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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA
INFORNE DE LABORATORIO 5
CURSO : Motores de Combustin Interna.
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
TEMA : Carater!stias de "e#oidad $ ar%a de #osmotores de ombustin interna&
ALUMNO :
SECCION : MN'() * I
PROFESOR : In%. Cut$ Edd$
Lima, 24 d !"#i$ d% 2&'(
INDICE
Pg.
I) INTRODUCION+++++++++++++++++++++++.......................................................................................................................(
II) OB!ETIVOS+++++++++++++++++++++++++
))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))),III) FUNDAMENTO TEORICO++++++++++++++++++..
.......................................................................................................................,
IV) METODOLIGIA O PROCEDIMIENTO++++++++++++...
.......................................................................................................................-
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V) E*UIPOS E INSTRUMENTACION+++++++++++++++
.......................................................................................................................'VI) DATOS OBTENIDOS EN EL ENSA+O++++++++++++.. '/VII) CLCULOS +++++++++++++++++++++++++.'/VIII) RESULTADOS+++++++++++++++++....................... ',
I-) ANALISIS DE GRAFICAS+++++++++++++++++++.'0-) GRAFICAS+++++++++++++++++++++++++...
.......................................................................................................................')-I) CONCLUCIONES+++++++++++++++++++++++
.......................................................................................................................'1-II) BIBLIOGRAFA ....................................................................................... '1
I) INTRODUCI.N
E# 2resente in3orme de #aboratorio tiene omo 3ina#idad onoer #as 24rdidasme5nias en motores de enendido 2or 6is2a 7EC89.:ara obtener #as 24rdidas me5nias se usan dos m4todos di3erentes; 2ara e# motor EC8
Dai6atsu se usa e# m4todo de desone
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ESTUDIO DE LAS P/RDIDAS MECNICAS EN LOSMOTORES DE COMBUSTI.N INTERNA
II) OB!ETIVOS
Conocer las distintas metodologas de determinacin de las prdidas
mecnicas en los motores de combustin interna.
Estudiar las fuentes de prdidas mecnicas en un motor de encendido por
chispa as como los factores tanto mecnicos como trmicos que influyen en
las mismas.
Estudiar la influencia sobre la magnitud de las prdidas mecnicas de los
siguientes factores:
a. Rgimen trmico del motor (temperatura de salida del agua de
refrigeracin.
b. Rgimen de !elocidad del motor (!elocidad de rotacin del cig"e#al.
c. $aco en el m%ltiple de admisin.
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d. Contrapresin en el tubo de escape.
III) FUNDAMENTO TE.RICO
M/TODOS PARA 0ALLAR LAS PERDIDAS MECNICAS)
&a determinacin de las prdidas mecnicas se puede efectuar por los siguientes
mtodos:
'todo por arrastre (motoreo. 'todo por diagrama ndicado. 'todo de descone)in de cilindros. 'todo emprico.
A) M/TODO POR ARRASTRE)
En este mtodo* el motor en estudio se encuentra apagado. +tro motor* que estar
acoplado directamente al ensayado ser accionado de tal forma que se pueda medir el
!alor de la potencia al e,e consumida en hacer girar al motor en estudio. Estas
mediciones se podrn hacer en funcin de los diferentes factores que influyen en las
perdidas mecnicas.
B. MTODO DE DESCONEXIN DE CILINDROS
Este mtodo se reali-a en un motor multicilindrico* como el motor ord* de tal forma que
se pueda desconectar cada uno de ellos por separado para as hacer mediciones depotencias parciales* obteniendo de esta forma* por relaciones de sumatoria un !alor
apro)imado de las prdidas mecnicas. Cabe resaltar que mediante este mtodo los
!alores obtenidos tienen un porcenta,e de error* dependiendo ste de !arios factores del
motor en estudio* como son: tipo de motor* sistema de encendido* grado de desgaste*
sistema de alimentacin de combustible* etc. Este porcenta,e de error* se debe al
descenso de las re!oluciones al desconectar un cilindro* sabiendo que de estas depende
directamente la potencia* con lo cual no habra una relacin matemtica directa* entre la
potencia del motor con /n0 cilindros funcionando y* con n12 cilindros funcionando. 3i las
condicione del motor en estudio* son las me,ores del caso las relaciones se podrn
efectuar y los !alores de las perdidas mecnicas obtenidas sern bastante apro)imadas.4 continuacin se detalla la relacin matemtica para obtener la potencia efecti!a total:
#$%&
n 5 n%mero de cilindros
6esconectando el 27 y el 87 cilindro se obtiene las relaciones 8 y 9 respecti!amente:
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#$&
#$!&
Restando (8 de (2 y (9 de (2
e 1 e 5 i2 (i2 5 En el cilindro 2
e 1 e 5 i8 (i8 5 En el cilindro 8
; as se puede obtener en n cilindros.
