Heui Engine

3408E & 3412E HEUI ENGINE SYSTEM BUKU PANDUAN SISWA

PT TRAKINDO UTAMA - LEARNING CENTER CILEUNGSI JL. RAYA NAROGONG KM 19 CILEUNGSI BOGOR 16820 – JAWA BARAT

Buku Panduan Siswa November 2003

PESERTA Tehnisi yang telah selesai mengikuti Basic Mechanic dan Engine Module serta mengerti sistem kerja pada EUI Engine.

ISI MATERI Buku ini menjelaskan tentang pengenalan komponen serta cara kerja dari 3408E/3412E Hydraulic Electronic Unit Injector Engine.

SASARAN Setelah selesai mengikuti training ini siswa diharapkan dapat: 1. Mengetahui nama-nama komponen pada HEUI Engine 2. Mengetahui dan menjelaskan sistem kerja dari Hydraulic System pada HEUI Engine 3. Mengetahui dan menjelaskan sistem kerja dari Electronic System pada HEUI Engine 4. Mengetahui dan menjelaskan Fuel System pada HEUI Engine 5. Mengetahui dasar-dasar Troubleshooting pada HEUI Engine di lapangan 6. Menghubungkan ET ke Machine untuk keperluan Diagnostic dan bisa mencari Serial Number dari Engine melalui ET tersebut.

2

Buku Panduan Siswa November 2003

DAFTAR ISI

1.

Penggunaan HEUI Engine

5

2.

Persamaan HEUI dengan EUI Engine

6

3.

Komponen Utama pada HEUI Engine

7

4.

Pengenalan Nama dan Lokasi Komponen

8-12

5.

Timing Wheel

13

6.

Pengenalan Nama dan Lokasi Komponen Elektrik

14-16

7.

Pengenalan Nama dan Lokasi Komponen Hidraulik

17

8.

Engine Lubrication Pump

18

9.

Timing Calibration Sensor

19

10.

Lokasi Komponen dari Fuel System

20

11.

Nama-nama Komponen pada HEUI Engine

21

12.

HEUI Electronic Control System

22-24

13.

Injector dan cara pengetesannya

25-28

14.

Speed/Timing Sensor dan kalibrasinya

29-34

15.

Pengaruh Fuel System

35

16.

Hydraulic System pada HEUI Engine

36-40

17.

Nama Komponen Utama pada Injector

41

18.

Injector dan prosedur pemasangannya

42-43

19.

Cara kerja Injector

44-47

20.

HEUI Pump dan Compensator

48-56

21.

Input dan Output dari ECM

57-63

22.

Logged Event

64

23.

Input tambahan dari ECM

65-67

24.

Dasar-dasar penggunaan ET

68-72

3

Buku Panduan Siswa November 2003

1

Pengantar Topik Utama

Buku Panduan HEUI ini akan membicarakan 3408E / 3412E HEUI Engine pada semua aplikasi, dan topiknya antara lain: • • • • • • •

Pengenalan terhadap komponen pada HEUI Engine Electronic Control System Fuel Injection System Engine Hydraulic System System Power Supply Electronic Sensor & System Menghubungkan ET ke Machine dan mencari Serial Number dari Machine

4

Buku Panduan Siswa November 2003

2 Penggunaan HEUI

3408E/3412E Engine digunakan pada beberapa Caterpillar Machine, antara lain: • 769D / 771D / 773D Off Highway Trucks • 988F / 990 Series II Wheel Loader • D9R / D10R Track Type Tractor • 631E / 637E / 651E / 657E Wheel Tractor Scrapers • 24H Motor Grader

Keuntungan HEUI

Keuntungan dari HEUI Engine adalah: • Gas buang (exhaust gas) sangat bersih • Pemakaian bahan bakar yang efisien • Engine mudah hidup pada kondisi yang dingin • Perawatannya mudah • Menurunkan biaya operasional

5

Buku Panduan Siswa November 2003

3 HEUI Fuel System Gambar di atas menunjukkan beberapa komponen pada Fuel System Persamaan HEUI System Electronic dengan EUI

Komponen electronic pada HEUI Fuel System hampir sama dengan EUI System. Perbedaannya adalah pada HEUI Engine Injector tidak digerakkan oleh Camshaft.

Hydraulic Pump menaikkan tekanan oli

High Pressure Hydraulic Pump, yang mendapatkan Oli dari Engine Lubrication Pump, dapat menaikkan tekanan oli sampai maksimum 22800 kPa (3300 psi). Tekanan oli ini diatur oleh ECM. Aliran oli langsung menggerakkan masingmasing Injector.

Injector

Masing-masing Injector mendapat sinyal electronic supaya menghasilkan tekanan oli hidraulik yang tinggi untuk menggerakkan Intensifier Piston sehingga Fuel Plunger dapat mengabutkan bahan bakar.

6

Buku Panduan Siswa November 2003

1 2

7

3 5 4

6

4 7 Komponen Utama 1. Hydraulic Supply Pump Group 2. ECM 3. Throttle Control 4. Speed/Timing Sensor 5. Injector 6. Temperature Sensor 7. Pressure Sensor

Gambar di atas menunjukkan ada 7 komponen utama pada HEUI Engine: •

• • • • • •

Hydraulic Supply Pump Group terdiri dari: o High Pressure Hydraulic Pump o Pump Control Valve o Transfer Pump Electronic Control Module Throttle Control Speed/Timing Sensor Injector Temperature Sensor Pressure Sensor

Cat Data Link memberikan komunikasi dua arah antara HEUI System dengan electronic circuit pada Machine. Kabel Cat Data Link juga berfungsi sebagai alat komunikasi antara Engine dengan Service Tool.

7

Buku Panduan Siswa November 2003

2

1

5

Pandangan atas 3400E Engine

Electronic Control Module (ECM,1) terletak di sisi kanan atas pada Valve Cover.

ECM hatinya Engine

ECM merupakan hatinya Engine. ECM berfungsi sebagai governor, timing dan membatasi bahan bakar. ECM juga membaca sensor-sensor dan berkomunikasi dengan komponen elektronik lainnya melalui kabel CAT Data Link.

