Balance Energetico de Un Motor Nissan Qg15

BALANCE ENERGETICO DE UN MOTOR NISSAN QG15

INDICE 1.INTRODUCCION.................................................................... .......................................................................................................................................... ..............................................................................3 ........3 1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA.................................................................. .........................................................................................................................3 .......................................................3 1.1.1. Definición Ontológica: .................................................................. .........................................................................................................................3 .......................................................3 1.1.2. Definición Funcional: ........................................................ ...........................................................................................................................3 ...................................................................3 1.1.3. Definición Genética: ..................................................................... ............................................................................................................................3 .......................................................3 1.2. ESTADO DEL ARTE: ............................................................................................................... .....................................................................................................................................3 ......................3 1.3. OBJETIVOS: ................................................................................................................ .................................................................................................................................................3 .................................3 1.4. IMPACTO AMBIENTAL: ............................................................ ...............................................................................................................................3 ...................................................................3 1.5. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y DETALLES DEL MOTOR: ...........................................................................5 ...........................................................................5 2. MARCO TEORICO.................................................................. ....................................................................................................................................... .............................................................................6 ........6 2.1. CÁLCULO TÉRMICO Y BALANCE ENERGÉTICO DEL MOTOR .......................................................................6 .......................................................................6 2.1.1. CÁLCULO TÉRMICO: ......................................................................................................... ............................................................................................................................6 ...................6 2.1.2. Combustible: .......................................................................................................................................6 .......................................................................................................................................6 2.1.3. Parámetros del Fluido Operante: O perante:............................................................ ........................................................................................................6 ............................................6 2.1.4. Parámetros del Medio Ambiente y los Gases de Escape: ...................................................................8 ...................................................................8 2.2. Proceso de Admisión:.............................................................. .................................................................................................................................9 ...................................................................9 2.2.1. La Temperatura de Calentamiento de la Carga Fresca: ......................................................................9 ......................................................................9 2.2.2. La Densidad de la Carga en la Admisión .............................................................................................9 .............................................................................................9 2.2.3. Las Pérdidas de Presión en la Admisión y la Presión al final de la Admisión: .....................................9 2.2.4. Coeficiente de los Gases Residuales: ............................................................................................... ............................................................................................... 10 2.2.5. Temperatura Final de Admisión: ............................................................. ...................................................................................................... ......................................... 10 2.2.6. La Eficiencia Volumétrica: ........................................................................................................... ................................................................................................................ ..... 11 2.3. PROCESO DE COMPRESION: ................................................................................................................... ................................................................................................................... 11 2.3.1. Determinación del Índice Adiabático K 1 de Compresión: ........................................................ ................................................................ ........ 11 11 2.3.2. La Presión al Final de la Compresión: .............................................................................................. .............................................................................................. 11 2.3.3. La Temperatura al Final de la Compresión: ..................................................................................... 11 2.3.4. El Calor Específico Molar Medio al Final de la Compresión: ............................................................ 12 2.4. PROCESOS DE COMBUSTION: ................................................................................................................. ................................................................................................................. 14 2.4.1. El Coeficiente de Variación Molecular del Combustible 0 y de la Mezcla Operante. .................... 14 2.4.2. La Cantidad de Calor Perdido como Consecuencia de la Combustión Incompleta del combustible.  ..................................................................................................... ................................................................................................................................................................... ............................................................... 14 2.4.3. El Poder Calorífico de la Mezcla Operante:...................................................................... Operante: ...................................................................................... ................ 1 4 2.4.4. El Calor Especifico Molar Medio de los Productos de la Combustión: ............................................ 15 2.4.5. La Temperatura al Final de la Combustión Visible: ..................................................................... .......................................................................... ..... 15

