proceso de admisión y formacion de mezcla

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIRIA MECANICA

LABORATORIO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA Estudio de los procesos de admisión y de formación de la mezcla en los motores de combustión interna

Alumno:

SOSA AMES, Lee Junnior

Ingeniero PONCE GALIANO JORGE 2013-I

20081104k

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INDICE

RESUMEN

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CONTENIDO

8

CAPITULO I: ESTUDIO DE LOS PROCESOS DE ADMISIÓN Y DE FORMACIÓN DE LA MEZCLA EN EL MOTOR ENCENDIDO POR COMPRESIÓN 9 1.1 INTRODUCCIÓN

9

1.2 PROCESO DE ADMISIÓN

9

1.3 FORMACIÓN DE MEZCLA

10

1.4 PULVERIZACIÓN DEL COMBUSTIBLE Y SUS PARAMETROS

10

1.5 CARACTERISTICAS DE UN MOTOR

12

1.7..1.

CARACTERISTICA EXTERNA DE VELOCIDAD

12

1.7..2.

CARCATERISTICA DE CARGA

12

1.6 PARTE EXPERIMENTAL

14

1.7..1.

EQUIPOS E INSTRUMENTOS

14

1.7..2.

DATOS TECNICOS MOTOR PETTER

15

1.7 METODOLOGIA DE LA EXPERIMENTACION

15

1.7..1.

CARACTERISTICAS DE VELOCIDAD

15

1.7..2.

CARACTERISTICAS DE CARGA

16

1.8 HOJA DE DATOS

17

1.9 FORMULAS RECURRENTES

18

CAPITULO II: ESTUDIO DE LOS PROCESOS DE ADMISIÓN Y DE FORMACIÓN DE LA MEZCLA EN EL MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA 21 2..1 INTRODUCCIÓN

21

2..2 PROCESO DE ADMISION

22

2..3 PARAMETROS DE ADMISION

24

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2..4 FORMACIÓN DE MEZCLA

25

2..5 PARTE EXPERIMENTAL

26

1.2..1.

EQUIPOS E INSTRUMENTOS

26

1.2..2.

DATOS TECNICOS MOTOR DAIAHTSU

28

2..6 METODOLOGIA DE LA EXPERIMENTACION

28

1.2..1.

CARACTERISTICAS DE VELOCIDAD

28

1.2..2.

CARACTERISTICAS DE CARGA

28

2..7 HOJA DE DATOS

30

2..8 FORMULAS RECURRENTES

31

CAPITULO III: TENDENCIAS

33

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

39

BIBLIOGRAFIA

40

ANEXO

41

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LISTADO DE TABLAS

 Tabla 1.1 Datos técnicos motor PETTER

15

 Tabla 1.2 Datos características de velocidad motor PETTER

17

 Tabla 1.3 Datos características de carga motor PETTER

17

 Tabla 1.4 Resultados obtenidos características de velocidad motor PETTER

19

 Tabla 1.5 Resultados obtenidos características de carga motor PETTER

20

 Tabla 2.1 Datos técnicos Motor DAIHATSU

28

 Tabla 2.2 Datos características de velocidad motor PETTER

30

 Tabla 2.3 Datos características de carga motor PETTER

30

 Tabla 2.4 Resultados obtenidos características de carga motor PETTER

32

 Tabla 2.5 Resultados obtenidos características de velocidad motor PETTER

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LISTADO DE ILUSTRACIONES

 Figura 1.1 chorro de combustible en estado de disgregación

11

 Figura 1.2 Disgregación de una gota por acción de las fuerzas de resistencia aerodinámicas