Personality Module

Personality Module digunakan sebagai program oleh ECM dengan berbagai informasi dan penggunaan dari Engine tersebut. PM dapat diganti dan bisa juga di-flash dengan menggunakan PC. Lokasi dari PM ada di bagian bawah ECM.

HEUI Pump

Hydraulic Supply Pump Group (2) terletak di bagian tengah depan dari Engine menggantikan posisi Fuel Pump pada Mechanical Engine. Pada bagian belakang bawah terdapat Fuel Transfer Pump.

Harness

Pada ECM terdapat Wiring Harness 2 x 40 Connector

8

Buku Panduan Siswa November 2003

5 1

2

3

4 6

6

Pandangan kiri atas 1. Fuel Temperature Sensor 2. Atmospheric Pressure Sensor 3. Lubrication Oil Pressure Sensor 4. Hydraulic Temperature Sensor 5. Machine Interface Connector 6. Ground Bolt

Semua sensor di atas masing-masing mempunyai 3 kabel yaitu: • Pin A: Power Supply • Pin B: Ground • Pin C: Signal 40 Pin Machine Interface Connector (5) menghubungkan antara Engine Harness dengan Machine Harness. Ground Bolt adalah kabel ECM ground. Kabel ini sangat vital karena kalau tidak dipasang dapat menyebakan Engine tidak bisa hidup.

9

Buku Panduan Siswa November 2003

1

3 2

7

1. Timing Calibration Connector

Timing Calibration Connector digunakan pada saat kalibrasi ECM.

2. Hydraulic Pressure Sensor

Hydraulic Pressure Sensor (Injection Actuation Pressure Sensor) mengukur tekanan Engine Oil yang digunakan untuk menekan Injector secara elektronis.

3. Injector Connector

Injector Connector adalah kabel yang menghubungkan antara ECM dengan Injector. Pada Harness Injector biasanya ada tulisan “F” berarti untuk Cylinder depan dan tulisan “R” untuk Cylinder di belakangnya.

10

Buku Panduan Siswa November 2003

8 Coolant Temperature Sensor

Coolant Temperature Sensor terletak pada bagian depan dari Cylinder Head sebelah kanan. Fungsi dari sensor ini adalah: •

Pada Vital Information Management System (VIMS) atau Caterpillar Monitoring System berfungsi sebagai input untuk Temperature Gauge melalui kabel CAT Data Link.

•

Menginformasikan High Coolant Temperature Warning ke Alert Indicator (LED) dan akan dicatat oleh ECM (logged) bila di atas 1070C (2290F).

•

Input dari Engine Fan Control yaitu sebagai salah satu input untuk menentukan Desired Engine Fan Speed pada ECM.

•

Informasi kepada ET Status Screen

11

Buku Panduan Siswa November 2003

9

Secondary Speed/ Timing Sensor

Sensor ini dipasang pada Timing Gear Housing. Fungsi sensor ini adalah: Mengkalkulasi Engine Speed dan posisi dari Crankshaft untuk menetukan timing. Sensor ini terdiri dari 2 yaitu: • Primary Speed/Timing Sensor letaknya di sebelah kanan. • Secondary Speed/Timing Sensor letaknya di sebelah kiri. Hati-hati dalam pemasangan Sensor ini dan ikuti prosedur pemasangan pada Service Manual.

12

Buku Panduan Siswa November 2003

10

Timing Wheel

Gambar di atas adalah Timing Wheel ketika dilepas dari Engine.

Gigi 50/50

Pada Timing Wheel terdapat satu buah gigi yang memiliki perbandingan 50% / 50% dan 23 buah gigi memiliki perbandingan 80% / 20%. Gigi dengan perbandingan 50/50 digunakan oleh ECM sebagai titik referensi/acuan untuk menentukan posisi dari Engine Fuel Timing.

Timing Mark

Timing Mark “H” pada bagian belakang dari Timing Wheel digunakan sebagai tanda pada saat pemasangan gigi, ini dimaksudkan agar tepat dengan gigi yang ada di Crankshaft.

13

Buku Panduan Siswa November 2003

11 Turbo Inlet Pressure Sensor

Turbo Inlet Pressure Sensor dipasang diantara Turbocharger dengan Air Filter. Tidak semua Machine mempunyai Sensor ini. Sensor ini mengukur tekanan udara yang akan masuk ke Turbocharger serta bekerjasama dengan Atmospheric Pressure Sensor untuk mengukur hambatan pada saringan udara (Air Filter Rectriction). Air Filter Rectriction yang terlalu tinggi dapat menyebabkan ECM menurunkan tenaga Engine. Sensor ini juga berfungsi sebagai back up dari Atmospheric Pressure Sensor apabila rusak untuk Automatic Altitude Compensation.

Filter Compensation

Bila Air Filter Restriction (∆P) melebihi 6.25 kPa (30 in of water), tenaga Engine akan mulai di-derate rata-rata 2% setiap kenaikan 1 kPa dari ∆P. Maksimum derate 20 %. Event logged akan mulai dicatat pada saat Air Filter Rectriction melebihi 6.25 kPa (30 in. of water).

14

Buku Panduan Siswa November 2003

12

Turbo Outlet Pressure Sensor

Turbo Outlet (Boost) Pressure Sensor dipasang pada bagian depan kanan Cylinder Head. Sensor ini juga digunakan sebagai input untuk mengatur air/fuel ratio secara elektronis untuk menurunkan emisi gas buang dan menjaga respon Engine pada saat akselerasi. Sensor ini juga mengukur tekanan udara di inlet manifold (Boost Pressure) dan diinformasikan juga ke Service Tool (ET). Kerusakan pada sensor ini dapat mengakibatkan tenaga Engine di-derate 60 % (kalau hasil pembacaan dari sensor menunjukkan 0 psi).

15

Buku Panduan Siswa November 2003

1

4 3

2

13 Identifikasi Komponen: Atmospheric Pressure Sensor dipasang pada Hydraulic Supply Pump Group dan sensor ini berhubungan dengan udara luar. 1. Atmospheric Pressure Sensor Fungsi: 2. Fuel Temperature Sensor • Mengukur tekanan udara luar untuk Automatic Altitude 3. Primary Speed/ Compensation (tenaga Engine akan secara otomatis meTiming Sensor nyesuaikan dengan tingkat ketinggian tempat dimana 4. Secondary Speed/ Engine itu beroperasi). Timing Sensor • Membaca tekanan absolut sebagai input untuk Fuel Ratio Control dan menginformasikan ke ET/ CAT MS. •

Sebagai acuan pressure sensor yang lain dalam pembacaan tekanan (mengkalibrasi pressure sensor yang lain).

