manual motores caterpillar

8/9/2019 Manual Motores Caterpillar

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MOTORES.

CATERPILLAR

Carlos Jopia Baeza

Instructor Tcnico Sr.Finning - Chile
http://www.oroscocatt.com/http://www.maquinariaspesadas.org/


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Los cuatro sistemas

bsicos que trabajan enun Motor


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Conceptos Bsicos del

Ciclo de Cuatro Tiemposde un Motor.


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CONJUNTO DE VOLANTE

El conjunto de Volante consta de lo siguiente:

1.- Volante2.- Corona ( Cercha )

3.- Caja de Volante.

El volante est empernado a la parte tracera del cigeal.El cigeal hace girar el volante durante el tiempo de trabajo, el volanteMantiene el cigeal girando de manera uniforme durante los tiempos deadmisin. Compresin y escape.

El Volante realiza tres funciones:

1.-Almacena energ para ganar momento entre tiempos de combustin

2.- Hace que la velocidad del cigeal sea uniforme.

3Transmite potencia a una mquina, Convertidor, Generador etc.


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Proceso de la Combustin


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Ciclo del Motor

de Cuatro Vlvulas por Cilindro


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TIPOS DE CAMISAS DE CILINDROS

Las camisas hmedas disponen de sellos anulares para sellar la camisa del aguae impedir fugas de refrigerante. Las camisas secas se usan a menudo para repararO encamisar motores de calibre matriz en caso de que falle un cilindro.Las camisas se llaman secasporque se ajustan contra las paredes existentes del calibreDel cilindro en el bloque del motor.


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Partes de un Pistn

El pistn, que transmite la fuerza de la combustin, est compuesto porMuchas piezas:1.- CabezaContine la cmara de combustin2.- Ranuras y resalto de los anillos- de compresin y de control de aceite.

3.- Orificio del pasador de biela- contiene un pasador que conecta el pistncon la biela.4.- Anillo de retencin- mantiene el pasador de biela dentro del orificio.


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ESTILO DE LOS PISTONES

Hay dos estilos de pistones que estn relacionados con el sistema deCombustible y el diseo de la camara de combustin.

Los pistones de precombustin tienen un cayo termico en la cabeza.

Los pistones de inyeccin directa no tienen cayo termico, y elsistema no usa bujas incandecentes.


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PARTES DE UNA BIELA

Las bielas conectan el pistn con el cigeal.

Una biela consta de varias piezas.

1.- Agujero del pie de biela

2.- Buje del pasador

3.- Vstago

4.- Tapa

5.- Pernos y tuerca de biela

6.- Cojinetes de biela


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PARTES PRINCIPALES DE UNCIGEAL.

El cigeal transforma el movimiento alternativo del pistn en un movimientoGiratorio usado para efectuar trabajo. El cigeal consta de muchas piezas.

1.- Muones de cojinetes de biela2.- Contrapesos3.- Muones de cojinetes de bancada

4.- Nervadura.

Los cigueales para los motores en linea generalmente slo tienen un muonDe cojinetes de biela por cada cilindro.Mientras que los motores en V comparten un solo mun de cojinetes de bielaEntre dos cilindros.


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MUONES DE COJINETES DE BIELA

Los muones de los cojinetes de biela determinan la posicon de los pistones.Cuando los muones estn arriba, los pistones estn en el punto muerto superiorCuando los muones estn abajo, los pistones estn en el punto muerto inferiorEl orden de encendido del motor determina el momento en que cada mun deCojinete de biela llega al punto merto superior.

El cigeal dispone de orificios para hacer llegar el aceite desde los cojinetes deBancada a los cojinetes de Biela.

Los cigueales usan cojinetes de bancada para sujetar el cigeal en el bloque.Los cojinetes de bancadas estn alineados entre si.


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LUBRICACIN DE LOS COJINETESY

CONTROL DEL JUEGO AXIAL

Las mitades superiores de los cojinetes de bancadas tienen un orificio de lubricacinY normalmente una ranura, de modo que el aceite lubricante se alimentecontinuamente continuamente por el orificio de engrase del muon del cojinete deBancada.

