).

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Fig. 2.2.18

Al seleccionar el enlace "Motor de desplazamiento izquierdo" de la lista "Información de Servicio", aparecerá el SIS, así como la información necesaria para responder la pregunta. Después de ver y leer la información, seleccione nuevamente el icono CDA y responda la pregunta.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.19

Aparecerá nuevamente la pantalla "Preguntas" (Questions). De la información de servicio se encontró que las presiones de alivio de paso no estaban dentro de las especificaciones. Por lo tanto, se hace clic en el botón "No" y luego en el botón "OK".

Fig. 2.2.20

El software del Workbench del Técnico de Servicio alerta al usuario sobre una acción que alcanzó una confianza mayor de 90% y permite abrir y ver ese enlace. Para abrir la acción, haga clic en el botón "Sí" (Yes).

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Fig. 2.2.21

Aparece en detalle la pantalla "Acción" (Action). En esta pantalla se muestra una descripción de la acción, el porcentaje de confianza y la información requerida para realizar la acción, por ejemplo, desarmado, piezas e información del armado. El usuario no tendrá que buscar y navegar a través del SIS. Para incluir esta acción como realizada en el "Informe de Diagnóstico Detallado", seleccione el botón "Realizado" (Performed). Haga clic en el botón "OK" para cerrar la ventana.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.22

La primera acción de la lista de abajo está marcada con el estado de "Realizado" (Performed). Si la acción no está marcada como realizada, no se mostrará en el "Informe de Servicio”. Responda la siguiente pregunta de la lista de abajo, para verificar que el problema se ha solucionado.

Fig. 2.2.23

Una vez solucionado el problema y que se han respondido las preguntas con "Sí" (Yes), el Consejero de Diagnóstico le agradece por usar la herramienta y le informa que el CDA terminó la localización y solución del problema. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.24

El Consejero de Diagnóstico también se puede usar para leer y diagnosticar códigos de localización y solución de problemas generados por la electrónica de la máquina a través del ECM.

Fig. 2.2.25

Ejecute el software del Consejero de Diagnóstico haciendo doble clic en el icono del Workbench del Técnico de Servicio, localizado en el escritorio. En este ejemplo, se diagnosticará los códigos de localización y solucion de problemas de un Cargador de Ruedas 950G, "2JS". Para leer códigos del ECM, seleccione el icono "Leer Códigos" de la barra de herramientas. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.26

El seleccionar el icono "Leer Códigos", se ejecuta el "Técnico Electrónico", y el Consejero de Diagnóstico copia los códigos y los muestra en la etiqueta "Códigos Activos/Registrados" (Active/Logged Codes). Se mostrarán todos los códigos activos y registrados de todos los ECM de la máquina. Los códigos en rojo indican que el estado del código ha cambiado desde que se mostró la última vez. Todos los códigos están en rojo cuando se entra por primera vez en está función.

Fig. 2.2.27

Para analizar un código por localización y solución de problemas, marque con el ratón el código y haga clic en el botón "Código de localización y solución de problemas" (Troubleshoot Code). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.28

El código de diagnóstico seleccionado se copia al campo de queja del cliente de la etiqueta "Diagnosticar Problema" (Diagnose Problem). El Consejero de Diagnóstico lleva a cabo una búsqueda y enumera las preguntas y las acciones más relacionadas con la descripción inicial.

Fig. 2.2.29

El Consejero de Diagnóstico revisa constantemente el estado de los códigos. Si cambia el estado de cualquier código enumerado, se añade un nuevo código o se quita uno, y se pone un asterisco (*) en la etiqueta "Códigos Activos/Registrados" (Active/Logged Codes). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.30

Para ver las actualizaciones, seleccione la etiqueta "Códigos Activos/Registrados" (Active/Logged Codes). Observe que a la lista se añadió un nuevo código, que aparece en rojo.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.31

Este tema trata de las características del informe del Consejero de Diagnóstico Caterpillar" (CDA).

Fig. 2.2.32

El icono "Informe de Diagnóstico Detallado" se encuentra en la parte superior de la barra de herramientas. Se parece al icono del informe STW localizado en el Launchpad. Seleccione el icono para crear un informe. También se puede crear un informe desde el menú "Archivo" (File), siguiendo la trayectoria de menús: "Archivo", "Informe", "Consejero de Diagnóstico Caterpillar", "Crear". Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.33

Aparecerá la casilla de diálogo "Crear nuevo informe" (Create New Report). Escriba la información necesaria: Nombre y Código del cliente, Nombre del empleado e ID, Fecha del Servicio, Unidades de Medida de Servicio, Número de Orden de Trabajo y Número de Instalación. Luego, haga clic en el botón "Crear informe" (Create Report).

Fig. 2.2.34

Se creará un informe de diagnóstico detallado, y a la lista de etiquetas se añade la etiqueta "Informe" (Report). La cabecera del informe relaciona toda la información ingresada en la pantalla anterior, así como el modelo de la máquina y el número de serie. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.35

Mueva el cursor a la parte inferior del informe para ver la queja del cliente, las respuestas dadas a las preguntas y las acciones desarrolladas, junto con el porcentaje de confianza en el que fueron realizadas. Una acción aparece como “Realizada” (Performed) cuando se hace clic en el botón de visto bueno en la parte izquierda abajo de la pantalla que indica: “Grabe esta acción en el informe como realizada” (Record this action as performed on the report).

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.36

Este tema trata de la característica "Buscar/Exportar" (Search/Export) del CDA.

Fig. 2.2.37

Vaya a la casilla de diálogo "Buscar", siguiendo la trayectoria de menús: "Archivo", "Informe", "Informe de diagnóstico Caterpillar", "Buscar/Exportar".

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.38

Aparecerá la casilla de diálogo "Buscar/Exportar Informe" (Search/Export Report). Ingrese una gama de fechas y haga clic en el botón "Encontrar" (Find) para encontrar todos los informes creados dentro de esa gama de fechas. Límite la búsqueda completando los campos "Número de Prefijo/Serie", "Nombre del Empleado", "Número de Ejecución" y "Nombre del Cliente". Después de escribir los criterios de búsqueda, haga clic en el botón "Encontrar" (Find). Los resultados que concuerdan con el criterio de búsqueda aparecerán en la ventana "Visualizar" (Preview). Seleccione cualquiera de los informes del campo “Resultados Encontrados" (Find Results) y navegue en el informe en la ventana "Visualizar" (Preview). Seleccione el informe deseado y cualquiera de los botones "Abrir" (Open), "Borrar" (Delete), "Exportar" (Export), para ejecutar estas funciones en el informe.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.39

Al seleccionar el botón "Exportar" (Export) aparecerá la casilla de diálogo "Exportar" (Export). Antes de exportar el informe, seleccione la unidad de destino, así como el formato de exportación. Hay tres formatos disponibles: "Archivo CDA" (extension REP), "RTF" y "TXT". Se recomienda usar el formato de archivo CDA, debido a que no se puede importar de los formatos RTF y TXT a CDA. Después de seleccionar la unidad de destino y el formato del archivo, haga clic en el botón "Exportar" (Export), para terminar la acción.

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.40

Esta sección trata acerca de la función "Importar" (Import).

Fig. 2.2.41

Para importar un informe, siga la trayectoria de menús: "Archivo", "Informe", "Consejero de Diagnóstico Caterpillar", "Importar".

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.2.42

Aparece la casilla de diálogo "Importar" (Import). Seleccione la carpeta y el nombre del archivo del informe que se va a importar. Luego, haga clic en el botón "Abrir" (Open). Recuerde: el CDA sólo importa archivos del tipo de formato CDA (extensión REP). Esto termina la presentación del CDA.

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Lección 4: Técnico Electrónico (ET) Dentro del Workbench del Técnico de Servicio (STW) Introducción Esta lección contiene una presentación de cómo empezar a trabajar con las operaciones del Técnico Electrónico (ET). En esta lección se describen las siguientes funciones: • Equipo requerido para las operaciones del ET (versión 3.2) • Inicio del software STW y ET • Uso de las pantallas del ET ¿Qué es el ET? El ET es un programa de software que se ejecuta en un PC y que permite realizar pruebas de diagnóstico y programación en las máquinas, componentes de máquina o motores Caterpillar. El ET es parte de un programa mayor llamado STW (Workbench del Técnico de Servicio). El ET, ahora dentro del STW, era anteriormente un programa independiente. Antes del STW, para realizar un procedimiento de diagnóstico en una máquina o en un motor, tenían que usarse diferentes programas.

INTRODUCCION AL TECNICO ELECTRONICO (ET) Y WORKBENCH DEL TECNICO DE SERVICIO (STW) Fig. 2.4.1

Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar todos los componentes necesarios para operar la herramienta de servicio ET dentro del STW. 2. Conectar el PC a la máquina, e iniciar el software ET. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diferentes programas de diagnóstico, como el ET, SIS y Configuración de Archivos FLASH, pueden interactuar con el STW, lo cual, ahorra tiempo y simplifica la operación. NOTA PARA EL INSTRUCTOR: Revise el folleto "Software del Técnico Caterpillar". Observe los requisitos de las herramientas y características del ET. Equipo requerido para las operaciones del ET NOTA PARA EL INSTRUCTOR: Dependiendo de las necesidades del personal en capacitación, puede usarse o no la siguiente información: Hable de las configuraciones "mínimas" y "recomendadas" para los PC, en la selección de estos. Una configuración "mínima" se refiere a las computadoras que quizá ya están en inventario. Es lo esencialmente mínimo en que funcionará el software STW/ET. Esta especificación será suficiente en caso de una emergencia, pero no más. La configuración PC "recomendada" es una especificación en la que el usuario puede acomodar actualizaciones futuras y actuales, con una expansión que le permita una eficacia razonable. La mejor recomendación es comprar el mejor equipo que permita el presupuesto, de gran capacidad, con un procesador rápido, que permita la operación correcta de las actualizaciones futuras y actuales del software. Si se instala otro software, (por ejemplo, el VIMS), además del STW y ET en una computadora de configuración mínima, puede exigir demasiado de la computadora y no obtener el funcionamiento deseado. Tenga esto en cuenta cuando hable de las especificaciones del software. Consulte el Catálogo de Computadoras para el Software Caterpillar (JERV2050) para obtener recomendaciones actuales. También, puede obtener recomendaciones del grupo de sistemas del canal del distribuidor de la web, en lo relacionado a la compra de computadoras de escritorio y portátiles (Recomendaciones de Compra del Hardware del Distribuidor). Las versiones 2001A del STW y ET requieren los sistemas operativos Windows 95, 98, NT o 2000. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Los siguientes parámetros y especificaciones típicas de importancia en la compra de computadoras: Compatible con IBM PC Tipo de procesador (por ejemplo, Pentium III) Velocidad del procesador (por ejemplo, 800 MHz) RAM (por ejemplo, 128 megas) Capacidad del disco duro (por ejemplo, 30 gigas) Velocidad del DVD (por ejemplo, 8X) Unidad de disquete de 3.5" Monitor o pantalla a color Super VGA Sistema Operativo (por ejemplo Microsoft Windows 2000TM) Puerto RS232 Módem (por ejemplo, 5 KBPS) Ratón u otro dispositivo accesorio

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TECNICO ELECTRONICO PC A CONEXIONES MAQUINA/MOTOR MODULO DE CONTROL ELECTRONICO DEL MOTOR (ECM)

ADAPTADOR DE COMUNICACION I 139-4166

7X1425

CABLE DE ENLACE DE DATOS (18 PIES)

CABLE SERIAL (4 PIES)

PUERTO SERIAL PC (PUERTO DE COMUNICACION)

CONEXION DE HERRAMIENTA DE SERVICIO

ADAPTADOR DE COMUNICACION 7X1700 (DESCONTINUADO)

MODULO DE CONTROL ELECTRONICO DEL MOTOR (ECM)

COMPUTADOR PORTATIL TECNICO ELECTRONICO CAT

ADAPTADOR DE COMUNICACION II 160-0133 UNIVERSAL CABLE DE ENLACE DE DATOS (2 PIES)

160-0141 CABLE SERIAL (25 PIES)

OR 139-4166

CONEXION SOLO ATA/COL DE HERRAMIENTA DE SERVICIO

ADAPTADOR DE COMUNICACION II 171-4400 (GP)

PUERTO SERIAL PC (PUERTO DE COMUNICACION)

COMPUTADOR PORTATIL TECNICO ELECTRONICO CAT

Fig. 2.4.2

Cables y adaptadores de comunicación Se usan dos cables para conectar el PC a la máquina. Un cable conecta la máquina al adaptador de comunicaciones. El otro cable (RS232) conecta el adaptador de comunicaciones al PC. El cable de enlace de datos actual se introdujo con el adaptador de comunicaciones II, para incluir los enlaces de datos nuevos y anteriores, como el CAN (Red de área de control, protocolo J1939). Este diagrama muestra los cables y los adaptadores de comunicación nuevos y anteriores. El adaptador de comunicación I original usa sus propios cables, los cuales no pueden utilizarse en el adaptador de comunicación II actual.

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Fig. 2.4.3

El adaptador de comunicaciones II tiene la capacidad de actualizarse por software usando la programación FLASH (programación de modificadores de parámetros). El adaptador permite información por pantalla de PC, en lugar de una ventana en el adaptador actual. El adaptador de comunicaciones es compatible con sistemas anteriores y reemplaza el adaptador anterior, el cual se usa todavía en muchos equipos actuales. Localización y solución de problemas del sistema Hay un número de factores que pueden causar una falla de comunicación con el ET, algunos de estos son: Defecto de cables (pruebe reemplazando con cables nuevos) Cables demasiado largos (no son cables estándar) Adaptador de comunicaciones (Falta software/SPM, fusibles, daños) No está seleccionado el adaptador de comunicaciones apropiado (preferencias) No está seleccionado el puerto de comunicaciones del ET (preferencias no configuradas correctamente) Puerto de comunicaciones de la computadora no definido o en conflicto con otro dispositivo Baja energía o falta de energía al ECM No está presente el Módulo de Personalidad, o está corrupto Mazo de cables de la máquina/motor (enlace de datos) abierto o en corto Si el adaptador de comunicación II se configura con el Windows 2000, la unidad sólo puede usarse con un PC que tenga el sistema de operación Windows 2000. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.4

Dentro del STW, la versión del ET 2001A es muy similar a la versión individual anterior, como puede verse en la figura de arriba. Ahora, se ejecuta dentro de la pantalla del STW. Esta característica permite abrir los demás programas relacionados, usando los iconos que se ven a la izquierda de la pantalla en la figura: STW (Workbench del Técnico de Servicio) EPE (Estimador de Rendimiento del motor) ET (Técnico Electrónico) SIS (Sistema de Información de Servicio) Técnico Challenger Técnico M300 Búsqueda de archivo FLASH Los iconos de la parte superior de la pantalla permiten las siguientes funciones: Información (Feedback) Marca de libro Salir del programa Ayuda Se inicia primero el STW y entonces los programas indicados arriba pueden ejecutarse dentro del STW. Una vez iniciado el ET, funciona del mismo modo que en la versión individual, pero se cuenta con más ventajas. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.5

Una vez que se inicia el programa STW, puede seleccionarse el icono del ET [en la flecha "Iniciar aquí" (Start Here)]. Una ventaja del STW es que los códigos de fallas de diagnóstico electrónico o eléctrico identificadas con el ET, se pueden acceder inmediatamente en la misma plataforma, usando SIS. Los archivos FLASH para un ECM particular, también pueden localizarse, usando la aplicación "Búsqueda de Archivos FLASH".

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Fig. 2.4.6

Configuración de "Preferencias" La pantalla "Preferencias" (Preferences) aparecerá automáticamente cuando el programa se inicia por primera vez. Observe las cuatro etiquetas de la parte superior de la casilla de diálogo "Preferencias". (Las preferencias pueden ajustarse sin necesidad de entrar al programa). La función del menú "Utilidades" (Utilities) es un elemento del programa ET que se puede utilizar sin estar conectado al ECM. Observe que a esta función ahora se accede desde un menú diferente al de la versión anterior. Las preferencias del sistema ET pueden configurarse en cualquier momento, usando la trayectoria de menú: Configuración /Preferencias (Settings/Preferences)

Hay cinco preferencias que se pueden configurar: Dispositivo interfaz de Comunicaciones (Adaptador de comunicaciones II) Puerto de Comunicaciones (COM) Directorios (ubicación del archivo FLASH) Regional (Selección del idioma) Confirmación (las confirmaciones pueden dejarse como predeterminadas) Primero, seleccione el dispositivo interfaz de comunicaciones (Communication Interface Device), usando el menú del campo desplegable. En este caso, se seleccionó la herramienta "Adaptador de comunicaciones 1", haciendo clic en el botón pequeño con flecha hacia abajo del campo "Communication Interface Device" y marcando el dispositivo correspondiente. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.7

En la versión anterior, la carpeta requerida está en el directorio raíz, por razones de copia. Ahora, puede ponerse en una carpeta más conveniente, en este caso, dentro de la carpeta STW. Dentro del ET, necesita configurarse la ubicación del directorio del archivo FLASH, y para esto se usa la etiqueta "Directorios" (Directories). Se requiere este procedimiento si se van a realizar la programación FLASH y la copia de archivo FLASH desde el ET. El ET necesita saber dónde encontrar los archivos FLASH, antes de realizar los procesos FLASH. Haga las siguientes selecciones para configurar la ubicación del directorio del archivo FLASH : - Seleccione la etiqueta "Directorios" (Directories) y haga clic en el botón "Modificar" (Modify), de la pantalla "Preferencias" (Preferences) (debe aparecer la ventana "Seleccionar Directorios") - Seleccione la unida de disco duro "C" de la pantalla "Seleccionar Directorio" - Haga doble clic en el directorio "C" de la pantalla "Seleccionar Directorio" - En la lista, haga doble clic en el directorio de FLASH (Pantalla "Seleccionar Directorio") - Haga clic en el botón "OK". El directorio FLASH aparecerá en la casilla "Configuración de localización del archivo", por ejemplo: Archivos Flash:

c:/Program files/STW/STW/Flash

Haga clic en "OK" para cerrar la pantalla "Preferencias" y completar el proceso.

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NOTA PARA EL INSTRUCTOR: Realice el laboratorio 4-2-1 "Inicio del software ET". 303 de 1842

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USO DE LAS PANTALLAS DEL TECNICO ELECTRONICO

Fig. 2.4.8

USO DE LAS PANTALLAS DEL ET Introducción Esta lección cubre los siguientes temas: - Barra de menús - Uso de la barra de herramientas - Teclas de función - Conexión y desconexión del enlace de datos - Uso de la pantalla de estado - Pantallas de diagnóstico - Pantallas de configuración e información El ET contiene un programa de capacitación llamado Instructor ET. Si no hay disponibles un equipo de capacitación o un motor, esta característica puede usarse para estudiar la mayoría de las funciones descritas en esta lección. El Instructor ET puede activarse o desactivarse, usando los iconos mostrados abajo:

O con la siguiente trayectoria de menús: Ayuda/Instructor ET/Activar-Desactivar (Help/ET Trainer/EnableDisable)

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Fig. 2.4.9

Si hay múltiples ECM conectados al enlace de datos, aparecerá la ventana de diálogo "Selector ECM" (ECM Selector). Se debe escoger entre los diferentes ECM que aparecen en esta ventana. Pueden estar conectados al enlace de datos hasta nueve ECM, por ejemplo, en el camión de obras 797. Si sólo hay conectado un ECM al enlace de datos, esta pantalla no aparecerá, ni se mostrará la pantalla "Resumen ECM" (ECM Summary) de la página siguiente.

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Fig. 2.4.10

Menús desplegables, barra de herramientas y teclas de control Esta pantalla (Resumen ECM) aparece después de seleccionarse el ECM. El menú desplegable está en la parte superior. Debajo de este se encuentra la barra de herramientas con los iconos. Estos se caracterizan por cargar diferentes rutinas, como "Ayuda", "Estado" y "Pantallas de fallas". Los iconos de la barra de herramientas y las teclas de función pueden ordenarse de acuerdo con las necesidades individuales. Estas características se verán con detalle más adelante. La pantalla "Resumen ECM" contiene información del equipo y del ECM al cual está conectado el enlace de datos. En muchos casos, las máquinas tienen múltiples ECM conectados al ENLACE DE DATOS. La casilla superior de la mano izquierda muestra una lista de todos los ECM conectados al enlace de datos. La casilla inferior de la mano derecha contiene la información del ET (número de versión del programa, número de serie y tipo de suscripción). En este caso, se necesita la actualización de la versión 2.2 a la versión 3.2. La casilla inferior muestra información del ID del equipo, del motor y del número de serie. Esta casilla también contiene información del ECM y de los módulos de personalidad. La pantalla "Resumen del ECM" puede visualizarse en cualquier momento, usando el menú de la barra de herramientas (mostrado a la izquierda) o la tecla de la función correspondiente.

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En la gráfica, la información no ocupa todo el espacio de la pantalla. Si se desea, la pantalla puede ocupar todo el espacio disponible. Haga clic en el botón pequeño con el icono de un cuadrado de la esquina superior derecha de la ventana ET (vea la flecha en la figura). 306 de 1842

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.4.11

Para abrir las pantallas rápidamente, se pueden usar las opciones de la barra de herramientas, debajo de la barra de menú (flecha). Otra alternativa es abrir las pantallas, usando las teclas de función. Ambas funciones pueden personalizarse para ajustarse a requerimientos individuales. También existe una opción para esconder la barra de herramientas, si el usuario necesita más espacio en la pantalla. La función de los botones de la barra de herramientas y la de las teclas de función se dispusieron de modo que se correspondan unas a otras, iniciando en el botón del extremo izquierdo de la barra de herramientas. Por ejemplo, tanto la tecla de función F1 como el primer botón de la barra de herramientas tienen la misma función de abrir la pantalla "Ayuda". La tecla de función "F" y el segundo botón abren la pantalla de estado, y así sucesivamente con los demás botones y teclas de función. Este arreglo es conveniente para los que no tienen mucha experiencia en el uso del PC o del ET. Están disponibles para su uso las siguientes funciones de los botones de la barra de herramientas: Ayuda Pantallas de estado Códigos activos y de diagnóstico registrados Código de sucesos registrados Resumen ECM Herramientas de configuración Conexión y desconexión del enlace de datos Salida de aplicación Memorias temporales Activación y desactivación del instructor ET Salida de la aplicación Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.12

Los siguientes menús se encuentran en la barra de menús en la parte superior de la pantalla: - Archivo (File) - Diagnósticos (Diagnostics) - Información (Information) - Servicio (Service) - Utilidades (Utilities) - Enlace de datos (Data Link) - Configuración (Settings) - Ayuda (Help) La mayoría de las funciones encontradas en la barra de menús se encuentran también en los botones de la barra de herramientas y en las teclas de función. El primer menú que estudiaremos es el menú de “Configuración” (Settings) (como se muestra en la parte superior de la pantalla mostrada arriba). Hay cuatro opciones disponibles en el menú de ”Configuración” (Settings): Personalización (Custom), Preferencias (Preferences), Ver (View) y Licencia ET (Licence ET). Si seleccionamos la opción de menú "Personalización" (Custom), aparecen dos opciones más: "Barra de Herramientas" (Tool Bar) y "Teclas de Función" (Function Keys). En la figura, está seleccionada la opción de menú “Barra de Herramientas” (Tool Bar).

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Configuración (Settings)/ Personalización (Custom)/Barra de Herramientas (Tool Bar). 308 de 1842

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Fig. 2.4.13

Los siguientes menús se encuentran en la barra de menús en la parte superior de la pantalla: - Archivo (File) - Diagnósticos (Diagnostics) - Información (Information) - Servicio (Service) - Utilidades (Utilities) - Enlace de datos (Data Link) - Configuración (Settings) - Ayuda (Help) La mayoría de las funciones encontradas en la barra de menús se encuentran también en los botones de la barra de herramientas y en las teclas de función. El primer menú que estudiaremos es el menú de “Configuración” (Settings) (como se muestra en la parte superior de la pantalla mostrada arriba). Hay cuatro opciones disponibles en el menú de “Configuración” (Settings): Personalización (Custom), Preferencias (Preferences), Ver (View) y Licencia ET (Licence ET). Si seleccionamos la opción de menú "Personalización" (Custom), aparecen dos opciones más: "Barra de Herramientas" (Tool Bar) y "Teclas de Función" (Function Keys). En la figura, está seleccionada la opción de menú “Barra de Herramientas” (Tool Bar). Configuración (Settings)/ Personalización (Custom)/Barra de Herramientas (Tool Bar). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.14

Las teclas de función pueden personalizarse del mismo modo. Use los menús desplegables y seleccione: Configuración (Settings)/ Personalizar (Custom)/ Teclas de función (Function Keys)

Las teclas de función F2 - F7 y F10 - F12 pueden personalizarse usando el ratón. Las teclas de función F1, F8 y F9 son fijas. Haciendo clic en la flecha hacia abajo de cada campo de la tecla de función, puede hacerse la selección para cada tecla.

NOTA PARA EL INSTRUCTOR: Personalice las teclas de función usando la pantalla arriba como lista de sugerencia. Si se desea, la lista original (predeterminada) puede usarse en lugar de la lista personalizada. Como alternativa, si las teclas han sido personalizadas, se puede volver a los valores originales usando el botón "Volver a valores Predeterminados" (Get Defaults).

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Fig. 2.4.15

Conexión y desconexión del enlace de datos Como sucede con muchas funciones del ET, hay varias opciones para conectar y desconectar el enlace de datos. 1.

Con la tecla de función F8 (no mostrada), se realizan ambas funciones, la de conectar y desconectar el enlace de datos.

2.

Desde el menú de “Enlace de Datos” (Data Link) se puede también conectar/desconectar el enlace de datos. La secuencia de menú es: Enlace de Datos (Data Link)/Desconectar Función F8 (Disconnect F8).

3.

Haciendo clic en los dos botones correspondientes de la barra de herramientas, uno para conectar y el otro para desconectar (Ver los iconos a la derecha y la flecha arriba).

Cuando se seleccionan las funciones de desconexión, se limpia la parte inferior de la pantalla (se pone en blanco), como se ve arriba en la parte inferior de la pantalla.

NOTA: Cuando se pone el ratón encima de cualquier botón de la barra de herramientas, aparece un recuadro junto al botón, que indica la descripción de la función.

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Fig. 2.4.16

Uso de la pantalla de estado Para seleccionar las pantalla de "Estado" (Status), haga clic en el botón con el icono de la pantalla de estado de la barra de herramientas (mostrado a la derecha) o seleccione (F2) y aparecerá la pantalla de estado. Seleccione un grupo disponible de la lista de la casilla de selección de grupo. En esta pantalla en particular para un Motor 3516 de un Camión 793, hay siete grupos disponibles. El último grupo, "Diagnósticos del Sensor" (Sensor Diagnostics), fue creado por el usuario. A medida que se señala cada grupo, los parámetros correspondientes aparecen en la casilla del lado derecho de la pantalla con el título “Parámetros” (Parameters). Con el botón “Nuevo” (New) en la parte derecha de la pantalla, pueden crearse nuevos grupos para pruebas específicas. Para seleccionar la pantalla de estado de un grupo en particular: Use el cursor para señalar el grupo de la lista. Haga doble clic con el ratón o presione la tecla ACEPTAR (ENTER) del teclado o haga clic en el botón "OK" a la derecha de la pantalla. También puede presionar la primera letra del nombre del grupo. En este caso, la tecla "S" (de la palabra en inglés) traerá la pantalla del grupo "Diagnósticos del Sensor" (Sensor Diagnostics) que se encuentra como opción en la pantalla. Confirme su entrada presionando la tecla ACEPTAR (ENTER). Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.17

En la figura arriba aparece seleccionada la pantalla de estado del Grupo 1. Observe la barra de condiciones en la parte superior de la pantalla con tres indicadores de estado. En esta barra aparecen las condiciones activas actuales, como modalidad en frío y sobrevelocidad. En la Pantalla de estado del Grupo 1 de la figura se muestran las condiciones: Reducción de potencia del motor (Engine Derate), Temperatura alta del refrigerante (High Coolant Temperature) y Presión baja de aceite (Low Oil Pressure). Directamente debajo de los indicadores de estado se encuentra la información del motor correspondiente: Descripción del motor: "3516" Aplicación: "793" Número de serie del motor: "2PK00001"

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Fig. 2.4.18

Hay veces en que, cuando se trabaja en un vehículo, los datos de las pantallas deben leerse a cierta distancia. Para esto, al hacer clic en el botón "Aumentar Tamaño" (Zoom In), los números de la pantalla aumentarán de tamaño y podrán verse más fácilmente. Cuando se está en la modalidad de aumento, el botón "Más" (More) mostrará más parámetros que no se ven en la pantalla. Usando el botón "Disminuir Tamaño" (Zoom Out) (mostrado arriba), la pantalla vuelve a su tamaño original. Haciendo clic en el botón "Mantener" (Hold) se mantendrán los datos en pantalla congelados para su análisis, por ejemplo, durante una prueba de calado de par. Seleccionar y ordenar las pantallas de estado es una operación importante cuando se usa el ET. Por ejemplo, si se requiere realizar una prueba de calado de par debido a que se detectó potencia baja en un Camión 793, hay un número de elementos que necesitan revisarse simultáneamente. La manera práctica de hacerlo es ordenando las pantallas con los parámetros necesarios. Se puede crear una nueva pantalla, o puede modificarse y guardarse una pantalla existente para uso futuro. En este caso, una nueva pantalla se creará usando el botón "Nuevo" (New) descrito previamente.

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Fig. 2.4.19

Si es necesario una revisión por potencia baja, los elementos que deben revisarse se seleccionarán de la pantalla. Por ejemplo: 1. Velocidad del motor 2. Velocidad del motor deseada 3. Posición del acelerador 4. Presión atmosférica 5. Presión de refuerzo 6. Restricción del filtro de aire 7. Límite de control de relación aire - combustible 8. Posición de combustible 9. Posición de combustible de clasificación 10. Temperatura del refrigerante del motor El número máximo de parámetros que pueden acomodarse en una pantalla es de 10. Si se hace clic en el botón "OK", estos elementos se convertirán en un "Grupo Temporal" y sólo se guardarán hasta salir de la pantalla de Estado (es entonces borrado). Luego de seleccionar los parámetros deseados, haga clic en el botón "Guardar como" (Save as).

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.4.20

Es hora de guardar la pantalla. Observe el campo "Ingresar Nombre de Grupo" (Enter Group Name). Se debe dar un nombre a la pantalla personalizada. Ahora haga clic en el botón "OK" para guardar la pantalla para uso futuro. Si se debe modificar la pantalla, puede hacerse con el comando "Cambiar" (Change), y se guarda de nuevo haciendo clic en el botón "OK". Si se desean más parámetros, se puede crear una segunda pantalla. El usuario puede pasar de una a otra pantalla. Si se crean dos pantallas para la misma prueba, se sugiere que sean usados títulos como los siguientes: Prueba de baja potencia 1 Prueba de baja potencia 2 Esta dos pantallas fueron creadas (y permanecen) en orden alfanumérico. Este proceso simplifica la tarea de ir entre pantallas usando las teclas “Página arriba” (Page up)/”Página abajo” (Page down).

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Fig. 2.4.21

Esta es la pantalla reconfigurada (creada nuevamente) con el motor funcionando en un par de calado simulado (usando una ayuda de capacitación). Observe el título de la pantalla "Prueba de potencia baja" (Low Power Test), en el lado izquierdo superior de la casilla de la pantalla de estado. El botón "Mantener" (Hold) puede usarse para "congelar" esta pantalla (mantener el valor de los parámetros en pantalla sin permitir que se actualicen). El botón "Mantener" (Hold) se reemplaza por el botón "Regresar a Actividad" (Resume) que se usa para regresar a la pantalla dinámica. La ventaja de esta función es que permite, por ejemplo, que lecturas de pruebas de calado de par en el campo puedan congelarse usando el botón "Mantener" (Hold) para su análisis o para guardar a un archivo. Esta información puede imprimirse o verse luego. La copia impresa puede usarse como línea base para comparaciones con pruebas futuras. NOTA PARA EL INSTRUCTOR: Esta y otras pantallas fueron generadas con la Ayuda de Capacitación Electrónica Caterpillar. Esta herramienta hace que se simplifique la tarea de generar pantallas para propósitos de capacitación. La ayuda de capacitación tiene la capacidad de usar diferentes aplicaciones con un mínimo de modificaciones. La ayuda de capacitación puede también crear escenarios para propósitos de diagnóstico, lo que puede no lograrse con una máquina o un motor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Fig. 2.4.22

Pantallas de diagnóstico Se puede entrar a la pantalla de “Códigos (mensajes) de Diagnóstico Activos” (Active Diagnostics Codes) usando el botón con el icono mostrado a la derecha, o también se puede usar el menú “Diagnósticos” (Diagnostics) en la secuencia de menú: Diagnósticos (Diagnostics)/Códigos de diagnóstico activos (Active Diagnostic Codes)

También, se puede usar la tecla de función correspondiente (dependiendo de cómo estén asignadas las teclas). En la pantalla de la figura de arriba, se muestra una serie de fallas que han sido programadas en el motor (ayuda de capacitación). Hay también mensajes en la barra de indicadores de estado. Las fallas activas no pueden borrarse de la pantalla. Una falla activa se borrará automáticamente cuando se corrija la falla. NOTA: El botón "Incluir todos los ECM" (Include all ECM) que se encuentra en la parte de abajo a la derecha de la pantalla, puede usarse para mostrar las fallas activas de todos los ECM conectados al enlace de datos.

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Fig. 2.4.23

Se puede entrar a la Pantalla “Códigos (mensajes) de Diagnóstico Registrados” (Logged Diagnostic Codes) seleccionando el botón (con el icono mostrado a la derecha) de la barra de herramientas, o usarse el menú “Diagnóstico” (Diagnostics)/”Códigos de Diagnóstico registrados” (Logged Diacnostic Codes). También, puede usarse la tecla de función correspondiente (dependiendo de cómo están asignadas las teclas). Los mensajes pueden borrarse usando el cursor para señalar el mensaje de falla (como se ve arriba en el último elemento). Presione la tecla "Aceptar" (Enter) o haga clic en el botón “Borrar” (Clear) que se encuentra en la parte inferior a la izquierda de la pantalla. Al confirmar el mensaje que aparece, borrará la falla. Al igual que en la pantalla de estado, la pantalla de códigos de diagnóstico registrados puede imprimirse o guardarse para uso futuro.

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Fig. 2.4.24

Los sucesos registrados, son situaciones en que puede haber o no una falla electrónica, pero el motor ha funcionado fuera de los parámetros de operación normal. Se puede entrar a la pantalla “Códigos de Sucesos Registrados” (Logged Event Codes) usando ya sea el botón (con el icono mostrado a la derecha) de la barra de herramientas, el menú "Diagnósticos" (Diagnostics) o la tecla de función correspondiente. Los sucesos registrados podrían estar relacionados con el mantenimiento de la máquina, como el nivel de aceite bajo o filtros de aceite taponados. Otros sucesos pueden deberse al abuso del operador, como la sobrevelocidad del motor o un recalentamiento debido a una sobrecarga. En la pantalla de la figura, hay cuatro sucesos registrados. El último suceso, "Advertencia de Sobrevelocidad del Motor" (Engine Overspeed Warning), tiene disponible más información en forma de histograma. Esta información puede mostrarse haciendo clic en el botón “Vista de Histograma” (View Histogram). Si no hay sobrevelocidad, este botón estará inactivo. Al lado derecho de la pantalla hay tres columnas con información adicional: el número de ocurrencias (Occ.), la hora de la primera ocurrencia sucedida (First) y la hora de la última ocurrencia sucedida (Last). Por ejemplo, el suceso registrado señalado de sobrevelocidad del motor, muestra que hubo trece ocurrencias, la primera en la hora 0 y la última en la hora 78. Hay sucesos que no pueden borrarse de la forma normal y generalmente requieren una contraseña. Para borrar un suceso que requiere contraseña, señale la falla registrada, presione la tecla "Aceptar" (Enter) o haga clic en el botón "Borrar" (Clear), y entre la contraseña requerida. Las contraseñas de fábrica se verán luego en esta presentación. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Normalmente, los sucesos deben permanecer en la memoria hasta el momento del acondicionamiento general del motor. Los sucesos proveen un registro o historia de registros potencialmente dañinos que pueden ayudar a realizar los diagnósticos y análisis de averías o proveer evidencia de abuso del operador. El número máximo de sucesos que un ECM puede guardar es 255. Si se ha alcanzado este número, los sucesos pueden borrarse después de determinar su causa. Aunque el ECM tenga registradas 255 ocurrencias, el reloj de diagnósticos siempre registrará la hora del último suceso ocurrido. Otros sucesos que pueden mostrarse dependiendo de la aplicación de la máquina son: - Temperatura alta de escape - Temperatura alta del posenfriador - Presión alta del cárter - Pérdida de flujo de refrigerante - Baja presión de aceite de lubricación (de acuerdo con el mapa de presión de aceite) - Selección de parada, definida por el usuario - Restricción de filtro de aceite - Restricción de filtro de combustible - Bajo nivel de aceite del motor - Refuerzo alto o bajo La magnitud y el número de sobrevelocidades mostrados en la página anterior se simplifican en el histograma de sobrevelocidad (página siguiente).

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Unidad 2 Lección 4

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.4.25

Esta pantalla muestra gráficamente el comportamiento de las sobrevelocidades. La línea vertical de la gráfica muestra las veces que la sobrevelocidad ocurrió en cada gama específica de rpm. La línea horizontal muestra el valor más alto de rpm de cada gama de sobrevelocidad. Las sobrevelocidades están agrupadas en categorías de incrementos de 200 rpm cada una. En este motor hubo ocho sobrevelocidades en la gama de 2.200 a 2.400 rpm, dos sobrevelocidades en la gama de 2.400 a 2.600 rpm y tres sobrevelocidades en la gama de 2.800 a 3.000 rpm. El ECM de la aplicación determina la gama completa de rpm mostrada en en el histograma. En este caso, 3.200 rpm es el valor más alto medido en el Motor 3506 del Camión 793B. La escala puede ser diferente dependiendo del motor. En este caso, se debe asumir que el motor grande (de la Serie 3500) tuvo sobrevelocidades que pudieron ocasionar daños serios que deben comprobarse. El motor alcanzó velocidades potencialmente dañinas y debe examinarse por daños relacionados con la sobrevelocidad. Las verificaciones deben incluir, por ejemplo, válvulas, pistones, cojinetes y otras piezas móviles.

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Unidad 2 Lección 4

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.4.26

Pantallas de configuración e información La pantalla de "Configuración" (Configuration) permite realizar cambios en la lista de parámetros. La pantalla muestra también algunas de las funciones encontradas en la Pantalla de resumen del ECM. La Pantalla de configuración permite hacer cambios y guarda un registro de los cambios realizados a los parámetros. Se puede entrar a la Pantalla de “Configuración” haciendo clic en el botón con el icono "Configuración" (Configuration) (mostrado a la derecha) o a través del menú de “Servicio” (Service) como sigue: Servicio (Service )/Configuración (Configuration) La pantalla también muestra el valor del último cambio y el número de veces que el parámetro ha sido cambiado. Esta característica provee un seguimiento del sistema, y puede poner en evidencia el cambio de parámetros por personas no autorizadas. La columna "TT" del lado derecho de la pantalla indica el número total de veces que se ha cambiado el parámetro. Para cambiar el valor de un parámetro, señale el parámetro deseado (como se muestra arriba), presione la tecla "Aceptar" (Enter) y siga las instrucciones de la pantalla. Si se requiere más información histórica de parámetros, entonces debe consultarse la Historia de Cambio de Parámetros (siguiente página).

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Debe anotarse que algunos parámetros no muestran un conteo "TT". Estos parámetros son de "sólo lectura" y como tales no pueden cambiarse en la pantalla. El número de pieza del módulo de desempeño y la fecha de instalación se guardan automáticamente en la instalación. 323 de 1842

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Lección 6: Data View

Fig. 2.6.1

Objetivo El estudiante deberá poder explicar la relación entre el DataView y el STW. El DataView es una herramienta portátil de diagnóstico que permite que los datos, tomados por sensores instalados en los productos Caterpillar, puedan verse en el PC. El DataView Caterpillar consiste en un instrumento de hardware portátil que se conecta a un PC estándar por el puerto paralelo de la impresora, basado en software bajo Windows. El hardware del DataView convierte las señales electrónicas recibidas por los sensores Caterpillar en información que puede recibirse a través del puerto de comunicaciones del PC. El software del DataView suministra configuración, visualización digital, gráficos y registro de datos de las mediciones realizadas. El DataView es un programa complementario del Técnico Electrónico Caterpillar (ET). Mientras el ET se comunica con el equipo Caterpillar mediante el ECM, el DataView se comunica a través de sensores que el usuario instala en el equipo. Esto es especialmente útil si se necesita información que no reporta el ECM. El DataView también puede usarse en un equipo que no use ECM. El DataView tiene seis entradas analógicas, tres entradas de frecuencia y una entrada RS-232 para el multímetro digital, que permiten medir rpm, temperatura, presión, paso de gases al cárter, posición de velocidad, frecuencia, modulación de duración de impulsos, flujo hidráulico, consumo de combustible, voltaje CA y CC, amperaje CA y CC, impedancia y punto de ajuste del motor. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 2 Lección 6

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.6.2

El DataView puede iniciarse como sistema independiente o a través del escritorio del Workbench del Técnico de Servicio (STW), seleccionando el icono DataView. El DataView dentro del STW funciona de la misma manera que el DataView independiente. La adición del DataView al STW provee incorporación en el Informe de Servicio, lo mismo que la capacidad de incorporación futura en el CDA (Consejero de Diagnóstico Caterpillar) y en el proceso completo del STW. El DataView no tiene todavía la capacidad de funcionar en el PC usando Windows NT o el sistema de operación de Windows 2000. Hay planes en marcha para incorporar estos dos sistemas operativos en el uso de DataView. Si el STW está instalado en un sistema operativo NT, no estará disponible el icono DataView.

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Unidad 2 Lección 6

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.6.3

La pantalla de configuración del DataView permite especificar los sensores que están conectados al hardware del DataView. La pantalla de herramientas de configuración muestra una lista de canales disponibles que se pueden configurar. Para cada canal, se especifica el tipo de sensor conectado. A medida que se configuran los canales, la salida actual del sensor del canal está visible en la pantalla de configuración. Se pueden configurar canales para uso inmediato o futuro. Pueden guardarse configuraciones creadas para uso futuro como un grupo permanente. Para configurar un canal, haga doble clic en él.

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Unidad 2 Lección 6

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.6.4

La pantalla de Definición de Canal muestra una lista de sensores analógicos disponibles que se pueden seleccionar. La pantalla de Definición de Canal también permite un método para definir la calidad de los datos. Se pueden asignar las unidades de lectura en sistema métrico o inglés, y asignar a cada canal nombres únicos para facilitar su identificación, alarmas para parámetros altos y bajos, velocidad de visualización, polaridad de posición de sondas y niveles de filtros a uno o más canales. Estas tareas pueden completarse dentro del STW, aún si no esta conectado el hardware del Data View. De la lista de sensores disponibles, seleccione un sensor haciendo clic en él. Usted puede entonces seleccionar las unidades, o cambiar cualquiera de los nombres o valores de las casillas. Cuando se hace clic en el botón "OK", el sensor quedará instalado en el canal seleccionado.

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Unidad 2 Lección 6

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.6.5

Se mostrará la pantalla de estado del DataView. Esta pantalla muestra el canal, el valor, la unidad de medida y el nombre del sensor. Para ver los datos en forma de gráfica, haga clic en el botón "Gráficos" (Graphs) de la barra de herramientas.

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Unidad 2 Lección 6

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.6.6

La pantalla de estado del DataView muestra los gráficos de barras de los seis primeros canales. Los gráficos de barras muestran el valor, la unidad de medida y el nombre del sensor. Para aumentar el tamaño de las gráficas, haga clic en el botón “Aumentar Tamaño” (Zoom) de la barra de herramientas.

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Unidad 2 Lección 6

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.6.7

La herramienta del “Registrador de Datos” (Data Logger) permite guardar la información de todos los canales en una tarjeta de memoria del PC. La tarjeta de memoria del PC suministrada con el DataView tiene una capacidad de 2 MB, pero pueden usarse tarjetas de memoria de hasta 16 MB. El registro de datos puede iniciarse manual o automáticamente y pueden tomarse muestras hasta de 1.000 veces por segundo. Esto permite el registro de sucesos rápidos, como los tiempos de cambio del embrague de la transmisión. Para configurar el “Registrador de Datos” (Data Logger), haga clic en el botón de la herramienta “Configuración del Registrador” (Setup Logger) de la barra de herramientas.

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Unidad 2 Lección 6

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.6.8

Se mostrará la pantalla de "Configuración de Datos del Registrador" (Setup Data Logger) . Esta pantalla se usa para especificar qué tiempo el DataView registrará los datos. Especifique una tasa de muestreo o la frecuencia de registro de datos del DataView. La tasa de muestreo puede ser en segundos, minutos u horas. Seleccione un tiempo de registro antes de la captura del dato y un tiempo de registro después de la captura. Después de completar la configuración del registrador, haga clic en el botón "Configuración Enviada" (Send Configuration).

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Unidad 2 Lección 6

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Diagnósticos de la Máquina

Fig. 2.6.9

Esta es la pantalla "Visualizar Gráficas" (Graph Viewer). Esta pantalla muestra la gráfica de los datos registrados previamente. Desde esta pantalla, pueden obtenerse las medidas de los datos de registro, y el tamaño de la gráfica puede aumentarse para proporcionar detalles adicionales.

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INSTITUTO GECOLSA CONSTRUCCION

MODULO 4 EVALUACION DE MOTORES CON HERRAMIENTAS DE DIAGNOSTICO Nombre: Identificación:

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Diagnóstico y Reparación del Motor Material de Referencia El material de referencia indicado abajo debe estar disponible antes de iniciar el curso. Se puede usar otro material de referencia, si el instructor lo considera conveniente. Publicaciones de servicio: Tabla de conversión práctica Aceite de motor diesel (CH4) Aceite de motor diesel (CF) Recomendaciones de lubricantes para motores comerciales y marinos Caterpillar Recomendaciones de lubricante para motores de camiones de carretera Caterpillar Recomendaciones de lubricantes para máquinas Caterpillar El aceite y su motor Lubricantes sintéticos y formulaciones especiales Manual de Operación y Mantenimiento Marcas especiales de la varilla de medición del aceite del cárter Calibración de la varilla de medición del aceite del motor 3406 Consumo excesivo de aceite del motor Datos de consumo de aceite Uso del grupo de presión del motor 6V9450 Indicador de servicio del filtro de aire Uso del grupo termómetro termistor 8T470 Uso del grupo adaptador de temperatura 6V9130 Grupo de termómetro digital 4C6500 Prueba de campo del sistema de enfriamiento El refrigerante y su motor LLC Cat Anticongelante Caterpillar Los combustibles diesel y su motor Uso del grupo de herramientas de ajuste del regulador 6V6070 Uso del sistema monitor de flujo de combustible Caterpillar Uso del grupo indicador de sincronización del motor 8T5300 Tabla de sincronización dinámica Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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SEES5677 PEHP5026 PEHP1027 SEBU6251 SEBU6385 SEBU6250 SEBD0640 LEKQ2051 SEBU7186 LEKM3272 LEET5637 SELD055 LEKQ4028 SEHS8524 PEHP9013 SEHS8446 SEHS8382 NEHS0554 LEKQ7235 SEBD0970 PEHP4036 PEHP7512 SEBD0717 SEHS8024 SEHS8874 SEHS8580 SEHS8140 12/28/06

UNIDAD 1 Herramientas de Diagnóstico Caterpillar

Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: • Explicar los usos y las características de las herramientas de diagnóstico Caterpillar.

Referencia Ninguna requerida

Herramientas Ninguna requerida

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Lección 1: Herramientas de Diagnóstico Caterpillar Introducción El Grupo de Tecnología de Servicio Caterpillar comercializa las herramientas de diagnóstico Caterpillar. Esta es una empresa comercial interna de Caterpillar Inc., que funciona en forma independiente. Esto le permite responder rápidamente a las necesidades del distribuidor. Hasta hace pocos años, el equipo de pruebas de diagnóstico era costoso y se dañaba fácilmente. Además, aún el mejor equipo tenía problemas por falta de exactitud necesaria para realizar los ajustes y las mediciones precisas del motor. En las nuevas herramientas de diagnóstico, menos costosas, de más duración y de mayor exactitud, se emplean pantallas LCD, LED y otros dispositivos de estado sólido. El equipo Caterpillar se ha vuelto más sofisticado. Estos avances, por lo tanto, necesitan herramientas de diagnóstico de tecnología de punta.

Fig. 1.1.1 Herramientas de diagnóstico

Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de explicar los usos y las características de las herramientas de diagnóstico Caterpillar, con al menos 70% de exactitud, mediante una examen de escogencia múltiple. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.2 Herramientas de diagnóstico anteriores

Los grupos de herramientas anteriores se diseñaban con medidores analógicos, en cajas grandes y pesadas de metal y con interruptores y selectores mecánicos. Estas herramientas eran susceptibles de daño, debido a la vibración y a los golpes inesperados, tales como caídas.

Ventajas de las Nuevas Herramientas de Diagnóstico • • • • •

Costos más bajos Mayor duración y exactitud Mayor confiabilidad Más livianas y compactas Facilidad de uso

Fig. 1.1.3 Ventajas de las nuevas herramientas de diagnóstico

Las nuevas herramientas de diagnóstico tienen las siguientes ventajas: • Costos más bajos • Mayor duración y exactitud • Mayor confiabilidad • Más livianas y compactas • Facilidad de uso Al permitir que el diagnóstico del problema se efectúe más rápida y exactamente, estas nuevas herramientas disminuyen los costos de reparación. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

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Diagnóstico y Reparación del Motor

CONCEPTO DE DISEÑO MODULAR • Herramientas fáciles de "actualizar" en lugar de quedar "obsoletas"

Fig. 1.1.4

La nueva línea de herramientas está diseñada con mentalidad futurista, que permite “ACTUALIZARLAS”, y evitar que se vuelvan “OBSOLETAS”.

Nuevas Herramientas • Probadas de fábrica • Selladas, para prevenir daños • Más recientes

Fig. 1.1.5

Otro ejemplo de las mejoras que ofrece el concepto de diseño modular es la circuitería estandarizada a prueba de fallas. Esto mejora, en gran medida, la confiabilidad de la herramienta.

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Unidad 1 Lección 1

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.6

Con cada herramienta se suministra un folleto de Instrucción Especial, que incluye la información y las especificaciones que un taller local necesita para reparar la herramienta. Caterpillar, por supuesto, prestará el servicio a las herramientas que no funcionen correctamente. Otro ejemplo de la mejora de estas herramientas lo vemos en uno de sus elementos básicos de la nueva línea de herramientas: el nuevo diseño de la caja.

Fig. 1.1.7

Cajas de polietileno moldeadas con calor reemplazan las cajas pesadas de metal originales. Las nuevas cajas vienen en siete tamaños estándar y pesan menos de una libra cada una. Todos los cierres y remaches se prueban por al menos 4.000 acciones de abrir y cerrar la caja a temperaturas de -7°C a 62°C (40°F a 150°F). Las nuevas cajas de herramientas son considerablemente menos costosas y están disponibles a través del sistema de piezas Caterpillar.

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Unidad 1 Lección 1

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.8

En la gráfica 1.1.8 se muestra la línea de herramientas manuales. Las cajas son de plástico corrugado. Las herramientas tienen pantallas digitales y son muy versátiles. La electrónica de estado sólido mejora su confiabilidad. Como la caja básica, la pantalla digital y la tarjeta del microprocesador no cambian, se ha reducido el costo de estas herramientas y de las actualizaciones futuras.

Fig. 1.1.9

Este es un ejemplo de una circuitería electrónica típica de estado sólido. En ella vemos el microprocesador (en el receptáculo grande) y la memoria reprogramable (en el receptáculo pequeño).

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Unidad 1 Lección 1

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.10

Este grupo de herramientas se relaciona con el diagnóstico del motor. Cada una de ellas se verá con detalle más adelante.

Fig. 1.1.11

El Grupo de Presión del Motor 6V9450 se usa para verificar el rendimiento de los motores diesel y de gas natural, y para hacer ajustes de operación a los motores de gas natural. Este grupo puede usarse para medir la presión del múltiple del motor, la presión del combustible, la presión del sistema de enfriamiento, la contrapresión de escape, la restricción del aire de entrada y otras presiones. Los medidores tienen escalas en unidades métricas e inglesas. Este grupo incluye cuatro manómetros de 2,5 pulgadas, un manómetro de resolución alta de 4 pulgadas y un manómetro diferencial. También se muestra el Conjunto de Tablero 1U5554 con un manómetro de resolución alta de 4 pulgadas. Este panel puede usarse para añadir un manómetro adicional al grupo de presión. El indicador de punto de ajuste 6V4060 y el multitacómetro 6V2100 se muestran en el espacio provisto en la caja del grupo de presión de motor 1U5470. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Unidad 1 Lección 1

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.12

El multitacómetro es un tacómetro digital que contiene un microprocesador. El operador lo puede programar para convertir directamente varias señales de entrada en velocidad rpm mostradas en lectura digital. El multitacómetro puede manejar una amplia variedad de transductores de entrada. El multitacómetro puede usarse para fijar correctamente el parámetro de velocidad de las excavadoras, las máquinas de mando hidrostático y los motores de camión - todos los cuales requieren un ajuste de velocidad exacto de ±10 rpm. Los tacómetros anteriores tenían una exactitud de ±40 rpm. El multitacómetro puede programarse de 0,5 a 256 pulsos por revolución y tiene una exactitud de ±1 rpm sobre toda la gama de lectura de 40 a 9.999 rpm. Diseñada según el concepto modular, esta herramienta reemplaza toda la serie de tacómetros usados antes por Caterpillar. El indicador de punto de ajuste 6V4060 se usa para determinar el punto de ajuste (anteriormente llamado punto de equilibrio) de los motores diesel Caterpillar. Los diodos luminiscentes (LED) indican cuándo está el motor en condiciones de SOBRECARGA o cuándo se alcanza el punto de ajuste. Las rpm del punto de ajuste se leen en el multitacómetro 6V2100, instalado en el indicador de punto de ajuste.

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Unidad 1 Lección 1

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.13

En la figura se muestran diferentes detectores multitacómetros. De derecha a izquierda, comenzando por la parte superior izquierda son: • Detector fotoeléctrico 6V3136, usa cinta reflectiva para la entrada de pulsos por revolución. Se usa cuando no es conveniente tener la velocidad de la pieza giratoria, y en este caso reemplaza a los detectores magnéticos. • Detector magnético 8L4171. Se usa cuando se tiene acceso a los dientes del volante. • Grupo detector de velocidad de tubería de combustible 6V4950. Puede usarse para todas las aplicaciones, excepto en las tuberías de combustible de doble pared. • Detector magnético 6V2197. Usa el orificio de sincronización en el volante para generar una señal. • Finalmente, el generador tacómetro 5P7360 puede usarse si está disponible en el motor un mando del tacómetro.

