martes, 17 de junio de 2008

CAJA DE CAMBIO AUTOMATICA



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Cajas de cambio
Indice del curso

Ejemplo de caja de cambios automática

IntroducciónSe trata de una transmisión automática de control electrónico que proporciona 4 velocidades hacia delante y una hacia atrás. La transmisión esta posicionada en linea con el motor. Esta caja de cambios no utiliza engranajes epicicloidales ni sistemas similares, su constitución es muy similar a las cajas de cambio manuales de engranajes paralelos y sincronizadores. Esta caja de cambios sustituye los sincronizadores por unos embragues que son los encargados de engranar los piñones que proporcionan las distintas velocidades. La utilización de embragues permite controlar los cambios de forma automática y se puede prescindir del embrague mecánico de fricción y sustituirlo por un convertidor de par. El funcionamiento de la caja de cambios esta controlada por medio de una gestión electrónica.
Selección de marchasEl cambio tiene 8 posiciones : "P" Park, "R" Reverse, "N" Neutral, "D4" rango de 1ª a 4ª velocidad, "D3" rango de 1ª a 3ª velocidad, "2" 2º engranaje y "1" 1º engranaje. También cuenta con un modo de cambio "deportivo secuencial" que ha sido adoptado en la posición "D4".
Posición
Descripción
"P" Park
Ruedas delanteras bloqueadas, engranaje de parking engranado en el árbol intermedio. Todos los embragues inactivos.
"R" Reverse
Marcha atrás, selector de marcha atrás engranado con el engranaje de marcha atrás del árbol intermedio y 4º embrague accionado.
"N" Neutral
Todos los embragues inactivos.
"D4" Drive (cambio de 1ª a 4ª velocidad)
Conducción normal, empezando con coche parado, se cambia de 1ª a 2ª a 3ª hasta 4ª, dependiendo de la velocidad del vehículo y de la posición del acelerador. En deceleración se cambia de 3ª a 2ª y 1ª hasta detener el vehículo. El mecanismo de bloqueo
De 1ª a 4ª en modo deportivo secuencial.1 o 2 o 3 o 4 Drive
El modo de cambio deportivo secuencial; cambia entre 1ª y 4ª con la palanca de cambio, como una caja de cambios manual. El cambio automáticamente reduce de marcha de 4ª a 3ª para conseguir mas potencia al subir una pendiente o proveer freno motor cuando se esta descendiendo una pendiente. Cuando el vehículo decelera hasta pararse, el cambio se posiciona en 1ª velocidad automáticamente.El mecanismo de bloqueo vuelve a funcionar durante el cambio en 2ª, 3ª y 4ª velocidad.
"D3" Drive (de 1ª a 3ª velocidad)
Para rápidas aceleraciones en autopistas o carreteras de muchas curvas, subidas y bajadas; arrancando de parado en 1ª, cambia automáticamente a 2ª y 3ª, dependiendo de la velocidad del vehículo y la posición del acelerador. En deceleración cambiando de 2ª a 1ª y parada. El mecanismo de bloqueo funciona en 2ª y 3ª velocidad.
"2" Second
Conduciendo en 2ª, permanece en 2ª, no se puede subir o bajar marchas. Para freno motor o mejor tracción con el coche parado o superficies deslizantes.
"1" First
Conduciendo en 1ª velocidad; permanece en 1ª velocidad, no se puede subir o bajar marchas. Para freno motor.
Arrancar solo es posible en las posiciones "P" y "N", mediante el uso de la palanca deslizante, interruptor de seguridad.
Indicador de posición de marchaEl indicador de posición de marcha situado en el panel de instrumentos muestra que marchas esta engranada, sin tener que mirar a la palanca de cambios. Con la palanca de cambios en la posición D4 (modo deportivo secuencial) se puede ver la marcha seleccionada en el panel de instrumentos.

