Curva Caracteristicas de Velocidad ECH

5/24/2018 Curva Caracteristicas de Velocidad ECH

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LABORATORIO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

CICLO 2014-I Pgina 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Caractersticas de velocidad en los

Motores de combustin interna

Motor E.CH

Laboratorio de Motores MN-136

Profesor: Dr. LASTRA ESPINOZA LUIS

2014

Alumnos:ALVA NAVARRO, ROY ELIASCHAVEZ CANDELA, LUIS EDUARDO

ENCARNACION CHUQUICAJA, GUSTAVO

EVANGELISTA CUBAS, JOSE ALBERTO

OTORI ROJAS, MARCOS VICTORRIVERA CAMARENA, MANUEL EDUARDO

Facultad de ingeniera mecnica


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Caractersticas de velocidad en los motores de combustin

interna(Moto r E.CH.)

Objetivos

Realizar el estudio experimental del comportamiento de los motores en

funcin de la velocidad.

Conocer la metodologa experimental para la obtencin de las caractersticas

de velocidad en motores.

Fundamento terico

Caracterstica de Velocidad

Es la representacin grfica de los parmetros del ciclo de trabajo y de los

parmetros efectivos del motor en funcin de la velocidad de rotacin del

cigeal.

Caracterstica externa de la velocidad

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.

rgano controlador de suministro de combustible

Es la mariposa de gases en los motores de encendido por chispa.

Caracterstica parcial de velocidad

Es la caracterstica de velocidad del motor, en la que el rgano controlador de

suministro de combustible, ocupa una posicin intermedia. En consecuencia

dentro de los lmites de movimiento del rgano de mando existirn tantas

caractersticas parciales como posiciones intermedias de la mariposa de

gases en el caso de motores E.CH. hayan.


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Condic ion es necesarias para la ob tencin de las caractersticas de

velocidad

Variable independiente:Velocidad de rotacin del cigeal.

Magnitud constante: Posicin del rgano controlador de suministro decombustible.

Variables dependientes: Potencia efectiva, momento torsional, consumoshorarios y especfico de combustible, presin media efectiva, consumo horario

de aire, etc.

Curva caracterstica de velocidad de un motor

Las curvas caractersticas de un motor de combustin interna son las que

indican, en funcin de la velocidad de rotacin del motor, la potencia, el par y

el consumo especfico del mismo. Estn incluidas en un rango de

revoluciones, debajo del cual el motor funciona muy irregularmente y/o tiende

a apagarse y si se sobrepasa el lmite superior los elementos mecnicos

estn muy cerca de sufrir daos irremediables o rupturas irreparables. Estos

dos extremos determinan el campo de utilizacin de un motor.

La curva de potencia crece progresivamente casi constante hasta un valor

determinado que indica su valor mximo, despus decrece rpidamente hasta

el lmite mximo de utilizacin del motor. El descenso de potencia, ms allde dicho valor se debe a la disminucin del rendimiento volumtrico del motor.

La curva de par del motor no es tan pronunciada como la de potencia, es

decir, tiende a ser ms horizontal, pero sin perder su concavidad. Tambin

crece al aumentar las revoluciones del motor pero su progresin es menor. El

par mximo se encuentra a un menor nivel de revoluciones que la potencia

mxima pero a la vez el decrecimiento del par es mucho ms lento al

aumentar la velocidad de giro. La elasticidad de un motor se conoce como el

intervalo entre el par mximo del motor y su potencia mxima.

La curva de consumo especfico tiene una presentacin grfica inversa a la

del par del motor, decrece al aumentar el nivel de revoluciones hasta llegar al

valor de menor consumo en un nmero determinado de vueltas del motor y a

partir de all empieza a crecer suave y gradualmente hasta el lmite de

utilizacin del motor.


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FIG 1. PARAMETROS EN FUNCION DE LA FRECUENCIA

DE ROTACION

FIG 2. PARAMETROS EN FUNCION DE LA FRECUENCIA

DE ROTACION


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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 y placa orificio).

Manmetro inclinado para medir el flujo msico de aire.

FIG 3. ESQUEMA DE LA INSTALACION

FIG 4. MOTOR DAIHATSU


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FIG 5. FRENO DINAMOMETRICO ELECTRICO

FIG 6. PANEL DE CONTROL CON TACOMETRO REGULABLE

FIG 7. CONEXIONES AL MOTOR ECH


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FIG 8 .MEDIDOR DE CAUDAL TOBERA

FIG 8. MANOMETRO INCLINADO A 45 GRADOS


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Procedimiento

Caractersitca de velocidad

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 (mariposa al 25%

abierta) y ayudndose del freno , establecer el rgimen inicial de velocidad

n=1500 rpm.

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

5) Disminuyendo la carga en el freno, aumentar la velocidad de rotacin del

cigeal hasta 2300 rpm efectuando las mediciones correspondientes,

manteniendo constante la posicin de la mariposa.