Los cojinetes de bancada de empuje reducen al mnimo el movimiento hacia delanteY hacia atrs del cigeal, controlando el juego axial.Hay dos tipos de cojinetes de bancadas de empuje

1.- Los cojinetes de casquillo dividido constan de dos piezas.

2.- Los cojinetes de empuje con pestaa son slo una pieza.


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TIPOS DE AMORTIGUADORES DEVIBRACIONES

Existen dos diseos bsicos de amortiguadores de vibraciones:Amortiguadores de goma y Amortiguadores viscoso.

Los amortiguadores de vibraciones de goma ( Izquierda ) usan goma densa paraAbsorber las vibraciones.

Los amortiguadores viscoso ( derecha ) usan aceite pesado para absorber lasvibraciones

En la parte delantera del cigeal puede haber un amortiguador de vibraciones.Los amortiguadores controlan las vibraciones de torsin o giro del cigeal.Un amortiguador se asemeja a un volante mas pequeo que est encajado aPresin o empernado a la parte delantera del cigeal.


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RBOL DE LEVAS

La finalidad del rbol de levas es controlar la operacin de las vlvulas deAdmisin y escape.Las vlvulas de admisin las controla el camn1- y las de escape el camn -2-Son operadas por lbulos separados para cada cilindro.Algunos ejes de levas tienen tres lbulosEl tercer lbulo controla la inyeccin de combustible, que operan los inyectoresEstos controlan el momento en que se inyecta el combustible en el cilindro.

Los lbulos constan de tres partes principales:

1.- Circulo de la base

2.- Rampas

3.- Puntas


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COMPONENTES DEL MOTOR

Conjunto de Block, Culata, Tren de Engranajes..

El conjunto de bloque es donde se produce la potencia.El bloque del motor es la estructura que soporta todos los componentes del motor.Los cilindros son agujeros en el bloque del motor. Efectan una serie de tareas:

1.- Contiene los Pistones2.- Forman las cmaras de combustin.3.- Disipan el calor de los Pistones.

Los bloques de motor tienen diseos diferente. Los motores en linea tienen todosLos cilindros en fila. Los motores en V separan los cilindros en dos filas, y elBloque tiene forma de V.

Los bloque son normalmente de hierro colado gris. Los conductos de LubricanteY refrigerante, forman parte integral del bloque.


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ANILLOS DE PISTONES

Cada uno de los pistones tiene dos o ms anillos que encajan en ranuras en el pistn

Tienen tres funciones pricipales:

1.- Sellan la cmara de combustin.2.- Controlan la lubricacin de las paredes de los cilindros.3.- Enfrian el pistn transfiriendo el calor generado por la combustin.

Hay dos tipos de anillos de pistn:1.-Anillos de Compresin

2.-Anillo de Cntrol de Aceite.Los anillos de compresin sellan la parte inferior de la cmara de combustinImpidiendo que los gases de combustin se fuguen por los pistones.Detrs del anillo de control de aceite hay un resorte de expansin que permiteMantener una pelicula uniforme de aceite en la pared del cilindro.

Todos los anillos tienen una superficie endurecida para prolongar la duracinDe los anillos.


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CONJUNTO DE CULATAY

TREN DE VLVULAS

1.- Culata2.- Tapa de Vlvulas3.- Puente4.- Conjunto de resorte de vlvula5.- Guia de vlvula6.- Casquillo de vlvula7.- Vlvula

8.- Conjunto de Balancines.

La culata es un conjunto de fundicin separada que sella la parte superior del blockDel motor y contiene: El tren de vlvulas, inyectores, o Camara de precombustin.Ciertos componentes del sistema de combustible, refrigeracin,lubricacin y aire.

La cula ta est asentada en la parte superior del block, con empaquetadura y placaEspaciadora, fijada con pernos o esparragos.


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TREN DE ENGRANAJES DEDISTRIBUCIN.

El tren de engranajes sincroniza todos los componentes del motor de modo queTrabajen sincronizados en cada tiempo del ciclo del motor.