EmbraguesLas 4 velocidades que proporciona la caja de cambios automática, utiliza 4 embragues accionados hidraulicamente, que engranan o desengranan los engranajes de transmisión. Cuando la presión hidráulica acciona un embrague, este mediante un pistón presiona sobre unos discos que bloquean los engranajes y los arboles de transmisión proporcionando las diferentes velocidades según el embrague que se bloquee.
1º embrague: El 1º embrague engrana o desengrana el 1º engranaje y esta situado en la mitad del árbol secundario. El 1º embrague forma conjunto con el 2º embrague. Recibe presión hidráulica a través de un tubo de alimentación independiente del árbol secundario.
2º embrague: El 2º embrague engrana o desengrana el 2º engranaje y esta situado en la mitad del árbol secundario. El 2º embrague forma conjunto con el 1º embrague. Recibe presión hidráulica a través del árbol secundario por un circuito conectado al circuito interno
3º embrague. El 3º embrague engrana o desengrana el 3º engranaje y esta situado en la mitad del árbol principal. El 3º embrague forma conjunto con el 4º embrague. Recibe presión hidráulica a través de un tubo de alimentación independiente del árbol principal.
4º embrague: El 4º embrague engrana o desengrana el 4º engranaje y esta situado en la mitad del árbol principal. El 4º embrague forma conjunto con el 3º embrague. Recibe presión hidráulica a través de un conducto de alimentación independiente del árbol principal.

Situación de los engranajes (piñones)
Engranajes sobre el árbol principal
El 3º engranaje es engranado/desengranado con el árbol principal por el 3º embrague
El 4º engranaje es engranado/desengranado con el árbol principal por el 4º embrague
El engranaje de marcha atrás es engranado/desengranado con el árbol principal por el 4º embrague
Tiene un piñón de salida, esta engranado y es solidario con el árbol principal, rotando a la misma velocidad.
Engranajes sobre el árbol intermedio o contraeje
El piñón de ataque al diferencial es solidario con el árbol intermedio
El 1º engranaje, 3º engranaje, 2º engranaje y el engranaje de Parking son solidarios con el árbol intermedio y rotan a la misma velocidad que el.
El 4º engranaje y el engranaje de marcha atrás no son solidarios con el árbol intermedio. El selector de marcha atrás engrana el 4º engranaje o el engranaje de marcha atrás con el cubo selector de marcha atrás. El cubo selector de marcha atrás esta engranado con el árbol intermedio para acoplar a este árbol el 4º engranaje o el engranaje de marcha atrás.
El piñón de salida no es solidario con el árbol intermedio.
Engranajes sobre el árbol secundario
El 1º engranaje es engranado/desengranado con el árbol secundario por el 1º embrague.
El 2º engranaje es engranado/desengranado con el árbol secundario por el 2º embrague
Tiene un piñón de salida, esta engranado y es solidario con el árbol secundario, rotando a la misma velocidad.

Esquema interno del caja de cambios

Funcionamiento de los componentes de la caja de cambios
Posición
Convetidor de par
1º engranaje1º embrague
2º engranaje2º embrague
3º engranaje3º embrague

engranaje de marcha atrás
engranaje de Parking
engranaje
embrague
O: funcionax: no funciona

Posición "P"La presión hidráulica no es aplicada a los embragues. La potencia del motor no es transmitida al árbol intermedio. El árbol intermedio es bloqueado por el engranaje de parking.
Posición "N"La potencia del motor es transmitida a través del convertidor de par al piñón de salida del árbol primario, al piñón de salida del árbol intermedio, y al piñón de salida del árbol secundario, pero la presión hidráulica no actúa sobre los embragues. La potencia no es transmitida al árbol intermedio y por lo tanto al piñón de ataque al diferencial. El 4º engranaje del árbol intermedio es engranado con el cubo selector y el árbol intermedio por el selector de marcha atrás, cuando la palanca de cambios es posicinada en posición N desde la posición D4. El engranaje de marcha atrás es engranado cuando se cambia a la posición R.

En la posición "D4" o "D3", se selecciona la marcha adecuada automáticamente de 1ª, 2ª , 3ª y 4ª de acuerdo a las condiciones de marcha del vehículo teniendo en cuenta la velocidad del vehículo y la posición del pedal acelerador.
Posición "D4" o "D3". funcionando en 1º velocidad (1º engranaje)
La presión hidráulica es aplicada al 1º embrague, engranando el 1º engranaje del árbol secundario con el 1º engranaje del árbol intermedio.
El piñón de salida del árbol principal mueve el árbol secundario a través del piñón de salida del árbol intermediario.
El 1º engranaje del árbol secundario mueve el 1º engranaje del árbol intermedio.
La potencia del motor es transmitida al piñón de ataque que mueve el diferencial.

