Inyección Diesel-20142.docx

8/21/2019 Inyeccin Diesel-20142.docx

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

INFORME DE LABORATORIO

CURSO: Motores de Combustin Interna MN136-E

TEMA: SISTEMA DE INYECCIN DIESEL

ALUMNOS: Aberga Farro Juan de Dios 20070225F

Baltazar Quito Edward Paul 20074059C

Ramos Espinoza Wilber Alejandro 20110073G

Garay Salazar Wilmer Paulet 20110079EOlortegui Urbano Rodolfo Moises 20022548C

PROFESOR: Dr. Lastra Espinoza Luis Antonio

Lima, 3 de octubre de 2014


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Motores de Combustin Interna MN136 - E

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CONTENIDO

introduccion ......................................................... ................................................................. ................. 3

Objetivos.................................................................................................................................................. 4

Fundamento Terico .......................................................................................................................... 5

Sistema de Inyeccin Diesel .............................................................................................. 5

Metodologa ........................... ............................................................... ............................................... 12

Instrumentos y Equipos Utilizados .............................................................................. 12

Descripcin del Proceso ........................................................ .......................................................... 15

Datos OBTENIDOS ................................................................................................... .......................... 16

Resultados obtenidos ........................................................................................................ ............... 17

Representacin Grfica de los Resultados ..................................................... .......................... 17

Conclusiones .............................................................................. .......................................................... 19

Bibliografa ...................................................................... .............................................................. ....... 20


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INTRODUCCIN

En el funcionamiento de un motor de combustin interna, la inyeccin delcombustible significa un proceso muy importante dentro su funcionamiento.

En el caso de los motores Diesel, debemos considerar que el rgano de control estnetamente relacionado con la inyeccin del combustible, es por ello menesterestudiar los fenmenos relacionados con los sistemas de inyeccin, para de esaforma poder determinar el comportamiento de nuestro motor en diferentesregmenes.

Con el objetivo de tomar conocimiento sobre el funcionamiento de la inyeccin en

la bomba rotativa Bosch se realizaron pruebas en el Instituto de Motores de laFacultad de Ingeniera Mecnica de la Universidad Nacional de Ingeniera.

En el siguiente informe presentaremos el mtodo utilizado para determinar elgasto de combustible en los sistemas de inyeccin diesel. Esperamos que esteinforme logre el objetivo que es el involucrar un poco ms al alumnado UNI en lainvestigacin.


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OBJETIVOS

Los objetivos primordiales de este laboratorio son los siguientes:

Conocer los distintos sistemas de inyeccin Diesel, as como las bombas quese utilizan para dichos sistemas de inyeccin.

Reconocer la Bomba de Inyeccin Bosch tipo VE; as como sus principiosbsicos de funcionamiento.

Verificar, con ensayos, el caudal que puede inyectar la bomba diesel enrgimen de velocidad.


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FUNDAMENTO TERICO

SISTEMA DE INYECCIN DIESEL

El mecanismo que se ocupa de dosificar, pulverizar e introducir al cilindro en elinstante y por el tiempo adecuados el combustible al cilindro se llama sistema deinyeccin.El proceso de inyectar combustible en el motor Diesel puede resumirse en pocaspalabras como se ha hecho, y aparentemente parece ser simple, pero en realidadest rodeado de un gran nmero de particularidades que hacen de l, una de lasmayores conquistas tecnolgicas realizadas por el hombre en la mecnica deprecisin del siglo XX.

A continuacin se definir algunos de los factores inherentes al proceso deinyeccin.

PULVERIZADO DEL COMBUSTIBLE

Para que el proceso de evaporacin, mezclado e inflamacin del combustible sea loms eficiente, estable y corto posible, este debe ser inyectado en la cmara decombustin como uno o ms aerosoles con partculas sumamente finas, a altavelocidad y bien dirigidas para que lleguen a todas partes de la cmara decombustin, con independencia de la velocidad de giro del motor. De esta forma se

produce un mejor mezclado y un contacto ntimo con todo el aire caliente paraaprovechar su calor en la evaporacin y preparacin de la mezcla del aire y elcombustible tanto antes del comienzo de la inflamacin, como despus, durante elproceso de quemado en todo el rango de trabajo.

En conclusin, el sistema debe garantizar un aerosol de partculas de combustiblemuy finas, rpidas y bien distribuidas con un comienzo y fin abruptos.

DOSIFICACIN DEL COMBUSTIBLE

Los motores Disel al igual que cualquier otro motor funcionan en el automvil enun rango amplio de entrega de potencia y velocidad de rotacin, esta potencia seobtiene a expensas del combustible por lo que a ms potencia ms combustible.Esta potencia entregada por el motor se hace a voluntad del conductor oprimiendoms o menos el pedal de acelerador de acuerdo a la necesidad del camino.