Fuel Temperature Sensor digunakan untuk mengukur suhu bahan bakar untuk Automatic Fuel Temperature Compensation. Primary dan Secondary Speed/Timing Sensor 16

Buku Panduan Siswa November 2003

2 1 3

4

14

1. Oil Supply Line

Oil Supply Line (1) berasal dari Engine Oil Gallery dan sebagai pipa isap dari HEUI Pump.

2. Compensator Valve

Conpensator Valve mengatur aliran oli di dalam HEUI Pump agar bekerja sesuai dengan kebutuhan.

3. Pump Control Valve

Pump Control Valve mengatur kemiringan Swashplate dari HEUI Pump secara elektronis dan bekerjasama dengan Compensator Valve.

4. Fuel Transfer Pump

Fuel Transfer Pump letaknya ada di belakang HEUI Pump.

17

Buku Panduan Siswa November 2003

15

Lubrication Oil Pump

•

Terletak di dalam Oil Pan. Pompa men-supply oli ! 65 psi ke Engine Oil Gallery untuk pelumasan Engine dan input dari HEUI Pump.

•

Jenis pompa ini adalah gear type.

•

Mempunyai Relief Valve di dalam pompa itu sendiri.

18

Buku Panduan Siswa November 2003

16

Timing Calibration Sensor

Timing Calibration Sensor dipasang apabila kita akan melakukan Timing Calibration dengan menggunakan ET. Pada Machine tertentu Sensor ini sudah terpasang pada Flywheel Housing.

19

Buku Panduan Siswa November 2003

1 2

17

Water Separator

Pada High Pressure Fuel System yang mencapai 22.000 psi, kualitas bahan bakar sangatlah penting. Adanya kandungan air pada bahan bakar dapat mengakibatkan timbulnya karat pada Plunger dan Barrel. Water Separator ini adalah Primary Fuel Filter dengan daya saring 30 micron.

2 Micron Secondary Fuel Filter

Dengan alasan tertentu pada HEUI Engine, Filter 2 micron harus dipakai. Celah antara Plunger dan Barrel pada Injector adalah 5 micron. Tidak diperbolehkan mengisi Fuel Filter pada saat penggantian

Perawatan dan Penggantian Water Separator

Water Separator di-drain airnya setiap hari dan penggantiannya setiap 500 jam.

20

Buku Panduan Siswa November 2003

18 Komponen HEUI Engine

Komponen Electric: Komponen Mekanis: • ECM • Hyd. Supply Pump Gp. • PM • Pump Control Valve • Timing Calibration Conn. • Compensator Valve • HEUI Pressure Sensor • Cold Start Reservoir • Hydraulic Temp. Sensor • Check Valve • Primary Speed/Timing • Fluid Manifold Sensor • Water Separator • Secondary Speed/timing • Secondary Filter Sensor • Transfer Pump • Coolant Temp. Sensor • Press. Regulator Valve • Atmospheric Press. Sensor • Injector • Turbo Inlet Press. Sensor • Jumper Tube • Turbo Outlet Press. Sensor • Injector Oil Adapter • Oil Pressure Sensor • Fuel Temperature Sensor • Coolant Flow Switch • Machine Interface Conn. • Engine & Machine Ground Bolt • Data Link Connector • Throttle Position Sensor • Shut down Switch

21

Buku Panduan Siswa November 2003

19

Pada session ini akan dibahas beberapa sistem antara lain: • • • • • • • •

Electronic Control Module Hydraulic Electronic Unit Injector Solenoid Timing Wheel Timing Control Fuel Quantity Control Speed Control Cold Mode Timing Calibration

22

Buku Panduan Siswa November 2003

20

Electronic Control Module

Fungsi ECM adalah sebagai governor dalam Fuel System yang bekerja secara computerizes. ECM menerima sinyal dari semua sensor untuk menghidupkan Injector Solenoid dan mengatur Timing dan Engine Speed. ECM yang terdapat pada gambar ini adalah ADEM II (Advance Diesel Engine Management generasi ke 2). ECM dapat ditukar-tukar pada berbagai aplikasi Machine. Penggantian ECM adalah langkah yang terakhir dalam troubleshooting sesudah komponen input dan output-nya benar-benar dipastikan dalam kondisi bagus.

23

Buku Panduan Siswa November 2003

21

Personality Module

Personality Module merupakan software dimana didalamnya berisi informasi Fuel Setting untuk, antara lain Horsepower, Torque Rise dan Air/Fuel Ratio Control sehingga menentukan bagaimana Engine itu beroperasi.

Dua metode mengupgrade Software

Ada dua metode untuk meng-update Software PM yaitu : • •

Flash Programming Mengganti PM

24

Buku Panduan Siswa November 2003

22 Unit Injector

Fuel Injection Sistem elektrik pada 3400E HEUI Engine sama dengan 3500B EUI Engine. Yang berbeda adalah cara penekanan Injector-nya, yaitu dilakukan secara hidrolis. Sinyal listrik dari ECM hanya digunakan untuk membuka dan menutup Injector Solenoid. Solenoid Valve mengatur aliran oli hidrolik yang bertekanan ke dalam Injector. Jumlah bahan bakar yang terbakar di ruang bakar tergantung pada berapa lama Solenoid dialiri arus (energized). Sedangkan timing dari Injector ditentukan oleh kapan Solenoid itu mulai diberi arus (energized).

Injector Solenoid bekerja pada 105 Volt DC. Hati – hati pada saat Engine hidup. 25

Buku Panduan Siswa November 2003

23 Injector Testing

Ada beberapa pengujian untuk menentukan Injector atau Cylinder nomor berapakah yang bermasalah, antara lain: •

Injector Solenoid Test Pengujian ini dapat dilakukan pada saat Engine mati dan kunci kontak ‘on’. Pengujian ini dapat dilakukan secara otomatis dengan menggunakan ECAP / ET. Pengujian ini digunakan untuk mengetahui kondisi Solenoid (bagus, short atau open).