Posición "D4" o "D3". funcionando en 2º velocidad (2º engranaje)
La presión hidráulica es aplicada al 2º embrague, este engrana el 2º engranaje del árbol secundario que mueve el árbol intermedio.
El piñón de salida del árbol principal mueve el árbol secundario a través del piñón de salida del árbol intermedio.
El 2º engranaje del árbol secundario mueve el 2º engranaje del árbol intermedio que a su vez mueve el árbol intermedio.
La potencia del motor es transmitida a través de la caja terminando en el piñón de ataque al diferencial que mueve el diferencial.

Posición "D4" o "D3". funcionando en 3º velocidad (3º engranaje)
La presión hidráulica es aplicada al 3º embrague, este engrana al 3º engranaje del árbol principal.
El 3º engranaje del árbol principal mueve el 3º engranaje del árbol intermedio y por lo tanto se mueve dicho árbol.
La potencia del motor es transmitida a través de la caja y sale a través del piñón de ataque al diferencial que mueve el diferencial.

Posición "D4". funcionando en 4º velocidad (4º engranaje)
La presión hidráulica es aplicada a la servo válvula engranando el selector de marcha atrás con el 4º engranaje del árbol intermedio .......
La presión hidráulica es entonces aplicada al 4º embrague, entonces el 4º embrague engrana el 4º engranaje con el árbol principal.
El 4º engranaje del árbol principal mueve el 4º engranaje del árbol intermedio, el cual mueve el árbol intermedio por medio del cubo selector de marcha atrás.
La potencia del motor es transmitida a través de la caja de cambios hasta el piñón de ataque al diferencial, que mueve el diferencial.

Posición "R", marcha atrás
La presión hidráulica es aplicada a la servoválvula que engrana el selector de marcha atrás, con el engranaje de marcha atrás del árbol intermedio, cuando la palanca de cambios esta en Posición R.
La presión hidráulica también es aplicada al 4º embrague, entonces el 4º embrague engrana el engranaje de marcha atrás con el árbol principal.
El engranaje de marcha atrás del árbol principal, mueve el engranaje de marcha atrás del árbol intermedio por medio de otro engranaje (de salida).
El sentido de rotación del árbol intermedio es cambiado por medio del engranaje de salida que se sitúa entre el engranaje de marchas atrás del árbol principal y el engranaje de marcha atrás del árbol intermedio.
El engranaje de marcha atrás mueve el árbol intermedio por medio del cubo selector de marcha atrás que es activado por el selector de marcha atrás.
La potencia del motor es transmitida a través de la caja de cambios hasta el piñón de ataque al diferencial que mueve el diferencial.

Gestión electrónica del cambioLa gestión electrónica del cambio esta compuesta por una unidad de control o centralita, sensores y seis electroválvulas. La gestión electrónica del cambio y el bloqueo del convertidor proporcionan un conducción suave y confortable. La centralita de cambio esta instalada detrás del salpicadero (panel de mandos) al lado del pasajero.El par motor es transmitido por la caja de cambios que es controlada por la centralita de cambio. Esta centralita recibe información de los sensores que le permiten determinar la selección de la marcha adecuada. La centralita selecciona la marcha actuando sobre unas electroválvulas de control A, B y C. La gestión electrónica nos permite ademas tener un modo de cambio "deportivo" secuencial.
La centralita recibe información de los sensores:
de velocidad del vehículo,
de la posición del pedal acelerador,
del contactor del pedal de freno y,
de la posición de palanca selectora de cambio
El momento en que se cambia de una marcha a otra dependen de la velocidad del vehículo, pero también interviene sobre todo la posición del pedal acelerador. El pisar el acelerador a fondo se consigue un mayor rendimiento en cada velocidad, mientras que si se acelera parcialmente, el cambio de marchas se produce a un régimen bastante mas bajo. Existe un dispositivo automático que funciona al pisar bruscamente a fondo el acelerador, mediante el cual se obtiene el paso a una velocidad mas corta, siempre que las revoluciones del motor no suban en exceso y lo mismo ocurre cuando se pisa el freno y hay una fuerte deceleración.
La centralita de cambio esta conectada con la centralita de control del motor para por ejemplo: variar el momento de encendido en las bujías del motor, cuando actúa la caja de cambios.
Esquema de bloques de la gestión electrónica del cambio
Esquema eléctrico de la gestión electrónica del cambio.
Control de bloqueo del convertidor parUna electroválvula de control de bloqueo actúa mediante presión modulada sobre otra válvula que controla el bloqueo del convertidor de par. La centralita de cambio a su vez controla la electroválvula y modula la presión mediante dos electroválvulas A y B. Cuando se activa la electroválvula de bloqueo, empieza la función de bloqueo del convertidor. La presión modulada por las electroválvulas A y B actúa sobre la válvula de bloqueo y también sobre la válvula secuencial. El mecanismo de bloqueo funciona cuando la caja de cambios esta seleccionada en 2ª, 3ª y 4ª velocidad con la palanca selectora colocada en "D4". También funciona en modo deportivo secuencial y en 2ª y 3ª en la posición "D3" de la palanca de cambios.

