5to labo de motores

1 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

Tema de curso:

Estudio las curvas características de carga de un motor de

Combustión interna

Curso:

Motores de Combustión Interna MN136 - I

Profesor del curso:

Lastra Espinoza, Luis

Alumno:

Leguía Cáceres, Alexis 20101222C

Fecha de realización: 19/ 11 / 2015


2015

ÍNDICE

Introducción……………………………………………………………………..……….………3

Fundamento teórico……………………………………………………….…………...…….4

Procedimiento experimental………………………………………………..……………5

Materiales, herramientas, instrumentos y/o equipos utilizados….……5

Cálculos y resultados……………………………………………………………..………….6

Observaciones y Conclusiones………………………………………………..…………11

Recomendaciones……………………………………………………………………………….11

Bibliografía……………………………………………………………………………..…………12

Anexos…………………………………………………………………………………….…………12


1. OBJETIVOS

- Evaluar el comportamiento de un motor en función de la carga, manteniendo constante los RPM y abriendo la válvula mariposa en 10% , 35% , 75% y 100%

- Conocer el método experimental para la determinación de las características de carga en un motor, que en nuestro caso se trata del motor daihatsu


2. FUNDAMENTO TEORICO

Curvas Características

Las curvas características de un motor de combustión interna son las que

indican, en función de la velocidad de rotación del motor, la potencia, el par y

el consumo específico del mismo. Están incluidas en un rango de revoluciones,

debajo del cual el motor funciona muy irregularmente y/o tiende a apagarse y

si se sobrepasa el límite superior los elementos mecánicos están muy cerca de

sufrir daños irremediables o rupturas irreparables. Estos dos extremos

determinan el campo de utilización de un motor.

Características de Carga

Se denomina características de carga a la variación de los principales índices del

motor en función de la carga siendo constante la frecuencia de rotación. Al

hacer las pruebas del motor en un banco de frenado la carga se varía con ayuda

de un dispositivo especial de carga; para mantener invariable el régimen de

velocidad en un motor de carburador se maniobra la mariposa de gases,

mientras que en el motor Diésel se desplaza el órgano de mando de la

alimentación de combustible.

La característica de carga queda determinada por tres parámetros que de una

manera más completa definen los regímenes de funcionamiento: los consumos

horario y específico de combustible a plena carga, la carga correspondiente al

consumo específico efectivo mínimo de combustible ge mín y el consumo horario

de combustible cuando el motor funciona con la marcha en vacío.

La característica de carga es la representación gráfica de los parámetros del

ciclo de trabajo y de los parámetros efectivos en función de la potencia,


manteniendo constantes las revoluciones y la temperatura de trabajo del

motor. Como variable de carga se considera a cualquiera de los siguientes

parámetros: Potencia efectiva (Ne), par motor efectivo (Me) o presión media

efectiva (pe).

Es la característica de la velocidad del motor para lo cual el órgano de mando

del sistema de alimentación de combustible se mantiene constante y en la

posición correspondiente al máximo suministro de combustible.

En un motor ECH la variación del consumo específico de combustible depende

del producto de ni x nm. Cuando el motor trabaja en vacío, todo el trabajo

producido se consume en vencer las perdidas internas; la eficiencia mecánica

tiende a cero haciendo que ge tienda al infinito.

Al pasar el motor a sus regímenes parciales ge disminuye bruscamente,

alcanzando su valor mínimo cuando el producto n i x nm se hace máximo. A

media que el motor se va acercando a su régimen de plena carga, g e aumenta

debido a la disminución de ni provocado por el enriquecimiento de la mezcla.

El órgano de mando del sistema de alimentación del combustible, es la

mariposa de gases en los motores de encendido por chispa y es la cremallera de

la bomba de inyección en los motores Diésel.


Característica de carga para un motor de carburador (ECH)

1- n=1200 RPM

2- n=1600 RPM

3- n=2000 RPM


4- n=2400 RPM

3. EQUIPOS E INSTRUMENTOS UTILIZADOS

Banco de pruebas (Motor Daihatsu)

Freno dinamométrico eléctrico de corriente continúa.

Tablero electrónico con tacómetro regulable.

Medidor de caudal del aire (tobera).

Manómetro inclinado para medir el flujo másico de aire.

Cronometro


4. PROCEDIMIENTO

Caracterísitca de carga

1) Comprobar el funcionamiento del banco de ensayos , sin arrancar el motor.

2) Arrancar el motor y esperar que alcance su temperatura adecuada.

3) Con la mariposa de gases del carburador parcialmente abierta (inicialmente

al 10%) y ayudándose del freno , establecer el régimen de velocidad n=2800

rpm.

4) Esperar el funcionamiento estable del motor y efectuar las mediciones

indicadas.

5) Aumentando el porcentaje de abertura de la mariposa, ir variando de 10% ,

35% , 75% hasta un valor de 100%, regular la velocidad de rotación del

cigüeñal para mantener una velocidad de rotación contante e igual a 2800

rpm para todas las posiciones de la mariposa.

