Technical Presentation Kit Engines
Sistema Combustible
Estructura y Función HPI Engines KT900603 NEXT
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-2
Vista General del Sistema HPI Estructura Sistema HPI
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Especificaciones Sistema Combustible
Suministro
Retorno
Flujo Combust:
584kg/hr (1285lb/hr)
564kg/hr (1242lb/hr)
Mínimo tamaño línea combust:
19.1mm (.75 in.)
19.1mm (.75 in.)
Máximo Comb Línea restricción:
Filtro Limpio
Filtro Sucio
En Bomba Combust:
120mm Hg (4.0in. Hg)
203mm Hg (8.0in. Hg)
Línea retorno Inyector:
229mm Hg (9.0in. Hg)
229mm Hg (9.0in. Hg)
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SAA6D170 – Sistema Inyección HPI
HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-4
El sistema de inyección HPI SAA6D170 es lo mas nuevo en la tecnología de IPA. El sistema de combustible ofrece variables tiempos de inyección usando un simple, eficiente diseño, con presiones de inyección superior que cualquier motor actual Komatsu o Cummins. PREV
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Aplicaciones El motor HPI será usado primero en el D375A-3, PC1250-7, HD465/605-7 y el WA600-3LC.
Este será usado en otras maquinas que actualmente usan el SD170 para cumplir con las normas de emisión Tier II y Euro 2.
HPI
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Sistema Combustible HPI
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Sistema Combust HPI - 1. Tanque Combust
Tanque Combustible en HD465/605-7
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Sistema de Comb HPI - 2. Filtro de Combust
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HD465/605-7 Filtro Opcional de Combustible
Una combinación de filtro/separador de agua es estándar para el motor 170-3HPI. El filtro es de 10 micrones de filtrado y con drenaje de agua. El elemento separador de agua en el filtro de combustible es mandatario debido a que el enfriamiento y lubricación necesitan de actuadores en el sistema de combustible. PREV
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Sistema de Combust HPI. Filtro Combust HD465/605-7 Filtro Opcional de Combustible
El filtro de combustible separa el agua del combustible y colecta esta en el fondo del filtro. El agua puede ser drenada periódicamente del filtro según se necesite.
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Filtros de Combustible Estándar
1. 2. 3. 4. a. b.
Soporte del filtro Elemento del filtro Carcasa del filtro Tapón de drenado Del tanque combust. A bomba combustible
ESPECIFICACIONES Área Filtrado: 1 m^2 x 2
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Filtros de Combustible
Combustible fluye desde el deposito y es enviado a la cabeza del filtro doble de combustible.
Los filtros de combustible tienen separador de agua y elementos que filtran hasta 10 microns. El elemento separador de agua es mandatorio debido a que los actuadores en el cuerpo de la válvula de control son sensitivos al agua. La máxima restricción a la entrada del filtro es 4 in Hg con el filtro limpio y 8 in Hg con el filtro sucio. PREV
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Sistema de Combustible HPI – Conjunto Bomba Combustible
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La bomba de combustible es guiada por engranes a través del mando de engranes frontales mediante el engranaje guía. PREV
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Sistema de Combust HPI- Sensor de Presión de la Bomba de Combustible.
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El sensor de presión, esta instalado en el extremo de la tubería de vibración que va conectada a la bomba, envía una señal al ECM para indicar la presión de salida del combustible de la bomba. PREV
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Sistema de Combustible HPI - Sensor Presión de Bomba Combustible.
HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-14
El ECM utiliza esta señal, además de otras características de operación, tal como la velocidad del motor,para determinar la señal enviada al actuado para garantizar la presión de salida deseada del combustible. Esta confirmación de la presión deseada por un sensor instalado en la salida de la bomba de combustible es conocido como sistema de circuito cerrado "closed loop". PREV
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Sistema Combustible HPI-Actuador Bomba de Combustible.
La presión de la bomba de combustible es controlada por el actuador de combustible de la bomba. El actuador recibe una señal PWM (Pulso Ancho Modulado) desde el ECM. PREV
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Sistema combustible HPI - Control Presión Combustible 3A. 3B. 3C. 3D. 3E.
Bomba Engranes Regulador de la Bomba Válvula Cheque Actuador Bomba Combustible Sensor Presión Bomba Combustible
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Sistema Combustible HPI – Control Presión Combustible
V02_3_fuel Pump Control Courtesy of Cummins Engine
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Entrega de Bomba
La entrega de la bomba de engranes es controlada por el ECM. La calibración determina las características de presión sobre un rango completo de RPM.