El conjunto del tren de engranajes, es una serie de engranajes que transfierenLa potencia del motor a una serie de componentes principales


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SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

El sistema de enfriamiento de un motor sirva para mantener la temperatura deUn motor a un nivel adecuado.

El calor siempre se desplaza de un punto de origen caliente a un punto dedestino mas frio. El punto de destino puede ser metal, liquido o aire.

La clave es la diferencia de temperatura relativas entre dos puntos.Todos los componentes del sistema de refrigeracin desempean una funcin

en la transferencia termica.


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COMPONENTES DE UN SISTEMADE

ENFRIAMIENTO.

Los componentes principales de un sistema de Enfriamiento son:

1.- Bomba de agua2.- Enfriador de aceite3.- Conductos que atraviesan el bloque del motor y culata4.- Caja de termostato.

5.- Radiador.6.- Tapa de presin7.- Mangueras y tuberas de conexin

Normalmente el sistema cuenta con un ventilador, el cual con el flujoDe aire ayuda a dicipar el calor, los ventiladores pueden ser de dos tiposSopladores y succionsdores


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VLVULA DE PRESIN

Al calentarse el refrigerante sube la presin interna, al llegar al valorespecificado, la vlvula de presin abre y descarga aire al exterior,manteniendo, la presin interna en el sistema.

Al enfriarse el sistema , se pierde la presin y aparese la depresin, al sersuperio la presin atmosferica, se abre la otra parte de la vlvula ypermite el paso de aire al bote superior.


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INGREDIENTES DEL REFRIGERANTE

El refrigerante es una mescla de Agua, Anticongelante y AcondicionadorCada elemento tiene una finalidad distinta y junto protegen al motor de

Recalentamiento, Congelamiento y la Corrosin.El agua es el ingrediente principal de todos los refrigerantes debido a quetransfiere calor mejor que cualquier otro elemento.El agua presenta varias desventajas como refrigerante:

1.- Hierve con facilidad.2.- Se congela.3.- Es muy corrosiva para los metales.

Se aaden anticongelante y acondicionador para corregir dichas

deficiencias.Se usa anticongelante para aumentar el punto de ebullicin y desminuorEl punto de congelamiento del agua.El acondicionador impide la corrocin, revistiendo todos los componentesdel sistema de enfriamiento.El revestimiento fino impide que el agua y la erocin por cavitacin ataquenel metal.


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SISTEMA DELUBRICACIN

El sistema de lubricacin consta de:

1.- Un colector o sumidero de aceite ( Carter )2.- Una campana de succin.

3.- Bomba de aceite.

4.- Vlvula de alivio.

5.- Filtro de acete con vlvula de derivacin

6.- Enfriador de aceite motor con vlvula de derivacin.

7.- Multiple principal de aceite.

8.- Surtidores de enfriamiento de pistones (Eyectores )

9.- respiradero del carter


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SURTIDORES DE ENFRIAMIENTODE LOS PISTONES.

Surtidores o Eyectores de aceite.Tienen la finalidad de pulverizar aceite en la parte inferior de cadapistn para refrigerarlos.Tambien cumplen con la finalidad de ayudar a la lubricacin de las

paredes de los cilindros.

En este otro caso el aceite salpica atraves

de los cojinetes de biela hacia la parteinferior de los pistones.


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ADITIVOS DE ACEITEMAS COMUNES


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RESPIRADERO DEL CARTER

Los respiraderos del carter ventean los gases de la combustin que sefugan por los anillos de los pistones.Esto mantiene presiones estables dentro del carter.

Los respiraderos a menudo estn montados encima del motor.

Esto iguala la presin dentro del carter del motor con la presin en elexterior y deja que el aceite se drene de vuelta al carter.

Es muy importante mantener los respiraderos limpios, si estos se llegan atapar por suciedades, aumentara la presin en el interior del motor lo queprobocara abundantes filtraciones y rotura de sellos y empaquetaduras.


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SISTEMA DE ADMISIN YESCAPE DE AIRE

El sistema de admisin y escape de aire es muy importante en el trabajode un motor. Especialmente en su rendimiento.

La entrega de potencia de un motor est relacionado directamente con larelacin de AIRE / COMBUSTIBLE.