6) Repetir la prueba para una velocidad de 2500, 2200, 1800 RPM.

5. DATOS DE LABORATORIO

Debemos tener en cuenta estos adicionales:

Cilindrada: Vh=993 cm3

Cantidad estequiometrica de aire: l0=14.4

Coeficiente de descarga del medidor: μd=0.98

Densidad del combustible: ρc=715 kg /cm3

Diámetro de la tobera: d=18mm

Temperatura: T 0=20.7 ° C


Presión: P0=751.3mmHg

Brazo: L=33cm

Grado de sobrealimentación: πk=¿1.2

Área de a tobera: 2.54*10^-4

Densidad del agua: 1000kg/m^3

Hu 44.4 Kj/Kg

6. FORMULAS A UTILIZAR

1. Gasto teórico (G¿¿ AT ) :¿

GAT=30¿V h∗n∗ρk=64.46

ρk=Pk∗10

6

287∗T k=1.35248

Pk=π k∗P0=0.1201

T k=T 0∗(π k)0.41.4

ρ0=P0∗10

6

287∗T 0=1.188

1.

2. Gasto de aire teórico (G¿¿ AT )¿ :

GAT=30∗V h∗n∗10−3


3. Gasto de aire real (GAR) :

GAR=3600∗μd∗A∗√2∗g∗∆ S∗Senα∗ρo∗ρH 2O

4. Coeficiente de llenado (nv) :

nv=GAR

GAT

5. Gasto de combustible (GC ) :

GC=3.6∗∆V

t∗ρC

6. Coeficiente de exceso de aire (∝) :

∝=GAR

GC∗lo

7. Momento efectivo (M e) :

M e=FD∗L

8. Potencia efectiva (N e ) :

N e=M e∗n9550

9. Consumo específico de combustible (ge ) :


ge=1000 ¿GC

N e

10. Ne

ne=3600H u∗¿

7. DATOS OBTENIDOS DEL LABORATORIO

2800 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆

t[s]∆S[mmH2O]

10 1.3 61 2.135 16.2 20.3 19.375 21.2 16 27.5

100 21.4 17.1 27.6

2500 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆

t[s]∆S[mmH2O]

10 2.5 65 2.135 16.5 22.4 16.175 20.8 17.9 21.8

100 20.8 18.5 22

2200 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆

t[s]∆S[mmH2O]

10 3.6 66 2.135 17.4 23.7 13.575 20.7 19.5 17.7

100 21.1 21.4 17.5

1800 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆

t[s]∆S[mmH2O]

10 5.9 65 2.135 19.3 27 1075 19.2 27.2 13.5

100 18.8 27.1 13


8. CALCULOS

2500 [RPM]│φ│ (%)

FD[Kg]

∆t[s]

∆S[mmH2O] Gat (kg/h) Ga[Kg/h] Gc[Kg/h] ge[g/Kw.h] nv α ne Me (N*m) Ne (kw)

10 2.5 65 2.1 100.727 19.233 1.435 677.455 0.191

0.931

0.120

8.093 2.119

35 16.5 22.4 16.1 100.727 53.253 4.165 297.853 0.529

0.888

0.272

53.415 13.983

75 20.8 17.9 21.8 100.727 61.967 5.212 295.677 0.615

0.826

0.274

67.336 17.627

100 20.8 18.5 22 100.727 62.251 5.043 286.088 0.618

0.857

0.283

67.336 17.627

2800 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆t[s] ∆S[mmH2O] Gat (kg/h) Ga[Kg/h] Gc[Kg/h] ge[g/Kw.h] nv α ne Me (N*m) Ne (kw)

10 1.3 61 2.1 112.81 19.23 1.53 1239.49 0.17 0.87 0.07 4.21 1.2335 16.2 20.3 19.3 112.81 58.31 4.60 298.89 0.52 0.88 0.27 52.44 15.3875 21.2 16 27.5 112.81 69.60 5.83 289.77 0.62 0.83 0.28 68.63 20.12

100 21.4 17.1 27.6 112.81 69.72 5.46 268.60 0.62 0.89 0.30 69.28 20.31


1800 [RPM]│φ│ (%) F

D[Kg]∆

t[s]∆S[mmH2O] Gat (kg/h) Ga[Kg/h] Gc[Kg/h] ge[g/Kw.h] nv α ne Me (N*m) Ne (kw)

10 5.9 65 2.1 72.52 19.23 1.44 398.69 0.27

0.93

0.20

19.10 3.60

35 19.3 27 10 72.52 41.97 3.46 293.41 0.58

0.84

0.28

62.48 11.78

75 19.2 27.2 13.5 72.52 48.76 3.43 292.77 0.67

0.99

0.28

62.16 11.72

100 18.8 27.1 13 72.52 47.85 3.44 300.11 0.66

0.97

0.27

60.86 11.47

2200 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆t[s] ∆S[mmH2O] Gat (kg/h) Ga[Kg/h] Gc[Kg/h] ge[g/Kw.h] nv α ne Me (N*m) Ne (kw)