Entonces:
i 5 i2 < i8 ?@ de las prdidas mecnicas son prdidas por friccin y dentro de
estas un A?@ corresponden apro)imadamente a las pie-as del grupo cilindro1embolo* por
lo cual la presin media de prdidas mecnicas obedece a la siguiente relacin emprica:
Pm=A+BVp
6nde:
4 y B: 3on coeficientes empricos que dependen del tipo de motor.
Vp :$elocidad media del motor.
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Motor
E)C*)A + Motor E)C) A +
S,D-% .).' .).%''
Cmara de
/ombustin
se0arada
.)%.' .)%!1
S,D2% .)." .).%!'
Cmaras de
/ombustin
semise0arada 3
se0arada
.)%.' .)%.
Tabla de Valores de A y B para Moores E.C! y E.C.
Este mtodo es una forma prctica de obtener las perdidas mecnicas en un motor ya
sea disel o sea un motor a gasolina.
DEFINICIONES DE LAS POTENCIAS)
&a potencia desarrollada en el interior del cilindro no est aplicada ntegramente al
cig"e#al* pues una parte de ella es absorbida por las resistencias pasi!as (calor*
ro-amiento* etc. undamentalmente podemos distinguir 9 clases de potencia en el
motor: la indicada* la efecti!a y la absorbida (o mecnica. &a primera puede calcularse
partiendo del ciclo indicado* cuya rea del diagrama representa el traba,o reali-ado por el
cilindro durante el ciclo. &a potencia efecti!a se obtiene midiendo con mquinas
apropiadas el traba,o que est desarrollando el motor. &a potencia absorbida es la
diferencia entre las dos anteriores que pueden ser medidas tambin con el traba,onecesario para hacer girar el motor.
LA POTENCIA INDICADA
Es la potencia realmente desarrollada en el interior del cilindro por el proceso de
combustin una de las formas de determinarlas es a tra!s de la presin media indicada
del ciclo.
LA POTENCIA EFECTIVA
&a potencia efecti!a es generada por un par (aplicada a la biela y transmitida al cig"e#al
y se conoce tambin como potencia al freno ya que se mide empleando un dispositi!o
frenante* que aplicado al e,e del motor* se opone al par motor permitiendo leer su !alor.
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LA POTENCIA ABSORBIDA 1O MECNICA
Resulta difcil de medir dada la di!ersidad de las causas de las prdidas por ro-amiento
y las alteraciones de su !alor al !ariar las condiciones de funcionamiento. =uede
obtenerse su !alor total midiendo la potencia efecti!a y restando de la indicada. Como en
este procedimiento resulta comple,o la determinacin de la potencia absorbida suele
acercarse obligando a girar al motor sin que este funcione. 'idiendo al propio tiempo lapotencia que es necesario emplear.
NORMATIVA PARA LA MEDICI.N DE POTENCIAS
El !alor de la potencia depende del tipo de norma que se est utili-ando* e)isten
diferentes tipos de norma* de las cuales algunas consideran el motor con todos sus
elementos para reali-ar el clculo de la potencia (en este caso se obtendra la potencianeta* es decir la potencia efecti!a de traba,o* mientras que otras normas plantean que el
motor debe quedar con lo indispensable para reali-ar el clculo de la potencia (se estara
calculando la potencia bruta. 4dems que cada tipo de norma es reali-ada a ciertas
condiciones ambientales.
Entre las principales normas se tienen:
Norma SAE J-1995: 'otores despro!istos prcticamente de accesorios* es decir sin
bomba de agua* alternador* tubo de escape y silenciador* filtros de admisin y otros
elementos* es decir que la potencia obtenida es superior a la del motor montado en el
!ehculo. El ensayo se reali-a a una presin de 2 bar* a una temperatura del aire de 8AC
y una temperatura del combustible de D?C. Con respecto a DIN 70020 se obtiene un
11% ms de potencia.
Norma SAE J139: Es bastante equi!alente a la E!E "2en trminos de potencia neta*
de escaso uso en Europa porque puede dar lugar a errores al conocerse 34E
principalmente como !alidadora de potencias brutas. &as condiciones de presin y
temperaturas son iguales y la potencia obtenida respecto a DIN 70020 puede ser un %
ma#or$
Norma IS 139&:Es un documento de nue!a elaboracin* que sustituye a las 3+ 88>>
(anulada* que permita la medida de potencia neta de los motores para los agrcolas.
