C15 fuel

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Operação dos Sistemas C15 e C18 Motores Para máquinas fabricadas pela Caterpillar Número de Mídia -SPNR9832-11

Data de Publicação -01/10/2007

Data de Atualização -14/01/2008

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Sistema de Combustível SMCS - 1250 - 1250

Ilustração 1

Diagrama do sistema de combustível (exemplo típico) (1) Tubulação de alimentação de combustível (2) Unidades injetoras (3) Galeria de combustível (coletor de combustível)

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(4) Interruptor de diferencial de pressão (combustível) (5) Sensor de pressão do combustível (6) Sensor de temperatura do combustível (7) Tubulação de retorno de combustível (8) Válvula de regulagem de pressão (9) Filtro secundário de combustível (10) Base do Filtro de Combustível (11) bomba de transferência de combustível (12) Bomba Elétrica de Escorva de Combustível (13) Válvula de alívio de pressão (14) Filtro Primário de Combustível (15) Tanque de combustível (16) Tubulação de retorno de combustível ao tanque

O circuito de alimentação de combustível é um projeto convencional para motores diesel com unidade injetora. O sistema consiste dos seguintes principais componentes que são usados para fornecer combustível em baixa pressão às unidades injetoras: Tanque de combustível - O tanque de combustível é usado para armazenar o combustível. Bomba de escorva de combustível - A bomba d e escorva de combustível é usada para evacuar o ar do sistema de combustível. Conforme o ar é removido, o sistema enche com combustível. Filtro de combustível - O filtro d e combustível é usado para remover material abrasivo e contaminação do sistema de combustível. Tubulações de alimentação e tubulações de retorno - Tubulações de alimentação e tubulações de retorno são usadas para alimentar o combustível aos diferentes componentes. O propósito do circuito de alimentação de combustível em baixa pressão é de fornecer combustível que tenha sido filtrado aos injetores de combustível numa taxa constante e numa pressão constante. O sistema de combustível também é utilizado para resfriar componentes como o ECM e os injetores de combustível. Quando os injetores recebem o combustível de baixa pressão, o combustível é pressurizado novamente antes de ser injetado no cilindro. A unidade injetora usa energia mecânica que é fornecida pelo eixo-comando de válvulas para atingir pressões que podem exceder 200000 kPa (30000 psi). O controle da entrega de combustível é gerenciada pelo ECM do motor. Dados de diversos dos sistemas do motor são coletados pelo ECM e processados para gerenciar estes aspectos do controle da injeção de combustível: 

Sincronização da Injeção



Avanço da sincronização da injeção de combustível.



Duração da injeção



Estado de modo motor frio


O sistema de combustível eletrônico mecânico depende de grande quantidade de dados de outros sistema do motor. Os d ados que são coletados pelo ECM serão usados para fornecer o melhor desempenho do motor.