La centralita de cambio puede variar la presión a la que se bloquea el convertidor de par, por lo que el grado de bloqueo dependerá de la presión del aceite que incide en el pistón de bloqueo.
Control hidráulicoEl distribuidor hidráulico o soporte de válvulas incluye: el soporte de la válvula principal, el soporte de la válvula reguladora, el soporte del servo y del acumulador hidráulico. La bomba de presión de alimentación del aceite ATF es accionada por el convertidor de par. El aceite a presión fluye a través de la válvula reguladora que mantiene la presión del aceite a un valor especificado, este aceite pasa a través del distribuidor hidráulico, que lo envía a la válvula manual que lo reparte a cada uno de los embragues de accionamiento. Las electroválvulas de cambio B y C están montada fuera de la carcasa del convertidor de par. La electroválvula de cambio A y la electroválvula de control de bloqueo del convertidor están montadas sobre la carcasa del convertidor de par. Las electroválvulas de control de presión A y B están montadas sobre la carcasa de la caja de cambios.

El distribuidor hidráulico tiene la función de controlar el suministro o no suministro de aceite hidráulico, así como el control de la presión que se envía al circuito hidráulico.

El soporte de la válvula reguladora esta situado sobre la válvula distribuidora. Este soporte contiene la válvula reguladora, la válvula secuencial de bloqueo, y la válvula de descarga.

La válvula reguladora de presión esta condicionada en su funcionamiento por el reactor del convertidor de par. El convertidor de par tiene un árbol con un brazo que incide sobre el muelle de la válvula reguladora, comprimiendolo, sobre todo cuando se solicita una fuerte aceleración por parte del conductor o cuando el vehículo sube por una pronunciada pendiente. Al comprimirse el muelle de la válvula reguladora, esta permite un aumento de presión en el circuito hidráulico.

El soporte del servo esta situado sobre el distribuidor hidráulico. Contiene la servo válvula, la válvula de cambio A, la válvula de cambio B, la válvula CPC A y B y el 3º y 4º acumulador.

El soporte del acumulador esta situado sobre la carcasa del convertidor de par, próximo al distribuidor hidráulico. Contiene el 1º y 2º acumulador y la válvula detectora de lubricación.

En la figura siguiente tenemos todo el esquema hidráulico de control de la caja de cambios.

En el siguiente esquema tenemos el despiece de la caja de cambios, no se ve la parte del convertidor hidráulico.
Despiece de los embragues



