UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
CURSO: ENSAYOS DE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA LABORATORIO Nº5 TEMA: CARACTERÍSTICAS DE VELOCIDAD Y DE CARGA DE LOS SISTEMAS DE INYECCIÓN
NOMBRE: Einner Joel Coaguila Araoz Fecha de Realización:
CUI: 20043004 Fecha de Entrega:
22/12/08
21/01/09
NOTA
Docente: Ing. Juan David Chávez Cuellar
AREQUIPA 2009
I. OBJETIVOS o
Dar a conocer a los alumnos la metodología experimental para determinar las características de suministro en función del régimen de velocidad (características de velocidad) y en función de la posición de la cremallera (característica de aciaga).
o
Evitar el embalamiento de motor, lo cual es directamente proporcional a la velocidad.
o
Bajar el suministro de combustible a medida que la carga del motor disminuye.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO
Regulador mecánico de todas velocidades Este modelo de regulador consta de una palanca (A) accionada por el a celerador, que a su vez, por medio de los muelles (B, C, y D), hace moverse el plato (E), al cual va unida la barra cremallera. Si el conductor acelera, la palanca (A) se mueve de su extremo superior hacia la derecha, con lo cual, su extremo inferior se desplaza a la izquierda y, por medio de los muelles (B, C y D) empuja el plato (E) hacia la izquierda, el cual transmite este movimiento a la cremallera aumentando así el caudal inyectado y, por tanto, el régimen del motor. Si se mantiene la posición del acelerador y el motor tiende a subir de revoluciones, los contrapesos (I) se separan, haciendo que el plato móvil (E) se separe del fijo (F) venciendo la acción de los muelles (B, C, y D). Este movimiento hace que la cremallera se desplace un poco hacia el "stop", disminuyendo el caudal in yectado y, por consiguiente, el giro del motor. Si por el contrario, el giro del motor tiende a disminuir, para una posición determinada del acelerador, las masas (I) tienden a juntarse, con lo cual, el plato móvil (E) se aproxima mas al fijo (F) gracias a la acción de los muelles (B, C y D). Este movimiento es transmitido a la cremallera, que al moverse hacia a la izquierda hace aumentar el caudal de inyección, con lo que se mantiene el régimen de giro del motor.
Como puede comprenderse, las acciones de este tipo de regulador se manifiestan a cualquier velocidad de rotación del motor y, por consiguiente, esta velocidad puede mantenerse sensiblemente constante cualquiera que sean los esfuerzos a vencer por el motor en todo momento (por ejemplo: subidas de pendientes pronunciadas). La acción de los muelles (B, C y D) se reali za escalonadamente, siendo el muelle (C) el que actúa en ralentí y el muelle (D) en alto régimen, mientras que el muelle (B) permite dar un mayor caudal a la bomba en los momentos de arranque del motor.
Regulador neumático de vacío Este tipo de regulador actúa de forma continua sobre el posicionamiento de la cremallera, en función de la depresión creada en el colector de admisión (cuerpo de mariposa). El conjunto del regulador esta formado por una válvula de vacío acoplada en el lado de accionamiento de la bomba y controlada por la depresión creada en el cuerpo de venturi (13), según el posicionado de la mariposa de gases que controla directamente el conductor por medio del pedal del acelerador y del numero de revoluciones en el motor. El regulador esta formado por una cámara de vacío (1) separada del cuerpo de mando por una membrana elástica (2), unida por un lado, a través del vástago (3) y la biela (4), a la barra de cremallera (5) que regula el caudal de los elementos de bombeo. La membrana se mantiene en la posición de reposo, correspondiente a la plena carga en los cilindros, por la acción del muelle (6), haciendo tope sobre la placa de retención (7). En
el otro lado de la membrana, y en el mismo eje de desplazamiento, va montada una válvula auxiliar (8) sobre una guía (9) roscada en el cuerpo del regulador. La cámara de vacío (1) se comunica, a través del conducto o lumbrera principal (10), con el colector de admisión del motor por el lado i nterior del venturi y la válvula auxiliar (8) se comunica, a través del conducto o lumbrera auxiliar (11), con la parte exterior del venturi que esta en comunicación con la atmósfera a través del filtro de aire (12).
