ACERT Technology
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Motores Caterpillar con Tecnología ACERT
Instructor: Percy Gómez Zurita
[email protected]
Tecnología ACERT
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Conceptos Básicos
Smog .- Contaminación del aire que se forma cuando los gases provenientes de muchas fuentes se liberan al aire y reaccionan químicamente al aire.
Oxigeno (O2).- Es un gas sin color, olor , sabor , inodoro e insípido que forma parte en la combustión de un motor. Existe una forma molecular formada por tres átomos de oxígeno, O3, denominada ozono cuya presencia en la atmósfera protege la Tierra de la incidencia de radiación ultravioleta procedente del sol. Símbolo.: O.
Ozono (O3).- Contaminante incoloro e inodoro formado por una reacción química entre los compuestos orgánicos volátiles (VOCs) y los óxido de nitrógeno (Nox) en presencia de luz solar. Fuente principal (VOCs , Nox) son los autos, camiones, buses.
Monóxido de Carbono (CO).- Gas incoloro e Inodoro que es sub producto de la combustión producida por los autos. A temperaturas normales, el carbono se caracteriza por su baja reactividad. A altas temperaturas, reacciona directamente con la mayoría de los metales formando carburos, y con el oxígeno formando dióxido de carbono (CO2).Este gas mata a los seres humanos y al medio ambiente.
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Oxido de Nitrógeno (Nox).- Son unos compuestos de nitrógeno y oxígeno que se forman en las combustión con exceso de oxígeno y altas temperaturas. Los óxidos de nitrógeno son liberados al medio ambiente desde el escape de vehículos motorizados (sobre todo diésel y de mezcla pobre).
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También son formados por la combustión del carbón, petróleo o gas natural, y durante procesos tales como la soldadura por arco, grabado de metales y detonación de dinamita. Los óxidos de nitrógeno son usados en la producción de ácido nítrico, lacas, tinturas y otros productos químicos, como combustibles para cohetes, en la nitrificación de compuestos químicos orgánicos y en la manufactura de explosivos. Los motores que más las producen son los diesel y los motores de mezcla pobre
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Conceptos Básicos
E- trim.- Código electrónico que sirve conocer el ajuste de la cremallera que es ingresado al ECM.
E-Trim File (Archivo E-Trim).- Archivo que es extraído del SIS Web e
.
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Instalado al ECM
Recirculación de Gases de Escape (EGR).- Tecnología de la competencia para reducir el Monóxido de carbono en sus motores.
Aftertreatment (Catalizador).- Filtro que va en el escape de los motores CAT que transforma el monóxido de carbono (Co) en Dióxido de Carbono
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Conceptos Básicos
Materia Particulada (PM).- Termino utilizado para una mezcla de partículas sólidas y liquidas que se encuentran en el aire.
Partículas Gruesas (PM10).- Son emitidas por fuentes como el polvo que el viento sopla, autos que viajan por caminos no pavimentados, operaciones de aplastado o trituración.
Partículas Finas (PM2.5).- Provienen de la combustión Interna (autos, generación , etc.)
Hollín (SOOT).-Partículas sólidas de tamaño muy pequeño y generalmente de colores oscuros , resultantes de la combustión incompleta de un material (madera, carbón, etc.). Cuando proviene del quemado del combustible diesel, por ejemplo en los gases de escapes de los motores diesel, puede contener hidrocarburos, compuestos principalmente por lubricantes y combustible sin quemar. Además puede contener otros sólidos como óxidos y sulfatos.
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Conceptos Básicos
Hidrocarburos (HC).- Son compuestos orgánicos formados por carbono e hidrógeno.
Agua (H20).- Es un compuesto químico formado por dos partes de
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hidrógeno y una parte de oxígeno, en volumen. Puede tener en solución o en suspensión a otros materiales sólidos, líquidos o gaseosos. Su fórmula es H2O.
Oxido de Aluminio (AL203).- Es una sal inorgánica. Una de sus propiedades es retener elementos nocivos a la salud.