•

Cylinder Cut Out (Manual Test) Pengujian ini dilakukan pada saat Engine running pada berbagai macam kecepatan. Injector dapat dimatikan satu atau lebih pada saat yang bersamaan. Pada pengujian ini kita memantau suara Engine atau Injection Duration.

•

Automatic Injector Test Pengujian ini dilakukan pada saat Engine running dan ET dapat secara otomatis mematikan Injector satu persatu dan nilai nominal dari Injection Duration dapat ditampilkan.

26

Buku Panduan Siswa November 2003

24

Fuel Injection Control System Pengaturan Fuel Timing

Gambar diatas menunjukkan Timing Control Logic pada ECM.

Input dari Timing Control

Engine Speed, jumlah Bahan Bakar (berdasarkan beban Engine) dan Hydraulic Oil Temperature adalah sinyal masuk yang diterima oleh Timing Control. Sinyal Hydraulic Temperature digunakan untuk mengaktifkan Cold Mode bila suhu dari Engine Oil masih dingin. Semua sinyal input tesebut dikombinasikan untuk menentukan kapan penyemprotan bahan bakar dimulai.

Keuntungan Timing Control

Timing Control mengoptimumkan timing pada semua kondisi operasi dan keuntungannya adalah: • • • •

Menurunkan emisi gas buang. Menurunkan pemakaian bahan bakar dengan tetap untuk mempertahankan unjuk kerja dari Engine. Usia Engine lebih awet. Mempermudah Engine hidup pada saat kondisi dingin.

27

Buku Panduan Siswa November 2003

25 Pengaturan jumlah Bahan Bakar

Ada 4 input yang mengatur jumlah Bahan Bakar: 1. 2. 3. 4.

Input dari Timing dan Jumlah Bahan Bakar

Engine Speed Injection Actuation Pressure Throttle Position Boost Pressure (tekanan udara pada inlet manifold).

Tiga variable yang menentukan jumlah dari bahan bakar dan timing: 1. Awal penyemprotan bahan bakar menentukan Timing 2. Injection Duration (lamanya Injector menyemprotkan Bahan Bakar). 3. Injection Actuation Pressure.

28

Buku Panduan Siswa November 2003

26

Speed Timing Sensor

Terdapat dua buah Speed Timing Sensor yaitu Primary dan Secondary dimana fungsinya yaitu: 1. Mengukur Engine Speed 2. Mengukur Timing Engine 3. Menentukan lokasi dari TDC pada Cylinder

Pemasangan Sensor

Keluarkan Slip Head dari Speed Timing Sensor dan pasang sehingga menyentuh dari Timing Wheel. Pada saat Engine hidup Speed Timing Sensor akan menyesuaikan celah/jarak antara Sensor dengan Timing Wheel secara otomatis.

29

Buku Panduan Siswa November 2003

27

Primary Sensor

Primary Speed/Timing Sensor yang terletak di sebelah kanan Engine mengukur kecepatan Engine untuk Governor dan posisi Crankshaft untuk Timing serta pengenalan nomor Cylinder.

Secondary Speed Timing Sensor

Secondary Speed/Timing Sensor yang terletak di sebelah kiri Engine berfungsi apabila Primary Speed/Timing Sensor rusak.

Power Supply

ECM mengirim Supply Power ke Primary dan Secondary Speed Timing Sensor sebesar 12,5 + 1 Volt

30

Buku Panduan Siswa November 2003

28 Timing Wheel

Timing Wheel mempunyai 24 gigi. 23 gigi diantaranya mempunyai lebar gigi 80% / 20%. Satu gigi mempunyai gigi yang sama besar yaitu 50% / 50%. Gigi yang satu ini digunakan untuk menentukan lokasi TDC pada Cylinder no. 1.

31

Buku Panduan Siswa November 2003

29 Output Sensor

Speed/Timing Sensor dipasang pada posisi vertical terhadap gigi dari Timing Wheel. Pergerakkan gigi terhadap sensor menghasilkan sinyal PWM untuk keperluan Timing dan menghasilkan sinyal frequency untuk mengukur Engine Speed. Selama Engine beroperasi normal, Primary Speed/Timing Sensor-lah yang memberikan sinyal untuk keperluan speed dan timing dari Engine. Sedangkan Secondary Speed/Timing Sensor akan bekerja apabila ada kerusakan pada Primary Speed/Timing Sensor atau ada problem yang intermitten untuk menjaga agar Engine tidak mati mendadak.

32

Buku Panduan Siswa November 2003

30 Crangking

Speed/Timing Sensor menggunakan konfigurasi gigi Timing Wheel untuk : • •

Top Dead Center No. 1 (ketika sudah ditemukan baru dapat mengenali nomor dari Cylinder). Kecepatan dari Engine (Engine Speed).

Pada HEUI Engine, HEUI Pump tidak akan menghasilkan aliran oli apabila Engine berputar terbalik sehingga Engine ini tidak bisa hidup bila putaran Engine dibalik (reverse rotation)

33

Buku Panduan Siswa November 2003

31 Firing Order

Pada saat start, Speed/Timing Sensor mulai memantau pulsa yang dihasilkan dari perpotongan gigi dengan Sensor pada Timing Wheel. Sesudah berputar satu putaran penuh, baru posisi dari masingmasing TDC dapat dibaca oleh ECM seperti pada gambar di atas. Pada saat mulai berputar tidak ada bahan bakar yang disemprotkan sebelum: • Berputar satu putaran penuh • TDC dari semua Cylinder dapat diketahui oleh ECM.

Timing Calibration

Timing Calibration dilakukan ketika: • Penggantian ECM • Penggantian Speed/Timing Sensor • Penggantian Timing Wheel • ECM meminta kalibrasi (calibration required) Caranya yaitu dengan menggunakan ET atau ECAP dan memasang Timing Probe pada Flywheel Housing. Pada D9R / D10R Timing Probe ini sudah terpasang secara permanen.