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jueves, 31 de enero de 2008

INYECCIÓN DE COMBUSTIBLE







Electronic Fuel Injection (Part 1)
By Auto Solve
In this tutorial we will be looking at the Electronic Fuel Injection system, with particular focus upon the sensors and actuators, and their inputs and outputs to and from the vehicle's ECM. The tutorial looks at the multi-point injection system, with single-point being covered in a later tutorial.
Overview
Both the multi-point and the single-point systems operate in a very similar fashion, having an electromechanically operated injector or injectors opening for a predetermined length of time called the injector pulse width. The pulse width is determined by the engine's Electronic Control Module (ECM and depends on the engine temperature, the engine load and the information from the oxygen (lambda) sensor. The fuel is delivered from the tank through a filter, and a regulator determines its operating pressure. The fuel is delivered to the engine in precise quantities and in most cases is injected into the inlet manifold to await the valve's opening, then drawn into the combustion chamber by the incoming air.
The Fuel Tank
This is the obvious place to start in any full system explanation. Unlike the tanks on early carburettor-equipped vehicles, it is a sealed unit that allows the natural gassing of the fuel to aid delivery to the pump by slightly pressurising the system. When the filler cap is removed, pressure is heard to escape because the fuel filler caps are no longer vented.
The Fuel Pump




This type of high-pressure fuel pump (Fig 1.0) is called a roller cell pump, with the fuel entering the pump and being compressed by rotating cells which force it through the pump at a high pressure. The pump can produce a pressure of 8 bar (120 psi) with a delivery rate of approximately 4 to 5 litres per minute. Within the pump is a pressure relief valve that lifts off its seat at 8 bar to arrest the pressure if a blockage in the filter or fuel lines or elsewhere causes it to become obstructed. The other end of the pump (output) is home to a non-return valve which, when the voltage to the pump is removed, closes the return to the tank and maintains pressure within the system. The normal operating pressure within this system is approximately 2 bar (30 psi), at which the current draw on the pump is 3 to 5 amps. Fuel passing across the fuel pump's armature is subjected to sparks and arcing; this sounds quite dangerous, but the absence of oxygen means that there will not be an explosion!
Figure 1.0
The majority of fuel pumps fitted to today's motor vehicles are fitted within the vehicle's petrol tank and are referred to as 'submerged' fuel pumps. The pump is invariably be located with the fuel sender unit and both units can sometimes be accessed through an inspection hole either in the boot floor or under the rear seat. Mounted vertically, the pump comprises an inner and outer gear assembly that is called the 'gerotor'. The combined assembly is secured in the tank using screws and sealed with a rubber gasket, or a bayonet-type locking ring. On some models, there are two fuel pumps, the submerged pump acting as a 'lift' pump to the external roller cell pump.
Figure 1.1