2.4.6. La Presión Máxima Teórica de Combustible: ................................................................... ................................................................................... ................ 15 2.4.7. La L a Presión Real Máxima de Combustión: ........................................................... ......................................................................................... .............................. 16 2.4.8. La Relación R elación de Aumento de Presión: .......................................................................................... ............................................................................................... ..... 16 2.5. PROCESO DE EXPANSION Y DE ESCAPE:......................................................... .................................................................................................. ......................................... 16 2.5.1. El Índice Adiabático Medio de Expansión: ....................................................................................... ....................................................................................... 16 2.5.2. La Presión P resión y la Temperatura al Final Fi nal del Proceso de Expansión: ..................................................... ..................................................... 16 2.5.3. Comprobación de la Temperatura de los Gases Residuales Asumida Anteriormente: ................... ................... 17 2.6. PARAMETROS INDICADOS DEL CICLO OPERATIVO DEL MOTOR............................................................. 17 2.6.1. La Presión Pr esión Media Indicada Teórica. ................................................................................................. ................................................................................................. 17 2.6.2. La L a Presión Indicada Indicada: .................................................................. ........................................................................................................... ......................................... 17 2.6.3. El Rendimiento Indicado y el Consumo Específico Indicado de Combustible: ................................ 18 2.7. PARAMETROS P ARAMETROS EFECTIVOS DEL MOTOR: ......................................................... .................................................................................................. ......................................... 18 2.7.1. La Presión Media de las Perdidas Mecánicas para el Motor de Carburador y con Encendido Forzado y con un Numero de Cilindros hasta seis y con una Relación (S/D) < 1: ...................................... ...................................... 18 2.7.2. La Presión P resión Media Efectiva y el Rendimiento Mecánico: .................................................................. .................................................................. 18 2.7.4. Principales Parámetros del Diseño y del Cilindro del Motor: .......................................................... 19 2.7.5. La Potencia Efectiva, el Torque Efectivo y el Consumo Horario del Combustible: .......................... 20 2.7.6. La Potencia por Unidad de Cilindrada del Motor:............................................................................ 20 2.8. CONSTRUCCION DEL DIAGRAMA INDICADO: ......................................................................................... 20 2.8.1. el diagrama indicado se construye para el régimen nominal de operación, es decir, para Ne = 78.548 Kw y n = 6000 r.p.m. ...................................................................................................................... ...................................................................................................................... 20 2.8.2. Construcción de las l as Curvas Politrópicas de Compresión y Expansión por el Método Analítico: ..... 21 2.8.3. La Presión Pr esión Media Indicada Teórica: ................................................................................................. ................................................................................................. 23 2.9. BALANCE TERMOENERGÉTICO DEL MOTOR ........................................................................................... ........................................................................................... 26 2.9.1. La cantidad total de calor introducida al motor con el combustible: .............................................. 26 2.9.2. El Calor Equivalente al Trabajo Efectivo por Segundo: ............................................................ .................................................................... ........ 26 2.9.3. El Calor Transferido al Medio Refrigerante...................................................................... ...................................................................................... ................ 26 2.9.4. El Calor Llevado por los Gases de Escape: ....................................................................................... 27 2.9.5. El Calor Perdido Debido a la Combustión Incompleta de Combustible. .......................................... 27 2.9.6. Pérdidas de Calor no Consideradas en los Casos Anteriores o Perdidas de Calor Residual: ........... 28 3. ANEXOS: .................................................................................................................................................... ......................................................................................................................................................... ..... 29 3.1. PARÁMETROS EFECTIVOS DEL MOTOR .......................................................... ................................................................................................... ......................................... 29 3.2. PARÁMETROS INDICADOS DEL MOTOR: .............................................................................. ................................................................................................. ................... 31 3.3. PARAMETROS DE BALANCE ENERGÉTICO DEL MOTOR: ......................................................................... ......................................................................... 33 4. MATERIAL FOTOGRÁFICO: ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. 35

1.INTRODUCCION 1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA 1.1.1. Definición Ontológica:               

Marca y modelo: Nissan QG15 Tipo de motor: Motor gasolinero Número de cilindros: 04 cilindros Disposición de cilindros: En línea línea Número de válvulas: 16 válvulas Tipo de refrigeración: Enfriado por agua agua Diámetro x Carrera (mm): 76.0 X 88.0 Cilindrada (cc): 1597 aprox. 1600 Potencia máx. (Hp/rpm): 105/6000 Torque máx. (Kg.m/rpm): 14.3/4000 Relación de compresión: 9.5 : 1 Sistema de alimentación alimentación de combustible: combustible: control control electrónico de inyección, inyección, ECCS. Volumen de sistema de enfriamiento enfriamiento (L):4.5 (L):4.5 Volumen de dell tanque tanque de combustible (L):50 Régimen Régi men de Ralentí Ral entí (rpm) (r pm):: 625 625 ± 50

1.1.2. Definición Funcional: 

Motor ggasolinero asolinero cuyas cuyas prestaciones prestaciones son básicamente en ser ser un automóvil de transporte y uso personal.

