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8/14/2019 [LAB05]Motor ECH Daihatsu
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Alumnos:
Altamirano Crdova, Luis Alberto 20084520E
Enciso Bellido, Hiroshi Adrin A. 20090109A
Espinoza Velsquez, Marco Antonio 20051055A Tello del Pino, Eduardo Jos 20070198I
UNI UNIVERSIDADNACIONALDE INGENIERAFacultad de Ingeniera
2012BANCO DE PRUEBAS EN EL MOTOR
GASOLINERO DAIHATSU
Ing. Pinedo Saavedra, Guido Alfredo.
Informe N 05 de Laboratorio deMotores de Combustin Interna.
Laboratorio De
Motores deCombustinInterna
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INDICE
1. Introduccin1.1. Objetivos1.2. Fundamento Terico
1.3. Instrumentacin Y Equipos Utilizados.
2.Procedimiento2.1. Experimental
2.2. Calculo Analtico3.Resultados Y Discusin4.Conclusiones5.Observaciones
6.Recomendaciones
7.Bibliografa
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IntroduccinGuiados por el Ing. Guido Pinedo quien nos ilustro: que en el funcionamiento de un motor
de combustin interna se conjugan una serie de parmetros efectivos e indicados, que en
conjunto van a caracterizar al motor, uno de estos parmetros es la potencia de perdidas
mecnicas que tiene un motor durante su funcionamiento, a partir de este parmetro se
pueden empezar a calcular algunos de estos parmetros. Para predecir el comportamiento
de un motor bajo un determinado rgimen (de carga o de velocidad es necesario), es
necesario conocer como varan los parmetros (que estn interrelacionados entre s) del
motor que se est analizando, por ello en presente laboratorio se mostrara un mtodo
sistemtico y sencillo para bosquejar estos grficos caractersticos de un motor. El equipo
utilizado para el ensayo fue un freno elctrico, un motor Daihatsu CB 22 de 3 cilindros y
finalmente un banco de control FORD.
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Objetivos Realizar el estudio experimental del comportamiento de los motores de encendido
por chispa en funcin de la velocidad y la carga.
Identificacin de la instalacin e instrumentacin de un banco de pruebas para unmotor de encendido por chispa.
Conocer la metodologa experimental para la obtencin de las caractersticas develocidad y carga en los motores (Daihatsu).
Obtener la dependencia de estos parmetros (coeficiente de exceso de
aire, eficiencia volumtrica) en funcin de la velocidad del motor y del
ngulo de apertura de la mariposa.
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Fundamento Terico.PARAMETROS DEL PROCESO DE ADMISIN
La cantidad de carga fresca que ingresa en el proceso de admisin, es decir, el llenado del
cilindro, depende de los siguientes factores:
1) De la resistencia hidrulica en el sistema de admisin, que hace disminuir la presin de
la carga suministrada en la magnitud p;
2) De la existencia de cierta cantidad Mr de productos quemados (gases residuales) en elcilindro, que ocupan parte de su volumen;
3) Del calentamiento de la carga por las superficies de las paredes del sistema deadmisin y del espacio interior del cilindro en la magnitud T, como consecuencia de lacual disminuye la densidad de la carga introducida.
COEFICIENTE DE LLENADO
El grado de perfeccin del proceso de admisin se acostumbra evaluar por el coeficiente dellenado o rendimiento volumtrico nvque es la razn entre la cantidad de carga fresca quese encuentra en el cilindro al inicio de la compresin real, es decir, al instante en que secierran los rganos del intercambio de gases, y aquella cantidad de carga fresca que podrallenar la cilindrada (volumen de trabajo del cilindro) en las condiciones de admisin.
Los clculos muestran que para los motores con formacin externa de la mezcla, quefuncionan con combustible lquido, la diferencia entre los coeficientes de llenado,calculando considerando la condicin de la carga fresca puede ser el aire o la mezcla aire combustible, es insignificante.
Por eso en lo sucesivo, para estos motores as como para los de tipo Diesel, vamos adeterminar la nv la cantidad de aire admitida al cilindro. Segn la definicin:
nv = Gar / (Vh*k) = Vk / Vh
donde Gar es la cantidad msica real de carga fresca que se encuentra en el cilindro alinicio de la compresin, en Kg; Vk, el volumen ocupado por la carga fresca y reducido a lascondiciones de admisin (Pk y Tk), en m3.
En los motores de cuatro tiempos con barrido del cilindro en el periodo de traslapo de lasvlvulas y en los motores de dos tiempos parte de la carga fresca suministrada se pierde enel barrido y no participa en los procesos de compresin y combustin.
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COEFICIENTE DE EXCESO DE AIRE
En el motor de automvil la cantidad de aire realmente consumida puede ser, en funcin deltipo de formacin de la mezcla, de las condiciones de encendido y combustin, as comodel rgimen de funcionamiento, mayor, igual o menor que la necesaria tericamente para lacombustin completa.
