manual sistema combustible bomba helicoidal

7/30/2019 Manual Sistema Combustible Bomba Helicoidal

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Leccin 4: Nuevo sistema de combustible

con bomba helicoidal

Introduccin:

Este mdulo presenta al estudiante el nuevo sistema de combustible con

bomba helicoidal usado en las Bombas y Motores de las Series 3300 y

3400. En este mdulo veremos la bomba de transferencia de

combustible, la bomba de inyeccin de combustible, el regulador y los

componentes relacionados, tal como el control de relacin de

combustible de aire y el solenoide de corte.

Objetivo:

El estudiante estar en capacidad de identificar los componentes y

explicar la operacin del nuevo sistema de combustible con bomba

helicoidal.

Material:

Cuaderno de trabajo

Herramienta:

Grupo de herramientas de ajuste del regulador 6V6070 SEHS8024

NUEVO SISTEMA DE COMBUSTIBLE

CON BOMBA HELI COIDAL

Fig. 3.4.1 Nuevo sistema de combustible con bomba helicoidal
http://www.maquinariaspesadas.org/


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Fig. 3.4.2

En 1973 se introdujo al mercado el Motor 3406A Caterpillar. Desde

entonces, ha tenido una serie de cambios para cumplir con las exigencias

del cliente respecto a un producto an ms confiable y econmico, quecumple con las regulaciones gubernamentales de control de emisiones.

En 1983 se introdujo al mercado el Motor 3406B. El cambio ms

importante de este motor fue el sistema de combustible. Desde 1980, los

Motores 3300 estn usando el nuevo sistema de combustible con bomba

helicoidal. Este sistema de combustible es un factor importante en las

mejoras respecto al control de emisiones, rendimiento y economa de

combustible del Motor 3406B. En 1991, se cambi el sistema de

combustible para incorporar un rbol de levas en el sistema y mejorar

an ms el control de emisiones. En 1993, se introdujo al mercado el

Motor 3406C sin cambios notables en el sistema de combustible

mecnico.

Unidad 3 3-4-2 Sistemas de Combustible

Leccin 4

Fig. 3.4.3

En la foto de arriba de la figura 3.4.3, se puede ver la bomba de inyeccin

(CFS - Sistema de combustible corriente con bomba helicoidal) con un

mando ms largo debido a que no haba espacio para la caja de la bomba

debajo del compresor de aire. En la foto abajo de la figura, se ve la bomba

de inyeccin de combustible de los Motores 3406B y 3406C (NSFS -

Nuevo sistema de combustible con bomba helicoidal). Esta bomba es ms

corta, pero ms robusta. La longitud ms corta de la bomba de los Motores

3406B/C permite mayor espacio para las operaciones de servicio de la

unidad.


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Fig. 3.4.4

Muchos de los cambios y mejoras al sistema de combustible son

internos y no pueden verse directamente. En la figura se muestran dos

rboles de levas de la bomba de inyeccin de combustible. El rbolde levas de arriba de la figura corresponde al Motor 3406A. El rbol

de levas de abajo de la figura corresponde al Motor 3406B, ms

grande y pesado, accionado por un engranaje en el extremo izquierdo.

Las levas del rbol de levas del Motor 3406B tienen una

configuracin diferente - un levantamiento ms rpido y de menor

duracin que aumenta la presin de inyeccin de combustible y

reduce el tiempo de inyeccin - con lo que se obtiene mayor

eficiencia de combustible. Una excntrica en el rbol de levas opera

la bomba de pistones de transferencia de combustible. Con los

cambios en la regulacin sobre control de emisiones de 1988, se

modific la nariz del rbol de levas. La hlice de 10 grados al frente

se cambi por una hlice de 15 grados y se agrand el orificio de la

pieza para acomodar una unidad de avance de sincronizacin

diferente. Con los cambios en las regulaciones de control de

emisiones de 1991, se modificaron el dimetro del cojinete y la forma

del lbulo.