1.1.3. Definición Genética: 



Potente Motor Motor de 105/6.000 HP/RPM Doble Doble Árbol de Levas. Levas. El doble árbol de levas asegura una mejor eficiencia volumétrica (mejor llenado de cilindros), permite la posición central de la bujía mejorando el quemado de la mezcla y el crossflow (manera en que se comporta la mezcla de aire combustible al entrar al cilindro). Su pot potente ente motor motor proporciona proporciona al al Nissan QG15 el desempeño desempeño óptimo en cualquier condición de manejo, su transmisión mecánica o automática complementa la respuesta del motor con su potencia de 105 HP, con lo que se logra un equilibrio perfecto entre desempeño, economía de combustible y conducción confortable.

1.2. ESTADO DEL ARTE: Estudiantes que llevan el curso de laboratorio laboratorio de ingeniería ingeniería mecánica. 

1.3. OBJETIVOS: Estudiar de manera manera adecuada adecuada las propiedades que rigen el funcionamiento funcionamiento y operación del motor gasolinero NISSAN QG15, a partir de datos obtenidos. 

1.4. IMPACTO AMBIENTAL: Las formas más importantes de acción del motor sobre e l medio ambiente son: Agotamiento de materias materias primas no renovables consumidas durante el funcionamiento de los MCI. Consumo en gran proporción de oxígeno de oxígeno qu que e contiene el aire atmosférico. 



  Emisión y contaminación de la atmósfera con gases tóxicos que perjudican al hombre, la flora y la fauna. Emisión de sustancias que provocan el llamado efecto invernadero contribuyendo a la elevación dela temperatura de nuestro planeta. Consumo de agua potable. Emisión de altos niveles de ruido a la atmósfera que disminuye el rendimiento de los trabajadores y ocasiona molestias en sentido general.





 

La Toxicidad de los gases de escape de los motores de combustión interna y formas para reducirla. Se llaman sustancias tóxicas a las que ejercen influencia nociva sobre el organismo humano y el medio ambiente. Durante el trabajo de los MCI de émbolo se desprenden las siguientes sustancias tóxicas principales: óxidos de nitrógeno, hollín, monóxido de carbono, hidrocarburos, aldehídos, sustancias cancerígenas (bencipireno), compuestos de azufre y plomo. Además de los gases de escape de los MCI, otras fuentes de toxicidad son también los gases del cárter y la evaporación del combustible a la atmósfera. Incluso en un motor bien regulado la cantidad de componentes tóxicos que se expulsan durante su funcionamiento puede alcanzar los siguientes valores:

De este modo, la toxicidad de los motores Diésel depende en lo principal del contenido de los óxidos de nitrógeno y el hollín. La toxicidad de los motores de encendido por chispa y carburador depende en gran medida de la concentración del monóxido de carbono y de los óxidos de nitrógeno.

1.5. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Y DETALLES DEL MOTOR: Especificaciones dadas por la casa motriz:

2. MARCO TEORICO 2.1. CÁLCULO TÉRMICO Y BALANCE ENERGÉTICO DEL MOTOR Realizar el cálculo de un motor de carburador de cuatro tiempos, de aplicación automotriz, cuyas especificaciones técnicas son las siguientes: Potencia Efectiva: Ne = 78.3kW a 6000 RPM Motor de cuatro cilindros: i = 4; - Disposición de los cilindros: en línea; - Sistema de Refrigeración: líquida, de tipo cerrada; - Relación de compresión:= 9.5.