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Unidad 1 Lección 1

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.14

El indicador de sincronización es una herramienta de prueba que se usa para verificar la sincronización dinámica de los motores diesel Caterpillar y de los motores 3500 de encendido por chispa. La unidad de avance de sincronización puede verificarse en los motores equipados de este modo.

Con un indicador de sincronización debe usarse un adaptador de sincronización diesel o un adaptador de sincronización de chispa. El adaptador de sincronización diesel (mostrado en la parte inferior de la figura) consta de un detector de presión de tubería de combustible, un cable de conexión y los adaptadores necesarios para instalar el detector en el cilindro número uno o en el sombrerete de la tubería de combustible del cilindro.

También se requiere un detector de Centro Muerto Superior (TDC), no mostrado aquí. El detector magnético 6V2197, usado en el orificio de sincronización del volante para generar una señal, se utiliza para este propósito.

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Unidad 1 Lección 1

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.15

El grupo monitor de flujo de combustible es un sistema de medición versátil, diseñado para ayudar a evaluar el rendimiento del motor. Usa dos medidores y un monitor manual para proporcionar mediciones de temperatura de combustible y de flujo de combustible en las tuberías de retorno y de suministro. Además, suministra información de la tasa de consumo total, el promedio y del combustible quemado. El sistema también se puede usar para medir el flujo de combustible en motores sin tubería de retorno. El grupo monitor pequeño mide flujos de 4 a 80 galones de EE.UU./h y el grupo monitor grande mide flujos de 40 a 1.000 galones de EE.UU./h. Hay disponible un grupo combinado de medición flujo de combustible que cubre toda la gama de medida desde 4 hasta 1.000 galones de EE.UU./h.

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.16

El indicador del flujo de aire/paso de gases al cárter es un indicador digital portátil basado en un microprocesador capaz de medir ya sea el volumen o la velocidad del flujo de aire tanto en unidades métricas como inglesas. El grupo puede medir el volumen de gases de escape al cárter que vienen del respiradero del cigüeñal o la velocidad de aire a través del radiador. Los adaptadores están provistos para conectarse al respiradero del cigüeñal de los motores.

Fig. 1.1.17

El indicador de posición electrónica es un microprocesador de lectura digital, con medición lineal de precisión, capaz de medir desplazamientos ya sea en pulgadas o en milímetros. Suministra mediciones dinámicas, estáticas, máximas o mínimas. Puede llevarse a cero en cualquier momento dentro de su gama de una pulgada. El indicador se diseñó para medir el desplazamiento de la cremallera de un motor en funcionamiento.

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.18

El termómetro termistor es una herramienta de diagnóstico capaz de vigilar hasta seis temperaturas con el uso de un conmutador. Los termistores pueden instalarse para vigilar las temperaturas del motor y de los sistemas de enfriamiento. El termómetro termistor tiene una gama de 0°C a 150°C (32°F a 300°F) y están diseñados para usarse con los adaptadores de sonda autoselladas de Caterpillar.

Fig. 1.1.19

El grupo adaptador de temperatura 6V9130 se conecta al multímetro digital y mide las temperaturas superficiales en la gama de 50°C a 900°C (58°F a 1.652°F) con una exactitud de 1%. El probador de superficie 8T5334 es de respuesta rápida y se diseñó para mediciones de superficie. El 6V9055 es una sonda de termopar de 1/4 de pulgada, diseñada para usarse en mediciones de temperatura de gases de escape.

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.20

El selector de temperatura multicanal se diseñó para usarse con el multímetro digital 6V7070 ó 6V7800 y con el adaptador de temperatura 6V9129. El usuario puede medir 16 temperaturas individuales. La unidad se suministra con un paquete de cables de ocho canales y un cable de salida que se guardan en la unidad. En caso de necesitarse la medición de 12 ó 16 temperaturas, hay disponible un paquete de cables optativos de ocho canales.

Fig. 1.1.21

Estos adaptadores de sonda autosellados proporcionan un método para verificar la presión o la temperatura en compartimentos llenos de fluido, sin necesidad de dejar enfriar el sistema ni tener que drenar el fluido. La sonda de presión tiene un orificio en la punta. La sonda de temperatura no la tiene. NO apriete en exceso las conexiones. Consulte la instrucción especial. Se usa un enchufe como cubierta protectora en los conectores cuando la sonda no está en uso. Siempre reinstale el tapón después de quitar una sonda. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.22

El grupo de termómetro digital 4C6500 proporciona un método rápido y exacto de medir temperaturas. Es capaz de medir cinco temperaturas individuales, registrar la temperatura mínima y la máxima de cada uno de los cinco canales y calcular la temperatura diferencial de dos de las cinco entradas. El instrumento funciona con batería, y tiene sondas diseñadas para usarse con los adaptadores sellados de sonda Caterpillar. El termómetro tiene una pantalla de cristal líquido que puede iluminarse en condiciones de luz deficiente. Tiene una gama de medición de -50° C a 850° C (-58° F a 1.562° F) con un error máximo de ±1,1° C (±2° F).

Fig. 1.1.23

El termómetro infrarrojo es un instrumento de medición de temperatura, portátil, de no contacto. Mide la temperatura de la superficie cuando se acciona el gatillo. La unidad muestra la temperatura actual así como la temperatura más alta registrada. El instrumento tiene una gama de -20° C a 870° C (0° F a 1.600° F) y tiene una resolución de 1°, con una exactitud de ±1%. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.24

El juego de prueba del acondicionador del refrigerante es un método rápido y exacto para determinar si el refrigerante contiene una concentración aceptable de acondicionador refrigerante y la mezcla correcta de anticongelante.

Fig. 1.1.25

El grupo borescopio se diseñó para ver dentro de áreas no accesibles, tales como las cámaras de combustión. Se acopla en orificios pequeños de hasta 8 mm (0,31 pulg) y alcanza 240 mm (9,5 pulg) dentro de la cavidad examinada. La unidad tiene el bulbo en el extremo del tubo y funciona con baterías.

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.26

La figura muestra un grupo borescopio grande que se ajusta en orificios pequeños de hasta 6,5 mm (0,256 pulg) y tiene un alcance de 580 mm (23 pulg). La fuente de luz de este borescopio puede ser de 115/220 voltios CA, o 12 voltios CC, si se usa el cable de luz de fibra óptica 6V9459. También existe la opción de usar una cámara fotográfica.

Fig. 1.1.27

La figura muestra una válvula vista a través de un borescopio. La fotografía fue tomada usando el borescopio de la figura 1.1.26. NOTA: El hollín en el cilindro absorbe luz; en estos casos, tenga cuidado con sus observaciones.

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.28

Este es un ejemplo del rayado transversal de la pared de un cilindro, visto a través de un borescopio.

Fig. 1.1.29

El multímetro digital de servicio pesado (amarillo, a la derecha) es un multímetro de 3 1/2 dígitos, sellado, con caja extrafuerte, portátil, equipado con siete funciones y 29 gamas. Todas las entradas están protegidas contra condiciones de sobrecarga continua. El multímetro de servicio normal (blanco, a la izquierda) es una alternativa de bajo costo, si no se requiere un multímetro para trabajo pesado.

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Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.30

La Herramienta de Diagnóstico Digital (DDT) es una herramienta portátil que proporciona el diagnóstico básico, la condición del vehículo y del motor, y muestra la calibración de los motores Caterpillar controlados electrónicamente. Esta es una herramienta en desuso, utilizada con limitación actualmente. Aún se usa en los motores de gas y en motores de los tractores Challenger.

Fig. 1.1.31

El Programador Analizador de Control Electrónico (ECAP) es una herramienta flexible, con capacidad de dar servicio a una variedad de controles electrónicos. Si se considera como herramienta de servicio completa para los motores controlados electrónicamente, actualmente tiene uso y respaldo limitados. Su principal limitación es que no puede manejar los archivos de software FLASH de los ECM del motor.

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Unidad 1 Lección 1

1-1-21

Diagnóstico y Reparación del Motor

Fig. 1.1.32

La impresora portátil, versátil, funciona con el ECAP 8T8697, con el Analizador de Vibración 4C0303 y con el registrador de datos. Se usa para imprimir los registros de datos. Tiene tanto puertos paralelos como seriales, lo que permite la conexión a diferentes computadoras o instrumentos. Puede funcionar con baterías recargables o con una corriente de 115 voltios CA.

Fig. 1.1.33

El Grupo Analizador de Vibración proporciona identificación rápida y completa de todas las amplitudes y frecuencias de vibración presentes en una prueba de velocidad constante. Con esta capacidad, el personal del distribuidor puede localizar y solucionar una amplia variedad de problemas del cliente relacionadas con quejas de vibración.

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Unidad 1 Lección 1

1-1-22

Diagnóstico y Reparación del Motor

Nuevas Herramientas de Diagnóstico • • • • •

Costo efectivo Durables, confiables Precisas Menos voluminosas Fáciles de usar

Fig. 1.1.34

En resumen, las herramientas CSTG tienen un año de garantía y son: • Económicas • Durables y confiables • Exactas • Más livianas • Fáciles de usar Use siempre la herramienta adecuada para la aplicación específica.

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INSTITUTO GECOLSA CONSTRUCCION

MODULO 5 MOTORES MECANICOS SERIES 3000 PERKINS, MITSUBISHI, LISTER PETER Nombre: Identificación:

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3003, 3011, 3013, 3014 and 3024 Engines

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Multiple Applications

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3003, 3011, 3013, 3014, 3024 Tier 1 emissions compliant 3 or 4 cylinder versions 3003, 3011, 3013 = 3 cylinders 3014, 3024 = 4 cylinders

Indirect injection (prechambers) Pushrod valve actuation CCW rotation (viewed from flywheel end) Intake manifold integrated with the valve cover on 3003, separate on 3011, 3013, 3014, 3024 models Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Bore and Stroke Dimensions Model

Bore

Stroke

# cyls Displacement

3003

75mm

72mm

3 cyl.

0.96 ltr.

3011

77mm

81mm

3 cyl.

1.13 ltr.

3013

84mm

90mm

3 cyl.

1.5 ltr.

3014

84mm

90mm

4 cyl.

2.0 ltr.

3024

84mm

100mm

4 cyl.

2.2 ltr.

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Cylinder Head 2 Valves per cylinder Non – cross flow design Conventional valve arrangement Rocker shaft One spring per valve Prechamber (Indirect injection) Rocker shaft held within a bolt-on housing

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Cylinder Head

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Cylinder Head 3013, 3014, 3024 Prechamber outlets

3003 Prechamber outlet

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Rocker Shaft Housing

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Cylinder Block No cylinder liners Honed Walls

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Pistons and Rings Pistons Conventional aluminum piston 3003 - Flat top design due to small bore size 3011, 3013, 3014, 3024 – Combustion chamber in piston crown Off center pin for reduced noise Rings 2 compression rings One oil control ring

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Connecting Rods Connecting rods Rods and pistons are matched to their respective cylinders Rods and pistons are NOT interchangeable I.D. marks on rod and rod cap must align Piston height is not adjustable through the traditional Perkins method of varying connecting rod length

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Pistons, Rods and Rings

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Crankshaft Unique main bearing cap arrangement Large diameter “round” main cap located by fixing bolts Main caps are larger than crank counterweight diameter Main bearings are pre-assembled before crankshaft installation Caps are chamfered on one side Chamfered side faces the front of the engine Crankshaft is lowered in from the rear of the engine

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Crankshaft bore in block

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Main bearing cap Main cap bolts

Fixing bolts

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Assembled main bearing caps Crank end play measurement

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Crankshaft installation

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Crankshaft installed

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Timing case and gear train Front crank seal Front crank bearing Oil pump Fuel injection system Governor linkage controls

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Timing case and gear train Governor linkage Governor flyweights

Oil pump

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Fuel System Cassette style fuel injection pump Pumps are serviceable at authorized repair facilities Timing Checked by drip timing method (Tier I and Tier II engines) Adjusted by exchanging shims (Adjustment on Tier I only)

Glow plugs aid cold starting Idle speed and pump timing are the only adjustments Fuel pump camshaft is integral with the engine camshaft Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Injection Pump Timing Shim Timing Adjustment Shim

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Drip timing TDC compression, cylinder number 1 Remove cyl. #1 delivery valve and fuel shutoff solenoid Install drip timing components, hold control lever to max Rotate engine CCW (viewed from front) to specified degree mark on the front cover Rotate engine CW until drops are 7 to 10 seconds apart Read degrees off front cover scale and compare to specs

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Engine at TDC, cylinder #1

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Delivery valve components

Remove delivery valve

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Drip Timing Components Fuel Reservoir

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Drip Timing Components

Drip Tube

Fuel Flow

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Adjusting Timing Remove injection pump D’ONT drop the governor linkage hitch pin into engine! Exchange timing shim as needed 0.10mm shim thickness = 1 degree engine Thicker shim = timing retard Thinner shim = timing advance

Reinstall injection pump Recheck timing

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Removing linkage hitch pin

Timing shim

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Cooling system Conventional cooling system Temperature regulator in cylinder head Water pump is belt driven from the crankshaft pulley

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Fuel lift pump

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3003C, 3011C, 3013C, 3014C, 3024C, and 3024C Turbo

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What is the “C” version ? Tier 2 emissions compliant Redesigned combustion prechamber Piston and ring changes Fuel injection lines optimized Improved fuel injection pump Torque control (angleich) governor system on some applications Closed crankcase breather Larger capacity oil sump Improved cooling system Streamlined intake manifold

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3024C turbo top ring

Piston the same as standard apart from keystone top ring

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New oil ring, 1.5 ltr and larger

Designed to work in conjunction with the improved cylinder bore honing to reduce oil consumption

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Injection lines optimized

Injection line I.D. optimized to work more effectively with the injectors

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Fuel pump return / vent pipe This line allows any trapped air to escape back to the fuel tank prior to causing any problems in the fuel pump.

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Non Reversing Pump Cam

Original (Tier 1) Cam

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Non reversing (Tier 2) Cam

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Compact Timing Device (CTD) Alters timing based on throttle position Reduces engine noise Reduces NOx emissions Reduces low speed smoke emissions

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How Does CTD Work?

CTD Cut CTD Sub-port

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How Does CTD Work?

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Torque control governor Used on the 3013C and above Gives tailored torque curves and increased Torque Back Up Improved control of low speed ratings More robust design gives longer life

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Closed crankcase breather

Environmental benefit (reduces crankcase emissions) Fitted to top cover

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3024C Turbo Breather Adapter used on Turbo engines Hose is routed to the turbo inlet Vent hole in cap must be unobstructed

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Top cover redesign

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401 de 1842

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Larger capacity oil pan New oil pan

Old oil pan

Oil pan height remains the same despite the capacity increase

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402 de 1842

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Redesigned oil dipstick Plastic knob consistent across the 3000 series

Notches facilitate easier reading of oil level

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Improved intake manifold

Air inlet either on side, top or end

All variations are made from one casting

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Heavy duty connectors

Designed to reduce contamination/corrosion at the terminals

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Engine mounting points

Unchanged Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

406 de 1842

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Redesigned cooling system 110° C (230 F) maximum coolant temperature Enables radiator size to be reduced Overall installation package size improved Improved coolant pump impeller Three sizes of coolant pump pulley now available

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3024C turbo thermostat

3024C turbo uses a bypass thermostat as standard

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408 de 1842

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3034 and 3034 Turbo Engines

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3034 Basics Engine Code

UA

UC

Aspiration

N.A.

Turbo

Displacement

2.96 ltr.

2.96 ltr.

Compression ratio

17.5:1

17.5:1

Combustion style

Direct Injection

Direct Injection

Bore

97mm

97mm

Stroke

100mm

100mm

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3034 Basics Machine and industrial applications (No generator sets) Tier 1 emissions compliant Pushrod valve actuation CCW rotation (viewed from flywheel end) Cross flow head No cylinder liners Two valves per cylinder Piston cooling jets on turbo engines only Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Rocker shaft arrangement

Head bolt stud extension serves as rocker shaft mounting point

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Cross flow cylinder head

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413 de 1842

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Pistons

Turbo and Non Turbo Piston

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414 de 1842

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Piston Height Measurement

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415 de 1842

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Offset wrist pin bushing

Bushing Bored Off Center

Connecting Rod Length Measurement

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416 de 1842

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Connecting Rod Lengths

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417 de 1842

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Cylinder Block No Cylinder Liners (Parent Bore) Conventional closed deck design

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418 de 1842

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Main Cap End Seals

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419 de 1842

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Timing Case and Gear Train Front Crank Seal and Crank Bearing Oil Pump Oil Pressure Relief Valve Injection Pump Governor, Linkage and Controls

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420 de 1842

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Timing Case and Gear Train

O-Ring

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421 de 1842

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Fuel Injection System ZEXEL Cassette Style Injection Pump Glow Plugs Shim Controlled Pump Timing Injection pump is serviceable at qualified pump shops

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Fuel Injection Pump

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423 de 1842

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Fuel Injectors Two Stage Injectors Improved Emissions Improved Noise Improved Economy

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424 de 1842

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Injection Pump Removal

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425 de 1842

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Max Fuel Reference Setting

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Max Fuel Reference Setting

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427 de 1842

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Cooling System Conventional Cooling System Temperature Regulator in Head Belt Driven Water Pump Oil Cooler on Turbocharged 3034

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428 de 1842

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Fuel Lift Pump

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Engine Camshafts Valve Train

Fuel Injection Pump

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3044C and 3044C-T Engines

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3044C, 3044C-T Engines Tier 2 Compliant Naturally Aspirated and Turbocharged versions Machine and Industrial Applications, No Gen Sets 500 Hour Oil Service Intervals 6000 Hour Coolant Change Interval (ELC) Extender Added at 3000 Hour Interval Reduced Noise Levels

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3044C and 3044C-T Basics Engine Model

3044C

3044C-T

Aspiration

N.A.

Turbo

Displacement

3.33 ltr.

3.33 ltr

Compression ratio

22:1

19:1

Combustion style

Pre-chamber Direct injection

Bore/Stroke (mm)

94 x 120

94 x 120

Fuel Injection Pump

Bosch EPVE Denso EPVE

Denso EPVE Bosch EPVE

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3044C and 3044C-T Specifics Non-Siamesed Cylinder Head Ports Non- Cross Flow Cylinder Head Design Piston Cooling Jets on Turbo and Non Turbo Engines No Cylinder Liners Glow Plug Starting Aids Belt Driven Water Pump

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434 de 1842

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Rocker Shaft Oil Feed

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435 de 1842

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Temperature Regulator

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3044C-T Crankcase Breather

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437 de 1842

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3044C and C-T Oil Cooler

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438 de 1842

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3044C, 3044C-T Timing

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439 de 1842

12/28/06

3044C and C-T Pump Gear

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440 de 1842

12/28/06

3044C and C-T Pump Gear Removal

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

441 de 1842

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Injection Pump Mounting Paper gasket used instead of an O-ring

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442 de 1842

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3044C, 3044C-T Gear Train PTO Applications Use Straight Cut Gears, Non PTO Applications Use Helically Cut gears

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3044C, 3044C-T Timing Marks

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3044C, 3044C-T Oil Pump

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3044C, 3044C-T Crankshaft Caps are numbered Directional arrows on the caps End seals similar to 3034 and use the same installation tool (198-9113)

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3044C, C-T Piston Cooling Jets

Turbo and Non Turbo Fed from the bearing Ball style check valve No piston interference

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3046, 3046 Turbo Engines Tier 2 Compliant Naturally Aspirated and Turbocharged versions 500 Hour Oil Service Intervals 6000 Hour Coolant Change Interval (ELC) Extender Added at 3000 Hour Interval Reduced Noise Levels

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3046 and 3046 Turbo Basics Engine Model

3046

3046 Turbo

Aspiration

N.A.

Turbo

Displacement

5.0 ltr.

5.0 ltr

Compression ratio

18:1

17 or 18:1

Combustion style

Direct injection Direct injection

Bore/Stroke (mm)

94 x 120

94 x 120

Fuel Injection Pump

Denso in-line

Denso in-line

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3054, 3054B and 3056 engines

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450 de 1842

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Multiple Applications

Wheel Loaders

Compactors

Telehandlers

Asphalt Pavers

Excavators

Backhoe Loaders

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3054, 3054B Basics 4 cylinder 3054 = 100mm bore, dry liners, machine, industrial, gen – set, turbo/non- turbo, Tier 1 and non-emissions versions Type 1, old series = Non – emissions, siamesed exhaust ports (1 & 2) (3 & 4) Type 2, new series = Tier 1 emissions, non-siamesed ports

3054B = 103mm bore, no liners, machine & industrial, non-siamesed ports, two piece intake manifold, Tier 1 emissions only

Direct injection Pushrod valve actuation CCW rotation (viewed from flywheel end)

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3056 Basics 6 cylinder Siamesed exhaust port versions (Non emissions engines) Non Siamesed exhaust port versions (Tier 1 emissions engines) Dry liners Machine, industrial, gen – set Turbocharged, Non - turbocharged

Direct injection Pushrod valve actuation CCW rotation (viewed from flywheel end)

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Bore and stroke dimensions Model 3054

Bore

Stroke

# cyls Displacement

100mm

127mm

4 cyl.

4.0 ltr.

3054B 103mm

127mm

4 cyl.

4.23 ltr.

127mm

6 cyl.

6.0 ltr.

Type 1 & 2

3056 Type 1 & 2

100mm

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Cylinder Heads 2 Valves per cylinder Non- cross flow design 3054/3056 Type 1, old series (non emissions) = siamesed exhaust ports 3054/3056 Type 2, new series (tier 1 emissions) = non – siamesed ports

Conventional valve arrangement Rocker shaft One spring per valve

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Cylinder Head, 3054 Non siamesed ports indicate Tier 1 emissions

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Cylinder head bolts

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

457 de 1842

12/28/06

3054B two piece intake

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

458 de 1842

12/28/06

Rocker shaft and rocker arms

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

459 de 1842

12/28/06

Valve Guides and Seals (Tier 1 Engines) Exhaust

Intake

1mm larger guide OD

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

3054/3056, 3054B Block

3054/3056 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

3054B 461 de 1842

12/28/06

Pistons and rings 3054/3056 and 3054B Conventional aluminum pistons 3054/3056 Type 1 (non emissions) use “Quadram” design 3054/3056 Type 2 (Tier 1) and 3054B use “Fastram” design 2 compression, 1 oil control ring Piston height set by altering connecting rod length

3054 and 3056 No valve pocket cutouts on piston crown

3054B Piston crown features valve pocket cutouts Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

Piston types, 3054/3056

Fastram Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

Quadram 463 de 1842

12/28/06

3054B Piston Valve pocket cutouts

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Connecting Rods Wrist pin bush bored off center (different rod lengths) Three different length rods available in service

Rods and pistons matched to their respective cylinders NOT interchangeable I.D. marks on rod and rod cap must align Machined face, serrated, and fracture split rods used Serrated use rod nuts and bolts. Nuts must always be replaced Machined face, fracture split use bolts only. Bolts may be reused after checking

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

465 de 1842

12/28/06

Fracture Split Rod

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

466 de 1842

12/28/06

Piston height check

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

467 de 1842

12/28/06

Crankshaft Cast iron Conventional arrangement Induction hardened or Nitrided

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468 de 1842

12/28/06

Oil pump and relief valve

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

469 de 1842

12/28/06

Balancer arrangement

Optional

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

470 de 1842

12/28/06

Timing case and gear train Aluminum case and cover Contains: oil pump drive gear, cam drive gear, injection pump drive gear, PTO, idler gear

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471 de 1842

12/28/06

Fuel systems Bosch VE distributor pump Delphi (Lucas) distributor pump Stanadyne distributor pump

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

472 de 1842

12/28/06

DP200 fuel injection pump

Timing pin

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473 de 1842

12/28/06

Bosch VE distributor pump Timing pin

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

474 de 1842

12/28/06

Injection Nozzles

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475 de 1842

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Injection nozzle installation

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476 de 1842

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Injection pump timing tools Bosch Pump Tool, P/N 150-3992

Lucas/Stanadyne Pump Tool, P/N 150-3993

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477 de 1842

12/28/06

Injection pump timing

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478 de 1842

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Cooling system Conventional cooling system Temperature regulator in cylinder head Water pump is gear driven

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479 de 1842

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Water pump Weep hole location (changed on later pumps)

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480 de 1842

12/28/06

Temperature regulator

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481 de 1842

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Air compressor (Optional)

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482 de 1842

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Rear Main Seal (Old Style)

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483 de 1842

12/28/06

Rear Main Seal (New Style)

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

484 de 1842

12/28/06

Rear Main Seal (New Style)

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

485 de 1842

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3064 and 3066 Turbo Basics Engine Model 3064 Turbo 3066 Turbo Aspiration

Turbo

Turbo

Displacement

4.3 ltr.

6.4 ltr

Compression ratio

17:1

17:1

Combustion style

Direct Injection Direct injection

Bore/Stroke (mm)

102 x 130

102 x 130

Fuel Injection Pump

Zexel In Line

Zexel In Line

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486 de 1842

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3064T and 3066T Specifics Non-Siamesed Cylinder Head Ports Cross Flow Cylinder Head Design Piston Cooling Jets Dry Cylinder Liners Air Inlet Heater Starting Aid Belt Driven Water Pump 3066 Has Two Cylinder Heads (2 x 3 Cylinders each)

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

487 de 1842

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Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

488 de 1842

12/28/06

Presentation Objective At the end of this presentation you will be able to:

• Describe the benefits of electronically controlled • •

engines. Answer basic questions relating to system components. Use a multi-meter to perform continuity, Ohms and DC volts Understand the functions of Electronic Technician (ET)

• • Describe the basic concept of Controller Area Network (CAN) and SAE J1939.

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489 de 1842

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Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

490 de 1842

12/28/06

Caterpillar 3000 Series 3054E/3056E Engine Coolant Temperature Sensor

Intake Air Temperature Sensor

Manifold Pressure Sensor

Machine Interface Connector Bosch VP30 Pump Service Tool Connector (Industrial Engine)

Primary Speed/Timing Sensor Engine Oil Pressure Sensor Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

Electronic Control Module (ECM) 491 de 1842

12/28/06

3000 Series Basic Engine Schematic VP30 Electronic Distributor Pump

Pump ECU

Service Tool Connector

VLPM ET

36-1 Tooth Crank Gear

A4 E1 Machine Interface Connector

Primary Speed/Timing Sensor Intake Manifold Pressure Sensor Engine Oil Pressure Sensor Omar Valderrama B.

Instituto Gecolsa Construcción

Intake Manifold Temperature Sensor Engine Coolant Temperature Sensor 492 de 1842

12/28/06

System Components - Wiring Harness • Engine harness connects engine mounted sensors and actuators to ECM

• Traditionally wiring and connectors is highest cause of reliability problems

• Incorporates robust sealed connectors • Connectors are designed for long service life • Cable insulation is capable of withstanding temperature and fluid exposure

• Outer covering provides protection from damage due to vibration, heat and general abuse

• Harness routing and connector ‘keying’ is used to prevent incorrect connection of components

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493 de 1842

12/28/06

Electronically Controlled Fuel Systems Caterpillar 3000 Series z VP30 Pump

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

494 de 1842

12/28/06

Bosch VP30 Fuel Injection Pump PUMP CONNECTOR Pump Supply/CAN Link/ Engine Speed/Timing/ Fuel Shutoff Connector

Pump ECU Fuel Temperature Sensor

Fuel Quantity Solenoid Valve

Secondary Speed/Timing Sensor Timing Control Solenoid Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

495 de 1842

12/28/06

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

496 de 1842

12/28/06

ELECTRONICALLY CONTROLLED FUEL SYSTEM HIGH PRESSURE STAGE FUEL RETURN CHECK VALVE

ENGINE ECM (A4 CONTROLLER)

LIFT PUMP (PRIMING PUMP)

PUMP ECU ROLLER PLATE

SPEED TIMING SENSOR

 ORIFICE FUEL QUANTITY SOLENOID VALVE

RING

PRESSURE REGULATOR

DISTRIBUTOR PLUNGER

TRANSFER PUMP

CAM PLATE TIMING ADVANCE MECHANISM

ROLLER

DELIVERY VALVE INJECTOR

TIMING SOLENOID

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

497 de 1842

12/28/06

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

498 de 1842

12/28/06

A4 ECM (3054E/3056E)

One ECM fits all applications Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

499 de 1842

12/28/06

Basic System - Interactions CONTROL INPUTS Sensors: Pressure,Temperature, Speed/Timing Cables/Connectors

Switches/Pushbuttons Power Supply 12 v or 24 v

INPUTS

Computer Hardware + Software

Indicator lights Actuators Cables/Connectors

ECM

Relays

OUTPUTS CAT DATA LINK

SERVICE TOOL Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

OUTPUTS

5/8 volts sensor supplies and operation

C.A.N. DATA LINK

PUMP TO ECM/FLASH

500 de 1842

12/28/06

System Components ECM Hardware INPUTS

COMMUNICATIONS LINKS

Digital

Digital Analogue voltage

OUTPUTS

PROCESSOR

PWM

PWM MEMORY

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

501 de 1842

12/28/06

System Components - ECM Hardware ECM hardware technology trends

• Size reducing through circuit integration and packaging technology • I/O (inputs and outputs) increasing - expected to plateau • Memory capacity increasing - more software, more data logging capacity

• Processing power increasing - more calculations within fixed loop time (typically 25ms)

• Environment becoming harsher - cab to engine bay to on-engine • Reliability improving through packaging technology and manufacturing process improvements.

• Cost reducing - reduced component costs, optimised design, high volume manufacture

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502 de 1842

12/28/06

Electronic Control Module: Essential Facts • High reliability • External connectors most vulnerable • No serviceable parts • Never replace without full diagnostic test • All warranty returns checked • No fault warranty returns - no warranty credit • ECM is the LAST component you should suspect being faulty Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

503 de 1842

12/28/06

Engine Speed Controls Sensor Types

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

504 de 1842

12/28/06

System Components – Speed Controls Throttle Position Sensors/Controls

• Cat Machines

- Pulse Width Modulation (PWM) - Set Speed Switches

• Industrial Engine, pedal

position/operator demand

Voltage o/p

- Pulse Width Modulation (PWM) - Contacting, resistive track potentiometer type devices. • Provide linear voltage output (0.5v to 4.5v) Low Idle

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

High Idle

• Should have idle validation switches on mobile applications for failure detection. 505 de 1842

12/28/06

PWM Throttle Position Sensor Three wires:

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

506 de 1842

• Ground • +8 Volt supply • PWM Output

12/28/06

System Components Throttle Position Sensors • Pulse Width Modulation (PWM) is an output that is defined by its duty cycle.

• The duty cycle is the relation between the time on to the time off.

• More consistent than a linear sensor type. • Above 90% and below 10% implies there is an error present.

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507 de 1842

12/28/06

IDLE(0.9volts)

FULL THROTTLE (4.6volts)

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

508 de 1842

12/28/06

System Components • Passive Sensors: - Commonly known as magnetic pick-ups - Produce a sinusoidal voltage signal. Signal conditioning is required in the ECM

• Active Sensor: - Hall effect - Produce a ‘conditioned’ square wave signal - More expensive than passive sensors

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509 de 1842

12/28/06

Engine Mounted Sensors

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

510 de 1842

12/28/06

On Engine Sensor Wiring J201 P201

ENGINE OIL PRESSURE SENSOR

SENSOR VREF +5V

A

ENGINE OIL PRESSURE

C

SENSOR COMMON

B

P1 J1

J200 P200

INTAKE MANIFOLD PRESSURE SENSOR

ENGINE COOLANT TEMPERATURE SENSOR

SENSOR VREF +5V

A

INTAKE MANIFOLD PRESSURE

C

SENSOR COMMON

B

ECM

L730

26

SENSOR VREF +5 VOLTS

994 X731

24 14

ENGINE OIL PRESSURE

995

15

ENGINE COOLANT TEMPERATURE

C967 L731

32 34

SENSOR COMMON O VOLTS

INTAKE MANIFOLD PRESSURE

J100 P100 ENGINE COOLANT TEMPERATURE

1

SENSOR COMMON

2

J103 P103

INTAKE MANIFOLD TEMPERATURE SENSOR

INTAKE MANIFOLD AIR TEMPERATURE SENSOR COMMON

1 2

J401 P401

SPEED AND TIMING SENSOR NO.1

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

CRANKSHAFT POSITION +

2

CRANKSHAFT POSITION -

1

E966

E965

511 de 1842

INTAKE MANIFOLD AIR TEMP

41 49 33

CRANKSHAFT POSITION +

CRANKSHAFT POSITION CRANKSHAFT POSITION SCREEN

12/28/06

System Components Temperature Sensors

• Thermistors: - Semiconductor sensing devices - Resistance varies with temperature - Negative Temperature Coefficient (NTC) most common i.e. As temperature increases its resistance decreases - 40 to 300ºF range - Passive sensor ⇒ lower cost Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

512 de 1842

12/28/06

Temperature Sensors • Thermistor Ground Pin No 2

Signal Pin No 1

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

513 de 1842

12/28/06

Temperature Sensors • 3054E/3056E Applications - Intake Manifold Temperature Sensor - Engine Coolant Temperature Sensor

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

514 de 1842

12/28/06

System Components Temperature Sensors Volts

Ohms (Resistance)

25,000

Volts Ohms

5.0

5,000 0.5 Increasing Temperature Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

515 de 1842

12/28/06

ECM +5 VOLTS REFERENCE SUPPLY

Temperature (Passive) Sensor Operation

R1

MIC R

ANALOGUE TO DIGITAL CONVERTER

OP RO CE SS OR

R2 0 VOLTS TEMPERATURE SENSOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

516 de 1842

12/28/06

System Components Pressure Sensors Pressure: • Active Sensors (i.e. with built in conditioning electronics) provide analogue voltage output with linear and temperature compensation.

• Various working ranges to suit measured parameter e.g. - 12 to +17 psi (abs) - Atmospheric pressure 0 to 70 psi (abs) - Intake manifold pressure 0 to 115 psi (abs) - Engine oil pressure abs = absolute (pressure)

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

517 de 1842

12/28/06

Pressure Sensors A (5 Volts)

C (Signal)

Intake Manifold Pressure Sensor

B (Sensor Return)

Oil Pressure Sensor Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

518 de 1842

12/28/06

Pressure Sensors Change of Voltage with Pressure.

Volts

4.5

Out of range

0.5

Out of Range

Pressure Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

519 de 1842

12/28/06

Pressure Sensor Circuits ECM +5 VOLTS REFERENCE SUPPLY

+12V

ANALOGUE TO DIGITAL CONVERTER

MICROPROCESSOR

0 VOLTS

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

520 de 1842

12/28/06

System Components Other Sensors (Industrial): • Coolant Level Sensor

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

521 de 1842

12/28/06

System Components Speed/Timing Sensors • Applications: - Determine rotational speed and rotational position • Primary - Crankshaft speed and position • Secondary - Camshaft/fuel pump speed and position

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522 de 1842

12/28/06

Primary Speed/Timing Sensor

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

523 de 1842

12/28/06

Speed/Timing Sensor • The 3000 series engines

Top Dead Center

use a 36-1 tooth ring. i.e. the timing ring has space for 36 teeth, and one is missing. The missing tooth allows the ECM to determine the timing of the engine. The wheel is dowelled to index it to the crankshaft.

70 Degrees 4 CYL

Rotation

40 Degrees - 6 Cylinder Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

524 de 1842

12/28/06

System Components - Speed Sensors Passive Speed Sensors

Magnet Coil

Iron Core

Flux Lines Pole Piece Direction of motion Teeth Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

525 de 1842

12/28/06

Crankshaft

Secondary Speed/Timing Sensor Installation

ECM (6 cylinder Engine)

Speed/Timing Sensor

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

526 de 1842

12/28/06

System Components – Speed/Timing Sensors Speed/Timing Sensors – failure Modes Primary sensor Defaults to Secondary

Secondary sensor Engine stops and will not start

Teeth Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

527 de 1842

12/28/06

System Components Output Devices • Typically include: - Relays - Lamps - Gauges (PWM)

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528 de 1842

12/28/06

System Components - Actuators Electronically Controlled Fuel Pump

• “Intelligent” rotary pump e.g. Bosch VP30 - Local pump mounted ECU controls pump solenoids to achieve desired fuel delivery and timing. - Main ECM communicates desired timing and fuelling via CAN communication link

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529 de 1842

12/28/06

Electronic Service Tools • Communication Adapter (CA II) • CAT ET (Electronic Technician)

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530 de 1842

12/28/06

Electronic Service Tools CAT ET Service Tool:

• PC based, multi function - Status Screens - Diagnostics - Flash Programming

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531 de 1842

12/28/06

Electronic Technician CAT ET z

The first element of STW (Service Technician Workbench)

z

Common for all future Caterpillar electronic engines

z

Hardware and software required

z

Annual subscription

z

Not compatible with Perkins 1100 Series engines

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532 de 1842

12/28/06

ET Service Tool Communication Adapter Group

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533 de 1842

12/28/06

CAT ET (Electronic Technician) Functionality includes: z

Fault Codes

z

Data recording and graphing

z

Engine Configuration

Horsepower, customer operational parameters, P.T.O. cruise, Multi-position switch.

z

Flash Programming (ECM re-programming)

z

Supports troubleshooting process

z

Displays parameters, temperature, speed, pressure etc.

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534 de 1842

12/28/06

Electronically Controlled Engines ARE ABLE TO

• Indicate active faults, logged faults and events

• Identify sensor and actuator short and open circuits

CANNOT

• Troubleshoot themselves • Identify inaccurate sensor readings Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

Application Wiring

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536 de 1842

12/28/06

Warning Lamps IN LINE FUSE (F3)

Stop Lamp Warning Lamp MIC CONNECTOR P20 J20 23 12

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537 de 1842

ECM CONNECTOR P1 J1 23 12

12/28/06

Data Links z

Cat Data Link (CDL)

z

Controller Area Network (CAN) z (Two

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CAN data links on 3054/56E)

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12/28/06

Example of CAN wiring HAND HELD SERVICE TOOL

NODE DATA BUS

Address 249

Ohm TERMINATING RESISTOR

120 Ohm TERMINATING RESISTOR

MACHINE INTERFACE CONNECTOR 52 61

INSTRUMENT PANEL Address 23

GEARBOX ECM

ENGINE ECM Address 0

NODE

Address 3

The CAN shield not connected to ECM

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12/28/06

Controller Area Networks (CAN) Introduction:

• CAN is the communication network between intelligent electronic devices used on an application.

• Ground based equipment use a version of CAN that conforms to an international standard known as J1939

• Application control, monitoring and diagnostics is possible using J1939. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

Controller Area Networks (CAN) Advantages:

• Uses less wiring, lower weight, lower cost, etc. • Uses fewer connections, more reliable. • Easier to install. • Improved quality of signal. • Transmission of huge amounts of data. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

3054E/3056E CAN Data Link Usage CAN J1939

• Flash Programming

CAN Proprietary Data Link

• ECM to Pump ECU communication

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12/28/06

CAN - J1939 Examples of CAN Data link Uses: • ECM to Engine Fuel Pump: Transmits engine power requirements to pump ECU

• Transmission to Engine: Tells the engine what gear is currently selected

• Engine to Machine: Broadcasting of engine parameters (e.g. engine speed, oil pressure, coolant temp.) z

Flash Programming

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12/28/06

Bus Fault Finding - (CAN) z

Ensure CAN high and low wired connected correctly

z

Check shield

z

Ensure 120Ω resistors wired correctly

z

Ensure that no short circuits are present

z

Check for possible electrical interference

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Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

INSTITUTO GECOLSA CONSTRUCCION

MODULO 6 MOTORES ELECTRONICOS 3100-3500 MEUI, HEUI Nombre: Identificación: Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

UNIDAD 8 Introducción al Diagnóstico de los Motores Electrónicos

Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: • Identificar las herramientas necesarias para diagnosticar los problemas de los motores electrónicos. • Conectar un computador portátil con el Técnico Electrónico (ET) a una máquina o motor Caterpillar e identificar un problema del motor. • Diagnosticar y corregir los problemas del motor electrónico. Referencias Cuaderno de trabajo del estudiante Manual de Servicio del Motor 3406E Manual de Servicio del Motor 3408E Herramientas Computador portátil Software Workbench del Técnico Electrónico (STW), con licencia Cables y adaptadores de comunicaciones Medidor de Voltios/Ohmios (VOM) Sondas

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12/28/06

Lección 1: Inyección Unitaria Electrónica (EUI)

Fig. 8.1.1

Introducción Esta lección contiene información acerca de los diagnósticos del motor Caterpillar. Los motores electrónicos Caterpillar están en el mercado desde 1987. Los motores electrónicos Caterpillar se introdujeron en las máquinas en 1991 en el Camión de Obras 777. Este camión tiene un Motor 3508 EUI . La fotografía muestra el Motor 3524, que corresponde al último desarrollo de la familia de Motores 3500. Este motor se encuentra en el Camión de Obras 777, y está controlado por tres Módulos de Control Electrónico (ECM).

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548 de 1842

12/28/06

Unidad 8

8-1-3

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección 1

Fig. 8.1.2

El Motor 3524 EUI (mostrado en la página anterior) se encuentra en el Camión de Obras 797 de 380 toneladas, mostrado aquí. Este camión se usa en operaciones de minería. El Motor 3524 EUI de 24 cilindros desarrolla 3.400 HP. Realizar los diagnósticos de este motor, en verdad, no es muy distinto de hacerlo al Motor 3406E de 500 HP. Se usa la misma herramienta del Técnico Electrónico PC. Las pantallas del software son muy similares, y podríamos decir que la misma herramienta sirve para todos los motores electrónicos. Para propósitos de diagnóstico, los motores EUI y HEUI Caterpillar tienen diseños muy similares. Lo que se aprenda de uno de ellos puede aplicarse a todos los motores electrónicos.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-4

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.3

En este curso veremos lo siguiente: La operación del sistema El uso del manual de servicio Las pruebas básicas de diagnóstico electrónico Las pruebas básicas mecánicas La interpretación de los resultados del diagnóstico para encontrar la causa principal de las averías.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-5

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección 1

Fig. 8.1.4

Estos motores pueden identificar los siguientes parámetros, usando el Técnico Electrónico (ET): - Fallas activas - Fallas registradas - fallas registradas anteriormente - Sucesos registrados - situaciones en las cuales el motor ha funcionado fuera de sus parámetros normales.

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551 de 1842

12/28/06

Unidad 8

8-1-6

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.5

Componentes En la figura se muestra un sistema EUI típico con sus principales componentes eléctricos y mecánicos.

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552 de 1842

12/28/06

Unidad 8

8-1-7

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.6

ECM El cerebro del motor electrónico es el Módulo de Control Electrónico (ECM). Podemos encontrar varios ECM en las máquinas, desde el Sistema Avanzado de Administración del Motor Diesel (ADEM 1), hasta el ADEM III. El ECM se usa en todos los motores EUI y HEUI. El Módulo de Control Electrónico (ECM) funciona como un regulador y sistema de combustible computarizado. El ECM recibe las señales de los sensores y activa los solenoides del inyector para controlar la sincronización y la velocidad del motor. El Módulo de Personalidad contiene software con toda la información de configuración que determina el funcionamiento del motor (como la potencia, el aumento de par y la relación aire/combustible). La programación Flash es el método usado para actualizar el software de la mayoría de los motores. Este método requiere reprogramación electrónica del software del Módulo de Personalidad.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-8

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección 1

Fig. 8.1.7

El ECM tiene tres funciones básicas: - Activa los componentes, sensores e inyectores - Verifica las entradas de los sensores - Controla el motor, la velocidad y la potencia

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12/28/06

Unidad 8

8-1-9

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección 1

Fig. 8.1.8

El ECM del motor tiene un Módulo de Personalidad que puede reemplazarse (mostrado aquí) como en el caso de los motores EUI/HEUI anteriores, o que tienen servicio sólo a través del ET y de la Programación Flash, como en los motores más recientes. Sin el archivo Flash, la herramienta de servicio ET no podrá comunicarse con el ECM y, por tanto, el motor no arrancará.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-10

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.9

Los ECM deben programarse para cada aplicación. Todos los motores actuales tienen servicio sólo a través de la Programación Flash.

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556 de 1842

12/28/06

Unidad 8

8-1-11

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección 1

Fig. 8.1.10

Inyectores Las bombas y los sistemas de tubería anteriores tenían limitaciones relacionadas con las emisiones. Los controles electrónicos hacen posible que los motores cumplan con las normas exigentes actuales de emisiones.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-12

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.11

La inyección de combustible MUI fue el siguiente paso que permitió la utilización de tuberías de combustible externas de presión alta. Estos inyectores generan presiones mayores de 20.000 lb/pul2, lo que no permite una variación dinámica de la sincronización de inyección.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-13

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.12

La Inyección Unitaria Electrónica (EUI), en forma más correcta MEUI (Mecánica), es una respuesta de la necesidad de mejorar las emisiones y permite al mismo tiempo un control preciso de la sincronización. En este sistema, el árbol de levas acciona el inyector y es controlado por el ECM. La presión de inyección es una función de las rpm del motor: a mayores rpm, mayor presión.

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Unidad 8

8-1-14

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.13

Aquí se muestran los componentes del inyector EUI. Los componentes principales son: - Válvula de cartucho - Botador - Embolo y tambor - Conjunto del inyector

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12/28/06

Unidad 8

8-1-15

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.14

La figura muestra los componentes del conjunto de la boquilla.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-16

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.15

Las siguientes ilustraciones muestran las secuencias de operación de la inyección EUI. La primera parte de la secuencia es el llenado del inyector con combustible de presión baja de la bomba de transferencia.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-17

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.16

Las varillas de empuje y los balancines obligan a bajar el émbolo que, a su vez, desplaza el combustible que se encuentra debajo de él. Aunque hay flujo, durante este paso no se genera presión.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-18

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.17

A medida que desciende el émbolo, no se genera presión sino hasta que se activa el solenoide y se cierra la válvula de disco. El inyector ahora está activado. La varilla de empuje y el balancín obligan al émbolo a bajar. La contrapresión se ejerce contra la válvula de retención del inyector y la presión aumenta en el combustible que se encuentra debajo del émbolo.

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Unidad 8

8-1-19

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.18

Luego que el inyector se activa, la varilla de empuje y el balancín continúan forzando el émbolo hacia abajo, lo cual aumenta la presión del combustible que se encuentra debajo del émbolo y hace que se abra la válvula del inyector, para enviar el combustible a la cámara de combustión.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-20

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.19

El mantenimiento del sistema de combustible es crucial. La suciedad y el agua pueden reducir la vida del inyector a unos cientos de horas y causar gastos innecesarios y tiempo parado improductivo del equipo. La mayoría de los motores diesel pequeños y medianos Caterpillar requieren un filtro de dos micrones. El no filtrar el combustible a esta especificación disminuirá la vida útil del inyector. La localización y solución de problemas de averías del inyector debe incluir una revisión por daño, debido a la entrada de agua o de suciedad. Para prevenir esta clase de daño, el combustible debe filtrarse antes de entrar al tanque. Debe instalarse un filtro primario de 10 micrones con un separador de agua y un filtro secundario de dos micrones. NUNCA llene el filtro de combustible antes de su instalación.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-21

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.20

Cuando se presentan problemas debidos a baja potencia o a vibración, frecuentemente se piensa en los inyectores como la causa principal, cuando en realidad las causas principales son agua o suciedad en el combustible. Se presentará de nuevo la avería si no se encuentra y se corrige la causa principal del problema.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-22

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.21

Lo más moderno en tecnología de inyectores es el inyector HEUI (Inyección Unitaria Electrónica de Accionamiento Hidráulico). Este inyector tiene más ventajas que el inyector EUI. El inyector HEUI permite una inyección independiente de la posición del cigüeñal y del árbol de levas y funciona a altas presiones en toda la gama de rpm. Las ventajas del HEUI incluyen:

- La fuerza se suministra hidráulicamente y no requiere árbol de levas - No hay tuberías de combustible externas - Sincronización y duración de la inyección controlada con precisión. - Presiones de inyección hasta de 23.500 lb/pulg2 - Altas presiones de inyección a bajas rpm para una excelente carga de arranque y capacidad de sobrecarga - Un cuerpo resistente, forjado, que permite altas presiones de inyección Para información detallada del sistema HEUI, consulte el “Sistema de Combustible HEUI Caterpillar, CD ROM RENR1390-01”. Este CD-ROM contiene animaciones detalladas de las operaciones del sistema 3126E.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-23

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.22

Como puede verse en la figura, la presión de inyección es independiente de las rpm del motor. El sistema puede desarrollar presión hidráulica máxima desde la velocidad en vacío. Las presiones de inyección altas proporcionan: - Emisiones particuladas más bajas - Flujo de combustible mejorado - Rendimiento mejorado

El mayor ajuste en la cantidad de inyección proporciona: - Bajas emisiones de NOx - Menor ruido de combustión El mayor ajuste en la cantidad de inyección final proporciona: - Disminución de las emisiones particuladas

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Unidad 8

8-1-24

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.23

La figura muestra un sistema HEUI típico con los principales componentes eléctricos y mecánicos. Para que arranque un motor electrónico, se necesitan tres requisitos básicos: 1. Energía de la batería 2. Señal del sensor de sincronización/velocidad válida 3. Módulo de Personalidad (Software) 4. Presión hidráulica (sólo en HEUI)

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12/28/06

Unidad 8

8-1-25

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.24

SENSORES Sensores Analógicos En esta sección veremos un breve resumen de los sensores y señales. Estos sensores miden continuamente las presiones y las temperaturas del sistema y envían la información al ECM. Los sensores tienen las siguientes características: - Cuerpo resistente de bronce, libre de mantenimiento - Montaje de sello anular roscado recto, que evita las fugas - Cuerpo en hexágono grande, para facilitar la instalación y el cambio (No use prensas para instalar o cambiar un sensor)

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12/28/06

Unidad 8

8-1-26

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.25

Hay dos tipos básicos de salidas de señal de los sensores usados en los motores electrónicos. El primer tipo es el sensor analógico, el cual envía un voltaje de señal proporcional a la presión o a la temperatura medida. Se usa normalmente la herramienta de servicio ET para leer la salida e identificar qué circuito está defectuoso. La herramienta de diagnóstico básica es el medidor de Voltios/Ohmios (VOM) que se usa en la localización y solución de problemas del sistema eléctrico, cuando se sabe que hay un problema en el circuito.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-27

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.26

Los sensores de temperatura se usan para verificar continuamente la temperatura del refrigerante, del combustible, del aceite y del aire de admisión. En la figura de arriba, este sensor se usa para medir continuamente el aire de admisión.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-28

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.27

Los sensores de temperatura proporcionan información continua al ECM. El ECM usa la información de temperatura para ajustar la cantidad de combustible inyectado y proteger el motor. El sensor de temperatura de refrigerante mide la temperatura del refrigerante y envía una señal CC al ECM. El ECM usa esta información para determinar la sincronización de la inyección, el cálculo para el ajuste de la cantidad de combustible inyectado y proteger el motor de recalentamiento. El sensor de temperatura del aceite mide la temperatura del aceite lubricante del motor y envía una señal al ECM. El ECM usa esta información para proteger el motor de daños por falta de lubricación. El motor HEUI usa esta señal para calcular la sincronización. El sensor de temperatura de combustible mide la temperatura del combustible y envía una señal al ECM. El ECM usa esta información para ajustar la cantidad de combustible inyectado y realizar las correcciones de energía a la temperatura del combustible.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-29

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.28

Los sensores de temperatura miden los cambios de temperatura y envían de vuelta al ECM un voltaje CC. Los sensores tienen tres cables. El primero es el de voltaje de suministro desde el ECM, suministrando energía para la operación del sensor. Este voltaje de suministro está controlado a más o menos 0,5 voltios. El segundo cable es el de tierra desde el ECM, que suministra un voltaje cero de referencia. El tercer cable es el de voltaje de señal al ECM. Este voltaje de señal refleja los cambios de temperatura del sistema que se está verificando. La gama de operación del voltaje de señal es ligeramente mayor que 0 voltios y ligeramente menor que 5 voltios. Un voltaje de operación típico está entre 0,5 voltios y 4,5 voltios. El ECM también determina si el cable de señal está en corto o abierto al verificar el voltaje de señal. Si el voltaje de señal es el mismo del voltaje de suministro, el ECM indicará que el sensor o el circuito del sensor está abierto. Si el voltaje de señal es cero, el ECM indicará que el sensor o el circuito del sensor está en corto. Si el ECM determina que el circuito está abierto o en corto, indicará que existe falla en ese circuito, para ayudar en la localización y solución de problemas. Los sensores de temperatura más importantes del motor son el sensor de temperatura del refrigerante y el sensor de temperatura del múltiple de admisión de aire.

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Unidad 8

8-1-30

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.29

Los sensores de presión analógicos verifican continuamente la presión del sistema y envían información al ECM. Estos sensores tienen las siguientes características: - Cuerpo de metal resistente, libre de servicio - Montaje de sello anular de rosca recta, que evita fugas Las presiones del sistema del motor son cruciales para el rendimiento, la economía, la vida útil del motor y el entorno. La presión crucial para el funcionamiento del motor es la presión de aceite. El sensor de presión de aceite está localizado en el conducto de aceite principal y envía continuamente datos analógicos al ECM. Para el rendimiento eficaz del motor, también es fundamental una presión correcta de refuerzo del turbocompresor. La presión de refuerzo se mide en la salida del turbocompresor y en el múltiple de admisión. El ECM verifica continuamente las presiones ambiente y de refuerzo y entrega, de acuerdo a éstas, la cantidad correcta de combustible en el momento exacto, para alcanzar la potencia óptima y la máxima economía de combustible, con el mínimo de emisiones.

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Unidad 8

8-1-31

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.30

El sensor de presión de refuerzo mide la presión en el múltiple de admisión y envía una señal CC al ECM. El ECM usa esta información para evitar exceso de combustible en la inyección, lo que elimina el exceso de humo blanco en la combustión. El sensor de presión atmosférica envía una señal CC al ECM. El ECM usa esta información para determinar la altitud a la cual está funcionando el motor. El ECM entonces ajusta la entrega de combustible y la sincronización para compensar la altitud y mantener el rendimiento del motor y las emisiones en el valor adecuado. Este sensor no se usa en algunos motores clasificados como de potencia baja. El sensor de presión de aceite envía una señal CC al ECM. El ECM usa esta información para determinar la presión de aceite del motor y proteger el motor. El ECM le avisa al operador si hay baja presión y, si está configurado así, apagará el motor.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-32

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.31

Sensores digitales El sensor de posición del pedal del acelerador se usa en muchas aplicaciones. Este sensor es parte del enlace entre el pedal del acelerador y el ECM.