Leccin 4


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N U E VO S I ST E M A D E C O M BU S TI B L E C O N B O M BA H E LI CO ID A L

Fig. 3.4.5

Este es un diagrama del sistema de combustible de los Motores

3406B y 3406C. Usaremos el diagrama para trazar el flujo de

combustible desde el tanque hasta los inyectores en el cilindro. Labomba de transferencia (5) succiona el combustible del tanque (1) y

lo enva a travs de la vlvula de corte de suministro (3) al filtro

primario de combustible (4), y de all a la bomba de transferencia de

combustible. La bomba de transferencia de combustible presuriza el

combustible y lo enva a la bomba de cebado manual (7), pasa por el

filtro secundario de combustible (6) y llega al mltiple de

combustible (8) con presin moderada. La vlvula de derivacin de la

bomba de transferencia mantiene una presin moderada de

combustible. Con presin moderada de combustible dentro del

mltiple de combustible y vaco dentro de las bombas de presin alta,

el combustible se carga dentro de la cavidad de las bombas de presin

alta. Las bombas de presin alta dosifican una pequea cantidad de

combustible y lo envan a las tuberas de presin alta de combustible

(9), y a travs del adaptador de contencin (10) a la tubera de

combustible interna y a los inyectores de combustible (11) a una

presin muy elevada. Cuando la presin de combustible de las

tuberas de combustible de presin alta sobrepasa la presin de

apertura del inyector (VOP), el combustible se inyecta a la cmara de

combustin. Con una presin muy alta y orificios muy pequeos en la

punta del inyector, el combustible se pulveriza y permite una

combustin completa en el cilindro. El aire y parte del combustible seenvan afuera del mltiple de combustible a travs de la tubera de

retorno (15) al tanque de suministro. Este sistema de combustible

normalmente retorna de 9 a 10 galones por hora. El drenaje del

tanque (2) permite sacar el agua, los sedimentos y otro material

extrao. La tapa del tanque de combustible (16) debe tener un

respiradero para evitar que se forme vaco en el tanque de

combustible.


Leccin 4


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Fig. 3.4.6

Este es un diagrama del sistema de combustible de los motores

3306B/C. Usaremos este diagrama para trazar el flujo de combustible

desde el tanque de suministro hasta la inyeccin en el cilindro. Labomba de transferencia (6) succiona el combustible del tanque de

combustible (9) y lo enva a travs de la vlvula de corte (3) al filtro

primario de combustible (4); pasa luego a la bomba manual de

cebado (5) que lo enva a la bomba de transferencia. La bomba de

transferencia presuriza el combustible y lo enva al filtro secundario

de combustible (7) y al mltiple de combustible de la caja de la

bomba de inyeccin (8). El resorte dentro de la bomba de

transferencia de combustible mantiene una presin moderada de

combustible. Con presin moderada de combustible dentro del

mltiple de combustible y vaco dentro de las bombas de presin alta,

el combustible se carga dentro de la cavidad de las bombas de presin

alta. Las bombas de presin alta dosifican una pequea cantidad de

combustible y lo envan por las tuberas de presin alta de

combustible (9) a los inyectores (10) a una presin muy elevada.

Cuando la presin de combustible de las tuberas de combustible de

presin alta sobrepasa la presin de apertura de la vlvula del

inyector (VOP), el combustible se inyecta a la cmara de combustin.

Con una presin muy alta y orificios muy pequeos en la punta del

inyector, el combustible se pulveriza y provee una combustin

completa en la cmara de combustin. Una vlvula de purga

constante (11) permite un flujo constante de combustible por latubera de retorno de combustible (12) de regreso al tanque de

combustible (1). Esto ayuda a enfriar el combustible y mantenerlo

libre de aire. Tambin hay una vlvula manual de purga que puede

utilizarse cuando la bomba de cebado de combustible se usa para

sacar el aire del sistema. El drenaje del tanque de suministro (2) se

usa para eliminar el agua, los sedimentos y el material extrao del

tanque de suministro. La tapa del tanque de combustible tiene un

respiradero a la atmsfera para evitar que se forme vaco en el tanque

de combustible


Leccin 4


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Fig. 3.4.7

En la figura 3.4.7 se pueden ver algunos de los componentes del

sistema de inyeccin de combustible de los Motores 3406B/C. Se

observa la caja de la bomba de inyeccin de combustible, la caja delregulador, la bomba de transferencia de combustible y las tuberas

externas de inyeccin de combustible.


Leccin 4

Fig. 3.4.8

En la figura 3.4.8 se pueden observar algunos de los componentes delsistema de inyeccin de combustible de los Motores 3306B/C. En la

figura se ven la caja de la bomba de inyeccin de combustible, la caja

del regulador, la bomba de transferencia de combustible, las tuberas

de inyeccin de combustible, el filtro y la base de combustible, y la

bomba de cebado de combustible.