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Sistema Combustible HPI – Válvula de Control Entrega de la bomba fluye hacia válvula de control
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Válvula Control de Presión Combustible Entrada Combust desde bomba
Salida Combust.Tiempo
Salida Combust. del Rail
Actuador Tiempo Sensor Presión Tiempo
Sensor Temperatura Válvula de Corte de Combustible
Sensor Presión Rail
Actuador Rail Sensor Presión Barométrico PREV
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Válvula Control Presión Combustible
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La válvula de control recibe el flujo de combustible desde la bomba de combustible en su interior. El flujo combustible se divide para alimentar ambos sistemas de control.
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Válvula de Control
El núcleo del sistema de combustible HPI del SAA6D170 es el conjunto de la válvula de control. El flujo de combustible producido por la bomba es entregado al conjunto de la válvula de control. El conjunto consiste de un solenoide de corte,2 válvulas actuadores de combustible y 2 sensores de presión de combustible. El ECM se monta al frente de la caja.
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Válvula de Control
La válvula de control tiene 1 puerto de entrada de combustible y 2 puertos de salida. Cada puerto de salida es controlado por un actuador separado.
– El actuador del rail de combustible controla el combustible requerido para la combustión. – Los actuadores de tiempo del combustible controlan el combustible necesario para controlar el tiempo del inyector.
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Control de Presión del Rail El actuador es una válvula de control del tipo de carrete, controlada electrónicamente. La bobina recibe una señal PWM desde el ECM. Dependiendo de la señal del ECM, el carrete se mueve a la izquierda destapando el puerto de entrada y permitiendo el flujo del combustible.
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Sistema Control de Tiempo
El sistema de control que mantiene la presión de tiempo en el rail consiste del actuador de tiempo del rail y el sensor de presión de tiempo del rail. Presión de combustible en el rail de tiempo es controlado por el actuador de tiempo del rail el cual es también controlado por el ECM. PREV
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Válvula Control Presión de Combustible.
El sistema de control que mantiene la presión de combustible en el rail consiste de una válvula de corte rápido de combustible, actuador de combustible del rail, y un sensor de presión de combustible del rail. Combustible fluye primero a través de la válvula solenoide de corte de combustible y luego al actuador de combustible. PREV
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Sistema de Control de Tiempo
El sensor de presión de tiempo del rail monitorea la presión, y envía esta información de regreso al ECM. PREV
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Control de Presión del Rail
El sensor de presión de combustible del rail monitorea esta presión y envía esta información al ECM. PREV
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Flujo de Combustible a los Inyectores
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Combustible fluye desde la válvula de control a través de los tubos de transferencia de combustible hacia el múltiple. Existen 2 múltiples, el frontal que sirve a los cilindros 1 al 3, y el trasero sirve a los cilindros 4 al 6. Cada múltiple tiene 3 pasajes: rail de tiempo, rail de combustible, y drenaje. PREV
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Pasajes de Combustibles en el Múltiple de Admisión.
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Tiempo
Drenaje
Rail
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Flujo Combustible a Inyectores
Perforaciones en la tapa del cilindro interceptan con el múltiple de combustible. Combustible de rail y combustible de tiempo pasan a través de la tapa de cilindro al drenaje del inyector. Combustible desde los inyectores pasan a través de la tapa de cilindro al múltiple de combustible. Hablaremos de los inyectores del sistema HPI mas tarde en el programa.
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Sistema Combustible HPI - Inyector
Una característica del sistema de combustible HPI es la tobera abierta tipo inyector, mecánicamente actuada. PREV
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Presión / Tiempo Concepto El sistema de combustible HPI utiliza el concepto presión /tiempo como el sistema de combustible PT. El PT es completamente mecánico y depende del ajuste mecánico de las áreas de flujo para regular la presión del combustible.
El sistema de combustible HPI, sin embargo, controla la presión del combustible electrónicamente ajustando las áreas de flujo de los actuadores.
