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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Motores de Combustión Interna – MN136 MN136

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA LABORATORIO 06: “Sistema De Inyección De Un Motor Diessel. ”

DATOS: NÉSTO R ALUMNO: ALVARADO ALUMNO: ALVARADO ESPINOZA VIGOTSKY NÉSTOR PROFESOR: ING. PONCE CURSO: MN-136 SECCIÓN: “D”

Bomba ensayada: BOMBA INYECTORA BOSCH TIPO VE 4/10F 2300 R ND 761.

FECHA: 07/12/2011

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Índice: RESUMEN…………………………………………………………………. PÁG .

OBJETIVOS………………………………………………………………. PÁG .

FUNDAMENTO TEÓRICO……… TEÓRICO………………………………… …………………………………..PÁG. ………..PÁG. METODOLOGÍA………………………………………………………… PÁG. DATOS OBTENIDOS EN EL ENSAYO………………………….. ENSAYO………………………….. PÁG. OBSERVACIONES…………………………………………………….... PÁG . CONCLUSIONES…………………………………………………………. PÁG . BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………….. PÁG .

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Índice: RESUMEN…………………………………………………………………. PÁG .

OBJETIVOS………………………………………………………………. PÁG .

FUNDAMENTO TEÓRICO……… TEÓRICO………………………………… …………………………………..PÁG. ………..PÁG. METODOLOGÍA………………………………………………………… PÁG. DATOS OBTENIDOS EN EL ENSAYO………………………….. ENSAYO………………………….. PÁG. OBSERVACIONES…………………………………………………….... PÁG . CONCLUSIONES…………………………………………………………. PÁG . BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………….. PÁG .

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I.

RESUMEN DEL INFORME.

En el presente documento se desarrolló los cálculos y resultados de la prueba de ensayos de una bomba de inyección Diessel BOSCH TIPO VE 4/10F 2300 R ND 761 el cual fue probado para diferentes regímenes de velocidad, además se presenta la teoría de las bombas de inyección, su clasificación, el procedimiento así como una descripción de la bomba y sus partes más importantes, además se ara mención a sistemas de inyección más modernos los cuales son utilizados en vehículos de control electrónico. Para la parte de gráficos se hizo gráficos de consumo de combustible en régimen de la velocidad para un hc = 100%.

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II. OBJETIVOS DEL ENSAYO.









Conocer cuáles son los diferentes tipos de bombas de inyección y cuál es la función en el sistema de inyección de un motor Diessel. Reconocer las partes principales de la bomba de inyección ya sea lineal o rotativa. Determinar como varía el consumo de combustible en régimen de la velocidad. Determinar a qué velocidad la bomba de inyección se estrangula para evitar el embalamiento del motor y que sistema es el que evita que esto pase.

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III. FUNDAMENTO TEÓRICO. SISTEMA DE INYECCIÓN DIESSEL. El mecanismo que se ocupa de dosificar, pulverizar e introducir al cilindro en el instante y por el tiempo adecuados el combustible al cilindro se llama sistema de inyección. El proceso de inyectar combustible en el motor Diesel puede resumirse en pocas palabras como se ha hecho, y aparentemente parece ser simple, pero en realidad está rodeado de un gran número de particularidades que hacen de él, una de las mayores conquistas tecnológicas realizadas por el hombre en la mecánica de precisión del siglo XX. A continuación se definirá algunos de los factores inherentes al proceso de inyección. MECANISMO DE AVANCE. El combustible que entra al cilindro lo hace de forma líquida, para que este combustible se inflame luego que se pone en contacto con el aire caliente capaz de inflamarlo, tiene que calentarse, evaporarse y mezclarse con el aire para que se produzca el encendido. Este proceso aunque breve, toma cierto tiempo, por lo que el comienzo de la inyección debe hacerse un determinado tiempo antes de que el pistón haya alcanzado el punto muerto superior, a fin de que el combustible se evapore, mezcle e inflame antes de que el pistón llegue al punto adecuado después del punto muerto superior, y aproveche al máximo el incremento de presión producto de la combustión para producir trabajo útil. Este tiempo de anticipación al punto muerto superior en que se comienza la inyección se mide en grados de ángulo de giro del cigüeñal y se conoce cono ángulo de avance a la inyección. En un motor Diesel rápido puede estar para altas velocidades en el orden de los 30 a 40 grados. El sistema debe regular el comienzo de la inyección de acuerdo a la velocidad de rotación del motor y ésta varía. PULVERIZADO DEL COMBUSTIBLE. Para que el proceso de evaporación, mezclado e inflamación del combustible sea lo más eficiente, estable y corto posible, este debe ser inyectado en la cámara de combustión como uno o más aerosoles con partículas sumamente finas, a alta pág. 5