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Unidad 8

8-1-33

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.32

Un sensor digital, como el de posición del acelerador, envía una señal de modulación de duración de impulso al ECM. El sensor varía la señal de modulación de duración de impulso en proporción con el cambio de movimiento del pedal de aceleración. El ECM interpreta este cambio, generalmente, como un valor entre 0% y 100%. Mediante el uso del ET, se puede hacer una revisión rápida de diagnóstico de este tipo de sensor. Observe el porcentaje de movimiento del acelerador usando la pantalla de estado con el acelerador completamente arriba. El valor normalmente debe ser de 0%. Este puede variar de acuerdo con la aplicación. Consulte el manual de servicio para las especificaciones exactas. Cuando se pisa el pedal del acelerador completamente, debe dar una lectura de 100%. También, la lectura debe ser suave en la transición desde 0% hasta 100% a medida que se pisa el pedal. La Guía de Localización y Solución de Problemas es una buena fuente de información para estas pruebas.

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Unidad 8

8-1-34

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.33

Este sensor tiene tres conexiones, como se muestra en la figura.

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Unidad 8

8-1-35

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.34

La señal varía entre 10% a 20 % a velocidad baja en vacío y, dependiendo de la aplicación, puede ser cerca de 75% en velocidad alta en vacío. La posición del acelerador puede leerse en la pantalla de estado del ET. (Se debe consultar el manual de servicio para las especificaciones exactas). El circuito del pedal de aceleración determina la velocidad del motor deseada al detectar la posición del acelerador y envía una señal de modulación y duración de impulso (PWM) al ECM . El ECM, entonces, compara la velocidad del motor deseada con la velocidad real del motor y determina la cantidad de combustible que debe entregar a los inyectores. El operador selecciona la velocidad del motor deseada con el pedal del acelerador. La posición del pedal se convierte en una señal PWM y se envía al ECM. El ciclo de trabajo de la señal se convierte en velocidad del motor deseada en el ECM. El ECM, entonces, compara la velocidad deseada y la velocidad real y determina si los inyectores deben entregar más, o menos, combustible a los cilindros. Si la velocidad real del motor es menor que la deseada, el ECM aumentará la duración de la corriente a los inyectores para aumentar la entrega de combustible. Si la velocidad real del motor es alta, el ECM disminuirá la duración de la corriente a los inyectores para reducir la entrega de combustible.

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Unidad 8

8-1-36

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.35

El sensor de posición del acelerador suministra información continua al ECM, para mantener un control exacto de la velocidad del motor.

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Unidad 8

8-1-37

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.36

Además de los inyectores, los sistemas de combustible de los motores 3126B, C-9, 3408E y 3412E tienen una válvula de control de presión de accionamiento de inyección. (Para obtener más información vea el CD ROM RENR 1390-01).

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Unidad 8

8-1-38

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.37

La información de entrada del sensor se usa para controlar la operación del motor e informar al operador.

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Unidad 8

8-1-39

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.38

Sensores de velocidad/sincronización Los sensores de velocidad/sincronización se usan para realizar las siguientes tareas: - Medir la velocidad del motor - Medir la sincronización del motor - Localizar el punto muerto superior (TDC) - Proteger la rotación inversa (sólo motores EUI)

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Unidad 8

8-1-40

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.39

Uno de los dos sensores de velocidad/sincronización puede usarse, dependiendo del motor y de la aplicación para: - Medición de velocidad primaria y secundaria, o - Arranque y gamas de velocidad altas

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12/28/06

Unidad 8

8-1-41

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.40

La figura muestra un par de sensores de velocidad/sincronización usados en la medición de la velocidad primaria y secundaria. El sensor de velocidad/sincronización primaria se usa normalmente, mientras que el sensor de velocidad/ sincronización secundaria es de protección en caso de que falle el de velocidad primaria.

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Unidad 8

8-1-42

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.41

Los sensores activos de velocidad/sincronización (ver la página anterior) tienen un suministro de energía generalmente de 12,5 voltios. Este tipo de sensor tiene tres cables.

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Unidad 8

8-1-43

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.42

En esta figura vemos el montaje de un sensor típico, en este caso, de un Motor 3406E. Este sensor es autoajustable. La cabeza se extiende antes de la instalación. Durante la instalación, la rueda de sincronización empuja la cabeza hacia atrás hasta que la unidad queda en su asiento. En este momento, no habrá espacio libre entre la cabeza y la rueda de sincronización.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-44

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.43

La figura muestra un conjunto típico de un sensor de velocidad /sincronización pasivo . Este tipo de sensor tiene dos cables y no necesita suministro de energía. No se requieren ajustes del conjunto.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-45

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.44

El conjunto del sensor pasivo se compone de un sensor de velocidad de arranque y de un sensor de velocidad alta. Uno se optimiza en velocidades de arranque y el otro se optimiza en velocidad normal. Se presenta alguna redundancia y un sensor puede proveer protección al otro. Sin embargo, se presentará alguna reducción de rendimiento en caso de que uno de ellos falle.

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Unidad 8

8-1-46

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

TECNICO ELECTRONICO (ET) Fig. 8.1.45

HERRAMIENTA Técnico Electrónico (ET) El ET es la herramienta más importante del juego de herramientas de diagnóstico electrónico. Esta herramienta reemplaza docenas de herramientas usadas anteriormente, tales como los medidores de presión, de temperatura y los tacómetros. Esta herramienta lee voltajes del sistema y muchos parámetros más.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-47

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.46

El ET se usa para leer todas las salidas de los sensores del motor, diagnosticar fallas electrónicas y realizar programación Flash.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-48

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.47

La herramienta de servicio ET requiere un dispositivo interfaz de comunicaciones conocido como “adaptador de comunicaciones”. El adaptador de comunicaciones se usa entre el computador personal y el enlace de datos (Datalink) de la máquina, la cual está conectada al ECM.

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Unidad 8

8-1-49

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.48

El Enlace de Datos es una parte vital de la red de comunicaciones de la máquina. Este circuito permite que la herramienta de servicio ET se comunique con el ECM de la máquina por medio de un conector. Pueden conectarse hasta nueve ECM al enlace de datos (por ejemplo, en los Camiones 797).

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Unidad 8

8-1-50

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.49

Medidor de voltios/ohmios (VOM) El VOM es una parte vital del juego de herramientas para la revisión de los motores EUI y HEUI. Esta herramienta, combinada con la Guía de Localización y Solución de Problemas, es un modo efectivo de localizar y solucionar los problemas del motor. Todos los circuitos del motor se explican convenientemente en la Guía de Localización y Solución de Problemas, y contienen diagramas individuales de los circuitos como ayuda en la localización de problemas.

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Unidad 8

8-1-51

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.50

Herramientas de conectores DEUTSCH Los conectores son piezas vitales del sistema y pueden ser fuentes de problemas si no se les hace un servicio adecuado o si se descuida el servicio. La humedad que entra a través de un sello dañado puede causar corrosión y hacer que un circuito se abra.

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12/28/06

Unidad 8

8-1-52

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección1

Fig. 8.1.51

La figura muestra dos conectores DEUTSCH y la herramienta que se usa para el servicio de las clavijas del conector.

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Unidad 8

8-1-53

Diagnóstico y Reparación del Motor

Lección 1

Fig. 8.1.52

La figura muestra algunos conectores Deutsch. La misma herramienta se usa para dar servicio a las clavijas de los conectores HD y DT.

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Capacitación de Servicio del Motor Caterpillar®

Introducción al MOTOR 3176B GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO (ESTMG)

LSRV0372 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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® 2002 Caterpillar Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Generalidades

MOTOR 3176B ESTMG

Audiencia: Niveles II y III – Personal de servicio que esté familiarizado con la operación del motor diesel, equipo de diagnóstico y procedimientos de pruebas y ajustes Información y objetivos: Este paquete contiene información del Motor 3176B. Se verán las características de diseño básico y las operaciones de los sistemas. Después de ver la información en esta presentación, el técnico de servicio estará en capacidad de: 1. Localizar e identificar los cambios realizados a los componentes del Motor 3176B Tiempo estimado: 30 minutos Publicaciones adicionales: MANUAL DE SERVICIO – SENR5585 Formato No. SENR2995 SENR5586 SENR3130 SENR5560-01 SENR5561-01 SENR5502 REGO0914 SENR567-01 SENR5582 SENR5574 SEBU6645

Título Seguridad Contenido del Manual de Servicio Especificaciones de par Especificaciones Operación, Pruebas y Ajustes de los Sistemas PTO trasero suplemento Manual de Servicio Para Compresores de Aire TU-FLO Desarmado y armado Localización y Solución de Problemas Electrónicos Motores 3176B y 3406E Diagramas Eléctricos Motores 3176B y 3406E Operación y Mantenimiento

INFORMACION PARA PROPIETARIOS, PAQUETE SEBU6705 SEBU6645 Operación y Mantenimiento SELF5147 Garantía LEKT4302 Directorio TEPS MANUAL DE PIEZAS SEBP2047

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Generalidades

MOTOR 3176B ESTMG

Objetivo práctica Motor El estudiante estará en capacidad de demostrar la técnica correcta 3176B: en los nuevos procedimientos de servicio del motor 3176B Publicaciones necesarias: Manual de Operación y Mantenimiento del Motor 3176B Herramientas necesarias: Motor 3176B Tiempo requerido: 45 minutos Tareas requeridas por el instructor para cumplir con los objetivos: 1. Ver con los estudiantes el procedimiento de cebado del sistema de combustible.

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GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO

Introducción al Motor 3176B

No. 1

Motor 3176 Caterpillar

Introducido al mercado en 1998, el Motor 3176 ha demostrado rápidamente su capacidad de competir en el mercado de camiones para servicio pesado. Su sistema electrónico de última tecnología, junto con la experiencia Caterpillar en motores diesel de 4 tiempos, han hecho del Motor 3176 un motor de clase mundial. Con 1945 libras (882 kilogramos) el Motor 3176 tiene la mejor relación peso/potencia de la industria. El Motor 3176B es la siguiente generación en esta serie. Este motor tiene la resistencia del motor 3176 y mejora en economía de combustible, rendimiento y confiabilidad. El Motor 3176B cumple con las especificaciones de la norma exigente EPA de 1994, sin necesidad de un tratamiento posterior de emisiones.

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GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO

Introducción al Motor 3176B

No. 2

Pistón •

Pasadores de pistón

•

Tapón de teflón

Comenzando con el pistón, veremos los cambios realizados en el Motor 3176B. Se aumentó en longitud el pasador del pistón y ya no se usan el anillo retenedor del modelo anterior. Tapones de teflón en los extremos del pasador del pistón se instalan en la pared del cilindro. La ligera marca que dejan estos tapones en la pared del cilindro son normales y no causan problemas en la operación. Si se requiere su reemplazo, los tapones pueden quitarse con un destornillador.

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GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO

Introducción al Motor 3176B

No. 3

•

Pistón de dos piezas

•

Corona de acero forjado

•

Las dos piezas del pistón tienen una corona de acero forjado con un faldón en aluminio fundido.

Faldón de aluminio fundido

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Introducción al Motor 3176B

P AQ U E T E D E AN IL L O S D E P IS TO N AN IL LO SU PER IO R E IN TE R M E D IO - B O R D E IN FE R IO R M A S A G U D O - AU M EN T O C O N TAC T O D EL B O R D E - EM ISIO N ES M A S B AJAS - M EJ O R C O N T R O L D E A C EIT E - M ATE R IAL D IF ER E N TE AN ILLO D E C O N T R O L D E AC E IT E - N O C AM B IO

•

Paquete de anillos del pistón

No. 4

Se cambió el paquete de anillos del pistón. Un extremo inferior más agudo y un aumento en el contacto del extremo de los anillos superior e intermedio dan como resultado emisiones más bajas y mejor control del aceite. El anillo superior tiene aún un recubrimiento de plasma. El anillo de control de aceite es el mismo de los motores 3176 anteriores.

4

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No. 5

•

Guías de válvula bisel

Se añadió un bisel en la parte superior de la guía de válvulas para reducir la entrada de aceite al cilindro.

5

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No. 6

•

Bobina giratoria

Se revisó la bobina giratoria de las válvulas, aumentando así su confiabilidad. Este cambio ayuda a reducir el consumo de aceite y las emisiones de partículas.

6

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No. 7

•

Puente de válvula

El puente de válvula ya no tiene un pasador de espiga. Ya que el puente ahora “flota” entre los dos vástagos de válvula, no necesita ajustes.

7

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No. 8

Seguidor de rodillo del inyector Nuevos componentes: - Soportes - Ejes - Arbol de levas Asiento de retención

Se hicieron cambios al mecanismo del levantador y al balancín. Debido a las presiones de inyección más altas, se usa un seguidor de rodillo de inyector más ancho. Aunque el levantador para ambos juegos de válvulas es el mismo, su posición en el eje necesita cambiarse para hacer espacio al levantador del inyector. Para permitir estos cambios en el Motor 3176B, en los levantadores del inyector se usan nuevos soportes, ejes y ejes de leva. Un asiento de retención alrededor del inyector empuja el vástago y lo retiene para proteger el motor de daños en el caso que se agarrote el inyector.

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No. 9

Balancines Nuevos componentes: - Balancines del inyector - Balancines de válvulas

Al otro extremo del tren de válvulas e inyectores, el balancín aumentó de tamaño. Esto requiere el uso de nuevos balancines de inyector, balancines de válvula y soportes de balancín.

Soporte del balancín

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No. 10

Se hicieron algunos cambios al Inyector Unitario Electrónico (EUI) para el modelo de Motor 3176B. El nuevo inyector usa presiones de inyección más altas, con un tamaño de orificio reducido. Se eliminó el orificio de llenado. También, el solenoide en el nuevo EUI no es Elimina orificio de metálico y fue rediseñado para mejorar la confiabilidad. Se bajó la llenado ranura del sello anular, y el cuerpo del inyector tiene mayor diámetro del cono para mejorar la confiabilidad. Se quitó el orificio de llenado Nuevo solenoide en el inyector para mejorar las emisiones al reducir la variabilidad de Ranura de sellado anular la entrega y sincronización. Inyector unitario electrónico

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No. 11

•

Se quitó orificio de llenado

•

Nuevo procedimiento de cebado

Sin embargo, la eliminación del orificio de llenado exige el uso de un nuevo procedimiento de cebado. Para cebar el sistema de presión baja, abra la purga de aire en el bloque del sifón. El cebado manual de la bomba elimina el aire. Cierre la purga de aire. Cebe manualmente la bomba hasta que se abra la válvula. Cuando esto sucede, se escuchará un “chasquido” de la válvula. Apriete la manija de cebado de la bomba. El motor ahora está cebado y puede arrancar.

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No. 12

•

Perfil del bloque espaciador revisado

•

Perfil de la culata revisado

El perfil del bloque espaciador y de la culata se cambiaron para aumentar el área detrás del anillo de combustión de la empaquetadura de la culata y mejorar así la confiabilidad de la empaquetadura.

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No. 13

•

Soporte del árbol de levas

El material de aluminio en el bloque espaciador es similar al encontrado en los bujes del árbol de levas de otros motores. Esto elimina la necesidad de bujes del árbol de levas. Sin embargo, si estos orificios se dañan, hay bujes de levas disponibles para reparaciones de campo.

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No. 14

•

Bomba de transferencia de combustible

•

Hierro fundido

•

Regulador de presión

•

Cojinetes de rodillos reemplazables

Se rediseñó la bomba de transferencia que ahora es de hierro fundido para mejorar la duración y fabricación. Además, el regulador de presión está dentro de la bomba. Anteriormente, el regulador de presión estaba en el bloque del sifón. En la nueva bomba se usan cojinetes de rodillo reemplazables y puede hacerse el servicio completo.

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No. 15

•

Bomba de refrigerante:

•

Hierro fundido

•

Aumento de 20% en caudal de flujo

•

Tubería de retorno adicional

•

Cambios de sellos

•

Soporte nuevo del alternador

La caja de la bomba de refrigerante ahora es de hierro fundido en lugar de aluminio. La bomba de refrigerante del Motor 3176B es más grande y se incrementó el caudal de flujo en 20%. Una derivación más alta de flujo provee un calentamiento más eficiente de la cabina y de los accesorios. Se añadió una tubería de retorno adicional. Se hicieron cambios a los sellos para hacerlos más resistentes a los escombros y evitar fugas prematuras. La superficie del anillo fijo ahora es de cerámica de alumina y el anillo giratorio de carbón sinterizado. La bomba requiere el uso de un nuevo soporte del alternador.

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No. 16

•

Turbocompresor

•

Caja de la turbina

•

Respuesta mejorada

•

Cojinete más grande

•

Roscas de apriete a la izquierda

Se hicieron cambios al turbocompresor. Una caja de turbina diferente, respuesta mejorada, cojinete más grande, ruedas más grandes de rendimiento y roscas de apriete a la izquierda en el eje son los principales cambios hechos al nuevo turbocompresor de 1993 utilizado en el Motor 3176B.

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No. 17 •

Bloque de motor

•

Cambios de fundición menores

El bloque de motor tuvo un cambio de diseño menor para acomodar el nuevo ECM.

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No. 18

•

Sello de banda de la camisa

•

Sellos rectangulares – refrigerante de aceite

•

Sello rectangular en el bloque espaciador

•

Sello rectangular pequeño

Se usa un nuevo sello de banda de la camisa para soportar la parte media de la camisa de cilindro con un anillo de enfriamiento de alto recorrido. Se usan sellos rectangulares para sellar tanto el refrigerante como el aceite. Un sello rectangular, localizado en el bloque espaciador asienta contra el diámetro exterior grande de la camisa, directamente arriba del asiento de la camisa, para sellar el refrigerante en el bloque espaciador. Un sello pequeño en “D”, localizado por debajo del asiento de la camisa sella el aceite y evita que se filtre entre la camisa y el bloque.

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No. 19

•

Anillo de sincronización integrado

También se usa un anillo de sincronización integrado en el eje de levas.

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No. 20

•

Cubierta de válvula

Se cambió la cubierta de la válvula para acomodar un nuevo mazo de cables, un conector DT de 12 clavijas y un sensor de presión atmosférica.

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No. 21

•

Cambios en componentes electrónicos

Además de los cambios mecánicos incorporados en el Motor 3176B, se hicieron modificaciones a la electrónica del motor. Estos cambios se verán en el material que trata acerca de la electrónica de los motores 3176B y 3406C.

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Introducción al Motor 3176B

M AY O R C A PA C ID A D D E M A N D O A U X IL IA R

No. 22

•

Mayor capacidad de mando auxiliar

Se ensanchó el engranaje loco para aumentar su resistencia y permitir una capacidad mayor de mando auxiliar, tal como en las bomba hidráulicas.

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Introducción al Motor 3176B

No. 23

•

Dos filtros de derivación de aceite optativos

El usuario ahora puede escoger entre dos filtros de derivación de aceite optativos montados en el motor. Aún está disponible el filtro estándar con medio filtrante de papel o puede usarse un nuevo filtro centrífugo de cartuchos desechables.

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WORLD CLASS TECHNOLOGY

Cat C-12 TRUCK ENGINE ®

®

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The Driving Value

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A SUCCESSFUL COMBINATION

A MEASURABLE DIFFERENCE

The Cat® C-12 Truck Engine successfully combines hard-working power and world-class efficiency with leadingedge electronics to provide top performance in a low-weight design. And, like all heavy-duty Caterpillar truck and bus engines, the C-12 offers superior fuel economy, reliability and durability, which equates to lowest cost of ownership. Advertised power ranges from 335 hp (250 kW) to 430 hp (321 kW) at 1800 or 2100 rpm. Peak torque ranges from 1350 lb-ft (1830 N•m) to 1650 lb-ft (2237 N•m). It’s a driver’s engine in the true Caterpillar tradition of providing outstanding hill climbing power, even with maximum gross loads.

Weighing only 2,070 lb (940 kg), the C-12 offers the best power-to-weight ratio of any engine in its class. In fact, compared with other diesel engines in its horsepower range, the C-12 offers nearly 600 lb (272 kg) of potential additional payload that can substantially affect the bottom line of your business.

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The Cat C-12 weighs… • 540 lb less than the 12.7L • 580 lb less than the ISX • 220 lb less than the E7 • 370 lb less than the VE-D12

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In Fleet Power Rugged Building Blocks CYLINDER BLOCK Engine durability begins with its foundation — the cylinder block. The cylinder block of the C-12 is made from 32,000 psi (220 480 kPa) minimum strength cast iron. It is a single-piece, deep-skirted design, and provides a solid base for the durability you require in today’s trucking business.

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ONE-PIECE CYLINDER HEAD The cylinder head is designed for maximum breathing, which helps assure excellent fuel efficiency. The cylinder head is a one-piece, stress-relieved, gray-iron casting with four valves per cylinder. Robust intake and exhaust valves are equal in size to those found in larger displacement engines, aiding air flow and providing excellent reliability. Serviceable stainless steel injector sleeves, press-fit into the head, house the unit injector. And, the injector seats on the head rather than on the sleeves to help ensure reliability, durability and serviceability.

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PISTON The piston is a two-piece articulated design consisting of a forged steel crown for maximum strength and a cast aluminum skirt to reduce weight. The aluminum skirt runs cooler than conventional pistons, allowing a closer fit to the cylinder liner and providing longer life.

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World Class Driveability ADEM 2000 The ADEM 2000 (Advanced Diesel Engine Management) system works as the“brain” of the engine’s control system, responding quickly and precisely with each of its integrated systems. Highpowered microprocessors reduce calculation times for critical engine control parameters, such as metering and timing of fuel, air management, diagnostics, and preventive maintenance intervals. This benefits fuel efficiency, performance, response and serviceability. The Electronic Control Module (ECM) has a real time clock with battery backup for date and time stamping of critical engine conditions, allowing for quick and easy engine diagnostics.

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Sophisticated Electronics

SOFTCRUISE SPEED CONTROL The Cat SoftCruise speed control is available as a programmable option. On gently rolling roads, the Cat SoftCruise speed control modulates fuel delivery above and below the cruise set speed to eliminate abrupt cutoffs in fuel delivery. The system allows for a 5-mph “soft” window, 2.5 mph above and below the set cruise speed. This allows the truck to increase speed slightly while going downhill to warm up the turbocharger, providing quick boost and improved engine response on the next hill. By maintaining consistent cruising speeds, this feature improves fuel mileage, reduces drivetrain wear and reduces driver fatigue. A “bump” feature allows drivers to increase speed in one-mileper-hour increments.

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ENGINE MONITORING SYSTEM Caterpillar electronics also provide a state-of-the-art Engine Monitoring System which monitors oil pressure, coolant temperature and coolant level (requires OEM sensor). It can be programmed four different ways to provide the level of control required for a particular operation. ■ Off – no monitoring ■ Warning – alerts driver to take action to avoid engine damage ■ Warning/Derate – alerts driver and derates engine ■ Warning/Derate/Shutdown – automatically shuts the engine down if one of the monitored conditions exceeds a predetermined setting

VEHICLE ACTIVITY REPORT This report provides a comprehensive summary of the vehicle’s operation. Beginning and ending times of each idle, running time, PTO, and off periods are all logged and displayed in an easyto-read chart. Using the Vehicle Activity Report provides tremendous information, allowing for better control of the fleet’s operation.

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POWER TAKE-OFF For applications that require the use of a power take-off (PTO), Caterpillar electronics provide a full range of programmable options, such as torque limiting and setting the maximum engine rpm at which the PTO will operate. Another option for applications that need to run PTOs at low rpm is programming the fan to engage whenever the PTO is operating. This will prevent thermostatically-controlled fans from suddenly engaging, slowing the engine slightly and disrupting PTO operation. An optional rear-mounted (flywheel) PTO is also available.

SoftCruise Control 5 mph (8 km/h) 100%

Available hp(kW)

The award-winning ADEM 2000 electronic control system on the Cat C-12 Truck Engine is sophisticated, fast and dependable. Offering a full range of programmable features, the C-12 allows owners to better manage and control their equipment and provides feedback to drivers, for maximum profitability.

0

SoftCruise

Cruise Control Set Speed or VSL

VEHICLE SPEED MPH (km/h) SoftCruise control provides a 5 mph window centered around the cruise set speed. The cruise speed is limited from 2.5 mph below the cruise set speed at full load, to 2.5 mph above the cruise set speed at no load.

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Sophisticated CAT ELECTRONIC FUEL MANAGEMENT SYSTEM

One of the most important things about engine electronics today is the tremendous amount of information that can be stored and retrieved from the ECM. Not only will this information enhance your ability to manage equipment and drivers, but it will also help you take better care of your equipment. We call it the Caterpillar Electronic Fuel Management System. This system offers three ways to control fuel consumption and reduce overall cost of operation: programmable engine features for the road, a diagnostic package in the shop, and an electronics partner at the office.

Cat ID

ADEM 2000 Heart of the System

Direct Data Retrieval • Cat Information

Data Transfer

Display

• MPSI ProLink • Argo Mobile

Wireless Data Retrieval • QUALCOMM • Track Communications

Data Tool

• Cat Communication Adapter

C>prompt SpSq C:\>path=C;\WINDOWS;c:\:c\dos:C:|WINWORD:C|TOPS CMND\ALT\DELETE

Printer

Analysis Package

Fleet Information Software • Trip Reporting • Business Management

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Cat Electronic Technician • ECM Service and Programming • Engine Diagnostics

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Fleet Management FLEET INFORMATION SOFTWARE With Caterpillar’s unique Fleet Information Software (FIS) system, fleet managers can retrieve data and analyze how the engine has been operating. Data stored in the engine’s ECM can be downloaded with industry-available tools, such as the recommended Argo Mobile Data Terminal; or linked directly to a PC through a wireless communications system. FIS features: • Ranks trucks by mpg or idle time • Flags trucks with unacceptable data such as mpg, idle time, total fuel and driving speed • Reports truck time spent at various rpm and mph conditions

CAT ID The Caterpillar Driver Information Display (Cat ID) allows a driver to navigate through a variety of information menus to acquire visible feedback on engine operating conditions, such as miles per hour, gallons of fuel used, average miles per gallon, oil pressure, or coolant temperature. The driver can inform the engine’s computer when crossing a state line or Canadian province, and the computer will begin tracking and recording data during travel in that next state or province. Cat ID can also display critical or important fault codes as they happen, with a number and easy-to-read description of the fault. If you prefer to run without a dash display, dash warning lights that flash codes are still provided.

CAT DRIVER REWARD PROGRAM Driver Reward is an exclusive driver incentive program that allows you to recognize and reward excellent drivers for staying within the fuel-efficient operating limits that you determine. Driver Reward gives you the information needed to manage fuel costs, while rewarding drivers’ performance based on factors they can control, such as idle time and vehicle speed. Implementing the Driver Reward program is simple. Once you determine the fuel-efficient operating goals, you then allow Cat electronics to do the rest, tracking drivers’ performance and calculating rewards. Rewards can be either additional vehicle speed or a “points” system that allows you to recognize excellent driving within your fleet.

THEFT DETERRENT One of the unique features accessible through the optional Cat ID is a theft deterrent capability. When activated by the driver, the feature requires a driver to enter a password before the engine will start. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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World Class Efficiency

SUPERIOR FUEL ECONOMY

LOWEST COST OF OWNERSHIP

The Cat C-12, with its low weight and efficient design, really pays off at the pump, delivering best-in-class fuel economy. The C-12 proved the savings in several recent fuel tests. Results showed the following:

The C-12 design is simple and provides significant cost savings versus competitive engines of similar size or horsepower. In fact, the C-12 can provide up to 42 percent savings versus competitive models on routine maintenance over the life of the engine, following manufacturer’s recommended PM requirements. And, based on analysis of comparable parts consists, the C-12 has lower costs at overhaul time, as well. That’s real value–whether you own one truck or a large fleet of trucks.

• C-12 0.4% to 3.9% better than competiton in SAE Type III fuel test with a major national fleet. • C-12 3.4% to 7.4% better than competition in SAE Type II fuel test with a major national leasing company. • C-12 4.19% better than competition in SAE Type IV fuel test with a large Canadian carrier.

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Scheduled Maintenance Costs* C-12 Versus The Competition (Based on 800,000 miles of operation) 15,000 Mile Oil Change Intervals C-12 Savings

In-Frame Overhaul Cost Comparison* C-12 Versus The Competition + 37%

Cummins ISM

+ 20%

Cummins N14 +

+

Detroit Diesel

+ 4%

Series 60

+ 42%

Cummins ISM

+ 31%

Detroit Diesel

+ 14%

Series 60

* Parts and labor based on published PM guidelines – effective 9/99 pricing.

C-12 Savings Volvo VE-D12

Cummins N14 +

Note: C-12 normal oil change interval is 20,000 miles. N14+ normal oil change interval in O & M Guide is

8%

10,000 miles. Series 60 publishes normal oil change interval as 10,000 miles.

* Parts only, based on published guidelines – effective 9/99 pricing.

ALL CAT ENGINES COMPATIBLE WITH EXTENDED LIFE COOLANT Since its introduction, the Cat C-12 Truck Engine has offered the performance and durability of a heavyweight engine in a lightweight, fuel-efficient package. The teardown and inspection of engines with more than 900,000 miles provides undeniable proof of this lasting quality and performance. (See brochure titled “900,000 Miles Is Just The Beginning,” Cat form #LECT0013).

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Parts and service support when and where it’s needed When it comes to keeping you operating in top form, Cat backs you best with the industry’s most responsive service network. Outstanding service, paired with Caterpillar parts, will help you get maximum life and performance from your Cat truck engine. With more than 2,500 authorized Caterpillar service locations across North America, you can be assured of convenient access to Caterpillar parts and service. Superior quality and greater value are what sets Caterpillar product support above the competition. After investing in a Cat truck engine, sticking with Cat parts and service can be the second most profitable business decision you’ll make. For a free copy of the 2000-2001 Caterpillar Truck Engine Parts and Service Directory, call 1-800-447-4986. Form#LEKT4302-09.

ACCESS TO THE INFORMATION YOU NEED Engine technology is constantly changing. That’s why Caterpillar provides 24-hour technical assistance just a toll-free phone call away. Call 1-800-447-4986 or e-mail us at [email protected]. You’ll be able to talk to a trained expert who can help you keep your trucks on the road making money. Or visit our Web site at: http://www.cattruckengines.com.

FLEXIBLE WAYS TO PROTECT YOUR INVESTMENT Caterpillar has a 2-year/unlimited mileage standard warranty for heavyduty engines, as well as an extended warranty on major components up to 5 years/500,000 miles.* Plus, if you want guaranteed, fixed maintenance costs, the Cat Truck Owner Protection Plan (TOPP)* can be structured almost any way you want to fit your business. Programs are available with a fixed cost of less than one penny per mile. *See your dealer for full details and costs.

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CAT C-12 CUSTOMER BENEFITS ■ Lightweight, high performance. More payload, more productivity. Drives like a 14-liter engine. ■ Demonstrates 3 to 7 percent better fuel economy versus competitors. Lower fuel costs. ■ Maximum capabilities of 445 hp and 1650 lb-ft of torque. Excellent high torque rise for driver-pleasing performance. ■ Incorporates 14-liter design philosophy. Conservative B50 life of 900,000 miles, for excellent durability and long life-to-overhaul. ■ Wide selection of ratings for any on- or off-highway applications. Application flexibility. ■ Common iron set, for excellent horsepower uprate capability at trade-in time. For higher residuals. ■ Lower maintenance and overhaul costs versus competitors. Lower cost per mile.

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Service Training Meeting Guide 712

SESV1712 November 1999

TECHNICAL PRESENTATION

3406E ENGINE CONTROLS ELECTRONIC UNIT INJECTION (EUI)

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3406E ENGINE CONTROLS ELECTRONIC UNIT INJECTION (EUI) MEETING GUIDE 712 SLIDES AND SCRIPT AUDIENCE Level II--Service personnel who understand the principles of engine systems operation, diagnostic equipment, and procedures for testing and adjusting.

CONTENT This presentation is designed to prepare a service technician to identify the components, explain their function, and service the 3406E Electronic Unit Injection (EUI) engines in the D350E and D400E Series II Articulated Trucks.

OBJECTIVES After learning the information in this presentation, the serviceman will be able to: 1. locate and identify the major components in the 3406E EUI system; 2. explain the functions of the major components in the 3406E EUI system; 3. trace the flow of fuel through the fuel system; and 4. trace the flow of current through the engine electrical system.

PREREQUISITES Interactive Video Course "Fundamentals of Electrical Systems" (CD ROM) Electronic Technician (ET) Self Study Course (Included with ET Dealer Additions CD) Caterpillar Machine Electronics Course (Five Modules)

TEMV9002 JEBD3003 SEGV3001 through SEGV3005

Prior training in systems operation and testing and adjusting procedures for the 3406E engines should be completed before participating in this training session. Additionally, the participants should have PC skills including training in Windows 95/98ª and the most current Electronic Technician (ET) software. Estimated Time: 8 Hours Visuals: 80 (2 X 2) Slides Serviceman Handouts: 3 Line Drawings Form: SESV1712 Date: 11/99

© 1999 Caterpillar Inc. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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STMG 712 11/99

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SUPPLEMENTARY TRAINING MATERIAL Brochure "Caterpillar Electronic Technician" Wall Chart "3406E Engine"

NEHP5614 LEWH6740

Training Book "Easy PCs" (available through the Cat Literature System) Also available from bookstores. Published by Qui Corporation

LEBV5169

Training Books "Windows 95 for Dummies/Windows 98 for Dummies" Published by IDG Books IDG Books World Wide Website: http://www.idgbooks.com Available from bookstores Caterpillar EUI Fuel System (Interactive CD ROM)

RENR1391-01

RECOMMENDED 3406E EUI TOOLING Caterpillar Electronic Technician Software, Users Manual and Getting Started Book Caterpillar Electronic Technician Single Use License Caterpillar Electronic Technician Annual Data Subscription (All Engines and Machines) Communication Adapter PC to Communication Adapter Cable Communication Adapter to Machine Cable (combined ATA and CDL Data Link cable; replaces 7X1570 and 7X1412) Digital Multimeter (Fluke 87) Cable Probes Timing Calibration Probe (Magnetic Pickup) Timing Calibration Probe Adapter Sleeve Timing Calibration Probe Cable Unit Injector Height Adjustment Tool Engine Turning Tool

JEBD3003 JERD2124 NEXG5007 7X1700 7X1425 139-4166 9U7330 7X1710 6V2197 7X1171 7X1695 9U7227 9S9082

REFERENCES Troubleshooting Manual "3406E Engine for Caterpillar Built Machines" Systems Operation Testing and Adjusting "3406E and 3456 Engines for Caterpillar Built Machines" Disassembly and Assembly "3406E and 3456 Engines for Caterpillar Built Machines" Specifications Manual "3406E and 3456 Engines for Caterpillar Built Machines" Product Reference Guide "Jake Brake Retarders for Caterpillar Engines" Tool Operating Manual "Using the Communication Adapter" Parts Manual "D400E Series II Articulated TrucksÓ Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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TABLE OF CONTENTS INTRODUCTION ..................................................................................................................5 Overview ..........................................................................................................................6 Major Components ...........................................................................................................7 ELECTRONIC CONTROL SYSTEM ................................................................................27 Introduction.....................................................................................................................27 Fuel Injection .................................................................................................................30 Fuel Injection Control System .......................................................................................32 SYSTEM CALIBRATIONS.................................................................................................45 Speed/Timing Sensor Calibration ..................................................................................45 Injector Calibration ........................................................................................................50 Pressure Sensor Calibration ...........................................................................................51 FUEL SUPPLY SYSTEM ...................................................................................................53 Introduction ....................................................................................................................53 System Fuel Flow ..........................................................................................................54 SYSTEM POWER SUPPLIES ............................................................................................61 Introduction ....................................................................................................................61 ECM Power Supply .......................................................................................................62 Injector Power Supplies .................................................................................................65 Analog Sensor Power Supply ........................................................................................66 Digital Sensor Power Supply .........................................................................................67 ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS .....................................................................69 Introduction ....................................................................................................................69 Speed/Timing Sensors ....................................................................................................70 Analog Sensors and Circuits ..........................................................................................72 Digital Sensors and Circuits ...........................................................................................82 Engine Shutdown Systems .............................................................................................85 Ether Injection System ...................................................................................................87 CAT Data Link ...............................................................................................................88 Logged Events ................................................................................................................90 Caterpillar Monitoring System ......................................................................................91 Conclusion .....................................................................................................................92 SLIDE LIST .........................................................................................................................93 SERVICEMAN'S HANDOUTS ..........................................................................................94 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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INTRODUCTION This presentation discusses 3406E Electronic Unit Injection (EUI) Engine Controls in D350E and D400E Series II Articulated Trucks. The topics are sequenced as follows: - Introduction and Major Components ¥ Major topics

- Electronic Control System - Fuel Supply System - System Power Supplies - Electronic Sensors and Systems

INSTRUCTOR NOTE: The presentation refers to and describes Electronic Technician (ET) as the programming tool for the 3406E engine. For this reason, it is essential that students demonstrate competence in Windows 95/98/NTª and the Electronic Technician (ET) program prior to starting this training session. Also, competence in 3406E basic engine systems and maintenance must be demonstrated. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Overview The 3406E engine equipped with the EUI fuel system is available in construction equipment and other applications.

¥ System features and benefits

EUI engines have many features and benefits not possible with mechanical fuel systems. These features include a very clean exhaust, improved fuel consumption and cold starting, simplified maintenance, fewer moving parts, improved diagnostics and reduced operating costs. The system has additional advantages which will be covered later in this presentation.

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FUEL GALLERY

EUI EJECTORS PRIMING PUMP

ECM

PRESSURE REGULATOR

SECONDARY FILTER BASE FILTER (2 MICRON) TEMPERATURE PRIMING PUMP SENSOR CHECK VALVES

PRIMARY FILTER RELIEF VALVE TRANSFER PUMP

WATER SEPARATOR TANK

3 Major Components ¥ Fuel flow

¥ Components similar to 3500 EUI

¥ Injectors are mechanically actuated, electrically signalled

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This schematic shows the fuel flow through the various mechanical components in the EUI fuel system. A detailed explanation of the system and the various components follows later in this presentation. The electronic components in the EUI fuel system are very similar to those used in the 3500B EUI engine. They are also similar to the 3408E/3412E HEUI systems. However, in the EUI system the injectors are actuated by a camshaft. The injectors are mechanically actuated and electronically signalled to start injection.

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This slide shows the six major types of components in the EUI fuel system. ¥ Six major system components: 1. ECM 2. Throttle position sensor 3. Speed/timing sensor 4. Injector 5. Temperature sensor 6. Pressure sensor

- ECM (1) - Throttle Position Sensor (2) - Speed/Timing Sensor (3) - Injector (4) - Temperature Sensor (5) - Pressure Sensor (6) The data link (not shown) provides a two-way communication path between the EUI system and the remaining electronic circuits or systems on the machine. The CAT Data Link also allows the service tool to communicate with the engine electronic system.

NOTE: Only one example of each sensor (pressure, temperature and speed/timing) is shown in this view.

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¥ ECM (arrow)

The principal component in the EUI system, the Electronic Control Module (ECM), is mounted on the left side of the engine. The ECM (arrow) is the "heart" of the engine. The ECM performs engine governing, timing and fuel limiting. It also reads sensors and communicates to the instrument display system through the CAT Data Link. This series of ECM can be recognized by the two 40 pin connectors. Although similar in appearance to the 3408E/3412E HEUI ECM, they are not interchangeable.

¥ Personality module not serviced ¥ Flash programming used for updates

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The Personality Module is used by the ECM to store all the rating information for a particular application. The Personality Module cannot be physically replaced, but must be flash programmed (reprogrammed) using a PC. This ECM has no Personality Module Access Panel. Among the visible components are the Wiring Harness and 40 Pin Connectors to the ECM.

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¥ System components: 1. Injector connector 2. Ground stud 3. Turbo outlet pressure sensor 4. Inlet air temperature sensor 5. Timing calibration connector 6. Fuel lines

Other components located on the left rear of the engine, starting from the top, are as follows: The Injector Connector (1) connects all the injectors to the ECM. The Ground Stud (2) used to provide a ground for the ECM. The Turbo Outlet (Boost) Pressure Sensor (3) used by the ECM to provide fuel/air ratio control. The Inlet Air Temperature Sensor (4) used by the ECM to protect the engine against excessive air inlet temperatures caused by a plugged air to air aftercooler. The Timing Calibration Connector (5) located just above the ECM is used to connect the Timing Calibration Sensor to the ECM in order to calibrate the (upper) Speed Timing Sensor. This process also requires the use of ET. The fuel lines (6) direct fuel through the ECM for cooling purposes.

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1. Secondary fuel filter 2. Priming pump

The Secondary Fuel Filter (1) is mounted on the left side of the D400E engine compartment, and can be serviced from the outside through an access panel. The Fuel Priming Pump (2) is mounted on the filter housing. The filter should be installed dry. If it is necessary to fill the filter, this should be performed using the priming pump. The filter should not be filled using any other method, other than starting the engine. This engine will normally purge the air from a new filter quite quickly. The fuel manifold contains the fuel pressure regulator valve necessary to maintain pressure between the transfer pump and the injectors and returns excess fuel to the tank.

¥ Fuel temperature sensor

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The Fuel Temperature Sensor is also located on the filter housing. The ECM uses the sensor's output to correct any power deficiencies due to high fuel temperatures. The ECM maintains the same mass flow (within certain limits) to the injectors, regardless of fuel density changes due to temperature.

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¥ Coolant temperature sensor (arrow)

The engine Coolant Temperature Sensor (arrow) is located on the front of the engine, below the thermostat housing. This sensor is used with the ECM to control various functions. The following systems or circuits use the Temperature Sensor output to the ECM: - The Caterpillar Monitoring System Coolant Temperature Gauge

¥ Sensor functions

and the High Coolant Temperature Warning Alert Indicator LED on the Caterpillar Monitoring System panel. (The information is transmitted over the CAT Data Link.) - The Engine Demand Fan Control, if installed, uses the sensor signal reference to provide the appropriate fan speed. - The Cat Electronic Technician (ET) status screen shows the coolant temperature indication.

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1. Atmospheric pressure sensor

The Atmospheric Pressure Sensor (1) is installed in the cylinder block and is vented to the atmosphere within the engine. This sensor has various functions which are fully described later in the presentation. Briefly, the sensor performs the following functions:

¥ Sensor functions

- Ambient pressure measurement for automatic altitude compensation, automatic air filter compensation and ET. - Absolute pressure measurement for the fuel ratio control, and also ET and Caterpillar Monitoring System panel (gauge) pressure calculations.

2. Timing calibration connector

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Just to the right of the Atmospheric Pressure Sensor is the Timing Calibration Connector (2). This connector is used in conjunction with a Timing Probe and wiring harness to calibrate the Speed/Timing Sensors.

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¥ Speed/timing sensors: 1. High speed 2. Cranking speed

3. Turbo outlet pressure sensor - Used for air/fuel ratio control

The Speed/Timing Sensors are located behind the timing gear cover, as shown here: high speed sensor, upper position (1), cranking speed sensor, lower position (2). At the front of the engine on the left side of the cylinder head is the Turbo Outlet (Boost) Pressure Sensor (3). This sensor is used with the ECM to control the air/fuel ratio electronically. This feature allows very precise smoke control, which was not possible with mechanically governed engines. The sensor also allows boost pressure to be read using the service tool.

NOTE: The Air Fuel Ratio Control cannot be manually adjusted on the D350E or D400E Engines.

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¥ Machine interface connector (arrow)

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The Machine Interface Connector (arrow) links the engine wiring harness to the machine wiring harness. Circuits such as the ECM power supply, the throttle position sensor, the data links and the shutdown circuits are routed through this connector.

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¥ Injector connector

The injector connector is located in the valve cover and supplies current to all six injectors. In this 12 pin connector, nine pins are used for the injector solenoids and three are used for the retarder solenoids. (The six injector return wires are paired into three connectors.) This injector circuit is described in detail later in the presentation (System Power Supplies).

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¥ Oil pressure sensor (arrow)

The oil pressure sensor (arrow) is located above the engine oil cooler. This sensor is used to warn the operator of low oil pressure. The ECM will log an event if the sensor registers low oil pressure under certain conditions. These conditions are fully described later in the presentation.

¥ Six analog sensors

This sensor is an analog type. Six analog sensors are installed on the D350E/D400E Series II engines: - Coolant - Temperature - Fuel Temperature - Inlet Air Temperature - Atmospheric Pressure - Turbocharger Outlet Pressure

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¥ Inlet air temperature sensor (arrow)

The Inlet (manifold) Air Temperature Sensor (arrow) is located on the left side of the engine, above the ECM. This sensor is used to warn the operator of potentially damaging conditions causing the air supply to be overheated. High air inlet temperatures can cause very high exhaust temperatures in a ratio of three to one. For example: The air inlet temperature can rise from 27 to 93¡C (100 to 200¡F). This condition can cause the exhaust temperature to rise from 538 to 704¡C (1000 to 1300¡F), resulting in possible exhaust valve or turbocharger damage.

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Timing Calibration Components ¥ Calibration plug (arrow)

When performing timing calibration, the Timing Calibration Probe is installed in the cylinder block by first removing the plug (arrow).

¥ Timing calibration sensor installation

A timing calibration jumper cable is installed into the timing calibration connector just above the ECM. The Timing Calibration Probe actually takes the place of the lower (cranking) Speed Timing Sensor in the circuit as only the upper (high speed) sensor is calibrated.

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¥ Crankshaft slot (arrow) ¥ Timing calibration probe installation

¥ Machined face used to set clearance

The crankshaft has a machined slot on the counterweight as shown (arrow). The slot is located just behind the No. 1 rod bearing. The Timing Calibration Probe is inserted through the block and generates a signal from the crankshaft slot. A machined face (below the arrow) is used to set the clearance between the probe and the crankshaft. This process is explained in detail later in the presentation.

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Machine Mounted Components ¥ Throttle position sensor (arrow)

The Throttle Position Sensor (arrow) is mounted on the throttle pedal and is used to signal the desired engine speed from the operator to the ECM electronically. No mechanical connection exists between the pedal and the governor (ECM).

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1. Ground level shutdown switch

The Ground Level Shutdown Switch (1) is located below the cab door. In an emergency, this switch permits shutting down the engine from outside the cab. This switch also provides a convenient way of electrically isolating the injectors during cranking for maintenance purposes.

2. Battery disconnect switch

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To the right of this switch is the Battery Disconnect Switch (2). The disconnect switch should always be used to isolate the ECM when electric arc welding is performed on the machine.

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¥ Service tool connector (arrow)

¥ Allows access to ET service tool

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The D350E/D400E Service Tool Connector (arrow) is located in the cab on the right side console. The Service Tool Connector is used to connect the ET service tool to the machine electrical/electronic systems. The connector allows the service tool to access the ECM's to read diagnostic and status screen information, perform calibrations and other functions.

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3406E ENGINE SYSTEM BLOCK DIAGRAM (D400E) ENGINE MOUNTED COMPONENTS 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS

3 RETURNS ENGINE RETARDER SOLENOIDS

J2

ECM J1

HIGH SPEED/TIMING SENSOR

CRANKING SPEED/TIMING SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

GROUND BOLT

COOLANT TEMPERATURE SENSOR MACHINE INTERFACE CONNECTOR FUEL TEMP SENSOR

EXTENSION TO REMOTE FILTER (D400E)

INLET AIR TEMPERATURE SENSOR OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR

20 ¥ Engine component identification

This schematic identifies the D400E Series II external EUI engine electronic and electrical components. The components shown on this diagram are mounted on the engine and those on the following diagram are machine mounted.

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3406E SYSTEM BLOCK DIAGRAM (D400E) MACHINE MOUNTED COMPONENTS DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

MACHINE INTERFACE CONNECTOR

24 V UNSWITCHED POWER ENGINE RETARDER SELECTOR SWITCH 15 AMP BREAKER

1 2

LOW/MED/HIGH

MAIN POWER RELAY

KEY SWITCH

3

MAIN POWER

4 1 2

MED

3

THROTTLE SENSOR

THROTTLE PEDAL

HIGH

4

GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

ENGINE RETARDER LAMP STARTING AID SWITCH

+ BATTERY

RELAY

ETHER START VALVE

CAT MONITORING SYSTEM CYLINDER 10

15

AUT

20

5

ENGINE

P

25

R

X100

0

MPH km/h

30

44

24 V

ET SERVICE TOOL CAT AND ATA DATA LINK

21 ¥ Machine mounted component identification

This schematic identifies the machine mounted engine electronic and electrical components.

INSTRUCTOR NOTE: At this time, it is recommended that each component be located on the machine and the function of each reviewed with the students. A list of the components follows. If an engine is available out of a machine, component identification will be easier because some components are difficult to see. Some additional (used/defective) components available for examination on a table will be helpful.

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ENGINE COMPONENT LIST Electrical Components ECM 40 Pin Connectors (2) Timing Calibration Installation Location Timing Calibration Connector Timing Sensor, High Speed Timing Sensor, Cranking Speed Coolant Temperature Sensor Inlet Air Temperature Sensor Atmospheric Pressure Sensor Turbocharger Outlet Pressure Sensor Oil Pressure Sensor Fuel Temperature Sensor Machine Interface Connector Engine and Machine Ground Bolts Service Tool Connector Throttle Position Sensor Shutdown Switches Disconnect Switch Mechanical (Fuel Delivery) Components Primary Filter and Water Separator Secondary Filter Priming Pump Transfer Pump Pressure Regulator Valve Injectors (6) Cylinder Head Fuel Passage ECM Fuel Cooling Passage and Connectors

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ELECTRONIC CONTROL SYSTEM

22 ELECTRONIC CONTROL SYSTEM Introduction This section of the presentation explains the Electronic Control System including the following components: - ECM - Personality Module - Timing Wheel Also covered are the following subsystems and related procedures: - Timing Control - Fuel Quantity Control - Speed Control - System Calibrations - Cold Modes

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23 ¥ ECM: - Governor - Fuel system computer - Injection timing controller ¥ Same ECM used in most 3406E applications ¥ Personality module contains software

The Electronic Control Module (ECM) functions as the governor and fuel system computer. The ECM receives all the signals from the sensors and energizes the injector solenoids to control timing and engine speed. The ECM is used in most 3406E, 3456, 3176B and 3196 engine applications. The ECM can be moved from one application to another. However, a password is required to activate the ECM when new software is installed. The Personality Module contains the software with all the fuel setting information (such as horsepower, torque rise and air/fuel ratio rates) which determines how the engine will perform. The Personality Module is wired into the ECM and no access panel is provided. Flash Programming is the only method used to update the software on the 3406E. This method requires electronic reprogramming of the Personality Module software.

¥ Upgrading personality module software

Upgrading the software is not a routine task, but might be performed for reasons of a product update, a performance improvement or a product problem repair.

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STMG 712 11/99 ¥ ECM is sealed

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NOTE: The ECM is sealed and needs no routine adjustment or maintenance. The Personality Module cannot be accessed other than by Flash Programming. The ECM has an excellent record of reliability. Therefore, any problems in the system are most likely to be in the connectors and wiring harness. In other words, the ECM should typically be the last item in troubleshooting.

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24 Fuel Injection ¥ Unit injectors ¥ Electrically signalled, mechanically actuated

¥ Injector codes

The 3400E EUI unit injector is electrically and mechanically similar to the 3500 EUI electronic unit injector. The injector is controlled electrically by the ECM and is actuated mechanically. The signal from the ECM controls the opening and closing of the solenoid valve. The solenoid valve controls the flow of high pressure fuel to the cylinder. This system enables the ECM to control fuel volume and timing. The 3400E injector has bar codes and numerical codes marked on the tappet. The numerical code must be entered into the ECM using ET. The purpose of this code is to ensure that all injectors are matched as perfectly as possible in performance, both in timing and fuel quantity. If an injector is replaced, moved to another position on the engine, or if two injectors are switched, then the injector codes must be reprogrammed.

¥ Programming injector codes

The injector codes are programmed into the ECM using ET and the Calibrate Sensor Screen. Failure to enter the codes into a new ECM may result in unequal timing and fuel delivery between cylinders.

WARNING The injector solenoids operate on 105 Volts direct current. Always remain clear of the injector area when the engine is running or electrical shock may occur. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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EUI INJECTOR TESTING METHODS INJECTOR SOLENOID TEST CYLINDER CUTOUT AUTOMATIC INJECTOR TEST

25 Three tests can be used to determine which cylinder or injector is malfunctioning: ¥ Injector testing

INJECTOR SOLENOID TEST This test is performed while the engine is stopped. The injector solenoids can be tested automatically with the service tool using the Injector Solenoid Test. This function individually tests each solenoid in sequence and indicates if a short or an open circuit is present. CYLINDER CUTOUT (Manual test) This test is performed while the engine is running at any speed. The 105 Volt pulse can be individually cut out to aid in troubleshooting misfire problems in the injector and the cylinder. AUTOMATIC INJECTOR TEST This test is performed with the service tool while the engine is running at any speed. The test makes a comparative evaluation of all injectors and numerically shows the results. The test enables an on-engine evaluation of the injectors. (This test cannot be performed using the ECAP.) When diagnosing a misfire problem, a satisfactory test of all injector solenoids without any diagnostic messages indicates that a mechanical problem in the cylinder probably exists. This problem could be caused by a seized injector, a damaged inlet or exhaust valve.

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EUI CONTROL LOGIC TIMING CONTROL ENGINE SPEED FUEL QUANTITY COOLANT TEMPERATURE

DEGREES BTDC

TIMING FUEL RPM

SELECT TIMING

DESIRED TIMING BTDC

CONVERT DESIRED TIMING

FUEL INJECTION TIMING WAVE FORM

COLD MODE

26 Fuel Injection Control System This diagram shows the timing control logic within the ECM. ¥ Fuel timing control ¥ Inputs to timing control

¥ Benefits of a "smart" timing control

Engine speed and fuel quantity (which relates to load) input signals are received by the timing control. The coolant temperature signal determines when the Cold Mode should be activated. These combined input signals determine the start of fuel injection. The timing control provides the optimum timing for all conditions. The benefits of a "smart" timing control are: - Reduced particulates and lower emissions - Improved fuel consumption while still maintaining performance - Extended engine life - Improved cold starting

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3406E ELECTRONIC GOVERNOR

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

SHUTDOWNS

ECM ELECTRONIC GOVERNOR 6 5 SIGNALS TO FUEL 4 INJECTORS 3 2 1

FUEL INJECTION CONTROL

SPEED/TIMING SIGNAL

FRC MAPS

ENGINE RPM

TORQUE MAPS

ENGINE CONTROL LOGIC

THROTTLE

TDC ENGINE RPM

ENGINE RPM TURBO OUTLET AND ATMOSPHERIC PRESSURE SENSORS

TIMING WHEEL SPEED/TIMING SENSORS

27 Four input signals are used to control fuel quantity: ¥ Fuel quantity control ¥ Inputs to fuel quantity control

1. Engine speed 2. Throttle position 3. Boost 4. Coolant temperature These signals are received by the electronic governor portion of the ECM. The governor then sends the desired fuel signal to the fuel injection and injection actuation controls. The fuel quantity control logic also receives signals from the fuel ratio and torque controls. Two variables determine fuel quantity and timing: - The start of injection determines engine timing.