Honeycomb.- Panal
Catalist Coating.- Capa de Catalizador
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Conceptos Básicos
TIER (Procedimientos).- Conjunto de Normas estrictas creadas por la Agencia de Protección del Medio Ambiente (EPA) para minimizar los grados de azufres en la gasolina (emisiones) y Monóxidos
TIER I .- Norma establecida en 1999 . Con la cual todos los fabricantes de autos redujeron las emisiones de Hidrocarburos en 98%, en comparación de los vehículos de la época previa a la norma. Las emisiones de Oxido de Nitrógeno (Nox) , se redujeron en 90%.
TIER II.- Norma EPA , hace publica una Notificación de Reglamentación Propuesta. Esta Norma exige a los fabricantes de automóviles una reducción aun mayor de las emisiones de sus vehículos.
TIER III .- Evaluación rigurosa emitida por la EPA, requiere inventarios detallados de la infrectrutura y de factores de emisión específicos
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Entidades Americanas y Peruanas de Protección del Medio Ambiente
Agencia de Protección Medioambiental (EPA).- Entidad Américana de Medioambiente. Encontró que la salud de las personas se ve afectada por menores niveles de ozono a nivel del suelo y de materia particulada.
American Society for Testing and Material (ASTM).- Entidad americana que brinda normas y es la fuerza guía a lo relativo a normas sobres carburantes.
Código Medio Ambiente y Recursos Naturales (CMARN).- El Código del Medio Ambiente y los Recursos Naturales, instrumento legal con la mayor jerarquía dentro de la legislación ambiental de nuestro país, fue promulgado mediante Decreto Legislativo Nº 613 del 7 de septiembre de 1990.
Consejo Nacional de Ambiente (CONAM).- Mediante Ley Nº 26410, del 22 de diciembre de 1994, se crea el Consejo Nacional del Ambiente (CONAM), autoridad nacional del ambiente y órgano rector de la política nacional ambiental del Perú. El CONAM, formula la política nacional ambiental concordante con las políticas económicas y sociales del país. Tiene por finalidad planificar, promover, coordinar, controlar y velar por el ambiente y el patrimonio natural de la Nación dictando limites máximos permisibles, etc.
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Emisiones limitadas por normas la Agencia de Protección del Medio Ambiente (EPA)
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Monóxido de carbono (CO) Hidrocarburos (HC) No-metano Material particulado (PM) Óxido de nitrógeno (NOx)
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Oxido Nitrógeno y Emisiones de Materias Particuladas
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1996 2001 2005 2011
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Reglamentos EPA sobre emisiones por potencia (HP) >
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<
Reglamentos / fechas límite se aplican a fabricantes; no a los compradores.
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Un motor necesita 12,000 galones de aire por cada galón de combustible que consume ó quema
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2005 Tier 3 / Fase IIIa
1 Million de Toneladas de Oxido Nitrogeno (NOx) menos para el 2010
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2005 Tier 3 / Fase IIIa
Igual a 35 millones de coches de pasajeros
Eventos significativos Caterpillar
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2001 ACERT control de Emisiones 1990s EU/HEUI unit injection fuel systems Motores electrónicos 1980s Pistones articulados 1970s Primer motor exitoso para camiones medianos 1960s Turbos y aftercoolers 1950s Primer motor a gas natural 1940s 1930s
Primer motor diesel industrial
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Modelo de Maquina vs Modelo de Motor con Tecnología Acert
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Modelo de máquina
Modelo de motor
Modelo de máquina
Modelo de motor
D8T
C15
824/825/826
C15
D9T
C18
834/836
C18
D10T
C27
980H
C15
345C
C13
988H
C18
365C
C15
990H
C27
385C
C18
AP-1055D/AP-1000D
C7
621G/623G
C15
AT 725/730
C11
627g
C15/C9
AT 735/740
C15
631g
C18
RM-300
C11
637g
C18/C9
RM-500
C15
657g
C18/C15
PM-200 / PM-201
C18
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ACERT™ Definición: Avanzada Combustión Emisiones Reducción Tecnología
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Tecnología ACERT Elementos de ACERT
Principales valores para el cliente: • Fiabilidad • Durabilidad • Rendimiento
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• Costos de operación • Reducción de emisiones • Reducción de ruido
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Cuales son las ventaja de la Tecnologia Acert?