velocidad y bien dirigidas para que lleguen a todas partes de la cámara de combustión, con independencia de la velocidad de giro del motor. De esta forma se produce un mejor mezclado y un contacto íntimo con todo el aire caliente para aprovechar su calor en la evaporación y preparación de la mezcla del aire y el combustible tanto antes del comienzo de la inflamación, como después, durante el proceso de quemado en todo el rango de trabajo. En conclusión, el sistema debe garantizar un aerosol de partículas de combustible muy finas, rápidas y bien distribuidas con un comienzo y fin abruptos. DOSIFICACIÓN DEL COMBUSTIBLE. Los motores Diesel al igual que cualquier otro motor funcionan en el automóvil en un rango amplio de entrega de potencia y velocidad de rotación, esta potencia se obtiene a expensas del combustible por lo que a más potencia más combustible. Esta potencia entregada por el motor se hace a voluntad del conductor oprimiendo más o menos el pedal de acelerador de acuerdo a la necesidad del camino. En el motor Diesel 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 propias pérdidas por rozamiento del conducto, de esta manera el cilindro del motor se llena siempre completamente de aire por lo que la entrega de potencia dependerá solo de la cantidad de combustible que se inyecte. Durante el funcionamiento a las revoluciones de ralentí, solo hay que producir potencia para vencer las pérdidas internas del motor y las de los agregados acoplados (ventilador, generador etc.) durante este estado de trabajo la cantidad de combustible que se inyecta es un volumen muy pequeño, mientras que durante el trabajo a potencia máxima el volumen inyectado es muchas veces superior. El sistema debe permitir cambiar continua y gradualmente la cantidad de combustible que se inyecta al cilindro. VELOCIDAD MÁXIMA. En el motor Diesel, el conducto de admisión se construye para que sus pérdidas por rozamiento sean lo menor posible y así lograr siempre un llenado máximo

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del cilindro, de esta forma la velocidad máxima de giro del motor no se auto limita como en el caso del motor de gasolina. Como la velocidad de giro del motor Diesel no puede crecer indefinidamente debido a que dentro del motor se producen fuerzas crecientes con la velocidad, que ponen en peligro la integridad del motor, resulta imprescindible limitar la máxima velocidad de giro a un valor seguro. Esta regulación de la velocidad se consigue cortando la entrega de combustible. Entonces, el sistema de inyección debe regular la velocidad de giro máxima del motor. VELOCIDAD MÍNIMA. A menos que se desee lo contrario, cuando se suelta el acelerador de un motor Diesel este debe mantenerse funcionando a baja velocidad constante de rotación (ralentí). Como la carga del motor a la velocidad de ralentí puede variar considerablemente en diferentes momentos de uso, por ejemplo; puede que esté o no esté accionando un compresor de aire acondicionado, o de refrigeración, o de los frenos de vehículo, o un sistema de accionamiento hidráulico etc. no basta con establecer una cantidad fija de combustible inyectado para que se mantenga girando a velocidad estable en ralentí. Si se hiciera así el motor se aceleraría cuando baja la carga o se detendría cuando sube. Existen 3 tipos de sistemas de inyección; los sistemas de inyección convencional, de transición y los sistemas de inyección electrónicos. 1. SISTEMAS DE INYECCIÓN. Entre estos tipos de sistemas encontramos las bombas lineales y rotativas las cuales se describen a continuación. 1.1. BOMBA LINEAL. La bomba de inyección Bosh o en línea como se conoce también, es un aparato mecánico de elevada precisión que tiene la función principal en el sistema de inyección Diesel, esto es: 

Elevar la presión del combustible a los valores de trabajo del inyector en el momento y con el ritmo y tiempo de duración adecuados.