¥ Start of injection determines timing

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- The injection duration determines the quantity of fuel to be injected. 670 de 1842

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3406E (PASSIVE) SPEED/TIMING SENSORS HIGH SPEED (UPPER) SPEED/TIMING SENSOR

J44 OR BK

P44 1 2 J1 P1 12 18

CRANKING (LOWER) SPEED/TIMING SENSOR

- HIGH SPEED S/T SENSOR + HIGH SPEED S/T SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR J20 OR BK

P20 1 2

J26

ECM (3406E)

P26 723-PK 724-PU

2 1

4 39

- CRANKING S/T/+TDC SENSORS + CRANKING S/T/-TDC SENSORS

J2 P2 NOTE: P20/J26 POLARITY IS INTENTIONALLY REVERSED

TIMING CALIBRATION PROBE 1 2

2 1

1 2 TIMING CALIBRATION CABLE

28 ¥ Speed/timing sensors

¥ Four functions of the speed/timing sensor

Two Speed/Timing Sensors are installed in this 3406E: a high speed (upper) and a cranking speed (lower) sensor. The Speed/Timing Sensors serve four functions in the system: 1. Engine speed measurement 2. Engine timing measurement 3. TDC location and cylinder number identification 4. Reverse rotation protection

¥ Sensor installation

¥ Passive sensors require no power supply Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

The Speed/Timing Sensors, which are mounted on the rear of the front housing, are installed with a clearance between the sensor and the timing wheel. This clearance is not adjustable NOTE: These sensors are not the same as those typically used on other EUI systems. They are the passive type which do not require a power supply. Furthermore, the high speed and cranking sensors are not interchangeable and each sensor has a different part number. 671 de 1842

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TIMING WHEEL TDC TDC CYLINDER No. 1 REF

4

REF

CRANKING SPEED/TIMING SENSOR

EXTRA TOOTH 2 HIGH SPEED/TIMING SENSOR TDC

TIMING CALIBRATION RANGE ± 4°

1 REF

REF 6

TIMING WHEEL ROTATION

TDC

TDC 5

FIRING ORDER: 1 5 3 6 2 4 REF

REF

3 TDC

29 ¥ High speed sensor

¥ Cranking speed sensor

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The high speed (upper) Speed/Timing Sensor measures engine speed for normal operations including governing and crankshaft position for timing purposes and cylinder identification. The cranking (lower) Speed/Timing Sensor is used during starting and allows continuous operation if the high speed sensor fails. A failure of the high speed sensor will cause the ECM to automatically switch to the cranking Speed/Timing Sensor. Also, the check engine lamp will turn ON.

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30 ¥ Timing wheel ¥ Timing marks (arrow)

¥ Tooth arrangement identifies TDC

¥ Sensor and tooth arrangements prevent reverse rotation

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The Timing Wheel is a part of the drive gear for the camshaft. Timing marks (arrow) are used to locate the wheel and the camshaft in the correct position relative to the crankshaft which is pinned at TDC. This Timing Wheel is used in all 3406E engines with passive Speed/Timing sensors. As previously stated, the Timing Wheel has a total of 25 teeth. One tooth is positioned midway between the adjacent teeth. This configuration is used by the ECM to locate TDC on the No. 1 cylinder (and subsequent cylinders).

INSTRUCTOR NOTE: Reverse rotation protection is accomplished by using the sequence in which the signals from the two sensors are received by the ECM. The spacing between the two sensors on the wheel is 90 degrees. If the interval between the signals is 270 degrees, this information is interpreted by the ECM as reverse rotation. The injectors will be disabled.

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31 ¥ Speed/timing sensors

The Speed/Timing Sensors are positioned horizontally on the engine, but are positioned perpendicular to the timing wheel surface. In other words, they face the side of the the timing wheel, similarly to the 3408/3412E installation. However, the timing wheel is different as seen on the previous page.

¥ Sensors generate a PWM signal from timing wheel teeth

The teeth and sensors generate a signal which is converted by the ECM to a Pulse Width Modulated (PWM) output signal for the purpose of timing and a frequency modulated output signal for speed measurement.

INSTRUCTOR NOTE: A description of PWM signals is provided later in this presentation (Sensors and Systems).

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CRANKING TIMING GEAR TOOTH TABLE

CRANKING SPEED SENSOR

TABLE CRANKSHAFT CYLINDER ANGLE ENTRY REFERENCE NONE IDENTIFIED 30° A 30° B 30° C 30° D HIGH 30° E SPEED 30° F SENSOR 15° G 15° H 15° I

30°

A

30°

B

30°

C

30°

CRANKSHAFT DEGREES

30°

D

E

30°

F

15°

G

15°

H

15°

I

TIMING WHEEL ROTATION

32 ¥ Cranking ¥ Timing wheel teeth and spacing

The Speed/Timing Sensors use the timing wheel with the teeth arranged as shown to determine: - Top Dead Center No. 1 (When found, the cylinders can be identified.) - Engine speed The sequence of signals shown in the second column (duty cycle) is analyzed by the ECM. At this point, no fuel will be injected until certain conditions have been met.

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AFTER PATTERN RECOGNITION TIMING GEAR TOOTH TABLE

CRANKING SPEED SENSOR

TABLE CRANKSHAFT CYLINDER ANGLE ENTRY REFERENCE 30° A CYL NO 5 30° B 30° C 30° D CYL NO 1 30° E 30° F 15° G 15° H 15° I

FIRING ORDER 153624

HIGH SPEED SENSOR

CRANKSHAFT DEGREES

TIMING WHEEL ROTATION 30°

30°

A

B

CYL NO. 3 TDC

30°

C

30°

30°

D

CYL NO. 5 REFERENCE EDGE

E

CYL NO. 5 TDC

30°

F

15°

G

15°

H

CYL NO. 1 REFERENCE EDGE

15°

I

CYL NO. 1 TDC

33 ¥ After pattern recognition

During start-up, the Cranking Speed Sensor initially monitors the pulses created by the passing teeth and identifies the sequence as shown. After a complete rotation, the control can recognize the location of TDC from the pattern in the above illustration. During initial cranking, no fuel is injected until the following conditions are met:

¥ Initial firing sequence

The timing wheel has completed a full revolution. TDC for all cylinders is identified by the control. After the sensor has provided the necessary signals, the ECM is ready to start injection. NOTE: The reference points in the illustration are positions on the timing wheel where the control measures the point of injection and TDC.

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TIMING GEAR TOOTH TABLE TABLE CRANKSHAFT CYLINDER ANGLE ENTRY REFERENCE

CRANKING SPEED SENSOR

30°

A

30° 30° 30° 30° 30° 30° 15° 15° 15°

A B C D E F G H I 30°

NORMAL OPERATION

CYL NO 5

CYL NO 1

HIGH SPEED SENSOR

TIMING WHEEL ROTATION 30° 30°

B

C

D

30°

E

62° BTDC (EEPROM)

CYL NO. 3 TDC

CYL NO. 5 REFERENCE EDGE

30°

F

15°

G

15°

H

15°

I

62° BTDC (EEPROM) DES TIMING

DES TIMING DELAY

CRANKSHAFT DEGREES

DELAY

NO. 5 INJECTION

ASSUMED TDC CYL NO. 5 TDC (CALIBRATED)

CYL NO. 1 REFERENCE EDGE

NO. 1 INJECTION

ASSUMED TDC CYL NO. 1 TDC (CALIBRATED)

34 ¥ Normal operation

¥ Signal pattern identifies TDC ¥ Conditions for injection

During normal operation, the ECM can determine timing from the sequence reference point for each cylinder. The reference point is stored by the ECM after calibration is performed. Injection timing is calibrated by connecting a TDC probe to the service access connector on the engine harness, and by activating the calibration sequence with the Caterpillar ET service tool. The ECM raises the engine speed to 1100 rpm (to optimize measurement accuracy), compares the actual No. 1 TDC location to the assumed cylinder No. 1 TDC location, and saves the offset in the EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).

NOTE: The calibration offset range is limited to ± 4 crankshaft degrees. If the range is exceeded, the offset is set to zero (no calibration) and a calibration diagnostic message is generated.

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INJECTION CURRENT WAVEFORM ONE CYCLE

CURRENT FLOW

PULL-IN PEAK CURRENT

HOLD-IN PEAK CURRENT

0

1

2

3

5

4

TIME (MILLISECONDS)

35 ¥ Unit injector current flow

This illustration shows how the current increases initially to pull in the injection coil and close the poppet valve. Then, by rapidly chopping (pulsing) the 105 Volts on and off, current flow is maintained. The end of injection occurs when the current supply is cut; therefore, fuel pressure drops rapidly in the injector.

INSTRUCTOR NOTE: This waveform may be demonstrated with a 131-4870 Scopemeter (or equivalent) and a current probe.

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FUEL SYSTEM LIMITS • • • • •

Maximum Horsepower Maximum Torque Fuel Ratio Cold Mode Limit Cranking Fuel Limit

36 System Controls Just as mechanically controlled engines had mechanical limits to determine maximum fuel delivery during full load, full torque and acceleration, the EUI system also has electronic limits to protect the engine. These limits are: - Maximum Horsepower ¥ Fuel system limits

- Torque Limit (determines torque rise characteristics) - Fuel Ratio Control (limits fuel until sufficient boost is available) - Cold Mode Limit (limits fuel, controls white smoke when cold) - Cranking Limit (limits fuel during cranking) An acceleration delay during start-up holds the engine at LOW IDLE for two seconds or until oil pressure reaches 140 kPa (20 psi).

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FUEL SYSTEM COLD MODES • Speed Control • Fuel Limiting • Injection Timing • Ether Injection

37 ¥ Cold modes

The EUI fuel system is designed to modify the operational characteristics of the engine during cold operation. This modification is done to protect the environment, the engine and to improve the operational characteristics of the engine.

¥ Fuel system derates

As the system limits fuel for every condition, derates are also built into the system for protection. These derates are individually covered later in the presentation, but are summarized here: - Automatic Altitude Compensation (Altitude derate) - Automatic Filter Compensation, derates for air filter restriction, (not installed on Articulated Trucks) - Engine Warning Derate, derates for low oil pressure and high coolant temperature, (not installed on Articulated Trucks)

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STMG 712 11/99 ¥ Power correction

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If a loss of boost sensor output occurs, the ECM assumes zero boost pressure. Although not strictly a derate, power is reduced by approximately 50 to 60%. - Fuel Temperature Compensation (Compensates up to 5% for power loss caused by hot fuel)

NOTE: Fuel Temperature Compensation is not designed to correct for excessive fuel overheating which could be caused by a variety of reasons such as low fuel level combined with high ambient temperature. INSTRUCTOR NOTE: Discuss how these Cold Mode variations can change the engine characteristics, particularly during diagnostic operations. For example: - Engine speed may be raised in Cold Mode. - Engine power may be limited in Cold Mode. - Engine fuel may be limited during cranking in Cold Mode.

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3406E SPEED/TIMING SENSOR CALIBRATION CIRCUIT HIGH SPEED (UPPER) SPEED/TIMING SENSOR

J44 OR BK

P44 1 2

P1 J1 12 18

ECM (3406E)

TIMING CALIBRATION CABLE

TIMING CALIBRATION PROBE

P26 723-PK 724-PU

2 1

1 2

TIMING CALIBRATION CONNECTOR CRANKING (LOWER) SPEED/TIMING SENSOR

J20 OR BK

P20 1 2

- HIGH SPEED S/T SENSOR + HIGH SPEED S/T SENSOR

4 39

- CRANKING S/T/+TDC SENSORS + CRANKING S/T/-TDC SENSORS

P2 J2

J26 2 1

NOTE: P20/J26 POLARITY IS INTENTIONALLY REVERSED

38 SYSTEM CALIBRATIONS Speed/Timing Sensor Calibration

¥ Timing calibration sensor installation

The Timing Calibration Probe (magnetic pickup) must be installed in the cylinder block for calibration. The Timing Calibration Probe Cable is used to connect the probe to the Timing Calibration Connector. One end of the cable is connected to the Timing Calibration Probe. The other end of the cable is connected to the P26 connector. The connector is located above the ECM. During calibration, the Timing Calibration Probe replaces the Cranking Sensor in the circuit. Because the Cranking Sensor is disconnected during calibration, only the upper (high speed) sensor is calibrated. Therefore, both sensors must share the calibration data when the Cranking Sensor is reconnected.

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NOTE: For calibration, only the designated Timing Calibration Connector (P26) just above the ECM can be used, not the Speed/Timing Sensor Connector (P20) located at the front of the engine. As shown in the diagram, using the incorrect connector will cause the wrong polarity and the wrong timing calibration value to be recorded in the ECM. A timing error of approximately 4 degrees will result if the wrong connector is used.

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TIMING CALIBRATION PROBE INSTALLATION

CRANKSHAFT COUNTERWEIGHT

TDC SLOT MACHINED FACE

DIRECTION OF ROTATION

ENGINE BLOCK (SHOWN FROM REAR)

TIMING CALIBRATION PROBE AIR GAP

39 ¥ Timing calibration probe installation and adjustment

¥ Avoid damage to probe

¥ Set probe clearance

This view of the Timing Calibration Probe (magnetic pickup) shows how the air gap (clearance) is established between the probe and the face of the crankshaft counterweight. After top dead center (TDC) is located, rotate the engine clockwise approximately 60 degrees to prevent engaging the probe in the slot. The timing probe will be destroyed if the engine is rotated with the probe in the slot. (The crankshaft is positioned at TDC initially to locate the machined face on the counterweight.) Insert the Timing Calibration Probe into the block until it touches the face of the crankshaft counterweight. Then, retract the probe 1 mm (.04 in.) to provide a running clearance. A 2D6392 O-ring positioned on the probe can be used to measure the clearance. If the probe clearance is not set correctly, erratic performance or failure of the timing calibration sequence can occur or the probe may be destroyed.

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STMG 712 11/99 ¥ Timing calibration engine speed automatically set

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Using ET, Timing Calibration is selected and the desired engine speed is automatically set to 1100 rpm. (This speed varies between engines and is only specific to the 3406E.) This step is performed to prevent instability and ensures that no backlash is present in the timing gears during the calibration process. Remove the calibration equipment, install the plug and connect all harnesses. After the completing the procedure, the engine should be retested to verify the correct operation. Active and logged fault screens must also be checked.

NOTE: The 3406E engine in the D350/D400E Series II Articulated Trucks has limited access in the flywheel housing for the 9S9082 Turning Tool. Therefore, the cab must be raised to gain access to the timing pin and engine turning tool openings. (The TDC timing bolt is also the turning tool upper access panel attachment bolt.)

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TIMING CALIBRATION TIMING WHEEL

REFERENCE EDGE TO TDC DISTANCE REFERENCE EDGE

ASSUMED CYL. NO. 1 TDC

-4°

+4° ±4°

TIMING CALIBRATION SENSOR SIGNAL

ACTUAL CYL. NO. 1 TDC

TIMING REFERENCE OFFSET (MAXIMUM RANGE ± 4 DEGREES)

25 ENGINE DEGREES

40 ¥ Timing calibration ¥ Nulls small crankshaft to timing gear tolerances

The Speed/Timing Sensors use the timing wheel for a timing reference. Timing calibration improves fuel injection accuracy by correcting for any slight tolerances between the crankshaft, timing gears, timing wheel and Speed/Timing Sensor installations. During calibration, the offset is logged in the control module EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory). The calibration offset range is limited to ± 4 crankshaft degrees. If the timing is out of range, calibration is aborted. The previous value will be retained and a diagnostic message will be logged. Timing calibration is normally performed after the following procedures: 1. ECM replacement 2. High Speed/Timing Sensor replacement 3. Timing Wheel replacement

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41 3406E Injector Calibration The 3406E electronic unit injectors require calibration after installation or after an ECM replacement. To access EUI Injector Calibration, use the following pull down menu sequence: Service / Calibrations / Injector Codes Calibration ¥ Injector calibration balances fuel flow between cylinders

The purpose of Injector Calibration is to enable a more precise fuel flow balance between cylinders. The injectors are flow checked and calibrated at the factory. Any minute fuel flow deviations are represented by a code stamped on the top of the injector. These codes are programmed into the ECM with the injector calibration function. If for any reason injectors are changed or interchanged, calibration must be performed for the affected injectors to avoid a power imbalance between the cylinders. INSTRUCTOR NOTE: A full description of this process is included with the ET Self-Study Course. This course is included with the current ET software CD ROM.

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42 Pressure Sensor Calibration ¥ Two methods to calibrate pressure sensors

Two methods can be used to perform pressure sensor calibration: the key switch and the ET methods. Using the same calibration pulldown menu previously used, select the following pull down menu sequence: Service / Calibrations / Pressure Sensor Calibration The engine must not be running during Pressure Sensor calibration. The atmospheric pressure sensor is used as the baseline to adjust the other sensors. Other sensors with readings which do not agree with the atmospheric sensor's output readings will be adjusted (within limits) to agree with the atmospheric sensor. Select Start or A to begin the sensor calibration.

¥ ET pressure sensor calibration

A diagnostic routine is built into the program which will identify a calibration problem. It could be that a sensor is out of the normal output range for calibration. For example, the reason for calibration may be that oil pressure reads +27.6 kPa (+4 psi) with the engine stopped. This condition means that the oil pressure sensor absolute pressure reading is 130.9 kPa (19 psia) whereas the pressure at sea level is 119 kPa (14.7 psia). As long as the error is within the calibration range, it will be corrected. If not, a repair is necessary.

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Once again, this process is more fully covered in the ET course. 688 de 1842

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INSTRUCTOR NOTE: This material will be reinforced if the following ET tasks are demonstrated. Review the material with questions following the tasks. The demonstration can be performed on an engine, machine or a Training Aid with a laptop computer. The suggested topics are: Basic ET review (if required) Status screens with throttle switch status, desired engine speed, fuel position etc. Active diagnostic codes Logged diagnostic codes Events screen Configuration screen Timing, injector and pressure sensor calibrations Injector solenoid test Cylinder cutout Automatic injector test This subject matter is covered in the ET training material which is included with the current ET Dealer Additions CD ROM.

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FUEL SUPPLY SYSTEM

43

FUEL SUPPLY SYSTEM Introduction This portion of the presentation describes the operation of the EUI Fuel Supply System as used on the 3406E engines in machine applications. This description includes all components that transmit the fuel from the tank and the primary filter to the injectors and return to the tank.

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FUEL GALLERY EUI EJECTORS PRIMING PUMP

ECM

PRESSURE REGULATOR

SECONDARY FILTER BASE FILTER (2 MICRON) TEMPERATURE PRIMING PUMP SENSOR CHECK VALVES

PRIMARY FILTER RELIEF VALVE TRANSFER PUMP

WATER SEPARATOR TANK

44 System Fuel Flow ¥ Tracing the flow through the fuel supply system

Fuel is drawn from the tank through the primary filter by a gear-type transfer pump. The fuel then flows through the secondary fuel filter. The fuel is then directed through the Electronic Control Module (ECM) housing fuel gallery for cooling purposes. Next, the fuel enters the low pressure supply gallery located in the cylinder head. Any excess fuel not injected leaves the cylinder head. The flow then passes through the pressure regulating valve, which limits pressure to 415 kPa (60 psi). Minimum pressure is 310 kPa (45 psi). From the pressure regulating valve, the excess flow returns to the tank. The ratio of fuel between combustion and fuel returned to the tank is approximately 1:3 (i.e. four times the volume required for combustion is supplied to the system for combustion and injector cooling purposes). A fuel temperature sensor is installed in the filter base (shown above) to compensate for power losses caused by varying fuel temperatures.

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45

¥ Primary fuel filter and water separator (arrow)

Fuel is drawn from the tank through the Primary Filter (arrow). The Primary Fuel Filter contains a water separator which is a vital part of the fuel system.

¥ Water contamination reduces injector life

Any high pressure fuel system will deteriorate rapidly if water is allowed to circulate through the system. Water can cause early wear out or seizure of the injectors due to a lack of lubricity and corrosion. The normal expected fuel system life will not be achieved if contaminated fuel is used. Use clean fuel and keep it clean. The Primary Filter has a rating of 30 microns.

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2 1

46

1. Transfer pump 2. Secondary filter ¥ Bypass valve

The fuel flows from the Primary Filter, to the Transfer Pump (1) to the Secondary Filter (2) partly hidden from view. The fuel transfer pump contains a bypass valve to protect the fuel system components from excessive pressure. The bypass valve setting is higher than the setting of the fuel pressure regulator (next view). The fuel transfer pump is driven by the front gear train.

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¥ Secondary fuel filter

Fuel flows from the Transfer Pump to the Secondary Fuel Filter shown here. Return fuel from the injectors flows through the Fuel Pressure Regulator in the Fuel Filter Base before returning to the fuel tank.

¥ Fuel pressure regulator

Fuel system pressure is controlled by the Fuel Pressure Regulator mounted in the Fuel Filter Base. This valve is set at 415 to 450 kPa (60 to 65 psi). The Fuel Pressure Regulator is positioned downstream of the injectors. Fuel which passes through the valve is returned to the fuel tank. Fuel pressure can be checked at the Fuel Pressure Regulator Valve by removing a plug and connecting a gauge. The Secondary Filter has a rating of 2 microns. It is vital to the life of the injectors that the correct filter with the correct micron rating is used.

¥ Remote mounted secondary filter

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NOTE: The Fuel Filter Base is remotely mounted (off the engine) on the D350E and D400E machines for improved accessibility.

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48

¥ ECM (arrow)

Fuel flows from the Secondary Filter to the ECM (arrow) and then to the front of the cylinder head and to the fuel injectors. As in most applications, the ECM Fuel is cooled by fuel. This feature prevents excessive heat coming from the injectors drivers from causing damage.

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49

¥ Cylinder head fuel supply passage

This view shows injectors, injector sleeves and the fuel supply passage. A larger volume of fuel passes through the injector than is required for injection and combustion. This extra flow is used to cool the injector which is normally surrounded by hot coolant. From the rear of the cylinder head, fuel flows to the return side of the secondary filter base, which contains the Fuel Pressure Regulator. From the Fuel Pressure Regulator, fuel returns to the tank.

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FUEL GALLERY

EUI EJECTORS PRIMING PUMP

ECM

PRESSURE REGULATOR

SECONDARY FILTER BASE FILTER (2 MICRON) TEMPERATURE PRIMING PUMP SENSOR CHECK VALVES

PRIMARY FILTER RELIEF VALVE TRANSFER PUMP

WATER SEPARATOR TANK

50

¥ Chapter review

INSTRUCTOR NOTE: To reinforce this presentation, the following tasks may be demonstrated on an engine using the Service Manual procedures: Review the component functions using this slide. Remove and install a unit injector. Perform the necessary injector height adjustments. Calibrate the injectors. Prime the fuel system. Using ET, perform Injector Solenoid and Cylinder Cutout Tests. Check for active and logged faults.

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3406E EUI SYSTEM POWER SUPPLIES • ECM: 24 VOLTS • INJECTORS: 105 VOLTS • ANALOG SENSORS: 5 VOLTS • DIGITAL SENSORS: 8 VOLTS

51

SYSTEM POWER SUPPLIES Introduction ¥ Four system power supplies

The EUI system has four power supplies with various voltages as shown. EXTERNAL POWER SUPPLY ECM power supply

24 Volts

INTERNAL POWER SUPPLIES Injector power supply

105 Volts

Analog Sensor power supply

5 Volts

Digital Sensor power supply

8 Volts

The power supplies are described in detail in the following section.

NOTE: This engine has no Speed/Timing Sensor power supply.

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3406E SYSTEM BLOCK DIAGRAM (D400E) ECM POWER SUPPLY COMPONENTS DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

MACHINE CONNECTOR

24 V UNSWITCHED POWER ENGINE RETARDER SELECTOR SWITCH 15 AMP BREAKER

1 2

LOW/MED/HIGH

3

MAIN POWER RELAY

KEY SWITCH

MAIN POWER

4 1 2

MED

3

THROTTLE SENSOR

THROTTLE PEDAL

HIGH

4

GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

ENGINE RETARDER LAMP STARTING AID SWITCH

+ BATTERY

RELAY

ETHER START VALVE

CAT MONITORING SYSTEM CYLINDER 10 5 24 V

R

0

15

AUT

ENGINE

P

20 25 X100

MPH km/h

30

44

ET SERVICE TOOL CAT AND ATA DATA LINK

52 ECM Power Supply ¥ 24 Volt power supply

¥ Power supply components

The power supply to the ECM and the system is provided by the 24 Volt machine battery. The principle components in this circuit are: - Battery - Key Start Switch - Main Power Relay - 15 Amp Breaker - Ground Bolt - ECM Connector (P1/JI) - Machine Interface Connector (J3/P3) If the supply voltage exceeds 32.5 Volts or is less than 9.0 Volts, a diagnostic code is logged. (See the Troubleshooting Guide for complete details on voltage event logging.)

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ECM POWER SUPPLY CIRCUIT

BATTERY

DISCONNECT SWITCH

ENGINE BLOCK GROUND BOLT

(-) 24 VOLTS DC (+)

ECM (3406E)

P1 J1

15 A CIRCUIT BREAKER

1

229-BK-14 150-OR-14

05 06

(-) BATTERY (+) BATTERY

2

102-RD-16

04

UNSWITCHED PWR

P3 J3 10 AMP R C OFF S ON B ST KEY SWITCH

53 ¥ ECM power supply circuit

This schematic shows the principle components for a typical power supply circuit. Battery voltage is normally connected to the ECM. However, an input from the key start switch turns the ECM on. The machine wiring harness can be bypassed for troubleshooting purposes. These steps are described in the Troubleshooting Procedure. The supply Voltage may be checked using the ET Status Screen display.

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ECM CONNECTORS 40 PINS, WIRE SIDE P2 1

2

3

P1 4

5

6

1

2

3

4

5

6

7

12

7

12

13

18

13

18

19

22

19

22

23

28

23

28

29

34

29

34

35

36

37

38

39

40

35

36

37

38

39

40

MACHINE INTERFACE CONNECTOR 40 PINS, WIRE SIDE P3 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

15

16

20

21

25

26

30

31

32

33

34

36

35

37

38

39

40

54 Vital parts of all the power supplies (and sensor circuits) are the 40 pin connectors. ¥ P1/P2 40 pin ECM connectors

This illustration shows the two ECM 40 pin connectors, P1 and P2, looking from the harness side. The pins highlighted in the P1 connector are for the ECM power supply circuit.

¥ J3 40 pin connector

The slide also shows the P3 Machine Interface Connector. This 40 pin connector transmits the power supply from the machine wiring to the engine wiring harnesses. The Troubleshooting Guide identifies the relevant pins for each circuit in this manner. The P3 connector is identified in the same way and is a part of the system power supply.

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INJECTOR WIRING SCHEMATIC J91 P91 12 10 8 6 5 4 3 2 1 11 9 7

L983-WH L984-OR L985-YL A706-GY A705-BU A704-GN A703-BR A702-PU A701-GY

P2 J2 5 17 27 34 28 22 18 12 6

ECM (3406E) INJECTOR RETURN 1 & 2 INJECTOR RETURN 3 & 4 INJECTOR RETURN 5 & 6 INJECTOR 6 POWER INJECTOR 5 POWER INJECTOR 4 POWER INJECTOR 3 POWER INJECTOR 2 POWER INJECTOR 1 POWER

55 Injector Power Supplies The injectors are supplied with power from the ECM at 105 Volts. For this reason, precautions must be observed when performing maintenance around the valve covers. If an open or a short occurs in the injector circuit, the ECM will disable that injector. The ECM will periodically try to actuate that injector to determine if the fault is still present and will disconnect or reconnect the injector as appropriate.

NOTE: If an injector is replaced, it must be calibrated. Also if an ECM is replaced and injector calibration is not performed, a fault message will be generated.

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- 66 -

J21 P21

ENGINE COOLANT TEMPERATURE SENSOR

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

A B C

ENGINE OIL PRESSURE SENSOR

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

P22 J22 A B C

TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

P23 J23 A B C

TURBO INLET PRESSURE SENSOR (IF INSTALLED)

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

A B C

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

P27 J27 A B C

INLET AIR TEMPERATURE SENSOR

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

P88 J88 A B C

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

P43 J43 A B C

P2 J2 36 30

ANALOG SENSOR POWER SUPPLY

P25 J25

FUEL TEMPERATURE SENSOR

ECM (3406E EUI) +V ANALOG SUPPLY - ANALOG RETURN

5 ± 0.2 VOLTS

56 Analog Sensor Power Supply The Analog Sensor Power Supply provides power to all the analog sensors (pressure and temperature sensors). ¥ Analog power supply

The ECM supplies 5.0 ± 0.2 Volts DC (Analog Supply) through the J2/P2 connector to each sensor. A power supply failure will cause all analog sensors to fail. This failure could be caused by a short in a sensor or an open circuit in the common lines close to the P2 J2 connector. The Analog Sensor power supply is protected against short circuits. A short in a sensor or a wiring harness will not cause damage to the ECM.

¥ Analog return

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NOTE: When checking the analog power supply voltage, always use the analog return for the measurement and not the frame ground. A difference can occur between the measurements of analog power supply and system voltage. The analog power supply is held to close tolerances. 703 de 1842

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DIGITAL SENSOR POWER SUPPLY 8 ± 0.5 VOLTS THROTTLE POSITION SENSOR +V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL

J35 P35

P1 J1

A B C

29 35

ECM (3406E EUI) + V DIGITAL SUPPLY - V DIGITAL RETURN

57 Digital Sensor Power Supply ¥ Digital power supply

The ECM supplies power at 8 ± 0.5 Volts through the J1/P1 connector to the Throttle Position Sensor circuit. Like the Analog power supply, this circuit is protected against short circuits, which means that a short in the sensor will not cause damage to the ECM. Some other 3406E applications may use this power supply to power, for example, fan speed or exhaust temperature sensors.

¥ Digital power supply voltage check

NOTE: It is necessary when checking this system power supply Voltage to use the digital return for the measurement and not the frame ground. A difference between these values can occur if an incorrect ground is used.

➥

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INSTRUCTOR NOTE: The following exercise will reinforce the material introduced in the preceding slides and will allow questions to be answered. During this exercise, a demonstration on an engine or a Training Aid should be performed showing: Open circuit in the ECM power supply Opens and shorts in the Analog and Digital power supplies Status screen pressure and temperature readings with a fault in the sensor power supply

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ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS

58

ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS Introduction This section of the presentation covers the electronic sensors and related circuits in the 3406E EUI fuel system. Most of the diagrams used in this section are based on the D400E.

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- 70 -

59

Speed/Timing Sensors Two passive Speed/Timing Sensors are installed: a high speed and a cranking (low speed) sensor. The Speed/Timing Sensors serve four basic functions in the system: ¥ Four functions of the speed/timing sensor

- Engine speed detection - Engine timing detection - TDC and cylinder number identification - Reverse rotation protection The Speed/Timing Sensors are mounted on the rear of the front housing below the timing gear wheel, and must be installed in accordance with the Service Manual procedures. This type of sensor (passive), unlike other Speed/Timing Sensors, has an air gap. The sensor is not in direct contact with the timing wheel and runs with a specified clearance.

¥ No power supply required for passive speed/timing sensors

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Additionally, these sensors do not require a power supply.

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SPEED/TIMING SENSORS 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS

3 RETURNS ENGINE RETARDER SOLENOIDS

J2

ECM J1

HIGH SPEED/TIMING SENSOR

CRANKING SPEED/TIMING SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

GROUND BOLT MACHINE INTERFACE CONNECTOR

60 ¥ Speed/timing sensor failure modes

If a high speed sensor failure occurs, the cranking speed sensor will automatically provide the back-up. A momentary change of engine sound will be noticed as the changeover occurs. If the fault in the high speed sensor is corrected, the ECM will continue to use the cranking speed sensor until the engine is shut down and restarted. A subsequent Speed/Timing Sensor failure will cause an engine shutdown. The sensor may be functionally checked by cranking the engine and observing the service tool status screen for engine rpm. A failure of either sensor will be indicated by the active fault screen on the service tool. An intermittent failure will be shown in the logged fault screen. Refer to the Service Manual for the correct installation procedure.

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ANALOG SENSORS Coolant temperature Atmospheric pressure Turbocharger outlet pressure Lubrication oil pressure Fuel temperature Inlet air temperature

61

Analog Sensors and Circuits The following analog sensors and circuits may be used in various applications: - Coolant Temperature Sensor - Atmospheric Pressure Sensor - Turbocharger Inlet Pressure Sensor - Turbocharger Outlet (Boost) Sensor - Lubrication Oil Pressure Sensor - Fuel Temperature Sensor - Inlet Air Temperature Sensor

NOTE: The Turbocharger Inlet Pressure Sensor is not used in the D350E/D400E Series II Articulated Trucks.

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COOLANT TEMPERATURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS

3 RETURNS ENGINE RETARDER SOLENOIDS

J2

ECM J1

HIGH SPEED/TIMING SENSOR

CRANKING SPEED/TIMING SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

GROUND BOLT

COOLANT TEMPERATURE SENSOR MACHINE INTERFACE CONNECTOR

62 ¥ Coolant temperature sensor

The Coolant Temperature Sensor supplies the temperature signal for the following functions: - Caterpillar Monitoring System - Demand Control Fan (if equipped) - ET or ECAP coolant temperature display - High coolant temperature event logged above 107¡C (225¡F) - Engine Warning Derate when 107¡C (225¡F) is exceeded or low oil pressure occurs (if equipped) - Temperature sensor for ether aid operation

NOTE: All the analog sensors share the common analog power supply of 5.0 ± 0.2 Volts. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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FUEL TEMPERATURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS

3 RETURNS ENGINE RETARDER SOLENOIDS

J2

ECM J1

HIGH SPEED/TIMING SENSOR

CRANKING SPEED/TIMING SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

GROUND BOLT

COOLANT TEMPERATURE SENSOR MACHINE INTERFACE CONNECTOR FUEL TEMP SENSOR

EXTENSION TO REMOTE FILTER (D400E)

63 ¥ Fuel temperature sensor ¥ Enables fuel temperature compensation

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The ECM uses fuel temperature measurement to make corrections to the fuel rate to maintain power regardless of fuel temperature (within certain parameters). This feature is called "Fuel Temperature Compensation." The sensor output should be between 0.4 and 4.6 Volts.

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INLET AIR TEMPERATURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS

3 RETURNS ENGINE RETARDER SOLENOIDS

J2

ECM J1

HIGH SPEED/TIMING SENSOR

CRANKING SPEED/TIMING SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

GROUND BOLT

COOLANT TEMPERATURE SENSOR MACHINE INTERFACE CONNECTOR FUEL TEMP SENSOR

EXTENSION TO REMOTE FILTER (D400E)

INLET AIR TEMPERATURE SENSOR

64 ¥ Inlet air temperature sensor

The Inlet Air Temperature Sensor is used by the ECM to prevent excessive inlet temperatures from damaging the engine. High inlet air temperature leads to high exhaust temperatures which can cause damage to exhaust components (such as turbochargers and exhaust valves).

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ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS

3 RETURNS ENGINE RETARDER SOLENOIDS

J2

ECM J1

HIGH SPEED/TIMING SENSOR

CRANKING SPEED/TIMING SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

GROUND BOLT

COOLANT TEMPERATURE SENSOR MACHINE INTERFACE CONNECTOR FUEL TEMP SENSOR

EXTENSION TO REMOTE FILTER (D400E)

INLET AIR TEMPERATURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

65 ¥ Atmospheric pressure sensor ¥ Used to calculate gauge pressure ¥ Two methods used to calibrate sensors

¥ Four main functions

All pressure sensors in the system measure absolute pressure and, therefore, require the atmospheric sensor to calculate gauge pressure. The sensors are used both individually (absolute pressure) in the case of atmospheric pressure, and as a pair to calculate oil and boost pressures (gauge pressures). All the pressure sensor outputs are matched to the Atmospheric Pressure Sensor output during calibration. Calibration can be accomplished using the ET service tool or by turning on the key start switch without starting the engine for five seconds to automatically calibrate the sensors. The Atmospheric Pressure Sensor performs four main functions: 1. Automatic Altitude Compensation (maximum derate 24%) 2. Automatic Filter Compensation (maximum derate 20%) if equipped 3. Part of pressure calculation for gauge pressure readings 4. Reference sensor for pressure sensor calibration

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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ENGINE POWER DERATING MAP 100%

7,500

98%

8,210

96%

8,920

94%

9,630

92%

10,340

90%

11,050

88%

11,760

86%

12,470

84%

13,180

82%

13,890

80%

14,600

78%

15,310

76%

16,020

74%

16,730

72%

17,440

ALTITUDE IN FEET

PERCENT OF FULL LOAD POWER

ACCORDING TO ATMOSPHERIC PRESSURE

77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53

ATMOSPHERIC PRESSURE IN kPa

66 ¥ Automatic altitude compensation

Atmospheric pressure measurement by the sensor provides an altitude reference for the purpose of Automatic Altitude Compensation. The graph shown here describes how derating on a typical 3406E starts at 7500 ft. and continues linearly to a maximum of 17000 ft. Other 3406E engines may start as low as 4000 ft. depending on the application.

¥ System continually adjusts to optimum power setting

The advantage of the EUI system is that the engine always operates at the correct derating setting at all altitudes. The system continually adjusts to the optimum setting regardless of altitude, so the engine will not exhibit a lack of power or have smoke problems during climbs or descents to different altitudes. NOTE: The EUI system has an advantage over a mechanical fuel system which is derated in "altitude blocks" (i.e. 7500 ft., 10000 ft., 12500 ft.). EUI derating is continuous and automatic. Therefore, a machine operating in the lower half of the block is not penalized with low power. Conversely, a machine operating in the upper half of the block will not overfuel with the EUI system.

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OIL PRESSURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS

3 RETURNS J2

ENGINE RETARDER SOLENOIDS

ECM J1

HIGH SPEED/TIMING SENSOR

CRANKING SPEED/TIMING SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

GROUND BOLT

COOLANT TEMPERATURE SENSOR MACHINE INTERFACE CONNECTOR FUEL TEMP SENSOR

EXTENSION TO REMOTE FILTER (D400E)

INLET AIR TEMPERATURE SENSOR OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

67 ¥ Oil pressure

Two pressure sensors are used for the measurement of oil (gauge) pressure: - Oil Pressure Sensor - Atmospheric Pressure Sensor PRESSURE CALCULATIONS

¥ Calculations are used to determine gauge pressure

MEASUREMENT Oil pressure

MEASURED BY

RESULT

[oil press (A) - atmospheric (A)] = oil pressure (GP)

These measurements are used to determine oil pressure for the ET service tool, Caterpillar Monitoring System and to alert the operator that an abnormal condition exists. The sensor operating range is 0 to 690 kPa (0 to 100 psi) (A). NOTE: (A) = absolute pressure (GP) = gauge pressure Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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- 79 -

49.3

320

46.4

300

43.5

280

40.6

260

37.7

240

34.8

220

31.9

200

29

180

26.1

160

23.2

140

20.3

120

17.4

100

14.5

80

11.6

OIL PRESSURE IN PSI

OIL PRESSURE IN kPa

OIL PRESSURE MAP 340

8.7

60 600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

ENGINE RPM kPa x 0.145 = PSI

68 ¥ Oil pressure map ¥ Determines correct pressure for all rpm

Engine oil pressure varies with engine speed. As long as oil pressure increases above the upper line after the engine has been started and is running at low idle, the ECM reads adequate oil pressure. No faults are indicated and no logged event is generated. If the engine oil pressure decreases below the lower line, the following occurs:

¥ Low oil pressure indications

- An event is generated and logged in the permanent ECM memory. - A Category 3 Warning (alert indicator, action lamp and alarm) is generated on the Caterpillar Monitoring System (if so equipped). - The engine is derated (if so equipped) to alert the operator. The two lines are sufficiently separated to prevent multiple alarms and events or a flickering lamp. This pressure separation is referred to as "hysteresis."

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TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS

3 RETURNS ENGINE RETARDER SOLENOIDS

J2

ECM J1

HIGH SPEED/TIMING SENSOR

CRANKING SPEED/TIMING SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

GROUND BOLT

COOLANT TEMPERATURE SENSOR MACHINE INTERFACE CONNECTOR FUEL TEMP SENSOR

EXTENSION TO REMOTE FILTER (D400E)

INLET AIR TEMPERATURE SENSOR OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR

69 ¥ Turbo outlet pressure sensor ¥ Boost pressure calculation

The Turbocharger Outlet Pressure Sensor measures absolute pressure downstream of the aftercooler. Boost (gauge) pressure can be read with the service tools. This measurement is a calculation using the Atmospheric Pressure and the Turbocharger Outlet Pressure Sensors. A failure of this sensor can cause the ECM to reduce power by as much as 60% when the ECM defaults to a zero boost condition.

¥ Air/fuel ratio control

The primary function of the sensor is to enable the Air/Fuel Ratio Control which reduces smoke, emissions and maintains engine response during acceleration. The system utilizes boost pressure, atmospheric pressure and engine speed to control the air/fuel ratio. Engine fuel delivery is limited according to a map of gauge turbo outlet (boost) pressure and engine speed. The Air/Fuel Ratio Control setting is not adjustable in 3406E machine applications. INSTRUCTOR NOTE: The pressure calculations and purposes of these calculations for all sensors are tabulated on the next page.

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➥

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- 81 -

PRESSURE CALCULATIONS

MEASUREMENT

¥ Calculations determine gauge pressure

MEASURED BY

RESULT

1. Atmospheric pressure

atmospheric sensor

= ambient press (absolute)

2. Air filter differential

Atmospheric - turbo inlet

= filter ∆ pressure

3.

turbo outlet - atmospheric

= boost (gauge press)

4. 5.

Boost Manifold press. absolute Oil pressure

turbo outlet sensor

= boost (absolute press)

oil press - atmospheric

= oil press (gauge press)

These measurements are used to determine: 1. Automatic Altitude Compensation 2. Automatic Air Filter Compensation and Restriction Indication (if so equipped) 3. ET Boost Measurement 4. Caterpillar Monitoring System Oil Pressure Indication (Lubrication) 5. Altitude

NOTE: ∆ pressure = differential pressure

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- 82 -

DIGITAL SENSORS AND CIRCUITS • Throttle Position Sensor

70

Digital Sensors and Circuits The following digital sensors and circuits are used in the 3406E fuel system: - Throttle Position Sensor - Speed/Timing Sensors (covered separately)

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- 83 -

ENGINE SPEED CONTROL SYSTEM COMPONENTS GROUND BOLT

DISCONNECT SWITCH

MACHINE INTERFACE CONNECTOR 24 V

UNSWITCHED POWER ENGINE RETARDER SELECTOR SWITCH 15 AMP BREAKER

1 2

LOW/MED/HIGH

3

MAIN POWER RELAY

KEY SWITCH

MAIN POWER

4 1 2

THROTTLE SENSOR

3

THROTTLE PEDAL

4

GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

ENGINE RETARDER LAMP STARTING AID SWITCH

+ BATTERY

RELAY

ETHER START VALVE

CAT MONITORING SYSTEM CYLINDER ENGINE 15 10

24 V

AUT

20

5

R

0

P

25 X100 MPH km/h

30

44

ET SERVICE TOOL CAT AND ATA DATA LINK

71 ¥ Throttle position sensor

The Throttle Position Sensor provides engine speed control for the operator. At engine start-up, the engine rpm is set to LOW IDLE for two seconds to allow an increase of oil pressure before the engine is accelerated.

¥ 8-Volt digital sensor power supply ¥ Throttle functional check

The Throttle Position Sensor receives 8 Volts from the Digital Sensor Power Supply at the ECM. A functional check of the throttle control system can be performed by connecting ET and monitoring the throttle position on the status screen as the throttle is moved slowly in both directions. The status screen will show between 0 and 100% of throttle position. (This reading should not be confused with the duty cycle percentage.) Also a check of the Active Faults screen will verify the status of the circuit. A failure of this circuit will allow the engine to run at LOW IDLE only.

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NOTE: This system eliminates all mechanical linkage between the operator's engine speed controls and the governor (ECM). 720 de 1842

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- 84 -

PULSE WIDTH MODULATED SIGNALS 10% ON DUTY = 10% CYCLE OFF 50% ON DUTY = 50% CYCLE OFF 1 CYCLE 90% ON DUTY = 90% CYCLE OFF DUTY CYCLE = PERCENT OF TIME ON VS PERCENT OF TIME OFF

72 ¥ Throttle position sensor signal

A Pulse Width Modulated (PWM) signal output is sent from the Throttle Position Sensor to the ECM. A PWM signal eliminates the possibility of an erroneous throttle signal due to a short causing a possible "run-away."

¥ Control defaults to low idle

If a signal problem occurs, the control defaults to a desired engine speed of low idle. If the ECM detects an out-of-normal range signal, the ECM ignores the Throttle Position Sensor signal and defaults to LOW IDLE. The sensor output is a constant frequency Pulse Width Modulated (PWM) signal to the ECM. For example, the D400E Articulated Dump Truck sensor produces a duty cycle of 10 to 22% at the low idle position and 75 to 90% at the high idle position. The duty cycle can be read by the ECAP Service Tool and some digital multimeters. The percent of duty cycle is translated into a throttle position of 0 to 100% by the ECM, which can be read on the ET status screen. Other applications differ in PWM values for low and high idle. These values can be seen in the Troubleshooting Guide for the appropriate application.

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NOTE: Percentage of duty cycle and throttle position percentage are different and should not be confused. 721 de 1842

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- 85 -

GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH CIRCUIT

ECM (3406E EUI)

GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH 1

P1 J1 2 8 29

2 3

GND LVL SHUTDOWN (NO) GND LVL SHUTDOWN (NC) DIGITAL RETURN

73 Engine Shutdown Systems ¥ Ground level shutdown switch

The switch signals the ECM to cut electrical power to the injectors, but maintains power to the ECM. This feature also enables the engine to be cranked without starting for maintenance purposes. The Ground Level Shutdown Switch is connected to the ECM through the machine and engine wiring harnesses. No other circuits may be connected to this system. The User Defined Shutdown may be used in conjunction with other circuits.

¥ Turn key switch off before restarting

The circuit works by grounding either of two wires. By reversing the status of these wires, the engine will either run or be shut down. If the switch is operated, it is necessary to turn the key start switch off for at least five seconds before attempting to restart. Otherwise, the engine will crank but not start. This feature is installed on D350E/D400E; however, not all machines have this feature.

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USER DEFINED SHUTDOWN CIRCUIT

ECM (3406E EUI)

USER SHUTDOWN DEVICE

J3

P2 J2

12

1

USER SHUTDOWN

74 ¥ User defined shutdown input

The User Defined Shutdown feature (if installed) may be used to connect another device to the system to shut down the engine (such as a customer installed fire suppression system). When the shutdown input is grounded for one second, the engine will stop running. The input must be pulled down below 0.5 Volts before the ECM will recognize the shutdown signal. Operation of the User Defined Shutdown is logged as an event and can be shown on the ET status screen.

¥ Safety feature

When installed on a D400E Articulated Dump Truck, this feature is programmed to function only during the following conditions for safety reasons: - Parking brake is ENGAGED - Transmission is in NEUTRAL - Machine ground speed is at zero Other machines may not have this feature installed.

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- 87 -

ECM (3406E)

ETHER INJECTION SYSTEM P2 J2

ETHER SWITCH

J3

P3

9 38 21

998-BR 720-GY 710-BR

+

+24V

P1 J1 29 25 40

DIGITAL RETURN ETHER SWITCH ETHER ON

P37 J37 1 2

FROM CYLINDER

RELAY ETHER START VALVE

TO ENGINE

75 Ether Injection System The ECM controls the use of ether for cold starting. The ECM uses inputs from the Speed/Timing and Coolant Temperature Sensors to determine the need for ether.

¥ Ether injection parameters

The ECM cycles the ether for three seconds on and three seconds off. Actual flow is determined by engine speed and temperature. Automatic ether injection is injected when the coolant temperature is below 0¡C (32¡F) and engine speed is below 500 rpm. A Manual Mode allows ether injection when the coolant temperature is below 10¡C (50¡F) and engine speed is below 1200 rpm. In the Manual Mode, a precise quantity of ether is injected. The ether injection status can be read on the ET status screen.

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CAT DATA LINK

SERVICE TOOL CONNECTOR ADEM II ELECTRONIC CONTROL MODULE (ECM)

LAPTOP COMPUTER CONTROL

SERVICE TOOL

CAT ELECTRONIC TECHNICIAN 7X1701 COMMUNICATION ADAPTER

15 10

TRANSMISSION ELECTRONIC CONTROL MODULE

24 V

R

AUT

20

5

P

25 X100

0

MPH km/h

30

44

CATERPILLAR MONITORING SYSTEM DISPLAY UNIT

76 CAT Data Link ¥ CAT Data Link ¥ Link between various systems

¥ Service tool connector

The CAT Data Link is the communication link between the ECM, transmission control, Caterpillar Monitoring System, ET Service Tool, PC based software and other onboard/offboard microprocessor based systems. The CAT Data Link allows the various onboard systems to communicate through a two wire connection. Up to 10 systems can be connected on a machine. The CAT Data Link is used for programming and troubleshooting the electronic modules used with Caterpillar service tools through the Service Tool Connector. The ET Service Tool is connected through the Service Tool Connector. If a Personality Module is not installed in the ECM, the service tool will not be able to communicate with the ECM.

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CAT DATA LINK CIRCUIT CATERPILLAR MONITORING SYSTEM

TRANSMISSION CONTROL MODULE

Cat Data Link + Cat Data Link -

9 3

5 14

Cat Data Link + Cat Data Link -

ENGINE ECM

SERVICE TOOL CONNECTOR

J42 D E H J

P3 J3 7 893-GN 6 892-BR E794-YL 31 E-793-BU 32 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

P1 J1 9 3 7 1

Cat Data Link + Cat Data Link ATA Data Link + ATA Data Link -

77 ¥ Data link wires twisted to reduce RFI

The CAT Data Link is a two wire (twisted pair) electrical connection used for communication between electronic modules that use the CAT Data Link. The cables are twisted to reduce RFI (Radio Frequency Interference). Typical systems connected by the data link are: - ECM - Caterpillar Monitoring System Modules - Caterpillar ET Service Tools - Transmission Control Module The ECM communicates with the Caterpillar Monitoring System to share engine information such as engine speed, engine oil pressure, coolant temperature, filter restriction, and electronic system faults.

¥ Two data link systems

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Two Data Link systems are used. The CAT Data Link circuit is used for normal diagnostic and programming functions, and the ATA Data Link is used for flash programming. 726 de 1842

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LOGGED EVENTS • • • • • •

High coolant temperature Loss of coolant flow Low (lube) oil pressure User defined shutdown Air inlet restriction Engine overspeed

78

Logged Events ¥ Logged events

Logged events as listed on the appropriate ET screen are conditions which are abnormal to the operation of the engine (for example: high temperature, low pressure or excessive engine speed). These conditions would not normally be caused by an electronic problem. Some of the parameters listed in this presentation are used in the ET events list. They are: - High coolant temperature above 107¡C (225¡F)

¥ Event list

- Loss of coolant flow (if installed) - Low (lubrication) oil pressure (according to the oil pressure map) - User defined shutdown (if installed) - Air inlet restriction (if installed) - Engine overspeed histogram All the parameters listed (except engine overspeed) can be read on the ET status screens. Overspeed can be read on the Status Flag Indicator. Events are not logged if an electronic fault is detected. Passwords are required to clear events. This process would normally be performed during an engine overhaul. At other times, the events would be left as a record of the engine history prior to overhaul time.

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- 91 -

CATERPILLAR MONITORING SYSTEM

P

15 10 5

25 X100

R 24 V

AUT

20

0

MPH km/h

44

30

79

Caterpillar Monitoring System ¥ Caterpillar monitoring system

The Caterpillar Monitoring System is used on various Caterpillar machines. It has a similar look to the Vital Information Management System (VIMS) and includes the following: - Message Center Module - Speedometer/Tachometer Module - Four Gauge Cluster Module - Action Lamp and Action Alarm This system receives information over the CAT Data Link. The display components show the operator the condition of machine systems and system diagnostic information.

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Conclusion The Caterpillar EUI Engine control is a sophisticated system. However, like many modern electronic controls, it is easier to service than previous pump and line systems. INSTRUCTOR NOTE: To reinforce this presentation, review the various sensor and component functions. The following tasks can be demonstrated: Opens and shorts in analog and digital sensors Status screens with pressure and temperature readings Check switch status for all system switches Opens and shorts in throttle sensor (check operation with ET) Identify connectors, trace sensor circuits and perform continuity checks Check for active and logged faults Check events and overspeed histogram

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SLIDE LIST 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40.