12

 Figura 1.3 Banco de ensayos en motor PETTER

15



16

Figura 1.4 Banco de ensayos de freno eléctrico

  Figura 2.1.Motor encendido por chispa

23

 Figura 2.2 Banco de ensayos en motor PETTER

28

 Figura 2.3 Banco de ensayos de freno eléctrico

28

 Figura 3.1 tendencia coeficiente exceso de aire régimen de velocidad

34

 Figura 3.2 tendencia eficiencia volumétrica régimen de velocidad

35

 Figura 3.4 tendencia eficiencia volumétrica motor DAIHATSU régimen de carga

36

 Figura 3.5 tendencia exceso de aire motor PETTER régimen de carga

37

 Figura 3.6 tendencia exceso de aire motor DAIAHTSU régimen de carga

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RESUMEN Para el presente laboratorio se realizó la experimentación de cómo es que en la práctica se puede determinar el coeficiente de llenado o también llamado eficiencia volumétrica del coeficiente de exceso de aire

y

, tanto para un motor de encendido por chispa, que en

nuestro caso fue el motor DAIHATSU, y para un motor de encendido por compresión en este caso para el motor PETTER. El procedimiento de realización para ambas partes del laboratorio son similares, a continuación mencionaremos las mediciones que se deberán realizar en el laboratorio, con algunas diferencias que también se mencionan 

: velocidad [RPM]

 

posición de la cremallera [mm]

***

: fuerza en el dinamómetro [N]



: Caída de presión en el manómetro inclinado [cm



: consumo de combustible [



: tiempo de consumo de combustible [s]



: caída de presión en el manómetro en U [cm

]



: temperatura de ingreso del refrigerante [



: temperatura de salida del refrigerante [



: temperatura del aceite [



: Presión del aceite [

]

]

] ]

]

]



: Voltaje del banco de ensayo de freno eléctrico [V]



: Amperaje del banco de ensayo de freno eléctrico [A] (***)

Apertura de la válvula de mariposa

SOSA AMES, Lee Junnior

[%] para el caso de motor DAIHATSU

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Como se mencionó que tanto para la primera parte como para la segunda parte del laboratorio el proceso sería similar, encontraremos de que por teoría sabemos que para un motor de encendido por comprensión existe un órgano de regulador, a lo que llamamos “posición d la cremallera” y para el caso del motor DIAHATZU la regulación está dada por la apertura de la válvula de mariposa la cual designamos con

la cual está dada en

porcentaje de apertura [%]. Mencionare que en las dos partes del laboratorio, las mediciones se realizaran para los regímenes de velocidad y carga, teniendo lo siguiente: MOTOR PETTER: 1. Manteniendo la posición de la cremallera 2. Manteniendo la velocidad

constante en 15mm

constante 1500 RPM

MOTOR DIAHATZU 1. Manteniendo la apertura de la válvula de mariposa 2. Manteniendo la velocidad

constante en 20%

constante 2500 RPM

Dada las fórmulas que se utilizaran las cuales mencionaremos más adelante es necesario obtener los valores antes mencionados, pero no en su totalidad pues veremos que los valores de presión y temperatura del aceite no es necesario para los cálculos. Al finalizar el presente entenderemos y determinaremos la influencia de los regímenes de funcionamiento y los parámetros constructivos del motor sobre la eficiencia volumétrica y el coeficiente de llenado de aire Para finalizar realizaremos el cálculo de las curvas para los regímenes antes mencionados

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CONTENIDO El contenido del presente informe está conformado con III capítulos, conclusiones bibliografía los capítulos están desarrollados en relación a lo visto en el laboratorio N°3 “Estudio de los procesos de admisión y de formación de la mezcla en los motores de combustión interna” En el capítulo I, veo lo concerniente a la primera parte del laboratorio que es el cálculo del coeficiente de llenado y coeficiente de exceso de aire para el motor PETTER, se realizará una breve introducción teórica del proceso de admisión y formación de mezcla, seguidamente se describirá el procedimiento, el cual fue experimental, se basó en la toma de datos de los diferentes parámetros que fueron necesarios para el cálculo de los coeficientes antes mencionado; detallaremos las fórmulas que son necesarias para el cálculo En el capítulo II se detallara lo mencionado en el capítulo I pero en este caso para el motor DIAHATZU, de igual forma se realizara una parte introductoria teórica y la presentación de fórmulas que serán necesarias En el capítulo III se detallara la tendencia de las curvas características realizando un análisis de las curvas para ambos regímenes tanto el de velocidad como el de carga para ambos motores. Concluiremos con las conclusiones y citando la bibliografía utilizada.

