Universidad Técnica Federico Santa María Departamento Ingeniería Mecánica 13 de Enero de 2016
Sesión 7: “Ensayo a plena carga de un motor Diésel
(EC)” ILM-310 Motores de Combustión Interna
Carlos Aravena
201241092-4
Jorge Barrios Barrios
201241058-4 201241058-4
José Fuster Fuster
201241027-4 201241027-4
Diego Meza
201241012-6
Departamento de Ingeniería Mecánica
ILM-310 Motores de Combustión Interna
1
Objetivos .............................................................................................................................................................3
2
Procedimiento de ensayo ...................................................................................................................................3
3
Tabla de Valores Medidos ..................................................................................................................................4
4
Desarrollo Literal de Cálculos .............................................................................................................................5
5
Tabla de Valores Calculados ...............................................................................................................................6
6
Gráficos ...............................................................................................................................................................7
7
Análisis ................................................................................................................................................................9 7.1
Gráfico 1 .....................................................................................................................................................9
7.2
Gráfico 2 .....................................................................................................................................................9
8
Conclusiones .................................................................................................................................................... 10
9
Bibliografía y Documentación ......................................................................................................................... 11
1 Objetivos
Analizar el comportamiento de los parámetros fundamentales de operación de un motor Diésel: Potencia efectiva, Presión media efectiva, Torque, C onsumo específico, Presión de admisión, Temperatura del aceite y Temperatura de gases de escape, en función de la velocidad a plena carga. Comparar los valores y curvas obtenidas con las proporcionadas por el fabricante del motor.
2 Procedimiento de ensayo
Identificación del motor: Marca: Mercedes Benz OM 366 LA, el mismo utilizado en ensayos anteriores. Poner en marcha el motor y paulatinamente ir acelerándolo y poniendo carga hasta llegar a la plena carga a 1000 [r.p.m.]. El acelerador permanece a fijo a fondo durante todo el ensayo. Una vez conseguida la estabilidad y cada alumno claro con su función, iniciar la primera tanda de mediciones. Las lecturas instantáneas (Velocidad de rotación, indicación de Torque, presión y temperaturas) se deben tomar una vez que se haya consumido la mitad del volumen de la probeta de combustible. Una vez tomadas las lecturas quitar carga de forma que el motor se acelere a 1200 ±5 [r.p.m.]. Tomar las lecturas de acuerdo al procedimiento del punto anterior. Continuar el ensayo aumentando la velocidad en 200 [r.p.m.]. Continuar hasta llegar a 2600 [r.p.m.] o la velocidad en que la potencia cae notoriamente. Determinar la velocidad de corte de la bomba (acelerador a fondo y carga 0)
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3 Tabla de Valores Medidos Nº
n
T
Vcomb
tcomb
Tadm
Taceite
Tesc
[-]
[r.p.m.]
[Nm]
[cm 3]
[s]
[ºC]
[ºC]
[ºC]
1
1000
565
125
22,3
49,4
79
635,4
2
1100
572
250
40,3
51,2
83
669
3
1200
573
250
37,7
56,1
87
702
4
1300
570
250
35,6
60,2
89
723,2
5
1400
572
250
33
58,5
89
689,6
6
1500
577
375
46,5
50,1
87
560,7
7
1600
573
375
44
54,3
88
492
8
1700
561
375
41,7
47,9
87
519,1
9
1800
556
375
40
57,2
89
538,4
10
1900
543
375
38,4
58,6
90
587,4
11
2000
532
375
37
58,7
90
564,1
12
2100
513
375
35,5
60,7
91
571,9
13
2200
508
375
34,5
61,7
91
582
14
2300
482
375
34
60,7
91
603,2
15
2400
424
375
42,4
59,9
92
557,9
Tabla 1: Valores Medidos
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4 Desarrollo Literal de Cálculos
Potencia Efectiva ( ):
=
∙ 9549,3
[]
Donde: =Torque [Nm] =Velocidad de rotación [rpm]
Presión Media Efectiva ( ):
=
600000 ∙ ∙ 5858 ∙
[]
Donde: =0,5 (Motor 4T) =Potencia efectiva[kW] =Velocidad de rotación [rpm]
Consumo Específico ( ):
=
∙
[
∙ ℎ
] ∙ 3600
Donde: 3 V comb=Volumen de combustible [cm ]
=0,842 [
]
=tiempo en el que se consume el combustible[s] =Potencia efectiva[kW]
Torque: Medido directamente en laboratorio.
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5 Tabla de Valores Calculados Nº
n
Pe
pme
T
[r.p.m.]
[kW]
[bar]
[Nm]
1
1000
59,2
12,1
565
2
1100
65,9
12,3
3
1200
72,0
4
1300
5
be
Tadm
Tesc
[°C]
[°C]
287,2
49,4
635,4
572
285,4
51,2
669
12,3
573
279,1
56,1
702
77,6
12,2
570
274,3
60,2
723,2
1400
83,9
12,3
572
273,8
58,5
689,6
6
1500
90,6
12,4
577
269,7
50,1
560,7
7
1600
96,0
12,3
573
269,1
54,3
492
8
1700
99,9
12,0
561
272,9
47,9
519,1
9
1800
104,8
11,9
556
271,1
57,2
538,4
10
1900
108,0
11,6
543
274,0
58,6
587,4
11
2000
111,4
11,4
532
275,7
58,7
564,1
12
2100
112,8
11,0
513
283,8
60,7
571,9
13
2200
117,0
10,9
508
281,5
61,7
582
14
2300
116,1
10,3
482
288,0
60,7
603,2
15
2400
106,6
9,1
424
251,6
59,9
557,9
[g/kWh]
Tabla 2: Valores Medidos
6
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6 Gráficos
Valores Calculados 800
700
600
a d n o p s e r r o c 500 n ú g e s c s e T , m400 d a T , e b , e m p 300 , e P , e u q r o T
Torque [Nm] Pe[kW] pme[bar] be[g/kWh] Tadm[°C] Tesc[°C]
200
100
0 1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
Velocidad de Rotación [n]
Gráfico 1: Potencia efectiva, Torque, Presión media efectiva, Consumo específico, Temperatura de gases de escape y Temperatura de admisión en función de la velocidad
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Gráfico 2: Potencia efectiva, Torque y Consumo específico en función de la velocidad comparadas con las proporcionadas por el fabricante
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7 Análisis 7.1
•
Gráfico 1
Potencia Efectiva:
Se observa un comportamiento normal de una curva de potencia en un motor de combustión interna. Además se puede apreciar un pico en la curva y luego desciende debido al aumento de las pérdidas mecánicas. •
Torque:
Se puede apreciar un comportamiento relativamente similar a una curva teórica, donde se alcanza un pico y luego desciende. La única diferencia con una curva teórica es el principio de esta, donde deberíamos encontrar menor torque a revoluciones bajas, debido a que las pérdidas por refrigeración son grandes en comparación a lo generado por el motor. •
Potencia media efectiva:
Esta curva presenta un comportamiento similar a la de torque, sólo que menos pronunciado. •
Consumo específico:
La curva presenta un comportamiento similar a una curva de consumo específico teórico, formando una especie de “U”. Se destaca también que en el punto de mayor torque es donde se observa un mejor consumo específico, debido a que es donde se presentan la menor cantidad de pérdidas por roce. •
Temperatura de gases de escape:
Se observa un comportamiento lógico en la temperatura de escape, ya que esta aumenta al aumentar las revoluciones (mayores pérdidas, mayor queme de combustible, mayor potencia). 7.2
Gráfico 2
Comparando la curva de potencia efectiva obtenida con la proporcionada por el fabricante, se puede observar que poseen comportamientos muy similares. Si bien existe un pequeño delta negativo que puede deberse al desgaste de las piezas que componen el motor, esta curva es la que presenta menores diferencias con la curva del fabricante. En relación a la curva de torque, se puede observar una diferencia de mayor grado principalmente a bajas revoluciones (como se mencionó en el análisis del gráfico 1). Aumentando las revoluciones la curva tiene un comportamiento similar a la del fabricante (pendientes similares) considerando una disminución del torque en este intervalo. Finalmente, en relación a la curva de consumo específico, se puede ver que este aumenta considerablemente en relación a la curva del fabricante, lo cual también se debe al desgaste de las piezas del motor.
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8 Conclusiones De la experiencia de laboratorio realizada se pueden concluir y evidenciar notables diferencias entre las curvas entregadas por los fabricantes y las calculadas para el motor Mercedes Benz modelo OM 366 LA. Esto se debe principalmente al desgaste de los componentes del motor producto del uso y antigüedad de estos. Para disminuir estas diferencias es que se realizan ajustes y rectificación de las piezas de los motores. Además es importante mencionar que un factor importante es también las condiciones ambientales (temperatura y presión) a las que se realizó e l ensayo. Para un motor completamente nuevo, se espera que las curvas sean muy similares a las curvas del fabricante.
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9 Bibliografía y Documentación
“Manual del Motor Mercedes Benz OM 366 LA”
“Internal Combustion Engines Fundamentals” John B Heywood.
“Motores Endotérmicos” D Giacosa.
“Manual de la Técnica del Automóvil” o “Automotive Handbook”, ambos de la Bosch.
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