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

Dosificar con exactitud la cantidad de combustible que será inyectado al cilindro de acuerdo a la voluntad del conductor. Regular las velocidades máximas y mínimas del motor.

Esta bomba, representada en gris en la figura 1, recibe el movimiento desde el motor generalmente a través de un acoplamiento flexible, de forma tal que gira sincronizada con él. Tiene la desventaja con respecto a otros tipos de bombas que es más pesada, voluminosa y que no puede girar a altas revoluciones, no obstante es la más utilizada en los motores Diesel de equipos pesados y camiones de carga cuyos motores no son muy rápidos, por su robustez, vida útil y estabilidad. En el gráfico pueden apreciarse también los tubos que salen de la bomba hacia los inyectores, en este caso seis. Es en esencia una bomba de pistones colocados en fila, cada uno de los cuales es de caudal variable, con un émbolo por cada uno de los cilindros del motor, es decir para alimentar cada inyector. Estos émbolos se mueven en la carrera de compresión del combustible accionados por una leva de un árbol de levas común que tiene una leva exactamente igual para cada uno, pero desplazada en ángulo de giro de acuerdo a la diferencia de ángulo de cada pistón del motor para que cada inyección corresponda en tiempo, al momento adecuado de cada pistón del motor. La carrera de admisión de nuevo combustible de los pistones-bomba se realiza por el empuje en sentido contrario a la carrera de bombeo por un resorte. Todos los pistones de alimentan de un conducto común elaborado en el cuerpo de la bomba presurizado con combustible por la bomba de trasiego.

Figura 1: Sistema de inyección con una bomba lineal. pág. 8


1.1.1 Esquema De Alimentación. En la figura 2 de abajo se muestra muy esquemáticamente como se produce la alimentación de combustible a la bomba de inyección.

Figura 2: esquema de alimentación bomba lineal. Se ha representado el árbol de levas así como los émbolos de bombeo de alta presión para dar mejor idea del interior. Observe que hay un conducto elaborado en el cuerpo de la bomba (señalado de color verde) que va de extremo a extremo. Por uno de los extremos del conducto se conecta el tubo procedente de la bomba de trasiego, del otro lado hay una válvula reguladora de presión, de manera que todo el conducto interno está lleno con combustible a la presión regulada por la válvula. El combustible en exceso se desvía de nuevo al depósito por el retorno. El combustible que retorna al depósito, ha circulado por el interior de la bomba, retirando calor del sistema para mantener la temperatura a los valores adecuados. Esto es importante porque si el combustible que está dentro del conducto de alimentación de la bomba se calienta en exceso, se dilata y disminuye su densidad. Como la bomba de inyección dosifica el combustible por volumen, entonces resultaría afectada la cantidad neta de combustible en masa inyectado, y el motor pierde potencia. Este conducto de combustible presurizado permite que la cámara de los émbolos se llene de combustible en el descenso y luego lo

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compriman en el ascenso. Los detalles de la operación del émbolo se describen a continuación. 1.1.2 Funcionamiento Del Embolo De Bombeo. En la figura 3 se muestra un esquema simplificado de una bomba seccionada de un solo émbolo. Lo que se explique aquí para este émbolo simple, sirve para el resto de los existentes en una bomba de múltiples émbolos, ya que en este caso, lo que se hace es repetir en línea los émbolos necesarios de acuerdo al número de cilindros del motor con el adecuado cambio en el ángulo de cada leva con respecto a las otras. Cuando la leva gira el resorte mantiene apretado el seguidor junto con el pistón copiando su perfil, de esta manera el pistón sube y baja constantemente. Cuando el pistón está en la posición mostrada se ha abierto el paso a la parte superior desde la cámara de alimentación visto en el punto anterior. En la carrera de ascenso el propio pistón cierra el paso al bloquear el conducto de entrada lateral y el combustible atrapado sobre la su cabeza no tiene otra posibilidad que levantar la válvula de descarga y salir por el tubo al inyector.