2.1.1. CÁLCULO TÉRMICO:

En la realización del cálculo térmico para varios regímenes de velocidad comúnmente se eligen de 3 a 4 regímenes básicos. Para los motores de carburador estos regímenes son los siguientes: 1. El régimen de frecuencia mínima de rotación nmin = 600:1000 RPM, que asegura el trabajo estable del motor. 2. El régimen de máximo torque, para el cual n M = (0.4 : 0.6)n N. 3. El régimen (nominal) de máxima potencia a nN 4. El régimen de máxima velocidad de marcha del automotor, cuando n max = (1.05 :1.20)nN Con la consideración de las recomendaciones aducidas y los datos de entrada del trabajo (nN = 6000 RPM), el cálculo térmico, secuencialmente se realiza para n = 1000, 4000, 6000 y 6500 RPM. 2.1.2. Combustible:

Se puede emplear la gasolina de 95 octanos. En correspondencia con la relación de compresión dada en el trabajo   = 9.5. La composición gravimétrica elemental y la masa molecular del combustible de este combustible: C = 0.855; H = 0.145; M c = 115 Kg/Kmol. El poder calorífico inferior del combustible: Hu = [33.91C + 125.6H  – 10.89(O-S)  – 2.51(9HW)]x103 = 43930KJ/Kg Donde W es la cantidad de vapores de agua contenida en losproductos de la combustión por unidad másica de combustible. 2.1.3. Parámetros del Fluido Operante:

Cantidad de aire teóricamente necesaria para la combustión de 1Kg de combustible: Lo = (C/12+H/4-O/32)/0.208 = 0.516 Kmol aire/Kg comb. Lo = (8C/3+8H-O)/0.23 = 14.957 Kg aire/Kg comb. El coeficiente de exceso de aire se establece en base a los siguientes criterios:

- En los modernos motores se instalan carburadores de varias cámarasque permiten

obtener composiciones óptimas de mezcla en función delas características de velocidad del motor. - La posibilidad de empleo (para el motor calentado) de n carburador dedos cámaras con sistema de enriquecimiento y sistema de marcha envacío permite obtener, dada una regulación correspondiente, unacomposición de mezcla operante tanto para máxima potencia comopara máxima economía. - La tendencia a obtener un motor lo suficientemente económico y conuna mínima toxicidad de los productos de la combustión, lo cual se logra con α=0.95-0.98, permite asumir α=0.96 en los regímenes básicos y en el régimen de mínima frecuencia rotacional α=0.86. - La cantidad de mezcla carburante queda definida del siguiente modo:

Para n=1000 rpm. Se tiene M1 =0.86x0.516+1/115= 0.4525 Kmol mezcla carburante/Kg combustible Para n=4000, 6000 y 6500 rpm: M1 =0.96x0.516+1/115= 0.5041 Kmol mezcla carburante/Kg combustible -La cantidad de los diversos componentes de los productos de la combustión para k=0.5 y para los regímenes de velocidad asumidos: Para n=1000 rpm:

Para n=4000, 6000 y 6500 rpm:

La cantidad total de productos de combustión: Para n=1000 rpm

Para n=4000, 6000 y 6500 rpm

2.1.4. Parámetros del Medio Ambiente y los Gases de Escape:

La presión y la temperatura del medio ambiente al trabajar el motor sin sobrealimentación, como en el presente caso:

La temperatura de los gases de escape, cuando el valor de la relación de compresión se mantiene constante   =9.5 prácticamente crece linealmente al aumentar el régimen de velocidad y siendo α=cte; pero disminuye con el enriquecimiento de la mezcla. Considerando que a n=1000 rpm; α=0.86 y en los restantes regímenesα=0.96, entonces se asume:

La presión de los gases residuales P r debido a la expansión de las fases de distribución de los gases y a la reducción de las resistencias en el tipo de configuración constructiva de la vía de escape del motor analizando se puede obtener en el régimen nominal de velocidad.