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1.- Cumplir con Estandares EPA 2.- Ningun Cambio en Mantenimiento 3.- Ningun Cambio en Tipos de Aceite 4.- Uso convencional de Turbocargadores 5.- Ningun cambio significativo en el Sistema de enfriamiento
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Como trabaja la Tecnologia Acert ?
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Controla la presión del cilindro Control exacto de la cantidad y de la sincronización de combustible Cámara de combustión reajustada Catalizador de escape Control exacto de la cantidad del aire
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Solo Caterpillar usa Tecnologia Acert
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Motores Caterpillar con Tecnología Acert
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Definición de tecnología ACERT
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Control preciso del ciclo de combustión utilizando un enfoque en sistemas para la entrega de combustible, la administración de aire y a los sistemas electrónicos.
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Temperatura
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Reducción de NOx
ACERT maneja la combustión (combinación; administración de aire, inyecciones múltiples de combustible y sincronización precisa) para reducir la formación del Oxido de Nitrógeno (NOx). Tiempo
Ciclo de combustión
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Soluciones de otros fabricantes para las exigencias del EPA
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Volvo Komatsu John Deere Cummins
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Soluciones de otros fabricantes
Recirculación de gases de escape (ERG) con enfriamiento externo
Recirculación interna de gases de escape (EGR)
Combustión optimizada
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Recirculación de gases de escape
Suprime la combustión; limitando el oxígeno disponible
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Turbo-Cargador Variable EGR
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Enfriador EGR
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VALVULA EGR
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Temperatura
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Reducción de NOx
EGR suprime la combustión al volver a introducir gases de escape no combustibles para reducir temperaturas máximas. Hora
Ciclo de combustión
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Recirculación de gases de escape (EGR)
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Sulfatos
Ácido sulfúrico
Compuestos potencialmente dañinos
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EGR con enfriamiento externo
Los gases de escape se envían por un complejo sistema externo de enfriamiento antes de ser reintroducidos en la cámara de combustión.
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Asuntos de interés con respecto a EGR enfriado
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EGR interno; sincronización de • Los gases de escape se vuelven a válvulas introducir a la cámara de combustión sin enfriar. Tres enfoques:
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• Las válvulas de admisión se abren temprano, los gases de escape se empujan hacia el múltiple de admisión durante la carrera de escape (escape en el lado "limpio" del motor) • Las válvulas de escape se vuelven a abrir, los gases de escape ingresan en el cilindro durante la carrera de admisión * Fuente del diagrama: Sitio Web de John Deere
• Las válvulas de escape se cierran temprano y atrapan parte de los gases de escape
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Volvo
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V-ACT; Tecnología avanzada de combustión Volvo Volvo confirma; EGR interno en todas las aplicaciones de motor para Nivel 3 / Etapa IIIA.
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Komatsu
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Komatsu estará utilizando EGR interno para motores grandes (+750HP Nivel 2). EGR externo para motores de tamaño mediano (200-750 HP). Los motores pequeños serán de Cummins JV -- Combustión optimizada (<200 HP).
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Komatsu
Motores EGR enfriados 11L, 15L y posiblemente 23L
La ingeniería de motores Komatsu está realizando investigación en universidades de EE. UU. como parte del programa de desarrollo
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John Deere
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Utilizará EGR tanto interno como externo Motores “PowerTech” ; utilizan EGR interno para "flexibilidad y ahorros adicionales en costos" Motores “Power Tech Plus” ; utilizan EGR con enfriamiento externo para "rendimiento y potencia".
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Cummins
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EGR con enfriamiento externo; Motores para camiones de carretera Combustión optimizada; aplicaciones de máquinas de obras utilizan la tecnología "en el cilindro"
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Limitaciones de los motores EGR
Fiabilidad
– Sensibilidad más lenta a las cargas – Capacidad inferior para funcionamiento en altitudes altas – Arranque en frío más lento
Durabilidad
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Más alto % de contenido de piezas nuevas Cambios de aceite más frecuentes Más tiempo de inactividad Sistemas no probados
• Rendimiento
Mayor rechazo de calor Desgaste acelerado del motor Vida útil más corta de las válvulas Reconstrucciones más frecuentes Menos reutilización de piezas
• Costos de operación – Peor economía de combustible – Costos más altos de reparación – Costos más altos de mantenimiento programado
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Arranque en frío más lento - EGR
El gas de escape recirculado es inerte, nocombustible (no tiene oxígeno), lo cual produce una relación efectiva de compresión más baja.