Circuito de Alimentação de Combustível em Baixa Pressão O fluxo de combustível pelo sistema começa no tanque de combustível (15). O combustível é puxado do tanque pela bomba de transferência de combustível (11). O combustível é puxado por uma bo mba elétrica de escorva de combustível (12). A bomba elétrica de escorva de combustível é usada para remover ar do sistema de combustível. Enquanto o ar é removido, o sistema é enchido com combustível. O conjunto incorpora o filtro primário de combustível (14) que remove grandes detritos e água do combustível. O filtro primário de combustível é um filtro de dez mícron. A bomba de transferência de combustível incorpora uma válvula de retenção que permitirá que o combustível flua em torno das engrenagens da bomba durante a escorva do sistema de combustível. A bomba de transferência de combustível também incorpora uma válvula de alívio de pressão (13). A v álvula de alívio de pressão é usada para proteger o sistema de combustível contra pressão extrema. A bomba de transferência de combustível é projetada de forma a produzir um excesso de fluxo de combustível em todo o sistema de combustível. O excesso de fluxo de combustível é usado pelo sistema para resfriar os componentes do sistema de combustível. O excesso de fluxo de combustível também purga todo ar do sistema de combustível durante a operação. Ar que possa ter ficado aprisionado no sistema de combustível pode causar cavitação que pode danificar os componentes da unidade injetora. O combustível se desloca da bomba de transferência de combustível até a base do filtro de combustível (10). O sensor de temperatura do combustível (6) é instalado na base do filtro de combustível. Este sensor detecta a temperatura do combustível para o Módulo de Controle Eletrônico (ECM). Um sinal elétrico que representa a temperatura do combustível é enviado ao ECM para processamento. O sensor de pressão do combustível (5) também está instalado na base do filtro. Este sensor detecta a pressão do combustível para o ECM. Um sinal elétrico que representa a pressão do combustível também é enviado ao ECM para processamento. O interruptor de diferencial de pressão (4) também é instalado na base do filtro de combustível. O interruptor de diferencial de pressão é usado para alertar o operador se o filtro secundário de combustível (9) ficar entupido. O filtro secundário de combustível é um filtro de dois mícron que remove material abrasivo do combustível. O combustível flui através de um filtro de combustível de dois mícron (6). O combustível filtrado então flui para fora da base do filtro de combustível. Nota: Se um ECM resfriado por combustível estiver instalado no motor, o combustível é bombeado para dentro do ECM. O combustível se desloca dentro passagens abertas dentro do alojamento do ECM para resfriar o sistema eletrônico do módulo. Nota: Em algumas aplicações, pode haver uma bomba manual de escorva localizada na base do filtro de combustível. O combustível é transferido pelas tubulações de alimentação de combustível (1) até a galeria de combustível (3) no cabeçote. Apenas uma parte do combustível que é fornecido aos injetores de combustível é usado para operação do motor. O combustível não usado pelo motor é fornecido para fins de resfriamento. Este combustível não usado é descarregado para dentro das passagens de retorno da galeria de combustível. O combustível é devolvido ao tanque de combustível pelas tubulações de retorno de combustível (7) e (16). Um fluxo contínuo de combustível é sentido dentro do sistema de combustível em baixa pressão. A válvula reguladora de pressão (8) fica localizada na base do filtro de combustível. A válvula reguladora de pressão permite que o sistema de combustível em baixa pressão mantenha uma pressão constante. Um orifício de controle de fluxo também fica localizado no retorno de combustível. O orifício de controle de fluxo mantém uma contrapressão no sistema que permanece constante. O orifício permite o fluxo de combustível através do sistema para permanecer constante. Isto evita o aquecimento excessivo do combustível. Nota: Em algumas aplicações, o filtro primário de combustível e o filtro secundário de combustível são instalados perto do tanque de alimentação de combustível. Este local pode estar afastado do motor. A válvula reguladora de pressão estará localizada num bloco de distribuição que fica montado no motor. Durante a operação do motor, injetores de combustível (2) recebem combustível do sistema de combustível em baixa pressão. O injetor pressuriza o combustível para alta pressão. O combustível é então injetado no cilindro. O excesso de combustível é devolvido ao tanque. Consulte Operação dos Sistemas, "Unidade Injetora" para uma explicação completa do processo de injeção.

Aquecedores de Combustível Os aquecedores de combustível ajudam a evitar o entupimento dos filtros de combustível em tempo frio. Este entupimento é chamado de formação de cera. Em condições de temperatura ambiente fria, o motor frio não dissipa calor suficiente no sistema de combustível para evitar a formação de cera. Aquecedores que não são controlados termostaticamente podem aquecer o combustível acima de 65° C (149° F). Temperaturas excessivas no sistema de combustível reduzirá drasticamente a eficiência do motor. A confiabilidade do sistema de combustível também é afetada pela alta temperatura do combustível.


Nota: Nunca use aquecedores de combustível sem ter algum tipo de regulador de temperatura. Certifique que os aquecedores de combustível sejam desligados durante condições de tempo quente.

Controles eletrônicos Existem dois principais componentes do sistema de controle eletrônico que são necessários para proporcionar controle das unidades injetoras eletrônicas mecânicas. 

ECM



Módulo de personalidade (armazenagem para arquivo flash do ECM)

O ECM é o computador que é usado para proporcionar controle a todos os aspectos da operação do motor. O módulo de personalidade contém o software que define as características do controle do motor. O módulo personalidade contém os mapas de operação. Os mapas de operação definem as seguintes características do motor: 

Potência



Curvas de torque



Rotação do motor (rpm)



Outras características

O ECM, o módulo de personalidade, os sensores do motor e as unidades injetoras trabalham em conjunto para controlar o motor. Nenhum dos quatro pode controlar o motor sozinho. O ECM mantém a rotação desejada do motor através de sensor para d etectar a rotação real do motor. O ECM calcula a quantidade de combustível que precisa ser injetada para se atingir a rotação desejada do motor.

