UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

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Caractersticas de carga en los Motores de combustin interna Motor E.CH

Profesor: Dr. LASTRA ESPINOZA LUIS

2014

Caractersticas de carga en los motores de combustin interna (Motor E.CH.) Objetivos

Realizar el estudio experimental del comportamiento de los motores en funcin de la carga. Conocer la metodologa experimental para la obtencin de las caractersticas de carga en los motores.

Fundamento terico Caracterstica de CargaSe denomina caractersticas de carga a la variacin de los principales ndices del motor en funcin de la carga siendo constante la frecuencia de rotacin. Al hacer las pruebas del motor en un banco de frenado la carga se vara con ayuda de un dispositivo especial de carga; para mantener invariable el rgimen de velocidad en un motor de carburador se maniobra la mariposa de gases, mientras que en el motor Diesel se desplaza el rgano de mando de la alimentacin de combustible.La caracterstica de carga queda determinada por tres parmetros que de una manera ms completa definen los regmenes de funcionamiento: los consumos horario y especfico de combustible a plena carga, la carga correspondiente al consumo especfico efectivo mnimo de combustible ge mn y el consumo horario de combustible cuando el motor funciona con la marcha en vaco.La caracterstica de carga es la representacin grfica de los parmetros del ciclo de trabajo y de los parmetros efectivos en funcin 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 parmetros: Potencia efectiva (Ne), par motor efectivo (Me) o presin media efectiva (pe).Es la caracterstica de la velocidad del motor para lo cual el rgano de mando del sistema de alimentacin de combustible se mantiene constante y en la posicin correspondiente al mximo suministro de combustible.

En un motor ECH la variacin del consumo especfico de combustible depende del producto de ni x nm. Cuando el motor trabaja en vaco, todo el trabajo producido se consume en vencer las perdidas internas; la eficiencia mecnica tiende a cero haciendo que ge tienda al infinito.Al pasar el motor a sus regmenes parciales ge disminuye bruscamente, alcanzando su valor mnimo cuando el producto ni x nm se hace mximo. A media que el motor se va acercando a su rgimen de plena carga, ge aumenta debido a la disminucin de ni provocado por el enriquecimiento de la mezcla.El rgano de mando del sistema de alimentacin del combustible, es la mariposa de gases en los motores de encendido por chispa y es la cremallera de la bomba de inyeccin en los motores Diesel.

Figura 1: Curvas caractersticas de carga para un motor E.CH.

Figura 2: Curvas caractersticas de carga para un motor Diesel.

Equipos e Instrumentos utilizados

Banco de pruebas con motor gasolinero (Motor Daihatsu) Freno dinamomtrico elctrico de corriente continua. Tablero electrnico con tacmetro regulable. Medidor de caudal del aire (tobera). Manmetro inclinado para medir el flujo msico de aire.

FIG 3. ESQUEMA DE LA INSTALACION

FIG 4. MOTOR DAIHATSU

FIG 5. FRENO DINAMOMETRICO ELECTRICO

FIG 6. PANEL DE CONTROL CON TACOMETRO REGULABLE

FIG 7. CONEXIONES AL MOTOR ECH

FIG 8 .MEDIDOR DE CAUDAL TOBERA

FIG 8. MANOMETRO INCLINADO A 45 GRADOS

ProcedimientoCaractersitca de carga1) 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 ayudndose del freno , establecer el rgimen de velocidad n=2500 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 5% en 5% hasta un valor de 35%, regular la velocidad de rotacin del cigeal para mantener una velocidad de rotacin contante e igual a 2500 rpm para todas las posiciones de la mariposa.

Datos tcnicos del banco de pruebasMOTORMarca: DaihatsuModelo: CB-20Cilindrada: 993 cm3Nmero de cilindros: 3Orden de encendido: 1-2-3 Dimetro x carrera: 76,0 x 73,0 mmRelacin de compresin: 9,0:1Potencia mxima: 40,5 kW a 5.500 rpmMomento mximo: 76,5 N.m a 2.800 rpm Velocidad de ralent: 900 rpmAdelanto de la chispa: 10 a PMS a 900 rpmSistema de combustible: a carburador con 02 gargantas

DINAMOMETROPotencia mxima: 18 kVA a 3.000 rpmBrazo del dinammetro: 0,323 cm

MEDICION DE COMBUSTIBLE1/16 pinta inglesa: 35,52 cm3Gasolina: G-90Densidad de la gasolina: 0,715 kg/L

MEDICIN DE AIREDimetro de las toberas: 2 cmDimetro de la placa orificio: 1,5 cmCaudal de aire:

Donde:

Cd=0,98 (toberas)Cd=0,60 (orificio)Ai: Areas de los medidores, en m2

: Lectura del manmetro inclinado, en mg=9,81m/s2

: Densidad del aire atmosfrico, en kg/m3

=1.000 kg/m3

El coeficiente de llenado se calcula segn la siguiente expresin:

Ga : Caudal de aire (kg/h)Vh.i: Cilindrada del motor en litros : Densidad del aire atmosfrico (kg/m3) : rpm Expresin para calcular el gasto msico de combustible:

Donde: : Densidad del combustible utilizado () : Cambio de volumen () : Tiempo de medicin de cambio de volumen (s)

El coeficiente de exceso de aire se calcula segn la siguiente expresin:

Ga : Caudal de aire (kg/h)Gc : Caudal de combustible (kg/h) : Relacin aire-combustible estequiomtrica =14.75

Par efectivo del motor (Me)

Donde:F: Fuerza aplicada en el dinammetro (N).L: Brazo del freno (m).

Potencia efectiva del motor (Ne)

Donde:Me: Momento efectivo (N-m).: Velocidad del cigeal (RPM).

Consumo especfico efectivo de combustible:

Gc : Caudal de combustible (kg/h)Ne: Potencia efectiva del motor

Eficiencia total del motor (ne)

Hu: Poder calorfico del combustible (G-90)LABORATORIO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

ge: Consumo especfico efectivo de combustibleCICLO 2014-IPgina 1 Resultados

Caracterstica de carga

RPM: 2500 cte

Cd = 0.98 (tobera) D=2cm (tobera)

(%)Fd(Kgf)t(s)H20(cm)Ga(kg/h)Gc(kg/h)Nv(%)Me(N-m)Ne(KW)ge(g/KW-h)ne(%)

10639.47563.7472.31641.86570.717919.01174.9769465.430617.6794

1510.329.9915110.413.04862.45541.243532.63688.5436356.828523.0602

201423.8225142.543.83832.51771.605444.360811.6127330.524424.8955

251622.5935168.654.04722.82521.899550.698013.2717304.955926.9828

3017.521.5240180.304.24852.87722.030655.451014.5159292.679928.1145

3518.120.5445191.244.45122.91272.153857.352215.0136296.479227.7542

GrficasGasto de aire y combustible

Eficiencia volumtrica y coeficiente de exceso de aire

Consumo especfico de combustible y eficiencia total del motor

Resumen de grficas

Conclusiones

La eficiencia volumtrica aumenta a medida que aumentamos la carga del motor.

El consumo especfico del combustible es muy alto a poca carga.

El coeficiente de exceso de aire aumenta debido a que la posicin de la mariposa permite un acceso cada vez mayor de flujo de combustible al motor.

La eficiencia total del motor aumenta ya que el valor del consumo especfico de combustible disminuye haciendo mejor uso del mismo.

Bibliografa

Lastra Luis , Lira Guillermo ,Valderrama Andrs , Experimentacin y Clculo de Motores de Combustin Interna. , Lima 1995. http://www.uamerica.edu.co