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Los motores EGR requieren más tiempo para arrancar al comenzar
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Motores con tecnología Acert
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Cambios Electrónicos
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ADEM 4 CATERPILLAR
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Generación de ECM’s
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1987 8-bit PEEC II
1991
1993
1998 32-bit
Advanced 8-bit PEEC III
Two 8-bit ADEM II
ADEM III
2004 32-bit ADEM 4
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ADEM
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A dministration D iesel E ngine M odule
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ADEM 4: Entrega de combustible y flujo de aire
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Controlador ADEM A4
Probado, fiable
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Mejoras en Adem 4 El proceso de Velocidades y de memoria aumentó hasta 300 mapas del combustible para optimizar el funcionamiento del motor. Realiza un mejor Micro-rociados de combustible
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Conector Principal Nuevo con 120 Pines. Conector Secundario (Retenedor) con 70 pines Mejor Eficiencia. Mejor Rendimiento
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ADEM 4 – Pruebas Extremas Pruebas de extrema Temperatura. Prueba de Vibración.
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Pruebas con Spray de Sal Pruebas Electrostatica.
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Plano Eléctrico
Nueva Forma de identificación de componentes eléctricos (falta vista)
Nuevo Código PID (falta concepto)
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Prensado de Pines
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Prensado de Pines
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Prensado de Pines
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Tecnología ACERT
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Herramientas de Extracción de Pines
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Calibración del Inyector (ETrim File)
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Archivo E-Trim
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Archivo E-Trim 1.- Numero de Serie del Inyector
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2.- Código de Seguridad
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Descarga del Archivo E-Trim del SIS
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Calibración del Archivo E-trim
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Tecnología ACERT
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Calibración de la Sincronización C7 C9
El sensor de calibración de la sincronización se instala en el monoblock girando el cigüeñal.
Utilizan una ranura del cigüeñal para la calibración y se instala el sensor en el contrapeso.
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Tecnología ACERT
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Operación de la Válvula Wastegate 1.-Tiene forma particular, es controlada por 01 diafragma y 01 resorte.
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2.- Controla la velocidad (Rpm) del turbo. 3.- Objeto evita que la presión de refuerzo no sea alta de tal manera de limitar la sobre revolución del eje de turbina y su posible fractura.
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Operación del Solenoide Wastegate
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1.- Mismo principio de Funcionamiento que la válvula 2.- Es controlada por el ECM
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Solenoide Wastegate
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Smart Wastegate Schematic
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Cambios Mecánicos de los motores Acert C7 C9
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Inyectores HEUI
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Para Motores Pequeños
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Inyectores MEUI
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Para Motores Grandes
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Ejercicio
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Hacer grupos de trabajos para exponer los siguientes conceptos. HEUI (principio de funcionamiento, etapas de la inyección, partes de un inyector MEUI (principio de funcionamiento etapas de inyección, partes de un inyector)
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ACERT - Capacidad de Inyección Multiple • MEUI, HEUI, Sistema de Fluido de Combustible • Multiple injección
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• Sincronización variable de Inyección Controla la cantidad de Combustible
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Bomba HEUI
Los motores C7 y C9 están equipadas por una bomba HEUI que es controlada por una válvula electro-hidráulico. Las primeras versiones de bomba fueron usadas en los 3126E de camiones de carretera y en motores industriales C9
Las bombas C7 C9 puede entregar 4,060 psi en diferencia de los 3770 psi de la primeras versiones de bombas creadas por Caterpillar
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HEUI Pump Drive 2 tipos en las bombas HEUI
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C7 – 36 Dientes C9 – 31 Dientes
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Tecnología ACERT
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Bomba HEUI
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El C9 nesecita mas flujo de aceite ya que la bomba gira a mayor rpm , además tiene un bastidor de acero lo cual incrementa su peso, mientras que el bastidor que usa el C7 es de aluminio tan igual como el 3126E
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Fuel Transfer Pump
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The fuel transfer pump (FTP) is the only serviceable component FTP field service kit available • Align FTP shaft with HEUI pump center shaft • Service instructions included with kit
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IAP Diagnostic Test
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There is a diagnostic test for the HEUI pump in the Troubleshooting Guide. Follow this if:
The engine will not start
Actual rail pressure is not tracking desired
The pump is suspect
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Combustión
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Fuel Injection
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Turbo Cargador
1.- Tecnología Probada y Confiable. 2.- Durabilidad Una velocidad más lenta del eje.