Title slide Engine overview Fuel delivery system Major components Engine view Engine view Secondary fuel filter Coolant temperature sensor Atmospheric pressure sensor Turbocharger pressure sensor Machine interface connector Injector connector Oil pressure sensor Aftercooler temperature sensor Timing calibration sensor Timing calibration sensor installation Throttle position sensor Ground level shutdown switch Service tool connector Engine mounted components diagram Machine mounted components diagram Electronic control system, text ECM Unit injector EUI injector testing methods, text EUI control logic Fuel quantity control Speed timing sensors Timing wheel diagram Timing wheel Speed timing sensors Cranking After pattern recognition Normal operation Injection current waveform Fuel system limits, text Fuel system cold modes, text Timing calibration circuit Timing calibration sensor adjustment Timing calibration

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41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. 75. 76. 77. 78. 79. 80. 730 de 1842

Injector calibration Pressure sensor calibration Fuel supply system, text Fuel delivery system Primary fuel filter and water separator Transfer pump Secondary fuel filter ECM cooling lines Cylinder head fuel passages Fuel delivery system, review System power supplies, text ECM power supply ECM power supply circuit ECM power connectors Injector wiring schematic Analog power supply Digital power supply Electronic sensors and systems Speed timing sensors Speed timing sensor diagram Analog sensors, text Coolant temperature sensor Fuel temperature sensor Inlet air temperature sensor Atmospheric pressure sensor Engine power derating map Oil pressure sensor Oil pressure map Turbocharger outlet pressure sensor Digital sensors and circuits Throttle position sensor Pulse width modulated signals Ground level shutdown switch circuit User defined shutdown circuit Ether injection system Cat data link Cat data link circuit Logged events, text Caterpillar monitoring system Conclusion 12/28/06

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FUEL GALLERY

EUI EJECTORS PRIMING PUMP

PRESSURE REGULATOR

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ECM

PRIMARY FILTER RELIEF VALVE TRANSFER PUMP

Serviceman's Handout No. 1

SECONDARY FILTER BASE FILTER (2 MICRON) TEMPERATURE PRIMING PUMP SENSOR CHECK VALVES

WATER SEPARATOR TANK

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3406E ENGINE SYSTEM BLOCK DIAGRAM (D400E) ENGINE MOUNTED COMPONENTS 6 DRIVERS

ENGINE HARNESS

3 RETURNS ENGINE RETARDER SOLENOIDS

J2

ECM J1

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HIGH SPEED/TIMING SENSOR

CRANKING SPEED/TIMING SENSOR

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

GROUND BOLT

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

FUEL TEMP SENSOR

Serviceman's Handout No. 2

MACHINE INTERFACE CONNECTOR EXTENSION TO REMOTE FILTER (D400E)

INLET AIR TEMPERATURE SENSOR OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3406E SYSTEM BLOCK DIAGRAM (D400E) MACHINE MOUNTED COMPONENTS DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

MACHINE INTERFACE CONNECTOR

24 V UNSWITCHED POWER ENGINE RETARDER SELECTOR SWITCH 15 AMP BREAKER

1 2

LOW/MED/HIGH

MAIN POWER RELAY

KEY SWITCH

3

MAIN POWER

4

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1 2

MED

3

THROTTLE SENSOR

THROTTLE PEDAL

HIGH

4

GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

ENGINE RETARDER LAMP + BATTERY

RELAY

Serviceman's Handout No. 3

STARTING AID SWITCH

ETHER START VALVE

CAT MONITORING SYSTEM CYLINDER 10

15

AUT

20

5

ENGINE

P

25

R

X100

0

MPH km/h

30

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24 V

ET SERVICE TOOL CAT AND ATA DATA LINK

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INNOVACION EN EVOLUCION CONTINUA

MOTORES PARA CAMION Cat C-15 y C-16 ®

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CRONOLOGIA DE LA INTRODUCCION DE LA TECNOLOGIA DEL 3406 1974 Introducción del Motor Cat 3406 para Camión Introducción del retardador hidráulico Brake-Saver

1978 Desarrollo de la 1980 Introducción primera clasificación de la primera de 360 hp de la clasificación industria económica de 1600 rpm exitosa de la industria

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1982 Desarrollo del primer Motor 3406 de 400 hp

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1983 Introducción del Motor 3406 de la Serie B

1985 Introducción 1987 Introducción del Posenfriamiento de del Motor Electrónico Aire a Aire (ATAAC) 3406B Introducción de la primera clasificación de 425 hp 12/28/06

Dedicación al Valor para el Cliente Los Motores Caterpillar para Camión son los motores más elegidos por los conductores, y usted puede esperar la misma norma de excelencia de los nuevos Motores C-15 y C-16. Los Motores C-15 y C-16 comprenden todo lo que usted puede desear en un motor de alta potencia. La razón de ello es que le hemos preguntado al grupo de gente más importante — clientes como usted — cuáles eran las características que estaban a la cabeza de sus prioridades en motores para camión. Usted nos dijo que quería más potencia, menos peso del motor, excelente economía de combustible, mayor confiabilidad, electrónica de alta tecnología, larga vida útil hasta el reacondicionamiento y el costo operativo más bajo de la industria. Por lo tanto, hemos construido los Motores C-15 y C-16 siguiendo las especificaciones que usted nos ha dado. Dicho en pocas palabras, usted necesita un mejor costo operativo total, desde el momento de la compra inicial hasta el momento en que se lo cambia por un motor nuevo. En Caterpillar, llamamos a este concepto "Dedicación al Valor para el Cliente en Motores de Alta Potencia." Usted lo llamará la respuesta a todo lo que ha estado buscando en un motor de alta potencia.

La Evolución de una Leyenda La potencia y el rendimiento superiores de los Motores C-15 y C-16 no sobrevinieron de la noche a la mañana. Por el contrario, estos nuevos motores se fabrican basados en la renombrada y comprobada plataforma del Motor Caterpillar 3406, una herencia marcada por cientos de miles de historias de éxito de clientes leales. Caterpillar tomó los puntos fuertes del Motor 3406 y añadió refinamientos y perfeccionamientos super modernos para crear los nuevos Motores C-15 y C-16. No es ningún secreto que el legendario Motor Cat 3406 ha establecido su fama ya hace mucho tiempo desde su introducción. Precisamente, desde su introducción en 1973 ha acumulado más de 3.200 millones de kilómetros de experiencia. El Cat 3406 ganó para Caterpillar el renombre de líder en motores de alta potencia. En el camino, el 3406 ha logrado una extraordinaria fama de potencia y larga vida útil hasta el reacondicionamiento general; también ha establecido un número de primicias exclusivas que han dejado marcas imborrables en la industria del transporte por camión y que han abierto la ruta para los Motores C-15 y C-16, líderes de la tecnología de hoy.

1989 Desarrollo de la primera clasificación de motor multipar de la industria

1990 Desarrollo de la primera clasificación de 460 hp de la industria

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1992 Introducción del

1994 Introducción del 3406E totalmente electrónico Introducción del motor de 500 hp Desarrollo de la primera clasificación de 550 hp de 736 de la 1842 industria

Motor 3406 de la Serie C

1998 Introducción del Motor 3406E de 15,8 litros, de 600 hp

1999 Introducción de los Motores C-15 y C-16

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Introducción de los Motores Cat CFabricados con lo Mejor Bloque de motor entallado La durabilidad del motor comienza con una base fuerte — el bloque de motor. Los bloques de los Motores C-15 y C-16 utilizan la misma tecnología super moderna y confiable que los Motores C-10 y C-12 para flotillas, líderes de la industria. Este bloque de motor con conductos en serpentina proporciona fortaleza mejorada al entallar los lados del bloque y aumentar le resistencia a la tracción del material en un 13 por ciento. Aun con toda esta fortaleza, el bloque de motor es un 11 por ciento más liviano que sus antecesores. Por lo tanto, con esta fortaleza, se gana confiabilidad y durabilidad mayores al tiempo que se reduce el peso del motor.

¿Más de 3.200 Millones de Kilóm A decir verdad, los Motores Cat C-15 y C-16 no son totalmente nuevos. Estos motores incorporan las mejores características de la plataforma del Motor 3406, pero después avanzan varios pasos más allá. Los nuevos Motores C-15 y C-16 de peso más ligero no son los mismos Motores 3406 que usaban nuestros papás — ¡lejos de ello! Estos nuevos motores se diferencian de sus antecesores en cuatro áreas clave, que representan una sola cosa — mejor valor en la línea de los ingresos.

Son más livianos Los nuevos Motores Caterpillar C-15 y C-16 son unos 90 kg más livianos que su antecesor, el 3406E. Este diseño que ahorra todo ese peso requirió refinar varios componentes, incluyendo el cigüeñal, el volante, las tapas de los cojinetes de bancada, colector de aceite aislado, compresor de aire y, lo más importante, un nuevo bloque de motor entallado. Aunque estos componentes son más livianos, también son más fuertes y más durables.

Tienen mayor eficiencia de combustible. Después del costo del chofer, el combustible es el gasto operativo más alto. El objetivo de Caterpillar con los Motores C-15 y C-16 fue ofrecer los motores con la mayor eficiencia de combustible de su clase — y de no detenerse allí.

Para asegurar este tipo de fortaleza y longevidad, Caterpillar sistemáticamente lleva a cabo programas intensivos de control de procesos a fin de mantener la alta calidad de cada uno de los bloques de motor que produce.

Cigüeñal endurecido El cigüeñal de los Motores C-15 y C-16 ostenta un proceso de endurecimiento total exclusivo de Caterpillar que desciende del mismo fuerte linaje del Motor 3406E. El cigüeñal rinde una asombrosa durabilidad (no sólo en el área de los muñones y de las mediacañas), larga vida útil hasta el reacondicionamiento general y un menor costo durante el ciclo de vida. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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-15 y C-16 para el Nuevo Milenio.

metros, y Dicen que Son Nuevos? El desafío fue contrarrestar cualquier pérdida potencial de eficiencia de combustible que pudiera ser causada por regulaciones actuales y futuras de la Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos y, al mismo tiempo, aún poder ofrecer una eficiencia de combustible mejorada.

Son más silenciosos Los Motores C-15 y C-16 ostentan varios componentes perfeccionados que reducen significativamente el nivel de ruido de pasada. Estos motores más silenciosos tienen un bloque con conductos en serpentina y un colector de aceite aislado que contribuye a aislar el ruido y reducir el ruido de pasada en 0,5 decibelio, y una cubierta de acceso delantera al árbol de levas con atenuación de sonido, equipada con un sello que conserva mejor su forma y amortigua el ruido.

Son más confiables La confiabilidad mejorada de los Motores C-15 y C-16 comienza con tecnología de avanzada, con un diseño de sello totalmente hermético, a prueba de fugas, que está incorporado en la cubierta de acceso delantera al árbol de levas, la caja del volante, el colector de aceite aislado, los conectores de agua y en la unión delantera de la placa al bloque. Otros importantes perfeccionamientos a la confiabilidad incluyen recorrido mejorado de los mazos de cables, un nuevo tren de engranajes de dientes rectos de alto contacto que elimina las fuerzas axiales y prolonga la vida de los sellos de la bomba de agua, y un nuevo inyector de combustible electrónico diseñado por Caterpillar, de aún mayor confiabilidad.

Arbol de levas en la culata Los Motores C-15 y C-16 tienen un fuerte árbol de levas en la culata, con un diseño que facilita el servicio y el desempeño del tren de válvulas superior. El árbol de levas está situado en la culata de cilindros para permitir presiones de inyección de combustible mucho más altas, lo cual es de crítica importancia para lograr rendimiento, eficiencia de combustible y más bajas emisiones de humos.

Cubierta de acceso delantera La cubierta de acceso delantera al árbol de levas ha sido rediseñada y se ha cambiado el proceso de instalación de la misma para proporcionar sellado hermético, sin posibilidad de fugas. Se ha incorporado una costilla de refuerzo interna. Durante el montaje, el sello anular se mantiene en su lugar por medio de protuberancias de fijación, las que eliminan la necesidad de usar fluido retenedor que podría filtrarse por la junta de la tapa. Un nuevo proceso de fundido en matriz elimina la posibilidad de porosidades potenciales en la fundición, y los pernos de asiento biselado han sido reemplazados por pernos en abocardado, para facilitar su remoción cuando hay que hacer alguna reparación.

Inyectores electrónicos unitarios Los Motores C-15 y C-16 tienen nuevos inyectores unitarios accionados mecánicamente y controlados electrónicamente (EUI) diseñados y fabricados por Caterpillar, que proporcionan confiabilidad mejorada y extraordinaria economía de combustible. El sistema de combustible EUI combina un accionador electrónico, conjunto de bomba y boquilla o tobera en una sola unidad compacta que suministra durabilidad y confiabilidad inigualadas.

Pistones de servicio pesado

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Los pistones articulados, de dos piezas, tienen un nuevo conjunto de anillos que permite excelente control del aceite. Chorros de enfriamiento proporcionan mayor presión y flujo, lo que a su vez aumenta la vida útil de los pistones y de los anillos. 12/28/06

Motor C-15 Cilindrada de 14,6 litros, 355 a 550 hp El Motor C-15 rápidamente se ganará el renombre como uno de los motores diesel más fuertes y de mejor desempeño en los caminos de la actualidad. Los propietarios operadores, las empresas de transporte pesado y las flotillas por igual, descubrirán que el Motor C-15 es la elección perfecta para lograr desempeño y economía de combustible, con durabilidad sin igual. Con una cilindrada de 14,6 litros, el Motor C-15 ofrece clasificaciones de potencia desde 355 a 550 hp, con par motor máximo de 2.508 N•m (1.850 lb-pie), para proporcionar máxima eficiencia de combustible y potencia de reserva cuando la necesite. El C-15 tiene excelente capacidad de arranque en pendientes escarpadas con cargas pesadas y la capacidad excepcional de subir cuestas de este motor permite tiempos de ida y vuelta más rápidos, lo cual aumenta la productividad. Además, estas clasificaciones contribuyen a reducir el desgaste de la línea de mando y la fatiga del operador, porque los operadores pueden mantener el camión en las marchas más altas durante más tiempo y no tienen que hacer cambios con tanta frecuencia. En general, el Motor C-15 es el que representa el mejor valor en su clase en capacidad de carga útil, eficiencia de combustible y rendimiento. Y con un asombroso índice B-50 de vida útil hasta el reacondicionamiento general de un millón seiscientos mil kilómetros, el Motor C-15 continuará la tradición del Motor 3406 de máximo valor de reventa en el momento de cambiarlo.

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ADEM 2000 — Una Nueva Generación de Electrónica en Motores

Características del ADEM 2000 • El procesador de 32 bits y 24 Mhz opera tres veces más rápido que su antecesor. • El sistema tiene ocho veces la memoria Flash y RAM que el paquete electrónico Caterpillar anterior, para apoyar funciones de diagnóstico, productividad, mantenimiento, administración de información y crecimiento futuro. • A prueba del Efecto 2000 (Y2K) • El sistema controla más de 100 parámetros establecidos por el cliente. • Nuevos sensores de temperatura pasivos simplificados para proporcionar mayor confiabilidad • Sensores de sincronización de dos velocidades ofrecen mayor confiabilidad • 140 ingresos/egresos suministran una plataforma con amplia capacidad para características adicionales • El Módulo de Control Electrónico o ECM ahora es enfriado por aire, sin lumbreras de combustible, lo cual reduce los costos de instalación.

Sistema Monitor del Motor Por medio de la electrónica Caterpillar, usted puede lograr acceso al Sistema Monitor del Motor a fin de vigilar la presión del aceite, la temperatura del refrigerante, y el nivel del refrigerante de su motor. Este sistema se puede programar de cuatro maneras diferentes para suministrar el nivel de protección que usted requiere para su operación en particular:

El paquete electrónico ADEM 2000 (siglas en inglés de Advanced Diesel Engine Management — Administración Avanzada del Motor Diesel) es el sistema más avanzado de la industria para vigilar y mejorar el rendimiento de los motores de camión. El ADEM 2000 ha sido instalado en toda la línea de Motores Caterpillar para Camión de servicio pesado y servicio mediano, incluyendo los Motores C-15 y C-16. Y sólo podrá encontrar el ADEM 2000 exclusivamente en los motores Caterpillar. El ADEM 2000 añade inteligencia al músculo de los potentes Motores C-15 y C-16, para proporcionar eficiencia de combustible, mejor rendimiento, funciones de diagnóstico del motor super modernas, integración avanzada del sistema del tren de fuerza, y la capacidad de suministrar información sobre operación para los programas de administración de flotillas o retroalimentación en tiempo real para el chofer. Adicionalmente, con Software de Información de Flotillas (Fleet Information Software), usted puede recuperar información útil que ha sido registrada y almacenada en el sistema ADEM. El Software de Información de Flotillas es un económico y flexible sistema de información totalmente integrado ofrecido exclusivamente por Caterpillar. Con sólo tocar algunos botones, usted puede lograr acceso a información, analizarla e imprimirla; por ejemplo, información sobre el rendimiento de combustible por kilómetro, el consumo total de combustible, la velocidad promedio o el desempeño de operadores individuales. Utilizada en combinación con el ADEM 2000, la información sobre el motor se puede integrar eficientemente en su operación utilizando sistemas de comunicación inalámbrica.

DESCONECTADO — no hay funciones de monitoreo activas ADVERTENCIA — le avisa al operador que debe entrar en acción para evitar daño al motor ADVERTENCIA/REDUCCION DE POTENCIA — le avisa al operador y automáticamente reduce la potencia del motor ADVERTENCIA/REDUCCION DE POTENCIA/ PARADA DEL MOTOR — automáticamente apaga el motor si una de las condiciones vigiladas sobrepasa uno de los ajustes preestablecidos

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Ahorros de Costo de Mantenimiento y Reacondicionamiento General Los Motores C-15 y C-16 ofrecen los costos de mantenimiento más bajos del mercado. De hecho, puede costar hasta un 8 por ciento menos operar estos motores Caterpillar durante 1.280.000 kilómetros que los motores de la competencia, sobre la base de guías de mantenimiento rutinario publicadas para costos de cambios de aceite y de filtros. Además, nosotros hemos reducido el número de ajustes de válvulas de rutina, para aún más economías. Los Motores C-15 y C-16 ofrecen ahorros adicionales vs. la competencia en términos de costos de repuestos, incluyendo el filtro de aceite, el filtro de combustible y el termostato. Incluyendo los ahorros en costos de mantenimiento ganados en el ajuste de las válvulas, los Motores C-15 y C-16 tienen economías de costo de mantenimiento de hasta el 10 por ciento sobre la competencia, sobre la base de la combinación de costos de repuestos y mano de obra. A efectos de hacer una comparación de costos de reacondicionamiento general con el motor en el bastidor, Caterpillar ha reducido las horas de mano de obra recomendadas que se necesitan para hacer el reacondicionamiento general de los motores Cat. Con las nuevas horas y los precios de repuestos de la competencia, cuesta de un 2 por ciento a un 8 por ciento menos hacer el reacondicionamiento general de los Motores C-15 y C-16 que los motores de la competencia. En general, sobre la base de la combinación de costos de mano de obra y de repuestos, los Motores C-15 y C-16 le proporcionan a usted los costos de reacondicionamiento general más bajos del mercado, para rendirle a usted una robusta línea de ingresos.

Valor Residual Hemos tomado un número de pasos para asegurar que los Motores C-15 y C-16 conserven un excelente valor residual para usted en el momento que los cambie. Las características perfeccionadas incorporadas en los nuevos motores Caterpillar hacen que los Motores C-15 y C-16 sean los motores de alta potencia más confiables del mercado. Con los antecedentes del Motor Cat 3406E como indicador, los Motores Cat C-15 y C-16 debieran proporcionar el mejor valor residual de cualquier motor para camión en la industria. La durabilidad ofrecida por el gran calibre, el índice de vida útil B-50 de un millón seiscientos mil kilómetros hasta el reacondicionamiento general, y la posibilidad inigualada de aumentar la clasificación de los Motores C-15 y C-16 les proporcionarán máximo valor de reventa en el mercado de camiones usados. Los Motores C-15 y C-16 alcanzarán un precio más alto en el mercado de camiones usados, exactamente igual a como la confiabilidad, economía de combustible y rendimiento de los Motores Cat 3406E lo hacen hoy en día. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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Motor C-16 Cilindrada de 15,8 litros, 575 y 600 hp Para los propietarios operadores, las empresas de transporte pesado y las flotillas por igual, que quieran premiar a sus mejores choferes, el Motor C-16 de 600 hp entrega toda la potencia y el rendimiento que uno pudiera pedir — ¡y de sobra! El Motor C-16 será el líder de potencia de la industria, con el mejor desempeño y facilidad de manejo en el mercado de alta potencia. Y con una cilindrada de 15,8 litros, el Motor C-16 es el motor diesel de seis cilindros en línea de mayor cilindrada disponible. El Motor C-16 tiene dos clasificaciones de potencia: una de 575 hp, con un par motor de 2.508 N•m (1.850 lb-pie), y una de 600 hp, con un par motor de 2.779 N•m (2.050 lb-pie). La combinación de gran potencia y par motor crea un promedio de un 50 por ciento menos cambios para los choferes que con ningún otro motor de 500 ó 525 hp, lo cual significa que los choferes estarán sujetos a menor estrés y que se logrará una mayor economía de combustible. Con 600 caballos que lo impulsan por la ruta, tal vez le convenga contar con algo que le ayude a domar toda esa potencia. Por esa razón, el Motor C-16 le proporciona capacidad de frenado de más de 720 hp de frenado a 2.100 rpm por medio de la combinación de un freno Jacobs de liberación de compresión y del retardador hidráulico Brake-Saver. Con estos sistemas de frenado auxiliar usted puede controlar o reducir la velocidad en bajadas o curvas largas y minimizar o evitar por completo el empleo de los frenos de servicio. Para resumir, el potente Motor C-16 proporciona la comprobada confiabilidad, eficiencia de combustible y el rendimiento sin paralelo que les encanta a los choferes. Los componentes de larga vida del motor han sido fabricados para aguantar sus viajes largos — así como también los del próximo propietario del vehículo.

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3500B ENGINE CONTROLS ELECTRONIC UNIT INJECTION (EUI)

©1997 Caterpillar Inc. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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3516B FUEL SUPPLY CIRCUIT (793C) FUEL PRESSURE REGULATOR CYLINDER HEAD

OIL RENEWAL INJECTOR ENGINE BLOCK PRIMING PUMP SUPPLY

FUEL DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

FUEL TANK

PRIMARY FUEL FILTER

FUEL TRANSFER PUMP

SECONDARY FUEL FILTERS (2 MICRON)

ECM

FUEL HEATER

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BASIC ENGINE BLOCK DIAGRAM

APPLICATION BLOCK DIAGRAM ECM

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

J2

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

J48/P48

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J105/P105

J27/P27

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J106/P106

COOLANT FLOW SWITCH LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

J28/P28

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

J29/P29

P31/J31

24 V

15 AMP BREAKER

J21/P21

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

LOW OIL LEVEL SWITCH

DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

THROTTLE POSITION SENSOR

113-OR J35/P35

KEY START SWITCH GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

THROTTLE BACK-UP SWITCH

+ BATTERY CYLINDER RELAY

STARTING AID SWITCH

ENGINE

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

308-YL

ETHER START VALVE USER DEFINED SHUTDOWN

+ BATTERY TO PRELUBRICATION PUMP

ELECTRONIC SERVICE TOOL CONNECTOR TO VIMS, EPTC II OR MONITORING SYSTEM

TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR CRANKCASE PRESSURE SENSOR

P41/J41

ENGINE FAN CONTROL SOLENOID

J103/P103 WASTEGATE CONTROL SOLENOID J113/P113

P84/J84

A/C ON SWITCH

OIL RENEWAL CONTROL SOLENOID FAN SPEED SENSOR

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OTHER SYSTEMS CONTROLLED BY THE ECM Oil Renewal Exhaust Wastegate Control Engine Oil Prelube Variable Speed Fan Control Ether Injection System Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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BASIC ENGINE BLOCK DIAGRAM

APPLICATION BLOCK DIAGRAM ECM

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

J2

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

J48/P48

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J105/P105

J27/P27

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J106/P106

COOLANT FLOW SWITCH LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

J28/P28

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

J29/P29

P31/J31

24 V

15 AMP BREAKER

J21/P21

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

LOW OIL LEVEL SWITCH

DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

THROTTLE POSITION SENSOR

113-OR J35/P35

KEY START SWITCH GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

THROTTLE BACK-UP SWITCH

+ BATTERY CYLINDER RELAY

STARTING AID SWITCH

ENGINE

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

308-YL

ETHER START VALVE USER DEFINED SHUTDOWN

+ BATTERY TO PRELUBRICATION PUMP

ELECTRONIC SERVICE TOOL CONNECTOR TO VIMS, EPTC II OR MONITORING SYSTEM

TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR CRANKCASE PRESSURE SENSOR

P41/J41

ENGINE FAN CONTROL SOLENOID

J103/P103 WASTEGATE CONTROL SOLENOID J113/P113

P84/J84

A/C ON SWITCH

OIL RENEWAL CONTROL SOLENOID FAN SPEED SENSOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

773 de 1842

12/28/06

ELECTRONIC CONTROL SYSTEM

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

774 de 1842

12/28/06

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

775 de 1842

12/28/06

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

776 de 1842

12/28/06

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

777 de 1842

12/28/06

EUI INJECTOR TESTING METHODS

• INJECTOR SOLENOID TEST • CYLINDER CUT-OUT • AUTOMATIC INJECTOR TEST Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

778 de 1842

12/28/06

EUI CONTROL LOGIC TIMING CONTROL ENGINE SPEED FUEL QUANTITY COOLANT TEMPERATURE

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

TIMING

DEGREES BTDC

FUEL RPM SELECT TIMING

DESIRED TIMING BTDC

CONVERT DESIRED TIMING

FUEL INJECTION TIMING WAVE FORM

COLD MODE

779 de 1842

12/28/06

3500B ELECTRONIC GOVERNOR

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

SHUTDOWNS

ECM

8 7 SIGNALS 6 TO FUEL 5 INJECTORS 4 3 2 1

ELECTRONIC GOVERNOR FUEL INJECTION CONTROL

SPEED/TIMING SIGNAL

ENGINE RPM

FRC MAPS

TORQUE MAPS

ENGINE CONTROL LOGIC

THROTTLE

TDC ENGINE RPM

ENGINE RPM

TIMING WHEEL

TURBO OUTLET AND ATMOSPHERIC PRESSURE SENSORS

SPEED/TIMING SENSOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

780 de 1842

12/28/06

BASIC ENGINE BLOCK DIAGRAM P26 T/C CONNECTOR

ECM

J4/P4 THROUGH J19/P19 J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

J21/P21

J48/P48

J32/P32

J29/P29

J105/P105

J27/P27

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

J106/P106

J23/P23

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J22/P22

P30/J30

J28/P28

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

P31/J31

J25/P25

RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

COOLANT TEMPERATURE SENSOR AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR LOW OIL LEVEL SWITCH

LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

781 de 1842

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR CRANKCASE PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

12/28/06

SPEED/TIMING SENSOR P2 J2

SPEED/TIMING SENSOR

ECM P20 J20 OR BK WH

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

A B C

996-GN 998-BR 999-WH F723-PK F724-PU

P26 1 2

32 29 38 18 12

+V TIMING DIGITAL RETURN PRIMARY ENGINE SPEED TIMING CAL + TIMING CAL -

P1 J1

782 de 1842

12/28/06

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

783 de 1842

12/28/06

CYL NO. 3 TDC

REF

REF SPEED/TIMING SENSOR CYL NO. 4 TDC

REF TIMING CALIBRATION RANGE ± 7°

CYL NO. 8 TDC

50/50 TOOTH SLOT 80/20 TOOTH SLOT

50/50 TOOTH SLOT

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

50/50 TOOTH SLOT

784 de 1842

12/28/06

TIMING GEAR TOOTH TABLE TABLE ENTRY A B C D E F G H

80/20 %

A

PWM DUTY CYLINDER CYCLE REFERENCE 80 % 50 % 80 % 80 % 80 % 50 % 50 % 80 %

50/50%

B

CRANKING

NONE IDENTIFIED

80/20 %

C

80/20 %

80/20 %

E

D

50/50%

F

50/50%

G

H

TIMING WHEEL ROTATION

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

785 de 1842

12/28/06

TIMING GEAR TOOTH TABLE TABLE ENTRY A B C D E F G H

80/20 %

A

PWM DUTY CYLINDER CYCLE REFERENCE 80 % 50 % 80 % 80 % 80 % 50 % 50 % 80 %

50/50%

B

CRANKING

NONE IDENTIFIED

80/20 %

C

80/20 %

80/20 %

E

D

50/50%

F

50/50%

G

H

TIMING WHEEL ROTATION

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

786 de 1842

12/28/06

TIMING GEAR TOOTH TABLE TABLE ENTRY

PWM DUTY CYLINDER CYCLE REFERENCE 80 % 50 % 80 % 80 % 80 % 50 % 50 % 80 %

A B C D E F G H

NORMAL OPERATION

NO CYL NO. 1 NO NO CYL NO. 2 NO NO CYL NO. 7 TIMING WHEEL ROTATION

A

B

C

E

D

ASSUMED TDC

DES TIMING

CYL NO. 1 REFERENCE

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

G

H

60° BTDC (EEPROM)

60° BTDC (EEPROM)

DELAY

F

NO. 1 INJECTION CYL NO. 1 ACTUAL TDC (CALIBRATED)

787 de 1842

ASSUMED TDC

DES TIMING

NO. 2 INJECTION CYL NO. 2 REFERENCE

CYL NO. 2 ACTUAL TDC (CALIBRATED)

12/28/06

TIMING CALIBRATION SENSOR P2 J2 ECM

SPEED/TIMING SENSOR

P20 J20 OR BK WH

TIMING CALIBRATION SENSOR

A B C

996-GN 998-BR 999-WH F723-PK F724-PU

32 29 38 18 12

+V TIMING DIGITAL RETURN PRIMARY ENGINE SPEED TIMING CAL + TIMING CAL -

P1 J1 P26 1 2

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

788 de 1842

12/28/06

TIMING CALIBRATION TIMING WHEEL

REFERENCE EDGE TO TDC DISTANCE REFERENCE EDGE

ASSUMED CYL. NO. 1 TDC +7°

-7° TIMING CALIBRATION SENSOR SIGNAL

±7°

ACTUAL CYL. NO. 1 TDC

TIMING REFERENCE OFFSET

MAXIMUM TIMING REFERENCE OFFSET ± 7 DEGREES

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

789 de 1842

12/28/06

INJECTION CURRENT WAVEFORM ONE CYCLE

CURRENT FLOW

PULL-IN PEAK CURRENT

HOLD-IN PEAK CURRENT

0

1

2

3

5

4

TIME (MILLISECONDS)

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

790 de 1842

12/28/06

FUEL SYSTEM COLD MODES • • • • •

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

Speed Control Fuel Limiting Injection Timing Injector Cold Mode Cutout Ether Injection

791 de 1842

12/28/06

FUEL SYSTEM LIMITS • • • • •

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

Maximum Horsepower Maximum Torque Fuel Ratio Cold Mode Limit Cranking Fuel Limit

792 de 1842

12/28/06

FUEL SYSTEM DERATES • Automatic Altitude Compensation • Automatic Filter Compensation • Engine Warning Derate • High and Low Boost Derate

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

793 de 1842

12/28/06

FUEL SUPPLY SYSTEM

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

794 de 1842

12/28/06

3516B FUEL SUPPLY CIRCUIT (793C) FUEL PRESSURE REGULATOR CYLINDER HEAD

OIL RENEWAL INJECTOR ENGINE BLOCK PRIMING PUMP SUPPLY

FUEL DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

FUEL TANK

PRIMARY FUEL FILTER

FUEL TRANSFER PUMP

SECONDARY FUEL FILTERS (2 MICRON)

ECM

FUEL HEATER

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

795 de 1842

12/28/06

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

796 de 1842

12/28/06

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

797 de 1842

12/28/06

CYLINDER HEADS MUI AND EUI MUI

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

EUI

798 de 1842

12/28/06

ELECTRONIC UNIT INJECTOR

SECONDARY FILTER

FUEL PRESSURE REGULATOR

ECM TRANSFER PUMP FUEL TANK PRIMARY FILTER FUEL TANK

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

799 de 1842

12/28/06

3500B SYSTEM POWER SUPPLIES • ECM: 24 VOLTS • SPEED/TIMING SENSORS: 12.5 VOLTS • INJECTORS: 105 VOLTS • ANALOG SENSORS: 5 VOLTS • DIGITAL SENSORS: 8 VOLTS • WASTEGATE CONTROL SOLENOID: 0 - 24 VOLTS

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

800 de 1842

12/28/06

ECM POWER SUPPLY BLOCK DIAGRAM

APPLICATION BLOCK DIAGRAM

BASIC ENGINE BLOCK DIAGRAM P26 T/C CONNECTOR

ECM GROUND BOLT (FRAME)

J4/P4 THROUGH J19/P19

DISCONNECT SWITCH

BATTERY

J2 J1 GROUND BOLT (ENGINE)

8/12/16 INJECTORS

15 AMP BREAKER

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

24 V

113-OR KEY START SWITCH

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

801 de 1842

12/28/06

ECM POWER SUPPLY CIRCUIT ENGINE BATTERY AND CHARGING SYSTEM (-) 24 VOLTS DC

ENGINE BLOCK GROUND BOLT

BREAKER

(+)

15 A 113-OR

MACHINE INTERFACE P1 J1 CONNECTOR 229-BK-14 05 229-BK-14 11 150-RD-14 1 04 150-RD-14 2 06 113-OR 26 23

ECM

(-) BATTERY (+) BATTERY KEY SWITCH ON

P3 J3

10 AMP 112-PU 308-YL 117-RD

200-BK

105-RD

R C OFF S ON B ST KEY START SWITCH

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

802 de 1842

12/28/06

ECM CONNECTORS 40 PINS, WIRE SIDE P2 1

2

3

P1 4

5

6

1

2

3

4

5

6

7

12

7

12

13

18

13

18

19

22

19

22

23

28

23

28

29

34

29

34

35

36

37

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

38

39

40

35

803 de 1842

36

37

38

39

40

12/28/06

SPEED/TIMING SENSOR POWER SUPPLY 12.5 ± 1 VOLTS

P2 J2 ECM SPEED/TIMING SENSOR

P20 J20 OR BK WH

A B C

996-GN 998-BR 999-WH

32 29 38 18 12

+V TIMING DIGITAL RETURN ENGINE SPEED TIMING CAL + TIMING CAL -

P1 J1

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

804 de 1842

12/28/06

3512B INJECTOR WIRING SCHEMATIC INJECTOR SOLENOIDS SOL 1 SOL 3

ECM

J52/P52 1 2 3 4

P2 J2 A701-GY F726-YL A703-BR F726-YL

16 05 32

SOLENOID 1 POWER SOLENOID 1/3 RETURN SOLENOID 3 POWER

A702-PU F727-BU A704-GN F727-BU

40 11 34

SOLENOID 2 POWER SOLENOID 2/4 RETURN SOLENOID 4 POWER

A705-BU F728-BR A707-PU F728-BR

32 17 38

SOLENOID 5 POWER SOLENOID 5/7 RETURN SOLENOID 7 POWER

A706-GY F729-GN A708-BR F729-GN

28 21 22

SOLENOID 6 POWER SOLENOID 6/8 RETURN SOLENOID 8 POWER

A709-OR F730-GY A711-PU F730-GY

37 27 31

SOLENOID 9 POWER SOLENOID 9/11 RETURN SOLENOID 11 POWER

A710-GY F731-OR A712-BR F731-OR

18 33 12

SOLENOID 10 POWER SOLENOID 10/12 RETURN SOLENOID 12 POWER

J56/P56 SOL 2 SOL 4

1 2 3 4 J53/P53

SOL 5 SOL 7

1 2 3 4 J57/P57

SOL 6 SOL 8

1 2 3 4 J54/P54

SOL 9 SOL 11

1 2 3 4 J58/P58

SOL 10 SOL 12

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

1 2 3 4

805 de 1842

12/28/06

J21 P21

ENGINE COOLANT TEMPERATURE SENSOR

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

A B C

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

P22 J22 A B C

TURBO OUTLET PRESSURE SENSOR

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

P23 J23 A B C

RIGHT TURBO INLET PRESSURE SENSOR

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

A B C

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

P27 J27 A B C

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

P28 J28 A B C

CRANKCASE PRESSURE SENSOR

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

P43 J43 A B C

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

+V ANALOG ANALOG RETURN SIGNAL

P1 J1 36 30

3500B ANALOG SENSOR POWER SUPPLY

P25 J25

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

LEFT TURBO INLET PRESSURE SENSOR

ECM +V ANALOG SUPPLY ANALOG RETURN

5 ± 0.5 VOLTS

P48 J48

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

A B C

806 de 1842

12/28/06

THROTTLE POSITION SENSOR

J35 P35

+V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL

A B C

FAN SPEED SENSOR +V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL

J84 P84 A B C

LEFT EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

J30 P30

+V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL

A B C

RIGHT EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

J31 P31

+V DIGITAL DIGITAL RETURN SIGNAL

A B C

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

P1 J1 29 35

ECM + V DIGITAL SUPPLY - V DIGITAL RETURN

DIGITAL SENSOR POWER SUPPLY 8 ± 0.5 VOLTS

807 de 1842

12/28/06

WASTEGATE CONTROL SOLENOID POWER SUPPLY 0 TO 1.04 Amps PWM

WASTEGATE CONTROL SOLENOID VALVE SUPPLY RETURN

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

J41 P41

P2 J2 29 35

A B

808 de 1842

ECM WASTEGATE CONTROL PWM DRIVER & SOLENOID RETURN

12/28/06

3500B ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

809 de 1842

12/28/06

BASIC ENGINE BLOCK DIAGRAM

APPLICATION BLOCK DIAGRAM ECM

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

J2

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

J48/P48

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J105/P105

J27/P27

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J106/P106

COOLANT FLOW SWITCH LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

J28/P28

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

J29/P29

P31/J31

24 V

15 AMP BREAKER

J21/P21

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

LOW OIL LEVEL SWITCH

DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

THROTTLE POSITION SENSOR

113-OR J35/P35

KEY START SWITCH GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

THROTTLE BACK-UP SWITCH

+ BATTERY CYLINDER RELAY

STARTING AID SWITCH

ENGINE

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

308-YL

ETHER START VALVE USER DEFINED SHUTDOWN

+ BATTERY TO PRELUBRICATION PUMP

ELECTRONIC SERVICE TOOL CONNECTOR TO VIMS, EPTC II OR MONITORING SYSTEM

TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR CRANKCASE PRESSURE SENSOR

P41/J41

ENGINE FAN CONTROL SOLENOID

J103/P103 WASTEGATE CONTROL SOLENOID J113/P113

P84/J84

A/C ON SWITCH

OIL RENEWAL CONTROL SOLENOID FAN SPEED SENSOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

810 de 1842

12/28/06

SPEED/TIMING SENSOR P26 T/C CONNECTOR

ECM

J4/P4 THROUGH J19/P19 J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

GROUND BOLT

P20/J20

811 de 1842

12/28/06

ANALOG SENSORS •

Coolant temperature sensor

•

Aftercooler temperature sensor

•

Oi l pressure sensors

•

Atmospheric pressure sensor

•

Turbocharger inlet pressure sensors

•

Turbocharger outlet (boost) sensor

•

Crankcase pressure sensor

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

812 de 1842

12/28/06

COOLANT TEMPERATURE SENSOR P26 T/C CONNECTOR

ECM

J4/P4 THROUGH J19/P19 J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR COOLANT TEMPERATURE SENSOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

GROUND BOLT

P20/J20

J21/P21

813 de 1842

12/28/06

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR P26 T/C CONNECTOR

ECM

J4/P4 THROUGH J19/P19 J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR COOLANT TEMPERATURE SENSOR AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

GROUND BOLT

P20/J20

J21/P21

J32/P32

814 de 1842

12/28/06

OIL PRESSURE SENSORS P26 T/C CONNECTOR

ECM

J4/P4 THROUGH J19/P19 J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

J21/P21

J48/P48

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

815 de 1842

12/28/06

340

49.3

320

46.4

300

43.5

280

40.6

260

37.7

240

34.8

220

31.9

200

29

180

26.1

160

23.2

140

20.3

120

17.4

100

14.5

80

11.6

60 600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

8.7 2000

ENGINE RPM kPa x 0.145 = PSI

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

816 de 1842

12/28/06

OIL PRESSURE IN PSI

OIL PRESSURE IN kPa

OIL PRESSURE MAP

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR P26 T/C CONNECTOR

ECM

J4/P4 THROUGH J19/P19 J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

J21/P21

J48/P48

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J27/P27

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

817 de 1842

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

12/28/06

ENGINE POWER DERATING MAP 100%

7,500

98%

8,210

96%

8,920

94%

9,630

92%

10,340

90%

11,050

88%

11,760

86%

12,470

84%

13,180

82%

13,890

80%

14,600

78%

15,310

76%

16,020

74%

16,730

72%

17,440 77 76 75 74 73 72 71 70 69 68 67 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53

ATMOSPHERIC PRESSURE IN kPa

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

818 de 1842

12/28/06

ALTITUDE IN FEET

PERCENT OF FULL LOAD POWER

ACCORDING TO ATMOSPHERIC PRESSURE

P26 T/C CONNECTOR

ECM

J4/P4 THROUGH J19/P19 J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

J21/P21

J48/P48

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J27/P27

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

J28/P28

J25/P25

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSORS

RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

819 de 1842

12/28/06

AUTOMATIC AIR FILTER COMPENSATION TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

CAT

Filter differential pressure calculated with formula: Atmospheric sensor pressure - Turbo sensor pressure = ∆P Fuel limited 2% per 4 inches H20 to max 20% Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

820 de 1842

12/28/06

ECM

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

J21/P21

J48/P48

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J27/P27

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

J28/P28

J25/P25

RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

J23/P23

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR

TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR

821 de 1842

12/28/06

ECM

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

J21/P21

J48/P48

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J27/P27

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

J28/P28

J25/P25

RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

J23/P23

TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR

J29/P29

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

CRANKCASE PRESSURE SENSOR

CRANKCASE PRESSURE SENSOR

822 de 1842

12/28/06

ECM

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

J21/P21

J48/P48

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

J105/P105

J27/P27

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

LOW OIL LEVEL SWITCH

J25/P25

J23/P23

J29/P29

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

823 de 1842

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR FILTERED OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

ENGINE SWITCHES

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR

CRANKCASE PRESSURE SENSOR

12/28/06

EUI SWITCH CIRCUITS LOW OIL LEVEL SWITCH FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH COOLANT FLOW SWITCH

P1 J1

J105 P105 SIGNAL DIGITAL RETURN

F719-BR 998-BR

1 2

ECM

24

LOW OIL LEVEL

F725-WH 998-BR

17

FUEL FILTER SW

412-BU 998-BR

26 29

COOLANT FLOW DIGITAL RETURN

J106 P106 SIGNAL DIGITAL RETURN

1 2

J47 P47 SIGNAL DIGITAL RETURN

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

1 2

824 de 1842

12/28/06

DIGITAL SENSORS AND CIRCUITS

• Wastegate control • Exhaust temperature • Throttle position

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

825 de 1842

12/28/06

ECM

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

J21/P21

J48/P48

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

J105/P105

J27/P27

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

LOW OIL LEVEL SWITCH

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR FILTERED OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

WASTEGATE CONTROL SOLENOID

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

J25/P25

RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

J23/P23

TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR

J29/P29

CRANKCASE PRESSURE SENSOR WASTEGATE CONTROL SOLENOID

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

826 de 1842

12/28/06

P26 T/C CONNECTOR

ECM

J4/P4 THROUGH J19/P19 J2 J1

8/12/16 INJECTORS

SPEED/TIMING SENSOR

GROUND BOLT

P20/J20

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

J21/P21

J48/P48

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J105/P105

J27/P27

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

P31/J31

J29/P29

LOW OIL LEVEL SWITCH

LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

EXHAUST TEMPERATURE SENSORS

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR

CRANKCASE PRESSURE SENSOR WASTEGATE CONTROL SOLENOID

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

827 de 1842

12/28/06

P26 T/C CONNECTOR

ECM

J4/P4 THROUGH J19/P19 J2

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

J48/P48

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J105/P105

J27/P27

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

P31/J31

J29/P29

COOLANT TEMPERATURE SENSOR AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

24 V

15 AMP BREAKER

J21/P21

LOW OIL LEVEL SWITCH

DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

THROTTLE POSITION SENSOR

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

113-OR J35/P35

308-YL

KEY START SWITCH

THROTTLE POSITION SENSOR

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR

CRANKCASE PRESSURE SENSOR WASTEGATE CONTROL SOLENOID

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

828 de 1842

12/28/06

PULSE WIDTH MODULATED SIGNALS 10% ON DUTY = 10% CYCLE OFF 50% ON DUTY = 50% CYCLE OFF 1 CYCLE 90% ON DUTY = 90% CYCLE OFF DUTY CYCLE = PERCENT OF TIME ON VS PERCENT OF TIME OFF

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

829 de 1842

12/28/06

ECM

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

J2

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR COOLANT TEMPERATURE SENSOR

J48/P48

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

J105/P105

J27/P27

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

P31/J31

J29/P29

LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

24 V

15 AMP BREAKER

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

J21/P21

LOW OIL LEVEL SWITCH

DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

THROTTLE POSITION SENSOR

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

113-OR J35/P35

308-YL

KEY START SWITCH

THROTTLE BACK-UP SWITCH

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

THROTTLE BACK-UP SWITCH

RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR

CRANKCASE PRESSURE SENSOR WASTEGATE CONTROL SOLENOID

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

830 de 1842

12/28/06

ECM

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

J2

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR COOLANT TEMPERATURE SENSOR

J48/P48

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

J105/P105

J27/P27

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

J106/P106

J28/P28

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

P31/J31

J29/P29

LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

24 V

15 AMP BREAKER

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

J21/P21

LOW OIL LEVEL SWITCH

DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

THROTTLE POSITION SENSOR

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

113-OR J35/P35

308-YL

KEY START SWITCH GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

THROTTLE BACK-UP SWITCH

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR

CRANKCASE PRESSURE SENSOR WASTEGATE CONTROL SOLENOID

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

831 de 1842

12/28/06

USER DEFINED SHUTDOWN

J3 USER SHUTDOWN DEVICE

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

P2 J2

12

1

832 de 1842

ECM USER SHUTDOWN

12/28/06

ETHER INJECTION SYSTEM ECM

ETHER SWITCH 998-BR

P1 J1 F720-GN 998-BR 710-BR 707-WH

25 29 40 22

ETHER REQUEST DIGITAL RETURN ETHER ON ETHER HOLD

+24V

315-GN

317-YL

317-YL

ETHER ON RELAY F707-WH 315-GN

START AID RESISTOR

P37 J37 1 2

200-BK

ETHER SOLENOID VALVE

K984-GY

ETHER HOLD RELAY

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

833 de 1842

12/28/06

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

ECM J2

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR

J21/P21

J48/P48

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

J105/P105

J27/P27

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

J106/P106

COOLANT FLOW SWITCH

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

J28/P28

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

THROTTLE POSITION SENSOR

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

J29/P29

308-YL

KEY START SWITCH GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

+ BATTERY CYLINDER

STARTING AID SWITCH

ENGINE

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

RELAY

ETHER START VALVE USER SHUTDOWN

RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR ENGINE FAN CONTROL SOLENOID

CRANKCASE PRESSURE SENSOR P84/J84 WASTEGATE CONTROL SOLENOID

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

113-OR J35/P35

THROTTLE BACK-UP SWITCH

P41/J41 P31/J31

24 V

15 AMP BREAKER

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

LOW OIL LEVEL SWITCH

DISCONNECT SWITCH

GROUND STUD

834 de 1842

A/C ON SWITCH

DEMAND FAN CONTROL

FAN SPEED SENSOR

12/28/06

SERVICE TOOL CONNECTOR

CAT DATA LINK PORTABLE TECHSTATION

CONTROL

SERVICE TOOL

CAT ELECTRONIC TECHNICIAN 7X1701 COMMUNICATION

VIMS

ADEM II ELECTRONIC CONTROL MODULE (ECM)

MAIN MODULE

ADAPTER

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

VIMS DISPLAY MODULES

835 de 1842

12/28/06

TYPICAL CAT DATA LINK CIRCUIT POWERTRAIN CONTROL MODULE Cat Data Link + Cat Data Link -

VIMS 8 9

J42 SERVICE TOOL CONNECTOR

D E H J

23 24

Cat Data Link + Cat Data Link -

P3 J3 7 6 31 32

893-GN 892-BR E794-YL E-793-BU

ECM P1 J1 Cat Data Link + 9 Cat Data Link 3 ATA Data Link + 7 ATA Data Link 1

MACHINE INTERFACE CONNECTOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

836 de 1842

12/28/06

PRELUBRICATIONTION SYSTEM ECM P1 J1 F709-BU 998-BR

+

140-BU

+24V

337-WH

PRELUBRICATION RELAY

34 29

1 2

PRELUBRICATION DIGITAL RETURN

PRELUBRICATION MOTOR

200-BK MOTOR

PUMP RELAY

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

837 de 1842

12/28/06

LOGGED EVENTS Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

838 de 1842

12/28/06

APPLICATION SPECIFIC SYSTEMS

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

839 de 1842

12/28/06

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

840 de 1842

12/28/06

3516B OIL RENEWAL CIRCUIT (793C) FUEL PRESSURE REGULATOR CYLINDER HEAD

OIL RENEWAL INJECTOR ENGINE BLOCK PRIMING PUMP SUPPLY

SECONDARY FUEL FILTERS (2 MICRON)

FUEL TANK

PRIMARY FUEL FILTER

FUEL TRANSFER PUMP

ECM

FUEL HEATER

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

841 de 1842

12/28/06

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

842 de 1842

12/28/06

BASIC ENGINE BLOCK DIAGRAM

APPLICATION BLOCK DIAGRAM ECM

P26 T/C CONNECTOR J4/P4 THROUGH J19/P19

J2

GROUND BOLT

P20/J20

SPEED/TIMING SENSOR

J3/P3 MACHINE INTERFACE CONNECTOR

J48/P48

UNFILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J32/P32

J22/P22

FILTERED OIL PRESSURE SENSOR

J105/P105

J27/P27

AFTERCOOLER TEMPERATURE SENSOR

J106/P106

COOLANT FLOW SWITCH LEFT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

RIGHT TURBOCHARGER EXHAUST TEMPERATURE SENSOR

J28/P28

J47/P47

J25/P25

P30/J30

J23/P23

J29/P29

P31/J31

24 V

15 AMP BREAKER

J21/P21

COOLANT TEMPERATURE SENSOR

FUEL FILTER DIFFERENTIAL PRESSURE SWITCH

BATTERY

J1

8/12/16 INJECTORS

LOW OIL LEVEL SWITCH

DISCONNECT SWITCH

GROUND BOLT

ATMOSPHERIC PRESSURE SENSOR

THROTTLE POSITION SENSOR

113-OR J35/P35

KEY START SWITCH GROUND LEVEL SHUTDOWN SWITCH

THROTTLE BACK-UP SWITCH

+ BATTERY CYLINDER RELAY

STARTING AID SWITCH

ENGINE

LEFT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR RIGHT TURBOCHARGER INLET PRESSURE SENSOR

308-YL

ETHER START VALVE USER DEFINED SHUTDOWN

+ BATTERY TO PRELUBRICATION PUMP

ELECTRONIC SERVICE TOOL CONNECTOR TO VIMS, EPTC II OR MONITORING SYSTEM

TURBOCHARGER OUTLET PRESSURE SENSOR CRANKCASE PRESSURE SENSOR

P41/J41

ENGINE FAN CONTROL SOLENOID

J103/P103 WASTEGATE CONTROL SOLENOID J113/P113

P84/J84

A/C ON SWITCH

OIL RENEWAL CONTROL SOLENOID FAN SPEED SENSOR

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

843 de 1842

12/28/06

Capacitación de Servicio del Motor Caterpillar®

MOTOR 3126B HEUI Componentes Electrónicos, Características y Localización y Solución de Problemas Guía de Capacitación de Servicio – Sistema Electrónico (ESTMG) Prefijo de número de serie: 7AS

LSRV0370 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

844 de 1842

12/28/06

® 2002 Caterpillar Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

845 de 1842

12/28/06

ESTMG - Motor 3126B HEUI

Generalidades

ESTMG- Motores 3126B HEUI para camión de servicio mediano Audiencia: Niveles II y III – Personal de servicio familiarizado con la operación, equipo de diagnóstico y procedimientos de pruebas y ajustes del motor diesel Información: Esta unidad contiene información de las características y operación de los sistemas del Motor 3126B HEUI. Objetivos: Después de ver la información de esta presentación, el técnico de servicio estará en capacidad de: 1. Identificar la localización de los componentes de los motores 3126B 2. Identificar las nuevas características de los Motores 3126B 3. Entender la operación de los Motores 3126B 4. Entender las diferencias entre los Motores 3126B y los Motores 3116/3126 Referencia: Manual de servicio del Motor Diesel 3126B HEUI para camión (RENR1360) CD-ROM acerca de la operación de los sistemas electrónicos y de combustible y localización y solución de problemas (RENR1390) Tiempo aproximado: 4-6 horas Equipo necesario: Motor 3126B HEUI para las prácticas de taller

LSRV0370 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

i 846 de 1842

12/28/06

ESTMG - Motor 3126B HEUI

Generalidades

149-6115

Instalador de asiento de válvula (para admisión y escape) (Uso de la guía de válvula 3500 7N1819, No. de publicación 149-6115

6V4805

Herramienta de uso general para quitar el asiento de válvula

1U7792

Collar guía de válvula de admisión (el mismo de los motores 1.1/1.2)

1U7793

Instalador de guía de válvula de admisión (el mismo de los motores 1.1/1.2)

149-4008

Collar guía de la válvula de escape

9U6895

Instalador guía de la válvula de escape (igual que el del Motor 3406E)

150-3152

Instalador de manguito del inyector

151-4832

Conjunto de herramienta para quitar manguito (manguitos ranurados)

149-2955

Protector de sello (protección del inyector y sellos anulares, ranura superior)

149-2956

Instalador de sello (protección del inyector y sellos anulares, ranura superior)

152-1057

Conjunto instalador del inyector

152-1058

Perno de receptáculo (20 mm, 12 puntos, mando 3/4 de pulgada, impacto)

LSRV0370 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

ii 847 de 1842

12/28/06

GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO – SISTEMA ELECTRONICO

MOTOR 3126B HEUI

No. 1

1

LSRV0370

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

848 de 1842

12/28/06

GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO – SISTEMA ELECTRONICO

MOTOR 3126B HEUI

O pe ra ci ó n, L oc al i zac ió n y S o l uc ió n d e Pro b le m as de l S iste m a E le ctró n ic o y d e l S is te m a d e C o m bu sti b le

No. 2

•

7,2 litros

•

Sistema de combustible HI300

•

Electrónica actualizada

•

Culata de 3 válvulas

El motor 3126B es un motor de camión de gama media de 7,2 litros, que incorpora la más reciente tecnología y permite un rendimiento mejorado, economía de combustible y emisiones de escape mejoradas. En el Motor 3126B se usa el revolucionario sistema de combustible HI300 HEUI, electrónica actualizada y una culata de 3 válvulas totalmente nueva, para optimizar el rendimiento del motor.

2

LSRV0370

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

849 de 1842

12/28/06

GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO – SISTEMA ELECTRONICO

MOTOR 3126B HEUI

No. 3

•

Camión de 175 HP a 300 HP

•

330 HP especial

•

Sistemas de característica plena y básico

Las clasificaciones de potencia para la gama de 1998 son de 175 HP a 300 HP para aplicaciones de camión. Una clasificación especial de potencia de 330 HP está disponible para vehículos de emergencia y casas coche. Disponible en dos sistemas – de característica plena y básico. Característica plena para Freightliner, Peterbilt, Kenworth, Dina, etc. Básico = chasis GM El ECM del sistema de característica plena tiene una salida de ventilador de enfriamiento, un sensor de nivel de refrigerante, un enlace de datos J1939 y seguimiento de parámetros para apagado del motor.

3

LSRV0370

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

850 de 1842

12/28/06

GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO – SISTEMA ELECTRONICO

MOTOR 3126B HEUI

No. 4

•

Costo de actualización

Las clasificaciones de potencia pueden aumentarse, pero requieren un pago por actualización por una sola vez, además de los cambios mecánicos y de software.