Fi ura 3: Es uema de la bomba de in ección seccionada.

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De esta forma se garantiza la presión adecuada para la formación del aerosol dentro del cilindro. En la próxima carrera de descenso se cierra la válvula de descarga, vuelve a descubrirse el agujero de entrada desde la cámara de alimentación y el ciclo se repite. En la figura se muestra una animación del proceso. El esquema presentado es de caudal fijo, es decir siempre irá al inyector todo el combustible atrapado sobre el émbolo por lo que a esta bomba le falta una funcionalidad muy importante, la posibilidad de regular la entrega de combustible tan importante en el trabajo del sistema. En el punto a continuación veremos como se resuelve este problema. 1.1.3 Forma De Regulación De La Entrega.

Figura 4: Forma de regulación.

Figura 5: Niveles de suministro.

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En la figura 4 aparece un esquema de un émbolo real de la bomba de inyección en varias posiciones. El pistón está representado en amarillo, note como se han efectuado unos cortes a bajo relieve en su superficie cilíndrica. Como ya habíamos visto, cuando el pistón está en la parte inferior de la carrera de descenso, se abre el orificio de alimentación y entra combustible al volumen sobre su cabeza (dibujo superior izquierdo), luego en la carrera de ascenso (segundo dibujo) ese combustible se impulsa al inyector al quedar cerradas las lumbreras de entada. La impulsión de combustible podrá llevarse a cabo hasta que el borde del acanalado tallado en el pistón alcance uno de los orificios de alimentación (tercer dibujo), en este caso el combustible restante sobre la cabeza del pistón no será inyectado al motor, si no que retrocederá a la línea de alimentación que tiene mucha menor presión según indican las flechas. Ya no toda la carrera del pistón sirve para inyectar, solo hay una carrera efectiva de impulsión marcada como "h" en el dibujo inferior. Observe que el corte del pistón tiene un perfil helicoidal, de manera que si lo hacemos girar, la carrera efectiva crece (en la dirección de la flecha del dibujo de abajo) o disminuye en sentido contrario. De esta forma es que se consigue cambiar la entrega de la bomba. Los dibujos de la derecha muestran como se realiza este giro en el motor real. Un engrane en forma de abrazadera se aprieta a la base del émbolo, este engrane se acciona desde una cremallera dentada solidaria con el acelerador del vehículo, por lo que el movimiento del acelerador se transforma en deslizamiento de la cremallera y esta, a giro del pistón, lo que a su vez cambia la cantidad de combustible entregado. En una de las posiciones extremas la ranura vertical practicada en el pistón coincide toda la carrera de este con la lumbrera de alimentación, por lo que la entrega es nula y el motor se detiene.

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1.2 BOMBA ROTATIVA. Estas bombas tienen se sirven de un regulador de revoluciones mecánico para regular el caudal de inyección así como de un regulador hidráulico para variar el avance de inyección. En bombas rotativas controladas electrónicamente se sustituyen los elementos mecánicos por actuadores electrónicos. Las bombas rotativas solo tienen un elemento de bombeo de alta presión para todos los cilindros. 1.2.1 Bomba De Inyección Rotativa De Émbolo Axial. Esta bomba consta de una bomba de aletas que aspira combustible del depósito y lo suministra al interior de la cámara de bomba. Un émbolo distribuidor central que gira mediante un disco de levas, asume la generación de presión y la distribución a los diversos cilindros. Durante una vuelta del eje de accionamiento, el embolo realiza tantas carreras como cilindros del motor a de abastecer. Los resaltes de leva en el lado inferior del disco de leva se deslizan sobre los rodillos del anillo de rodillos y originan así en el émbolo distribuidor un movimiento de elevación adicional al movimiento de giro. En la bomba rotativa convencional de émbolo axial VE con regulador mecánico de revoluciones por fuerza centrífuga, o con mecanismo actuador regulado electrónicamente, existe una corredera de regulación que determina la carrera útil y dosifica el caudal de inyección. El comienzo de suministro de la bomba puede regularse mediante un anillo de rodillos (variador de avance). En la bomba rotativa de émbolo axial controlada por electroválvula, existe una electroválvula de alta presión controlada electrónicamente, que dosifica el caudal de inyección, en lugar de la corredera de inyección. Las señales de control y regulación son procesadas en dos unidades de control electrónicas ECU (unidad de control de bomba y unidad de control de motor). El número de revoluciones es regulado mediante la activación apropiada del elemento actuador.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Motores de Combustión Interna – MN136 1.2.2

