SISTEMA DE ADMISION DE AIRE Y ESCAPE DE LOS MOTORES CAT C7

Ilustración 1	g01113108
(1) Múltiple de escape (2) Calentador de admisión de aire (3) Núcleo del posenfriador (4) Válvula de escape (5) Válvula de admisión (6) Admisión de aire (7) Salida de escape (8) Lado del compresor del turbocompresor (9) Lado de la turbina del turbocompresor

Los componentes del sistema de escape y de admisión de aire controlan la calidad y la cantidad de aire disponible para la combustión. Los componentes del sistema de admisión de aire y de escape son los siguientes:

• Filtro de aire
  
• Turbocompresor
  
• Posenfriador
  
• Culata de cilindro
  
• Válvulas y componentes del sistema de válvulas
  
• Pistón y cilindro
  
• Múltiple de escape

La rueda del compresor del turbocompresor (8) succiona el aire de admisión a través del filtro de aire hasta la admisión de aire (6). El aire se comprime y se calienta a aproximadamente 150 °C (302 °F) antes de enviarlo al posenfriador (3). Cuando el aire fluye por el posenfriador, la temperatura del aire comprimido desciende a alrededor de 43 °C (109 °F). El enfriamiento del aire de admisión aumenta la eficiencia de la combustión. El aumento de la eficiencia de la combustión contribuye al logro las siguientes ventajas:

• Consumo de combustible inferior
  
• Aumento en la entrega de potencia

Desde el posenfriador, el aire se fuerza hasta ingresar al múltiple de admisión. Las válvulas de admisión (5) controlan el flujo de aire que se dirige desde las cámaras de admisión hasta los cilindros. Hay dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape (4) para cada cilindro. Las válvulas de admisión se abren cuando el pistón desciende en la carrera de admisión. Cuando estas válvulas se abren, el aire comprimido enfriado del orificio de admisión se succiona hasta el interior del cilindro. Las válvulas de admisión se cierran y el pistón comienza a moverse hacia arriba en la carrera de compresión. El aire en el cilindro se comprime. Cuando el pistón está cerca de la parte superior de la carrera de compresión, se inyecta combustible al cilindro. El combustible se mezcla con el aire y comienza la combustión. Durante la carrera de potencia, la fuerza de la combustión empuja el pistón hacia abajo. Las válvulas de escape se abren y los gases de escape se empujan a través del orificio de escape en el múltiple de escape (1) a medida que el pistón vuelve a subir en la carrera de escape. Después de la carrera de escape, las válvulas de escape se cierran y el ciclo comienza otra vez. El ciclo completo consta de cuatro carreras:

• Admisión
  
• Compresión
  
• Potencia
  
• Escape

Los gases de escape del múltiple de escape (1) entran por el lado de la turbina del turbocompresor para hacer girar la rueda de turbina del turbocompresor (9). La rueda de turbina está conectada al eje que impulsa la rueda del compresor. Los gases de escape del turbocompresor pasan a través de la salida de escape (7), un silenciador y un tubo de escape vertical.
El Módulo de Control Electrónico (ECM) controla el calentador de admisión de aire (2). El calentador de admisión de aire facilita el arranque del motor y reduce el humo blanco durante el arranque del motor.

Turbocompresor

Ilustración 2	g01113125
Sección transversal del turbocompresor (1) Caja de la rueda del compresor (2) Orificio de admisión de aceite (3) Cojinete (4) Caja de la rueda de turbina (5) Rueda de turbina (6) Admisión de aire (7) Salida de escape (8) Rueda del compresor (9) Cojinete (10) Orificio de salida de aceite (11) Admisión de escape

El turbocompresor está instalado en la sección central del múltiple de escape. Todos los gases de escape procedentes del motor pasan a través del turbocompresor. El lado del compresor en el turbocompresor está conectado al posenfriador por medio de un tubo.
Los gases de escape entran en la caja de la turbina (4) a través de la admisión de escape (11). Los gases de escape empujan entonces las hojas de la rueda de turbina (5). La rueda de turbina está conectada a la rueda del compresor (8) por medio de un eje.
La rotación de la rueda del compresor (8) succiona el aire limpio de los filtros de aire a través de la admisión de aire de la caja del compresor (6). La acción de las hojas de la rueda del compresor comprime el aire de admisión. Este compresor permite que el motor queme más combustible. Cuando el motor quema más combustible, produce más potencia.
Cuando aumenta la carga del motor, se inyecta más combustible en los cilindros. La combustión de este combustible adicional produce más gases de escape. Los gases de escape adicionales hacen que las ruedas de turbina y del compresor del turbocompresor giren con mayor rapidez. A medida que la rueda del compresor gira con más rapidez, pasa más aire a los cilindros. El mayor flujo de aire le da más potencia al motor al permitir que éste queme el combustible adicional con mayor eficiencia.