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Concepto Presión/ Tiempo
Para un ejemplo del concepto presión / tiempo, vamos a considerar lo siguiente: Con iguales fuentes de presión conectadas a pasajes de diferentes áreas de flujos, si ambos sistemas están permitiendo el mismo flujo por unidad de tiempo, se colectara mas fluido en el contenedor del sistema con mayor área de flujo. PREV
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Concepto Presión / Tiempo
Si pasajes de igual área de flujo están ahora conectados a diferentes fuentes de presión, y el tiempo en el que el fluido fluye es constante, mas fluido será colectado en el contenedor del sistema que tenga mayor fuerza de presión. PREV
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Concepto Presión / Tiempo
Si el área de flujo y el tiempo de flujo se mantienen constantes, la presión determina la cantidad de combustible colectado. PREV
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Concepto Presión / Tiempo
Finalmente, si pasajes de igual flujo de área están conectados a igual fuentes de presión. El tiempo en que el fluido fluye determinara la cantidad de combustible colectado. PREV
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Concepto Presión / Tiempo
Si el área de flujo y la presión se mantienen constantes, el tiempo determina la cantidad de combustible colectada. PREV
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Concepto Presión / Tiempo
Estas 3 ilustraciones proveen un excelente ejemplo del concepto presión/ tiempo usado en los sistemas de combustibles rail HPI y sistemas de tiempo. PREV
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Komatsu – Inyector HPI
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Inyector Instalado en Tapa de Cilindro
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La grampa de sujeción se remueve y es instalada con el inyector
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Inyector HPI
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Filtros de Pantalla en el Inyector
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Inyector Sistema Combustible HPI
El inyector de combustible del sistema HPI comparte muchas características de diseño que el PT. Si embargo, este representa la nueva generación en la tecnología.El inyector de este nueva sistema HPI será capas de trabajar con una presión de 35,000 psi en el futuro. Actualmente las presiones están en el rango de 25,000 psi. PREV
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Ruido en Inyector HPI: High Pressure Injection System Sistema Inyección Alta Presión
El motor SA(A)6D170E-3 esta equipado con un nuevo tipo de control electrónico del tipo inyector unidad llamado HPI.
Este sistema es diseñado para empujar el embolo dentro del inyector con el árbol de levas del motor. Esta vez, el embolo del cuerpo del inyector y la carrera se aumentaron para hacer mas resistente el árbol de levas y sistema de engranes, y esto ha hecho posible una sobre presión de inyección de 200MPa. Por tanto, este sistema cumple con la segunda etapa de las normas de emisión en U.S. EPA. Además, este motor emite gases de escape limpios durante la operación. PREV
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-46
Ruido en Inyector
Cuando una cantidad muy pequeña de combustible es inyectado, cuando el motor se desacelera o cuando viaja pendiente abajo, un ruido puede ocurrir. Esto ocurre cuando el embolo choca con la tobera, esto no causa ningún problema en confiabilidad y durabilidad. PREV
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-47
Historia del sello “O” HHP
O' Ring Position
Intro. Date
P/N
Color
Teflon Coat
Top
Upper Timing
Orig.
3347939
Black
No
2 nd
Lower Timing
Orig. Apr-99
3347938 No Change
Brown White
No Yes
Jul-01
4010577
Blue
Yes
Orig. Apr-99
3347937 No Change
Brown Green
No Yes
Orig. Jun-01
33867651 No Change
Black Green
No Yes
Oct-01
No Change
Brown
Yes
3 rd Bottom
Upper Rail Lower Rail
Comments No changes since product launch Added Teflon Coat Changed Material (to 95 durometer) & size to optimize fill and crush Added Teflon Coat Added Teflon Coat Due to Color conflict with upper Rail
Nota: cualquier cambio significante de ‘O’ ring será acompañado con un cambio de Numero de Parte.
Mejoramiento en acabado de la superficie de la ranura de la caja del resorte fue introducido en 6/30/01.
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-48
SAA6D170 Sistema Inyector Combustible HPI
El nuevo inyector tiene 3 secciones individuales de movimiento: – Parte Baja Embolo
– Embolo de Tiempo – Parte Superior Embolo
Todos los émbolos están cubiertos con nitrato de titanio para prevenir las picaduras, desgaste y proveer una máxima vida de servicio. PREV
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-49
Sección Inferior
La parte inferior del inyector es bien similar al inyector PT.
PT
HPI
El embolo y la tobera tienen forma similar al del PT. El suministro combustible, medición, drenaje y válvula cheque son también similar al sistema. Una diferencia importante es que el cilindro inferior y la tobera es una sola pieza. Este diseño elimina las uniones de alta presión.
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-50
Sección Inferior
El diseño de tobera abierta del inyector provee la forma y cantidad ideal de inyección. Un inicio despacio de la inyección permite un quemado despacio al inicio de la combustión para reducir los ruidos en la combustión. El corte final de la inyección, eliminando la inyección secundaria, provee reducción en emisión de hidro-carbón. Para cada ciclo de inyección, la carrera del embolo inferior es 10 mm (0.394 in).