Datos tcnicos del banco de pruebas

MOTOR

Marca: Daihatsu

Modelo: CB-20

Cilindrada: 993 cm3

Nmero de cilindros: 3

Orden de encendido: 1-2-3

Dimetro x carrera: 76,0 x 73,0 mm

Relacin de compresin: 9,0:1

Potencia mxima: 40,5 kW a 5.500 rpm

Momento mximo: 76,5 N.m a 2.800 rpm

Velocidad de ralent: 900 rpm

Adelanto de la chispa: 10 a PMS a 900 rpm

Sistema de combustible: a carburador con 02 gargantas


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DINAMOMETRO

Potencia mxima: 18 kVA a 3.000 rpm

Brazo del dinammetro: 0,323 cm

MEDICION DE COMBUSTIBLE

1/16 pinta inglesa: 35,52 cm3

Gasolina: G-90

Densidad de la gasolina: 0,715 kg/L

MEDICION DE AIRE

Dimetro de las toberas: 2 cm

Dimetro de la placa orificio: 1,5 cm

Caudal de aire:

600.32/ 21

,

OHaire

n

iida senoSgAChkgG

Donde:

Cd=0,98 (toberas)

Cd=0,60 (orificio)

Ai: Areas de los medidores, en m2

S : Lectura del manmetro inclinado, en m

g=9,81m/s2

aire : Densidad del aire atmosfrico, en kg/m3

OH2

=1.000 kg/m3


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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

Consumo especfico efectivo de combustible:

( )

Gc: Caudal de combustible (kg/h)

Ne: Potencia efectiva del motor


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Resul tados

Caracterstica Parcial de velocidad

Posicin de la mariposa de gases () al 25%

Cd = 0.98 (tobera)

Cd = 0.60 (orificio)

D=2cm (tobera)

D=1.5 cm (orificio)

N

(rpm)

Fd

(Kgf)

t

(s) H20(cm)

Gc

(kg/h)

Ga

(kg/h)

Nv

(%)

Me

(N-m)

Ne

(KW)

ge

(g/KW-h)

Pe

(MPa)

ne

(%)

1500 17.6 43.14 6.8 2.119 37.170 69.773 1.189 55.647 8.740 242.477 0.704 33.935

1700 18.2 31.02 8 2.947 40.317 66.776 0.927 57.544 10.243 287.735 0.728 28.597

1900 17.6 19,80 9.5 3.5178 43.934 65.107 0.846 55.647 11.071 317.748 0.704 25.896

2100 17.2 18,60 10.8 3.671 46.844 62.808 0.864 54.382 11.958 307.049 0.688 26.798

2300 16.4 18,00 12.2 4.408 49.788 60.950 0.765 51.852 12.488 353 0.656 23.310


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Grfi cas

Gasto de aire y combustible

Eficiencia volumtrica y coeficiente de exceso de aire

0

10

20

30

40

50

60

0 500 1000 1500 2000 2500

Ga

Gc

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 500 1000 1500 2000 2500

nv


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Potencia efectiva, momento efectivo y consumo especfico de combustible

0.65

0.66

0.67

0.68

0.69

0.7

0.71

0.72

0.73

0.74

0 500 1000 1500 2000 2500

Pe vs n

Pe

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 500 1000 1500 2000 2500

(Me , ge) vs n

Me (N.m) ge (g/Kwh)


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0

2

4

6

8

10

12

14

0 500 1000 1500 2000 2500

Ne (Kw)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 500 1000 1500 2000 2500

ne %


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Conclusiones

La eficiencia volumtrica disminuye a medida que la velocidad de rotacin

aumenta.

Esta cada de la eficiencia volumtrica se debe bsicamente al aumento de

las prdidas hidrulicas con el aumento de la velocidad y el aumento del

coeficiente de gases residuales.

El coeficiente de exceso de aire disminuye debido a que la posicin constante

de la mariposa permite un acceso cada vez mayor de flujo de combustible al

aumentar la velocidad; no obstante aumenta las prdidas hidrulicas por lo

que el flujo de aire disminuye, causando la cada de exceso de aire.

La variacin de la potencia efectiva del motor, en funcin del nmero de

vueltas del cigeal no es lineal, debido a prdidas de orden cuadrtico en

funcin de las vueltas de cigeal como lo son las prdidas mecnicas.

El par mximo no se da en el punto de mxima potencia es decir cuando la

velocidad es nominal.

El par mximo se presenta a velocidades ms bajas de la velocidad nominal.

Cuando la velocidad sobrepasa los lmites nominales las prdidas mecnicas

crecen notablemente y aparece el desgaste, producto del calentamiento

excesivo del aceite lubricante, provocando que la potencia efectiva

disminuya.


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Bibliografa

Lastra Luis , Lira Guillermo ,Valderrama Andrs , Experimentacin y Clculo

de Motores de Combustin Interna. , Lima 1995.

http://www.uamerica.edu.co

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