34

Buku Panduan Siswa November 2003

32 HEUI Engine memproteksi Engine secara elektronis terhadap beberapa hal: • • • • •

Maximum Horse Power Torque Limit Fuel Ratio Control Cold Mode Limit Cranking Limit

Selain itu HEUI Engine juga akan men-derate bahan bakar (derate power) pada kondisi: • • •

Automatic Altitude Derate (karena ketinggian tempat dimana Engine beroperasi) Automatic Filter Compensation (pada saat Air Filter buntu). Engine Warning Derate (ada beberapa peringatan pada CMS yang menyebabkan Engine power derate).

Juga dengan adanya kehilangan Boost Pressure (menilai 0 psi) Engine Power akan di-derate sebanyak 50 – 60 %. Dengan adanya kelebihan panas pada bahan bakar, tenaga Engine juga akan di-derate sebanyak 5%.

35

Buku Panduan Siswa November 2003

33

Fuel System yang akan dibahas di sini adalah HEUI Engine Fuel System khususnya 3408E dan 3412E. Arti warna pada gambar Fuel System: Pada Sirkuit Hydraulic & Lubrication • • • •

Merah: Oli dengan tekanan tinggi. Merah putih strip – strip: Tekanan oli yang diturunkan (reduced oil Pressure). Coklat: Tekanan oli pelumasan Hijau: Tekanan oli yang kembali ke Tangki (return).

Pada Sirkuit Bahan Bakar • • •

Merah: Bahan Bakar bertekanan tinggi (High Pressure Fuel) Merah putih strip-strip: Tekanan Bahan Bakar dari Transfer Pump. Hijau: Tekanan Bahan Bakar yang kembali menuju Tangki (return)

36

Buku Panduan Siswa November 2003

34 Lubrication Pump

Pada HEUI Engine, Lubrication Pump mempunyai dua fungsi yaitu: • Memberikan oli untuk pelumasan komponen Engine • Memberikan oli ke HEUI Pump (Charge Pump).

Cold Start Oil Reservoir

HEUI Pump mempunyai Cold Start Reservoir yang fungsinya mencegah kavitasi pada saat Engine mulai hidup dan Lubrication Pump belum memberikan jumlah oli yang cukup ke HEUI Pump. Pada Reservoir terdapat 2 sensor yaitu Engine Lubrication Pressure Sensor dan Engine Oil Temperature Sensor.

High Pressure Oil

Selama operasi normal, tekanan oli pada High Pressure adalah antara 725 psi – 3100 psi. Pada saat Engine hidup tekanan tersebut harus terjadi pada Fluid Manifold di Injector.

Low Pressure Fuel

Bahan bakar mengalir dari Tanki ke Water Separator – Fuel Transfer Pump – ECM (mendinginkan) – Secondary Fuel Filter – Injector. Pressure Regulating Valve mempertahankan tekanan bahan bakar sebesar 45 psi – 60 psi.

Fuel Temperature Sensor

Fuel Temperature Sensor dipasang pada Fuel Supply System untuk mengkalkulasi kehilangan tenaga karena suhu dari bahan bakar yang bervariasi.

37

Buku Panduan Siswa November 2003

35

Sistem Operasi Hydraulic Unit Injector High Pressure Hydraulic Oil mengirimkan oli ke masingmasing Injector melewati Jumper Tube. “Viton” o ring seal dipasang pada sambungan antara Injector dengan Fluid Manifold.

38

Buku Panduan Siswa November 2003

36 Bahan bakar bertekanan rendah masuk ke dalam Injector lewat lubang pada Fluid Supply Manifold. Bahan bakar yang masuk ke masing-masing Injector dipisahkan dari Combution Chamber dan daerah di bawah Valve Cover dengan O-ring seal. Untuk mencegah masuknya gas dari Combution Chamber ke dalam Fuel Supply antara Injector dengan Cylinder Head maka dipasang Injector Sleeve yang merupakan metal-tometal contact.

39

Buku Panduan Siswa November 2003

3

2

1

37 Fluid Supplay Manifold

Gambar di atas adalah Fluid Supplay Manifold : 1. Hydraulic Supplay Passage 2. Lubrication Supplay Passage 3. Fuel Supplay Passage

40

Buku Panduan Siswa November 2003

38 Pemasangan Injector

Prosedure dalam pemasangan Injector pada HEUI Engine: 1. Bersihkan permukaan Injector, Injector Sleeve dan pasang O-ring seal yang baru. 2. Lumasi O-ring seal dengan oli dan pasang Injector pada Injector Sleeve. 3. Luruskan Injector sehingga siap untuk dipasang Injector Clamp. 4. Pasang Injector Clamp dan kencangkan bautnya dengan torque 47 + 9 Nm (35 + 7 Lb ft). 5. Pasang O-ring seal yang baru pada Jumper Tube dan Rocker Arm Base. 6. Letakkan Injector Oil Adapter dan Jumper Tube pada posisinya. 7. Pasang Allen Screw dan Hex Head Bolt dengan dikencangkan tangan. Jika Injector Oil Adapter sebelumnya masih terpasang pada Injector, maka kendorkan Allen Screw terlebih dahulu. 41

Buku Panduan Siswa November 2003

40

39 Pengencangan Injector

Urutan pengencangan Injector (torque procedure): 1. Kencangkan Allen Screw dan Hex Head Bolt dengan tangan sampai rapat. 2. Torque vertical Hex Head Bolt 5 + 3 Nm (4 + 2 Lb ft). 3. Torque horizontal Hex Head Bolt 5 + 3 Nm (4 + 2 Lb ft). 4. Torque Allen Screw + 0. 2 Nm (10 + 2 Lb in). 5. Torque Hex Head Bolt 47 + 9 Nm (35 + 7 Lb. Ft). 6. Torque horizontal Hex Head Bolt dengan 47 + 9 Nm (35 + 7 Lb ft). 7. Torque Allen Screw dengan 12 + 3 Nm (9 + 2 Lb ft). 8. Periksa semua kebocoran dengan cara meng-crank Engine dengan status crank w/o pada posisi ‘on’. Kemudian bandingkan antara Injection Actuation Pressure dengan Desired Injection Actuation Pressure. CATATAN: Gunakan Literature yang terbaru dalam melakukan prosedur pengencangan diatas.