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3.- Funcionamiento Larga Vida 4.- Reducción de Emisones La Mejor Combustión 5.- Economia en el Combustible Respuesta Mejorada
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Turboalimentación
Activa: niveles mayores de potencia, escape del respiradero
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Turbo Cargador C11 C15
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1.- Una alta presión 2.- Una baja Presión 3.- Una válvula Wastegate
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Turbo Cargador C15
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Catalizador Diesel De la Oxidación
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Similar al convertidor catalítico usado en los automóviles. Tecnología Mature. Desarrollado por los requisitos de la emisión de octubre de 2002. Se ha desarrollado desde 1994. Desarrollaron un catalizador de la oxidación del "bajo costo" en '00 - '01. Solo es utilizado en Tecnología Acert.
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Accesorios de Composición Acert
Solo para motores de vehículos de carretera
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Catalizador
Tecnología ACERT
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Catalizador
Emisiones Residuales CO2 + H20
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Silenciador Del Convertidor Catalítico (CCM)
Tecnología ACERT
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Convertidor Catalítico Independiente (ICC)
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Componentes de un Catalizador
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Tecnología ACERT
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Catalizador Caterpillar
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Catalizadores de Camión de Carretera
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Tecnología Acert
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Variable Valve Actuation
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Variable Valve Actuation 1.- Variable Inlet Valve Actuation (VIVA)
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2.- Cam provides mechanical energy 3.- VIVA holds valves open until signaled to close
Leverage HEUI Actuator
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Variable Valve Actuation •
• •
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Reduce el trabajo de la compresión requerido. Optimizado para cada velocidad y carga. Temperaturas reducidas en el cilindro.
Trabajos con las series turboInlet para Exhaust Valve Valve mantener la presión
C11/C13 Intake Valve Actuation
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1.- Intake Valve 2.- Actuator with a Caterpillar brake
Tecnología ACERT
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C13 Intake Valve Actuation System Oil Pressure Solenoid
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Intake Valve Actuation System Oil Pressure Solenoid
Tecnología ACERT
C15 Intake Valve Actuation 1.- Intake Valve Actuation
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2.- Not part of the compression brake
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C15 Intake Valve Actuation
Requires adjustment
Mounted on three studs
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C15 Intake Valve Actuation System Oil Pressure Sensor
Intake Valve Actuation System Oil Pressure Sensor
Intake Valve Actuation System Oil Pressure Solenoid
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C15 Intake Valve Actuation Oil Supply
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Oil is supplied to the intake valve actuation through a passage in the valve cover base
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C15 Rocker Arms
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The intake rocker arm has an extension.
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C11/13 Compression Brake Oil Flow Schematic
Cylinder 1
Check Valves
Drain Line
Cylinder 2
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Actuator Valve Slave Piston Oil Sump Engine Supply Oil
Master Piston
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Ajustes
Fije la separación de la válvula y la separación del freno de la compresión en el C15 antes de montar el actuador de la válvula del producto.