La relacin entre la cantidad real de aire que ingresa al cilindro del motor (l, en Kg o L, enKmol) y la cantidad de aire tericamente necesaria para la combustin de 1 Kg de
carburante, se denomina coeficiente de exceso de aire y se designa con la letra :
= l / lo o = L/Lo
Siendo la mezcla estequiometrica L = Lo (l = lo) el coeficiente de exceso de aire = 1; si
< 1 (insuficiencia de oxgeno), la mezcla se denomina rica; cuando > 1 (exceso de
oxigeno), la mezcla se denomina pobre.
En los motores de gasolina con encendido de la mezcla homognea por chispa y conregulacin combinada, cuando la mariposa de gases est completamente abierta, la mayoreconomicidad y el transcurso suficientemente estable del proceso de combustin se logra
siendo = 1.11.3.
La mxima potencia de estos motores se obtiene enriqueciendo ligeramente la mezcla (=0.85 0.9). Para alcanzar un trabajo estable del motor a bajas cargas y en vaco se
necesita un mayor enriquecimiento de la mezcla. En caso de < 1, debido a la insuficienciade oxgeno, el combustible no se quema totalmente, como consecuencia de lo cual durantela combustin el desprendimiento de calor es incompleto y en los gases de escapeaparecen los productos de la oxidacin incompleta (CO, H, CH4y otros)
Figura 1: Grafica de la variacindel coeficiente de llenado enfuncin de la carga para un motor
ECH (a) y para un motor EC (b)
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Sobre el coeficiente de llenado (v), cuando el motor funciona cambiando la frecuencia de
rotacin, segn la caracterstica externa de velocidad, influyen la resistencia hidrulica en elsistema de admisin, el calentamiento de la carga fresca y la presencia de gasesresiduales.
Figura 2: Grafica de la variacin de laeficiencia volumtrica en funcin de lavelocidad para un motor ECH (a) ypara un motor EC (b)
Las diferencias en el proceso de formacin de la mezcla entre estos 2 tipos de motorestambin son notorias y estn estrechamente relacionadas con el mtodo de encendido. Enlos motores de carburador, una mezcla aire-combustible, muy homognea en su
composicin ingresa a los cilindros durante la carrera de admisin, y al final de la carrera decompresin, gracias a la accin de una chispa elctrica, proveniente de una buja, seproduce el encendido de la mezcla. Esto se produce siempre y cuando el coeficiente deexceso de aire este entre los lmites de inflamabilidad de las mezclas aire-gasolina,
aproximadamente esto ocurre si se encuentra en el rango 0.61.2; en caso contrario la
mezcla simplemente no arde.
RELACIN AIRE/COMBUSTIBLE
Es el nmero que expresa la cantidad, en masa o en volumen, de aire aspirado por unmotor de combustin para una cantidad unitaria de combustible. Dicha relacin es funcindel combustible, del tipo de motor, de su regulacin y de la carburacin.
El valor ideal o terico de tal relacin es el correspondiente a la relacin estequiomtrica.Cuando se trata de gasolina comercial, dicha relacin esta comprendida entre 14,7 y 15,1(es decir, unos 15 Kg. de aire por cada kilogramo de gasolina). Pero esto ocurre encondiciones terica o ideales, que no considera la mayor o menor rapidez con que sedesarrolla efectivamente la combustin.
Con una relacin aire / combustible ms baja que la estequiometrica (inferior a 14,7 para lagasolina) no todo el combustible podr quemarse y una parte quedar sin quemar oparcialmente quemado, con formacin de CO y HC. Hay que recordar que la combustin
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nunca es completa, independiente de la relacin aire combustible, puesto que la reaccinnunca se desarrolla en condiciones ideales.
Por lo general, en un motor automovilstico de encendido por chispa, la variacin de larelacin aire / combustible se produce slo entre las mezclas ricas.
Los valores de la relacin estequiometrica aire / combustible depende de la composicinqumica del carburante y, esencialmente, de la proporcin de las cantidades, en peso, decarbono e hidrgeno contenidas en cada molcula de combustible.
Variacin del coeficientev
en funcin de la velocidad mxima de la carga
Variacin del coeficientev
en funcin de la temperatura T ; 1-motor Diesel; 2-motor de
carburador
Variacin de la presin Pa, los coeficientes r y v en funcin de la carga del motor de
carburador
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Figura 3:Caracterstica del proceso de intercambio de gases en un motor de carburador de
cuatro tiempos: a) sistema de admisin y diagrama de presiones a lo largo de ste; b)diagrama indicado y fases de la distribucin de los gases; c) sistema de escape consilenciador de ruido; d) curvas de las alzadas de las vlvulas y de la presin en el cilindro
en funcin del ngulo ; las lneas llenas corresponden a la mariposa de gases
completamente abierta, las lneas discontinuas cuando est entreabierta.