10 3.6 66 2.1 88.64 19.23 1.41 526.51 0.22 0.94 0.15 11.65 2.6835 17.4 23.7 13.5 88.64 48.76 3.94 303.36 0.55 0.86 0.27 56.33 12.9875 20.7 19.5 17.7 88.64 55.84 4.78 309.92 0.63 0.81 0.26 67.01 15.44

100 21.1 21.4 17.5 88.64 55.52 4.36 277.05 0.63 0.88 0.29 68.31 15.74


9. GRAFICOS

CURVAS CARACTERISTICAS A 2800RPM

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

Nv ,α vs Ne para 2800RPM

nvPolynomial (nv)αPolynomial (α)nePolynomial (ne)

Ne (Kw)

nv , α

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

ge vs Ne para 2800RPM

gePolynomial (ge)

Ne(Kw)

ge (g

/kw*

h)


0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

Me vs Ne para 2800RPM

MePolynomial (Me)

Ne (Kw)

Me (

N*m

)

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

Gc vs Ne para 2800RPM

GcExponential (Gc)

Ne(Kw)

Gc (K

g/h)

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

Ga vs Ne para 2800RPM

GaPolynomial (Ga)

Ne(Kw)

Ga (K

g/h)



0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.00012.00014.00016.00018.00020.0000.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

0.800

0.900

1.000



Ne (Kw)

nv ,

α

0.0002.000

4.0006.000

8.00010.000

12.00014.000

16.00018.000

20.0000.000

100.000

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

700.000

800.000


gePolynomial (ge)

Ne(Kw)

ge (g

/kw*

h)


0.000

2.000

4.000

6.0008.000

10.00012.000

14.00016

.00018

.00020.000

0.000

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000


MePolynomial (Me)

Ne (Kw)

Me (

N*m

)

0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.00012.00014.00016.00018.00020.0000.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000


GcExponential (Gc)

Ne(Kw)

Gc (K

g/h)

0.000

2.000

4.000

6.0008.0

0010.000

12.000

14.00016

.00018.000

20.0000.000

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000


GaPolynomial (Ga)

Ne(Kw)

Ga (K

g/h)



2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.000.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00



Ne (Kw)

nv ,

α

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.000.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00


gePolynomial (ge)

Ne(Kw)

ge (g

/kw*

h)


2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00


MePolynomial (Me)

Ne (Kw)

Me (

N*m

)

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.000.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00


GcExponential (Gc)

Ne(Kw)

Gc (K

g/h)

2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00


GaPolynomial (Ga)

Ne(Kw)

Ga (K

g/h)



3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.000.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20


nvPolynomial (nv)αPolynomial (α)neLinear (ne)

Ne (Kw)

nv ,

α

3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.000.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

300.00

350.00

400.00

450.00


gePolynomial (ge)

Ne(Kw)

ge (g

/kw*

h)


3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00


MePolynomial (Me)

Ne (Kw)

Me (

N*m

)

3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.000.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00


GcExponential (Gc)

Ne(Kw)

Gc (K

g/h)

3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00


GaExponential (Ga)

Ne(Kw)

Ga (K

g/h)


CURVAS COMPARATIVAS

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

comparacion de nv Vs Ne

2800RPM2500RPM2200RPM1800RPM

Ne (kw)

nv

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.80

0.82

0.84

0.86

0.88

0.90

0.92

0.94

0.96

0.98

1.00

comparacion de α Vs Ne


Ne (kw)

α


0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

comparacion de ne Vs Ne


Ne (kw)

ne

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

comparacion de Gc Vs Ne


Ne (kw)

Gc (K

g/h)


0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.60

0.70

0.80

0.90

1.00

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

Comparacion de α, ge,Me Vs Ne

2800RPM2500RPM2200RPM1800RPMgeMe

Ne (kw)

α


10. CONCLUSIONES

Al abrir más la mariposa de gases, como se aprecia con el parámetro Φm, se

incrementa el consumo del combustible lo que explica la reducción notable del

tiempo.

El consumo de aire casi es constante porque se realizó la experiencia con una

sola RPM, pero ha variado debido a la presencia de las pérdidas hidráulicas que

existen en la mariposa de gases; conforme se reducen dichas pérdidas se

incrementa el gasto de aire.

Cuando el motor Daihatsu trabaja a regímenes de poca carga (esto ocurre con

una potencia efectiva que tiende a cero) se va aumentando el consumo

específico de combustible.

Según los resultados plasmados en las curvas se recomienda que el motor

Daihatsu no trabaje con cargas muy bajas, pues su eficiencia efectiva también

se ve afectada.

11. BIBLIOGRAFIA

Motores de Automóvil, JOVAJ, Editorial MIR, Moscú 1982.

Manual del Automóvil, ARIAS PAZ Editorial Dossat, Madrid 2001.

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