En el motor Disel convencional, el conducto de entrada de aire al motor es

siempre el mismo, sin nada que interfiera el libre paso del aire a no ser las propiasprdidas por rozamiento del conducto, de esta manera el cilindro del motor se
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llena siempre completamente de aire por lo que la entrega de potencia dependersolo de la cantidad de combustible que se inyecte.

Durante el funcionamiento a las revoluciones de ralent, solo hay que producirpotencia para vencer las prdidas internas del motor y las de los agregadosacoplados (ventilador, generador etc.) durante este estado de trabajo la cantidadde combustible que se inyecta es un volumen muy pequeo, mientras que duranteel trabajo a potencia mxima el volumen inyectado es muchas veces superior.

El sistema debe permitir cambiar continua y gradualmente la cantidad decombustible que se inyecta al cilindro.

REQUISITOS QUE DEBE DE CUMPLIR EL SITEMA DE INYECCION

El equipo de inyeccin debe asegurar un efectivo desarrollo del proceso detrabajo en el cilindro y la obtencin de las curvas caractersticas que respondan alas condiciones de funcionamiento del motor Disel en el vehculo.

El equipo de inyeccin debe cumplir los siguientes requisitos:

Dosificar la cantidad de combustible en correspondencia con los regmenes decarga y velocidad.

Pulverizar con la calidad requerida y distribuir el combustible en la cmara decombustin.

Obtener las caractersticas y fases de inyeccin ptimas en todos los regmenesde velocidad y carga.

Proporcionar un suministro idntico de combustible en todos los ciclos ycilindros del motor.

Asegurar un funcionamiento prolongado sin variar los ajustes iniciales y sinnotables desgates.

Corresponder a los requerimientos generales de diseo y operacionalesplanteados ante los accesorios y mecanismos del motor (reducidos pesos y

dimensiones, bajo costos de fabricacin, as como comodidad en elmantenimiento, reglaje y reparacin).

Los sistemas de inyeccin disel se dividen en tres grupos:

-Bombas de inyeccin en lnea.

-Bombas de inyeccin rotativas

-Sistema de inyeccin de acumulador
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BOMBAS DE INYECCIN EN LINEA

Las bombas de inyeccin estn formadas por un elemento de bombeo con un

cilindro y un embolo de bomba por cada cilindro del motor. El embolo de bomba semueve en la direccin de suministro por el rbol de levas accionando por el motor,y retrocede empujado por el muelle del embolo. Los elementos que forman labomba estn dispuestos en lnea. Para poder variar el caudal de suministro elembolo dispone de aristas de mando inclinadas, de manera que al girar el mbolomediante una varilla de regulacin resulte la carrera til deseada. Existen vlvulasde presin adicionales situadas entre la cmara de alta presin de bomba y latubera de impulsin que determinan un final de inyeccin exacto y procuran uncampo uniforme de bomba. Dentro del grupo de bombas de inyeccin en lnea

existen dos tipos:

Bomba de inyeccin en lnea estndar PE:

Un taladro de aspiracin determina el comienzo de suministro, este secierra por la arista superior del mbolo. El caudal de inyeccin se determinautilizando una arista de mando dispuesta de forma inclinada en el embolo,que deja libre la abertura de aspiracin.

Bomba de inyeccin en lnea con vlvula de corredera:

La principal diferencia entre esta bomba y la bomba en lnea estndar esque la bomba con vlvula corredera se desliza sobre un embolo de la bombamediante un eje actuador convencional, con lo cual puede modificarse lacarrera previa y el comienzo de inyeccin.

BOMBAS DE INYECCIN ROTATIVAS.

Estas bombas tienen se sirven de un regulador de revoluciones mecnico pararegular el caudal de inyeccin as como de un regulador hidrulico para variar el


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avance de inyeccin. En bombas rotativas controladas electrnicamente sesustituyen los elementos mecnicos por actuadores electrnicos. Las bombasrotativas solo tienen un elemento de bombeo de alta presin para todos los

cilindros.

Bomba de inyeccin rotativa de mbolo axial.

Esta bomba consta de una bomba de aletas que aspira combustible deldepsito y lo suministra al interior de la cmara de bomba. Un mbolodistribuidor central que gira mediante un disco de levas, asume lageneracin de presin y la distribucin a los diversos cilindros. Durante una

vuelta del eje de accionamiento, el embolo realiza tantas carreras comocilindros del motor a de abastecer. Los resaltes de leva en el lado inferiordel disco de leva se deslizan sobre los rodillos del anillo de rodillos yoriginan as en el mbolo distribuidor un movimiento de elevacin adicionalal movimiento de giro.

