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 20081104k

Ingeniero

PONCE GALIANO JORGE

2013-I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA MCI

SOSA AMES, Lee Junnior 2

INDICE

RESUMEN 6

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



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



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 32



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

Figura 1.4 Banco de ensayos de freno eléctrico 16

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 38



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 y

del coeficiente de exceso de aire , 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 [%] para el caso de motor DAIHATSU



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 constante en 15mm

2. Manteniendo la velocidad constante 1500 RPM

MOTOR DIAHATZU

1. Manteniendo la apertura de la válvula de mariposa constante en 20%

2. Manteniendo la velocidad 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



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.



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



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



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<30m/s)

Si las velocidades de salida son elevadas, el proceso de disgregación del chorro

(denominado en este caso pulverización o atomización) transcurre con mayor

intensidad en la cercanía de la tobera, formándose una gran cantidad de gotas finas.

El fraccionamiento de las gotas continúa hasta que las fuerzas de la tensión superficial

resulten mayores que las fuerzas totales que originan la disgregación del chorro en el

libro de JOVAJ también nos proporciona una ilustración en donde podemos observar

cómo es que una gota de combustible se disgrega por acción de las fuerzas (ver figura

1.2)



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

Dado que en el laboratorio se trabaja con los regímenes de velocidad y de carga es justo

realizar alguna mención teórica de ello

2.5 CARACTERÍSTICAS DE UN MOTOR

2.6.1. CARACTERÍSTICAS EXTERNAS DE VELOCIDAD Se llama característica

externa de velocidad la variación, en función del número de revoluciones (n) de

la potencia efectiva Ne, del par motor efectivo Me, y del consumo horario de

combustible Gc, consumo especifico de combustible ge, cuando la cremallera de

la bomba de combustible se encuentra en la posición de máximo suministro. Al

obtener esta característica se registran también otros parámetros, tales como el

rendimiento volumétrico, el coeficiente de exceso de aire, la potencia indicada, la

eficiencia mecánica, etc.

2.6.2. CARACTERÍSTICAS DE CARGA Se llama característica de carga a la

variación de los índices principales del motor en función de la carga a un número



de revoluciones constante. Al hacer las pruebas en el banco de frenado la carga

del motor de carburador se varía cambiando la posición de la mariposa de

gases, mientras que la del motor DIESEL, desplazando el órgano de-mando de

la alimentación de combustible.

El estudio de las características de carga permite evaluar la economía del

combustible del motor y, asimismo, establecer los métodos de su mejoramiento,

también permite establecer pautas a partir de los cuales se da inicio al desarrollo

de un nuevo o mejor sistema de inyección de combustible



2.6 PARTE EXPERIMENTAL En lo que sigue mencionaremos para comenzar los

instrumentos que se utilizaron para la realización del presente laboratorio, así como

datos técnicos que se tomaron de laboratorio.

2.6.1. EQUIPOS E INSTRUMENTOS:

Banco de pruebas con motor DIESEL (motor PETTER).

Medidor de caudal de combustible.

Medidor de caudal de aire.

Cronómetro.

Tacómetro.

Manómetros de mercurio-

Figura 1.3 Banco de ensayos en motor PETTER

Intercambiador de

calor

Generador

Motor PETTER

Manómetro

Termómetro

Manómetro

Bomba Dinamómetro



Figura 1.4 Banco de ensayos de freno eléctrico

2.6.2. DATOS TÉCNICOS

MOTOR DIESEL PETER.

Potencia efectiva Ne 8.2HP/2000 rpm

Cilindrada (Vh) 659cm3

Cantidad de cilindros 1

Relación de compresión 16.5/1

Carrera del pistón 110 mm

Diámetro del cilindro 87.3 mm

Tipo de motor PH1 w

Tabla 1.1 Datos técnicos motor PETTER

2.7 METODOLOGÍA DE LA EXPERIENCIA

2.6.1. CARACTERÍSTICA DE VELOCIDAD para la primera parte el procedimiento

para la parte de característica de velocidad es decir con la posición de la

cremallera constante tenemos:

Comprobar el funcionamiento del banco de ensayos, sin arrancar el motor.