4

LSRV0370

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO – SISTEMA ELECTRONICO

MOTOR 3126B HEUI

O p e r ac i ó n , L o c al i za c i ó n y S o l u ci ó n d e P r o b l e m a s d e l S i s tem a E l e c tr ó n i co y d e l S i s tem a d e C o m b u s t ib l e

F am i l i a

S i st e m a

S i s te m a

L o ca l i za c i ò n

d e M ot o r 3 1 2B

d e C o m b u s ti b l e H E UI

d e C on tro l E l ec t ró n i c o

y S o l u c iò n d e P r o b l em a s

No. 5

•

Nuevas características del motor 3126B

•

Operación del sistema de combustible HI300 HEUI

•

•

Operación de los nuevos controles electrónicos actualizados

Esta presentación trata acerca de 4 temas: Nuevas características del motor 3126B Operación del sistema de combustible HI300 HEUI Operación de los nuevos controles electrónicos actualizados Diagnósticos básicos y localización y solución de problemas

Diagnósticos básicos y localización y solución de problemas

5

LSRV0370

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO – SISTEMA ELECTRONICO

MOTOR 3126B HEUI

C a ra c te rí s tic a s d e l Si s te m a d e Co nt ro l Ele c tr ón ic o A DE M 2 0 0 0 Nu ev o EC M c on micro pro cesa do r de 32 b its , 24 m eg ah ertz Integració n electrón ica del m otor, tra ns misión y s iste m as de fr eno s ant itrab a

E n lac e de da tos d e co m u nic acion es J 1939

No. 6

• • •

El motor 3126B tiene un ECM completamente nuevo con un procesador de 32 bits, 16 megahercios. Este nuevo ECM es mucho 32 bits, 16 megahercios más rápido y tiene más memoria, para permitir la integración electrónica del motor, la transmisión y los sistemas de frenos Enlace de datos J1939 antitraba, lo mismo que características adicionales para el cliente. Nuevo ECM

El nuevo ECM también incorpora un enlace de datos de comunicaciones actualizado J1939. Este nuevo enlace de datos es más rápido y tiene más capacidad para permitir integración electrónica entre el motor y otros sistemas del vehículo.

6

LSRV0370

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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12/28/06

GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO – SISTEMA ELECTRONICO

MOTOR 3126B HEUI

C aracterís tic as del S is tem a de C o ntro l El ectró n ico AD E M 200 0 Co n tro l d e cru ce ro y co n tro l va ria ble d e cru cero L ím ite d e velo cid a d d e d esp laza m ien to Fu n cio n es PTO e le ctrón icas Se gu im ie n to d e l m oto r Co n tro l d e fre n o s d e e sca p e Sinc ro n iza d o r de a p a ga d o en va cío Pro te cció n p o r co ntras eñ a Co n tro l d e va cío rá pid o Co n tro l a n tirr ob o

•

Control de crucero y control de crucero variable

•

Límite de velocidad de desplazamiento

•

Funciones de toma de fuerza (PTO) electrónica

• •

Seguimiento de parámetros del motor Control de frenos de escape

•

Sincronizador de apagado en vacío

•

Protección por contraseña

•

Control de vacío rápido

•

Control antirrobo

No. 7

Características electrónicas 1997 Todas las características electrónicas ofrecidas en el motor 1997 se ofrecen para el motor 3126B. Estas incluyen:

Control de crucero y control de crucero variable Límite de velocidad de desplazamiento Funciones de toma de fuerza (PTO) electrónica Seguimiento de parámetros del motor Control de frenos de escape Sincronizador de apagado en vacío Protección por contraseña Control de vacío rápido Control antirrobo

7

LSRV0370

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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GUIA DE CAPACITACION DE SERVICIO – SISTEMA ELECTRONICO

MOTOR 3126B HEUI

Características del Sistema de Control Electrónico ADEM 2000 Bloq ue o d e pa rám e tros C on trol d el ven tilado r EC M F un cione s PT O plen as A v anc e de a celer ació n Lím ite de ac elera c ión D escon ex ió n C am bios progres ivo s Verificaci ón co ntinu a co n bas e en e l nive l de refrige rante Só lo lám para de a dv erte ncia Lám para d e a dv ertenc ia y red u cció n de pote ncia Lám para d e a dv ertenc ia , red uc ció n de p oten cia y apag ado

No. 8

•

Bloqueo de parámetros

Características electrónicas de 1998

•

Control del ventilador del ECM

Las características electrónicas nuevas en el motor 3126B son:

•

Funciones de toma de fuerza (PTO) plenas

Bloqueo de parámetros - para seguridad adicional. Los parámetros clave requieren una contraseña de fábrica para impedir entradas sin autorización en servicio en campo.

•

Cambios progresivos

•

Características de seguimiento basado en el nivel de refrigerante

Control del ventilador de ECM - para aplicaciones con un ventilador de enfriamiento conectar/desconectar. Funciones de toma de fuerza (PTO) plenas - incluye avance de aceleración PTO programable, límite de aceleración PTO y desconexión PTO por encima del límite de velocidad de desplazamiento seleccionado. Cambios progresivos - característica que permite al cliente programar tanto límites de velocidad de motor variables como fijas durante un cambio de velocidad a alta para mejorar la economía de combustible. Características de seguimiento basado en el nivel de refrigerante – en los casos de nivel de refrigerante bajo, el cliente puede escoger diferentes opciones, incluidas: 1. Sólo lámpara de advertencia 2. Lámpara de advertencia y reducción de potencia del motor 3. Lámpara de advertencia, reducción de potencia del motor y apagado del motor

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MOTOR 3126B HEUI

S is te m a d e c om b u s tible

P r es ió n d e in yec ció n m áx im a 2 de h a s ta 2 3.50 0 lb /p ul g o 1 62 MP a

No. 9

•

HEUI/mecánico

Sistema de combustible HEUI

•

Conocimiento básico de cómo funciona el sistema

La operación del sistema de combustible HEUI es completamente diferente de los sistemas de combustible accionados mecánicamente. Si usted va a localizar y solucionar problemas en los sistemas HEUI, debe tener un conocimiento básico de cómo funciona el sistema.

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MOTOR 3126B HEUI

Sis te m a de C o m b u s tib le I nye cc ió n P ilo to

I nyección P rin cip al

D iv is ió n d e la In ye c c i ón R edu ce ru id o de com bu s tió n e n a prox . 5 0% y re du c e sig n if ic at i vam ent e los ó xi do s d e nitró g eno e n e m isio ne s d e e sc ape

• •

No. 10

Con el fin de ayudarle a que entienda los conceptos básicos del sistema HEUI, veremos cada componente del sistema por separado Nueva característica de y luego cómo funcionan en conjunto. Una de las nuevas configuración de carga características es la configuración carga de inyección, que veremos de inyección más adelante en esta presentación. Aprender lo básico

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MOTOR 3126B HEUI

B O M B A D E LU B R IC AC IO N B O M B A H IDR A UL IC A AL M O TO R F ILT RO DE A C E IT E

ENFRIADOR DE ACEITE S E NS O R IA P

C O N D UC T O DE S U M INIS T R O D E CO M BU S T IBL E

V AL V U LA DE C O N TR O L IA P

TAN Q U E D E CO M B U S TIB L E

R E G U LA DO R D E P R E S IO N D E C O M B US T I B LE

FIL TR O D E C O M B US T IB LE

P AR T E TR AS E RA DE E N G R AN A J E D E L E V A

SE N SOR ES D E V E L O C I D AD S I N C RO N IZ AC IO N D EL M O T OR

BA T E RIA S

P E DA L D E L A C E LE R A DO R S E NS O R D E P O S IC IO N D E L P E D AL DE L A CE LE R AD O R

S E N S O R DE P RE S IO N DE RE FU E R ZO D E L M O TO R

E N L AC E D E D AT O S

S E N S O R DE T E M P E R AT U RA DE RE F R IG E R AN TE D E M O T O R

R E LE D E F R E N O S DE E S C A P E S E N S O R D E TE MP E R ATU R A D E A IR E D E AD M I S IO N

S E NS O R DE V E LO C ID A D D E L V E HIC U L

R E LE D E T R A NS M I S IO N A T/M T /H T L AM P AR A CA LE N T AD O R AIRE DE AD M IS IO N

R E LE D E L C A L E N TA D O R D E AIR E DE AD MI S IO N

LAM P A R A R E V IS IO N D E M O TO R INT E R RU P T O R AJ U S TE /RE A RM A DO Y CO N E CT AR /DE S C O NE CT AR P T O

S E NS O R D E P R E S I O N AD MO S FE R IC A ( S O L O C LA S IFIC A C IO N E S P E CI F ICA )

T AC O M E T RO Y V E L O CI ME TR O

L A M P A R A V AC I O R AP I D O

IN T E R RU P T O R AJ U S TE /R E AR M A D O Y C O N E CT AR /DE S CO NE C T AR CR U CE R O

No. 11

IN TE R R U P TO R D E F RE N O S DE S E R V IC IO IN T E R R U P TO R D E E M B R AG U E Y N E U T R AL

•

Inyectores HEUI

Breve introducción de los componentes del sistema HEUI

•

Bomba hidráulica

El sistema de combustible HEUI consta de 7 componentes principales:

•

Válvula de control de presión de accionamiento de inyección (IAP)

Inyectores HEUI - Usan el aceite presurizado del motor a 3.500 lb/pulg2 (24 MPa) para producir presiones de inyección de combustible hasta de 23.500 lb/pulg2 (162 MPa)

•

Bomba de transferencia de combustible

•

Módulo de control electrónico (ECM)

•

Sensores

•

Accionadores

Bomba hidráulica - usa el mismo flujo de aceite de lubricación del motor para generar las presiones altas necesarias para accionar los inyectores HEUI. Válvula de control de presión de accionamiento de inyección (IAP) - regula la presión de salida de la bomba y devuelve el flujo en exceso al sumidero de aceite del motor. Bomba de transferencia de combustible - toma el aceite del tanque de combustible, lo presuriza a 65 lb/pulg2 y lo lleva a los inyectores. Módulo de control electrónico (ECM) - el ECM es un computador muy poderoso que controla las principales funciones del motor. Sensores - son dispositivos electrónicos que verifican continuamente los parámetros de rendimiento del motor, tales como presión, temperatura o velocidad, y suministran esta información al ECM por medio de un voltaje de señal. Accionadores - son dispositivos electrónicos que usan corrientes eléctricas desde el ECM para realizar el trabajo o cambiar el rendimiento del motor. Dos ejemplos de accionadores son el solenoide del inyector y la válvula de control de presión de accionamiento de inyección.

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MOTOR 3126B HEUI

E n tra d a C o nt ro l S alid a

No. 12

•

Entrada

Controles electrónicos

•

Control

Introducción de los componentes:

•

Salida

En el motor 3126B se usa un nuevo sistema de control electrónico. Este sistema de tecnología de punta tiene muchas características y beneficios. Esta presentación se enfocará en los componentes electrónicos principales - que hacen que el motor funcione - y cómo estos trabajan. Los diagnósticos electrónicos básicos se verán en la sección de diagnósticos de esta presentación. El sistema de control electrónico consta de tres tipos de componentes: De entrada De control De salida

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En tr a da L o s sen sor es c on s ta nte m en t e m i de n las c on d ic io n e s d e o per ac ió n d el m ot or y en v í an es a i n for m a ci ón a l E C M

No. 13

•

Sensores

De entrada Los sensores realizan una verificación continua de las condiciones de operación del motor y envían esa información al ECM (algunos sensores son: de velocidad/sincronización, de presión de refuerzo, de temperatura del refrigerante, de temperatura del aire de admisión, de posición del acelerador, de velocidad de desplazamiento y de presión de accionamiento de inyección).

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MOTOR 3126B HEUI

Sen so res M id en c on ti n ua m en te el r e n di m i en to d el m o tor y s um i n i stra n est a in fo rm a ci ón al E C M po r m e di o d e un vo ltaj e de s eña l

No. 14

•

Dospositivos electrónicos simples

•

Convierten un cambio de parámetro en una señal eléctrica

Los sensores son dispositivos electrónicos simples, que detectan y convierten un cambio de presión, temperatura o movimiento mecánico en una señal eléctrica.

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Tipo de sensores

T ip o s d e se nso re s P res ió n Tem p e rat ura P osición V elocida d

No. 15

•

Presión

Hay 4 tipos básicos de sensores:

•

Temperatura

De presión

•

Posición

•

Velocidad

De temperatura De posición De velocidad

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S ens ore s de p re sión

MOTOR 3126B HEUI

Sen so res de te m p era tura

S en sor es de p os ició n

Sen so res de ve loc ida d

No. 16 •

Presión

Hay 4 tipos básicos de sensores:

•

Temperatura

De presión

•

Posición

•

Velocidad

De temperatura De posición De velocidad

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S e ns ore s de pre s ión

Sen s ore s d e te mp era tura

Se ns ore s d e pos ición

MOTOR 3126B HEUI

Se ns or es de v eloc ida d

P r es ió n d e ac cio n am ien t o d e in yec ci ón

V el oc id a d /si nc ro n iza ció o n d el m ot o r

P re si ó n d e r ef ue rzo

P os is ió n d e p e d al de l a ce ler ad o r

T e m p er at ur a d e l re fr ig era n te T e m pe ra tu ra d e ai re d e ad m is ió n

Ve lo cid a d d el veh ícu lo

No. 17

S en so r de p re sió n a dm o sf eric a

•

Sensores de presión

Hay 4 tipos básicos de sensores que regulan la operación del motor:

•

Sensores de temperatura

•

Sensores de posición

Sensores de presión Sensor de presión de accionamiento de inyección Sensor de presión de refuerzo Sensor de presión atmosférica

•

Sensores de velocidad

•

Nota

Sensores de temperatura Sensor de temperatura del refrigerante Sensor de temperatura del aire de admisión Sensores de posición Sensor de posición del acelerador Sensor de nivel de refrigerante (Nota) Sensores de velocidad Sensores de velocidad/sincronización del motor Sensor de velocidad del vehículo Nota: El sensor de nivel del refrigerante es un sensor del Fabricante de Equipo Original optativo y está disponible en dos tipos: un tipo de resistencia de 2 clavijas y uno estándar de 4 clavijas usado generalmente por Robert Shaw.

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S ensore s de p resión

·A tierra · Voltaje de sum inistro · Voltaje de señal

No. 18 •

Mide cambio de presión

•

Envia señal CC variable al ECM

•

Tres cables

•

Cable de voltaje de suministro

•

Cable a tierra

•

Cable de voltaje de señal

El sensor de presión mide los cambios de presión y envía un voltaje de señal CC variable al ECM. Los sensores de presión tienen 3 cables. El primer cable suministra voltaje del ECM al sensor y le proporciona corriente para la operación del sensor. Este voltaje de suministro está controlado a 5,0 ± 0,5 voltios. El segundo cable es un cable a tierra desde el ECM hasta el sensor que provee una referencia de “cero voltios”. El tercer cable es un voltaje de señal desde el sensor hasta el ECM. Este voltaje de señal varía con los cambios de presión del dispositivo que el sensor esté midiendo. La gama de operación del voltaje de señal es ligeramente mayor a 0 voltios y ligeramente menor a 5,0 voltios. Una gama de operación típica de un voltaje de señal es de 0,5 voltios a 4,5 voltios.

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S e ns or es d e p re sió n

F a lla s d e l c irc u ito de l s en s or de pr esión Ab ie rto : vo lt a je d e se ñ al igu a l a l volta je d e sum in is tro (5, 0 vo ltio s) En corto: vo ltaje d e se ña l igu a l a cer o voltio s

•

El ECM determina circuitos en corto o abiertos

•

V de señal = V de suministro Circuito abierto

•

V de señal = 0 Circuito en corto

No. 19

El ECM también determina si un sensor está en corto o abierto de acuerdo con el voltaje de señal. Si el voltaje de señal es el mismo del voltaje de suministro, el ECM reconoce que el sensor o el circuito del sensor está abierto. Si el voltaje de señal es cero, el ECM reconoce que el sensor o circuito del sensor está en corto. Si el ECM detecta que está abierto o en corto, indicará una falla del circuito que ayudará en la localización y solución del problema. Fallas del circuito del sensor de presión Abierto: voltaje de señal igual al voltaje de suministro (5,0 voltios) En corto: voltaje de señal igual a cero voltios

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Se n so r d e pr esió n de a ccio na m ien to d e in ye cció n

Sens ore s de presión Se n so r d e pr esió n de re fue rzo

Se n sor d e pre sión a t m ósf e rica

•

Sensor de presión de accionamiento de inyección

•

Sensor de presión de refuerzo

•

Sensor de presión atmosférica

No. 20 Los sensores de presión más importantes del motor son: Sensor de presión de accionamiento de inyección Sensor de presión de refuerzo Sensor de presión atmosférica

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Circuito de control del sensor de presión de refuerzo

Lim ita e nt reg a de co m b u stib le y c on tro la la s ob re ent rega de com bu s tib le y hu m o neg ro

No. 21 •

Presión de refuerzo

Operación del circuito de control del sensor de presión de refuerzo:

•

Múltiple de admisión

•

Limita la entrega de combustible y controla la sobreentrega de combustible (humo negro)

El sensor de refuerzo mide la presión de refuerzo en el múltiple de admisión. Este es un sensor de presión que envía un voltaje de señal CC al ECM. El ECM usa esta señal de presión de refuerzo para limitar la entrega de combustible y evitar la sobreentrega de combustible y la emisión humo negro. Los motores para servicio pesado o los 3116/3126 de producción actual usan sensores diferentes.

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C ircuito de c o n tro l d el se ns o r d e p res ió n at mo sf éric a

Aju s ta la sin cro nizac ió n y e ntr e ga de co m b us tible pa r a m a n te n er r e nd im ie nto de l m ot or y e m is io n e s e n a ltu ra s ob re el n iv el del m a r

No. 22 •

Sensor de presión atmosférica

•

Ajuste de sincronización y entrega de combustible para emisión y rendimiento del motor cuando se ve afectado por la altura

•

No está en todos los motores

Operación del circuito de control del sensor de presión atmosférica: El sensor de presión atmosférica mide la presión atmosférica, con el fin de compensar la presión por altitud. Envía un voltaje de señal CC al ECM. El ECM usa esta señal para ajustar la sincronización y la entrega de combustible, y mantener el rendimiento y las emisiones en alturas sobre el nivel del mar. Este sensor no se usa en clasificaciones de potencia baja de modo que no estará en todos los motores. El conector se localiza en el mazo de cables. Asegúrese de que la tapa provisional esté instalada.

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C irc u ito d e Co ntr ol IAP

S e ns or IA P - V erifi ca c on tinu am e nte pre s ión rea l de l s is te m a y e nv ía u n v ol ta j e de s e ña l al E C M

No. 23 •

Sensor de presión de accionamiento de inyección (IAP) conectado al múltiple de aceite de presión alta

•

Presión de accionamiento

El sensor de presión de accionamiento de inyección o sensor IAP está conectado al conducto de aceite de presión alta que suministra aceite de accionamiento para activar los inyectores. El sensor IAP lee la “presión de accionamiento” y envía un voltaje de señal al ECM, para permitir que el ECM controle continuamente la presión de accionamiento. Nuevo número de pieza, en relación con el sensor actual de producción.

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S en s ore s d e Te m p e ra tura

Fal la s de l c irc uit o d el sen so r d e te m per atu ra AB IE RT O : el val or d e resi sten cia es m uy alto E N C O RT O : el valor d e la r esisten cia es cerca d e 0

Sensores de temperatura

No. 24

Los sensores de temperatura del Motor 3126B tienen sólo dos cables. Los sensores de temperatura varían la resistencia con los cambios de temperatura. El ECM lee el valor de resistencia de los sensores y la convierte en temperatura.

•

Dos cables

•

Cambia resistencia con la temperatura

•

Resistencia a temperatura

El ECM determina si el sensor de temperatura está abierto o en corto midiendo el valor de la resistencia. Si el sensor está en corto, el valor de la resistencia está cerca de 0. Si el circuito del sensor está abierto, el valor de la resistencia es muy alto.

•

Abierto: alta resistencia

Fallas del circuito del sensor de temperatura.

•

En corto: baja resistencia o cerca de cero

Abierto: el valor de la resistencia es muy alto. En corto: el valor de la resistencia está cerca de 0.

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Se ns ores de Tem peratura

S e nso r d e tem pe ra tu r a de l re fri g er ante S e nso r d e tem pe ra tu r a de l ai re d e a d m i s ió n

No. 25 •

•

Sensor de temperatura del refrigerante Sensor de temperatura del aire de admisión

Los sensores de temperatura más importantes del motor son: Sensor de temperatura del refrigerante Sensor de temperatura del aire de admisión Se usa el mismo número de pieza para cada localización

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– SISTEMA ELECTRONI

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C ir cuito de contr ol del sensor de temperatura del r efr iger an te

D t e m i a s n c o n z a ió c o r e t a e i ye ci n y o n xi n / e s o n x i n d l c le t a or e a re e a m i ió d u a n e o er ci n e t i m p fr o

No. 26 •

•

Caja del regulador de temperatura del refrigerante

refrigerante:

El sensor de temperatura del refrigerante mide la temperatura del refrigerante del motor. Este convierte la tem resistencia que el ECM lee. El ECM usa la señal de temperatura del Controla el calentador refrigerante para ayudar a determinar la sincronización correcta de Sincronización de inyección correcta

de aire de admisión

durante la operación en tiempo frío. El calentador de aire de admisión significativamente el humo blanco mientras el motor alcanza su temperatura de operación.

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Cir cuito de Control del S ensor de T emper atura de Aire de Admisión

De te rm in a si nc ro niz ac ió n d e inye cc ión cor rect a y co n ex ió n/ d es co n ex ión d el cale nta do r d e aire d e adm i sión

No. 27 •

Temperatura del aire del múltiple de admisión

•

Sincronización de inyección correcta

•

Operación del circuito de control del sensor de temperatura de aire de admisión:

El sensor de temperatura de aire de admisión mide la temperatura del aire que entra al múltiple de admisión. Este convierte la temperatura en un valor de resistencia que el ECM lee. El ECM usa Controla el calentador la señal de temperatura del aire de admisión para ayudar a de aire de admisión determinar la sincronización correcta de inyección y conectar o desconectar el calentador de aire de admisión durante la operación en tiempo frío. El calentador de aire de admisión calienta el aire de entrada frío, mejora la calidad en vacío inicial y reduce significativamente el humo blanco mientras el motor alcanza su temperatura de operación.

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Se nsores de Posic ió n

V o lta je d e sum in is tro A tierra V o lta je d e se ñ al

No. 28 •

Sensores de posición

•

Pedal del acelerador (sensor de posición del acelerador)

•

Señal de modulación de duración de impulso (PWM)

•

Tres cables

•

Voltaje de suministro 8,0 V

•

Cable a tierra

•

Voltaje de señal

El tercer tipo de sensor es el de posición. Un ejemplo de un sensor de posición es el sensor de posición del pedal del acelerador. Este sensor verifica la posición del pedal del acelerador del vehículo y convierte esa posición en una señal de modulación de duración de impulso que envía al ECM. El sensor de posición tiene 3 cables. El primer cable es el de suministro de voltaje desde el ECM que proporciona corriente para la operación del sensor. Este voltaje de suministro es controlado exactamente a 8,0 ± 0,5 voltios para el sensor de posición del pedal del acelerador. El segundo cable es un cable a tierra del ECM al sensor que proporciona una referencia de 0 voltios al sensor. El tercer cable es un voltaje de señal desde el sensor de posición al ECM.

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S e ña le s d e m o d u la c ió n d e d u ra c ió n d e i m p u ls o C iclo de t rab a jo en vel oc id a d b aja en vac ío - 1 0% a 2 2%

C ic lo tr ab aj o en velo c id a d a lt a e n va cí o d e - 7 5% a 9 0%

C icl o d e tra b ajo = % d e t iem po C O NE CT A DO c on t ra % d e ti em p o D E S CO N E CT A D O

•

Señal de modulación de duración de impulso (PWM)

•

Onda cuadrada

•

Porcentaje en ciclos de trabajo

• •

Baja en vacío 10% a 22% CC Alta en vacío 75% a 90% CC

No. 29

El sensor de posición del pedal del acelerador genera una señal de modulación de duración de impulso de onda cuadrada. Una señal de onda cuadrada es un voltaje pleno o un voltaje 0: “Conectado” o “Desconectado”. El porcentaje de tiempo en que la señal está “conectada” se llama “ciclo de trabajo”. Ciclo de trabajo = % de tiempo CONECTADO contra % de tiempo DESCONECTADO El ciclo de trabajo en la posición del pedal del acelerador en velocidad baja en vacío es de 10% a 22%. El ciclo de trabajo de la posición del pedal del acelerador en velocidad alta en vacío es de 75% a 90%. Ciclo de trabajo Ciclo de trabajo en velocidad baja en vacío - 10% a 22% Ciclo de trabajo en velocidad alta en vacío - 75% a 90%

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Circuito del sens or de posición del pedal del ac elerador

No. 30 •

Ciclo de trabajo con frecuencia constante

•

Muy exacto

•

Otras entradas también determinan operación correcta de inyectores

Sensor de posición del pedal del acelerador El sensor de posición del pedal del acelerador transmite esta señal de ciclo de trabajo al ECM con una transición suave durante la aceleración y la desaceleración. El ECM usa muchas otras entradas de sensores, además de la señal de posición de señal del pedal del acelerador, para determinar la operación correcta de los inyectores HEUI.

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Circuito del sens or de posición del pedal del acelerador

Sin cr oniz ac ión d e in yecc ió n Cant idad de co mbu stible Presión de inyección

No. 31 •

Sincronización de inyección

El ECM debe determinar 3 factores para controlar la operación del inyector:

•

Cantidad de combustible

Sincronización de inyección - cuando la inyección inicia.

•

Presión de inyección

Cantidad de combustible - la cantidad de combustible inyectada, y Presión de inyección - la presión con que el combustible se inyecta. Todas las entradas de sensores se comparan en los mapas del software del ECM y las señales de salida se envían a los inyectores y a la válvula de control IAP (IAPCV). Estas dos señales de salida controlan la operación del motor.

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Circuito del sensor de posición del pedal del acelerador

Sin c ro niz ac i ón de inyecc ión Cantid ad de com bu st ible Pres ión d e inyecc ión

No. 32 •

Determina la velocidad deseada del motor

•

Compara la velocidad deseada con la velocidad real

•

Posición del pedal convertido a señal PWM

•

Compara

•

Si la velocidad real es menor, el ECM aumenta la duración de la corriente

•

El circuito del sensor de posición del pedal del acelerador determina la velocidad del motor deseada al detectar la posición del pedal del acelerador y enviar una señal de modulación de duración de impulso al ECM. El ECM entonces compara la velocidad deseada del motor con la velocidad real del motor y determina cómo debe controlar la ignición los inyectores. Veamos cómo funciona el circuito. El operador selecciona una velocidad del motor con el pedal del acelerador. La posición del pedal del acelerador se convierte en una señal de modulación de duración de impulso al ECM. El ECM convierte el ciclo de trabajo de la señal en la velocidad deseada del motor. El ECM entonces compara la velocidad deseada del motor con la velocidad real y determina qué cantidad de combustible debe entregar los inyectores.

Si la velocidad real del motor es menor que la deseada, el ECM aumentará la duración de la corriente a los inyectores para entregar Si la velocidad real, es más combustible y aumentar la velocidad del motor. mayor, el ECM disminuye la duración de la corriente

Si la velocidad real del motor es más alta que la deseada, el ECM disminuirá la duración de la corriente para reducir la entrega de combustible. Con menos combustible, la velocidad del motor disminuirá rápidamente hasta que la velocidad real del motor se empareje con la velocidad deseada.

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S e nso res de Po sic ión

Fallas del circuito del sensor de posición M en o r qu e 15 0 H z. M ayo r qu e 1. 0 00 H z .

•

Si el ciclo de trabajo es menor que 5% o mayor que 95%, se registra una falla

No. 33

Al verificar el ciclo de trabajo, el ECM determina si el sensor de posición de pedal del acelerador está fallando. Si el ciclo de trabajo es menor que 5% o mayor que 95%, el ECM registrará este valor y activará una falla. Fallas del circuito del sensor de posición Ciclo de trabajo menor que 5% Ciclo de trabajo mayor que 95%

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Sens ore s de Velocida d

No. 34 • Sensores de velocidad • Usado para velocidad / sincronización • Lee cambio de voltaje como una señal • Dos cables

El cuarto tipo de sensor es el de velocidad. Este tipo de sensor se usa para medir la velocidad y la sincronización del motor. El sensor de velocidad/sincronización tiene un imán permanente y una bobina de cable interna. Un cambio en el campo magnético del sensor induce un voltaje en el sensor. El ECM lee este aumento o disminución repentina del voltaje como una señal. Debido a que los sensores de velocidad usan un imán interno y una bobina para generar un voltaje de señal, los sensores no requieren un voltaje de suministro desde el ECM y, por tanto, usan 2 cables en cambio de los 3 utilizados en los sensores de presión y posición. Idénticos a los de producción actual

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No. 35 • Engranaje gira

A medida que el engranaje del eje de levas gira, la señal de los dientes ubicados en su cara lateral pasan a través del campo • Diente de sincronización magnético del sensor de velocidad/sincronización. El sensor genera pasa a través de campo un voltaje de señal a medida que pasa cada diente de sincronización. magnético El ECM cuenta el tiempo entre estas señales y determina qué tan rápido está funcionando el motor. • Determina rpm • Diente adicional/centro muerto superior

Todos los dientes están espaciados igualmente, excepto un par que tiene un diente adicional entre ellos. Este diente envía una señal adicional que indica la posición del Centro Muerto Superior al ECM.

35

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B O M B A D E L U B RIC AC IO N

C ir cu ito v e lo ci dALad / R M O TO F ILTn RO DE s in c r o n iza c ió

B O M B A H ID R A UL ICA

A CE IT E

ENFRIADOR DE AC EITE SE N SO R IAP

C O N DU C TO D E S U M INIS TR O D E CO M BU S T IBL E

V AL V U LA D E C O N TR O L IA P

T AN Q U E D E

RE G UL AD O R D E P RE S IO N D E CO M BU S TI B L E

C O M B U S TIB LE FIL TR O D E C O M B US T IB LE

P AR T E TR AS E RA DE E N G R AN AJ E D E L E V A

SEN SOR ES D E V E L O C ID AD S IN C RO NIZ AC IO N D E L M O TO R

BA TE R IAS

P E DA L D E L AC E LE R A DO R S E NS O R D E P O S I CIO N D E L P E DA L D E L AC E L E R AD O R

S E N S O R DE P RE S IO N DE RE F U E R ZO D E L MO TO R E NL AC E D E D ATO S

S E N S O R DE TE M P E R AT U RA DE R E F R IG E R AN TE D E M O T O R

S E N S O R D E TE M P E R ATU R A D E AIR E D E AD M IS IO N

R E LE D E FR E N O S D E E S C AP E

S E NS O R D E V E L O C ID AD DE L V E H IC UL O

RE LE D E TR A NS MIS I O N AT/M T /HT L AM P AR A CA LE N TA D O R A IRE DE A D MIS IO N

RE L E D E L C AL E N TA DO R DE AIRE DE AD MI S IO N

S E NS O R D E P R E S IO N ATM O S FE R IC A ( S O L O C LA S IFIC AC IO N E S P E CIF ICA )

T AC O M E T RO Y V E LO CIM E T RO

L AM P A RA V AC IO R AP ID O LAM P A RA R E V IS IO N D E M O TO R INT E R RU P T O R AJ U S TE /R E A RM A DO Y CO NE CT AR /D E S CO NE C T AR P TO IN T E RR U P T O R A J U S TE /R E AR M AD O Y C O N E C T AR /D E S CO NE C T AR C R U CE R O

•

Posición y velocidad del eje de levas

•

Primario y protección

•

En cualquier problema de sensor primario, pasa a trabajar el sensor de protección

•

Pérdida de ignición momentánea

•

Falla registrada

•

Demora en encender lámpara “revisar motor”

IN TE R R UP T O R D E FR E N O S D E S E RV IC IO

No. 36

IN TE R R UP TO R D E E M B RA G U E Y N E UT R AL

Operación del circuito de velocidad/sincronización: El circuito de velocidad/sincronización es el más importante de todos los circuitos básicos. Esta señal de velocidad/sincronización le indica al ECM la posición y velocidad del eje de levas del motor. El ECM necesita esta señal para regular la operación del motor. La señal de velocidad/sincronización es tan importante que tiene dos sensores: un sensor primario y un sensor de protección. Durante la operación normal del motor, el ECM lee la señal sólo del sensor primario. Si el ECM detecta una señal de falla, abierta o en corto del sensor primario, el ECM automáticamente pasa a trabajar con el sensor de protección. Durante este paso, el motor puede tener una inyección errónea momentánea pero rápidamente vuelve a la operación normal. El ECM continuará usando el sensor de protección e indicará una falla activa y una falla registrada. El ECM demorará en encender la lámpara “revisar motor” después de detectar una falla del sensor primario, debido a que el motor continuará funcionando sin pérdida de rendimiento. El ECM indicará inmediatamente la falla, de modo que el técnico de servicio pueda encontrar y reparar el problema.

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M ód ulo de Co nt rol Ele ctr ón ico E l E C M e s el co m p ut ado r q u e c o ntr o la el m o tor , t ie ne tr e s fun cio ne s pr in ci p al es: P r o po r c ion a en erg í a a t od a la e le ctró n ic a de l m o tor V e rific a c o ntin ua m en te la s s eñ a le s d e en tr ad a d e los s en s or es d e l m o to r A ctúa c om o r e gu l ad or pa ra c o n tr ol ar l as r pm d e l m ot or

No. 37

•

Proporciona energía

Control:

•

Verificación

•

Regulación

El ECM es el computador que controla el motor. Tiene tres funciones principales: Proporciona energía a toda la electrónica del motor. Verifica continuamente las señales de entrada de los sensores del motor. Actúa como regulador para controlar las rpm del motor El diseño de pernos de montaje es igual al de producción actual, seis a siete libras más liviano, con 2 conectores de 70 terminales. No enfriado por combustible.

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M ódulo d e Control Elec tró nico C on tro la to d os lo s c o mp on e ntes p rinc ip ale s de l m otor

No. 38 •

Corazón del sistema

•

Lado izquierdo trasero

•

Recolección de datos

El corazón del sistema electrónico es el nuevo módulo del control electrónico. Este poderoso computador de última tecnología controla todas las funciones del motor proporcionando un excelente rendimiento y economía de combustible, que cumple al mismo tiempo con los nuevos estándares rigurosos de emisión de escape.

•

Controla inyección de combustible y sincronización

El ECM está ubicado en el lado izquierdo trasero del motor. Este poderoso computador proporciona un control electrónico total del rendimiento del motor. El ECM usa los datos de rendimiento del motor enviados por los diferentes sensores para hacer ajustes a la entrega de combustible, presión y sincronización de inyección. El ECM contiene software de rendimiento programado para definir potencia, curvas de par y todos los otros aspectos relacionados del motor.

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MOTOR 3126B HEUI

· Co nt rol co mp leto d el m ot or el ect ró nic o de ma rca regist rad a · Reg istro de fa llas de l m otor · Dia g nó stico me jo rado del m ot or elect ró nic o · Co nt rol de cru c er o e le ctr ón ico · PTO e le ctró nica pr og ramab le

•

Control total del motor electrónico de marca registrada

No. 39 Características del ECM Control total del motor electrónico de marca registrada

•

Registro de fallas del motor

•

Diagnósticos mejorados del motor electrónico

Control de crucero electrónico

•

Control de crucero electrónico

Toma de fuerza (PTO) electrónica programable

•

Toma de fuerza (PTO) electrónica programable

Registro de fallas del motor Diagnósticos mejorados del motor electrónico

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· C o nect or d e maz o de cab les d el mo to r

MOTOR 3126B HEUI

· C o nector d e m azo de cab les de l vehícu lo

No. 40 •

Conector de mazo de cables del motor

•

Conector de mazo de cables del vehículo

El nuevo ECM tiene dos conectores de mazo de cables de 70 clavijas Conector de mazo de cables del motor Conector de mazo de cables del vehículo El conector OM ECM es un conector AMP (Número de pieza Caterpillar 133-8748) Número de pieza del conector del motor (No. de pieza Caterpillar 133-8749) La herramienta de rebordeado es la misma que la usada actualmente Sin embargo, los terminales del ECM deben ser de oro Receptáculos Nos. 16/18 (PIN Cat 9X3402) Receptáculos Nos. 14/16 (PIN Cat 126-1768) Herramienta para quitar terminales calibre 16 AWG (PIN Cat 1219587)

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C o ne c to r d e M a z o d e C a bl e s d e l M o to r

No. 41 •

Mazo de cables del motor

•

Tornillo Allen, el mismo de 4 mm

•

Tapones de sellado

•

Par de apriete especial

Mazo de cables del motor - conecta el ECM a todos los sensores y accionadores, incluidos los inyectores HEUI El tornillo Allen, que conecta el mazo de cables al ECM usa la misma llave Allen de cabeza hexagonal de 4 mm y tiene un par de apriete de 6 Nm ± 1 Nm (53 lb/pulg ± 8,9 lb/pulg). Los tapones de sellado para los receptáculos vacíos pueden ser: Genesis PEI (No. de pieza Cat 9G3695) y Deutsch (No. de pieza Cat 8T-8737) Nota: Tenga cuidado de no instalar los tapones demasiado profundos en el orificio.

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Co n e ct o r d e M a zo d e Ca b les d e l V eh íc u lo

No. 42 •

Mazo de cables del vehículo

Mazo de cables del vehículo - conecta el ECM a la parte de control del motor del mazo de cables principal del vehículo. Esto incluye el sensor de posición del pedal del acelerador, el sensor de velocidad de desplazamiento, los relés de transmisión y frenos, el control de crucero y los interruptores de control de toma de fuerza. Este cableado puede parecer complicado, pero realmente es muy simple. Todo está configurado en muchos circuitos simples. Veremos algunos de estos circuitos en la sección de operación del sistema electrónico de esta presentación.

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MOTOR 3126B HEUI

M ód ulo de Con tro l E le ctró nico

C on tro les E C M E n tre g a de co m b us tible P resió n d e iny ección S in cron iza ción de i nyec ción

M ó dul o de P e rson a lid ad Actu aliza so ftwar e p ro gram able Fla sh us and o Herr amien ta del T écnico de Se rvicio (ET )

•

Módulo de personalidad

•

Puede reprogramarse

•

Sólo Flash

No. 43

Este software se conoce como “módulo de personalidad”. En algunos motores se usan los ECM con un chip de computador reemplazable con el software ya instalado. El motor 3126 no tiene un chip de módulo de personalidad de reemplazo. El módulo de personalidad es una pieza permanente del ECM que puede reprogramarse usando la característica FLASH de la herramienta de servicio del Técnico Electrónico (ET). El ECM también registra las fallas de rendimiento y tiene la capacidad de ejecutar varias pruebas de diagnóstico automáticas cuando se usa con el ET. El motor 3126B demora más tiempo en realizar la operación FLASH, debido a que los archivos FLASH son más grandes, y toma aproximadamente 10 minutos comparado con 3 minutos en los motores anteriores.

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MOTOR 3126B HEUI

Sa lida E l E CM e nv ía co rr i en te s el éc tr i ca s a lo s di s p o si tivo s de s al id a par a co nt ro la r la op e r ac ió n d el m o to r

No. 44 •

Salidas

Salidas El ECM envía corriente eléctrica a los dispositivos de salida para controlar la operación del motor. Los dispositivos de salida son: los inyectores, la IAPCV y el calentador de aire de admisión. Las salidas adicionales son las lámparas del tablero, lámparas de verificación del motor, lámparas de advertencia y circuitos disponibles de vacío rápido y PTO. El ventilador de enfriamiento es una salida programable controlada sólo con un ventilador de conectar/desconectar. Para información adicional de los dispositivos de salida de los Fabricantes de Equipo Original, consulte el Manual de Servicio.

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Ac cion ado re s U san c or r ien tes e l éctr i cas de sd e e l E C M p ara r ea l iz ar t ra ba j o o c am b i ar e l r en d im i e n to d el m ot or .

No. 45 •

Accionadores

Accionadores Usan corrientes eléctricas desde el ECM para realizar un trabajo o cambiar el rendimiento del motor. El circuito del calentador de aire de admisión es igual al de producción actual y su operación es la misma.

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Vá lv ula d e Con trol d e Pr es ió n d e Ac cio na m ie nto d e Iny e cc ió n R eg u la l a presió n d e la bo mb a al enviar el e xces o de flujo al s um idero de ac eite d el m o to r.

No. 46 • •

. La IAPCV es una “dispositivo accionador”, que convierte la señal eléctrica enviada desde el ECM, en un movimiento mecánico por una Controla la presión de válvula de carrete interno, para controlar la presión de salida de la salida de la bomba bomba. IAPCV

La presión de la bomba se regula enviando el exceso de flujo al sumidero de aceite del motor. Igual al de producción actual.

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Válvula de Control de Presión de Accionamiento de Inyección (IAPCV)

No. 47 •

Controlada electrónicamente

Operación de la Válvula de Control de Presión de Accionamiento de Inyección (IAPCV): componentes de la válvula

•

De operación piloto

•

Válvula de control de presión

La IAPCV es una válvula de control de presión de operación piloto controlada eléctricamente. Mantiene la presión seleccionada del sistema de accionamiento sin tener en cuenta la velocidad del motor, el flujo de la bomba ni las demandas variables de aceite de los inyectores.

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MOTOR 3126B HEUI

Co m p o nente s bás ico s de la válv ula d e C o ntrol O R I F IC I O

C U E R PO D E

O R IF I C IO

C AM A RA DE L

D E D R EN A J E

L A V AL VU L A

DE C O N T R O L

C AR R E T E

C AR R E T E

R E SO R T E D E L

D E LA

C A RR E T E

V AL V U L A

•

I N D U CI D O

AC E IT E

VA L VU L A

P A S A DO R D E

DE PR ES I O N

D E D IS C O

E M P U JE

S O L E N O ID E

No. 48

RE D U CI D A

Componentes básicos

Los componentes básicos de la IAPCV son: Cuerpo de la válvula Carrete Resorte del carrete Válvula de disco Pasador de empuje Inducido Solenoide

48

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MOTOR 3126B HEUI

In ye c tore s HEU I Pr es ur izan e l a ce it e d e l m ot o r a 3 .50 0 lb /p u lg 2 ( 24 M Pa) p a ra p r od u c ir p r esi o ne s de in y ec ció n d e co m b u s ti bl e d e h as ta 23 .5 00 lb /p u lg 2 ( 1 62 MP a) .

No. 49 •

Inyectores HEUI

Inyectores HEUI Presurizan el aceite del motor a 3.500 lb/pulg2 (24 MPa) para producir presiones de inyección de combustible de hasta 23.500 lb/pulg2 (162 MPa).

49

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No. 50 •

Accionada hidráulicamente

El sistema de combustible HEUI utiliza un inyector unitario de accionamiento hidráulico controlado electrónicamente.

•

Inyector unitario controlado electrónicamente

•

Usa aceite de motor a presión para accionar el émbolo

Todos los sistemas de combustible de los motores diesel usan un émbolo y un tambor para bombear combustible a presión alta a la cámara de combustión. Este combustible se bombea a la cámara de combustión en cantidades precisas para controlar el rendimiento del motor. El HEUI usa aceite del motor a presión alta para accionar el émbolo. Todos los demás sistemas de combustible usan un lóbulo del eje de levas en la bomba de inyección para accionar el émbolo.

50

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MOTOR 3126B HEUI

O r if ici o de d re na je d e l in y ect o r

S ell os d e p re sió n alt a d e l in ye ct o r

No. 51 •

Orificio de drenaje del inyector

•

Sellos de presión alta del inyector

Orificio de drenaje del inyector Sellos de presión alta del inyector

51

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MOTOR 3126B HEUI

P r esu r iz a su m i ni st r o d e co m b u s tib l e de sde 450 k P a (6 5 l b/ p u lg 2) h asta 16 2 M P a (2 3 .50 0 l b /p u lg 2 ). A to m i z a com bu st ib le a p re si ón al ta a tra vés de l o s o r ifi c i o s e n l a p u n ta del in yecto r . E n tr eg a la ca n ti da d co r rec ta d e co m b u s tib l e ato m i za do a l a cá m ar a d e co m b us tió n . D is per s a el c om b ust ib l e a tom iz ad o u ni fo rm em e nte en tod a l a c ám ar a d e co m b u s tió n .

No. 52

•

Presuriza suministro de combustible

El inyector HEUI tiene 4 funciones.

•

Atomiza combustible

Presuriza el suministro de combustible desde 65 lb/pulg2 (450 kPa) hasta 23.500 lb/pulg2 (162 MPa).

•

Entrega cantidad correcta

•

Dispersa uniformemente el combustible

Funciona como un atomizador al bombear combustible a presión alta a través de los orificios en la punta del inyector. Entrega la cantidad correcta de combustible atomizado a la cámara de combustión. Dispersa el combustible atomizado uniformemente en la cámara de combustión.

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Op eración del S istema de Ac cionam ien to de Inyección No. 53 •

Presuriza el aceite lubricante

•

Reemplaza a los inyectores unitarios accionados mecánicamente impulsados por engranaje

Flujo de aceite del sistema de accionamiento de inyección El sistema de accionamiento de inyección toma aceite lubricante del conducto de aceite principal y lo presuriza para activar los inyectores HEUI. Este sistema reemplaza el tren de engranajes, el eje de levas y los balancines usados para activar los inyectores unitarios de accionamiento mecánico. El sistema de accionamiento de inyección tiene dos funciones principales.

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Si stem a de A cc iona m ie nto de Iny ecc ión S u m in is tra a c ei te a p r e sió n al ta p ar a a cti va r lo s in yec to r es H E U I, y C o ntr o la l a pr esi ó n d e in yec c ió n p r od u ci da p or lo s i ny e cto re s al cam b i ar l a p res ió n d el a c ei te de ac ci on a m i en to .

No. 54 •

Suministra aceite de presión alta

•

Controla la presión de inyección

Propósito del sistema: Suministra aceite de presión alta para activar los inyectores HEUI y Controla la presión de inyección producida por los inyectores al cambiar la presión de accionamiento del aceite.

54

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Presió n d e aceite

Pr esió n d e accion amien to

No. 55 •

Cinco componentes básicos

El sistema de accionamiento de inyección tiene 5 componentes básicos, los cuales son parte de los sistemas de presión de aceite lubricante y de presión del aceite de accionamiento.

55

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Bom b a d e lu bric a ción d el m oto r

No. 56 •

Bomba de lubricación del motor

•

65 lb/pulg2

Bomba de lubricación del motor La bomba de lubricación del motor toma el aceite del sumidero y lo presuriza a 65 lb/pulg2. El aceite presurizado llena el circuito de lubricación del motor y proporciona aceite de suministro a la bomba hidráulica que activa los inyectores HEUI. El aceite se toma del sumidero y se presuriza hasta la presión del sistema de lubricación por medio de la bomba de lubricación. El aceite fluye desde la bomba de lubricación a través del enfriador de aceite del motor, pasa por el filtro de aceite y entonces va al conducto de aceite principal. Un circuito separado desde el conducto principal envía parte del aceite de lubricación a la bomba hidráulica.

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Filtro d e a c eite de l mo tor

No. 57 •

Filtro de aceite del motor

Filtro de aceite del motor El filtro de aceite del motor elimina el hollín y los contaminantes abrasivos del aceite del motor para evitar daños a los componentes del motor, tales como cojinetes y anillos del pistón.

57

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Bo mb a hidrá ulica Pr e su riz a ac e ite lu br ic an te del mo to r p ara activar lo s inyec to re s H E UI.

No. 58

•

Bomba hidráulica

Bomba hidráulica

•

De 65 lb/pulg2 a entre 870 y 3.500 lb/pulg2

La bomba hidráulica presuriza el aceite lubricante del motor de 65 lb/pulg2 a entre 870 lb/pulg2 y 3.500 lb/pulg2 para activar los inyectores HEUI.

58

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MOTOR 3126B HEUI

Bo m ba Hi drá ulic a

No. 59

•

Bomba de pistones axial de caudal fijo

•

Flujo relacionado directamente con rpm

•

No necesita servicio

La bomba hidráulica es una bomba de pistones axiales de caudal fijo. El flujo de esta bomba es directamente proporcional a la velocidad del motor. No puede hacerse servicio ni ajustes a la bomba hidráulica. El único componente del conjunto de la bomba al que puede darse servicio es a la válvula IAPCV.

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Bomba H id rá u lic a P r o ve e ace ite a l a bo m b a h i dr áu li ca d u ran te el a rr an q ue P r o po r ci on a ace ite d e c o m p en sac ió n a l a cu la ta

No. 60

•

Tanque

•

Suministra aceite a la bomba

•

Aceite de compensación durante enfriamiento

El aceite fluye al orificio de entrada de la bomba hidráulica y llena el depósito de la bomba. El depósito tiene dos propósitos: Proveer aceite a la bomba hidráulica durante el arranque hasta que la bomba de lubricación del motor alcance su presión. Proporcionar aceite de compensación al conducto de presión alta en la culata. Cuando el motor se apaga y se enfría, el aceite toma su volumen normal. Una válvula de retención en la bomba permite tomar el aceite desde el depósito de la bomba para mantener lleno el conducto de presión alta.

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MOTOR 3126B HEUI

D ep ósit o A ceite de d ren aje

A c eit e de a cc io n am ien t o d e p re sió n a lt a

No. 61

•

Aceite al orificio de entrada

•

Rotación del tambor

•

Orificio de salida

•

Nota: No quite el depósito de aceite

•

Aceite con presión alta a la culata

•

Conducto a través de la culata

•

Se suministra aceite con presión alta al inyector

•

El aceite sale por debajo de las cubiertas de la válvula

El aceite del depósito fluye al orificio de entrada del conjunto del cuerpo de la bomba de pistones. La rotación del conjunto del tambor hace que los pistones pasen el orificio de entrada al retraerse, para dejar que entre el aceite de suministro al orificio del pistón. La rotación continua del conjunto del tambor hace que cada pistón se mueva de regreso al orificio del pistón. A medida que los pistones pasan por el orificio de salida, el aceite es obligado a salir por el orificio de salida de presión alta. Las gamas de presión van de 870 lb/pulg2 a 3.500 lb/pulg2 durante la operación normal. Nota: No quite el depósito de aceite. El aceite entonces fluye del orificio de salida de la bomba al conducto de suministro de aceite de presión alta en la culata. El conducto de suministro de aceite es realmente un orificio taladrado que inicia en la parte frontal de la culata y se extiende hasta la parte trasera. Este conducto se conecta con cada orificio del inyector para suministrar aceite de accionamiento de presión alta a los inyectores. El aceite de accionamiento de la bomba hidráulica fluye a través de la culata a todos los inyectores. El aceite permanece en el conducto de presión alta hasta que es usado por los inyectores. El aceite de escape desde los inyectores sale por debajo de las cubiertas de válvula y retorna al sumidero a través de los orificios de drenaje de aceite en la culata.

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V ál vu la d e C on tro l I A P

MOTOR 3126B HEUI

S e nso r I A P

C ic lo de Co ntro l de P re sió n de B u cle C e rrad o

No. 62

•

ECM

•

IAPCV

•

Sensor IAP

•

Trabajan juntos

Hay tres componentes que trabajan juntos para controlar la presión de accionamiento: Módulo de Control Electrónico (ECM) Válvula de Control de Presión de Accionamiento de Inyección (IAPCV) Sensor de Presión de Accionamiento de Inyección (IAP)

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MOTOR 3126B HEUI

V álv u la de c on trol d e p re sió n de a cc io na m ien to d e iny ec c ión R e g u la la p r e si ó n de l a bo m b a al e nvi a r el e x ceso de f l uj o al s um i der o d e ac ei te d el m o to r

No. 63

•

Controles IAPCV

Circuito de control de presión de accionamiento de inyección

•

Presión de aceite de accionamiento

El circuito de control de presión de accionamiento de inyección controla la operación de la presión de la IAPCV y del aceite de accionamiento que activa los inyectores HEUI.

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MOTOR 3126B HEUI

Válvula de control de presión de accionam iento de inyección

IA P No. 64

•

Regula presión de accionamiento

Circuito de control de presión de accionamiento La IAPCV regula la presión de accionamiento al devolver el exceso de flujo de la bomba al sumidero. El aceite de presión alta desde el orificio de salida del conjunto del tambor de la bomba fluye a través de un conducto en la caja de la bomba al orificio de salida en la parte posterior de la caja de la bomba. El conducto del orificio de salida está conectado también a la IAPCV y a la Válvula de Alivio de Sobrepresión.

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Pre s ión d e Ac ciona m ie nto

P res ió n des ea da: La presión qu e e l sis tema d esea

P res ió n r ea l: Pres ión re al del sistem a del aceite de accio namiento

No. 65

•

Presión deseada: la que desea el ECM

Hay dos tipos de presión de accionamiento. La primera es la presión deseada.

•

Cambia constantemente con base en las entradas

1. Presión deseada: Es la presión que desea el ECM

•

Presión real: la que lee el sensor IAP

La presión de accionamiento deseada es la presión que el sistema desea para un óptimo rendimiento. El ECM determina la presión deseada usando los mapas de software y las entradas de los diferentes sensores. La presión deseada cambia constantemente basada en las entradas de los sensores y en los cambios de carga y velocidad del motor. La presión deseada es sólo constante en condiciones constantes. El segundo tipo de presión de accionamiento es la presión real del sistema del aceite de accionamiento que activa a los inyectores. 2. Presión real: La presión real en el sistema de accionamiento La IAPCV cambia constantemente la cantidad de flujo de la bomba que devuelve al sumidero con el fin de emparejar la presión real con la presión deseada.

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C irc uito de C ontrol IA P

Se nsor I AP - mid e la p resión rea l y la envía c o mo un vo ltaje d e se ñ al a l ECM .

No. 66

•

El ECM verifica la presión real

El sensor IAP le indica al ECM cuál es la presión real en el conducto de presión alta. El sensor IAP lee la presión real y la envía como un voltaje de señal al ECM.

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Ci rc ui to de Co ntr ol IAP E CM - D ete rmi na Pr es ión de Ac ciona m i ento D es ea da

No. 67

•

El ECM determina la presión deseada de los mapas y las entradas de los sensores

El ECM determina la presión de accionamiento deseada con base en la entrada del sensor de posición del pedal del acelerador y de otros sensores del motor. El ECM entonces usa mapas de software programados en el módulo de personalidad del ECM para determinar la presión de accionamiento deseada.