42

Buku Panduan Siswa November 2003

40 Injector de-energized

Pada saat Injector de-energized, Poppet Valve berada pada posisi kiri karena adanya dorongan Spring. Poppet Valve dihubungkan dengan Armature oleh Armature Screw. Ketika Poppet Valve tertutup, Inlet Valve mencegah masuknya High Pressure Oil ke Injector. Pada saat Exhaust Poppet Seat terbuka hubungan antara Intensifier Piston Cavity terbuka dengan udara luar (atmosphere).

Injector energized

Berpedoman pada semua sinyal yang masuk dari sensor, ECM mengkalkulasikan jumlah dan timing bahan bakar yang akan disemprotkan ke dalam ruang bakar. Pada saat Solenoid energized maka timbul kekuatan magnet yang dapat menarik Armature dan dapat menggerakkan Poppet Valve. Poppet Valve bergerak melawan Spring, sehingga membuka Inlet Seat dan menutup Exhaust Seat. Hydraulic Pressure dari Hydraulic Supply Manifold melewati Jumper Tube menuju Intensifier Piston.

43

Buku Panduan Siswa November 2003

41 Plunger

Adanya tekanan oli dari Supply Manifold menyebabkan Intensifier Piston dan Fuel Plunger bergerak turun. Gerakan turun dari Plunger menekan bahan bakar yang terperangkap antara Plunger Face dan Nozzle Check Seat.

44

Buku Panduan Siswa November 2003

42 Pengabutan Bahan Bakar

Ketika tekanan bahan bakar yang terperangkap melebihi Valve Opening Pressure (VOP) + 4500 psi maka Check Valve naik dan bahan bakar masuk melewati lubang-lubang di dalam Nozzle menuju ruang bakar. Pada akhir dari penyemprotan Nozzle Check Valve menutup pada tekanan 300 psi. Fungsi Reverse Flow Check Valve adalah mencegah induksi pembakaran gas masuk kedalam Nozzle.

45

Buku Panduan Siswa November 2003

43 PRIME

PRIME (Pre Injection Metering) adalah sistem yang mengatur spill port sehingga membatasi bahan bakar yang dialirkan ke ruang bakar sebanyak 25% dari displacement Fuel Plunger. Berikut ini adalah tiga tahapan dari PRIME: 1. Injection Pressure mulai naik menyebabkan gerakan awal dari Plunger. 2. Ketika PRIME rate shaping passage pada Plunger terhubung dengan spill port dalam barrel, tekanan akan turun menjadi di bawah VCP sehingga Fuel masuk ke spill port. 3. Plunger terus turun sehingga bahan bakar yang terperangkap bertekanan tinggi sehingga terjadilah penyemprotan bahan bakar (injection).

Keunggulan

Keunggulan dari PRIME adalah: • Menurunkan emisi gas buang • Menurunkan tingkat kebisingan • Mengurangi keausan pada komponen Cylinder.

46

Buku Panduan Siswa November 2003

44 HYDRAULIC SYSTEM Salah satu input dari Desired Injection Actuation Pressure adalah Engine Speed. HEUI Pump yang digunakan adalah Piston Pump dengan Variable Displacement Control.

47

Buku Panduan Siswa November 2003

45 HEUI Pump

Prosedur penggantian HEUI Pump: Setelah HEUI Pump yang baru terpasang dengan benar HEUI Pump harus di-priming agar pompa tidak overheating karena kekurangan supply oli pada saat awal start.

Prosedure penggantian

Prosedurnya adalah: • •

Buka Plug dari Priming Port Isi Reservoir dengan oli apabila tidak memakai Prelube System.

Fuel Transfer Pump

Pada bagian belakang dari HEUI Pump juga dipasang Fuel Transfer Pump (gear type) dan di dalamnya ada Relief Valve yang mempunyai setting antara 90 psi – 110 psi.

Fuel Pressure Regulator

Tekanan Low Pressure Fuel System diatur oleh Fuel Pressure Regulator yang mempunyai nilai setting 45 psi – 60 psi.

48

Buku Panduan Siswa November 2003

1

4

2

5 3 6

46 Komponen HEUI Pump

Berikut adalah nama-nama kompnen pada HEUI Pump: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Cold Start Oil Reservoir Swashplate Swashplate Pivot Displacement Control Piston Piston Pump (satu diantara tujuh) Check Valve

49

Buku Panduan Siswa November 2003

2 1

3

11

4 5 6 9

7 8 10

47 Komponen pada Compensator

Berikut adalah nama-nama bagian dari Compensator Valve: 1. Compensator Valve Assembly 2. Pressure Limiter Spool 3. Load Sensing Spool 4. Check Valve 5. Valve Base 6. Oil Supply dari Pompa 7. Pressure Limiter menuju Case Drain 8. Menuju Displacement Control Piston 9. Pump Control Valve menuju Case Drain 10. Transfer Pump Drive and Mounting 11. Pump Control Valve

50

Buku Panduan Siswa November 2003

48 Pada saat awal start

Displacement dari HEUI Pump diatur untuk menjaga Desired Injection Actuation Pressure yang dibutuhkan oleh Injector. Pengaturan ini dilakukan secara Electro Hydraulic. Displacement dari pompa bervariasi dari 00 sampai 15.50 (maximum angle). Pada saat Engine tidak hidup posisi Swashplate berada pada posisi maksimum. Selama beroperasi Displacement Control Piston mengatur posisi Swashplate sesuai dengan flow yang dibutuhkan. Pada saat awal start posisi Swashplate berada pada posisi maksimum sampai tekanan di sistem mencapai 900 psi.

51

Buku Panduan Siswa November 2003

49

Posisi pada saat startup

Pada saat start-up oli dari HEUI Pump masuk ke dalam Compensator Group dan Pump Control Valve energized sehingga tekanan oli naik secara cepat. Load Sensing Spool bergerak ke kanan sehingga oli dari Displacement Control Piston tertutup ke Case Drain. Dan Swashplate pada posisi sudut maksimum. Drain Orifice pada bagian bawah Control Valve memberikan hambatan yang kecil sehingga gerakan Valve menjadi sangat halus.