Injeção de combustível O ECM controla a quantidade de combustível que é injetada através da variação do sinal para cada uma das unidades injetoras. As unidades injetoras só injetarão combustível quando o solenóide da unidade injetora é energizado. O ECM envia um sinal de 10 5 volts ao solenóide para energizar o solenóide do injetor. Controlando a regulagem do sinal de 105 volts, o ECM controla a regulagem da injeção. Controlando a regulagem do sinal de 105 volts, o ECM controla a quantidade de combustível injetada. O ECM determina certos limites sobre a quantidade de combustível que pode ser injetada. A posição FRC do combustível é um limite que é baseado na pressão de reforço para controlar a mistura de ar e combustível para o controle das emissões. Quando o ECM sente um aumento na pressão de reforço, o ECM aumenta a po sição FRC do combustível. A posição nominal do combustível é um limite que é baseado na classificação de potência do motor. A posição nominal do combustível é semelhante aos batentes da cremalheira e à mola de torque de um motor governado mecanicamente. A posição nominal do combustível proporciona a p otência e as curvas de torque para uma família específica de motores. A posição nominal d o combustível proporciona a p otência e as curvas de torque para classificação específica de potência. Os limites são programados dentro do módulo de personalidade pela fábrica. Os limites não são programáveis em campo. A sincronização da injeção depende dos seguintes parâmetros do motor: rotação do motor, carga do motor e outros dados do motor. O ECM detecta a posição de ponto morto superior do cilindro número um a partir do sinal enviado pelos sensores de rotação/sincronização do motor. O ECM decide quando a injeção deve ocorrer em relação a esta posição de ponto morto superior. O ECM então fornece o sinal para o injetor na ocasião desejada.

Mecanismo de Unidade Injetora


Ilustração 2

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Mecanismo típico de unidade injetora (1) Unidade injetora (2) Porca de ajuste (3) Conjunto do balancim (4) Eixo-comando de válvulas

O mecanismo da unidade injetora proporciona força para baixo que é exigida para pressurizar o combustível na unidade injetora. Quando um sinal é recebido do ECM, a unidade injetora (1) injeta combustível pressurizado na câmara de combustão. A engrenagem do eixocomando de válvulas é acionada pela engrenagem intermediária que é acionada através do trem de engrenagem dianteiro pela engrenagem do virabrequim. As engrenagens do trem de engrenagem dianteiro que s ão sincronizadas devem estar alinhadas para proporcionar o relacionamento correto entre o pistão e o movimento da válvula. Durante a montagem do trem de engrenagem dianteiro, deve-se tomar cuidado para alinhar corretamente as marcas de sincronização das engrenagens. O eixo-comando de válvulas tem três ressaltos de eixocomando de válvulas para cada cilindro. Dois ressaltos operam as válvulas de admissão e escapamento, e uma opera o mecanismo da unidade injetora. A força é transferida do ressalto da unidade injetora no eixo-comando de válvulas (4) através do conjunto do balancim (3) até o topo da unidade injetora. A porca de ajuste (2) permite o ajuste da folga da unidade injetora. Consulte Testando e Ajustando, "Unidade Injetora Eletrônica - Ajuste" para o ajuste correto da unidade injetora.

Unidade Injetora


Ilustração 3

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(1) Solenóide (2) Tucho (3) Pistão (4) Cilindro (5) Conjunto do bico injetor

Operação da Unidade Injetora Eletrônica A operação da Unidade Injetora Eletrônica (EUI) consiste dos seguintes quatro estágios: pré-injeção, injeção, fim da injeção e abastecimento. Unidades injetoras utilizam um êmbolo e um cilindro para bombear combustível de alta p ressão para a câmara de combustão. Os componentes do injetor incluem o tucho, o êmbolo, o cilindro e o conjunto do bico. Os componentes do conjunto do bico incluem a mola, o controlador do bico e a ponta do bico. A válvula do cartucho é feita dos seguintes componentes: solenóide, induzido, válvula de gatilho e mola do gatilho. O injetor é montado em um furo d o injetor no cabeçote que tem uma passagem integral de alimentação de combustível. A luva do injetor separa o injetor do líquido arrefecedor do motor na camisa de água. Alguns motores utilizam uma luva de aço inoxidável. A luva em aço inoxidável se encaixa no cabeçote com uma leve pressão de ajuste.