Cualquiera de estos elementos que falle, altera directamente la potenciadel motor.


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COMPONENTE DEL SISTEMA DEADMISIN Y ESCAPE

1.- Pre-filtro de aire2.- Filtro de aire-primario y de seguridad3.- Turbo alimentador4.- Multiple de admisin5.- Enfriador de aire6.- Multiple de escape7.- Tubo de escape8.- Silenciador.-


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PRE-FILTRO O ANTE FILTRO

El pre-filtro elimina los contaminantes mas pesados y mas grandes

que se encuentren suspendidos en el aire.

El aire limpio es critico para obtener un rendimiento optimo delmotor.

La suciedad acumulada en el ante filtro, probocar la saturacin delos filtros principales, con los cocecuentes daos al motor.

Periodicamente se le debe de hacer mantecin a los pre-filtros.El aire sale del pre-filtro y entra al filtro primario y de este alsegundario, para ir a alimentar al turbo,

El manual de servicio indica las manteciones adecuadas a efectuaren los filtros de aire.


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TURBO ALIMENTADOR

El turbo consta de dos partes principales:

El lado de admisin o del rodete compresor.El lado de escape o turbina.

Los gases de escape son la fuerza motriz que hace girar al turbo, loscuales provienen al evacuarse los gases de la combustin.

Al girar la turbina transmite su movimiento a traves del eje alcompreso y este por su construccin succiona aire el cual comprime ylo introduce al motor, directamente o a traves de un enfriador de aire,dependiendo de la potencia que deba entregar el motor.


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VLVULA DE DERIVACIN DEGASES DE ESCAPE.

Una vlvula de derivacin se usa en algunos motores para controlar lapresin de refuerzo.

Cuando la presin de refuerzo tiende a aumentar por sobre loespecificado, la vlvula de derivacin se abre y permite derivar los gases

de escape para que no pasen por la turbina y salgan directamente por eltubo de escape y asi al bajar las revoluciones el turbo, baja la presinde refuerzo y por conciguiente la potencia del motor, esto lo mantinetrabajando siempre sobre las noemas especificadas.

Manteniendo la relacin de Aire / Combustible, siempre en optimascondiciones de trabajo,


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ENFRIADOR DE AIRE

Los turbo compresores, al comprimir el aire de suministro al motor localientan alrededor de 300F el aire caliente es menos denso y comose necesita mayor cantidad de aire para el rendimiento optimo delmotor es necesario enfriarlo.

para esto se usa un enfriador de aire Pos-enfriador o after cooler alpasar el aire caliente atraves de el, le quita el calor dejandolo masdenso y con esto logramos meter mas aire comprimido a cada cilindro

del motor, y poder mejorar su rendimiento.

Los Pos-enfriadores se llaman as porque enfrian el aire despues deatravesar el turbo.Ciertos pos-enfriadores se encuentran ubicados entre el turbo y elmultiple de admisin y otros se encuentran en el interior del multiplede admisin.


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TIPOS DE SISTEMA DE ADMISIN DE

AIRE

Sistema de aspiracin natural

N.A.

Sistema Turbo Alimentado

T

Sistema Turbo AlimentadoPos-enfriado

T.A


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SISTEMA DE COMBUSTIBLE

Hay distintos tipos de sistema de combustible que se usan en losmotores. Caterpillar.

1.-Sistema con Bomba Inyectora.Bombas ForjadasBombas Compactas ScrollBombas Nuw Scroll.

2.-Sistema con Inyectores bomba .a.- Mecanico- ( MUI )b.- Electronico (accionado Mecnicamente MEUI )c.-Electronico (accionado Hidraulicamente HEUI )


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COMPONENTES DEL SISTEMA DE

COMBUSTIBLE.

1.- Estanque de Combustible.2.- Filtros.3.- Bomba de Transferencia.4.- Bomba Inyectora.5.- Regulador o Gobernador.6.- Mecanismo de Avance de Sincronizacin.7.- Control de Relacin Aire/Combustible.8.- Tuberia de Combustible de Alta Presin.9.- Tuberia de Combustible de Baja Presin.10.-Inyectores.11.-Tuberia de Retorno.