Ilustración 3	g01113130
Turbocompresor con válvula de descarga de los gases de escape (12) Lata (13) Palanca de accionamiento (14) Tubería (presión de refuerzo)

La presión de refuerzo controla la operación de la válvula de descarga de los gases de escape. Cuando la presión de refuerzo es alta, la válvula de descarga de los gases de escape se abre para reducir la presión de refuerzo. Cuando la presión de refuerzo es baja, la válvula de descarga de los gases de escape se cierra para aumentar la presión de refuerzo.
Cuando el motor funciona en condiciones de baja presión de refuerzo, un resorte empuja un diafragma en la lata (12). Esta acción mueve la palanca de accionamiento (13) para cerrar la válvula de descarga de los gases de escape. Al cerrar la válvula de descarga de los gases de escape, el turbocompresor puede operar al máximo rendimiento.
A medida que la presión de refuerzo a través de la tubería (14) aumenta contra el diafragma en la lata (12), la válvula de descarga de los gases de escape se abre. Cuando se abre la válvula de descarga de los gases de escape, las rpm del turbocompresor se limitan al derivar una parte de los gases de escape. Los gases de escape pasan por la válvula de descarga de los gases de escape, que deriva a la rueda de turbina del turbocompresor.
Nota: El turbocompresor con una válvula de descarga de los gases de escape se preajusta en fábrica y no se le puede hacer ningún ajuste.
Los cojinetes (3) y (9) del turbocompresor utilizan aceite del motor bajo presión para la lubricación y el enfriamiento. El aceite ingresa a través del orificio de admisión del aceite (2). Luego, el aceite pasa por unos conductos de la sección central a fin de lubricar los cojinetes. Este aceite también enfría los cojinetes. El aceite procedente del turbocompresor sale por el orificio de salida del aceite (10) ubicado en la parte inferior de la sección central. El aceite regresa entonces al colector de aceite del motor.

Componentes del sistema de válvulas

Ilustración 4	g01121466
(1) Balancín (2) Varilla de empuje (3) Puente de válvulas (4) Resorte de válvula (5) Válvula (6) Levantaválvulas

Los componentes del sistema de válvulas controlan el flujo de aire de admisión en los cilindros durante el funcionamiento del motor. Estos componentes también controlan el flujo de los gases de escape de los cilindros durante el funcionamiento del motor.
El engranaje del cigüeñal impulsa el engranaje del árbol de levas mediante un engranaje loco. El árbol de levas debe estar sincronizado con el cigüeñal para obtener la relación correcta entre el movimiento de los pistones y las válvulas.
El árbol de levas tiene dos lóbulos por cada cilindro. Los lóbulos operan las válvulas de admisión y de escape. A medida que gira el árbol de levas, los lóbulos del árbol de levas hacen que los levantaválvulas (6) muevan las varillas de empuje (2) hacia arriba y hacia abajo. El movimiento ascendente de las varillas de empuje contra los balancines (1) causa el movimiento descendente (abertura) de las válvulas (5) .
Cada cilindro tiene dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape. El puente de válvulas (3) acciona las válvulas al mismo tiempo mediante el movimiento de la varilla de empuje y del balancín. Los resortes de válvula (4) cierran las válvulas cuando los levantaválvulas se mueven hacia abajo.

Calentador de admisión de aire

Los motores tienen un calentador eléctrico ubicado detrás del codo de admisión de aire. El calentador eléctrico tiene dos funciones:

• Ayudar en el arranque
  
• Ayudar en la limpieza del humo blanco durante el arranque

Bajo las condiciones apropiadas, el ECM enciende el calentador eléctrico.
El sistema es capaz de suministrar calor durante treinta segundos antes del arranque y durante la puesta en marcha del motor. Después de que el motor haya arrancado, el sistema es capaz de suministrar calor constantemente durante siete minutos, o bien el sistema puede realizar un ciclo de calor durante trece minutos. Durante el ciclo de calentamiento, el calor se enciende y se apaga cada diez segundos.
Si el calentador de admisión de aire no funciona correctamente, el motor aún arrancará y funcionará. Puede haber un problema por la cantidad de humo blanco que existe. Además, puede haber un problema por la necesidad de contar con un auxiliar de arranque alternativo.