Entonces:

De aquí se obtiene:

2.2. Proceso de Admisión: 2.2.1. La Temperatura de Calentamiento de la Carga Fresca:

Con el objeto de obtener un buen llenado del motor en el régimen nominal de velocidad, se asume  ΔTN=8°C. Entonces:

De donde obtenemos:

2.2.2. La Densidad de la Carga en la Admisión

Donde: Ra = 287 J/Kg.grado, es la constante gásica específica para el aire 2.2.3. Las Pérdidas de Presión en la Admisión y la Presión al final de la Admisión:

De acuerdo con el régimen de velocidad del motor (n=6000rpm) y considerando la calidad de la superficie interior del sistema de admisión se puede asumir lo siguiente:

De aquí se obtiene:

La presión final de la admisión:

2.2.4. Coeficiente de los Gases Residuales:

Para la determinación del coeficiente de los gases residuales γr para el motor de aspiración natural se asume un coeficiente de limpieza ϕ1 =1.0y el coeficiente de recarga en el régimen nominal de velocidad ϕrec =1.10, lo cual completamente es posible obtener mediante una acertada elección del ángulo de retraso del cierre de la válvula de admisión en los límites de 30°- 60°. Según esto, en el régimen de velocidad mínima (n=1000rpm) es posible el retorno de los gases en los límites de un 5%, es decir, ϕrec =0.95. En el resto de regímenes los valores de ϕrec, se pueden obtener asumiendo una dependencia lineal de ϕrec, en función del régimen de velocidad. Entonces:

2.2.5. Temperatura Final de Admisión:

2.2.6. La Eficiencia Volumétrica:

2.3. PROCESO DE COMPRESION: 2.3.1. Determinación del Índice Adiabático K 1 de Compresión:

El índice K1 para una relación de compresión  = 9.5 y para los valores encontrados de la temperatura al final de la admisión Ta se determina con ayuda de nomograma de la fig. 2 y el índice politrópico medio de compresión n 1 se asume algo menor que K1. Al elegir n1 se considera que con la disminución de la frecuencia rotacional del motor la transferencia de calor de los gases a las paredes del cilindro aumenta y n 1 disminuye más significativamente en comparación con K1.

2.3.2. La Presión al Final de la Compresión:

2.3.3. La Temperatura al Final de la Compresión:

2.3.4. El Calor Específico Molar Medio al Final de la Compresión: a) De la Mezcla Fresca (Air e):

b) De los Gases Residuales:

Se determina por el método de extrapolación de acuerdo a la Tabla Nº 1. Para n = 1000 ,

∝

= 0.86 y tc = 516.13

Para n = 4000 ,

∝

= 0.96 y tc = 504.62

Para n = 6000 ,

∝

Para n = 6500 ,

∝ 

= 0.96 y tc = 501.55

= 0.96 y tc = 487.48

c) De la Mezcla Operante:

Los valores obtenidos se muestran en la siguiente tabla:

2.4. PROCESOS DE COMBUSTION: 2.4.1. El Coeficiente de Variación Molecular del Combustible 0 y de la Mezcla Operante.

2.4.2. La Cantidad de Calor Perdido como Consecuencia de la Combustión Incompleta del combustible.

2.4.3. El Poder Calorífico de la Mezcla Operante:

2.4.4. El Calor Especifico Molar Medio de los Productos de la Combustión:

La magnitud del coeficiente de utilización del calor a n, como resultado de una significativa combustión residual del combustible en el proceso de expansión se reduce y a n =1000 rpm, intensamente disminuye debido al aumento de las pérdidas de calor a través de las paredes del cilindro y a través de las partes no herméticas formadas entre el pistón y el cilindro. Por esto, al variar el régimen de velocidad se toma con cierto nivel de precisión en los límites que tiene lugar en los motores de encendido forzado:

2.4.5. La Temperatura al Final de la Combustión Visible:

2.4.6. La Presión Máxima Teórica de Combustible:

2.4.7. La Presión Real Máxima de Combustión:

2.4.8. La Relación de Aumento de Presión:

2.5. PROCESO DE EXPANSION Y DE ESCAPE: 2.5.1. El Índice Adiabático Medio de Expansión:

El índice adiabático medio de expansión K 2 se determina con ayuda del monograma de la Fig. 3, conocida la relación de compresión   = para los respectivos valores de ∝ y TZ, y el índice politrópico medio n2 se pondera de acuerdo a la magnitud del índice adiabático medio:

2.5.2. La Presión y la Temperatura al Final del Proceso de Expansión:

2.5.3. Comprobación de la Temperatura de los Gases Residuales Asumida Anteriormente:

Donde, - es el porcentaje de error en los cálculos. En todos los regímenes de velocidad, la temperatura de los gases residuales asumida inicialmente fue acertada ya que el error no excede el 4.93%. 2.6. PARAMETROS INDICADOS DEL CICLO OPERATIVO DEL MOTOR. 2.6.1. La Presión Media Indicada Teórica.