Est destinada a !alorar la emisin de contaminantes de los motores que no tienen laclasificacin 3+. El motor se ensa#a sin radiador # sin 'enti(ador. 3e reali-a el ensayo
a ?* bares y 8AC a una temperatura del combustible de 9F1D9C. Con respecto a DIN
70020se obtiene un 7% ms.
Normas E!E "-2: Redactadas por la Gnin Europea para control de las emisiones
contaminantes* en realidad sir!en como normas europeas de medicin de potencias* en
condiciones similares a 6. El ensayo se reali-a a ?* bares* temperatura ambiente de
8A C y a una temperatura de combustible de D?.A C. El resultado puede suponer un
1% msde potencia con respecto a DIN 70020. =ara unificar la normati!a europea de
sus pases miembros se public la directi!a >?H28IHCEE que equi!ale a 6 F??8?*siguiendo los mismos criterios que en el reglamento ECE R8D.
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NormasD$I$N$ )DIN 70020*: Es la norma ms conocida y di!ulgada y que ofrece la mayor
credibilidad. 6ifiere de ECE R8D en que el motor cuenta con el !entilador en
funcionamiento. &a presin atmosfrica del ensayo es 2 bar* la temperatura ambiente
8AC y la del combustible D?C.
IV) METODOLOGA O PROCEDIMIENTO
4l iniciar la e)periencia en cada uno de los motores* se debe !erificar el
funcionamiento adecuado de los equipos que conforman el banco de ensayos* y
reconocer los instrumentos con los cuales se tomaron los datos necesarios para
reali-ar los clculos.
=ara cada motor* se procede arrancarlo y luego esperar un momento hasta que el
motor alcance su temperatura normal de traba,o.
ENSA+O CON MOTOR DAI0ATSU
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Fig1. Banco de ensayo de motor Daihatsu
=ara el motor ECJ* se utili-a el mtodo de descone)in de cilindros para calcular la
potencia de prdidas mecnicas.
=ara el ensayo* se coloca el rgano de control (apertura de la !l!ula mariposa a 8A@ y
se mantiene constante durante este ensayo* se !ara la !elocidad del cig"e#al* desde
8>?? rpm hasta 2I?? rpm con inter!alos de 8??. =ara cada !elocidad* primero se traba,a
con todos los cilindros* luego se desconecta cada uno de ellos por separado* para as
obtener mediciones de potencias parciales* en cada uno de estos casos se toma los
datos de la fuer-a indicada en el dinammetro* la temperatura de entrada y salida del
lquido refrigerante* la temperatura y presin del aceite lubricante. 4dems tambin se
anota el !olta,e y ampera,e entregado por el generador elctrico que est acoplado al
motor. inalmente se apaga el motor.
V) E*UIPO E INSTRUMENTOS
=ara medir la fuer-a del e,e del motor1generador se utili-a un dinammetro.
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Fig2. Dinammetro
=ara medir temperaturas y presiones:
Fig3. Temperatura de salida del lquido
refrigerante (izquierda), temperatura y presindel aceite (derecha).
Kablero de control del generador elctrico.
Fig4. Talero de control.
&uego con los datos anotados* se procede a reali-ar los clculos necesarios y obtener la
potencia de prdidas mecnicas* la potencia efecti!a y la potencia indicada* y graficarlas
en funcin de la !elocidad del cig"e#al.
DATOS T/CNICOS DEL BANCO DE PRUEBAS
MOTOR
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Marca: DaihatsuModelo: CB-20Cilindrada: 993 cm3
Nmero de cilindros: 3Orden de encendido: 1-2-3Dimetro x carrera: !"0 x 3"0 mm
#elaci$n de com%resi$n: 9"0:1&otencia mxima: '0"( )* a (+(00 r%mMomento mximo: !"( N+m a 2+,00 r%melocidad de ralent.: 900 r%m/delanto de la chis%a: 10 a &M a 900 r%mistema de comustile: a carurador con 02 arantas
DINAMOMETRO
&otencia mxima: 1, )/ a 3+000 r%mBra4o del dinam$metro: 0"323 m
MEDICION DE COMBUSTIBLE
151! %inta inlesa: 29+( cm3
6asolina: 6-90Densidad de la asolina: 0"1( )57
MEDICION DE AIRE
Dimetro de las toeras: 2 cmDimetro de la %laca ori8icio: 1"( cmCaudal de aire:
Ga
[kgh]=(1
n
Cd , iAi
)2 g. S. Sen .aire . agua.3600
D$nde:
Cd0"9, toeras;Cd0"!0 ori8icio;Ai:
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N6
78e$mm&
n$RPM&
9:O:AL$;g&
9:
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x=NenNenx
=n
i
6nde:
x : =otencia indicada del cilindro ) ()52* 8* 9Nen : =otencia efecti!a desarrollada por todos los cilindros en con,unto
Nenx : =otencia efecti!a desarrollada por todos los cilindros e)cepto el cilindro
).Ni : =otencia indicada total* la cual se calcula sumando la potencia indicada de
todos los cilindros.