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ESTANQUE DE COMBUSTIBLE

El estanque de combustible almacena el petroleo de suministropara el motor.

Los estanques pueden ser de distinta forma y tamao.Y pueden estar ubicados en distintos lugares, dependiendo suaplicacin.

Lo que hay que tener presente es que los estanques al ser

construidos de metal, estan sometidos a la condensacin de agua.Por tal motivo todos los estanques, se deben drenar todos los diasO cada 10 horas, para eliminar el agua presente en el estanque, alno eliminar el agua esta entrara al sistema de inyeccin causandoseveros daos por oxidacin a los distintos componentes, en loselementos bombantes, este dao es irreparable.


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FINALIDAD DEL SISTEMA DECOMBUSTIBLE.

La cantidad de combustible que consume un motor est relacionadadirectamente con la cantidad de aire y la potencia a entregar.En general, cuando mas combustible llegue a un motor, mayor serel par motor disponible en el volante.El sistema de combustible suministra combustible limpio, en elmomento adecuado y en la cantidad adecuada, para satisfacer lademanda de potencia.

Los componentes del sistema de combustible hacen corresponder elsuministro de combustible con la demanda de potencia del motor,alterando la cantidad de combustible inyectada, y el momento de lainyeccin. Estas funciones son controladas por la bomba inyectora.y un gobernador, o por un modulo de control electronico


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FLUJO DEL COMBUSTIBLE

El combustible empieza a circular al girar la llave de contacto paraarrancar el motor.Al girar la llave, se activa un solenoide que permite la circulacinde combustible de la bomba de transferencia a la bomba inyectora.La bomba de transferencia extrae combustible desde el estanque atravs del filtro primario de combustible, que es el encargado deeliminar todas las particulas grandes.La bomba de transferencia suministra flujo por la parte debaja presin del sistema de combustible.La finalidad principal de la bomba de transferencia de combustiblees mantener un suministro adecuado de combustible limpio en labomba inyectora o en los inyectores bomba.El filtro de combustible principal o secundario, este filtro eliminaparticulas y contaminantes diminutos del combustible, que puedendaar los elementos bombantes y los inyectores.Los filtros finales se encuentran ubicados entre la bomba detransferencia y la caja de la bomba inyectora.


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BOMBA DE CEBADO

La mayoria de los filtros de combustible disponen de una bomba decebado de combustible en la base.

Se puede usar la bomba de cebar el sistema si se hecho algunareparacin que causo que entrara aire al sistema.Despues de un cambio de filtros, se debe de usar la bomba de cebado,para poder drenar todo el aire del sistema.

No olvidar que los filtros de combustible siempre se deben de instalarsecos solamente se debe de lubricar su sello de ajuste, y se deben dellenar con la bomba de cebado.


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BOMBA INYECTORA

El combustible sale del filtro final y pasa a la canalizacin de

combustible dentro de la caja de la bomba inyectora.Los elementos bombantes someten el combustible a presin.

La bomba inyectora est ubicada por lo general cerca de la partedelantera del motor, ya que debe de ser impulsada por los engranajesde distribucin.

En los sistemas con bomba inyectoras, las tuberias de combustible

de alta presin hechas de acero conectan los elementos bombantescon los inyectores.

Los inyectores se encuentran ubicados en la culata.


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INYECTORES

Los inyectores disponen de vlvulas que se abren cuando la presin decombustible es lo suficientemente alta. Cuando abre la vlvula elcombustible se atomiza y se pulveriza en la camara de combustin.Al final de la inyeccin se produce iuna caida rapida de presin que

cierra la vlvula

Se dispone de mas combustible en lacaja de la bomba inyectora que laque puede usar el motor.

La Tuberia de Returno

1.-Dirige el exceso de combustiblede vuelta al estanque.

2.-Elimina el aire del sistema.

3.-Enfria el combustible,manteniendolo en movimiento.


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SISTEMA DE PARADA

Todos los sistemas de combustibles disponen de mtodos deElctronicos o Manuales para cortar el suministro decombustible


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INYECCIN DE COMBUSTIBLE

Momento en que se produce la inyeccin de combustible.