En la bomba rotativa convencional de mbolo axial VE con reguladormecnico de revoluciones por fuerza centrfuga, o con mecanismo actuadorregulado electrnicamente, existe una corredera de regulacin quedetermina la carrera til y dosifica el caudal de inyeccin. El comienzo desuministro de la bomba puede regularse mediante un anillo de rodillos(variador de avance). En la bomba rotativa de mbolo axial controlada porelectrovlvula, existe una electrovlvula de alta presin controladaelectrnicamente, que dosifica el caudal de inyeccin, en lugar de lacorredera de inyeccin. Las seales de control y regulacin son procesadasen dos unidades de control electrnicas ECU (unidad de control de bomba yunidad de control de motor). El nmero de revoluciones es reguladomediante la activacin apropiada del elemento actuador.


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Bomba de inyeccin rotativa de mbolos radiales.

Esta bomba se caracteriza por utilizar mbolos radiales para generar

presin. Pueden ser dos o cuatro mbolos radiales que son accionados porun anillo de levas. Una electrovlvula de alta presin dosifica el caudal deinyeccin. El comienzo de la inyeccin se regula mediante el giro del anillode levas, con el variador de avance. Igual que en la bomba de mbolo axialcontrolada por electrovlvula, todas las seales de control y regulacin seprocesan en dos unidades de control electrnicas ECU (unidad de control debomba y unidad de control de motor). Mediante la activacin apropiada delelemento actuador se regula el nmero de revoluciones.

Bombas de inyeccin individuales

Bombas de inyeccin individuales PF.

Estas bombas (aplicadas en motores pequeos, locomotoras disel, motoresnavales y maquinaria de construccin) no tienen rbol de levas propio, perocorresponden sin embargo en su funcionamiento a la bomba de inyeccinen lnea PE. En motores grandes, el regulador mecnico-hidrulico oelectrnico esta adosado directamente al cuerpo del motor. La regulacindel caudal determinada por l se transmite mediante un varillaje integrado

en el motor.

Las levas de accionamiento para las diversas bombas de inyeccin PF, seencuentran sobre el rbol de levas correspondiente al control de vlvulasdel motor. Por este motivo no es posible la variacin del avance medianteun giro del rbol de levas. Aqu puede conseguirse un ngulo de variacinde algunos grados mediante la regulacin de un elemento intermedio (porejemplo situando un balancn entre el rbol de levas y el impulsor derodillo).

Las bombas de inyeccin individuales son apropiadas tambin para elfuncionamiento con aceites pesados viscosos.

Unidad bomba-inyector UIS.

La bomba de inyeccin y el inyector constituyen una unidad. Por cadacilindro del motor se monta una unidad en la culata que es accionada biendirectamente mediante un empujador, o indirectamente mediante balancn,por parte del rbol de levas del motor.


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Debido a la supresin de las tuberas de alta presin, es posible una presinde inyeccin esencialmente mayor (hasta 2000 bar) que en las bombas deinyeccin en lnea y rotativas. Con esta elevada presin de inyeccin y

mediante la regulacin electrnica por campo caracterstico del comienzode inyeccin y de la duracin de inyeccin (o caudal de inyeccin), esposible una reduccin destacada de las emisiones contaminantes del motordisel.

Sistema UISSistema UPS

Unidad bomba-tubera-inyector UPS.

Este sistema trabaja segn el mismo procedimiento que la unidad debomba-inyector. Se trata aqu de un sistema de inyeccin de alta presinestructurado modularmente. Contrariamente a la unidad bomba-inyector, elinyector y la bomba estn unidos por una tubera corta de inyeccin. Elsistema UPS dispone de una unidad de inyeccin por cada cilindro delmotor, la cual es accionada por el rbol de levas del motor.Una regulacin electrnica por campo caracterstico del comienzo deinyeccin y de la duracin de inyeccin (o caudal de inyeccin) aporta una

reduccin destacada de las emisiones contaminantes del motor disel. Encombinacin con la electro-vlvula de conmutacin rpida, accionadaelectrnicamente, se determina la correspondiente caracterstica de cadaproceso de inyeccin en particular.

SISTEMA DE INYECCIN DE ACUMULACIN

Common Rail CR:


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La generacin de presin y la inyeccin se generan por separado en el sistema deacumulacin. El caudal y el momento de inyeccin se calculan dentro de la ECU y serealiza a travs del inyector a cada cilindro del motor.

INYECTOR

El inyector disel es el componente del sistema de inyeccin, que se encarga deintroducir el combustible finamente pulverizado en la cmara de combustin.

Dependiendo que sean inyectores para motores de inyeccin directa o indirecta, suconstruccin y morfologa es distinta. Los inyectores llamados de orificios son losde inyeccin directa y los de tetn de inyeccin indirecta.

Realmente esta caracterstica mencionada es de la tobera, que es el principalcomponente que se sustituye en el inyector cuando se repara.

El inyector es el elemento que nos permite determinar externamente, si un motores de inyeccin directa o indirecta.