Arrancar el motor y esperar que alcance su temperatura de 65 – 75 °C, dicha

temperatura se controlará observando el termómetro de medición del a

temperatura de salida del agua refrigerante.

Con la posición de la cremallera en 15 mm y ayudándose con el freno,

establecer el régimen inicial de velocidad n=2000 RPM.

Esperar el funcionamiento estable del motor y luego efectuar las mediciones

indicadas.

Disminuyendo la carga en el freno, disminuir la velocidad de rotación del

cigüeñal hasta alcanzar la magnitud de 1800 RPM, y luego efectuar las

mediciones correspondientes.

Repetir sucesivamente el punto anteriormente mencionado disminuyendo la

velocidad de rotación en valores de 200 RPM hasta el valor mínimo de 1000

RPM y realizar las mediciones para cada valor de velocidad de giro (en total

se realizaran 6 mediciones)

2.6.2. CARACTERÍSTICA DE CARGA ahora sucede lo contrario del caso anterior,

esta vez mantendremos constante la velocidad de giro, y variaremos la posición

del órgano alimentador (posición de la cremallera)

Estando el motor funcionando sin carga, con la ayuda de la cremallera de la

bomba de inyección del motor PETTER, en la posición de h=18 mm.

Esperar la estabilización del funcionamiento del motor.

Efectuar las mediciones indicadas.

Mover la cremallera de la bomba de inyección en el sentido de menor

suministro de combustible en 1 mm, es decir para la segunda medición la

posición de la cremallera es de 17 mm, y manteniendo la velocidad constante

con la ayuda del freno restablecer la velocidad inicial del ensayo


señaladas anteriormente.

Repetir los dos últimos pasos mencionados un total de 7 veces, desde una

posición de mm hasta mm



2.8 HOJA DE DATOS

Característica de velocidad

N° V A [ ] RPM mm N cm ] s cm V A

1 2000 15 94.5 11.6 10 15 10 66 68 160 50 111 53.6

2 1800 15 100 10.8 8.7 15 9.3 66 68 162 45 107 52.4

3 1600 15 103 9.4 7.7 15 7.8 65 68 168 35 104 50.8

4 1400 15 106.5 8.6 6.7 15 6.7 65 68 168 25 98 48.6

5 1200 15 106 7.5 5.6 15 5.5 64 68 168 22.5 91 44.2

6 1000 15 97 6.3 4.1 15 4.6 65 68 168 17 77 38.4

Tabla 1.2 Datos características de velocidad motor PETTER

Característica de carga

N° V A [ ] RPM mm N cm ] s cm Volt Amp. 1 1500 18 49 9.3 3.7 15 7.5 67.5 70 170 30 70 34

2 1500 17 75 9.2 4.7 15 7.5 62 66 172 30 85 41.3

3 1500 16 91.5 9.1 5.8 15 7.5 60 64 175 30 94 45.8

4 1500 15 107.5 9 7 15 7.4 59 62 175 28 102 50

5 1500 14 115.5 8.9 8.3 15 7.4 62 64 178 28 107 51.8

6 1500 13 119 8.8 9.6 15 7.4 61 64 178 28 108 52.8

7 1500 12 120.5 8.8 10 15 7.1 62 65 179 26 109 53.3

Tabla 1.3 Datos características de carga motor PETTER

Datos de presión y de temperatura en la realización del laboratorio son:



2.9 FORMULAS RECURRENTES las fórmulas que se utilizaran para el presente

laboratorio se muestran a continuación

Coeficiente de llenado o eficiencia volumétrica

⁄

[ (

)]

⁄

(

)

⁄

Coeficiente de exceso de aire

(

)

⁄

Donde tenemos:

Consumo real (horario) de aire [kg/hora]

Cantidad de aire teórico que podría llenar el cilindro [kg/hora]

Consumo horario de combustible [kg/hora]

Presión barométrica [mm-Hg]

Temperatura atmosférica [°C]

Densidad de aire atmosférica [

⁄ ]

Caída de presión en el manómetro inclinado [cm ]