Ilustração 4

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Pré-injeção (A) Pressão de suprimento de combustível (B) Pressão de injeção (C) Peças móveis (D) Movimento mecânico (E) Movimento de combustível.

A medição da pré-injeção começa com o êmbolo do injetor e o tucho do injetor no topo do curso de injeção de combustível. Quando a cavidade do êmbolo está cheia de combustível, a válvula de gatilho está na posição aberta e o bloqueio está na posição aberta. O combustível sai da cavidade do êmbolo quando o balancim empurra o tucho e o êmbolo para baixo. O fluxo do combustível é bloqueado pela válvula de retenção que fica na ponta do bico. O combustível flui através da válvula de gatilho aberta até a passagem de alimentação


de combustível no cabeçote. Se o solenóide estiver energizado, a válvula de gatilho permanece aberta e o combustível da cavidade do êmbolo continua a fluir para dentro da passagem de alimentação de combustível.

Ilustração 5 Injeção (A) Pressão de suprimento de combustível. (B) Pressão de injeção (C) Peças móveis (D) Movimento mecânico (E) Movimento de combustível.

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MODEL PA140VS WINCH /FOR D8T & D9T TRACTO/ J8B00001-UP (MACHINE)(S... Page 9 of 11 Edited by Foxit Reader Copyright(C) by Foxit Corporation,2005-2009 For Evaluation Only. Para iniciar a injeção, o ECM envia uma corrente ao solenóide na válvula do cartucho. O solenóide cria um campo magnético que atrai o induzido. Quando o solenóide está energizado, o conjunto do in duzido levantará o gatilho de modo que a v álvula de gatilho contate a sede do gatilho. Esta é a posição fechada. Depois que a válvula de gatilho se fecha, o fluxo de óleo qu e está saindo da cavidade do êmbolo é bloqueado. O êmbolo continua a empurrar combustível pela cavidade do êmbolo e a pressão do combustível aumenta. Quando a pressão do combustível atingir aproximadamente 34.500 kPa (5.000 lb/pol2) a força da alta pressão do combustível supera a força da mola. Isso mantém a retenção do bico na posição fechada. A retenção dos bicos move a sede dos bicos e o combustível flui para a ponta do injetor. Este é o início da injeção.

Ilustração 6

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Fim de injeção (A) Pressão de alimentação de c ombustível (C) Peças móveis

A injeção é contínua enquanto o êmbolo se move para baixo e o solenóide energizado mantém a válvula de gatilho fechada. Quando a pressão de injeção não é mais necessária, o ECM corta o fluxo atual para o solenóide. Quando o fluxo de corrente flui para os limites do

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solenóide, a válvula de gatilho se abre. A válvula de gatilho é aberta pela mola do injetor de combustível e a pressão de combustível. Um combustível de alta pressão pode agora fluir ao redor da válvula de gatilho aberta e para dentro da alimentação de combustível. Isso resulta em uma queda rápida da pressão de injeção. Quando a pressão de injeção cai para aproximadamente 24.000 kPa (3.500 lb/pol2), a retenção da válvula fecha e a injeção pára. Este é o fim de injeção.

Ilustração 7

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Abastecimento (A) Peças móveis (B) Movimento mecânico (C) Movimento do combustível.

Quando o êmbolo atinge o fund o do cilindro, o combustível não é mais forçado da cavidade do êmbolo. O êmbolo é pu xado para cima pelo tucho e a mola do tucho. O movimento ascendente do êmbolo causa a queda da pressão na cavidade do êmbolo abaixo da pressão de alimentação de combustível. O fluido escoa da passagem de alimentação de combustível ao redor da válvula de gatilho aberta para dentro

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Wed Jul 2 08:20:25 UTC-0300 2008

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