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Fig. 3.4.9

La bomba de transferencia de combustible est en la parte inferior de

la caja de la bomba del Motor 3406B o 3406C, y a un lado de la caja

de la bomba en el motor 3304B o 3306B/C. La excntrica acciona labomba de transferencia dentro de la caja del rbol de levas de la

bomba de combustible, y puede suministrar hasta 193 litros (51

galones) de combustible por hora a 172 kPa (25 lb/pulg). La bomba

de transferencia es un pistn, accionada por resorte, en donde la

presin real de combustible puede variar entre 138 kPa y 310 kPa (20

lb/pulg a 45 lb/pulg), dependiendo de las condiciones de operacin

del motor. La bomba suministra solamente el flujo que el motor

requiere, ms la cantidad que retorna al tanque [cerca de 34 litros/h (9

galones/h)]. La bomba es de accin simple, de un solo pistn con tres

vlvulas de retencin de una funcin. Las vlvulas de retencin son:

la vlvula de entrada, la vlvula de bombeo y la vlvula de salida. La

figura muestra que el bombeo y el llenado ocurren en la misma

carrera de la bomba. Aqu, el vstago est casi completamente

extendido y el resorte de retorno mueve el pistn hasta arriba de la

bomba. Este movimiento hacia arriba del pistn abre la vlvula de

retencin de entrada y enva el combustible a la cavidad de entrada.

La vlvula de retencin de bombeo, en la parte superior del pistn, se

cierra, y el pistn empuja el combustible a la cavidad de salida. Este

combustible presurizado abre la vlvula de retencin en el orificio de

salida. En esta bomba no hay vlvula de alivio de presin debido a

que la fuerza del resorte del pistn controla la presin de salida delcombustible.


Leccin 4


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Fig. 3.4.10

El rea mostrada en rojo es el conducto de la bomba de combustible

de los Motores 3406B/C. Esta rea se presuriza por accin de la

bomba de transferencia de combustible. El corte en la figura muestrala ubicacin de los grupos de bombas dentro de la caja. El

combustible entra en el grupo de bombas y sale de l a travs de la

espiga hueca. Esta espiga protege la caja de la erosin causada por las

crestas de presin alta.


Leccin 4

Fig. 3.4.11

Este es un corte de un rea similar de la bomba de combustible de los

Motores 3306B/C. Observe la similitud con la bomba de los Motores

3406B/C. En la figura se puede ver el espaciador del conjunto del

mbolo y el tambor.


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Fig. 3.4.12

El rea mostrada en la figura es un corte del lado del Motor 3406B o

3406C de la caja de la bomba de combustible. Este corte muestra en

el centro una bomba completa y a la derecha un corte de la bomba.Se pueden ver la relacin entre los grupos de bombas y la cremallera,

a medida que el segmento de engranaje se acopla con la cremallera.

Note tambin los levantadores y los resortes de retorno.


Leccin 4

Fig. 3.4.13

Usaremos un corte de la bomba para ver cmo se dosifica y se

entrega el combustible a los inyectores. Este es un sistema decombustible con bomba helicoidal con un corte al lado izquierdo de

la hlice del mbolo de la bomba. El engranaje de la parte inferior del

mbolo se acopla con la cremallera. El movimiento de la cremallera

gira el mbolo en el tambor de la bomba y cambia la relacin de la

hlice con respecto al orificio de derrame (flecha). El mecanismo de

rbol de levas/seguidor/levantador mueve el mbolo hacia arriba y

hacia abajo en el tambor. En esta posicin de la figura, el mbolo est

en la parte inferior de su carrera. El combustible est entrando al

tambor a travs del orificio de derrame en la parte de atrs del tambor

y a travs del orificio de llenado.


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Fig. 3.4.14

Ahora, la leva ha levantado el mbolo, de modo que el orificio de

llenado y el de derrame acaban de cerrarse. Este es el inicio de la

carrera efectiva del mbolo y el comienzo de la inyeccin. A medidaque el combustible del tambor se presuriza, la vlvula de retencin de

flujo inverso se levanta fuera de su asiento en el sombrerete de la

bomba y enva el combustible presurizado a travs de las tuberas de

combustible a los inyectores. La inyeccin no se interrumpe hasta el

final de la carrera efectiva cuando la hlice del mbolo se pone en

lnea con el orificio de derrame del tambor.


Leccin 4

Fig. 3.4.15

Al final de la carrera efectiva, la hlice abre el orificio de derrame, se

alivia la presin de combustible y se cierra la vlvula de retencin del

flujo inverso. Durante el ciclo completo de bombeo, la ranura del

mbolo se sita sobre el conducto de retorno de purga.


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Fig. 3.4.16

Cuando la ranura del mbolo est en la posicin de la figura 3.4.16,

queda en lnea con el conducto de retorno de purga de presin en el

tambor. Esto purga el combustible que va entre el tambor y el mboloy evita que pase combustible al aceite del motor.