Bomba De Inyección Rotativa De Émbolos Radiales. Esta bomba se caracteriza por utilizar émbolos radiales para generar presión. Pueden ser dos o cuatro émbolos radiales que son accionados por un anillo de levas. Una electroválvula de alta presión dosifica el caudal de inyección. El comienzo de la inyección se regula mediante el giro del anillo de levas, con el variador de avance. Igual que en la bomba de émbolo axial controlada por electroválvula, todas las señales de control y regulación se procesan en dos unidades de control electrónicas ECU (unidad de control de bomba y unidad de control de motor). Mediante la activación apropiada del elemento actuador se regula el número de revoluciones.

1.2.3 Componentes De Una Bomba De Inyección Rotativa. 1.2.3.1 Bomba Rotativa Mecánica. Bomba de inyección rotativa con corrector de sobrealimentación para motores turboalimentados sin gestión electrónica. En la parte alta de la bomba se ve el corrector de sobrealimentación para turbo nº 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. Los nº 8, 9, 10 forman parte del regulador mecánico de velocidad que actúa por la acción de la fuerza centrífuga en combinación con las palancas de mando (11 y 12) de la bomba, sobre la corredera de regulación (18) para controlar el caudal a inyectar en los cilindros, a cualquier régimen de carga del motor y en función de la velocidad de giro. El resto de los componentes son los comunes a este tipo de bombas.

Figura 6: Bomba rotativa mecánica. pág. 14


1- Presión turbo. 2- Muelle de compresión. 3. Eje de reglaje. 4- Membrana. 5- Tuerca de reglaje. 6- Dedo palpador. 7- Palanca de tope móvil. 8- Contrapesos conjunto regulador. 9- Rueda dentada. 10- Rueda dentada. 11- Palanca de arranque. 12- Palanca de tensión. 13- Eje de arrastre. 14- Bomba de alimentación. 15- Plato porta-rodillos. 16- Regulador de avance a la inyección. 17- Plato de levas. 18- Corredera de regulación. 19- Pistón distribuidor. 20- Válvula de re aspiración. 21- Salida hacia los inyectores. 1.2.3.2 Bomba Rotativa Electrónica. Bomba de inyección rotativa para motores diesel con gestión electrónica.

Figura 7: Bomba rotativa electrónica.

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1- Eje de arrastre 2- Bomba de alimentación 3- Regulador de avance a la inyección 4- Plato de levas 5- Válvula magnética 6- Corredera de regulación 7- Válvula de re aspiración 8 y 10- Salida hacia los inyectores 9- Pistón distribuidor 11- Entrada de combustible al pistón 12- Electroválvula de STOP 13- Servomotor 14- Retorno de gas-oil al depósito de combustible. 15- Sensor de posición 16- Perno de excéntrica 17- Entrada de combustible 18- Plato porta-rodillos 19- Sensor de temperatura de combustible

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1.2.3.3 Esquemas De Sistemas De Inyección De Control Electrónico. 

Sistema de inyección Jetronic.

Figura 8: Sistema de inyección Jetronic.

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Sistema Motronic.

Figura 9: Sistema de inyección Motronic.