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Sección Inferior
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Sección de Tiempo
El sistema de combustible HPI provee tiempos de inyección variables. El tiempo se varia controlando la presión del combustible a la sección de tiempo del inyector. Esta sección de tiempo consiste de un orificio de balance, embolo de tiempo, y un anillo deflector. El embolo de tiempo es posicionado en el diámetro del cilindro debajo del embolo superior. PREV
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Sección de Tiempo
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-54
Sección Superior
La sección superior del inyector consiste de un cilindro, caja del resorte, resorte de retorno, tapa embolo superior de parada y embolo de conexión. PREV
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-55
Sección Superior
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-56
Komatsu Presenta el Sistema de Inyección HPI para el Motor SAA6D170
Teoría De Operación PREV
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-57
Ciclo de Inyección
Comenzaremos con el seguidor de levas en la base exterior del circulo. Los 3 émbolos están en contacto uno con otro. Según el árbol de levas rota, el seguidor sigue la base interior del circulo lo que causa que los 3 émbolos se separen. PREV
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Ciclo de Inyección
Cuando el embolo inferior se separa lo suficiente, el puerto de alimentación de combustible esta descubierto y el combustible es PT (presión-tiempo) medido a través del orificio en la copa. PREV
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Teoría PT
Recordando de la teoría PT, la ‘P’ es presión de rail y “T” es el tiempo en que el puerto de alimentación de combustible esta descubierto. El tiempo dependerá de la velocidad de rotación del motor.
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Tiempo y Medición de Rail
La presión de rail será controlada electrónicamente y puede ser tan alta como 290 psi, o tan baja como 2 psi. El embolo inferior esta en posición completamente recogido cuando el retenedor del resorte contacta el escalón. PREV
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Tiempo y Medidor de Rail
El seguidor de levas continua su movimiento hacia la base interior del circulo, permitiendo al tiempo y el embolo superior continuar moviéndose hacia arriba. Cuando el embolo superior se retracta lo suficientemente lejos, este descubre el puerto de alimentación de tiempo y el combustible PT es también medido a través de un orificio en la cámara de tiempo. PREV
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Fin de Medición de Tiempo.
Según como el seguidor de levas comienza a subir la rampa de inyección del árbol de levas, el embolo superior se mueve hacia abajo y cierra el puerto de alimentación de tiempo y finaliza la medición de tiempo. El combustible que es medido en la cámara de tiempo esta ahora atrapado entre el embolo superior y el embolo de tiempo. PREV
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Control de Tiempo
La cantidad (volumen) de combustible que entra a la cámara de tiempo determina la separación entre el embolo de tiempo y el embolo superior. La cantidad de la separación determina la longitud efectiva del embolo del inyector. Esta longitud determina cuando comenzara la inyección.
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Control de Tiempo
Cambiando la longitud total del embolo cambia el inicio de la inyección. PREV
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Control de Tiempo
La separación entre los émbolos varia desde un mínimo de 2 mm hasta 9 mm, esta separación es algunas veces conocida como “over-travel”. PREV
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Control de Tiempo
El combustible atrapado se convierte en una unión sólida y todos los émbolos se mueven hacia abajo juntos. Según el embolo inferior se mueva, el puerto de alimentación de combustible es también cerrado. PREV
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-67
Control de Tiempo
Los émbolos superior y de tiempo tienen un diámetro de 15 mm, comparado con 11 mm de diámetro que tiene el embolo inferior. Esta diferencia en diámetro reduce la presión en la cámara de tiempo a aproximadamente 50% de la presión de inyección.
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-68
Control de Tiempo
Por tanto, si la presión en la cámara de tiempo es de15,000 PSI, la presión en la copa puede ser tan alta como 25,000 PSI.
Esta relación de reducción permite que el inyector opere con un mínimo de stress y desgaste, aun así produce una presión de inyección extremadamente alta.
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Comienzo de la Inyección
La velocidad de bajada de los émbolos se incrementara según el seguidor continué subiendo por el perfil del árbol de levas. Cuando la presión en la copa excede la presión en el cilindro, la inyección comienza. PREV
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Final de la Inyección
La inyección finaliza cuando el embolo inferior hace contacto con el asiento de la tobera. Aproximadamente a la misma vez, la ranura en el carrete de tiempo se alinea con la ranura en el cilindro, abriendo el puerto de salida. El combustible de tiempo después sale del embolo superior y continua su recorrido. PREV
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Final de Inyección
Durante este proceso, el drenaje en el embolo de tiempo regula la presión del combustible en la cámara de tiempo para mantener la carga en el embolo inferior. Esta presión es necesaria para prevenir que el embolo inferior se levante antes de que ocurra el contacto mecánico entre los émbolos superior y de tiempo.