Figure 1.2
The waveform illustrated in Fig 1.1 shows the current for each sector of the commutator. The majority of fuel pumps have 6 to 8 sectors, and a repetitive point on the waveform can indicate wear and an impending failure. In the illustration waveform it can be seen that there is a lower current draw on one sector and this is repeated when the pump has rotated through 720°. This example has 8 sectors per rotation.
Fig 1.2 shows typical access to the fuel-submerged pump to measure current draw.
The current drawn by the fuel pump depends upon the fuel pressure but should be no more than 8 amps, as found on the Bosch K-Jetronic mechanical fuel injection which has a system pressure of 75 psi.
Fuel Supply
A conventional 'flow and return' system has a supply of fuel delivered to the fuel rail, and the unwanted fuel is passed through the pressure regulator back to the tank. It is the restriction in the fuel line created by the pressure regulator that provides the system operational pressure.
Returnless Fuel Systems
Have been adopted by several motor manufacturers and differ from the conventional by having a delivery pipe only to the fuel rail with no return flow back to the tank.
The returnless systems, both the mechanical and the electronic versions, were necessitated by emissions laws. The absence of heated petrol returning to the fuel tank reduces the amount of evaporative emissions, while the fuel lines are kept short, thus reducing build costs.
Mechanical Returnless Fuel Systems
The 'returnless' system differs from the norm by having the pressure regulator inside the fuel tank. When the fuel pump is activated, fuel flows into the system until the required pressure is obtained; at this point 'excess' fuel is bled past the pressure regulator and back into the tank.
The 'flow and return' system has a vacuum supply to the pressure regulator: this enables the fuel pressure to be increased whenever the manifold vacuum drops, providing fuel enrichment under acceleration.
The 'returnless' system has no mechanical compensation affecting the fuel pressure, which remains at a higher than usual 44 to 50 psi. By increasing the delivery pressure, the ECM (Electronic Control Module) can alter the injection pulse width to give the precise delivery, regardless of the engine load and without fuel pressure compensation.
Electronic Returnless Fuel Systems
This version has all the required components fitted within the one unit of the submersible fuel pump. It contains a small particle filter (in addition to the strainer), pump, electronic pressure regulator, fuel level sensor and a sound isolation system. The electronic pressure regulator allows the pressure to be increased under acceleration conditions, and the pump's output can be adjusted to suit the engine's fuel demand. This prolongs the pump's life as it is no longer providing a larger than required output delivery.
The Electronic Control Module (ECM) supplies the required pressure information, while the fuel pump's output signal is supplied in the form of a digital squarewave. Altering the squarewave's duty cycle affects the pump's delivery output.
To compensate for the changing viscosity of the fuel with changing fuel temperature, a fuel rail temperature sensor is installed. A pulsation damper may also be fitted ahead of or inside the fuel rail.
Injectors
The injector is an electromechanical device, which is fed by a 12 volt supply from either the fuel injection relay or the ECM. The voltage is present only when the engine is cranking or running, because it is controlled by a tachometric relay. The injector is supplied with fuel from a common fuel rail. The injector pulse width dependson the input signals seen by the ECM from its various engine sensors, and varies to compensate for cold engine starting and warm-up periods, the initial wide pulse getting narrower as the engine warms to operating temperature. The pulse width also expands under acceleration and contracts under light load conditions.
The injector has constant voltage supply while the engine is running and the earth path is switched via the ECM. An example of a typical waveform is shown below in Fig 1.3.
Figure 1.3
Multi-point injection may be either sequential or simultaneous. A simultaneous system fires all 4 injectors at the same time with each cylinder receiving 2 injection pulses per cycle (720° crankshaft rotation). A sequential system receives just 1 injection pulse per cycle, timed to coincide with the opening of the inlet valve. As a very rough guide the injector pulse widths for an engine at normal operating temperature at idle speed are around 2.5 ms for simultaneous and 3.5 ms for sequential.
An electromechanical injector of course takes a short time to react, as it requires a level of magnetism to build before the pintle is lifted off its seat. This time is called the 'solenoid reaction time'. This delay is important to monitor and can sometimes occupy a third of the total pulse width. A good example of the delay in opening can be seen in the example waveform shown below in Fig 1.4.
The waveform is 'split' into two clearly defined areas. The first part of the waveform is responsible for the electromagnetic force lifting the pintle, in this example taking approximately 0.6 ms. At this point the current can be seen to level off before rising again as the pintle is held open. With this level off ind it can be seen that the amount of time that the injector is held open is not necessarily the same as the time measured. It is not however possible to calculate the time taken for the injector's spring to fully close the injector and cut off the fuel flow.
This test is ideal for identifying an injector with an unacceptably slow solenoid reaction time. Such an injector would not deliver the required amount of fuel and the cylinder in question would run lean.
Figure 1.4
Fig 1.5 shows both the injector voltage and current displayed simultaneously.
Figure 1.5
All the example waveforms used were recorded using a Pico automotive oscilloscope . Other manufacturers' equipment will have different voltage ranges but the resultant picture should be very similar. Please remember that using a higher voltage range will result in the waveform being vertically compressed, although the indicated voltage will be the same.
In the next tutorial we will be looking at the input signals to the ECM that control the injection pulse width.
This tutorial was first published by The Institute of the Motor Industry




Inicio de un Proyecto a Largo Plazo

Inicio este proyecto de escribir acerca de la Mecánica Automotriz en el último día dle mes de enero del año 2008, durante algunos meses atras, revisé y lei muchos textos acerca del funcionamiento del motor del automovil y en diciembre pasado me inscribí en un curso por internet que me ha sido de gran utilidad, ya que con la ayuda de toda esa información, pude afinar mis dos vehículos, que son fuel injection, así como cambiar, poleas tensoras, poleas locas, banda de accesorios y banda de distribución de una Meriva 2004.
Los detalles los presentaré en alguna ocasión más adelante, saludos a quin pueda leer este escrito y comparar en el tiempo el desarrollo que voy a lograr con la Mecánica Automotriz.
Gracias
Atte.
Jorge Mario Torres Llanes
Chetumal Quintana Roo
31 de enero de 2008