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C ircu ito de C ontrol IAP

El E C M c o m para p res ión r ea l y dese ad a y ajust a e l co ntro l de co rrien t e p ar a e m p are j ar la s pre sion es

No. 68

•

El ECM envía una señal a la IAPCV para cambiar la presión real

El ECM determina la presión deseada con base en las entradas de los sensores y en los mapas de software y envía una corriente eléctrica a la IAPCV para cambiar la presión real.

68

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C ircu ito de C ontrol IA P

E CM - Env ía corr iente de con tr ol a l a I AP CV

No. 69

•

Compara con mapas de rendimiento

•

Cambia la corriente de control para el ajuste

Los mapas de rendimiento del ECM contienen la “presión de accionamiento deseada” para cada condición de operación del motor. El ECM envía una corriente de control a la válvula IAP, la cual trabaja para emparejar la “presión de accionamiento real” con la “presión de accionamiento deseada”. Si la presión real no corresponde a la presión deseada, el ECM aumentará o disminuirá la corriente de control a la válvula IAP para ajustar la presión real.

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Circ u ito d e Co ntr ol IAP

IAP CV - Regula Pres ió n Real de l Sistem a

No. 70

•

La IAPCV reacciona a la corriente – cambiando la presión

•

Igual que una válvula de alivio controlada eléctricamente

La IAPCV reacciona a la corriente eléctrica enviada por el ECM y cambia la presión a la que la válvula retorna el flujo de la bomba al sumidero. Esta válvula actúa como una válvula de alivio controlada eléctricamente. Mientras mayor sea la corriente a la válvula, mayor será la presión de alivio. Mientras menor sea la corriente, menor será la presión de alivio. Si no se envía corriente a la válvula, la presión de alivio base será de 250 a 300 lb/pulg2 que es el valor del resorte del carrete de la válvula.

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Vá lvula de alivio de sobrepresión P R E C A U CIO N : N unc a la a ju st e

No. 71

•

Válvula de alivio de sobrepresión

•

Cargado por resorte

•

Sólo por seguridad

•

Precaución: Nunca ajuste la válvula de alivio

La válvula de alivio de sobrepresión permanece inactiva durante la operación normal del motor. Esta válvula de alivio simple, cargada con resorte sólo se abre si ocurre un funcionamiento defectuoso del sistema principal. Un funcionamiento defectuoso importante puede hacer que la presión de accionamiento exceda la presión de operación máxima de seguridad y posiblemente haga que la caja de la bomba se rompa. En operación normal del motor, la presión de accionamiento máxima es de 3.500 lb/pulg2. La válvula de alivio de sobrepresión se ajusta a 4.300 lb/pulg2. Está válvula es solamente por seguridad. Esta nunca debe abrirse durante la vida de la bomba, a menos que ocurran niveles peligrosos de presión. PRECAUCION: Nunca ajuste la válvula de alivio de sobrepresión en campo. La válvula está ajustada de fábrica y al aumentar el valor de alivio podría ocasionar una falla y serias lesiones al personal.

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Circuito de Control IAP

Circuito de B ucle Cerrado · Determina presión deseada · Envía corriente al IAPCV · Sensor IAP lee presión real · Ajusta corriente de control · Repite 60 veces por segundo

•

Ciclo de control de presión de bucle cerrado

No.72

Ciclo de Control de Presión de Bucle Cerrado Estos componentes trabajan juntos en lo que se conoce como Ciclo de Control de Presión de Bucle Cerrado, que permite que la presión real se empareje con la presión deseada.

•

Determina presión deseada

•

Envía la corriente a la IAPCV

1. El ECM determina la presión deseada y envía una corriente eléctrica a la IAPCV.

•

Sensor IAP lee la presión real

2. La IAPCV reacciona a la corriente eléctrica enviada por el ECM, y cambia su valor de presión de alivio. Esto cambia la presión real del sistema.

•

Ajusta la corriente de control

•

Se repite 60 veces por segundo

3. El sensor IAP lee la presión real y envía un voltaje de señal al ECM. 4. El ECM lee el voltaje de señal del sensor IAP y determina la presión real. El ECM compara la presión real con la presión deseada y ajusta la corriente eléctrica enviada a la IAPCV. Si la presión real mayor/menor que la deseada, el ECM aumentará/ disminuirá la corriente a la IAPCV. 5. La IAPCV responde al cambio de corriente eléctrica y cambia la presión real del sistema. 6. Este proceso se repite 60 veces por segundo con el fin de mantener parejas la presión real y la presión deseada. Este ciclo repetitivo constante se conoce como Sistema de Control de Bucle Cerrado. Es importante entender que el sistema está trabajando continuamente para hacer que la presión real empareje con la presión deseada. Esto significa que la IAPCV no necesita un ajuste inicial preciso para trabajar correctamente. Debido a que el sistema de control de bucle cerrado se corrige en forma constante, el ECM enviará la cantidad de corriente

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necesaria para que la IAPCV empareje la presión real con la deseada.

C irc ui t o de C o n t ro l d el IAP

Presión de accio nam iento x 6 = In ye c ci ón Va cío

900 lb /p u lg 2 5.40 0 lb/p ulg 2

Ca rg a plen a 3.500 lb/p ulg 2 23.50 0 lb/p ulg 2

No. 73

•

Ventaja: cualquier presión deseada a cualquier velocidad

•

Seis veces el aceite de presión de combustible

•

Controla ruido de combustión y emisiones de escape

Operación del circuito de control de presión de accionamiento de inyección: Una ventaja de rendimiento significativo del sistema HEUI es que puede producir cualquier presión de inyección deseada a cualquier velocidad del motor o de condición de operación. Esto se realiza al controlar la presión de accionamiento del aceite de inyección que activa los inyectores. En el sistema HEUI, la presión de inyección de combustible es cerca de seis veces mayor que la presión de aceite de accionamiento. Presión de accionamiento x 6 = Presión de Inyección. En condiciones de carga liviana y en vacío se usa una presión de inyección baja para reducir el ruido de la combustión y las emisiones de escape. 900 lb/pulg2

5.400 lb/pulg2

En potencia de clasificación o en condiciones de carga plena, una presión de inyección muy alta proporciona el mejor rendimiento y la más baja emisión de escape. 3.300 lb/pulg2

20.000 lb/pulg2

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O P E R A C IO N D E LA V A L V U L A D E C O NT RO L I AP M O TO R A P A G A DO C O R R IEN T E IAP DE L EC M SIN P R ESIO N

V AL V UL A D E D IS CO A BI ER T A P UER T O DE D R E N A JE BL O Q U EAD O

No. 74 •

Motor apagado

Operación de la válvula - MOTOR APAGADO:

•

No hay presión de la bomba

•

No hay corriente al solenoide

Con el motor apagado, no hay presión hidráulica desde la bomba ni corriente al solenoide desde el ECM. El resorte del carrete empuja completamente la válvula de carrete a la izquierda y bloquea el orificio de drenaje.

•

El resorte empuja válvula de carrete a la izquierda

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O P E R A CI O N D E L A V A L V U LA DE C O N T R O L IA P M O T O R E N A R R AN Q U E C O R R IE NT E I A P D E L EC M

P R ES IO N P RE S I O N D E S AL I D A

R E DU C I D A

D E LA B O M B A

VA L VU L A D E D ISC O C E R R AD A H AS T A A L CA N Z A R P R E S I O N D E A RR A N Q U E O R I F I C I O D E DR E N AJ E B L O Q U EA D O

No. 75

•

870 lb/pulg2 (6 MPa) para el arranque

Operación de la válvula - MOTOR EN ARRANQUE Se requiere aproximadamente 870 lb/pulg2 (6 MPa) de presión de accionamiento para activar el inyector durante el arranque. Esta presión de accionamiento baja genera una presión de inyección baja de cerca de 5.400 lb/pulg2 (37 MPa).

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OP E RA CIO N DE LA VA LV ULA DE C ONTRO L IAP : Motor en arra nque

No. 76

•

La presión rápida aumenta el flujo bajo

•

La corriente fuerte ayuda a mantener el carrete cerrado

Para arrancar el motor rápidamente, la presión de accionamiento debe aumentar rápidamente, pero el flujo de la bomba es muy bajo en el arranque debido a que la bomba hidráulica gira sólo a la velocidad de arranque del motor. El ECM responde a esta situación enviando una corriente muy fuerte a la IAPCV. Esto mantiene el carrete cerrado y bloquea todo el flujo al sumidero hasta que se alcance la presión de 870 lb/pulg2. En este punto, los inyectores se activan.

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O P ER AC ION DE LA V ALV U LA D E CON TRO L IAP : M otor en a rranqu e

C A RR E TE D E V AL V UL A

• •

No. 77

Una vez se activan los inyectores, el ECM ajusta la corriente a la IAPCV, de modo que se mantienen 870 lb/pulg2 (6 MPa) hasta que el motor arranca. El ECM verifica continuamente la presión de El ECM realiza cambios accionamiento por medio del sensor IAP, el cual está conectado al constantes de corriente conducto de aceite de presión alta. Este es un sistema de bucle cerrado. Corriente ajustada para mantener 870 lb/pulg2

El ECM determina la presión deseada con base en las diferentes entradas y envía una corriente predeterminada a la IAPCV. El ECM también compara la presión de accionamiento deseada con la presión de accionamiento real en el conducto de aceite de presión alta. El ECM entonces ajusta la corriente a la IAPCV para emparejar la presión real con la presión deseada.

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C o ntro l de P res ió n d e A c e ite d e A c c ion a mie n to

MOTOR 3126B HEUI

Velo cid ad en arran q u e 200 r pm

No. 78

•

Máximo flujo de la bomba en el arranque

•

Bomba diseñada para demandas extremas

El flujo mínimo de la bomba es el de la velocidad de arranque. La bomba está diseñada para producir un flujo adecuado en las dos condiciones más exigentes: en arranque a temperatura de operación del motor y en sobrecarga con rpm bajas. Durante el arranque a temperatura de operación del motor, el motor está caliente y el aceite tiene baja viscosidad. En estas condiciones, la bomba debe producir 870 lb/pulg2 durante el arranque, cuando la velocidad del motor es sólo de 200 rpm aproximadamente.

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C o ntro l de P res ió n d e A c eite de A c cion am ie n to

MOTOR 3126B HEUI

B aja en va cío 1. 30 0 rpm C ond ic io ne s de so bre car g a

No. 79

•

Combustible máximo a presión de inyección máxima

•

Muy exigente a 1.300 rpm

En condiciones de sobrecarga con rpm bajas, los inyectores usan el combustible máximo con presión de inyección máxima. Esto significa que los inyectores requieren un flujo de aceite de accionamiento máximo con presión de accionamiento máximo. Este es un requerimiento muy exigente teniendo en cuenta que el motor sólo está girando a cerca de 1.300 rpm.

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I ND U C ID O

O P E R A C I O N DE LA V A LV U LA D E C O N TR O L I AP : M o t or e n a rr a nq ue

VA L VU L A D E DI S C O

•

Corriente eléctrica variable

•

Campo magnético

•

Fuerza mecánica en el inducido

PA SA DO R D E EM P U JE

SO LE N O ID E

No. 80

La IAPCV funciona con la corriente eléctrica variable desde el ECM para crear un campo magnético en el solenoide. Este campo magnético actúa en el inducido de hierro y genera una fuerza mecánica y empuja el inducido a la izquierda. Esta fuerza se transmite a través del pasador de empuje hasta la válvula de disco pequeña.

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OPE R ACION DE LA VA LV ULA D E CO NTROL IA P : Motor en arra nque

No. 81

•

El ECM controla la corriente a la IAPCV para la presión de accionamiento deseada

•

Se compara con la presión real 67 veces/segundo

Una vez que el motor arranca, el ECM controla la corriente a la IAPCV para mantener la presión de accionamiento deseada. El sensor IAP verifica continuamente la presión de accionamiento real en el conducto de aceite de presión alta en la culata. El ECM compara la presión de accionamiento real con la presión de accionamiento deseada 67 veces por segundo. Cuando estas presiones no emparejan, el ECM ajusta los niveles de corriente a la IAPCV para permitir que se igualen la presión de accionamiento de inyección real y la presión de accionamiento de inyección deseada.

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O P E R A C IO N D E L A V A LV U LA D E C O N T RO L IA P : M o tor e n fu nc io n am ie n to

V A LV U LA D E D IS C O

•

La corriente regula la fuerza magnética en la válvula de disco

MOTOR 3126B HEUI

IN D U C I DO

P AS A D O R S O L E N O I D E D E E M P UJE

No. 82

La corriente enviada al solenoide regula la fuerza magnética que trata de sostener cerrada la válvula de disco. El solenoide, el inducido y el pasador de empuje simulan un resorte variable controlado electrónicamente. El aumento de corriente da como resultado un incremento de fuerza. La disminución de corriente da como resultado una disminución de fuerza.

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I ND U C ID O

O P E R A C IO N D E LA V A LV U LA D E C O N TR O L I AP : M o to r en f un ci ona m ie n to

V AL V U L A D E DI S C O

•

•

•

• •

P A S AD O R D E EM PUJ E

S O L E N O ID E

No. 83

La fuerza magnética aplicada a la válvula de disco mantiene cerrada la válvula de disco. Cuando la válvula de disco está cerrada, aumenta la presión de la cámara de resorte del carrete. Cuando la presión de la cámara de resorte del carrete excede la fuerza magnética que Aumenta la presión de mantiene la válvula de disco cerrada, la válvula de disco se moverá a la cámara del resorte la derecha y parte de la presión de aceite de la cámara de resorte del del carrete carrete escapa al drenaje. Esto hace que disminuya la presión en la Cuando la presión del cámara de resorte y se cierre la válvula de disco. Cuando la válvula carrete excede la fuerza de disco se cierra, la presión nuevamente comienza a aumentar y se magnética, la válvula repite el ciclo. Este proceso controla el aceite de presión reducida en de disco se mueve a la la cavidad del resorte del carrete. El aceite de presión reducida en la derecha cavidad del resorte del carrete actúa en el carrete. El aceite de presión reducida en la cavidad del resorte del carrete trata de mover El aceite escapa al drenaje el carrete a la izquierda. Cuando el carrete se mueve a la izquierda, se bloquea el orificio de drenaje. La fuerza magnética mantiene la válvula de disco cerrada

El carrete se mueve a la izquierda cerrando el orificio de drenaje

La fuerza combinada del resorte mecánico y del aceite de presión reducida en la cámara de resorte del carrete trata de mover el carrete a la izquierda para cerrar el orificio de drenaje. Cuando se bloquea el orificio de drenaje, aumenta la presión de salida de la bomba y este aumento de presión de salida de la bomba mueve el carrete a la derecha (abierto).

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O P E RA C IO N DE L A V AL V UL A D E CO N TR O L IA P : M o to r en fu nc io na m i e nto

V AL VU L A DE D IS CO

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IN D UC ID O

PA SA DO R SO L E NO ID E DE EM P U J E

No. 84

•

Valor de resorte fijo

•

La presión de aceite en el carrete controla la presión de salida de la bomba

•

La presión se controla por medio de la corriente eléctrica del ECM

•

Flujo de aceite – motor en funcionamiento

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Debido a que el resorte mecánico tiene un valor de resorte fijo, el aceite de presión reducida en el carrete debe ajustarse para controlar la presión de salida de la bomba. El aceite de presión reducida en el carrete puede aumentarse o disminuirse para controlar la presión de salida de la bomba. El aceite de presión reducida se controla por medio de la intensidad de corriente eléctrica enviada por el ECM. La mayoría del tiempo, la válvula de disco y el carrete funcionan en una posición parcialmente abierta. La válvula de disco y el carrete están completamente abiertos o cerrados sólo durante las siguientes condiciones. Cuando la presión de salida de la bomba entra al extremo del cuerpo de la válvula, una pequeña cantidad de aceite fluye a la cámara de resorte del carrete a través del orificio de control en el carrete. La presión de la cámara de resorte del carrete se controla ajustando la fuerza en la válvula de disco. Al ajustar la fuerza en la válvula de disco se permite que la válvula de disco deje pasar parte del aceite a la cámara de resorte del carrete. La fuerza en la válvula de disco se controla por medio de la fuerza del campo magnético producido por la corriente eléctrica enviada por el ECM. El carrete responde a los cambios de presión en la cámara de resorte del carrete. El carrete trata de igualar la fuerza a ambos lados del carrete. La posición del carrete determina la cantidad de área superficial abierta de los orificios de drenaje. El área abierta del orificio de drenaje controla la cantidad de aceite que escapa de la salida de la bomba, para mantener la presión de accionamiento deseada. El proceso de responder a los cambios de presión en cualquiera de los lados del carrete sucede tan rápidamente que el carrete se mantiene en una posición parcialmente abierta y la presión de salida de la bomba se controla muy de cerca. La IAPCV permite un control de variable infinito de la presión de 2 2 84

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salida de la bomba de entre 870 lb/pulg2 (6 MPa) a 3.500 lb/pulg2 (24 MPa).

C ont rol de P re sió n de A ce ite d e A cc io na m ien to

Ve lo cid ad al ta e n vacío 264 0 rp m

No. 85

•

Flujo máximo de la bomba a velocidad alta en vacío 2.640 rpm

El flujo máximo de la bomba es el de velocidad alta en vacío de cerca de 2.640 rpm. En la mayoría de las condiciones de operación, la bomba tiene mucho más flujo del que necesita. Este exceso de flujo debe regresar al sumidero para controlar la presión del sistema. La Válvula de Control de Presión de Accionamiento de Inyección (IAPCV) regula la presión del sistema. Esta regresa al sumidero la cantidad exacta de aceite requerida para mantener la presión de accionamiento deseada.

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C O N D U C TO DE SU M I NI S T R O D E CO M B U ST IB L E

F IL T RO D E

TA N Q U E D E

C O M B US T I B L E

C O M BU S T I B L E

RE GU LAD O R DE PR ESI ON DE C O MBU STIB LE

S is te ma d e c o mb us tib le d e pre sión b aja S u m i n i s t ra r co m b u s ti b l e a l o s i n ye c t o re s H E U I p a ra la c o m b u s ti ó n S um in is tr a r fl u j o d e c o m b u sti b l e e xtr a p ar a el e n fr i am i e n t o d e lo s i n y e ct o r e s y S u m i n is tr a r fl u j o d e co m b u s t ib l e ex t ra p a ra q u i ta r e l a i r e d e l s is t em a .

•

Suministro de combustible a los inyectores

•

Enfriar inyectores

•

Eliminar aire del sistema

No. 86

Operación del sistema de combustible de presión baja Ahora veamos el sistema de combustible de presión baja. Este sistema tiene 3 funciones básicas: 1. Suministrar combustible a los inyectores HEUI para la combustión 2. Suministrar flujo de combustible extra para el enfriamiento de los inyectores y 3. Suministrar flujo de combustible extra para eliminar el aire del sistema.

86

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B om b a d e tr an sf er en ci a d e c o m b u st ib le

MOTOR 3126B HEUI

F ilt ro d e c om b us ti b le T a nq u e d e c o m b u st ib le d e l v eh íc ul o

R eg u la d or d e p re si ó n d e c o m b u st ib le

No. 87

•

Tanque de combustible del vehículo

Los principales componentes del sistema de combustible de presión baja son:

•

Filtro de combustible

Tanque de combustible del vehículo

•

Bomba de transferencia de combustible

•

Regulador de presión de combustible

Filtro de combustible Bomba de transferencia de combustible Regulador de presión de combustible

87

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MOTOR 3126B HEUI

Tanq ue de com b ustible del v eh ícu lo

No. 88

•

Combustible del tanque

Veamos cómo funciona el sistema. La bomba de transferencia de combustible toma el combustible del tanque de combustible.

88

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MOTOR 3126B HEUI

Bom ba de Transf eren cia de Com bust ibl e D ren a co m b u s tib l e al ta nq u e, l o pr es ur i za a 65 l b/ pu l g 2 y lo sum in i stra a l os i nye ct o res

No. 89

•

Lado de entrada de la bomba de transferencia

El combustible fluye al lado de entrada de la bomba de transferencia de combustible.

•

La válvula de retención de entrada se abre

Se abre la válvula de retención de entrada para permitir que el combustible fluya a la bomba, pero se cierra para evitar que el combustible se devuelva por el orificio de entrada.

89

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Bo m ba de Transferencia de Com bustible

•

Orificio de entrada

•

El orificio de salida también tiene válvula de retención

MOTOR 3126B HEUI

No. 90

El combustible fluye del orificio de entrada en la bomba al orificio de salida, el cual también tiene una válvula de retención. La válvula de retención de salida se abre para permitir que el combustible presurizado salga, pero se cierra para evitar que el combustible se devuelva a la bomba.

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MOTOR 3126B HEUI

B O M B A D E LU B R IC AC IO N B O M B A H IDR A UL IC A AL M O TO R F ILT RO DE A C E IT E

ENFRIADOR DE ACEITE S E NS O R IA P

C O N D UC T O DE S U M INIS T R O D E CO M BU S T IBL E

V AL V U LA DE C O N TR O L IA P

TAN Q U E D E CO M B U S TIB L E

R E G U LA DO R D E P R E S IO N D E C O M B US T I B LE

FIL TR O D E C O M B US T IB LE

P AR T E TR AS E RA DE E N G R AN A J E D E L E V A

SE N SOR ES D E V E L O C I D AD S I N C RO N IZ AC IO N D EL M O T OR

BA T E RIA S

P E DA L D E L A C E LE R A DO R S E NS O R D E P O S IC IO N D E L P E D AL DE L A CE LE R AD O R

S E N S O R DE P RE S IO N DE RE FU E R ZO D E L M O TO R

E N L AC E D E D AT O S

S E N S O R DE T E M P E R AT U RA DE RE F R IG E R AN TE D E M O T O R

R E LE D E F R E N O S DE E S C A P E S E N S O R D E TE MP E R ATU R A D E A IR E D E AD M I S IO N

S E NS O R DE V E LO C ID A D D E L V E HIC U L

R E LE D E T R A NS M I S IO N A T/M T /H T L AM P AR A CA LE N T AD O R AIRE DE AD M IS IO N

R E LE D E L C A L E N TA D O R D E AIR E DE AD MI S IO N

S E NS O R D E P R E S I O N AD MO S FE R IC A ( S O L O C LA S IFIC A C IO N E S P E CI F ICA )

T AC O M E T RO Y V E L O CI ME TR O

L A M P A R A V AC I O R AP I D O LAM P A R A R E V IS IO N D E M O TO R INT E R RU P T O R AJ U S TE /RE A RM A DO Y CO N E CT AR /DE S C O NE CT AR P T O IN T E R RU P T O R AJ U S TE /R E AR M A D O Y C O N E CT AR /DE S CO NE C T AR CR U CE R O

No. 91

IN TE R R U P TO R D E F RE N O S DE S E R V IC IO IN T E R R U P TO R D E E M B R AG U E Y N E U T R AL

•

Del orificio de salida al filtro

El combustible fluye del orificio de salida de la bomba de transferencia al filtro de combustible.

•

Filtro de 2 micrones estándar

El filtro de combustible, de 2 micrones, elimina los contaminantes abrasivos del combustible que causarían desgaste prematuro de los inyectores HEUI. Este filtro de alta eficiencia es estándar en todos los motores 3100 HEUI. El filtro extiende la vida útil del sistema de combustible y brinda beneficios similares en todos los otros tipos de sistemas de combustible diesel.

91

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MOTOR 3126B HEUI

CU L ATA

No. 92

• • • •

El combustible entonces fluye del filtro de combustible al conducto del suministro de combustible en la culata. El conducto de suministro Conducto taladrado de combustible es un orificio taladrado, que se extiende desde la parte delantera hasta la parte trasera de la culata. Este conducto se Suministra combustible conecta con cada orificio del inyector para suministrar combustible a a cada inyector los inyectores. El combustible de la bomba de transferencia fluye a través de la culata a todos los inyectores. Enfría los inyectores Del filtro a la culata

92

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MOTOR 3126B HEUI

R e gu l ad or de P r esi ó n de c o m b us tib l e

No. 93 •

El exceso de combustible sale por la parte trasera de la culata al regulador de presión de combustible

El combustible en exceso sale por la parte trasera de la culata y fluye al regulador de presión de combustible.

93

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MOTOR 3126B HEUI

R e gula dor de pre s ión d e co m bu stible

V álv u la d e re t en c ió n ca rg ad a po r r es o rte

O ri fic io

No. 94

•

• • •

El regulador de presión de combustible consta de un orificio y una válvula de retención cargada por resorte. El flujo de la bomba a través del orificio fijo controla la presión de combustible. La válvula de retención cargada por resorte se abre a 5 lb/pulg2 para permitir que el Mantiene la presión del sistema de combustible combustible de retorno que sale a través del orificio vuelva al tanque. Cuando el motor está apagado y no hay presión de combustible, se 2 cierra la válvula de retención de carga por resorte y evita que el 5 lb/pulg combustible de la culata drene al tanque. Orificio y válvula de retención cargada por resorte

Evita drenaje de combustible de la culata

94

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B om b a d e tr an sf e ren c ia d e c o m b u st ib le

MOTOR 3126B HEUI

F il t ro d e c o m b u st ib le T an q ue d e c o m b u st ib le d el veh íc u lo

R e g ul ad o r d e p re sió n d e c om b u s ti bl e

No. 95 •

Combustible presente para el arranque

El retener el combustible en la culata permite que se mantenga un suministro de combustible a los inyectores para el arranque del motor.

95

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MOTOR 3126B HEUI

B O M B A D E L U B RIC AC IO N B O M B A H ID R A UL ICA AL M O TO R F ILT RO DE A CE IT E

ENFRIADOR DE AC EITE SE N SO R IAP

C O N DU C TO D E S U M INIS TR O D E CO M BU S T IBL E

V AL V U LA D E C O N TR O L IA P

T AN Q U E D E

RE G UL AD O R D E P RE S IO N D E CO M BU S TI B L E

C O M B U S TIB LE FIL TR O D E C O M B US T IB LE

P AR T E TR AS E RA DE E N G R AN AJ E D E L E V A

SEN SOR ES D E V E L O C ID AD S IN C RO NIZ AC IO N D E L M O TO R

BA TE R IAS

P E DA L D E L AC E LE R A DO R S E NS O R D E P O S I CIO N D E L P E DA L D E L AC E L E R AD O R

S E N S O R DE P RE S IO N DE RE F U E R ZO D E L MO TO R E NL AC E D E D ATO S

S E N S O R DE TE M P E R AT U RA DE R E F R IG E R AN TE D E M O T O R

S E N S O R D E TE M P E R ATU R A D E AIR E D E AD M IS IO N

R E LE D E FR E N O S D E E S C AP E

S E NS O R D E V E L O C ID AD DE L V E H IC UL O

RE LE D E TR A NS MIS I O N AT/M T /HT L AM P AR A CA LE N TA D O R A IRE DE A D MIS IO N

RE L E D E L C AL E N TA DO R DE AIRE DE AD MI S IO N

S E NS O R D E P R E S IO N ATM O S FE R IC A ( S O L O C LA S IFIC AC IO N E S P E CIF ICA )

•

T AC O M E T RO Y V E LO CIM E T RO

L AM P A RA V AC IO R AP ID O LAM P A RA R E V IS IO N D E M O TO R INT E R RU P T O R AJ U S TE /R E A RM A DO Y CO NE CT AR /D E S CO NE C T AR P TO IN T E RR U P T O R A J U S TE /R E AR M AD O Y C O N E C T AR /D E S CO NE C T AR C R U CE R O

Revisión de los componentes del sistema

IN TE R R UP T O R D E FR E N O S D E S E RV IC IO

No. 96

IN TE R R UP TO R D E E M B RA G U E Y N E UT R AL

Esto concluye la operación del sistema de combustible de presión baja. Veamos ahora los componentes del sistema.

96

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MOTOR 3126B HEUI

O p era ció n d el Iny ector H EU I No. 97

•

Preinyección

Operación del inyector HEUI

•

Inyección piloto

Hay 5 etapas de inyección en el inyector HEUI.

•

Demora

•

Inyección principal

•

Terminación de la inyección

Preinyección Inyección piloto Demora Inyección principal Terminación de la inyección

97

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MOTOR 3126B HEUI

In ye ct or U n it ar io de C on t rol E l e ctr óni co d e A cc io n am ien t o M ec ánico

No. 98

•

En algunos sistemas de combustible se usan un émbolo y un tambor

•

Piezas mecánicas para crear presión

•

El HEUI usa aceite presurizado para accionar el émbolo

En los sistemas de combustible diesel se usan un émbolo y un tambor para bombear combustible de presión alta en la cámara de combustión. En la mayoría de los sistemas de combustible se usan medios mecánicos para activar el émbolo, tales como lóbulos de leva o balancines. Pero el sistema HEUI usa aceite de motor presurizado a 3.500 lb/pulg2 para activar el émbolo, lo que hace que localizar y solucionar problemas en el sistema HEUI sea muy diferente a hacerlo en los sistemas de combustibles de accionamiento mecánico.

98

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R es p ue sta m e jora da M a yo r ec on om ía

No. 99

•

Muchos sistemas tienen presión de inyección máxima y mínima

•

El HEUI proporciona control infinito

•

Crea muchas ventajas de rendimiento

En muchas condiciones de operación, la presión de inyección deseada está entre un valor mínimo y uno máximo. En el sistema HEUI se proporciona control infinito de la presión de inyección en esta gama, independientemente de la velocidad del motor. Esta flexibilidad crea muchas ventajas de rendimiento, tales como respuesta mejorada, mayor economía de combustible y emisiones reducidas.

99

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E tap a s de l In yector

P rein ye cci ó n

No. 100

•

Preinyección

Preinyección

•

Componentes en posición de no accionamiento

Veamos ahora cada una de las 5 etapas del ciclo de inyección, comenzando con la preinyección.

•

Presión de combustible del émbolo igual a la de suministro aprox. 65 lb/pulg2

Durante la “preinyección” el motor está funcionando y el inyector está entre ciclos de ignición de combustible. Todos los componentes internos han retornado a la posición de carga por resorte (no accionados). El solenoide no está activado y la válvula de disco bloquea el aceite de accionamiento de presión alta, y evita que vaya al inyector. El émbolo y el pistón intensificador están en la parte superior de su orificio y la cavidad del émbolo está llena de aceite. La presión de combustible en la cavidad del émbolo es la misma que la presión de suministro de combustible: aproximadamente 65 lb/pulg2.

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S olen oide

Ind uc ido

Válvul a d e d is c o

C ab le a l ECM

No. 101

•

Solenoide electromagnético

•

Cuando se activa crea fuerte campo magnético

•

El inducido se mueve levantando de su asiento la válvula de disco

•

Comienza la inyección

El solenoide es un electroimán. Cuando el solenoide recibe corriente (se activa) crea un campo magnético muy fuerte. Este campo magnético atrae el inducido, que está conectado a la válvula de disco por un tornillo del inducido. Cuando el inducido se mueve hacia el solenoide, levanta la válvula de disco del asiento inferior. El inicio del proceso de inyección de combustible sucede cuando se activa el solenoide y se levanta la válvula de disco de su asiento inferior.

101

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MOTOR 3126B HEUI

So leno ide

A siento su perio r de la válvula d e d is c o abi er to

Asien to inferior d e la válvula de di sco ce rrad o

R esor te de la vá lvu la de di sco

No. 102

•

Dos posiciones: abierta/cerrada

•

Asiento inferior controla aceite de presión alta

•

Asiento superior drena aceite después de inyección

Válvula de disco La válvula de disco tiene dos posiciones: abierta y cerrada. En la posición cerrada, se mantiene en su asiento inferior por medio de un resorte. El asiento inferior cerrado de la válvula de disco evita que el aceite de accionamiento de presión alta entre al inyector unitario. El asiento superior abierto de la válvula de disco drena a la atmósfera el aceite en la cavidad que está por encima del pistón intensificador. El aceite es drenado a la atmósfera a través de la parte superior del inyector unitario. En la posición abierta, el solenoide se activa y la válvula de disco se levanta del asiento inferior, lo que permite que el aceite de accionamiento de presión alta entre al inyector unitario. Cuando el aceite de accionamiento de presión alta entra al inyector unitario, empuja la parte superior del pistón intensificador. El asiento superior de la válvula de disco se cierra y bloquea el paso al drenaje. El bloquear el paso al drenaje evita que se escape del inyector unitario el aceite de accionamiento de presión alta.

102

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MOTOR 3126B HEUI

So le no ide

C o m p o n en t es d el In ye ct o r

V álvu la d e disco Pist ón in te n sific ado r

Emb olo T amb or

C on jun to de la b oqu illa

No. 103

•

• •

•

El área del pistón intensificador es 6 veces mayor que el émbolo

Pistón intensificador

El área superficial del pistón intensificador es 6 veces mayor que el área superficial del émbolo. Esta área superficial más grande Multiplicación de fuerza proporciona una multiplicación de fuerza. Esta multiplicación de2 fuerza permite que el aceite de accionamiento de 3.500 lb/pulg (24 MPa) produzca una presión de inyección de combustible de 23.500 El movimiento hacia abajo del pistón lb/pulg2 (162 MPa). Cuando la válvula de disco se mueva de su intensificador inyecta el asiento inferior, el aceite de accionamiento de presión alta entra al combustible inyector unitario y empuja la parte superior del pistón intensificador. La presión aumenta en la parte superior del pistón intensificador y la Un sello anular grande presión empuja hacia abajo el pistón intensificador y el émbolo. El separa el aceite del movimiento hacia abajo del émbolo presuriza el combustible en la combustible cavidad del émbolo. El combustible presurizado en la cavidad del émbolo hace que el conjunto de la boquilla del inyector se abra. Al abrirse, se inicia la entrega de combustible a la cámara de combustión. Un sello anular grande alrededor del pistón intensificador separa el aceite que está por encima del pistón intensificador del combustible que está por debajo.

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E ta p as del Inyec tor

P rein yec ció n

No. 104

•

El embolo y el tambor actúan como una bomba

•

Componentes de precisión

•

Nota

El tambor es el cilindro que sostiene al émbolo. El émbolo se mueve dentro del tambor. El émbolo y el tambor juntos actúan como una bomba. Tanto el émbolo como el tambor son componentes de precisión que tienen espacios libres de trabajo de sólo 0,0025 mm (0,00010 pulgadas). Estos espacios libres mínimos se requieren para producir presiones de inyección de más de 23.500 lb/pulg2 (162 MPa) sin escapes excesivos. Nota: Se requiere una pequeña cantidad de escape controlado con el fin de lubricar el émbolo y prevenir el desgaste.

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So leno ide

A si en t o sup erio r de la válv ula de d isc o ce rrad o

A s iento in fe rio r de l a válvu la de d isc o ab ierto

R eso rte de la vá lvula de d is co

No. 105

•

El ECM envía corriente

•

Campo magnético

•

El inducido y la válvula de disco se mueven

Cuando el ECM activa el inyector unitario, el ECM envía una corriente al solenoide del inyector unitario. La corriente hace que el solenoide produzca un campo magnético fuerte, que hará que se mueva hacia arriba el inducido. El inducido está conectado mecánicamente a la válvula de disco por un tornillo. El jalón magnético del solenoide sobrepasa la tensión del resorte que mantiene cerrada la válvula de disco. Cuando la válvula de disco se abre, la válvula de disco se mueve de su asiento inferior.

105

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A si e n to i nfe ri o r d e l a vál v u l a d e di sc o ab i ert o

P is tón i n ten si fic ado r R e sor te d e r et or n o de l é m b ol o E m b ol o T am b o r

No. 106 •

Se abre válvula de disco

•

Se bloquea el paso al drenaje

•

Asiento inferior se abre

Cuando se abre la válvula de disco, el asiento inferior bloquea el paso al drenaje y el asiento inferior abre la cámara de la válvula de disco para que entre el aceite de accionamiento de presión alta. El aceite de presión alta fluye alrededor de la válvula de disco, y a través de un conducto a la parte superior del pistón intensificador.

106

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P ist ón int en s ificado r Embolo

No. 107

•

Aceite de presión alta empuja pistón y émbolo

•

Presuriza el combustible

El aceite de presión alta actúa en la parte superior del pistón intensificador. El aceite de presión alta empuja hacia abajo el pistón y el émbolo. El movimiento hacia abajo del émbolo presuriza el combustible en la cavidad del émbolo y en el conjunto de la boquilla.

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MOTOR 3126B HEUI

P resión de aceite d e accion amien to x 6 = pr esión de inyecció n 900 lb /pu lg2 = 5.400 lb/p u lg 2 3.500 lb /pu lg2 = 23.500 lb/p u lg 2

No. 108

•

Presión de aceite de accionamiento x 6 = presión de inyección

Presión de aceite de accionamiento x 6 = Presión de inyección 900 lb/pulg2 = 5.400 lb/pulg2 3.500 lb/pulg2 = 23.500 lb/pulg2

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P re s ió n d e in ye cc ió n m en or de 4 . 00 0 lb /pu lg 2 P re s ió n d e C ie rre de l a V ál vu la

No. 109

•

Presión de Apertura de la Válvula (VOP) 4.500 lb/pulg2

•

Se abre válvula de retención

•

Comienza inyección

Cuando se alcanza la Presión de Apertura de la Válvula (VOP) de aproximadamente 4.500 lb/pulg2, la válvula de retención se levanta de su asiento en la punta. Cuando la válvula de retención se levanta, comienza la inyección.

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Etap as del In yector

In yec ció n pilo to

No. 110

•

Inyección piloto

Inyección piloto

•

El ECM determina qué inyector debe activarse

•

Se envía corriente

•

El campo magnético sobrepasa tensión del resorte

Cuando el ECM determina qué inyector debe accionarse, envía una corriente al solenoide del inyector. La corriente hace que el solenoide produzca un fuerte campo magnético que crea un jalón del inducido, conectado a la válvula de disco por un tornillo. El jalón magnético del solenoide sobrepasa la tensión del resorte que mantenía la válvula de disco cerrada y levanta la válvula de disco de su asiento. Cuando se abre la válvula de disco, se cierra el asiento superior de la válvula de disco y no permite el paso al sumidero. El asiento inferior se abre a la cámara de la válvula de disco para permitir que entre el aceite de accionamiento de presión alta. El aceite de presión alta fluye alrededor de la válvula de disco y va por un conducto a la parte superior del pistón intensificador. El aceite de presión alta actúa en la parte superior del pistón intensificador y obligan al pistón y al émbolo a bajar. El movimiento hacia abajo del émbolo presuriza el combustible en la cavidad del émbolo y en el conjunto de la boquilla. Cuando se alcanza la Presión de Apertura de la Válvula (VOP), la válvula de retención de la boquilla se levanta de su asiento y comienza la inyección.

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MOTOR 3126B HEUI

Si s te m a de Co m b u st ible I nyec ció n Pilo to

In yecció n P rinc ip al

D iv is ió n d e la In y e c ció n R e d uce r uid o d e c o mb u st ió n en c e rca d el 5 0% y redu ce s ign if ica tiva me n te óx ido s de nit róge no e n em ision e de es ca pe

•

Dosificación de Preinyección (PRIME)

•

Acrónimo

•

Inyección piloto pequeña

•

Demora breve para iniciar la combustión

No. 111

Dosificación de Preinyección (PRIME) El sistema de combustible HEUI HI300 tiene una característica única llamada PRIME (acrónimo de los términos en inglés Dosificación de Preinyección). La característica PRIME divide la carga de inyección completa en dos inyecciones separadas. La primera carga de inyección consiste de una pequeña inyección piloto. Una breve demora permite a la inyección piloto comenzar la combustión.

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MOTOR 3126B HEUI

O rific io de de rram e P R IM E

No. 112

•

Entrega de inyección principal

•

Combustión completa suave

•

Reducción de emisiones de escape y ruido en 50%

•

•

La inyección principal se entrega entonces en el frente de llama producida por la inyección piloto. La inyección principal inmediatamente se enciende y se quema suave y completamente. Esta combustión eficiente reduce significativamente las emisiones de escape y disminuye el ruido del motor hasta en 50%, lo cual resulta en una operación del motor notablemente más silenciosa.

El orificio de derrame PRIME es un orificio de precisión pequeño que se extiende desde la parte externa a la parte lateral del tambor hasta Orificio pequeño de el émbolo. Este orificio momentáneamente drena la presión de derrame PRIME: orificio inyección de combustible durante la carrera hacia abajo del émbolo. pequeño en el cuerpo La operación de la característica PRIME se explica ampliamente en del inyector la sección de la operación de inyección piloto. Momentáneamente drena la presión de inyección de combustible

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P re si ón de inye c ción po r de ba jo 4 .0 00 l b/pulg 2 P re si ón de c ie rre de la v álvula

No. 113

•

Inyección piloto inicial de combustible

Veamos ahora más de cerca cómo funciona la característica PRIME. Demora de la inyección: El movimiento hacia abajo del émbolo produce la inyección piloto inicial de combustible en la cámara de combustión.

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In yec ción prin cipa l

D em o ra

No. 114

•

•

•

Cuando la ranura del émbolo se pone en línea con el orificio de derrame, el combustible de presión alta por debajo del émbolo puede fluir hacia arriba a través de los orificios de la parte inferior del émbolo, sale por la ranura del émbolo y el orificio de derrame, y El combustible de vuelve al conducto de suministro de combustible. Esta pérdida de presión alta fluye a combustible de presión alta hace que la presión de inyección caiga través de los orificios por debajo de la Presión de Cierre de la Válvula (VCP). La fuerza del en el émbolo por la ranura del émbolo, al resorte de la boquilla sobrepasa la fuerza hidráulica de la presión de orificio de derrame inyección reducida y la válvula de retención de la boquilla se cierra, lo cual detiene la inyección. Esto es la terminación de la inyección piloto La presión cae por debajo de la Presión de y el inicio del período de demora de la inyección corta. La ranura del émbolo se alinea con el orificio de derrame

Cierre de la Válvula (VCP) •

La válvula de retención se cierra y termina la inyección de combustible

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E tad el Inye cto rp as

Inyec ci ón pr inc ipa l

No. 115

•

• •

Válvula de disco activada permanece abierta

Inyección principal

A medida que el solenoide del inyector se activa, la válvula de disco Continúa flujo de aceite permanece abierta y el aceite de presión alta continúa fluyendo, y empuja hacia abajo el pistón intensificador y el émbolo. La inyección principal ocurre cuando la ranura del émbolo pasa el orificio de Empuja hacia abajo el pistón intensificador derrame y la presión de inyección una vez más comienza a aumentar, abriendo la válvula de retención de la boquilla.

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No. 116

•

Presiones de inyección entre 5.000/23.500 lb/pulg2

•

Continúa hasta que el solenoide se desactiva o toca el fondo del orificio

La presión de inyección fluctúa entre 5.000 lb/pulg2 (34 MPa ) y 23.500 lb/pulg2 (162 MPa). La presión de inyección depende de los requerimientos del motor. La inyección continúa hasta que el solenoide se desactive o el pistón intensificador llegue a la parte inferior del orificio. Cuando el solenoide se desactiva, el resorte de la válvula de disco cierra la válvula de disco. Cuando se cierra la válvula de disco, se corta el aceite de presión alta.

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Inyección prin cipal

Ter m in aci ón de la iny ecc ió n

No. 117

•

Terminación de la inyección

•

No hay corriente desde el ECM

•

Campo magnético

•

Se cierra la válvula de disco

•

El asiento superior se abre y pasa aceite al sumidero

Terminación de la inyección La terminación del ciclo de inyección comienza cuando el ECM no envía más corriente al solenoide del inyector. Se colapsa el campo magnético del solenoide y la válvula de disco se cierra, lo cual corta la entrada de aceite de presión alta al inyector. A medida que el asiento inferior de la válvula de disco se cierra, se abre el asiento superior al sumidero, disminuyendo la presión de aceite de accionamiento que actúa en el pistón.

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So le no ide

V ál vu la d e disc o B ola de r eten ci ón de b oq uilla

Te rm ina ció n de la in yecc ión

•

La presión de combustible hacia arriba sobrepasa la fuerza hacia abajo para invertir el recorrido del émbolo

No. 118

La presión de inyección de combustible debajo del émbolo ejerce una fuerza hacia arriba en el émbolo y en el pistón intensificador. Esta fuerza hacia arriba se vuelve mayor que la fuerza hacia abajo en el pistón intensificador, de modo que se detiene el movimiento hacia abajo del pistón intensificador y del émbolo.

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Pre s ión de inye c c ión me no r de 4 .0 00 lb/pulg 2 Pre s ión de C ie rre de la V álv ula

No. 119 •

El émbolo hacia abajo detiene el flujo de combustible

•

Ocurre Presión de Cierre de la Válvula (VCP)

•

La válvula de retención en la boquilla se cierra y termina la inyección

Cuando se detiene el recorrido hacia abajo del émbolo, el flujo de combustible también se detiene. La presión de inyección disminuye a un valor menor de la Presión de Cierre de la Válvula y la válvula de retención de la boquilla se cierra, lo cual termina la inyección. El aceite de escape de la parte superior del pistón intensificador ahora puede fluir al sumidero a través del asiento inferior abierto de la válvula de disco, pasa el adaptador y sale por el orificio de drenaje del adaptador al área del balancín por debajo de la cubierta de válvula.

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V ál vu la de re te nc ión de lle na d o fue ra de s u as ie nto V á lvu la de re te nc ió n de la boqu il la

MOTOR 3126B HEUI

C a ja de l i ny ec tor

P u nta de l a b oqu ill a

No. 120 •

Comienza ciclo de llenado

•

La válvula de retención de boquilla se cierra. Se detiene la inyección

•

El resorte de retorno del émbolo empuja el émbolo hacia arriba

•

Aceite obligado a salir por orificio de drenaje del adaptador

•

Suministro de combustible 65 lb/pulg2 saca de su asiento la válvula de retención de llenado

•

Terminación cuando el pistón llega a la parte superior

Ciclo de llenado Cuando la válvula de retención de la boquilla se cierra, se detiene la inyección y se inicia el ciclo de llenado. El área arriba de la cavidad del pistón intensificador se abre a la presión atmosférica a través del asiento superior de la válvula de disco. El émbolo devuelve el resorte empujando hacia abajo el émbolo y el pistón intensificador, lo que obliga al aceite a ir alrededor del asiento superior de la válvula de disco y a salir por el orificio de drenaje del adaptador. A medida que el émbolo sube, la presión de suministro de combustible de 65 lb/pulg2, saca de su asiento la válvula de retención de llenado del émbolo para permitir que la cavidad del émbolo se llene de combustible. El ciclo de llenado termina cuando el pistón intensificador llega a la parte superior de su orificio, la cavidad del émbolo se llena de combustible y la válvula de retención de llenado de entrada vuelve a su asiento. La terminación de la inyección ahora está completa y el inyector está de nuevo en el ciclo de preinyección.

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E st e m o to r es tá b a jo d e p o te n cia . V o y a lle va rlo a l d i st r ib u id o r y h ac er q u e e llo s au m e n te n la p o t en c ia

No. 121

•

Diagnósticos básicos

Diagnósticos básicos del motor

•

Potencia baja

Algunas veces, cuando el técnico de servicio recibe alguna queja acerca de problemas, como pérdida de potencia ...

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!E ste m o to r n o es t a o b teni e n d o eco no m í a en e l co m bu s ti b le!

No. 122

•

Economía de combustible

•

Calidad en vacío

•

Presentación de procedimientos de diagnóstico básicos

... consumo excesivo de combustible o funcionamiento irregular en vacío, generalmente son expectativas no deseadas del cliente, más que de problemas reales del motor. Ahora que hemos visto los componentes básicos de los sistemas de control electrónico y de combustible, veremos cómo identificar los problemas de los sistemas. El objetivo de esta sección es presentarle los procedimientos de diagnóstico básicos usados en el Motor 3126B.

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E N TI E N D E CO M O F U NC I O N A E L S IS T E M A U S A E L M AN U A L DE S E R V IC I O R E AL IZ A P RU E B A S M E C AN I CA S BA S I C A S R E AL IZ A P RU E B A S D E D IA G N O S T IC O E L E C T RO N IC O IN T E R P R E T A P R U E B A S D E R E S UL T AD O S P A RA E NC O N T R AR L A C A U S A R E A L

No. 123

•

Motores modernos mejoran diagnósticos

•

Cinco destrezas

Los motores modernos controlados electrónicamente proporcionan capacidad de diagnóstico mejorada sobre los motores anteriores controlados mecánicamente. Pero estos no tienen un diagnóstico totalmente automático. Con el fin de localizar y solucionar problemas eficazmente en un motor electrónico, el técnico de servicio debe tener 5 destrezas: Entender cómo funcionan los sistemas de combustible y los sistemas de control electrónico. Poder encontrar la información apropiada en el Manual de Servicio Caterpillar Realizar las pruebas mecánicas básicas Realizar las pruebas del sistema electrónico Interpretar los resultados de la pruebas para encontrar las causas reales de los problemas Veamos cada uno de estos puntos

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C on el fin de l oc a liza r y so lu ci ona r prob le m a s e fic az me nte e n e l m otor e le ctrón ic o, el té c nic o de be p ode r : En te n der có m o fu ncio na el s istem a U sar el m an ua l d e se rvicio R eal izar p rueb as m ecán ic as básic as R eal izar p rueb as de d ia gnó s ti co e lectr ón ico In terp reta r p ru ebas d e r esu lt ados p ara en con tra r cau sas re al es d e los p rob lem a s

No. 123 continuación

•

Entendimiento básico de los sistemas

Entender cómo funciona el sistema de combustible y los sistemas de control electrónico.

•

Ejemplos

•

Ajustes no mecánicos al sistema de combustible HEUI

Entender muy bien el funcionamiento del sistema es la parte más importante del proceso eficaz de localización y solución de problemas.

•

Inyectores HEUI

•

Uso del manual de servicio

Por ejemplo, se hacen ajustes a la potencia o a las características de rendimiento instalando un nuevo software o actualizando los componentes mecánicos. No se requieren ajustes mecánicos a ninguna pieza del sistema de combustible HEUI. Además, nunca se deben desarmar los componentes del sistema HEUI. El desarmar hará que el rendimiento de los componentes se vea afectado muy seriamente y resultará en un menor reembolso de garantía o en la anulación total de la garantía. Encontrar la información apropiada en el manual de servicio. La segunda destreza en importancia es poder usar eficazmente el manual de servicio Caterpillar. El manual de servicio está dividido en tres partes: motor, localización y solución de problemas, y mantenimiento.

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Realizar pruebas mecánicas básicas

M edició n d e la pres ió n h idr áu lica U sar un me d ido r voltios /o hm ios pa ra re aliz ar las pru ebas eléc tr ica s bá sica s R evisa r la p res ión de r e fu erzo R evisa r la r estricció n d e es c ap e D eterm inar si e l m otor e stá p rodu cien do la po ten c ia de cla sific ación

No. 124

•

Pruebas mecánicas básicas

Realizar pruebas mecánicas básicas La siguiente destreza importante es poder realizar correctamente las pruebas mecánicas básicas. Estas incluyen: Medición de la presión hidráulica Uso del medidor voltios/ohmios para realizar las pruebas eléctricas básicas Revisión de la presión de refuerzo Revisión de la restricción de escape Verificación de la potencia nominal del motor

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R ealizar p rue ba s de d iagn óstic o ele ctrón icas

Ident ific ar, entender y cor regir: F allas activas F allas reg istrada s S ucesos regis trados Real izar las s iguientes p ruebas: P rueba de acc ionamiento de so lenoide P rueba de presión de acc ionam iento P rueba de corte del c ilindr o

No. 125

•

Pruebas de diagnóstico electrónicas

•

Fallas y sucesos

•

Procedimientos de pruebas especiales

Realizar pruebas electrónicas de diagnóstico Es también esencial poder usar y entender las características disponibles en la herramienta de servicio electrónica para dar servicio a un motor electrónico. Para esto, usted debe identificar, entender y corregir: Fallas activas Fallas registradas Sucesos registrados Realizar las siguientes pruebas: Prueba de accionamiento del solenoide Prueba de presión de accionamiento Prueba de corte de cilindros Con el fin de ayudar a que entienda mejor estas pruebas, se explicarán más adelante en esta presentación.

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Interpr et ar los resultados de las pruebas para encontrar las causas reales. E va lu ar el ren d im i en t o d e lo s c o m po ne n te s EC M Sen so re s In ye ct o res B om b a h id rá u lic a Vá lvu la d e co n t ro l IA P E n t en d er có m o : L o s co m p o n en t es y l os s ist e m as in t era ct ú an L o s co m p o n en t es t rab a jan c o rr ec t am e n te E l s ist e m a r ea cc io na s i u n co m p o n en te e st á fa lla n do

No. 126 •

Interpretar resultados de pruebas

Interpretar los resultados de las pruebas para encontrar las causas reales. La última destreza importante es poder interpretar los resultados de las pruebas para encontrar la causa real de un problema. Esto incluye: Evaluar el rendimiento de los componentes ECM Sensores Inyectores Bomba hidráulica IAPCV Entender cómo interactúan los componentes y los sistemas, cómo trabajan correctamente los componentes y cómo se comporta el sistema si un componente está fallando Estas destrezas son importantes para poder identificar rápida y correctamente los problemas de un motor controlado electrónicamente, como el 3126B. Constantemente, aumentan las demandas por rendimiento mejorado, emisiones de escape reducidas y economía de combustible, las cuales sólo pueden cumplirse usando motores controlados electrónicamente.

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MOTOR 3126B HEUI

Lo s mo tore s c o ntrola do s elec trón ica m e nte pu ed en : I n d ica r f al las a ct iva s, fa lla s r eg is tra d as y s u ce so s reg i st r ad o s I d en t ifi ca r a ve rí as d e lo s co m p o n en t es p rin ci p ale s I d en t ifi ca r c irc ui to s ab i ert o s o e n c or to d e s en so re s y ac ci on ad o res

N o p ued e n: L oc al izar y s o lu cio n ar p ro b le m as p or sí so lo s I d en t ifi ca r r e n di m ie n to m arg in a l d e lo s c o m p o n en t es I d en t ifi ca r le ct u ras in e xa ct as d e lo s s en so re s

L os m o tore s con tro la do s el e ct rónica m ent e: N o pu e d en p e ns ar p or sí m is m o s

No. 127 •

• •

Ideas equivocadas de lo que son los sistemas electrónicos

Pero hay varias ideas equivocadas acerca de lo que un motor controlado electrónicamente puede o no puede hacer. Revisemos rápidamente algunas de estas ideas para ilustrar por qué se Los motores pueden... necesitan las destrezas en la localización y solución de problemas que hemos visto antes. Los motores no pueden...

Los motores controlados electrónicamente pueden: Indicar fallas activas, fallas registradas y sucesos registrados Identificar fallas de los componentes principales e Identificar circuitos abiertos o en corto de sensores y accionadores. Los motores controlados electrónicamente no pueden: Localizar y solucionar problemas por sí mismos Identificar rendimiento marginal de los componentes Identificar lecturas inexactas de los sensores En resumen, los motores controlados electrónicamente no pueden pensar por sí mismos. Es la habilidad del técnico de servicio de pensar y entender cómo trabajan juntos los sistemas y los componentes del motor, lo que permite que éste localice y solucione problemas eficazmente.