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Instrumentacin Y Equipos
Utilizados
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Tablero de
Control
2 Freno
dinamomtrico
(Elctrico,de
corriente
continua)
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3Medidores de
presin y
temperatura del
aceite lubricante
4 Motor Gasolinero
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5 Medidor de flujode Combustible
6 Freno
7 Manmetro
inclinado.
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8Tanque de
Combustible
9 Cronmetro
10 Orejeras
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11 Tanquecontenedor de
aire
12 Medidor digitalde presin y
temperatura
ambiental
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Procedimiento.ENSAYO DE VELOCIDAD
1 Se prende el motor, a fin
de que se vaya
calentando.
2 Para el ensayo de
velocidad, se
mantiene constante
la apertura de la
vlvula de mariposa y
se varan las RPM del
motor con ayuda del
freno dinamomtrico
entre los siguientes
valores: 2600, 2400,
2200, 2000, 1800,
1600 y 1500.
3 Para cada uno de esos
valores de RPM, se
deber apuntar los
siguientes valores:
4 La fuerza que le ejerce el
freno (N), para conocer el
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torque y por consiguiente
la potencia de frenado.
5 El volumen de
combustible (cc) gastado
y el tiempo, con ayuda de
un cronmetro a fin de
calcular el flujo del
mismo.
6 La cada de presin en el
manmetro inclinado
(cm).
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9 La presin y temperatura
atmosfrica (C)
10 La presin y temperatura
del aceite lubricante (F)
11 La temperatura del
agua en la entrada
y la salida
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ENSAYO DE CARGA
1 Para el ensayo de carga,
se vara la apertura de la
vlvula de mariposa
entre60, 50, 40, 30, 20, y
10%, pero se mantiene
constante las RPM del
motor con ayuda del
freno dinamomtrico.
2 Para cada uno de esos valores
de apertura de la vlvula de
mariposa, se debern apuntar
los siguientes datos:
3 La fuerza que le ejerce el freno
(N), para conocer el torque y
por consiguiente la potencia
de frenado.
4 El volumen de combustible
(cc) gastado y el tiempo, con
ayuda de un cronmetro a fin
de calcular el flujo del mismo.
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5 La cada de presin en el
manmetro inclinado (cm).
6 La presin y temperatura
atmosfrica (C)
7 La presin y temperatura del
aceite lubricante (F)
8 La temperatura del agua a
La entrada y la salida
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Clculos Analticos.DATOS TCNICOS DEL BANCO DE PRUEBAS:
Freno:
Marca : BKB
Velocidad : 1250/3000 RPM
Corriente : 5082 A
Potencia : 1118 KW
Longitud del brazo : 32.02 cm
Dinammetro:
Marca : SALTER N60-M-MK-II
Capacidad : 60 lb(267.22N)
Aproximacin : 1/10lb
Motor:
Marca : Ford ingls
Potencia mxima : 39 HP a 5000 RPM
Potencia mxima que absorbe el freno : 30 HP a 3000 RPM
Par motor mximo : 52.5 lb-pie a 2700 RPM
Relacin de compresin : 8.9
Dimetro del cilindro : 48.41 mm
Carrera del mbolo : 80.95 mm
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PROCEDIMIENTO DE CLCULO:
Consideraciones
Pamb= 750.4 mmHg
Especificaciones del combustible:
Gasolina de 90 octanos ( ltkggasolina /7.0 )
Especificaciones del motor:
D = 76 mm (dimetro del cilindro)
L = 73 mm (carrera del cilindro)
i = 3 cilindros
L = 32 cm (brazo del dinammetro)
Cd : Coeficiente de descarga = 0.96
: Angulo de inclinacin del brazo del manmetro (15)
:1
d Dimetro mayor del orificio del tanque de almacenamiento del aire
cmd 21
:2
d Dimetro menor del orificio del tanque de almacenamiento del aire
cmd 52.12
Determinacin del Coeficiente de Llenado o Eficiencia Volumtrica (nv)
nv : Coeficiente de Llenado
Gar: Cantidad de aire Real
Gat: Cantidad de aire Terico
nv = Gar / Gat
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N = revoluciones por minuto del cigeal (RPM)
VH = cilindrada total del motor. (m3)
aire = densidad del aire corregida (kg/m3)
A = rea de la seccin del conducto de admisin (m2)
Aclaracin:
Para los 4 ultimos datos en regimen carga (hc) se vario el rea del conducto de admisin.
En este caso se habilit otro agujero de 1.5 cm de dimetro.