Funcionamiento Cuando la mariposa de gases esta casi cerrada (posición de ralentí), el paso del aire por el hueco que deja la misma es muy estrecho, con lo cual el grado de vacío o depresión en el lado interior de la mariposa de gases es muy grande, depresión que se transmite por el conducto de unión y la lumbrera principal (10) al interior de la cámara de vacío del regulador (1). El vacío creado en esta cáma ra, actúa sobre la membrana (2), vence la acción del resorte (6) y desplaza la cremallera (5) en el sentido de mínimo consumo en los elementos de bomba. Al ir abriendo la mariposa de gases por medio del acelerador, la sección de garganta en el venturi aumenta y, con ello, disminuye la depresión en el c olector de aire. Al ser menor en cámara (1) del regulador, el resorte (6) empuja a la membrana (2) y a la
cremallera (5) hacia un mayor suministro de combustible en los elementos de la bomba. De esta forma, y en función del posicionado de la mariposa de gases en el venturi, se controla el caudal de combustible a inyectar en los cilindros dentro de los limites de mínima y máxima carga, según las necesidades de funcionamiento del motor. Si dentro del limite máxima carga del motor (mariposa totalmente abierta), el motor acelera por decrecer el par resistente en las ruedas (por ejemplo: bajando una pendiente), el mayor numero de revoluciones experimentado provoca una mayor velocidad de succión de aire en los cilindros y, como consecuencia, una mayor depresión a su paso por el venturi (13). En consecuencia, al aumentar el grado de vacío en la cámara del regulador, se ejerce una tracción sobre la membrana y la cremallera en el sentido de un menor suministro de combustible. Así se mantiene el motor dentro de los limites de máxima velocidad de giro. Por el contrario, si con la mariposa de gases totalmente cerrada (posición de ralentí), el motor tiende a pararse, por crecer el par resistente en las ruedas, la menor succión ejercida por los cilindro hace decrecer la depresión en el venturi y, por tanto, el grado de vacío en la cámara del regulador, haciendo que la membrana y la cremallera se desplacen hacia el lado de ma yor suministro de combustible. La válvula auxiliar (8) controla las oscilaciones de la membrana en régimen de mínima carga, evitando de esta forma las irregularidades de funcionamiento del motor en vacío. Si en esta posición de régimen el motor se embalase, el grado de vacío en cámara del regulador aumentaría, desplazando aun mas a la cremallera que pasaría de una posición de mínimo consumo a la posición de paro. Cuando esto ocurre, la ranura de la válvula (8) se pone en comunicación con la lumbrera (11), a t ravés de la cual pasa el aire de la atmósfera al interior de la cámara de vacío del regulador. Así se compensa el mayor grado de vacío producido por el embalamiento indebido del motor. Las ventajas que ofrece este tipo de regulador es su gran sencillez y economía de mantenimiento, pero tiene la desventaja, sobre el regulador centrífugo, de carecer de gran precisión de regulación a altos regímenes de velocidad. Además, esta influido por el estado del filtro del aire y las variaciones extrañas de presión en el conducto de admisión.
III. EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR
Juego de probetas de medición de 0.40 + 1 cm3
Juego de probetas de medición de 0.135 + 1cm3
Motor eléctrico de 16,5 kw
Bomba de inyección de 15 kw con 4 salidas
IV.Datos Técnicos Del Ban co de Pruebas de Bombas de Al ta Pr esión:
Tipo
: Estacionario
Número de Secciones de la Bomba que se puede Probar
: 12
Variación de la Frecuencia de Rotación
: 70 – 3000 r.p.m.
Tensión de Alimentación
: 380 3Φ
Potencia Instalada
: 16.5 KW
Potencia del Motor Hidráulico
: 15 KW
Tamaño del Banco
: 2000x890x1970 mm
Masa Seca (sin fluido)
: 1100 Kg
Volumen Tanque del Combustible
: 45 litros
Volumen Sistema Hidráulico
: 20 litros
Datos de la Bomba de Al ta Presión:
Tipo
: Lineal
Frecuencia de Rotación Nominal
: 1100 r.p.m.
Inicio de Funcionamiento del Gobernador
: 1115 – 1125 r.p.m.
Corte Completo del Suministro del Combustible
: 1200 r.p.m.
Suministro Nominal de Combustible (1100 r.p.m.)
: 75 +/- 1 cm 3/1000emb.
Suministro de Combustible en la Frecuencia Máxima de Arranque (150 r.p.m.)
: 116 +/- 10 cm 3/1000 emb.
V.