Leccin 4

Fig. 3.4.17

La vlvula de retencin de flujo inverso mantiene llena la tubera deinyeccin de combustible entre las carreras de inyeccin. El

combustible presurizado (aproximadamente a 6.895 kPa (1.000

lb/pulg) se mantiene en la tubera de inyeccin, listo para la siguiente

carrera de la bomba. Cuando el motor y la bomba de inyeccin se

paran, la ranura (flecha) purga la presin en la tubera de inyeccin

hasta equilibrar la presin residual de la bomba.


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Fig. 3.4.18

Cuando la presin de combustible en el tambor por encima del

mbolo alcanza 689 kPa (100 lb/pulg), la vlvula se levanta de su

asiento y el combustible sale de la cavidad a travs del sombrerete yfluye a la tubera de inyeccin. El resorte de la vlvula de retencin

mantiene la vlvula en su asiento cuando la presin del combustible

alcanza la presin de la bomba de transferencia. Esto quiere decir que

el combustible puede entrar en las tuberas de inyeccin solamente

durante la carrera de inyeccin y ayuda a bajar el cilindro de

combustible en caso de que una vlvula del inyector se quede pegada

en posicin abierta.


Leccin 4

Fig. 3.4.19

La presurizacin permanece hasta que la hlice abra el orificio dederrame y se alivie la presin en el tambor de la bomba. Esto cierra la

vlvula de retencin, y el combustible presurizado en la tubera de

inyeccin abre la vlvula de retencin de flujo de retorno. El

combustible retorna al tambor de la bomba y fluye afuera por el

orificio de derrame hasta que la presin de la tubera de inyeccin

disminuye hasta 6.890 kPa (1.000 lb/pulg). En ese punto, el resorte

de la vlvula de retencin de flujo de retorno cierra la vlvula.

Cuando el motor se para, una pequea ranura en la cara de la vlvula

de retencin permite que se purgue la presin de 6.890 kPa (1.000

lb/pulg).


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Fig. 3.4.20

El combustible de presin alta que sale a travs del orificio de

derrame va a travs del espigo hueco al mltiple de combustible y

golpea la plancha de la tapa. Estos pulsos de combustible altamentepresurizados pulen la plancha de la tapa del mltiple del sistema de

combustible de los motores 3406B/C y producen puntos brillantes

alineados con los orificios de derrame.


Leccin 4

Fig. 3.4.21

En los motores de la Serie 3300, el mltiple de combustible tiene un

deflector de impulso de resorte de acero que protege la tapa de

aluminio del mltiple de la fuerza de los impulsos de presin del

combustible liberado.


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Fig. 3.4.22

En el punto en que el primer tornillo de la cremallera hace contacto

completo con el resorte de par, la cremallera est en el punto de carga

mxima (regulada). A medida que aumenta la demanda de potencia,con la cremallera en la posicin regulada, la velocidad del motor

disminuye a medida que el motor se sobrecarga (mxima aceleracin

con un valor de rpm menor que las rpm reguladas). Dependiendo de

la rigidez del resorte de par, en algn punto, el resorte del regulador

hace que el tornillo de la cremallera empiece a comprimir el resorte

de par. A medida que esto ocurre, la posicin de la cremallera

aumenta y permite inyectar ms combustible por carrera. Este

aumento de la posicin de la cremallera contina hasta que el tornillo

de par hace contacto con el collar de tope. Esta es la posicin de par

mxima de la cremallera, y el lugar en que el motor tpicamente

alcanza su mxima potencia.


Leccin 4

Fig. 3.4.23

Los contrapesos se impulsan hacia afuera a medida que aumentan las

rpm del motor. Esto mueve el elevador para comprimir el resorte del

regulador, y la palanca de pivote mueve el manguito y el carrete hacia

la direccin "DESACTIVACION DE COMBUSTIBLE".


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Fig. 3.4.24

A medida que el carrete de la vlvula se mueve en la direccin

mostrada en la figura 3.4.24, se abre un conducto en el pistn y

permite que el aceite presurizado entre a la cmara detrs del pistn.Al mismo tiempo, el carrete cierra el conducto detrs de esta cmara.

El aceite presurizado obliga al pistn y a la cremallera a ir hacia la

posicin "DESACTIVACION DE COMBUSTIBLE". Sin carga en el

motor, la cremallera se mover hasta alcanzar el valor de velocidad

baja en vaco. Este valor depende de la cantidad de fuerza puesta

sobre el resorte del regulador por el pedal de aceleracin contra el

tornillo de tope de velocidad baja en vaco.