Ángulo de inclinación del manómetro inclinado [ ]

Tiempo de consumo de combustible de en cada ensayo [s]

Caída de presión en el manómetro en U [cm ]

Cilindrada total [0.659 L]

Densidad de combustible [

⁄ ]



Volumen de combustible consumido en cada ensayo [ ]

Relación estequiométrica de aire-combustible DIESEL [

⁄ ]

Para la primera parte del laboratorio dado que el combustible que se trabajo fue el D-2,

es necesario conocer ciertos valores característicos de este combustible, así tenemos:

⁄

⁄

Su composición es de aproximadamente 75% de hidrocarburos saturados

(principalmente de parafinas) y un 25% de hidrocarburos aromáticos, la formula

general del gasóleo es de incluyendo cantidades pequeñas de otros

hidrocarburos, de ello tenemos:

⁄

(**)

Con estas fórmulas y los datos obtenidos experimentalmente tendremos los valor de

y ,

Para características de velocidad tenemos:

38.49 45.4088 1.15 2 1.339 0.84763

35.9 40.86792 1.15 1.74 1.434 0.87747

31.3 36.32704 1.15 1.54 1.412 0.86046

28.63 36.32704 1.15 1.34 1.486 0.78809

25 31.78616 1.15 1.12 1.552 0.7864

21 27.24528 1.15 0.82 1.783 0.77136

Tabla 1.4 Resultados obtenidos características de velocidad motor PETTER

(**) Datos consultados de Wikipedia



Para características de carga tenemos:

30.9 34.0566 1.15 0.74 2.908 0.90833

30.6 34.0566 1.15 0.94 2.264 0.89857

30.3 34.0566 1.15 1.16 1.815 0.8888

29.9 34.0566 1.15 1.4 1.487 0.87912

29.6 34.0566 1.15 1.66 1.241 0.86935

29.3 34.0566 1.15 1.92 1.061 0.85958

29.3 34.0566 1.15 2 1.018 0.85984

Tabla 1.5 Resultados obtenidos características de carga motor PETTER



CAPITULO II

ESTUDIO DE LOS PROCESOS DE ADMISIÓN Y DE FORMACIÓN DE LA

MEZCLA EN EL MOTOR ENCENDIDO POR CHISPA

2.1. INTRODUCCIÓN A grandes rasgos podemos mencionar que 2 grandes diferencias

que existirán en los motores encendido por chispa de los motores encendido por

comprensión como que en el primero (motores encendido por chispa) no existe un

órgano regulador de carga, sino un órgano regulador del ingreso de aire llamado

válvula de mariposa, y que aquí se hablara de la mezcla carburante en lo que nos

referíamos aire en los motores DIESEL, en la figura 2.1 podemos apreciar un motor

encendido por chispa. Podemos citar que para realizar el mayor trabajo con el volumen

dado del cilindro y a una frecuencia de rotación determinada del motor es necesario

llenar el cilindro de mezcla carburante en la máxima cantidad posible. El aumento de la

duración de apertura de la válvula de admisión contribuye a un llenado mejor del

cilindro del motor. En los motores automotrices la válvula de admisión se abre de 5 a

20° antes del punto muerto superior (PMS) y se cierra de 40 a 70° después del punto

muerto inferior (PMI).



Figura 2.1.Motor encendido por chispa

Veremos en adelante que para el caso de los motores encendidos por chispa existen

parámetros en el proceso de admisión, se realizara un análisis en ese punto con la misiva de

entender en que afectan estos parámetros.

2.2. PROCESO DE ADMISION La admisión de la mezcla carburante en el cilindro del

motor de carburador de cuatro tiempos se efectúa a la presión .

El valor de la presión depende principalmente de la resistencia del sistema de

admisión. Cuando más grande es la resistencia del sistema de admisión, tanto menor

será . La resistencia del sistema de admisión es influenciada por la estructura y el

estado técnico del filtro de aire, del carburador y del conducto de admisión (sección y

longitud del conducto, cantidad de codos y su radio, rugosidad de la superficie de las

paredes interiores de los conductos)

En comparación con los motores de carburador, en los motores DIESEL la magnitud de

Pa es un poco más alta (a igualdad de frecuencia de rotación), puesto que el sistema de

admisión de estos últimos tiene una resistencia menor debido a la ausencia de la

válvula de mariposa y del carburador.