S = Longitud del lquido en el brazo del manmetro (m)aire = densidad del aire corregida (kg/m
3)
agua = densidad del agua (kg/m3)
agua = 1000 Kg/m3
Cd = 0.96 , (coeficiente de descarga)
= 15
Correccin de la densidad del aire:
P : Presin del Banco de Pruebas (mmHg)
T : Temperatura del Banco de Pruebas (C)
Como la temperatura ambiental en el banco de pruebas es variable, entonces hay una
variacin pequea en la densidad del aire.
3422 109348.93073.0)076.0(4
34
mLDiVhVH
2422
1
101416.3)02.0(4
)(4
mdA
24222
2
2
1 109087.4)015.0(4
)02.0(4
)(4
)(4
mddA
Gat = 30 * N * aire* VH (Kg/h)
aireOHsensgCdAGar 223600
T
Paire
273
273
7600
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Determinacin del Coeficiente de Exceso de Aire ( )
: Relacin estequiometrica de la mezcla
lo = 14.9 Kg de aire/Kg de combustible
Gc : Consumo de combustible (Kg/h)
V : Variacin de volumen del combustible (cm3)
V = 1/16 pinta
1 pinta = 473.18 ml
t : Variacin del tiempo en que se consume 1/16 pinta de combustible (s)
comb : Densidad del combustible (Kg/lt)
comb = 0.700 Kg/lt
Determinacin de la Potencia Efectiva (Ne)
lo
loGc
Gar
combt
VGc
6.3
)(9550
KWnMe
Ne
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Me : Momento Efectivo (N-m)
F : Fuerza aplicada sobre el dinammetro (N)
L : Brazo del freno (0.32 m)
n : RPM
Determinacin del gasto especfico (ge)
Gc: Gasto de combustible (Kg/Kg)
Ne: potencia efectiva,
LFMe
)/( KwhgPot
cGg
e
e
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Resultados Y Discusin.
Ensayo de velocidad:
Ensayo de Carga:
VER EN EXCEL
Conclusiones. De las perdidas mecnicas, las ms importantes son las por rozamiento, y estas
aumentan al aumentar de rotacin del cigeal; esto se puede explicar, ya que las
fricciones en los diversos mecanismos aumenta debido a altas velocidades
desarrolladas en forma proporcional a la velocidad que desarrolla el pistn. Tambin
el rgimen trmico influye mucho en este tipo de prdidas, debido a que con la
variacin de temperatura varia la viscosidad de los aceites de lubricacin.
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_4/datos%20labo%20de%20motores%20daihatsu.xlsxhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_4/datos%20labo%20de%20motores%20daihatsu.xlsxhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_4/datos%20labo%20de%20motores%20daihatsu.xlsx8/14/2019 [LAB05]Motor ECH Daihatsu
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Cuando el motor E.CH. trabaja a RPM variable, podemos observar de los grficos
Potencia especfica (Ne) vs velocidad de rotacin del cigeal, que al aumentar las
RPM (n), la potencia tambin aumenta pero hasta un punto ptimo de Nemax, luego
del cual la potencia disminuye con el incremento de las RPM. Esta disminucin se
debe a la falta de combustible para mantener una elevada potencia.
En la curva momento efectivo (Me) vs velocidad de rotacin del cigeal (RPM), se
nota la disminucin del momento con el aumento de la velocidad, pero en un primer
instante se observ que el momento se incrementa hasta un punto de Memax.
En el grfico de prdidas mecnicas se observa que stas aumentan a mayor RPM.
La resistencia que ofrecen los lubricantes al movimiento de las piezas es
proporcional a la velocidad de stas.
Existen factores que influyen sobre la magnitud de la prdidas mecnicas tales
como: el rgimen trmico del motor (temperatura de salida del agua de
refrigeracin), vaco en el mltiple de admisin, contrapresin en el tubo de escape.
A menores velocidades la eficiencia efectiva del ciclo de trabajo en la cmara de
combustin aumenta, el calor desprendido del combustible se esta aprovechando enuna mayor y mejor proporcin.
Observaciones. Los datos obtenidos en la experiencia y el procedimiento de clculo se encuentra
resumido en la hoja Excel adjunta.
Recomendaciones.
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Para disminuir las perdidas mecnicas por rozamiento se deben utilizar aceites
lubricantes multigrados; los cuales son recomendables para cualquier temperatura,
ya que su viscosidad no cambia con el aumento o disminucin de sta.
En la salida de refrigerante, tenemos un termmetro que registra, la temperatura desalida del refrigerante; lo ms recomendable es poner en dicha posicin un
Termostato Digital, para obtener datos con mayores aproximaciones y de esta forma
mejorar los clculos obtenidos.
Bibliografa. Manual del Automvil, ARIAS PAZ Editorial Dossat, Madrid 1986.
JOVAJ M.S., Motores de Automvil, Editorial MIR, Mosc 1982.
Lastra Luis, Lira Guillermo, Valderrama Andrs, Experimentacin y Clculo deMotores de Combustin Interna. , Lima 1995.