Leccin 4

Fig. 3.4.25

Si estn bajando las rpm del motor, los contrapesos giran de tal forma

que mueven el elevador lejos del resorte del regulador, y la palanca

pivote mueve el manguito y el carrete hacia la direccin de

"ACTIVACION DE COMBUSTIBLE".


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Fig. 3.4.26

Este movimiento del carrete bloquea el conducto en el pistn y abre

el conducto de drenaje detrs de la cmara. Ahora el aceite

presurizado obliga al pistn y a la cremallera a ir en la direccin"ACTIVACION DE COMBUSTIBLE", de modo que la entrega de

combustible aumenta hasta alcanzar las rpm deseadas. El movimiento

hacia atrs y hacia adelante en la cremallera en la direccin

"DESACTIVACION DE COMBUSTIBLE" y en la direccin

"ACTIVACION DE COMBUSTIBLE" continuar hasta que haya un

equilibrio entre la fuerza del resorte del regulador y la fuerza de los

contrapesos.


Leccin 4

Fig. 3.4.27

Esta figura muestra el punto de equilibrio del servocarrete y el pistn.

Cuando la fuerza de los contrapesos es igual a la del resorte del

regulador, el carrete de la vlvula bloquea el aceite en la cmara

detrs del pistn. La posicin de la cremallera no cambia y las rpm

del motor permanecen constantes.


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Fig. 3.4.28

El control de relacin de combustible se monta en la parte trasera de

la caja del regulador. El propsito es limitar el humo de escape y

mejorar la economa de combustible durante la aceleracin rpida.Esto se hace controlando el movimiento de la cremallera en la

direccin ACTIVACION DE COMBUSTIBLE hasta que haya

suficiente aire (presin de refuerzo) para permitir una combustin

completa en los cilindros. Con el control de relacin de combustible

(FRC) ajustado correctamente, tambin disminuye en gran medida la

cantidad de holln en el motor. La versin original permita

combustible mximo durante el arranque y slo se alcanzaba el modo

de restriccin cuando tanto la presin de aceite como de refuerzo

alcanzaran el valor ajustado en el FRC. Con la produccin de los

camiones de 1990, se cambi la operacin y slo requiere la presin

de aceite para hacer que el FRC vaya a la modalidad de restriccin y

limitar la restriccin con el dispositivo. Con la produccin de los

camiones de 1994, el FRC del Motor 3306 se cambi para tener una

restriccin parcial durante el arranque y evitar la emisin de humo

negro.


Leccin 4


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Fig. 3.4.29

Un vstago se extiende hacia afuera del control de relacin de

combustible. Este vstago se ajusta en una muesca de una palanca

que hace contacto con el extremo de la cremallera en la servovlvula.La presin de entrada de aire (refuerzo) se detecta mediante un

diafragma en el control. Este diafragma hace presin contra un

resorte y un carrete. El movimiento del carrete controla el flujo de

aceite, el cual mueve un pistn conectado al vstago. Durante el

arranque, el vstago no interfiere con la cremallera de modo que la

posicin mxima de la cremallera est disponible en el arranque en

todos los Motores 3406 mecnicos. Lo mismo sucede en los Motores

3300, pero desde la produccin del Motor 3306C para camin, el

vstago est retrado parcialmente durante el arranque, y no va a

retraccin mxima sino cuando el motor aumenta la presin de aceite.


Leccin 4


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Fig. 3.4.30

Un solenoide de corte de combustible se encuentra en la parte trasera

del regulador. Hay dos tipos de solenoides. Uno se activa cuando el

interruptor de llave de contacto del motor est en posicin conectada;el otro, cuando el interruptor de llave de contacto est en posicin

desconectada. El que se muestra en la figura es el solenoide que se

activa cuando el interruptor est en posicin conectada. Cuando el

sistema elctrico del motor se activa (interruptor de llave de contacto

en posicin conectada), el solenoide se activa y libera el varillaje para

permitir el movimiento de la cremallera en cualquier direccin

(ACTIVACION DE COMBUSTIBLE - DESACTIVACION DE

COMBUSTIBLE). Cuando el sistema elctrico no recibe energa

(interruptor de llave de contacto en posicin desconectada), el

solenoide se desactiva y el movimiento de la cremallera no puede ir a

la direccin ACTIVACION DE COMBUSTIBLE, y ocasiona la

parada del motor. Hay un diodo conectado entre los dos terminales

del solenoide. El diodo elimina crestas elctricas (altos voltajes

generados por la bobina del solenoide cuando se desactiva) que

podran daar otros circuitos electrnicos en el sistema elctrico del

vehculo.


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manual sistema combustible bomba helicoidal

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