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METODOLOGA

INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZADOS

Mencionamos los equipos e instrumentos que se han utilizado en el laboratorio,para la prueba de inyeccin diesel.

BOMBA INYECTORA BOSCH TIPO VE 4/10F 2300 R ND 761

Figura 7.- Bomba inyectora Bosch tipo VE.

SIGNIFICADO DEL CDIGO DE LA BOMBA VE 4/10F 2300 R ND 761

VE:Bomba rotativa

4:Para motor de 4 tiempos

10F:Dimetro del embolo

2300:Velocidad nominal o velocidad de corte

R:Right (derecha)

ND:Marca de la bomba Nikon Denso

761:Cdigo para repuestos de la bomba


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Banco de Pruebas para Bombas de Inyeccin

Figura 8.- Banco de pruebas para bombas de inyeccin.

Probetas graduadas.

Regulador de velocidad.


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Inyectores y tubera de alta presin.

Foto N02: Regulador de Velocidad

Foto N04: Inyectores y caera de alta presin

Foto N05: Probetas


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DESCRIPCIN DEL PROCESO

1. Verificamos el correcto funcionamiento de los instrumentos a utilizar.

2.

Luego encendemos el banco de pruebas, previamente debemos revisar quelas probetas donde se vaciar el combustible bombeado estn totalmentelimpias y vacas para disminuir los errores experimentales.

3. Configuramos el contabilizador de emboladas y lo ponemos en el valor quevamos a medir, en este caso 200 emboladas.

4. Al alcanzar el valor indicado lneas arriba, se realiza la medicin delvolumen de combustible bombeado en cada una de las 4 probetas colocadasen paralelo.

5. Al terminar la medicin de las 4 probetas, se arroja el combustible a undepsito debajo del banco de pruebas, para, de esta forma, continuar con

los siguientes puntos a medir, se mantiene el gobernador en una solaposicin durante todas las mediciones y lo que se cambia es la velocidad(RPM).

FORMULAS EMPLEADAS

( )

Gc:Consumo de combustible (kg/h)

nM:Velocidad de rotacin del motor = 2 x Velocidad de rotacin de la bomba deinyeccin

Vsc:Suministro cclico (m3)

t= tiempo en horas

pc:Densidad del combustible = 870kg/m3Vsc:Suministro cclico (cm3)

Nota:

-Para el experimento se tomaron 200 emboladas.

- El acelerador en todo tiempo estuvo en la misma posicin.


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DATOS OBTENIDOS

hc [%] n [RPM] V1 [cm^3] V2 [cm^3] V3 [cm^3] V4 [cm^3] t [s]

100 200 18.0 18.0 18.0 18.0 57.5

100 400 10.5 10.5 10.5 10.5 29.9

100 800 4.8 4.8 4.8 4.8 15.0

100 1200 3.6 3.4 3.6 3.6 10.0

100 1500 3.3 3.3 3.3 3.3 8.0

100 1800 3.3 3.3 3.3 3.3 6.7

100 2000 0.6 0.6 0.6 0.6 6.0

100 2300 0.0 0.0 0.0 0.0 4.8

Tabla 1.- Datos obtenidos en el banco de pruebas hc [%]=100.


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RESULTADOS OBTENIDOS

nM[RPM] c [c] gcc[mg] Gc[kg/h]

400 72.0 81.70 3.92

800 42.0 45.83 4.40

1600 19.2 20.88 4.01

2400 14.2 15.44 4.45

3000 13.2 14.36 5.17

3600 13.2 14.28 6.17

4000 2.4 2.61 1.25

5000 0.0 0.00 0.00

Tabla 2.- Parmetros calculados de la bomba de inyeccin.

REPRESENTACIN GRFICA DE LOS RESULTADOS

5000, 0.000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

gcc()cm3

n motor

n motor vs gcc [mg]


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0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

gcc[mg]

n del motor

n motor vs Gc(kg/h)


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CONCLUSIONES

A medida que aumenta la velocidad de rotacin (RPM) del motor, disminuye elconsumo cclico de combustible, debido a la accin del regulador centrfugo de

combustible. A pesar de la disminucin del consumo cclico del combustible, el consumo

horario de combustible aumenta con la velocidad de giro (RPM) y al acercarse a

la velocidad de embalamiento tiende a disminuir bruscamente. Cuando se realiz la prueba de inyeccin a una velocidad menor a la nominal el

consumo de combustible comienza a disminuir pero si excedemos la velocidad

nominal para nuestro caso fue 2300rpm, inmediatamente se detiene el consumo.


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BIBLIOGRAFA

Experimentacin y Calculo de MCI, LASTRA, IMCI - UNI, Lima 1995.

Motores de Automvil, JOVAJ, Editorial MIR, Mosc 1982.

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

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