Curva Caracteristicas de Carga ECH

LABORATORIO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de ingeniería mecánica

Características de carga en los Motores de combustión interna Motor E.CH Laboratorio de Motores MN-136 Alumnos: ALVA NAVARRO, ROY ELIAS CHAVEZ CANDELA, LUIS EDUARDO ENCARNACION CHUQUICAJA, GUSTAVO EVANGELISTA CUBAS, JOSE ALBERTO OTORI ROJAS, MARCOS VICTOR RIVERA CAMARENA, MANUEL EDUARDO Profesor: Dr. LASTRA ESPINOZA LUIS

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Características de carga en los motores de combustión interna (Moto r E.CH.) 

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Objetivos Realizar el estudio experimental del comportamiento de los motores en función de la carga. Conocer la metodología experimental para la obtención de las características de carga en los motores.

Fundamento teórico Característica de Carga Se denomina características de carga a la variación de los principales índices del motor en función de la carga siendo constante la frecuencia de rotación. Al hacer las pruebas del motor en un banco de frenado la carga se varía con ayuda de un dispositivo especial de carga; para mantener invariable el régimen de velocidad en un motor de carburador se maniobra la mariposa de gases, mientras que en el motor Diesel se desplaza el órgano de mando de la alimentación de combustible. La característica de carga queda determinada por tres parámetros que de una manera más completa definen los regímenes de funcionamiento: los consumos horario y específico de combustible a plena carga, la carga correspondiente al consumo específico efectivo mínimo de combustible ge mín y el consumo horario de combustible cuando el motor funciona con la marcha en vacío. La característica de carga es la representación gráfica de los parámetros del ciclo de trabajo y de los parámetros efectivos en función 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 parámetros: Potencia efectiva (Ne), par motor efectivo (Me) o presión media efectiva (pe). Es la característica de la velocidad del motor para lo cual el órgano de mando del sistema de alimentación de combustible se mantiene constante y en la posición correspondiente al máximo suministro de combustible.

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En un motor ECH la variación del consumo específico de combustible depende del producto de n i x nm. Cuando el motor trabaja en vacío, todo el trabajo producido se consume en vencer las perdidas internas; la eficiencia mecánica tiende a cero haciendo que g e tienda al infinito. Al pasar el motor a sus regímenes parciales ge disminuye bruscamente, alcanzando su valor mínimo cuando el producto ni x nm se hace máximo. A media que el motor se va acercando a su régimen de plena carga, g e aumenta debido a la disminución de ni provocado por el enriquecimiento de la mezcla. El órgano de mando del sistema de alimentación del combustible, es la mariposa de gases en los motores de encendido por chispa y es la cremallera de la bomba de inyección en los motores Diesel.

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

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

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Equipos e Instrumentos utilizados Banco de pruebas con motor gasolinero (Motor Daihatsu) Freno dinamométrico eléctrico de corriente continua. Tablero electrónico con tacómetro regulable. Medidor de caudal del aire (tobera). Manómetro inclinado para medir el flujo másico 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 Caracterísitca de carga 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 (inicialmente al 10%) y ayudándose del freno , establecer el régimen 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 rotación del cigüeñal para mantener una velocidad de rotación contante e igual a 2500 rpm para todas las posiciones de la mariposa.

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Datos técnicos del banco de pruebas

MOTOR Marca: Daihatsu Modelo: CB-20 Cilindrada: 993 cm 3 Número de cilindros: 3 Orden de encendido: 1-2-3 Diámetro x carrera: 76,0 x 73,0 mm Relación de compresión: 9,0:1 Potencia máxima: 40,5 kW a 5.500 rpm Momento máximo: 76,5 N.m a 2.800 rpm Velocidad de ralentí: 900 rpm Adelanto de la chispa: 10º a PMS a 900 rpm Sistema de combustible: a carburador con 02 gargantas

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DINAMOMETRO Potencia máxima: 18 kVA a 3.000 rpm Brazo del dinamómetro: 0,323 cm

MEDICION DE COMBUSTIBLE 1/16 pinta inglesa: 35,52 cm 3 Gasolina: G-90 Densidad de la gasolina: 0,715 kg/L