SOSA AMES, Lee Junnior

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CAPITULO I ESTUDIO DE LOS PROCESOS DE ADMISIÓN Y DE FORMACIÓN DE LA MEZCLA EN EL MOTOR ENCENDIDO POR COMPRESIÓN 2.1 INTRODUCCION La energía necesaria para operar un motor proviene proceso de combustión. Para mejorar el proceso de combustión, es necesario que exista una relación adecuada entre la cantidad de moléculas de combustible y de aire Por eso si deseamos mejorar la combustión, es necesario que entendamos como se produce el proceso de admisión en el motor, en nuestro caso, para un motor encendido por compresión, la regulación de la mezcla es de tipo cualitativa es decir, la cantidad de aire suministrado al cilindro es aproximadamente constante, y sólo se incrementa o disminuye la alimentación de combustible que se inyecta en el cilindro. En nuestra experiencia observaremos como varia la eficiencia volumétrica y el coeficiente de exceso de aire para diversos regímenes

2.2 PROCESO DE ADMISION Podemos citar unos párrafos de libro JOVAJ que nos menciona que para realizar el ciclo de trabajo en un motor de combustión interna, es necesario expulsar los productos de la combustión formado en el ciclo anterior, e introducir en el la carga fresca de aire (PETTER) o mezcla aire-combustible (DIAHATZU), los procesos antes mencionados (admisión y escape) están vinculados entre sí. La cantidad de carga fresca suministrado depende de la calidad con la que se limpia el cilindro del motor, por eso el proceso de admisión se debe analizar tomando en consideración los parámetros que caracterizan el desarrollo del proceso de escape, examinando todo el complejo de fenómenos que se refieren al proceso de intercambio de gases en conjunto

SOSA AMES, Lee Junnior

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2.3 FORMACIÓN DE LA MEZCLA La formación de la mezcla en un motor DIESEL se produce entre el final de carrera de comprensión e inicio de la carrera de expansión y transcurre en un corto intervalo de tiempo, correspondiente a 20-60° del ángulo de rotación del cigüeñal. La mezcla aire combustible se forma en el periodo del retraso a la inflamación y en las diversas fases del proceso de combustión Es necesario tener en cuenta que hay cierta contradicción en los requisitos que se plantean ante la formación de la mezcla durante el periodo de retraso a la inflamación y en el proceso de combustión. Durante este periodo no es una cuestión indispensable que haya una distribución uniforme del combustible en el volumen del aire, es más las mezclas homogéneas poseen mayores periodos de retraso a la inflamación que las heterogéneas. Debido a la distribución irregular del combustible en la cámara de combustión del motor DIESEL resulta posible la inflamación de las mezclas cuyo coeficiente de exceso de aire total es mayor que cuando el motor funciona en vacío

2.4 PULVERIZACIÓN DEL COMBUSTIBLE Y SUS PARÁMETROS en caso de que en un motor DIESEL la formación de la mezcla sea volumétrica y mixta, el chorro de combustible que sale del pulverizador deberá descomponerse en finas gotas, cuyas dimensiones se encuentran entre los límites de 5-40 µm

(*)

para asegurar una rápida

combustión. Las gotas más grandes, que generalmente se forman al final de la inyección, pueden demorar el proceso de combustión y contribuir a la formación de carbonilla. Las gotas demasiadas pequeñas (hasta 10 µm(*)) se evaporan cerca de la boquilla del inyector, lo que dificulta la utilización del aire en los puntos más alejados de la cámara de combustión La pulverización del combustible tiene lugar por acción de las perturbaciones iniciales que surgen durante el movimiento del combustible en los canales de pulverización y por las fuerzas de resistencia aerodinámica del medio gaseoso, hacia el cual se inyecta combustible

(*)

Valores referenciales obtenidos de libro JOVAJ pgn. 354

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Figura 1.1 chorro de combustible en estado de disgregación

El chorro al fraccionarse se disgrega en partículas separadas, en películas y en hilos delgados, los cuales moviéndose en el medio gaseoso se deforman por efecto de las fuerzas aerodinámicas y la tensión superficial, adquiriendo la forma de una esfera (gota), en la figura 1.1 podemos observar un chorro de combustible en estado de disgregación que se derrama en la tobera del pulverizador al final del proceso de inyección, cuando la salida es a bajas velocidades (v