c. POTENCIA MECNICA EN FUNCI.N DE LAS POTENCIAS EFECTIVAE INDICADA:
Nm=NiNe
d) CLCULO DE LA EFICIENCIA MECNICA m :
m=Ne
Ni
6nde:
Ne : =otencia efecti!a del motor en LMNi : =otencia indicada del motor en LM
PARA EL M/TODO EMPRICO
pm=A+BVp
6e la siguiente tabla obtenemos los !alores de las constantes N4O* NBO
Motor
E)C*)A + Motor E)C) A +
S,D-% .).' .).%'' Cmara de .)%.' .)%!1
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/ombustin
se0arada
S,D2% .)." .).%!'
Cmaras de
/ombustin
semise0arada 3se0arada
.)%.' .)%.
Tabla de Valores de A y B ara !otores ".#$ y ".#.
=ara el motor ECJ se cumple que:
S,D2%&uego:
pm=0.04+0.0135Vp
4hora Vp es la !elocidad media del pistn y se calcula de la siguiente manera:
Vp=n . S
30000
VIII) RESULTADOS
n $RPM&Me $N)m& Ne $>?& Ni@ $;&
Ni:O:AL
$;&
Nm$>?
Me:O:AL
Me%Me Me! Ne :O:AL
Ne%
Ne
Ne! Ni% Ni Ni!
1.. "%)1!%)'
'4)'
4')!
'%)(
()!
1).1
4)"!
')5' ")%1 ")1! %")5( )(
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!)%5 )45 )5 1)15
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n $RPM& VP $m,s& Pm $MPa&
1.. ()1%!! .)%!.
(.. ()!(4 .)%'"
.. ')!'!! .)%%!
... ")1((4 .)%.'4
%1.. ")!1.. .).55%
%(.. !)15!! .).5(
Tabla N*. &esultados del m'todo em+rico.
I-) ANALISIS DE LA GRAFICA)
En la grfica de la ig A* se reali- !ariando las re!oluciones (n R='desde 8>?? R=' hasta 2I?? R='* y manteniendo constantes la apertura dela mariposa en 8Amm.
En la grfica de la ig A* se obser!a que a medida que el motor funcione
con mayor !elocidad la potencia de prdidas mecnicas se incrementa.
En la grfica de la ig A* se puede obser!ar que en la cur!acorrespondiente al mtodo de descone)in de cilindros tiene un punto mnimoy su !alor es de 1?.??> '=a para 8??? R='* tambin !emos que al final
tiende a disminuir su !alor de presin media.
En la grfica de la ig A* se obser!a que cur!a que corresponde al mtodoemprico tiende a apro)imarse o aparecerse a una recta de pendientepositi!a* y se ubica por encima por tramos de 2I?? R=' a 8??? R=' y pordeba,o en los tramos de 88?? R=' a 8I?? R=' de la cur!a correspondienteal mtodo de descone)in de cilindros.
En #a grfica de la ig I* se puede obser!ar que la eficiencia mecnicatiende a disminuir a medida que las n (R=' aumenten.
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-) GRAFICAS
%'.. %4.. %5.. %.. !.. '.. 4..
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%'.. %4.. %5.. %.. !.. '.. 4..4.
4'
1.
1'
5.
5'
%..
%.'
E/ien/ia Me/ni/a
Fig. N2. -raica de la "iciencia mecnica /30 V las n / &P!0
-I) CONCLUCIONES
3e comprob que cuando se incrementa n (R='* las prdidas mecnicas
aumentan* por lo que la eficiencia mecnica disminuye.
Jay una condicin ptima en la que las prdidas mecnicas debido a la
!elocidad de rotacin y a la temperatura de traba,o no permiten que la
potencia efecti!a sea mayor* en esas condiciones* ya no con!iene que
traba,e el motor.
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Kodos los motores tienen una capacidad m)ima de potencia efecti!a*
luego su potencia comien-a a disminuir debido a que la potencia de
prdidas mecnicas no compensa la potencia efecti!a* y comien-a a
disminuir ligeramente.
-II) BIBLIOGRAFA
//'otores de combustin interna00 P +bert E.
N'otores de autom!ilO 1 Q!a,* '. 3.* Edit. 'ir* 'osc%
//E)perimentacin y clculo de motores de combustin interna00 1 &uis
&astra* uillermo &ira* 4ndrs $alderrama* Eli-abet $era* idel 4mesquita.
http:HHMMM.geocities.comHsadocar8Hinde).html
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