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Fin de Inyección
Un anillo de rebose esta posicionado sobre el puerto de salida porque el combustible de tiempo saliendo de la cámara esta bajo presión. El anillo de rebose actúa como un deflector de presión para prevenir danos al diámetro del inyector en la cabeza del cilindro debido a la salida constante de combustible a alta presión.
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Fin de Inyección
Durante los últimos 5 mm (0.197 in) del recorrido del embolo superior, el saliente en la parte baja del embolo superior acopla con el puerto en el embolo de tiempo. La distancia entre las dos partes actúan como una restricción adicional de flujo de combustible en el puerto. Esta restricción adicional mantiene la presión en el embolo inferior mientras el resto del combustible de tiempo es drenado.
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Fin de Inyección
Esta característica es necesaria para asegurar que el embolo inferior no se separe durante la transición de la rampa al saliente en el lóbulo del árbol de levas. PREV
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Mecanismo de Compresión
Como todo el combustible de tiempo sale de la cámara, los émbolos harán contacto mecánico. El recorrido descendente del inyector puede continuar creando una condición de empuje mecánico en el embolo inferior. Esto asegura que el embolo permanezca sellado en la tobera durante la combustión. PREV
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-76
Sistema Combustible HPI - 6. Enfriador Combustible La temperatura correcta del combustible es critica para la correcta operación del sistema de combustible HPI, por lo que un enfriador de combustible es mandatario.
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HPI Engines KT900603 / Engine Overview 02/03 Page 1-1-77
Enfriador Combustible 1. 2. a. b.
Soporte de Montaje Núcleo Del Inyector Al Tanque Combustible
ESPECIFICACIONES Método Enfriado: Enfriado por Aire Tipo Núcleo: CF40, (4.5/2P) Superficie disipación Calor: 6.45 m 2 Cantidad Disipación Calor: 11.63 kW (10,000 kcal/h) Presión combustible: Max. 5.88 kPa (0.06 kg/cm 2)
(Cuando la temperatura del combustible en la entrada del enfriador es 100°C) PREV
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Enfriador Combustible
Esto causa que todo el combustible drenado fluya a través del enfriador. Aun cuando el calor es disipado del combustible desde el tanque de combustible, el uso de un enfriador de combustible asegura un control positivo de la temperatura.
Enfriador Combustible HD465/605-7
El drenaje típico de flujo de combustible es 2 GPM además, el enfriador no debe tener mas de 5 PSI de restricción.
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Válvula Cheque de Retorno Combustible
En aplicaciones donde el tanque de combustible esta mas elevado que el sistema. Evita que el sistema se descargue y motor no arranque. PREV
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Sistema Combustible HPI. 7- Controlador ECM El controlador del motor esta instalado en la unidad de la válvula de control. Este controla todo el sistema.
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Sistema Control Electrónico del Motor
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El controlador montado al motor envía las señales de falla al panel monitor del HD465/605-7 y de otras maquinas Komatsu.
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Sistema Combustible HPI- 8. Sensor Velocidad del Motor El sensor de velocidad del motor esta instalado en la caja del volante. Este detecta la velocidad del volante y envía esta señal al controlador. Hay un sensor de velocidad del motor. Este mantiene la señal del circuito para dos sistemas. Sensor Veloc. Motor
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Sistema Combustible HPI - 9. Sensor Presión Atmosférica El sensor de presión atmosférica esta instalado en la unidad de la válvula de control. Este detecta la presión atmosférica y envía una señal al controlador. Barométrico
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Sistema Combustible HPI- 10. Sensor de Presión de Admisión
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El sensor de presión de admisión esta instalado en el múltiple de admisión. Este detecta la presión de admisión del turbo y envía esta señal al controlador. Presión Entrada
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Sistema Combustible HPI - 11. Sensor de presión de admisión
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El sensor de temperatura del aire de admisión esta instalado en el múltiple de admisión. Este detecta la temperatura del aire y envía una señal al controlador. Temperatura Admisión
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KT900603 FEB 2003
Motores HPI
Technical Presentation Kit Overview Safety Maintenance Schedules Lube Products Fuel Specifications Engine Controls Base Engine Lube System Cooling System Fuel System Electronic System Service Tests Service Adjustments PM Clinic Troubleshooting Points Electrical Wiring Connections Judgment Tables Troubleshooting – S Mode Fault Codes
FIN SECCION
SISTEMA COMBUSTIBLE
Created by: Komatsu America Corp. Service Training Department
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