52

Buku Panduan Siswa November 2003

50 Pada saat destroke

Sesudah Engine hidup dan tekanan oli naik, ECM akan mengirim sinyal ke Control Valve untuk menyesuaikan Actual Injection Actuation Pressure dan Desired Injection Actuation Pressure dengan cara mengatur arus yang masuk ke dalam Control Valve Solenoid. Pada saat destroke, ECM memutuskan arus ke Pump Control Valve sehingga menyebabkan tekanan oli pada Spring Chamber turun.

53

Buku Panduan Siswa November 2003

51 Upstroke

Pada saat beban Engine naik Injection Actuation Pressure yang dibutuhkan juga naik, sehingga ECM akan menaikkan arus ke Solenoid Control Valve.

Pressure Limiter

Jika Load Sensing Spool atau Pump Control Valve rusak, untuk memenuhi kebutuhan Desired Pressure maka Pressure Limiter Spool akan menurunkan sudut Swashplate sehingga flow pompa akan turun. Setting dari Pressure Limiter Spring adalah + 3700 psi. Pada kondisi seperti ini tekanan dari Injection Actuation Pressure akan berkisar pada 3600 psi – 3700 psi dan Check Engine Lamp akan menyala.

54

Buku Panduan Siswa November 2003

52 Pump Control Valve

Pump Control Valve terletak pada Compensator Control Assembly yang di dalamnya terdapat Pressure Limiter dan Load Sensing Spool. Ketika Actual Injection Actuation Pressure kurang dari Desired Injection Actuation Pressure, maka ECM akan mengirim arus ke Pump Control Valve Solenoid. Fungsi dari Pump Control Valve adalah mengatur kemiringan Swashplate pada HEUI Pump.

55

Buku Panduan Siswa November 2003

53 6 Power System

HEUI System mempunyai 6 Power Supply dengan berbagai variasi tegangan. EXTERNAL POWER SUPPLY ECM Power Supply: 24 Volt INTERNAL POWER SUPPLY Speed/Timing Sensor Supply: 12.5 Volt Injector Power Supply: 105 Volt. Analog Sensor Power Supply: 5 Volt Digital Sensor Power Supply: 8 Volt. Pump Control Valve Power Supply: 0 sampai 24 Volt.

56

Buku Panduan Siswa November 2003

54 ECM

Power supply ke ECM (24 Volt) bersumber dari Battery melalui Circuit Breaker. Ground Bolt yang ada pada Engine adalah ground bolt untuk ECM. Jika tegangan Battery lebih dari 32.5 Volt atau kurang dari 9.0 Volt maka akan muncul Diagnostic Code.

Speed/Timing Sensor

Supply voltage untuk Speed/Timing Sensor adalah 12.5 + 1 volt. Kerusakan power supply ataupun kerusakan Speed/ Timing Sensor akan mengakibatkan Engine mati.

Injector

Injector Power Supply berasal dari ECM sebesar 105 volt. Adanya kerusakan power supply yang menuju salah satu dari Injector dapat menyebabkan tidak adanya bahan bakar yang disemprotkan pada Cylinder tersebut.

Analog Power Supply

Analog Power Supply di-supply ECM sebesar 5 + 0.2 volt. Yang termasuk Analog Sensor adalah sensor untuk Pressure dan Temperature

Digital Sensor Supply

ECM memberikan supply sebesar 8 + 0.5 volt untuk Digital Sensor. Diantaranya: • Throttle Position Sensor • Fan Speed Sensor • Exhaust Temperature Sensor

57

Buku Panduan Siswa November 2003

55

Pump Control Valve

ECM memberikan PWM sinyal dari 0 – 24 volt dan 0 – 800 mA ke Pump Control Valve. Control Valve dan power supply dapat diuji dengan ET pada menu Hydraulic Injection Actuation Pressure Test. Tekanan ini dapat distel dari min sampai max dengan menggunakan ET.

58

Buku Panduan Siswa November 2003

56

Electronic Sensor

Pada HEUI Engine ada beberapa Electronic Sensor sebagai komponen input.

Hydraulic Pressure Sensor

Hydraulic Pressure Sensor (Injection Actuation Pressure Sensor) dipasang pada Cylinder Head sebelah kanan (fluid manifold) dan digunakan sebagai komponen input dari ECM untuk mengukur Injection Actuation Pressure. Tekanan yang dibaca oleh ECM sebagai referensi untuk mengatur displacement dari HEUI Pump. Output dari Analog Sensor adalah 0 – 4.8 volt yang dapat membaca Pressure antara 600 – 4800 psi. Pada saat Engine mati pembacaan Pressure Sensor ini adalah 260 psi (default). ECM tidak akan mengaktifkan Injector untuk menghidupkan Engine pada saat pembacaan dari sensor ini di bawah 650 psi. Jika perbedaan antara desired dan actual pressure melebihi 145 psi dan ini terjadi lebih dari 0.5 detik maka ECM akan menunjukkan fault.

Hydraulic Temperature Sensor

Hydraulic Oil Temperature Sensor adalah sensor input dari ECM sebagai referensi terhadap penentuan timing dan fuel delivery berdasar kepada suhu dari Engine Oil. Cold Mode akan aktif bila sensor ini membaca suhu di bawah 600 C (140 0 F).

59

Buku Panduan Siswa November 2003

57

Throttle Position Sensor

Throttle Position Sensor memberikan input sinyal PWM ke ECM untuk pengaturan Engine RPM oleh Operator. Untuk memantau posisi dari sensor ini dapat kita lihat pada ET Status (dalam bentuk % dari 0% sampai 100%). Throttle Position Sensor adalah PWM sensor dengan input power supply 8 volt dan apabila sensor ini rusak maka Desired Engine RPM akan diturunkan ke Low Idle.

60

Buku Panduan Siswa November 2003

58

User Defined Shutdown User Defined Shutdown (jika dipasang) adalah input untuk ECM untuk mematikan Engine apabila kabel input-nya terhubung ke ground selama satu detik. Input kabel ini bisa dipasang dalam berbagai keperluan untuk safety seperti pada Fire Suppression (pemadam kebakaran) dan lain-lain. Pada Off Highway Truck sistem ini akan aktif pada kondisi: • • •

Parking Brake engaged (on). Transmission pada posisi netral Machine Ground Speed nol

Hal tersebut untuk keperluan safety dan tidak dipasang pada semua Machine.