La mezcla carburante que se suministra al cilindro del motor, se calienta al entrar en

contacto con las paredes calientes del conducto de admisión y de las válvulas. El

calentamiento de la mezcla recién suministrada continúa en el cilindro del motor como

resultado del mezclado de la carga fresca con los restos de los gases quemado (gases

residuales) y del contacto con las paredes calientes del cilindro, culata y pistón

El grado de perfección del proceso de admisión se acostumbra evaluar por el

coeficiente de llenado o eficiencia volumétrica que es la razón entre la cantidad de

carga fresca que se encuentra en el cilindro al inicio de la compresión real, es decir, al

instante en que se cierra la válvula de admisión, y aquella cantidad de carga fresca que

podría llenar al cilindro (volumen de trabajo) en las condiciones de admisión

(condiciones ambientales en los motores de aspiración natural)

Mediante la apropiada elección de las fases de admisión y escape se logra obtener las

relaciones correspondientes a las condiciones de explotación, entre la cantidad de

combustible suministrado y la eficiencia volumétrica en función de n. Al



aumentar la frecuencia de rotación, al principio crece y luego, después de alcanzar

su máximo valor, decrece. Para garantizar un mejo barrido, el llenado del cilindro y la

recarga del motor de cuatro tiempos es útil ampliar las fases de admisión y escape. Las

fases (ángulos de apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape) se eligen

experimentalmente tendiendo a lograr el mayor coeficiente en aquellos regímenes

de velocidad, en los cuales se requiere obtener el máximo par motor.

2.3. PARÁMETROS DEL PROCESO DE ADMISIÓN La cantidad de carga fresca que

ingresa a los cilindros depende de

2.5.1. LA RESISTENCIA HIDRÁULICA EN EL SISTEMA DE ADMISIÓN

factor que disminuye la presión de la carga suministrada. La caída de la presión en

la admisión depende directamente de la velocidad de rotación del motor, e

inversamente proporcional al área de paso de la carga fresca. En el motor DIESEL

es menor la caída de presión debido a la ausencia del carburador

2.5.2. LA EXISTENCIA DE UNA CIERTA CANTIDAD DE GASES

QUEMADOS EN EL CILINDRO Y QUE OCUPAN UN VOLUMEN. En el

proceso de escape no se logra desalojar por completo del cilindro a los productos

de la combustión que ocupan un volumen a una determinada presión y

temperatura. En el proceso de admisión los gases residuales se expanden y,

mezclándose con la carga fresca que ingresa, hacen disminuir el llenado del

cilindro. La cantidad de gases residuales presentes en el cilindro al comienzo de la

entrada de la carga fresca, depende del procedimiento empleado para limpiar el

cilindro, así como da la posibilidad de barrido del cilindro por la carga fresca. La

cantidad de gases residuales se caracteriza por el coeficiente de gases residuales

⁄

cantidad de gases residuales

cantidad de carga fresca

En los motores a gasolina el coeficiente r es mayor que en los motores DIESEL,

debido a menores e (relación de compresión)



2.5.3. EL GRADO DE CALENTAMIENTO DE LA CARGA DEBIDO A LA

DIFERENCIA DE TEMPERATURAS ENTRE LA CARGA Y LAS

SUPERFICIES DE LA CÁMARA esto provoca disminución de la densidad de

la carga. El grado de calentamiento de la carga depende de la velocidad de su

movimiento, de la duración de la admisión, así como de la diferencia entre las

temperaturas entre las paredes de la cámara y de la carga El incremento de

temperatura de la carga está en el orden de: los 20 a 40 °C en los motores DIESEL

sin sobrealimentación, y de 0 a 20 °C en el motor de formación externa de la

mezcla. En los motores DIESEL sobrealimentados sin refrigeración intermedia de

aire y en los de 2 tiempos con barrido bien organizado estos valores de incremento