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1.3 TIPOS DE GOBERNADORES O REGULADORES. El regulador o gobernador sirve para mantener automáticamente el régimen de velocidad o revoluciones de un motor Diesel de manera independiente de la carga o el esfuerzo al cual está sometido según sea el caso o trabajo en vacío (ralentí). Para controlar la velocidad del motor es movida una varilla de control en la bomba de inyección la cual acciona un mecanismo que varía la cantidad de combustible inyectado en las cámaras de combustión; el regulador está ubicado en un extremo de la bomba de inyección. Los reguladores se pueden clasificar según el equipo que se encuentra trabajando:   

Mecánicos. Neumáticos. Hidráulicos.

1.3.1 Regulador Centrífugo. Indicado para motores de vehículos grandes. Un regulador centrífugo aprovecha la fuerza centrífuga para su funcionamiento. Su mecanismo se basa en un eje accionado por el motor y provisto de pesos a los que se coloca una palanca. Cuando el motor se detiene su eje no gira y el juego de pesos se encuentra cerca uno del otro, de esta manera no hay paso de combustible. Al comenzar el movimiento se gira el eje y el regulador centrífugo abre sus pesos obturando el paso del combustible logrando una aceleración controlada en el motor. Los gobernadores centrífugos o mecánicos poseen sistemas con topes para mantener los diferentes regímenes del motor; estos topes son utilizados para: marcha mínima, velocidad máxima sin carga, máximo combustible y exceso de combustible.

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1.3.2 Tope De Marcha Mínima. Este tope se ajusta contra la varilla de control al varillaje del gobernador de modo que permite ajustar las rpm de marcha mínima del motor. 1.3.3 Tope De Máximo Combustible O Tope De Plena. Envía máximo combustible a plena carga. Se encuentra en el extremo de la bomba opuesto al gobernador. Se ajusta en el límite de recorrido de la varilla de control en posición de máximo consumo de combustible. 1.3.4 Tope De Velocidad Máxima. Es un tope que impide el movimiento de la palanca del gobernador accionada por el operador limitando así la fuerza ejercida al resorte del gobernador evitando que la velocidad del motor aumente excesivamente cuando se encuentra sin carga. 1.3.5 Regulador Neumático. El gobernador neumático aprovecha el vacío del múltiple de admisión para accionar un diafragma conectado con la varilla de control de la bomba de inyección en línea. Este aparato consiste en un tubo por el que circula aire regulado a la entrada por una mariposa que es accionada mediante el acelerador, el aire se dirige hacia los cilindros y si la mariposa se encuentra cerrada el aire a gran velocidad se estanca y comprime por la presión atmosférica que la rodea y que se hace sensible en la membrana elástica moviendo así la vara de mando, regulando así la carga de combustible a los helicoidales de la bomba de inyección en línea. 1.3.6 Regulador Hidráulico. Se emplea aceite a presión para mover un pistón de un servomotor u otros componentes hidráulicos para accionar la varilla de control de combustible y variar la cantidad entregada a los inyectores, existen otros gobernadores hidráulicos se utilizan contrapesos para detectar la velocidad del motor y conectarlos a una válvula hidráulica para accionar el gobernador.

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La presión hidráulica para el gobernador la proporciona una bomba, de aspas o de engranes. La bomba generalmente hace parte de la bomba de inyección o del gobernador. El motor impulsa la bomba y así la presión varía según la velocidad del motor. Los gobernadores hidráulicos son utilizados con algunas bombas de inyección del tipo de distribuidor. El funcionamiento del regulador hidráulico comienza cuando la bomba suministra el combustible por el conducto de entrada, la presión aumenta con la velocidad del motor pero es regulada mediante la válvula reguladora. El líquido a presión actúa sobre la cabeza del pistón y produce una fuerza hidráulica que mueve este y la varilla de control. El resorte posee una fuerza que se opone al movimiento del pistón, manteniendo una velocidad del motor constante. La varilla de control que va conectada al pistón, a su vez tiene en su otro extremo una válvula de dosificación en la zona de inyección de la bomba. De esta manera la posición del pistón determina la cantidad de combustible que se entrega a los inyectores.

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IV. METODOLOGÍA. 1. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS USADOS. 

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

Figura 10: Bomba inyectora tipo VE.