En motores diesel el combustible se inyecta en la carrera de compresinAntes de que el piston llegue al punto muerto superior.El principio bsico de inyeccin de combustible, es que se debe deinyectar la cantidad justa en el momento apropiado, para podersatisfacer la demanda de potencia.El combustible requiere tiempo para quemarse, esto se denomina:

1.- Ventana de quemadoy se mide en grados de giro del cigeal los grados de giro significan elnmero de grados que gira el cigeal durante la inyeccin delcombustible.

2.- Punto inicial de inyeccinLa ventana de quemado se define por el punto inicial de la inyeccin osincronizacin.

3.- Duracin de la inyeccinSe mide en grados de giro del cigeal.


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BOMBA INYECTORA

COMIENZO DE LA INYECCIN DE COMBUSTIBLE

DURACIN DE LA INYECCIN DE COMBUSTIBLE


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PICISIN DEL ESPIRAL O ELICOIDE

CREMALLERA DE CONTROL DE COMBUSTIBLE

El movimiento de la cremallera hace girar los embolos de modo que el espiralpueda controlar el suministro de combustible, (1) manteniendo la lumbrera cerradahay mas tiempo de la inyeccin

A medida que disminuye la demanda de combustible la cremallera se mueve hacia laposicin de conte de combustible ( 2 ) y las lumbreras se abren


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REGULADORES MECNICOS

Funcionamiento de los reguladores mecnicos.

Los reguladores mecnicos usan un sistema de pesas y resortes paramover la cremallera de control.Los resortes siempre tratan de mover la cremallera a la posicin demaximo combustible. Las pesas o contrapesos, siempre trataran de moverla cremallera a la posicin de corte de combustible.Cuando las fuerzas se equilibran, el motor opera a unas R:P:M. estables.

El suministro de combustible afecta directamente la velocidad del motor y

la potencia producida.El mayor suministro de combustible aumenta la potencia del motor.

Los reguladores o gobernadores regulan el suministro de combustible paracontrolar la velocidad del motor entre un ajuste de bajas rpm. Y un ajustede altas rpm. Llamado normalmente: Velocidad baja y alta en vaciorespectivamente.Los reguladores estn montados normalmente en la parte trasera o

superior de la bomba inyectora.


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CONTROL DE LA RELACIN DEAIRE Y COMBUSTIBLE

El sistema de combustible no puede operar aislado de los otros sistemasdel motor.En particular, el sistema de admicin y escape de aire es critico.El combustible no se quema completamente a menos que hayasuficiente aire.El control de relacin aire combustible asegura que haya la cantidadapropiada de combustible inyectado para la cantidad de aire presenteen el cilindro.

Detecta la presin de refuerzo y anular la accin del regulador paraimpedir que se inyecte un exceso de combustible.Esto puede ayudar a controlar las emicines y mejorar la eficiencia delcombustible.El Control de Relacin Aire Combustible, se encuentra montado en elregulador.


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SISTEMAS DE INYECCINELECTRONICOS

En un sistema M:E:U:I: la cremallera, el regulador mecnico, el avancede sincronizacin y el control de relacin de aire combustible son

reemplazados por el modulo de contrpol electronico E.C.M. Y variossensores y solenoides.Todas las funciones realizadas por las unidades mecnicas se controlanelctronicamente, dando una mayor precisin y fiabilidad.

El ECM. Detecta la velocidad y la carga del motor y ajustaautomaticamente la sicrinizacin y la duracion en la entrega decombustible.

VENTAJAS DE LA INYECCIN ELECTRONICA.1.- Mayores presiones de inyeccin.2.- Rociado uniforme.3.- Mejor atomizacin del combustible.4.- Mejor combustin.5.- Mayor eficiencia del combustible.6.- Menores emiciones.

7.- Mayor fiabilidad.


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SISTEMA DE ADMICIN Y ESCAPE DE AIRE

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SISTEMAS DE REFRIGERACIN

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SISTEMA DE LUBRICACIN

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SISTEMA DE ALIMENTACIN DE

COMBUSTIBLE.

MOTOR - 3412
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