de temperatura son más bajas lo que se explica por el hecho de que la temperatura

del aire se incrementa después del compresor. Al sobrealimentarlos sin

enfriamiento intermedio, cuando la temperatura es mayor que la temperatura de

las paredes, es posible un enfriamiento de la carga

2.4. FORMACIÓN DE LA MEZCLA la formación externa de la mezcla aire-combustible

en los motores de carburador, en particular en los motores de encendido por chispa

transcurre en el sistema de admisión y antecede el encendido de la carga. Para obtener

una formación homogénea de la mezcla aire-combustible es necesario que la

distribución de los vapores de combustible en el aire sea uniforme es decir, la relación

entre el número de moléculas de combustible y en número de moléculas de oxigeno del

aire que las rodean resulte igual en todo el volumen de la cámara de combustión.

Uno de los parámetros más importantes que caracteriza el proceso de formación de la

mezcla en los motores de combustión interna, es el coeficiente de exceso de aire ( ),

el cual se define como la relación entre la cantidad real de aire para quemar 1Kg de

combustible y la cantidad de aire necesaria teóricamente para quemar la misma

cantidad de combustible (cantidad estequiométrica)

El coeficiente de exceso de aire depende del procedimiento de preparación de la

mezcla, del régimen de funcionamiento del motor y del tipo de combustible que se usa.

El límite de variación del coeficiente para motores de carburador, en función del

régimen de funcionamiento de los mismos, es de 0.60-1.15



Si <1 (insuficiencia de oxígeno), la mezcla se denomina rica; cuando >1 (exceso de

oxígeno), la mezcla se denomina pobre.

En los motores de gasolina con encendido por chispa y con regulación combinada

(cualitativa y cuantitativa), cuando la mariposa de gases está completamente abierta, la

mayor economía de combustible y el transcurso de la combustión se logra siendo =

1.1-1.2.

La máxima potencia de estos motores se obtiene enriqueciendo ligeramente la mezcla

( = 0.85-0.90). Para alcanzar un trabajo estable del motor a bajas cargas y en vacío se

necesita un mayor enriquecimiento de la mezcla, para <1, debido a la insuficiencia

de oxígeno, el combustible no se quema totalmente, como consecuencia de lo cual,

durante la combustión, el desprendimiento de calor es incompleto y en los gases de

escape aparecen los productos de la combustión incompleta

2.5. PARTE EXPERIMENTAL como se mencionó en la introducción el procedimiento es

similar que en el caso del motor PETTER con las diferencias también ya mencionadas

2.5.1. EQUIPOS E INSTRUMENTOS:

Banco de pruebas con motor ECH (motor DAIHATSU).

Medidor de caudal de combustible (PINTAS—1/16 PINTA=35.52 cm3)

Depósito de combustible

Cronómetro.

Tacómetro.

Generador

Depósito de aire



Figura 2.2 Banco de ensayos en motor PETTER

Figura 2.3 Banco de ensayos de freno eléctrico



2.5.2. DATOS TÉCNICOS

MOTOR DIESEL DAIHATSU

DATOS ADICIONALES

Potencia efectiva (Ne) 55HP/5500 rpm

Cilindrada (Vh) 993cm3

Cantidad de cilindros 3

Relación de compresión 9.0/1

Coeficiente de descarga (Cd) 0,68

Diámetro de la sección de ingreso del aire 2.54 cm

Longitud del brazo del eje 0,323 m

Tabla 2.1 Datos técnicos Motor DAIHATSU

2.6. METODOLOGÍA DE LA EXPERIENCIA al igual que en la primera se realizara el

laboratorio para dos regímenes.

2.6.1. CARACTERÍSTICA DE VELOCIDAD para la primera parte el procedimiento

para la parte de característica de velocidad es decir la apertura de la válvula de

mariposa es constante:

Comprobar el funcionamiento del banco de ensayos, sin arrancar el motor.

Arrancar el motor y esperar que alcance su temperatura de 65 – 75 °C, dicha

temperatura se controlará observando el termómetro de medición del a

temperatura de salida del agua refrigerante.