Componentes de una bomba VE: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Válvula reguladora de presión en el interior de la bomba. Grupo regulador del caudal de combustible a inyectar. Estrangulador de rebose (retorno a deposito). Cabezal hidráulico y bomba de alta presión. Bomba de alimentación de aletas. Variador de avance a la inyección. Disco de levas. Válvula electromagnética de parada.

Montado en sentido transversal al eje de accionamiento de la bomba, en la parte inferior de la bomba va alojado el variador de avance hidráulico. Su funcionamiento es influido por la presión interna de la bomba de inyección. La presión depende del nº de rpm. A la que gire la bomba de alimentación de paletas y de la válvula reguladora de presión.

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BANCO DE PRUEBAS MERLIN.

Figura 11: Banco de pruebas MERLIN.

2. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO. 1. Verificar que la bomba de inyección este perfectamente instalada en el banco de pruebas (alineamiento axial). 2. Determinar el régimen de trabajo de la bomba de inyección, es decir, la velocidad de rotación y la posición de la cremallera. 3. Fijar el número de ciclos (Numero de emboladas) con las que debe trabajar la bomba para hacer las mediciones correspondientes (en este caso 200). 4. Prender el motor eléctrico y asegurarse que la cremallera de la bomba de inyección este en su posición de corte de combustible (suministro mínimo) y además la velocidad de la bomba debe ser mínima. 5. Una vez realizada estas etapas preliminares, se fijan las velocidades deseadas y la posición de la cremallera. pág. 23


6. Conectar el sistema de corte automático (para 200 emboladas) y medir el volumen contenido en cada bureta.

7. Al final de las mediciones se llenan los protocolos de prueba y las buretas de combustible se vacían. V. DATOS OBTENIDOS EN EL ENSAYO. Para un régimen de carga hc=100% se obtuvieron los siguientes resultados. Datos del ensayo para hc=100% RPM

V1 [cm3]

V2 [cm3]

V3 [cm3]

V4 [cm3]

t [seg]

250

28

28

28

27.5

47.8

350

27

27.5

26.5

27

34.8

500

20.5

21

20.5

20.5

24.2

750

18

18

17.5

17.5

15.9

1000

16

15.5

16

15.5

11.9

1250

14.75

15

15.2

15

9.6

1500

x

x

x

x

x

1750

14.4

14.4

14.2

14

6.9

2000

12.5

14

13.5

14

6

2300

4.2

4.8

5

4.2

5.2

2500

5

4.5

5.5

5

4.8

2600

3.5

4.2

4.2

4

4.6

2700

4.5

5

5

4

4.3

2800

4

4.2

4.2

4

4.1

ne =0.34 pc = 0.81 [Kg/L] Numero emboladas= 200 Donde: ne: eficiencia efectiva. Hu poder calorífico del diesel. pc: densidad del combustible.

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VI. RESULTADOS OBTENIDOS PARA EL ENSAYO. 1. Fórmulas Utilizadas. Caudal de combustible suministrado Qc [dm3/s].

  ∑    Volumen de suministro de combustible por ciclo Vsc [mm3/ciclo].

  ∑    Gasto de combustible por ciclo gcc [g/ciclo].

 )   ( Gasto horario de combustible. Gc [Kg/h].

  Donde: pc: densidad del combustible = 0.81 [Kg/L] Numero emboladas= 200 Vi: volumen inyectado en 200 emboladas.

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2. Tabla De Resultados Obtenidos.

Qc [dm3/s] 0.00233264

Resultados del ensayo. Vsc gcc Gc [Kg/h] [mm3/ciclo] [g/ciclo] 139.375 0.11289375 6.80196653

0.00310345

135

0.10935

9.04965517

0.00340909

103.125

0.00446541

88.75

0.0718875

13.0211321

0.00529412

78.75

0.0637875

15.4376471

0.00624479

74.9375

-

-

-

-

0.00826087

71.25

0.0577125

24.0886957

0.009

67.5

0.054675

26.244

0.0035

22.75

0.0184275

10.206

0.00416667

25

0.02025

12.15

0.00345652

19.875

0.01609875 10.0792174

0.00430233

23.125

0.01873125 12.5455814

0.004

20.5

0.08353125 9.94090909

0.06069938 18.2098125

0.016605

11.664

VII. Análisis De Los Resultados. 



Notamos que a medida aumenta la velocidad el consumo de combustible por ciclo disminuye al igual que el volumen suministrado por ciclo. El gasto horario de combustible tiende a aumentar con la velocidad solo hasta cierto punto luego comienza a disminuir.