2.6.2. La Presión Indicada Indicada:

Donde: = 0.96; es el coeficiente de plenitud del diagrama o factor diagramático

2.6.3. El Rendimiento Indicado y el Consumo Específico Indicado de Combustible:

2.7. PARAMETROS EFECTIVOS DEL MOTOR: 2.7.1. La Presión Media de las Perdidas Mecánicas para el Motor de Carburador y con Encendido Forzado y con un Numero de Cilindros hasta seis y con una Relación (S/D) < 1:

Dónde: vm.p = velocidad media del pistón en m/s Previamente, si asumimos la carrera del pistón S=88 mm obtenemos

Entonces:

2.7.2. La Presión Media Efectiva y el Rendimiento Mecánico:

2.7.3. El Rendimiento Efectivo y el Consumo Específico Efectivo de Combustible:

2.7.4. Principales Parámetros del Diseño y del Cilindro del Motor:

La cilindrada del motor:

El desplazamiento volumétrico efectivo de un cilindro:

El diámetro del cilindro: Teniendo en cuenta que la carrera del pistón fue asumido inicialmente S= 88mm, entonces:

Finalmente asumimos: D = 76mm

;

S =88mm

Los principales parámetros y índices del motor se determinan tomando en cuenta los valores de D y S asumidos finalmente, es decir:

El área del pistón:

2.7.5. La Potencia Efectiva, el Torque Efectivo y el Consumo Horario del Combustible:

2.7.6. La Potencia por Unidad de Cilindrada del Motor:

2.8. CONSTRUCCION DEL DIAGRAMA INDICADO: 2.8.1. el diagrama indicado se construye para el régimen nominal de operación, es decir, para Ne = 78.548 Kw y n = 6000 r.p.m. 



Las escalas del diagrama:  La escala de carrera del pistón: Ms = 1mm por mm.  La escala de las presiones: Mp = 0.05 MPa por mm. Las magnitudes referidas ( Ver fig. 4), correspondientes al desplazamiento volumétrico efectivo y al volumen de la cámara de combustión:

La máxima altura del diagrama (punto z):



Las coordenadas de los puntos característicos:

2.8.2. Construcción de las Curvas Politrópicas de Compresión y Expansión por el Método Analítico:

a. La Curva Politrópica de Compresión:

Donde: OB = OA + AB = 10.35 + 88 = 98.35 mm b. La Curva Politrópica de Expansión:

Los resultados del cálculo de los puntos de las curvas Politrópicase muestran en la TABLA N° 2

FIGURA 4 2.8.3. La Presión Media Indicada Teórica:

Donde: = 1950.08

, es la superficie del diagrama acaba en la fig.4.

La magnitud obtenida por medición planimetría del diagrama indicado, es muy cercana a la magnitud obtenida en el cálculo térmico. El redondeamiento del diagrama indicado se realiza en base a los siguientes criterios y cálculos: Dado que el motor en estudio es lo suficientemente rápido (n=6000 r.p.m), entonces las fases de distribución de los gases es necesario establecerlos considerando la obtención de una buena limpieza de los gases de escape del cilindro y del aseguramiento de una recarga en el marco de los límites asumidos en el cálculo. En relación con esto, el

inicio de la apertura de la válvula de admisión (punto ) se estable con un avance de 18° antes de que el pistón llegue al punto muerto superior, y el cierre (punto con un retardo de 60° después que el pistón pasa por el punto muerto inferior; el inicio de la apertura de la válvula de escape (punto se asume con avance de 55° antes de que el pistón llegue al punto muerto inferior, y el cierre (punto con el retardo de 25°después que el pistón pasa por el punto muerto superior. Considerando la rapidez del motor, el ángulo de avance de encendido se asume igual a 35° es decir, , y la duración de la primera fase de la combustión o fase de formación del frente de la llama . En correspondencia con las fases de distribución de los gases asumidos y con el ángulo de avance del encendido se determina la posición de los puntos de acuerdo a la expresión definida para el desplazamiento del pistón:

L: Longitud de la biela R: radio de la manivela

Los cálculos de las ordenadas de los puntos N°03. Donde:  A.P.M.S. : antes del punto muerto superior;  A.P.M.I. : antes del punto muerto inferior;  D.P.M.S. : después del punto muerto superior;  D.P.M.I.: después del punto muerto inferior.

se muestran en la tabla

La posición del punto

se determina a partir de la siguiente expresión:

La presión real de la combustión:

El crecimiento de la presión desde el punto

hasta

constituye:

Donde: G. G. C.: grado de giro del cigüeñal; 12°: es la posición del punto (para la simplificación de los cálculos posteriores se puede asumir que la presión máxima real se alcanza10°despues del punto muerto superior, cuando el cigüeñal gira a 370°). Uniendo con curvas continuas, los puntos r con con y con con la curva de expansión, con (el punto se ubica comúnmente entre los puntos b y a) y con la línea de escape . se obtiene el diagrama indicado real redondeada

2.9. BALANCE TERMOENERGÉTICO DEL MOTOR 2.9.1. La cantidad total de calor introducida al motor con el combustible:

2.9.2. El Calor Equivalente al Trabajo Efectivo por Segundo:

2.9.3. El Calor Transferido al Medio Refrigerante

Donde: C = 0,45/0,53 coeficiente de proporcionalidad para los motores de cuatro tiempos. En el cálculo se ha asumido c = 0,5. i: es el número de cilindros del motor. D: diámetro del cilindro, en cm. n: frecuencia rotacional del cigüeñal, en r.p.m. m= 0,6/0,7 índice exponencial para los motores de cuatro tiempos. En el cálculo se ha asumido n = 1000 r.p.m.; m = 0,6 y en todos los demás regímenes de velocidad m = 0,65. Para n = 1000 r.p.m.:

Para n = 4000 r.p.m.:

Para n = 6000 r.p.m.:

Para n = 6500 r.p.m.:

2.9.4. El Calor Llevado por los Gases de Escape:

Donde: constituye el calor específico de los gases residuales (determinados de acuerdo a la tabla N°4 por el método de interpolación para: es el calor especifico de la carga fresca (determinado de acuerdo a la TABLA N° 5 para el aire, por el método de interpolación siendo: Para n = 1000 r.p.m.

Para n = 4000 r.p.m.

Donde: es el calor específico de los gases residuales (determinada con ayuda de la tabla N°4 por el método de interpolación para: 2.9.5. El Calor Perdido Debido a la Combustión Incompleta de Combustible.

Para n = 1000 r.p.m.:

Para n = 4000 r.p.m.:

Para n = 6000 r.p.m.:

Para n = 6500 r.p.m.:

2.9.6. Pérdidas de Calor no Consideradas en los Casos Anteriores o Perdidas de Calor Residual:

Para n = 1000 r.p.m.:

Para n = 4000 r.p.m.:

Para n = 6000 r.p.m.:

Para n = 6500 r.p.m.:

Todos los compuestos del balance termoenergético se muestran en la Fig. N°05. Dependencia de los componentes del Balance Termoenergético del Motor en Función de la Frecuencia Rotacional del Cigüeñal del Motor.

DEPENDENCIA DE LOS COMPONENTES DEL BALANCE TERMOENERGÉTICO DEL MOTOR EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA ROTACIONAL DEL CIGÜEÑAL DEL MOTOR

3. ANEXOS: 3.1. PARÁMETROS EFECTIVOS DEL MOTOR

3.2. PARÁMETROS INDICADOS DEL MOTOR:

3.3. PARAMETROS DE BALANCE ENERGÉTICO DEL MOTOR: