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1 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
Tema de curso:
Estudio las curvas características de carga de un motor de
Combustión interna
Curso:
Motores de Combustión Interna MN136 - I
Profesor del curso:
Lastra Espinoza, Luis
Alumno:
Leguía Cáceres, Alexis 20101222C
Fecha de realización: 19/ 11 / 2015
2 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
2015
ÍNDICE
Introducción……………………………………………………………………..……….………3
Fundamento teórico……………………………………………………….…………...…….4
Procedimiento experimental………………………………………………..……………5
Materiales, herramientas, instrumentos y/o equipos utilizados….……5
Cálculos y resultados……………………………………………………………..………….6
Observaciones y Conclusiones………………………………………………..…………11
Recomendaciones……………………………………………………………………………….11
Bibliografía……………………………………………………………………………..…………12
Anexos…………………………………………………………………………………….…………12
3 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
1. OBJETIVOS
- Evaluar el comportamiento de un motor en función de la carga, manteniendo constante los RPM y abriendo la válvula mariposa en 10% , 35% , 75% y 100%
- Conocer el método experimental para la determinación de las características de carga en un motor, que en nuestro caso se trata del motor daihatsu
4 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
2. FUNDAMENTO TEORICO
Curvas Características
Las curvas características de un motor de combustión interna son las que
indican, en función de la velocidad de rotación del motor, la potencia, el par y
el consumo específico del mismo. Están incluidas en un rango de revoluciones,
debajo del cual el motor funciona muy irregularmente y/o tiende a apagarse y
si se sobrepasa el límite superior los elementos mecánicos están muy cerca de
sufrir daños irremediables o rupturas irreparables. Estos dos extremos
determinan el campo de utilización de un motor.
Características 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 Diésel 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,
5 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
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.
En un motor ECH la variación del consumo específico de combustible depende
del producto de ni 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 ge tienda al infinito.
Al pasar el motor a sus regímenes parciales ge disminuye bruscamente,
alcanzando su valor mínimo cuando el producto n i 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 Diésel.
6 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
Característica de carga para un motor de carburador (ECH)
1- n=1200 RPM
2- n=1600 RPM
3- n=2000 RPM
7 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
4- n=2400 RPM
3. EQUIPOS E INSTRUMENTOS UTILIZADOS
Banco de pruebas (Motor Daihatsu)
Freno dinamométrico eléctrico de corriente continúa.
Tablero electrónico con tacómetro regulable.
Medidor de caudal del aire (tobera).
Manómetro inclinado para medir el flujo másico de aire.
Cronometro
8 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
9 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
4. 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=2800
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 10% ,
35% , 75% hasta un valor de 100%, regular la velocidad de rotación del
cigüeñal para mantener una velocidad de rotación contante e igual a 2800
rpm para todas las posiciones de la mariposa.
6) Repetir la prueba para una velocidad de 2500, 2200, 1800 RPM.
5. DATOS DE LABORATORIO
Debemos tener en cuenta estos adicionales:
Cilindrada: Vh=993 cm3
Cantidad estequiometrica de aire: l0=14.4
Coeficiente de descarga del medidor: μd=0.98
Densidad del combustible: ρc=715 kg /cm3
Diámetro de la tobera: d=18mm
Temperatura: T 0=20.7 ° C
10 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
Presión: P0=751.3mmHg
Brazo: L=33cm
Grado de sobrealimentación: πk=¿1.2
Área de a tobera: 2.54*10^-4
Densidad del agua: 1000kg/m^3
Hu 44.4 Kj/Kg
6. FORMULAS A UTILIZAR
1. Gasto teórico (G¿¿ AT ) :¿
GAT=30¿V h∗n∗ρk=64.46
ρk=Pk∗10
6
287∗T k=1.35248
Pk=π k∗P0=0.1201
T k=T 0∗(π k)0.41.4
ρ0=P0∗10
6
287∗T 0=1.188
1.
2. Gasto de aire teórico (G¿¿ AT )¿ :
GAT=30∗V h∗n∗10−3
11 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
3. Gasto de aire real (GAR) :
GAR=3600∗μd∗A∗√2∗g∗∆ S∗Senα∗ρo∗ρH 2O
4. Coeficiente de llenado (nv) :
nv=GAR
GAT
5. Gasto de combustible (GC ) :
GC=3.6∗∆V
t∗ρC
6. Coeficiente de exceso de aire (∝) :
∝=GAR
GC∗lo
7. Momento efectivo (M e) :
M e=FD∗L
8. Potencia efectiva (N e ) :
N e=M e∗n9550
9. Consumo específico de combustible (ge ) :
12 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
ge=1000 ¿GC
N e
10. Ne
ne=3600H u∗¿
7. DATOS OBTENIDOS DEL LABORATORIO
2800 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆
t[s]∆S[mmH2O]
10 1.3 61 2.135 16.2 20.3 19.375 21.2 16 27.5
100 21.4 17.1 27.6
2500 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆
t[s]∆S[mmH2O]
10 2.5 65 2.135 16.5 22.4 16.175 20.8 17.9 21.8
100 20.8 18.5 22
2200 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆
t[s]∆S[mmH2O]
10 3.6 66 2.135 17.4 23.7 13.575 20.7 19.5 17.7
100 21.1 21.4 17.5
1800 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆
t[s]∆S[mmH2O]
10 5.9 65 2.135 19.3 27 1075 19.2 27.2 13.5
100 18.8 27.1 13
13 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
14 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
8. CALCULOS
2500 [RPM]│φ│ (%)
FD[Kg]
∆t[s]
∆S[mmH2O] Gat (kg/h) Ga[Kg/h] Gc[Kg/h] ge[g/Kw.h] nv α ne Me (N*m) Ne (kw)
10 2.5 65 2.1 100.727 19.233 1.435 677.455 0.191
0.931
0.120
8.093 2.119
35 16.5 22.4 16.1 100.727 53.253 4.165 297.853 0.529
0.888
0.272
53.415 13.983
75 20.8 17.9 21.8 100.727 61.967 5.212 295.677 0.615
0.826
0.274
67.336 17.627
100 20.8 18.5 22 100.727 62.251 5.043 286.088 0.618
0.857
0.283
67.336 17.627
2800 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆t[s] ∆S[mmH2O] Gat (kg/h) Ga[Kg/h] Gc[Kg/h] ge[g/Kw.h] nv α ne Me (N*m) Ne (kw)
10 1.3 61 2.1 112.81 19.23 1.53 1239.49 0.17 0.87 0.07 4.21 1.2335 16.2 20.3 19.3 112.81 58.31 4.60 298.89 0.52 0.88 0.27 52.44 15.3875 21.2 16 27.5 112.81 69.60 5.83 289.77 0.62 0.83 0.28 68.63 20.12
100 21.4 17.1 27.6 112.81 69.72 5.46 268.60 0.62 0.89 0.30 69.28 20.31
15 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
1800 [RPM]│φ│ (%) F
D[Kg]∆
t[s]∆S[mmH2O] Gat (kg/h) Ga[Kg/h] Gc[Kg/h] ge[g/Kw.h] nv α ne Me (N*m) Ne (kw)
10 5.9 65 2.1 72.52 19.23 1.44 398.69 0.27
0.93
0.20
19.10 3.60
35 19.3 27 10 72.52 41.97 3.46 293.41 0.58
0.84
0.28
62.48 11.78
75 19.2 27.2 13.5 72.52 48.76 3.43 292.77 0.67
0.99
0.28
62.16 11.72
100 18.8 27.1 13 72.52 47.85 3.44 300.11 0.66
0.97
0.27
60.86 11.47
2200 [RPM]│φ│ (%) FD[Kg] ∆t[s] ∆S[mmH2O] Gat (kg/h) Ga[Kg/h] Gc[Kg/h] ge[g/Kw.h] nv α ne Me (N*m) Ne (kw)
10 3.6 66 2.1 88.64 19.23 1.41 526.51 0.22 0.94 0.15 11.65 2.6835 17.4 23.7 13.5 88.64 48.76 3.94 303.36 0.55 0.86 0.27 56.33 12.9875 20.7 19.5 17.7 88.64 55.84 4.78 309.92 0.63 0.81 0.26 67.01 15.44
100 21.1 21.4 17.5 88.64 55.52 4.36 277.05 0.63 0.88 0.29 68.31 15.74
16 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
17 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
9. GRAFICOS
CURVAS CARACTERISTICAS A 2800RPM
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
Nv ,α vs Ne para 2800RPM
nvPolynomial (nv)αPolynomial (α)nePolynomial (ne)
Ne (Kw)
nv , α
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00
1200.00
1400.00
ge vs Ne para 2800RPM
gePolynomial (ge)
Ne(Kw)
ge (g
/kw*
h)
18 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
Me vs Ne para 2800RPM
MePolynomial (Me)
Ne (Kw)
Me (
N*m
)
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
Gc vs Ne para 2800RPM
GcExponential (Gc)
Ne(Kw)
Gc (K
g/h)
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
Ga vs Ne para 2800RPM
GaPolynomial (Ga)
Ne(Kw)
Ga (K
g/h)
19 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
CURVAS CARACTERISTICAS A 2500RPM
0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.00012.00014.00016.00018.00020.0000.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
Nv ,α vs Ne para 2500RPM
nvPolynomial (nv)αPolynomial (α)nePolynomial (ne)
Ne (Kw)
nv ,
α
0.0002.000
4.0006.000
8.00010.000
12.00014.000
16.00018.000
20.0000.000
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
700.000
800.000
ge vs Ne para 2500RPM
gePolynomial (ge)
Ne(Kw)
ge (g
/kw*
h)
20 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
0.000
2.000
4.000
6.0008.000
10.00012.000
14.00016
.00018
.00020.000
0.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
Me vs Ne para 2500RPM
MePolynomial (Me)
Ne (Kw)
Me (
N*m
)
0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.00012.00014.00016.00018.00020.0000.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
Gc vs Ne para 2500RPM
GcExponential (Gc)
Ne(Kw)
Gc (K
g/h)
0.000
2.000
4.000
6.0008.0
0010.000
12.000
14.00016
.00018.000
20.0000.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
Ga vs Ne para 2500RPM
GaPolynomial (Ga)
Ne(Kw)
Ga (K
g/h)
21 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
CURVAS CARACTERISTICAS A 2200RPM
2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.000.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
Nv ,α vs Ne para 2200RPM
nvPolynomial (nv)αPolynomial (α)nePolynomial (ne)
Ne (Kw)
nv ,
α
2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.000.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
ge vs Ne para 2200RPM
gePolynomial (ge)
Ne(Kw)
ge (g
/kw*
h)
22 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.000.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
Me vs Ne para 2200RPM
MePolynomial (Me)
Ne (Kw)
Me (
N*m
)
2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.000.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
Gc vs Ne para 2200RPM
GcExponential (Gc)
Ne(Kw)
Gc (K
g/h)
2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.000.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
Ga vs Ne para 2200RPM
GaPolynomial (Ga)
Ne(Kw)
Ga (K
g/h)
23 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
CURVAS CARACTERISTICAS A 1800RPM
3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.000.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
Nv ,α vs Ne para 1800RPM
nvPolynomial (nv)αPolynomial (α)neLinear (ne)
Ne (Kw)
nv ,
α
3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.000.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
400.00
450.00
ge vs Ne para 1800RPM
gePolynomial (ge)
Ne(Kw)
ge (g
/kw*
h)
24 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.000.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
Me vs Ne para 1800RPM
MePolynomial (Me)
Ne (Kw)
Me (
N*m
)
3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.000.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
Gc vs Ne para 1800RPM
GcExponential (Gc)
Ne(Kw)
Gc (K
g/h)
3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 11.00 12.00 13.000.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
Ga vs Ne para 1800RPM
GaExponential (Ga)
Ne(Kw)
Ga (K
g/h)
25 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
CURVAS COMPARATIVAS
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
comparacion de nv Vs Ne
2800RPM2500RPM2200RPM1800RPM
Ne (kw)
nv
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.80
0.82
0.84
0.86
0.88
0.90
0.92
0.94
0.96
0.98
1.00
comparacion de α Vs Ne
2800RPM2500RPM2200RPM1800RPM
Ne (kw)
α
26 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
comparacion de ne Vs Ne
2800RPM2500RPM2200RPM1800RPM
Ne (kw)
ne
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
comparacion de Gc Vs Ne
2800RPM2500RPM2200RPM1800RPM
Ne (kw)
Gc (K
g/h)
27 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.000.60
0.70
0.80
0.90
1.00
0.00
200.00
400.00
600.00
800.00
1000.00
1200.00
1400.00
Comparacion de α, ge,Me Vs Ne
2800RPM2500RPM2200RPM1800RPMgeMe
Ne (kw)
α
28 5to Laboratorio de Motores de combustión Interna
10. CONCLUSIONES
Al abrir más la mariposa de gases, como se aprecia con el parámetro Φm, se
incrementa el consumo del combustible lo que explica la reducción notable del
tiempo.
El consumo de aire casi es constante porque se realizó la experiencia con una
sola RPM, pero ha variado debido a la presencia de las pérdidas hidráulicas que
existen en la mariposa de gases; conforme se reducen dichas pérdidas se
incrementa el gasto de aire.
Cuando el motor Daihatsu trabaja a regímenes de poca carga (esto ocurre con
una potencia efectiva que tiende a cero) se va aumentando el consumo
específico de combustible.
Según los resultados plasmados en las curvas se recomienda que el motor
Daihatsu no trabaje con cargas muy bajas, pues su eficiencia efectiva también
se ve afectada.
11. BIBLIOGRAFIA
Motores de Automóvil, JOVAJ, Editorial MIR, Moscú 1982.
Manual del Automóvil, ARIAS PAZ Editorial Dossat, Madrid 2001.