MEDICIÓN DE AIRE Diámetro de las toberas: 2 cm Diámetro de la placa orificio: 1,5 cm Caudal de aire:

 n  Ga kg / h    C d , i  Ai   2  g  S  seno   aire   H O  3.600  1  2

Donde:

C d=0,98 (toberas) C d=0,60 (orificio) Ai : Areas de los medidores, en m 2

S : Lectura del manómetro inclinado, en m g =9,81m/s2

 aire : Densidad del aire atmosférico, en kg/m 3  H O =1.000 kg/m3 2

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El coeficiente de llenado se calcula según la siguiente expresión:

     ( ) 



Ga : Caudal de aire (kg/h) Vh.i: Cilindrada del motor en litros

 

: Densidad del aire atmosférico (kg/m3) : rpm

Expresión para calcular el gasto másico de combustible:

      () Donde:

 : Densidad del combustible utilizado ( )  : Cambio de volumen () : Tiempo de medición de cambio de volumen (s)  El coeficiente de exceso de aire se calcula según la siguiente expresión:

    

 

Ga : Caudal de aire (kg/h) Gc : Caudal de combustible (kg/h)

 : Relación aire-combustible estequiométrica =14.75 Par efectivo del motor (Me)

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

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Potencia efectiva del motor (Ne)

Donde: Me: Momento efectivo (N-m). η:

Velocidad del cigüeñal (RPM).

Consumo específico efectivo de combustible:

          Gc : Caudal de combustible (kg/h) Ne: Potencia efectiva del motor

Eficiencia total del motor (ne)

    



Hu: Poder calorífico del combustible (G-90) ge: Consumo específico efectivo de combustible

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Resultados

Característica de carga RPM: 2500 cte

        Cd = 0.98 (tobera) D=2cm (tobera)

 () 



(%)

Fd (Kgf)

t (s)

10 15 20 25 30 35

6 10.3 14 16 17.5 18.1

39.47 29.99 23.82 22.59 21.52 20.54

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H20(cm)

Ga (kg/h)

Gc (kg/h)

5 15 25 35 40 45

63.747 110.41 142.54 168.65 180.30 191.24

2.3164 3.0486 3.8383 4.0472 4.2485 4.4512

1.8657 2.4554 2.5177 2.8252 2.8772 2.9127

Nv (%)

Me (N-m)

Ne (KW)

ge (g/KW-h)

ne (%)

0.7179 1.2435 1.6054 1.8995 2.0306 2.1538

19.0117 32.6368 44.3608 50.6980 55.4510 57.3522

4.9769 8.5436 11.6127 13.2717 14.5159 15.0136

465.4306 356.8285 330.5244 304.9559 292.6799 296.4792

17.6794 23.0602 24.8955 26.9828 28.1145 27.7542

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Gr áfi c as

Gasto de aire y combustible

Ga, Gc vs Ne 250 200 150 Gc (kg/hr) 100

Ga (kg/hr)

50 0 0

5

10

15

20

Eficiencia volumétrica y coeficiente de exceso de aire

nv, α vs Ne 350 300 250 200 α

150

nv

100 50 0 0

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Consumo específico de combustible y eficiencia total del motor

ge (g/Kw-hr) 500 450 400 350 300 250

ge (g/Kw-hr)

200 150 100 50 0 0

5

10

15

20

ne 30 25 20 15

ne

10 5 0 0

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Resumen de gráficas

nv, α, ge, ne vs Ne 500 450 400 350 nv

300 250

α

200

ne

150

ge (g/Kw-hr)

100 50 0 0

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Conclusiones La eficiencia volumétrica aumenta a medida que aumentamos la carga del

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motor.

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

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El coeficiente de exceso de aire aumenta debido a que la posición 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 específico



de combustible disminuye haciendo mejor uso del mismo.

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Bibliografía Lastra Luis , Lira Guillermo ,Valderrama Andrés ,” Experimentación y Cálculo de Motores de Combustión Interna. ”, Lima 1995.

http://www.uamerica.edu.co

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