Fije la separación de la válvula en el C11/C13 antes de montar el freno de la válvula actuador/Freno Caterpillar
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C11/C13 JWPC
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Jacket Water Pre - Cooler
Tecnología ACERT
C15 JWPC
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Jacket Water Pre - Cooler
Tecnología ACERT
Cambios Mecánicos de los motores Acert C7 C9
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Componentes del post enfriamiento de los gases de escape
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Tecnología en Culatas
Tecnología ACERT
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Administración de aire
Culatas con flujo transversal
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New Heads for C11 / C13
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Cross flow
Uni-flow
Tecnología ACERT
Tecnología en Culatas
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Diseño de flujo transversal y geometría refinada de la lumbrera Admisión mejorada de aire Se reduce pérdida por bombeo Mejor combustión
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Culatas C11 C13
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Utiliza dos conectores de Cables
Tecnología ACERT
Culata C15
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Dos Conectores de Cables
Tecnología ACERT
Empaquetadura de Culatas C11 C13
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Junta principal de acero de varias capas Durabilidad Mejorada Base de acero del espaciador intercalada entre 2 capas de acero del resorte
Tecnología ACERT Inlet Air Flow Schematic Inlet
Cylinder Head
Aftercooler
Exhaust Manifold
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Series Turbochargers
JWPC
Exhaust Air Cleaner
Tecnología ACERT
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Esquema de Flujo de Refrigerante
Tecnología ACERT
Coolant Flow Schematic Temperature Regulator Cylinder Head
Engine Block Radiator
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Oil Cooler
Coolant Diverter Valve
Water Pump JWPC
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Tecnología en Culatas
Tecnología ACERT
CULATA C7
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Diseño cruzado de Flujo. 3 valvulas por cilindro. New injector bore with improved Oring sleeve
Tecnología ACERT
C9 ACERT Valve and Seat Changes
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Incremento del tamaño de la valvula. Respiración Mejorada Del Motor. Allowed for higher Ratings-Tenido en cuenta grados más altos Higher burn efficiencyeficiencia de alto quemado
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Tecnología en Monoblock
Tecnología ACERT
Monoblock C7 C9
Improved block and head material strength - Bloque mejorado y fuerza material principal
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Integral oil cooler on C9--Refrigerador de aceite integral en C9
Accommodates higher PCP --Acomoda un PCP más alto
Reduced weight, leaks and engine width---Peso, escapes y anchura reducidos del motor
Improved coolant & oil flow--Flujo mejorado del líquido refrigerador y del aceite
Tecnología ACERT
Monoblock
Side Cover---Cubierta Lateral One side cover group with wiring harness ties.. Un grupo de la cubierta lateral con los lazos del arnés de cableado Easy maintenance Breather----Respiradero fácil
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del mantenimiento
Moved down to decrease the engine height---Bajado para disminuir la altura del motor
Straight thread O ring for fluid connections----Anillo de O recto
del hilo de rosca para las conexiones flúidas
C7 ACERT
Side Cover Breather
Oil Manifold
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Tecnología en Pistones
Tecnología ACERT
Pistón de acero de una pieza C7
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Pistón de acero de una pieza • Falda de acero • Forjado en una sola pieza de acero • Menos expansión térmica • Reducción; área de superficie • Prueba exitosa de pulsador a 4.000 lb/pulg2 Ventajas • Más resistente; no se detecta rotura de la falda • Menos cavitación de la camisa • Menos fricción y se minimiza el consumo de combustible
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Piston C9 Acert Diseño Articulado de 2 piezas
- Tecnologia probada
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Corona de acero mas fuerte que el acero Permite mas flexibilidad en la posición del anillo Caracteristicas execelentes de uso
Tecnología ACERT
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C11/C13 Piston
One piece piston
Coating on piston skirt
Tecnología ACERT
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C15 Piston Assembly
One piece steel piston
Tecnología ACERT
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C15 Connecting Rod Assembly
Connecting rod cap uses four bolts
Tecnología ACERT
Bielas C15 C18
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Incrementa el diametro de la Biela Barra perforada para la lubricación 4 pernos mejoran afianzar con abrazadera Diseñado para Durar
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Tapa de Balancines
Tecnología ACERT
Noise Reduction Programs C7 & C9 ACERT
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1.- Tapas de la valvula completamente aislada proporciona la reducción 1dBa Cacerola de aceite de acero hasta 1 reducción del DBA
Potencialmente la reducción es hasta 3 DBA
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Filtros de Combustible
Tecnología ACERT
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Filtros de Alta Eficiencia
Incrementa el Control de Contaminación.
La eficacia doble sin el aumento del intervalo que cambia. La doble eficiencia no aumenta los intervalos de cambios. Reduce el desgaste en todas las superficies lubricadas con aceites. Diseño Revolucionario de Filtro.
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Tecnología ACERT
Tecnología ACERT
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Identificación de un Motor Caterpillar con Tecnologia Acert
Tecnología ACERT
Recursos
Sitio Web intranet / extranet sobre la tecnología ACERT
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http://acert.cat.com