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VIII. GRÁFICAS DE LOS RESULTADOS. 1. Programa Usado Para Las Gráficas. 

Gráfica de consumo cíclico de combustible en régimen de la velocidad. % gráfica consumo cíclico de combustible en % régimen de la velocidad. clc x=[250 350 500 750 1000 1250 1750 2000 2300 2500 2600 2700 2800]'; y=[0.11289375 0.10935 0.08353125 0.0718875 0.0637875 0.06069938 0.0577125 0.054675 0.0184275 0.02025 0.01609875 0.01873125 0.016605]' n=input('ingrese grado del polinomio de ajute') p=polyfit(x,y,n); if n==1 fprintf('recta de ajuste y=%8.4f x + %8.4f \n',p(1),p(2)) end % graficando polinomios de ajuste xx=min(x):0.01:max(x); yy=polyval(p,xx); % yy=p(xx) plot(x,y,'d',xx,yy) grid

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Gráfica de gasto horario de combustible en régimen de la velocidad. % gráfica de gasto horario de combustible en % régimen de la velocidad. clc x=[250 350 500 750 1000 1250 1750 2000 2300 2500 2600 2700 2800]'; y=[6.80196653 9.04965517 9.94090909 13.0211321 15.4376471 18.2098125 24.0886957 26.244 10.206 12.15 10.0792174 12.5455814 11.664]' n=input('ingrese grado del polinomio de ajute') p=polyfit(x,y,n); if n==1 fprintf('recta de ajuste y=%8.4f x + %8.4f \n',p(1),p(2)) end % graficando polinomios de ajuste xx=min(x):0.01:max(x); yy=polyval(p,xx); % yy=p(xx) plot(x,y,'d',xx,yy) grid

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D A D I C O L E V A L E D N E M I G É R N E E L B I T S U B M O C E D O C I L C Í C O M U S N O C E D A C I F Á R G

. d a d i c o l e v a l e d n e i g é r n e e l b i t s u b o c e d o c i l c í c o u s n o c e d o c i f á r G : 1 o c i f á r G

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D A D I C O L E V A L E D N E M I G É R N E E L B I T S U B M O C E D O I R A R O H O T S A G E D A C I F Á R G

. d a d i c o l e v a l e d n e i g é r n e e l b i t s u b o c e d o i r a r o h o t s a g e d o c i f á r G : 1 o c i f á r G

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IX. OBSERVACIONES. 

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Se utilizó un ajuste de las gráficas de orden 6 para mostrar la tendencia con mayor precisión. A 2800 RPM se debió haber estrangulado la inyección de combustible pero por fallas en la bomba de inyección esto no ocurrió. Notamos que a medida aumenta la velocidad el consumo de combustible por ciclo disminuye al igual que el volumen suministrado por ciclo. El gasto horario de combustible tiende a aumentar con la velocidad solo hasta cierto punto luego comienza a disminuir.

X. CONCLUSIONES. 

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En Inyección de Diesel una burbuja de aire es fatal en las cañerías ya que obstruye el paso del combustible. A medida que aumenta la velocidad de rotación (RPM) del motor, disminuye el consumo cíclico de combustible, debido a que por inercia, ya no se necesita tanta Potencia para generar el mismo trabajo útil.

Es importante trabajar con una velocidad ni muy alta ni muy baja, de esta manera podemos obtener mejores resultados. En las bombas de inyección existe una especie de válvula check que evita que el combustible se vacíe ya que si esto ocurre se bombearía aire y eso aria que se apague el motor.

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laboratorio 6 de motores ponce.docx

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