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S i u s te d d ice q u e la p ot en c ia e st á b aja, d e be n se r l os in ye ct o res d añ a d o s.

S IO SE ERV R VIC ICIO

No. 128 •

No adivine

•

Localización y solución correcta de problemas

•

Reemplazar la pieza correcta

Los técnicos de servicio que no entienden cómo funcionan correctamente los componentes y los sistemas terminarán adivinando qué componente reemplazar cuando existe un problema. Reemplazar un componente equivocado aumenta el tiempo de reparación de la máquina del cliente, los costos de la reparación y la insatisfacción del cliente.

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Pru ebas Electrón icas B ásicas No. 129

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Téc nico Ele ctróni co Caterp ill ar (ET) P ru eb a de l s ole n oid e de l in y ect or P ru eb a de P re sió n d e Ac cion am ie n to de In y ecc ió n P ru eb as d e c or te d e c ili ndro s Id e nt ifica r f a llas a ctiv as F a lla s r egis t radas E v ent o s re gis t ra do s M o stra r c o nf igu ra cion es de l m ot or C am b iar par á m e t ros p rog ram ab le s de l clien te P ro g ra m a d e so f tw a re de F la s h n uev o Im prim ir c on fi gur ac ion es y p rueb as de res u lta d os p ara a ná lis is p ost e rior es

No. 130 •

Pruebas electrónicas básicas

Ahora, veamos cómo realizar las pruebas electrónicas básicas del Motor 3126B. Estas pruebas identifican: Pruebas electrónicas básicas Fallas activas Fallas registradas Sucesos registrados Prueba del circuito del solenoide del inyector Prueba de presión de accionamiento de inyección Prueba de corte de los cilindros

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H err a mien tas d e Dia g nó stico Elec tró n ic o

Té cn ico elec trón ico o ET Pro gram ado r an aliz ado r de c on tr ol ele ctr ón ico o ECA P Pro -L ink u na h erramie n ta m an ua l d e servi ci o d e res pald o

No. 131

•

Herramientas de diagnóstico

•

ET

•

ECAP

Técnico electrónico o ET

•

Pro-Link

Programador analizador de control electrónico o ECAP

•

Lectura de LED simple en ECAP y Pro-Link

Pro-Link: una herramienta manual de servicio de respaldo

Hay varias herramientas electrónicas de diagnóstico con las que se pueden realizar esas pruebas. Estas son tres de las más comunes:

Tanto el ECAP como la Pro-Link son herramientas básicas que proporcionan una lectura simple de LED de los pasos y resultados de las pruebas. El ET actualmente es un paquete de software que se usa en computadoras portátiles. El ECAP y el Pro-Link son diferentes al ET de dos modos:

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E CAP y P ro -L ink

L ect ura s de L E D sim ples N o pu e den ut iliza r p rogra m as F LA S H

No. 132 •

ECAP y Pro-Link

ECAP y Pro-Link

•

Lecturas de LED simples

Lecturas de LED simples No pueden utilizar programas FLASH

•

No pueden utilizar programas FLASH

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MOTOR 3126B HEUI

T é cnico E le ct ró nico (E T ):

U sa p a nta lla gráf ic a c o mp le ta C aptu ra e im prim e los re su lt ados P ued e us ar p rog ra m a s FLA S H

No. 133 •

Ventajas ET

El ET tiene varias ventajas sobre ECAP y Pro-Link

•

Gráficos de pantalla completa

Técnico Electrónico (ET):

•

Captura e imprime resultados

Muestra las pruebas en una pantalla gráfica completa (lo que hace las pruebas más fáciles de entender).

•

Sólo programa Flash

•

Diferentes ECM plenos a básicos

Captura e imprime los resultados de las pruebas (para análisis posteriores). Puede usar programas FLASH (nuevo software de los motores electrónicos). Como se mencionó anteriormente, el Motor 3126B NO TIENE módulo de personalidad reemplazable. El ET se requiere para instalar el nuevo software en el Motor 3126B. No se pueden usar programas FLASH del diseño de característica plena en básico o del básico en característica plena. Tampoco se puede utilizar el programa FLASH de los Motores 3116/3126A en el Motor 3126B, ya que habrá un error y abortará. El ECM básico y el ECM de característica plena son diferentes.

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No. 134

•

Veamos el ET

•

NEHS0679

En esta presentación usaremos el ET para demostrar las pruebas electrónicas básicas. No veremos las instrucciones actuales de cómo usar el ET. Esto aparece en forma detallada en el manual de usuarios de software de la herramienta de servicio Caterpillar para técnicos electrónicos Caterpillar. El número de formato de este manual es NEHS0679.

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No. 135

•

Resumen de información de pantalla

Veremos las pantallas y los comandos del cursor para realizar cada prueba. Aquí vemos la pantalla de resumen del ET que muestra lo siguiente: Número de identificación del vehículo Número de serie del motor del ECM Número de serie del ECM Número de pieza del módulo de personalidad Fecha de emisión del módulo de personalidad Código del módulo de personalidad Número de versión del ET Número de serie Número de suscripción Número de modelo del vehículo

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F alla s Activas F a llas a ct iva s F a llas p re se nt es a ct u al m en t e In d ic a fu n ci o na m ie n to d e fe ct u o so o p ro b l em a d el sis te m a Ej em p lo : U n s en so r, ca b le o cir cu it o a bi ert o o e n co rt o .

No. 136 •

Fallas activas

La primera prueba de diagnóstico identifica códigos de fallas activos.

•

Fallas presentes actualmente

Las fallas activas son:

•

Indican problemas o funcionamiento defectuoso

Fallas que están presentes actualmente y que indican un problema o un funcionamiento defectuoso del sistema. Ejemplo, un sensor, cable o circuito abierto o en corto.

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No. 137 •

Acceso a la pantalla de códigos activos

Usted puede ir a la pantalla de códigos activos desde el menú desplegable “Diagnósticos” o haciendo clic en el segundo icono de la barra de iconos de la parte superior de la pantalla.

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No. 138 •

Si no hay códigos activos

Veamos un ejemplo. Cuando no hay fallas activas presentes en la pantalla del ET se leerá: “No hay códigos activos”. Se puede ir a esta pantalla haciendo clic en el segundo icono “Código activo”, de izquierda a derecha, de la barra de iconos.

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MOTOR 3126B HEUI

No. 139

•

Desconectar el sensor IAP.

•

Código registrado 164-3

Si desconectamos el conector del mazo de cables del sensor de presión de accionamiento de inyección, el ET, luego de unos segundos, identifica esto como una falla activa de circuito abierto. El código numérico ET para esta falla es 164-3 y el ET define esta falla como un “circuito abierto del sensor de presión de accionamiento de inyección”. La información detallada para la localización y solución de problemas de este código se indican en la Guía de Localización y Solución de Problemas.

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Fallas Registradas

F allas q ue h a n ocu r rid o pero ya n o es tá n pre sen tes

No. 140

•

Fallas registradas

Fallas registradas Describe los códigos guardados en memoria. Esto significa que son indicadores de causas posibles de problemas intermitentes. Consulte los Códigos de Falla de Diagnóstico.

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No. 141 •

Acceso a la pantalla de códigos registrados

Usted puede ir a esta pantalla desde el menú “Diagnósticos” o haciendo clic en el tercer icono de la barra de iconos en la parte superior de la pantalla.

142

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No. 142 •

No hay códigos de diagnósticos registrados

Veamos ahora un ejemplo de fallas registradas. Cuando no hay fallas registradas presentes, la pantalla ET leerá “No hay códigos de diagnósticos registrados”. Se puede ir a esta pantalla haciendo clic en el tercer icono “Códigos de diagnósticos registrados” desde la izquierda.

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No. 143 •

Código registrado 164-3 = diez veces

•

Puede guardar hasta 256 ocurrencias

Ejemplo: aquí vemos una falla del circuito abierto del sensor de presión de accionamiento de inyección que ha ocurrido 10 veces. La primera ocurrencia fue a las 3 horas y la última a las 27 horas. El reloj de diagnóstico indica el número total de horas del motor y es igual a 27. El ECM es capaz de guardar hasta 256 ocurrencias de una falla registrada. Si la falla ocurre más veces, el ECM guardará las últimas 256. Nota: Los códigos registrados son muy importantes cuando se trata de localizar y solucionar problemas electrónicos intermitentes.

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Suceso s re gistrados

No. 144 •

Sucesos registrados

Sucesos registrados Estos códigos indican un suceso que describe una condición anormal del motor. Por ejemplo, una ocurrencia de apagado en vacío. Estos necesariamente (o generalmente) no son una indicación de problemas del sistema electrónico.

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No. 145 •

Acceso a la pantalla sucesos registrados

Veamos ahora ejemplos de sucesos registrados: Usted puede ir a esta pantalla desde el menú desplegable “Diagnósticos” o haciendo clic en el cuarto icono de la barra de iconos en la parte superior de la pantalla.

146

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S u c e s o s re g is t ra do s No s o n p ro b lem as ele ct ró n ico s S o n co n d ic io n e s d e o p er ac ió n an o rm a l d e l m o t o r

No. 146

•

No son problemas electrónicos sino condiciones anormales

No son problemas electrónicos, pero indican una condición de operación anormal del motor.

147

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No. 147 •

Ejemplo, código 71-1

Ejemplos de sucesos registrados son apagado en vacío programada, recalentamiento del motor o sobrevelocidad del motor. Estos no son problemas electrónicos, sino condiciones anormales de operación.

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P ru eb a d el c ir cuito d e l so len o ide . O bje tivo : As e gu rars e d e qu e no ha y ci rcu it os a bie rto s o e n cort o s en e l m az o de cab le s de l inyec to r A se gu rar se de que e st án t ra bajan do t od os l os s olen o id e s d e los inyec to re s

No. 148 •

Prueba del circuito del solenoide

•

Revisa por circuitos abiertos/en corto

Prueba del circuito del solenoide Ahora veamos una prueba del circuito del solenoide del inyector. El objetivo de esta prueba es asegurarse de que no hay circuitos abiertos o en corto en el mazo de cables del inyector y de que todos los solenoides de los inyectores están trabajando.

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No. 149 •

Acceso a la pantalla: pruebas del circuito del solenoide

Usted puede ir a la pantalla: “Prueba del circuito del solenoide del inyector” desde el menú desplegable “Diagnósticos” y luego haciendo clic en el submenú “Pruebas de diagnóstico”.

150

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No. 150 •

Para iniciar la prueba, seleccione:

•

Botón de iniciar

•

Botón de parar

Para comenzar la prueba, seleccione el botón “Iniciar” (Start), en la parte inferior de la pantalla. El ET entonces dará instrucciones al ECM para que accione cada solenoide del inyector en el orden de 1 hasta 6. La prueba continuará hasta que se active el botón “Parar” (Stop) en la parte inferior de la pantalla. Si se detecta un circuito abierto o en corto, la falla se verá en la pantalla y el circuito defectuoso no trabajará. Durante la prueba, los cilindros se activarán con un “chasquido audible” de la activación del solenoide, al activarse el inducido.

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Prueba d e Presió n de Acc io nam ie nto d e Inyec ción D ete rmina s i: La b om ba p ued e pr od uc ir la p re s ión m á xima La I APC V e st á tra ba ja nd o c orrec ta me n te La b om ba e s tá de sg as ta da o ha y un e sc a pe e n el s is te m a

No. 151 •

Prueba de presión de accionamiento de inyección

Veamos ahora la prueba de presión de accionamiento de inyección. Prueba de presión de accionamiento de inyección El objetivo de esta prueba es determinar si: La bomba puede producir la presión máxima La IAPCV está trabajando correctamente La bomba está desgastada o hay un escape en el sistema Recuerde: si la prueba de accionamiento muestra que el sistema no puede producir la presión máxima, no necesariamente significa que la bomba o la IAPCV estén defectuosas. Puede deberse a una fuga en alguna otra parte del sistema de accionamiento.

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No. 152 •

Acceso a la pantalla prueba de presión de accionamiento de inyección

Usted puede ir a la pantalla prueba de presión de accionamiento de inyección haciendo clic en el submenú “Pruebas de diagnóstico” del menú “Diagnóstico”.

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Prueba de presió n d e accionam iento de in yección Térm ino s en la pa nta ll a ET: Presión de accio nam iento de in yecció n

Definició n: Presió n real d el sistem a

Salida d e acci ona miento de in yecció n

% co ntrol de cor riente a la IAPC V

Accion amien to de in yeció n desead a

Presió n d eseada de l sistema

No. 153 •

Definiciones

Prueba de presión de accionamiento de inyección Término en la pantalla ET

Definición

Presión de accionamiento de inyección Presión real del sistema Salida de accionamiento de inyección

% de corriente de control en tiempo a la IAPCV

Accionamiento de inyección deseada

Presión del sistema deseada

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Pru eb a de P resión de A ccio namiento d e In yección

P re s ion es d e prue ba 870 1.400 2.100 3.300

l b/p ulg 2 l b/p ulg 2 l b/p ulg 2 l b/p ulg 2

No. 154

•

Presiones de prueba

Presiones de prueba 870 lb/pulg2 1.400 lb/pulg2 2.100 lb/pulg2 3.300 lb/pulg2

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No. 155 •

Llave de contacto en posición “Desconectada”

Veamos ahora la pantalla ET antes de iniciar la prueba. Con el motor en posición desconectada, la presión real es 0 y la corriente a la IAPCV es 0. La presión deseada es de cerca de 870 lb/pulg2.

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No. 156 •

Debe estar a temperatura de operación

•

Ejecute la prueba a velocidad baja en vacío

•

Presión deseada: 870 lb/pulg2. Corriente: 10% a 22%

•

Presión real: ± 100 lb/pulg2 de la deseada

Arranquemos el motor y escuchemos cómo suena en vacío por algunos momentos. Cuando se haga la prueba IAP, es importante que el motor esté a temperatura plena de operación y a velocidad baja en vacío. Realizar las pruebas a temperaturas menores de la de operación normal o a velocidades diferentes de la velocidad baja en vacío hará que los resultados de la prueba sean inexactos e irrepetibles. Cuando arrancamos el motor, la prueba inicia en condiciones de vacío normal. La presión deseada es aproximadamente 870 lb/pulg2 y la corriente de control de la IAPCV está generalmente en una gama de 10% a 22%. La presión real debe estar en una gama de cerca de más o menos 100 lb/pulg2 de la presión deseada. La lectura de la presión real puede parecer errática, pero esto se debe principalmente a la frecuencia de inyección baja de los inyectores a velocidad en vacío y a la tasa de muestreo de datos del ET. Para la prueba, es necesaria la velocidad baja en vacío para asegurarse de que el flujo de salida de la bomba esté en un mínimo, para identificar si hay desgaste interno de la bomba o fugas del sistema.

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No. 157 •

Botón “presión gradual arriba”

•

El ECM aumenta la presión deseada a ± 1.400 lb/pulg2

Luego, seleccione el botón “Presión gradual arriba” (Step up). El ET le dice al ECM que aumente la presión deseada a cerca de 1.400 lb/pulg2. La presión real debe estar en la gama de ±100 lb/pulg2 de la presión deseada.

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No. 158 •

Botón “presión gradual arriba”

•

El ECM aumenta la presión deseada a ± 2.100 lb/pulg2

Al oprimir nuevamente el botón “Presión gradual arriba” (Step up) aumentará la presión deseada a cerca de 2.100 lb/pulg2. De nuevo, la presión real debe estar en una gama de ±100 lb/pulg2 de la presión deseada.

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No. 159 •

Botón “Presión gradual arriba”

•

ECM aumenta la presión deseada a ± 3.300 lb/pulg2

•

Corriente de control menor que 65%

Al oprimir el botón “Presión gradual arriba” (Step up) una vez más, aumenta la presión deseada hasta la presión de operación máxima de cerca de 3.300 lb/pulg2 y la presión real debe estar en la gama de ±100 lb/pulg2 de la presión deseada. La salida de la corriente de control debe ser 65% o menos.

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Co r ri en te d e con tr ol IA P C V 6 5% o m e n o s

N or m al

5 5% o m a yo r

D e sg as te d e la b om ba o e sc ap e d el sis te m a

V aria ció n de ± 2%

L a vá lvu la p u ed e es ta r d e sg a st ad a. Co n s u lte la g u ía d e lo ca lizac ió n y s o lu ció n de p ro b lem as

No. 160

•

Corriente de control de la IAPCV

•

65% de corriente o menos = normal

Corriente de control IAPCV 65% o menos - normal 55% o mayor - desgaste de la bomba o escape del sistema

•

Mayor que 65% = problema

•

Presión gradual abajo seleccionada

•

ECM va a ± 2.100 lb/pulg2

Si la corriente de control IAPCV es 65% o menos, el sistema está funcionando normalmente. Si la corriente de control es mayor que 65%, la bomba puede estar desgastada o hay escape en el sistema. Si la corriente de control varía más de ± 2% o si la presión de accionamiento es errática, la IAPCV puede no estar funcionando correctamente.

•

Continuar presión gradual abajo

Nota: Consulte la guía de localización y solución de problemas para obtener instrucciones específicas si alguna de estas lecturas indican un problema.

Variación de ± 2% - la válvula puede estar desgastada.

Cuando se oprime el botón “Presión gradual abajo” (Step down), el ET le indica al ECM que vaya a una presión intermedia de cerca de 2.100 lb/pulg2. Aquí esperamos ver si la presión real empareja con la presión deseada, para verificar que la IAPCV esté funcionando correctamente. No estamos interesados en la corriente de control IAPCV. Si la presión real no empareja con la presión deseada o es muy errática, la válvula puede no estar funcionando correctamente. A medida que continúa bajando gradualmente la presión hasta la presión de inicio de 870 lb/pulg2, la presión real debe permanecer dentro de un valor de ±100 lb/pulg2 de la presión deseada.

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Escapes del sistema de accionamiento R evis e p o r es ca p e e xce sivo · Ori ficio de dr enaje del in y ecto r · Sello s de p resión alta d el in yecto r

No. 161

•

Revisar por fugas visibles

•

Desarmar el inyector, observar fugas

Antes de reemplazar una bomba o una válvula de control, asegúrese que no haya escape excesivo en uno de los orificios de drenaje del inyector o alrededor de los sellos de presión alta del inyector en la culata. Escapes del sistema de accionamiento Revisar por escape excesivo: Orificio de drenaje del inyector Sellos de presión alta del inyector Esto se hace desarmando los inyectores, de modo que el motor no arranque, e iniciando el arranque del motor mientras se observa visualmente la fuga. Consulte la Guía de Localización y Solución de Problemas para obtener instrucciones específicas de este procedimiento.

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P ru eb a de la B o m b a H id rá u lic a A ís l a la bom ba y l a IA P CV de l re st o d el ci rc u ito. P rue bas d e co ndic ión de l a bo m b a y la I AP C V

No. 162

•

Prueba de la bomba

Prueba de la bomba

•

Presión de accionamiento bajo – realice prueba de la bomba

Cuando la prueba de presión de accionamiento indica que la presión de accionamiento máxima es baja, debe realizarse una prueba de la bomba para determinar si el problema está en el circuito de accionamiento o en la bomba. La prueba de la bomba aísla la bomba y la IAPCV del resto del circuito. Esto también prueba la condición de la bomba y de la IAPCV.

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Pru e b a d e la Bo m b a H id ráu lica

Not a: U s e sie m pre un m ed id or c alib ra d o re cient em e nte pa ra a se gu rar la ex ac titu d de la pru eb a.

•

Medidor calibrado

No. 163

Nota: Use siempre un medidor calibrado recientemente para asegurar la exactitud de la prueba.

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Desconecte la tube ría de aceite de pr esión alta de la parte poste rior de la bomba hidráulica. Instale un manómetro de pr esión alta o de 5.000 lb/pulg2. Dé arranque al motor hasta que se a lcance el máxi mo valor de presión en el manómetro

No. 164

•

Instale medidor de 5.000 lb/pulg2 en la tubería de combustible

•

Dé arranque al motor hasta alcanzar la presión máxima

. Esta prueba de la bomba es muy fácil de realizar. Primero, desconecte la tubería de aceite de presión alta de la parte posterior de la bomba hidráulica. Después, instale un manómetro de presión alta o de 5.000 lb/pulg2. Luego, dé arranque al motor hasta que se alcance el máximo valor de presión en el manómetro. Esto no debe tomar más de tres segundos.

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P ru eba d e la Bo m b a H id ráu li ca Alivio no rm al 4 .000 - 4 .3 0 0 lb /pu lg 2 S i la p resión en m eno r de 4.00 0 lb /pu lg 2 , reem place la IAP CV S i la p resión aún es men or d e 4.00 0 lb /pu lg 2 , reem place la bo mb a S i la p resión es may or d e 4.00 0 lb/p ulg 2 , revis e po r esc ape e n el c ircuito de a ccio nam ie nto N ota: Si em pre u se u n ma nóm etro recién c alib rad o p ara ase gu ra r pr e cisión de la pr ueb a

•

Alivio normal 4.000 – 2 4.300 lb/pulg

•

Por debajo de 4.000 lb/pulg2 reemplace la IAPCV

•

Aún por debajo de 4.000 lb/pulg2 reemplace bomba

•

Más de 4.000 lb/pulg2, revise el sistema por escape

No. 165

Prueba de la bomba hidráulica Esta prueba hace que la bomba vaya hasta el ajuste de presión de alivio de la válvula de alivio de sobrepresión. La gama normal de este ajuste de alivio es de cerca de 4.300 lb/pulg2. Si la presión es menor que 4.000 lb/pulg2, reemplace la IAPCV y repita la prueba. Si la presión está aún por debajo de 4000 lb/pulg2, reemplace la bomba. Si la presión es de 4.000 lb/pulg2 o más, la bomba y la válvula están funcionando correctamente. Revise por fugas de los orificios de drenaje del inyector o de los sellos de presión alta.

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Pru eba de c orte de cilind ro s D et er m in a si to do l os c ilind ro s se ca rgan u n ifo rm em e nte M ejo r in d icad or de re n dim ie n to d e l i nye ct o r

No. 166 •

Prueba de corte de cilindros

•

Carga de cilindro uniforme

•

Indicador de rendimiento del inyector

Prueba de corte de cilindros Veamos ahora la prueba de corte de cilindros. El objetivo de esta prueba es determinar si todos los cilindros se cargan uniformemente, y es el mejor indicador de rendimiento de un inyector.

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No. 167 •

Trayectoria de menús: “Diagnósticos” – “Pruebas de diagnóstico” – “Prueba de corte de cilindros”

Información de acceso a la pantalla Usando el menú desplegable “Diagnósticos” haga clic en el submenú “Pruebas de diagnóstico” y luego en “Prueba de corte de cilindros”.

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Prueba de corte de cilind ro s P re pa ra ci ón de l a pr ue ba E l m o to r d eb e esta r a te m p er atur a n or m al d e op er aci ó n y d eb en des con ec tar se lo s acce so ri o s qu e p on g an u na c a rg a i nte rm ite nte en el m o to r

No. 168

•

Compare cilindros individuales

•

Nota: Debe estar a temperatura de operación

•

Accesorios

Preparación de la prueba de corte de cilindros La prueba de corte de cilindros mide la contribución de los cilindros individuales, de modo que puedan compararse unos con otros para determinar si uno o más están fallando. Para que la prueba funcione correctamente, el motor debe estar a la temperatura normal de operación. Si se hace la prueba con el motor frío, se obtendrán resultados no válidos. Nota: El motor debe estar a temperatura normal de operación. Los accesorios que produzcan una carga intermitente en el motor deben desconectarse durante la prueba. Los compresores de aire, los ventiladores de enfriamiento y los compresores de aire acondicionado que puedan tener ciclo de conectar/desconectar, harán que se obtengan resultados no válidos si no se desconectan.

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Var iable s que afectan prueba de corte de cilindros Viscosid ad d el aceite Tem peratura d el aceite C arg as p ar ásitas C al id ad d e com bu stib le Altitu d C ond icion es d e d esgaste de lo s com po nen tes y d el mo tor y mu ch as otras

No. 169 •

Otras variables

Otras variables que pueden afectar los resultados de las pruebas y que deben considerarse al evaluar las quejas de rendimiento son: Viscosidad del aceite Temperatura del aceite Cargas parásitas Calidad del combustible Altitud Condiciones de desgaste de los componentes y del motor

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Prueba de Corte de Cilindros R eg u la d or el ec tr ó n ic o m an t ie n e u n a ve lo cid a d e n vac ío d e 70 0 - 8 50 r p m El E T a ct iv a u n in y ec to r a l t ie m p o L o s 5 i nye ct o re s re st a n te s d e b en p ro d u ci r m á s p o te n c ia p a ra m a n te n er la ve lo cid a d en vac ío se le cc io n ad a El E C M m id e el cic lo d e t rab a jo p r o m ed i o de la c or rien t e d e l so l en o id e de lo s 5 in ye ct o res en o p e rac ió n El E C M as ig n a un val or d e p ru e b a a l i ny ec to r no pr ob a d o El ci clo s e rep it e au t om át ic am e nt e en cad a in y ect o r

No. 170 •

Motor en velocidad baja en vacío

•

El ET desactiva el inyector

•

Los inyectores restantes producen más potencia

•

Estabilización del motor

•

•

Medición de corriente de 5 inyectores trabajando Se repite ciclo

Veamos en que se basa la prueba. Primero, el software de regulación mantiene la velocidad baja en vacío a lo largo de la prueba. La velocidad baja en vacío programada es generalmente de 700 a 750 rpm, pero en este ejemplo usaremos 700 rpm. Prueba de corte de cilindros: El regulador electrónico mantiene una velocidad en vacío de 700 rpm. El ET activa un inyector al tiempo. Los 5 inyectores restantes deben producir más potencia para mantener la velocidad en vacío de 700 rpm. Después de estabilizarse la velocidad en vacío, el ECM mide el ciclo del trabajo promedio de la corriente del solenoide de los 5 inyectores trabajando. El ECM entonces asigna un valor de prueba al inyector en prueba. Este ciclo se repite automáticamente en cada inyector. Para información adicional acerca de la localización y solución de problemas, vea el apéndice A al final de este manual.

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P ru eba de cort e d el C ilin dro H E UI

A ve l oc id ad b aj a e n vac ío s in car g a Co n di ci ó n m á s d i fíc il d e op er aci ó n pa ra r egu l ar A ve l oc id ad es m ás al tas , pr u eb a m ás est a bl e, per o r es ul t ad os m e n os ex acto s .

No. 171 •

Prueba sin carga a velocidad baja en vacío

•

Mayor dificultad

•

Mayor velocidad, menor exactitud

La prueba de corte de cilindros también se ejecuta a velocidad baja en vacío sin carga, debido a que es la condición más difícil de operación para regular cualquier sistema de combustible. Al realizar la prueba a velocidades más altas hace que la prueba parezca más estable, pero los resultados son menos exactos.

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MOTOR 3126B HEUI

Resultados de prueba de corte de cilindros L a s ho jas d ebe n rem itirs e con ca d a recla m o d e g a rantía Se co m p ara con pr ueba d e rend im iento p le na en fá b ric a A yu da a d e term inar cau sa re al de cu a lqu ier p rob le ma d e ca lidad del in ye ctor o pro b le ma d e dia g nó s tico R equ is ito para el re e mb olso co m p leto de la g a rant ía.

No. 172 •

Complete hojas de pruebas requeridas para garantía

•

Comparado con prueba de fábrica

•

Determine causa real

Una vez completada la prueba de corte de cilindros, las hojas de la prueba deben enviarse con cada reclamo de garantía (en donde se reemplacen inyectores HEUI con garantía). Las hojas completadas deben incluirse con las piezas que se devuelvan a la fábrica. Los resultados de las pruebas se compararán con una prueba de rendimiento de fábrica para ayudar a determinar la causa real de los problemas de calidad del inyector o problemas de diagnóstico. Enviar las hojas de las pruebas completadas con las piezas es un requisito para el reembolso completo de la garantía.

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MOTOR 3126B HEUI

No. 173 •

Si los resultados son cercanos, intercambie inyectores

•

Repita prueba de corte de cilindros

Las dos quejas más comunes de rendimiento son: velocidad en vacío irregular y golpeteo de inyección del cilindro. Si los valores de prueba de todos los cilindros son relativamente cercanos, como se ve aquí, y no se presenta una inyección irregular de un cilindro, intercambiar la posición de los inyectores que tienen el valor más bajo y más alto, frecuentemente corrige el problema. Recomendamos que haga esto antes de instalar un nuevo inyector. Si hay un cilindro individual con un valor muy diferente, o si no funciona el intercambio en la posición de los inyectores, reemplace el inyector de valor de prueba más bajo. Repita la prueba de corte de cilindros después de la reparación para verificar que se haya corregido el problema. El uso de este procedimiento de prueba hará que su diagnóstico sea más exacto y le ayudará a evitar el reemplazo de inyectores buenos debido a variaciones de la prueba.

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MOTOR 3126B HEUI

No. 174

•

Hoja de prueba de diagnóstico en la Localización y Solución de Problemas (TSG)

Hoja de prueba en blanco Esta hoja de prueba del inyector es parte de la hoja de diagnóstico de rendimiento encontrada en la parte de las hojas de diagnóstico de esta presentación y en la Guía de Localización y Solución de Problemas.

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MOTOR 3126B HEUI

No. 175 •

Hoja de prueba completada

•

Observe el resultado del cilindro No. 5

Esta hoja de prueba del inyector es parte de la hoja de diagnóstico de rendimiento encontrada en las hojas de diagnóstico de esta presentación y de la guía de localización y solución de problemas. Aquí se muestra una hoja de pruebas completada. Observe el resultado del cilindro No. 5. Este inyector debe reemplazarse. Repita la prueba de corte de cilindros después de reemplazar el inyector

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MOTOR 3126B HEUI

No. 176 •

Concluye presentación Motor 3126B HEUI

•

Fin

Aquí concluye la presentación de servicio del nuevo Motor 3126B. Entender cómo funcionan los sistemas del motor, cómo realizar pruebas de diagnóstico básicas y dónde encontrar información de servicio le ayudará a mejorar su confiabilidad y hará más fáciles la localización, la solución y la reparación de problemas del Motor 3126B. Fin de la presentación

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MOTOR 3126B HEUI

Apéndice A 1. Revisar suministro de combustible Método

Motor 3126B Diagnósticos arranque difícil / no arranque

Visual Visual

Revisar

Resultado (marque uno)

• •

• •

Tanque izquierdo Tanque izquierdo

(1/4) (1/2) (3/4) (Lleno) (1/4) (1/2) (3/4) (Lleno)

2. Revisar nivel de aceite del motor Método Visual

Revisar

Resultado (Marque uno)

• •

•

(Lleno) (Bajo)

•

(Sí)

•

______________________

•

_______ Cambio (Sí) (No)

Tanque izquierdo Contaminación (combustible, refrigerante) • Marca, grado, viscosidad • Millas de aceite (cambio sobre 5.000 millas)

(No)

3. Revisar presión de suministro de combustible (figura A) Método Instrumento • Grupo de presión del motor 1U5470

Revisar

Resultado (marque uno)

•

•

La presión de combustible en la toma de presión de la parte superior de la base del filtro de combustible secundario

2

35 lb/pulg mínimo en el arranque 2 Actual___________lb/pulg

4. Revisar comunicación con el ECM Método Instrumento • ET o ECAP

Revisar

Resultado (marque uno)

•

•

ET/ECAP se comunica con LLAVE DE CONTACTO CONECTADA / MOTOR APAGADO (consulte PA19) • Suministro de energía al ECM con LLAVE DE CONTACTO CONECTADA / MOTOR APAGADO (consulte PB-11) • Suministro de energía al ECM durante el arranque (consulte PB-11) • Señal del sensor de sincronización de velocidad del motor durante el arranque (consulte PA-19)

•

El ECM se comunica (Sí) (No)

Voltaje (11,0 – 13,5) 2 Actual ___________lb/pulg

•

Voltaje (7 V mínimo) 2 Actual ___________lb/pulg

•

rpm en arranque / 2 Actual ___________lb/pulg

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MOTOR 3126B HEUI

5. Revisar por fallas activas y sucesos registrados Método ET o ECAP

Revisar

Resultado (Marque Uno)

•

Fallas activas (consulte PA 12)

•

Códigos registrados (consulte la lista de códigos de diagnóstico NEEG2501-5)

•

No hay fallas activas. Corrija cualquier falla activa antes de proceder • No hay códigos registrados. Deje cualquier código registrado como referencia. Borre cuando la reparación esté completa

6. Revisar condiciones de arranque del motor Método ET o ECAP

Revisar

Resultado (Marque uno)

•

•

• • •

Voltaje de suministro (figura B) Presión de accionamiento (figura C) Velocidad en arranque (figura D) Señal de sincronización de velocidad (figura E)

7 voltios mínimo 2 Actual ____________lb/pulg • 750 lb/pulg2 mínimo 2 Actual ____________lb/pulg • 150 rpm mínimo Actual ____________rpm • ¿Lee velocidad en arranque? (Sí) (No)

Notas: Voltaje de suministro Presión de accionamiento Señal de velocidad / sincronización Presión de combustible Velocidad de arranque inicial

El ECM no arranca el motor si el voltaje de arranque es menor de 7,0 voltios El ECM no accionará los inyectores hasta que la presión de 2 accionamiento alcance mínimo 750 lb/pulg El ECM no activará los inyectores hasta que se haya establecido la señal de velocidad / sincronización. (El valor de rpm está en la herramienta de servicio). El motor no puede arrancar con presión de combustible menor de 35 lb/pulg2. Las velocidades de arranque inferiores a 150 rpm pueden no producir suficiente compresión para mantener la combustión

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Service Training

July 2002

ELECTRONIC ENGINE CONTROLS

Nigel Wilkinson

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C-9 ENGINE SYSTEMS AND CONTROLS SLIDES AND SCRIPT AUDIENCE Level II--Service personnel who understand the principles of engine systems operation, diagnostic equipment, and procedures for testing and adjusting.

CONTENT This presentation is designed to prepare a service technician to identify the components, explain their function, and service the C-9 Engine in all machine and industrial applications.

OBJECTIVES After learning the information in this presentation, the serviceman will be able to: 1. Locate and identify the major components in the C-9 engine systems. 2. Explain the functions of the major components in the C-9 engine systems. 3. Trace the flow of fuel and oil through the fuel system. 4. Trace the flow of current through the engine electrical system.

PREREQUISITES Interactive Video Course "Fundamentals of Electrical Systems" (CD ROM) TEMV9002 Service Technician Workbench Tutorial (CD ROM included with STW software) NEHS0812 Caterpillar Machine Electronics Course (Five Modules) SEGV3001 - SEGV3005 Caterpillar HEUI HI300B Fuel System (CD ROM) RENR1392 Prior training in systems operation and testing and adjusting procedures for electronic engines should be completed before participating in this training session. Additionally, the participants should have PC skills including training in the current Windows™ operating system and the most current Electronic Technician (ET) software. Three serviceman's handouts are provided with this STMG. However, as this publication is available electronically, it can be printed in color and used selectively or totally, in the class as a handout. This feature will enable the student to follow the presentation and make notes in the book. This publication is not available in paper form and is only available from the intranet at this time. Estimated Time: 8 Hours Visuals: 72 Electronic Slides Date: 07/2002 © 2002 Caterpillar Inc. Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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SUPPLEMENTARY TRAINING MATERIAL Brochure "Service Technician Workbench" Brochure "Caterpillar Electronic Technician"

NELG5028 NEDG6015

Service Technician Workbench Tutorial (Included with STW software) Caterpillar HEUI Fuel System (Interactive CD ROM)

NEHS0812 RENR1392

RECOMMENDED C-9 ENGINE TOOLING Software and Manuals Caterpillar Service Tool Software/Getting Started Guide - Service Technician Workbench NEHS0796 or Caterpillar Service Tool Software/Getting Started - Caterpillar Electronic Technician JEBD3003 Caterpillar Service Tool Software/Users Manual- Communication Adapter II NEHS0758 Mechanical Tools C-9 Tool Kit (contains all C-9 special tools) Engine Turning Tool Engine Turning Tool (for tractors)

196-3165 9S-9082 208-0888

Electronic Tools Laptop computer Communication Adapter II (Group) Cable, PC to Communication Adapter Cable, Communication Adapter to Machine Caterpillar Digital Multimeter Three Pin DT Breakout Harness Cable Probes Auxiliary ECM Power Supply Harness Timing Calibration Probe (Magnetic Pickup) Timing Calibration Probe Adapter Sleeve Timing Calibration Probe Cable

171-4400 96-0055 160-0133 146-4080 7X-6370 7X-1710 167-9225 6V-2197 7X-1171 7X-1695

REFERENCES Systems Operation Testing and Adjusting "C-9 Industrial Engines" SENR9598-02 Systems Operation Testing and Adjusting "C-9 Engine for Caterpillar Built Machines" SENR9501 Troubleshooting Manual "C-9 Engine for Caterpillar Built Machines" D6R Tractor SENR9503 Disassembly and Assembly "C-9 Engines for Caterpillar Built Machines" SENR9502 Specifications Manual "C-9 Engines for Caterpillar Built Machines" SENR9500 Diagnostic Cables and Harnesses NEHS0822 Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

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TABLE OF CONTENTS INTRODUCTION TO SYSTEMS OPERATION Introduction ......................................................................................................................5 Lab Exercise ...................................................................................................................23 SYSTEM POWER SUPPLIES Introduction ....................................................................................................................27 ECM Power Supply .......................................................................................................28 Injector and Compression Brake Power Supply ............................................................32 Hydraulic Pump Control Valve Power Supply ...............................................................33 Analog Sensor Power Supply ........................................................................................34 Digital Sensor Power Supply .........................................................................................35 Air Intake Heater Power Supply .....................................................................................36 Service Tool Power Supply.............................................................................................37 Lab Exercise ...................................................................................................................38 ELECTRONIC CONTROL SYSTEM Introduction.....................................................................................................................41 Fuel Injection .................................................................................................................44 Fuel Injection Control System .......................................................................................46 SYSTEM CALIBRATIONS Introduction.....................................................................................................................53 Speed/Timing Sensor Calibration ..................................................................................53 Injector Calibration ........................................................................................................58 Pressure Sensor Calibration ...........................................................................................60 Oil Grade Detection ........................................................................................................61 Engine Warnings and Derates .........................................................................................63 Lab Exercise ...................................................................................................................64 ELECTRONIC SENSORS AND SYSTEMS Introduction ....................................................................................................................67 Injector and Compression Brake Systems ......................................................................68 Speed/Timing Sensors ....................................................................................................69 Analog Sensors and Circuits ..........................................................................................72 Digital Sensors and Circuits ...........................................................................................86 Engine Shutdown Systems .............................................................................................89 Cold Starting Aids .........................................................................................................90 Data Link Circuits ..........................................................................................................93

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TABLE OF CONTENTS

CONCLUSION ....................................................................................................................96 Lab Exercise ...................................................................................................................97 SLIDE LIST .........................................................................................................................98 STUDENT HANDOUTS ....................................................................................................99

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INTRODUCTION TO SYSTEMS OPERATION • Introduction

Introduction This presentation describes the C-9 Engine Structure, Air Intake and Exhaust, Cooling, Lubrication, Electrical and Fuel Systems. Each portion of the training manual is followed by a lab exercise to reinforce the location and function of each component. The training manual is laid out as follows:

• Manual contents

Introduction to Systems Operation System Power Supplies Electronic Control System System Calibrations Electronic Sensors and Systems

• Introduction - Use System Operation manual for reference

INSTRUCTOR NOTE: The Systems Operation portion of the Systems Operation Testing and Adjusting manual for C-9 Industrial Engines (SENR9598-02) can be used to supplement the Slide/Text information. A separate publication, Caterpillar C-9 Hydraulic Electronic Unit Injection (HEUI) Fuel system CD ROM (RENR1392) should also be used to describe the HEUI fuel system in detail.

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CYLINDER AND VALVE LOCATION INLET VALVES

6

EXHAUST VALVES

5

FIRING ORDER 1 5 3 6 2 4

4

3

2

1

BORE 112 MM (4.4 IN) STROKE 149 MM (5.9 IN)

2

• Cylinder and valve location • 8.8 liters displacement

The C-9 engine has an in-line six cylinder arrangement. The engine has a bore of 112 mm (4.4 in) and a stroke of 149 mm (5.9 in). The engine displacement is 8.8 liters.

• Inlet and exhaust valve arrangement

Note the arrangement of the inlet and exhaust valves for identification purposes.

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• Major components

This view of an industrial engine, shows some of the major components of the engine. The major fuel system and electronic components are mounted on the left hand side of the engine.

• ECM

Note the ECM on the lower right hand side. The Systems Operation portion of the Systems Operation Testing and Adjusting manual for C-9 Industrial Engines (SENR9598-02) can be used to locate the various components. Otherwise the appropriate Service Manual for the application should be used.

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4 • HEUI system schematic

This visual is taken from the Caterpillar HEUI HI300B Fuel System CD RENR1392. This CD will supply all the information on the HEUI fuel system, electronics and related diagnostics.

• Similar to other HEUI systems

This HEUI system is very similar to the 3408E, 3412E and 3126 HEUI systems. There are a number of features which differ from other engines.

• Some system differences - New HEUI hydraulic pump

The hydraulic pump is a completely new design.

- No jumper tubes

There are no jumper tubes on the injectors. Oil under pressure is fed directly from the cylinder head to the injectors.

- Two hydraulic oil temperature sensors

There are two Hydraulic Oil Temperature Sensors installed on the engine.

- Water in fuel and fuel pressure sensors available

Optional water in fuel and fuel pressure sensors may be installed in the fuel supply system. See also Student Handout No. 1 for a dedicated fuel supply system diagram.

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5 • HEUI system hydraulic pump

This view shows a cutaway of the HEUI pump. The hydraulic pump is a high pressure, variable delivery piston pump. This pump provides the hydraulic power to actuate the injectors.

• Transfer pump mounted on rear of HEUI pump

The fuel system transfer pump is mounted on the rear of the hydraulic pump and will deliver 450 ± 100 kPa (65 ± 1.5 psi). This pump is fully described in the CD RENR1392 (described on the previous page).

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• Cross flow cylinder head - Improves emissions and fuel consumption

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The C-9 engine has a cross flow cylinder head. This feature allows for improved emissions and fuel consumption by improving the combustion airflow through the engine.

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AIR INTAKE AND EXHAUST SYSTEM EXHAUST MANIFOLD

EXHAUST VALVE

INTAKE HEATER

INLET VALVE

AIR TO AIR AFTERCOOLER

EXHAUST OUTLET

AIR INLET

TURBOCHARGER COMPRESSOR TURBINE SIDE SIDE

7

• Air intake and exhaust system schematic

The air to air aftercooler is used in most applications, the exception is the marine engine. By cooling the precharge air, this component increases the mass flow of air through the engine, thus allowing more horsepower.

• Air intake heater

The air intake heater is used to aid starting and reduce white smoke in cold conditions. In most applications, the air intake heater has replaced the ether aid. In extreme cold (Arctic) conditions, it is possible to use the ether aid in conjunction with the air intake heater. At this time however, C-9 engines are noT being built with an ether aid.

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TURBOCHARGER OIL BEARING TURBINE TURBINE INLET HOUSING WHEEL PORT

COMPRESSOR HOUSING

EXHAUST OUTLET

AIR INLET

COMPRESSOR WHEEL

BEARING

OIL OUTLET PORT

EXHAUST INLET

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• Turbocharger components

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The turbocharger is conventional and may be equipped with a Wastegate (next page).

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• Turbocharger wastegate

Some C-9 applications are equipped with a turbocharger wastegate. If the engine is required to respond rapidly at low rpm, it may be necessary to optimize the turbocharger for this speed. In this case, the turbocharger may develop excessive boost at rated speed and load.

• Wastegate bypasses exhaust around the turbocharger

The wastegate redirects a portion of the exhaust gasses past the turbocharger which effectively limits turbocharger speed and boost. This feature also limits cylinder pressure, thus protecting the engine from undue stress. The wastegate is preset at the factory and no adjustments can be made.

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VALVE SYSTEM COMPONENTS ROCKER ARM PUSH ROD BRIDGE

SPRING

VALVE

LIFTER

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• Valve train • Camshaft mounted high in the block

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The C-9 Camshaft is mounted high up in the block to reduce the size of the pushrods and therefore reduces the reciprocating mass of the valve mechanism. This feature improves the ability of the engine to sustain an overspeed without damage.

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• Air intake heater and temperature sensor

The air intake system has a heater and a temperature sensor. The Air Intake Temperature Sensor is used by the ECM in conjunction with the Coolant Temperature Sensor to calculate the need for air intake heating.

• Heater controlled by ECM

The ECM controls the heater through a relay mounted above the intake manifold.

• System warns of high air intake temperature

The Intake Temperature Sensor is also used by the ECM to warn the operator of excessive air intake temperatures. This view shows a Challenger C-9 installation. Other C-9 applications will vary slightly in the sensor installation. The Service Manual, Systems Operation section, describes the various modes of operation of this system. A description of the operation is also included with the Electronic Sensors and Systems portion of this STMG.

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C-9 LUBRICATION SYSTEM

HEUI PUMP

TO TURBOCHARGER

OIL COOLER OIL FILTER

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• Lubrication system schematic

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The lubrication system is conventional with the exception of the oil cooler which is recessed (as shown on the next page) into the cylinder block.

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• Lubrication system cross section

The lubrication oil supply system is shown here in this cross sectional view of the cylinder block.

• Oil cooler recessed

Note the oil cooler recessed into the block. This feature reduces the overall width of the engine and reduces the possibility of leaks.

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COOLING SYSTEM EXPANSION TANK WATER TEMPERATURE REGULATOR HOUSING CYLINDER HEAD

BYPASS HOSE

CYLINDER BLOCK

OIL COOLER

WATER PUMP

RADIATOR

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• Cooling system schematic

The system is conventional with a full flow by-pass outlet thermostat.

• Water pump is belt driven

The water pump is belt driven by a pulley from the crankshaft.

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• Fractured rod

This visual shows the fractured rod. The rod is deliberately fractured during the manufacturing process in order to provide a mating surface that does not allow fretting or sideways movement between the two halves of the rod.

• Use care when handling mating surfaces

NOTE: Care should be taken to avoid damage to the mating faces during handling. The rod must be replaced if there is any damage to the mating surfaces. If the surfaces are damaged, bearing crush will be insufficient which can cause the bearing to spin in its bore.

• Fractured rod manufacturing process

The fracture process involves the following steps: The bolt holes are fully drilled, and tapped prior to fracture. The fracture process begins with rough boring the crank end prior to fracture (approximately. 1 mm undersize). A laser (or "V" broach) is then used to etch a "V" notch for initiating the crack split line. A wedge is used in a hydraulically activated expanding mandrill to force apart the rod and cap at the split line.

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After the rod is split, the bolts are inserted and the cap reassembled. The bolts are tightened to about 90% of final torque, backed off, and the cap removed. The joint is then cleaned to remove any chips that may have broken off, before the cap and rod are reassembled and the bolts retightened down again. This procedure is performed twice. Once tightened, the cap is not separated from the rod again during the rest of the machining process. (Note: A fixture or torque gun would be required to loosen the bolts prior to dispatch, or during piston sub-assembly).

The advantages associated with fracturing the split are primarily reduced machining operations. Some examples are as follows: No machining of joint faces necessary. No deburring of joint face edges due to perfectly matched joint faces. Elimination of dowels or fitted bolts (fracture surface results in a perfectly mated joint). Near net shape forgings (may eliminate the need for additional balance machining). Single clamping fixture required for machining bolt holes (no separate cap and rod machining - same for bearing tab slots).

The majority of the benefits with fractured split rods lie in the manufacturing process. There are other benefits such as virtual elimination of fretting on the joint face, with the rod being able to accept higher loads, due to perfectly matched surfaces. In addition, one of the reported benefits of fractured split rods is that they tend to have a higher processing quality than conventional rods due to the reduced machining steps and controlled machining process. From a cost standpoint, this feature can result in a part cost that is significantly reduced.

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CRANKSHAFT OIL FLOW OIL GALLERY

7

5

6 6

5

3

4 4

3

2 2

1

MAIN BEARINGS (7)

1

ROD BEARINGS (6)

16

• Crankshaft oil flow

• Oil flow to rod bearings

This visual shows the path of oil flow from the main bearings to the rod bearings. It can be seen that three main bearings (1, 4 and 7) do not feed any rod bearings. Two more main bearings (2 and 6) supply oil to one rod bearing each. Main bearing numbers 3 and 5 supply oil to two rod bearings each. This information is important if a bearing failure analysis is performed. For additional information in bearing failure analysis, please refer to the following AFA (Applied Failure Analysis) publications:

• Related failure analysis publications

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STMG Engine Bearings (SERV8001) Engine Bearing Failure Analysis (SEBV0544)

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VISCOUS VIBRATION DAMPER CRANKSHAFT

WEIGHT

CASE

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• Viscous crankshaft vibration damper

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The viscous crankshaft vibration damper is also used to reduce crankshaft torsional vibrations. This damper uses a heavy ring enclosed within a casing and suspended by a viscous oil to oppose torsional vibration forces.

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INSTRUCTOR NOTE: The following exercises will reinforce the material introduced in the preceding pages and will allow questions to be answered. • Lab exercise

Lab Exercise: The following exercise will reinforce the material introduced in the preceding slides and will allow questions to be answered. At this time, it is recommended that each component be located on the machine and the function of each component reviewed with the students. A list of the components follows on the next page. If an engine is available out of a machine, component identification will be easier because some components are difficult to see. Some additional (used/defective) components available for examination on a table will be helpful. The Systems Operation portion of the Systems Operation Testing and Adjusting manual for C-9 Industrial Engines (SENR9598-02) can be used to supplement the Slide/Text information.

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Electrical Component List ECM and 70 Pin Connectors (2) Timing Calibration Installation Location Timing Calibration Connector Speed Timing Sensors Coolant Temperature Sensor Inlet Air Temperature Sensor Atmospheric Pressure Sensor Turbocharger Outlet Pressure Sensor Oil Pressure Sensor Hydraulic Oil Temperature Sensors Fuel Temperature Sensor Machine Interface Connector Engine and Machine Ground Bolts Service Tool Connector Throttle Position Sensor Shutdown Switches Battery Disconnect Switch Mechanical (Fuel Delivery) Component List Primary Filter and Water Separator Water in Fuel Sensor (if installed) Secondary Filter Priming Pump Transfer Pump Pressure Regulator Valve Injectors (6) Cylinder Head Fuel Passage ECM Fuel Cooling Passage and Connectors (if installed) Mechanical Component List Thermostat By-pass hose

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INSTRUCTOR NOTES

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C-9 HEUI SYSTEM POWER SUPPLIES ECM Injectors and Compression Brake Pump Control Valve Analog Sensors Digital Sensors Air Intake Heater Service Tool 18

SYSTEM POWER SUPPLIES Introduction • Seven system power supplies

The C-9 HEUI system has seven power supplies with various voltages as shown. EXTERNAL POWER SUPPLY ECM power supply (machines) Challenger Tractors and some industrial engines

24 Volts 12 Volts

Air intake heater (machines)

24 Volts

Service Tool Power Supply

24 Volts

INTERNAL POWER SUPPLIES Injector and compression brake power supplies

70 Volts

Pump control valve

PWM

Analog sensor power supply

5 Volts

Digital sensor power supply

8 Volts

These power supplies are described in detail in the following section.

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C-9 Engine 07/02

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J2

J1

ECM GROUND BOLT

6 DRIVERS

DISCONNECT SWITCH 3 RETURNS ENGINE RETARDER SOLENOIDS

24 V

20 AMP FUSE 20 AMP BREAKER MAIN POWER RELAY

TIMING CALIBRATION CONNECTOR

KEY START SWITCH

CRANK WITHOUT INJECT PLUG

19 ECM Power Supply • 24 Volt power supply

• Power supply components

• Power supply diagnostic message

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

The power supply to the ECM and the system is provided by the 24 Volt machine battery. The principle components in this circuit are: - Battery - Key Start Switch - Main Power Relay - 20 Amp Breaker - 20 Amp Fuse - Ground Bolt - ECM Connector (P1/JI) If the supply voltage exceeds 32.5 Volts or is less than 9.0 Volts, a diagnostic message is logged. (See the Troubleshooting Guide for complete details on voltage event logging.)

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ECM POWER SUPPLY CIRCUIT BATTERY

ENGINE BLOCK GROUND BOLT (-)

24 VOLTS DC (+)

20 A DISCONNECT SWITCH

FUSE

P1 J1

61 63 65 48 52 53 70

(-) (-) (-) (+) (+) (+) (+)

ECM (C-9) BATTERY BATTERY BATTERY BATTERY BATTERY BATTERY SWITCHED POWER

WIRE FUNCTION COLOR CODE (+) BATTERY SUPPLY WIRES INPUT SIGNAL WIRES TO ECM

R

OUTPUT SIGNAL WIRES FROM ECM 15 AMP CIRCUIT BREAKER

SENSOR SUPPLY VOLTAGE SIGNAL PLUS SIGNAL MINUS

C OFF S ON B ST KEY SWITCH

(-) BATTERY / SENSOR RETURN

20 • ECM power supply circuit

This schematic shows the principle components for a typical C-9 power supply circuit. Battery voltage is normally connected to the ECM. However, an input from the key start switch turns the ECM ON. Note the seven power connections on the ECM. There are three wires permanently connected to the ECM battery positive and three to the battery negative. This feature is used to reduce the amperage on the individual pins. The actual current draw with the engine stopped with the key off is very small.

• ECM switched connection - Energizes ECM

Omar Valderrama B. Instituto Gecolsa Construcción

There is also a switched connection from the battery positive (ECM pin 70). The purpose of the "switched power" connection is to energize or "wake up" the ECM. The key switch circuit energizes the whole ECM from "sleep mode," which in turn activates power supplies, sensors, actuators, injectors, data links etc.

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• Battery disconnect switch

The battery disconnect may be either on the positive or the negative cable depending on the application. The relevant Troubleshooting Guide will show the location and the polarity of the switch.

• Wiring harness bypass

The machine wiring harness can be bypassed for troubleshooting purposes. These steps are described in the Troubleshooting Guide procedure. A breakout harness can be used and is referenced under "C-9 Recommended Tooling" at the front of this book. The supply voltage may be conveniently checked using the ET Status Screen display.

NOTE 1: The Challenger Tractor engine and some industrial engines may have a 12 Volt power supply. NOTE 2: The Wire Function Color Code is shown here for the first time and is used through the presentation.

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ECM CONNECTOR (P1)

1

2

3

4

5

6

8

9

10

11 12 13

13

1

23

14

31

24

39

32

47

40

40

47

57

48

48

57

70

58

14

23

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