Componentes del sistema

El sistema del calentador de admisión de aire consta de los siguientes componentes básicos:

• Relé del calentador de admisión de aire
  
• Elemento del calentador
  
• Sensor de temperatura del refrigerante
  
• Sensor de temperatura múltiple de admisión
  
• ECM
  
• Luz indicadora

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(1) Relé del calentador de admisión de aire

El relé del calentador de admisión de aire (1) coloca el calentador en las posiciones ENCENDIDA y APAGADA en respuesta a las señales del ECM.
El calentador de admisión de aire se encuentra entre la tapa de la admisión de aire y el codo de admisión de aire. El elemento del calentador tiene un prisionero para la correa de conexión a tierra que tiene que estar conectado al motor.
Hay cinco condiciones diferentes que determinan la operación del calentador de admisión de aire:

• Ciclo de activación

El calentador de admisión de aire y la luz se colocan en la posición ENCENDIDA durante 2 segundos después de que el ECM se activa por primera vez. Esto ocurre independientemente de las temperaturas y la velocidad del motor.

• Modalidad de precalentamiento

Esta revisión es para condiciones de altitud baja. Cuando la suma de la temperatura del refrigerante y la temperatura del aire de admisión es menor que 25 °C (77 °F), el ECM enciende el calentador y la luz durante 30 segundos. El ECM apaga el calentador y la luz después de 30 segundos si la velocidad del motor permanece en 0, independientemente de la temperatura.
Esta revisión es para condiciones de altitud elevada. Cuando la suma de la temperatura del refrigerante y la temperatura del aire de admisión es menor que 53 °C (127 °F), el ECM enciende el calentador y la luz durante 30 segundos. El ECM apaga el calentador y la luz después de 30 segundos si la velocidad del motor permanece en 0, independientemente de la temperatura.

• Modalidad de puesta en marcha del motor

El calentador de admisión de aire y la luz permanecerán encendidos continuamente cuando se detecte la velocidad del motor. El calentador de admisión de aire y la luz permanecerán encendidos cuando la suma de la temperatura del refrigerante y la temperatura de admisión de aire sea menor que 25 °C (77 °F) para condiciones de altitud baja y 63 °C (145 °F) para condiciones de altitud elevada.

• Funcionamiento del motor

En el momento en que el motor alcance la velocidad baja en vacío, el calentador de admisión de aire y la luz permanecerán encendidos durante 7 minutos adicionales cuando la suma de la temperatura del aire y la temperatura del refrigerante sea menor que 35 °C (95 °F) para condiciones de altitud baja, o bien cuando la suma de la temperatura del aire y la temperatura del refrigerante sea menor que 63 °C (145 °F) para condiciones de altitud elevada.

• Ciclo posterior al calentamiento

La suma de la temperatura del aire y la temperatura del refrigerante es menor que 35 °C (127 °F) en condiciones de altitud baja, o de 63 °C (177 °F) en condiciones de altitud elevada. El calentador de admisión de aire y la luz pasan por un ciclo de encendido y apagado durante 13 minutos adicionales. El ciclo está encendido durante 10 segundos y apagado durante 10 segundos.
Después de que el motor haya arrancado, la temperatura del aire de admisión y la temperatura del refrigerante determinan el estado del calentador. El ciclo tiene dos estrategias.
Las dos estrategias son continuas e intermitentes.

1. Durante la estrategia continua, el calentador permanece activado durante siete minutos después de que se arranca el motor. Si existen las mismas condiciones, el ECM activa la estrategia intermitente.

2. Durante la estrategia intermitente, el calentador pasa por un ciclo durante un máximo de trece minutos. Durante este ciclo, el calentador se enciende durante diez segundos y se apaga durante diez segundos. Después del límite de tiempo de trece minutos, el calentador se apaga.

Cuando falla uno de los sensores de temperatura, el sistema funciona del siguiente modo:

• Sensor de temperatura del refrigerante

Cuando el sensor de temperatura del refrigerante tiene un circuito abierto o un cortocircuito, este sensor ha fallado. Durante esta condición, el calentador se activa cuando la temperatura del aire de admisión es menor que 10 °C (50 °F).

• Sensor de temperatura del aire de admisión

Cuando el sensor de temperatura del aire de admisión tiene un circuito abierto o un cortocircuito, el sensor de temperatura del aire de admisión ha fallado. Durante esta condición, el calentador se activa cuando la temperatura del refrigerante es menor que 40 °C (104 °F).
En la condición apropiada, se volverá a activar el calentador. Cuando la suma de la temperatura del refrigerante y la temperatura del aire de admisión haya caído por debajo de los 25 °C (77 °F), se volverá a activar el calentador. Esta condición puede existir después de que se haya enfriado un motor caliente y el operador trate de arrancar el motor.
Cuando la suma de la temperatura del refrigerante y la temperatura del aire de admisión no alcance los 35 °C (95 °F), se activará el calentador. El calentador no puede estar activado durante más de 20 minutos (máximo). El ECM apagará el calentador después del límite de 20 minutos.
Para obtener información adicional sobre el calentador de admisión de aire, consulte Localización y Solución de Problemas, "Circuito del calentador de admisión de aire - Probar".

Hasta la proxima!!!

MARYGAR