61

Buku Panduan Siswa November 2003

59 CAT Data Link

CAT Data Link adalah kabel komunikasi dua arah antar beberapa Control dalam Machine dan juga Service Tool. Kabel CAT Data Link dipilin (lihat petunjuk pada Service Manual) dengan alasan supaya dapat mengurangi interferensi dari frequency radio (reduce RFI / radio frequency interference). Ada dua kabel Data Link yaitu CAT Data Link dan ATA Data Link. Kabel CAT Data Link digunakan untuk Normal Diagnostic dan Program sedangkan ATA Data Link untuk keperluan Flash Programming. ATA : American Truck Association

62

Buku Panduan Siswa November 2003

60 Logged Event

Logged Event pada ET Screen adalah merupakan kondisi abnormal yang telah terjadi pada saat pengoperasian Engine, antara lain : • • • • • • • • •

High Coolant Temperature di atas 107 0 C (225 0 F). Loss of Coolant Flow Low Lube Oil Pressure (sesuai dengan Oil Pressure Map) Abnormal Hydraulic Pressure (terlalu tinggi atau terlalu rendah) Hydraulic System Pressure fault User Defined Shutdown Air Inlet Rectriction Engine Overspeed Histogram Low Fuel Pressure (hanya pada Industrial Engine).

Untuk menghapus Logged Event pada ET Tool kita harus meminta Factory Password dari Caterpillar.

63

Buku Panduan Siswa November 2003

61 Throttle Switch

Throttle Switch digunakan untuk mengatur Engine RPM (menggantikan Throttle Lever pada Mechanical Engine). Hanya ada dua posisi yaitu High Idle dan posisi Low Idle. Status dari Throttle Switch dapat kita baca pada ET Tool pada menu Status.

64

Buku Panduan Siswa November 2003

63

62 Crank w/o Injection plug

Crank w/o Injection Plug digunakan untuk keperluan perawatan/maintenance. Apabila Crank w/o Injection pada posisi ‘on’ maka Engine tidak akan bisa hidup. Hal ini biasa dipakai pada saat pengecekan kebocoran dari fluid manifold atau Injector. Pada saat Engine running posisi Crank w/o Injection pada posisi off. Untuk meng-on dan off-kan Crank w/o Injection kita dapat melakukannya dengan menukar harness “HHH” dengan harness “JJJ”.

65

Buku Panduan Siswa November 2003

64

63

Throttle Lock Enable Switch

Throttle Lock Enable Switch berfungsi untuk mempertahankan Engine RPM pada posisi tertentu tanpa menginjak Throttle Posistion Sensor pada waktu yang lama. Ini dipasang pada Wheel Loader 988 F / 990 series II.

Set / Deceleration Switch

Engine RPM akan turun 20 rpm apabila kita menekan tombol ini sesaat dan Engine RPM akan turun 50 rpm perdetik apabila kita menekan tombol ini terus menerus.

Resume / Acceleration Switch

Tombol ini berfungsi untuk menaikkan Engine RPM. Engine RPM akan naik 20 rpm pada saat tombol ini ditekan sesaat dan naik 50 rpm perdetik pada saat kita tekan terus menerus.

Right Brake Pedal Switch

Dengan menekan Right Brake Pedal (pedal rem kanan) pada Wheel Loader maka fungsi dari Throttle Lock Switch tidak akan berfungsi (aktif) lagi.

66

Buku Panduan Siswa November 2003

64

Pengenalan terhadap ET

Electronic Technician adalah Caterpillar Software yang bisa dipasang pada sebuah Komputer dengan syarat: •

Komputer dengan Sistem Operasi Window 3.1 atau lebih.

ET Software harus kita pasang terlebih dahulu pada Komputer atau Laptop. Selain itu untuk menghubungkan antara ET dengan Machine kita harus mempunyai: • • • •

Communication Adapter 7X-1700 dengan SPM NEXG 4523 (untuk Machine) atau 171-4400 (Communication Adapter II) Unicable 139-4166 atau 160-0133 (Communication Adapter II). Serial Cable RS232 7X1425 atau 160-0141 (Communication Adapter II) Komponen lainnya yang mendukung penggunaan ET.

67

Buku Panduan Siswa November 2003

65

Menghubungkan ET dengan Machibne

Gambar di atas menunjukkan pemasangan ET ke Machine. Pada ET Service Tool connector kita pasang Dual Purpose Cable ke Communication Cable. Dari Communication Adapter dihubungkan ke Laptop (Komputer) yang sudah memiliki ET Software, melalui Cable 7X1425. Key switch harus pada posisi “ON”.

68

Buku Panduan Siswa November 2003

66

Layar Computer

Gambar di atas adalah layar dari Laptop (Komputer). Caranya yaitu dengan menghidupkan Komputer sampai pada layar Komputer terlihat layar seperti itu. Kemudian double click pada icon Electronic Technician (arah panah). Tunggu beberapa saat sampai muncul pilihan ECM.

69

Buku Panduan Siswa November 2003

67

Penyetelan “COM” pada Komputer dan jenis Communication Adapter yang dipakai

Apabila ET tidak mau berkomunikasi dengan ECM maka tindakan selanjutnya adalah: • • • • • •

Klik “Setting” Klik “Preferences” sampai muncul layar seperti gambar di atas. Pilih jenis Communication Adapter yang dipakai. Pilih COM yang dipakai pada Komputer Kalau sudah sesuai baru klik ”OK” Lanjutkan dengan masuk lagi ke ET (connect).

70

Buku Panduan Siswa November 2003

68

Layar ET

Apabila kita sudah terhubung ke ET maka pada layar Komputer akan muncul seperti gambar di atas. Pada saat itu kita tunggu sampai layar berikutnya muncul.

71

Buku Panduan Siswa November 2003

69

Layar ET

Apabila kita sudah memilih ECM (Select ECM) dan pilihan kita adalah Engine ECM, maka pada layar akan muncul seperti pada gambar atas. Pada layar akan muncul: • • • • • •

Equipment ID Engine Serial Number ECM Serial Number Personality Module Part Number Personality Module Release Date Personality Module Description

Dari sinilah kita bisa temukan Engine S/N pada ET Service Tool.

72