Con la apertura de la válvula de mariposa en 20% ayudándose con el freno,

establecer el régimen inicial de velocidad n=3000 RPM.


indicadas.

Realizar los dos últimos pasos mencionados para velocidades de: 2700,

2400, 2000, 1800 y 1500 rpm, manteniendo en todos los casos

2.6.2. CARACTERÍSTICA DE CARGA ahora sucede lo contrario del caso anterior,

esta vez mantendremos constante la velocidad de giro, y variaremos la apertura

de la válvula de mariposa



Estando el motor funcionando sin carga, con la ayuda de la apertura inicial

de la válvula de mariposa , para una velocidad de rotación de

2500 RPM (constante) Esperar la estabilización del funcionamiento del

motor.

Efectuar las mediciones indicadas.

Modificar la apertura de la válvula de mariposa aumentando en 10%, es

decir para la segunda medición la la apertura de la válvula de mariposa

, y manteniendo la velocidad constante con la ayuda del freno

restablecer la velocidad inicial del ensayo


señaladas anteriormente.

Repetir los dos últimos pasos mencionados un total de 7 veces, desde la

apertura de la válvula de mariposa hasta



2.7. HOJA DE DATOS

Característica de velocidad

N° V A [ ] RPM Mm N cm ] s cm V A

1 2000 15 94.5 11.6 10 15 10 66 68 160 50 111 53.6

2 1800 15 100 10.8 8.7 15 9.3 66 68 162 45 107 52.4

3 1600 15 103 9.4 7.7 15 7.8 65 68 168 35 104 50.8

4 1400 15 106.5 8.6 6.7 15 6.7 65 68 168 25 98 48.6

5 1200 15 106 7.5 5.6 15 5.5 64 68 168 22.5 91 44.2

6 1000 15 97 6.3 4.1 15 4.6 65 68 168 17 77 38.4

Tabla 2.2 Datos características de velocidad motor PETTER

Característica de carga

N° V A [ ] RPM Mm N cm ] s cm Volt Amp. 1 1500 18 49 9.3 3.7 15 7.5 67.5 70 170 30 70 34

2 1500 17 75 9.2 4.7 15 7.5 62 66 172 30 85 41.3

3 1500 16 91.5 9.1 5.8 15 7.5 60 64 175 30 94 45.8

4 1500 15 107.5 9 7 15 7.4 59 62 175 28 102 50

5 1500 14 115.5 8.9 8.3 15 7.4 62 64 178 28 107 51.8

6 1500 13 119 8.8 9.6 15 7.4 61 64 178 28 108 52.8

7 1500 12 120.5 8.8 10 15 7.1 62 65 179 26 109 53.3

Tabla 2.3 Datos características de carga motor PETTER

Datos de presión y de temperatura en la realización del laboratorio son:



2.8. FORMULAS RECURRENTES las fórmulas utilizadas para la segunda parte del

laboratorio se muestran a continuación

Coeficiente de llenado o eficiencia volumétrica

⁄

√

⁄

(

)

⁄ ;

;


(

)

⁄

Donde tenemos:

Coeficiente de descarga 0.70

Área de la sección de estrangulamiento del aire en el medidor [ ]

Densidad del agua [1000 kg/ ]

Densidad corregida del aire [kg/ ]

Altura del líquido del manómetro [m]

Para la segunda parte del laboratorio dado que el combustible que se trabajo fue la

gasolina de 90 Octanos REPSOL, es necesario conocer ciertos valores característicos

de este combustible, así tenemos:

⁄

⁄



Con estas fórmulas y los datos obtenidos experimentalmente tendremos los valor de

y ,

Para características de velocidad tenemos:

28.44117 308.1704 1.149 3.5973 0.8843687 0.09229

27.592 277.3533 1.149 3.996 0.7723604 0.09948

25.8099 246.5363 1.149 3.2878 0.8781106 0.10469

23.89536 205.4469 1.149 2.7099 0.9863248 0.11631

21.8134 184.9022 1.149 2.8948 0.8428886 0.11797

21.3727 154.0852 1.149 2.9062 0.8226182 0.13871

Tabla 2.4 Resultados obtenidos características de carga motor PETTER

Para características de carga tenemos:

16.8966 256.8087 1.149 2.1004 0.8998296 0.06579

26.5371 256.8087 1.149 3.3948 0.8743757 0.10333

32.3545 256.8087 1.149 4.3852 0.8252944 0.12599

35.4426 256.8087 1.149 4.5409 0.8730611 0.13801

37.2747 256.8087 1.149 4.5625 0.9138458 0.14515

39.2641 256.8087 1.149 5.0343 0.8724012 0.15289

40.9255 256.8087 1.149 5.0904 0.8992926 0.15936

42.07213 256.8087 1.149 5.25789 0.89504541 0.16383

Tabla 2.5 Resultados obtenidos características de velocidad motor PETTER



CAPITULO III

TENDENCIAS

Las tendencias se realizaran en forma comparativa para regímenes de velocidad y en forma separada para regímenes de carga

Figura 3.1 tendencia coeficiente exceso de aire régimen de velocidad

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

800 1200 1600 2000 2400 2800 3200

COEFICIENTE DE EXCESO DE AIRE

MOTOR DIAHATSU

MOTOR PETTER

Tendencia DAIAHTSU

Tendencia PETTER



Figura 3.2 tendencia eficiencia volumétrica régimen de velocidad

La figura 3.1 y la figura 3.2 nos muestran las tendencias de los dos motores para régimen de velocidad

0

0,15

0,3

0,45

0,6

0,75

0,9

800 1200 1600 2000 2400 2800 3200

EFICIENCIA VOLUMETRICA

DAIAHTSU

PETTER

Tendencia DAIAHTSU

Tendencia PETTER



Figura 3.3 tendencia eficiencia volumétrica motor PETTER régimen de carga

0,85

0,86

0,87

0,88

0,89

0,9

0,91

0,92

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Eficiencia volumétrica


Tendencia PETTER



Figura 3.4 tendencia eficiencia volumétrica motor DAIHATSU régimen de carga

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

10 20 30 40 50 60 70 80 90



Tendencia DAIAHTSU



Figura 3.5 tendencia exceso de aire motor PETTER régimen de carga

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

10 12 14 16 18 20



Tendencia PETTER



Figura 3.6 tendencia exceso de aire motor DAIAHTSU régimen de carga

0,8

0,82

0,84

0,86

0,88

0,9

0,92

0,94

0 20 40 60 80 100



Tendencia DAIAHTSU



OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

1. Se observó que para realizar cualquier medición el motor tiene que primero

alcanzar una cierta temperatura de operación

2. No se pudo realizar en una misma gráfica una comparación para régimen de

carga ya que no se puede realizar una equivalencia entre la apertura de la

válvula de mariposa y la posición de la cremallera

3. Con la posición de la cremallera constante (15 mm), la eficiencia volumétrica

ηV decrece a medida que aumentan las RPM, ya que al aumentar la velocidad se

incrementan las pérdidas hidráulicas Pa y la cantidad de gases residuales.

4. A velocidad constante (1500 rpm), la eficiencia volumétrica ηV decrece a

medida que aumenta la carga (se acorta más la posición de la cremallera), ya

que al aumentar la carga se incrementa el consumo de combustible, entonces

aumenta el calentamiento de la mezcla fresca (∆T).

5. Con la posición de la cremallera constante (15 mm), el coeficiente de exceso de

aire α decrece a medida que aumentan las RPM, ya que el consumo de

combustible aumenta en mayor proporción que la cantidad de mezcla fresca.



BIBLIOGRAFIA

1. ESPINOZA, L. A. (JUNIO 2006). TEOÍA BÁSICA DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA.

LIMA.

2. PAZ, M. A. (Febrero-2004). MANUAL DE AUTOMOVILES (55 ed.). MADRID: Editoriales

Dossat 2000 S.L.

3. APUENTES DE CLASE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA -ING. LIRA

4. LASTRA TEORIA BASICA DE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

5. INFORMES PASADOS



ANEXO

proceso de admisión y formacion de mezcla

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