Procedimiento Prender el banco y comprobar el funcionamiento de todos sus sistemas.
1) Colocar el órgano de mando de la bomba de inyección (cremallera) en la posición de suministro mínimo de combustible; luego fijar con el mecanismo de variación de velocidad del banco de las revoluciones requeridas una a una para obtener el volumen del combustible (ml) a 100 emboladas del banco de prueba.
2) Accionar el mecanismo de conexión-desconexión de las buretas medidoras. 3) Esterar el corte automático del suministro de combustible en las buretas y hacer la medición correspondiente.
4) Volver a establecer las revoluciones de la bomba en un régimen
n
n
n
n
min
y
min
y
tomar los datos hasta el cierre de combustible.
5) Volver a establecer las revoluciones de la bomba en un régimen tomar los datos hasta el cierre de combustible.
6) Volver a establecer las revoluciones de la bomba en un régimen n n parc ial y
tomar los datos hasta el cierre de combustible
VI.
Características del regulador (100 emboladas) Característica Externa Rpm 1120 1140 1160 1180 1200
V1 (ml) 7.6 4.6 1.8 0 0
V2 (ml) 7.65 4.4 1.6 0 0
V3 (ml) 7.6 5.4 2.8 0 0
V4 (ml) 7.8 5 2.8 0 0
V prom (ml) 7.7 4.9 2.2 0 0
Característica de mínimo Rpm 300 250 200 150 100
V1 (ml) 14.4 20.6 20.45 20 19.8
V2 (ml) 14.4 21 20.8 20.6 20.2
V3 (ml) 13.8 20.8 20.6 20.1 20.4
V4 V prom (ml) (ml) 13.2 13.8 18.8 19.9 18.8 19.8 18.4 19.5 18.4 19.4
Características parciales Rpm 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 900
V1 (ml) 11 10.4 8.8 7.4 6 3.6 1.8 0 0 0 0
V2 (ml) 11 10.4 8.8 7.4 5.8 3.4 1.6 0 0 0 0
V3 (ml) 10.8 10.2 8.6 6.85 5.6 3.8 2.2 0 0 0 0
V4 (ml) 10 9.6 8.4 7.4 6.2 4.4 2.8 0 0 0 0
V prom (ml) 10.5 10 8.6 7.125 5.9 3.9 2.2 0 0 0 0
Caracteristicas Normales Rpm 300 500 700 900 1100
V1 (ml) 14.4 11.6 11 10 9.2
V2 (ml) 14.4 11.6 11 10 9.2
V3 (ml) 13.8 11.2 10.8 9.4 9
V4 V prom (ml) (ml) 13.2 13.8 11 11.3 10 10.5 9.45 9.7 8.6 8.9
Gráfica
Caracteristicas del Regulador 25
20
) l 15 m (
V Normal Vmax
m10 o r p V 5
Vmin Vinter
0 0
500
1000
-5
Rpm
1500
VII.
CUESTIONARIO 1. Como se clasifican los reguladores por su acción? Explique.
Reguladores de un solo régimen: solo funciona para máximas revoluciones
Reguladores de doble régimen: funciona para máximas y mínimas velocidades
Reguladores de todo régimen: funciona a cualquier velocidad
2. Describa brevemente
el funcionamiento de los diferentes tipos de
reguladores según el principio de funcionamiento Las bombas lineales son muy confiables y precisas en todas sus fases de funcionamiento, llevan piezas de gran precisión que aseguran su buen funcionamiento. Estas bombas poseen distintos tipos de reguladores: I.
Reguladores mecánicos centrífugos
II.
Reguladores neumáticos
III.
Reguladores hidráulicos
IV.
Reguladores eléctricos
a. Reguladores mecánicos centrífugos: El principio de funcionamiento esta basado en la fuerza centrifuga, cuando el motor se embala debido a la disminución de la carga, comienza a girar a mayor velocidad y las masas, en virtud de la mayor velocidad de la mayor fuerza centrifuga, comienza a girar a mayor velocidad cambiando la posición de la cremallera que va acondicionada al sistema que disminuye
el suministro del caudal de
combustible.
b. Reguladores neumáticos: Se emplean en los motores diesel de potencias pequeñas y medianas estos reguladores actúan sobre la cremallera de acuerdo con el grado de depresión que existe en el múltiple de admisión. En este modelo la cremallera se mueve accionada por una válvula de vacío que esta conectada al difusor de aire en el múltiple de admisión.
c. Regulador hidráulico: El principio de funcionamiento está basado en dos pistones que se accionan por la presión del combustible y están regulados por dos resortes que controlan el suministro de combustible por diferencia de presiones entre estos y sus accesos.
3. ¿Por qué los motores diesel pueden embalarse? Los motores diesel tienden a embalarse debido a la disminución de la carga en el motor, en una zona de bajada los cilindros aumentan su velocidad disminuyendo su carga y por este motivo se embala el motor, la auto inflamación del combustible ayuda a que el motor no se detenga en el periodo de funcionamiento.
4. ¿Qué es una bomba de transferencia? La bomba de transferencia tiene una gran importancia en el funcionamiento del circuito de inyección porque debe proporcionar un valor de presión del combustible a la entrada de la bomba de inyección que debe ser relativamente precisa.
5. ¿Cuáles son las bombas de inyección rotativos mas difundidas? Describa brevemente Las mas difundidas son las bombas rotativas de la marca CAV y la alemana Bosch. I.
Bombas rotativas CAV: El eje de la bomba jira mientras el resto del conjunto permanece fijo, junto con el eje de la bomba giran dos pistones que además pueden moverse axialmente aumentando o disminuyendo la cavidad del suministro de combustible.
II.
Bombas rotativas Bosch: El combustible desde el depósito se dirige pasando por el filtro al abomba de paletas el exceso de combustible retorna por línea al depósito, la salida y la válvula de regulación de presión permiten mantener la presión directamente proporcional a la velocidad de la bomba en los límites de 0.2 hasta 0.8 MPa.
6. ¿Qué es el corrector de altura? Estas bombas están preparadas para llevar en la parte superior el corrector de altura, este corrector es un orificio muy recomendable en todos los vehículos que trabajan en zonas montañosas porque trabaja para distintas variaciones de presión ya que permite el acceso de mayor cantidad de aire en las alturas y regula el aire en las zonas bajas esto evita el humeado del motor por la falta de aire ya que esta regulada por el corrector de altura.
7. ¿Qué es el índice de cetano? El índice de cetano es una es el principal parámetro con la cual podemos diferenciar la Gasolina del Diesel ya que la calidad que posee un combustible como el Diesel es su auto inflamación y esta es expresada por el índice de cetano .
8. ¿Qué es el cebador? Los motores que no tienen bomba de alimentación previa suelen tener muy a la mano en el motor un cebador que es una bombilla que sirve para llenar la línea de combustible y aspirar aspiración continua de diesel por parte de la bomba de inyección. el cebador prácticamente solo se utiliza en el taller para asegurar alimentar aire de la línea de baja presión, esto solo ocurre cuando se acaba el combustible del tanque y la bomba absorbe aire por el ci rcuito de combustible.
9. ¿Cuáles son los requerimientos del sistema de inyección diesel?
Crear alta presión en, el suministro de combustible; la cual debe asegurar una buena pulverización en la cámara de combustión.
Dosificar el combustible en función del régimen de velocidad y carga del motor diesel.
Entregar el combustible a la cámara de combustión en un instante dado, lo cual ejerce influencia sobre el proceso de formación de la mezcla y de combustión.
Entregar el combustible durante un intervalo de tiempo con una determinada intensidad.
Asegurar el suministro uniforme del combustible el todos los cilindros y en cualquier régimen de velocidad y carga.
Pulverizar adecuadamente y distribuir uniformemente el combustible en la cámara de combustión.
10. ¿Qué es la válvula de impulsión? Al igual que las bombas lineales este elemento resultar fundamental para el funcionamiento del equipo de inyección. La válvula de impulsión llamada también impelente o de descarga va ubicada en la parte frontal del cabezal hidráulico.
La válvula de impulsión cumple dos funciones por u lado asegura el paso de la alta presión del combustible sin posibilidad de retorno desde la bomba de inyección hacia el inyector, y del otro lado impide que se produzca el fenómeno de sobre inyección gracias a su construcción, que dependiendo del tipo de válvula lleva, ya sea labrado un collarín de descarga o una válvula de surtidor con dos muelles.
VIII.
CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES: Podemos concluir de forma práctica lo importante que es el regulador para evitar el empalamiento sobre todo en motores diesel.
Podemos concluir que en las características del regulador existen 3 regímenes.
Se puede sentir el cambio de sonido en el motor cuando entra a funcionar el regulador.
