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FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA SECCIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA LABORATORIO DE ENERGÍA INFORME CURSO Motores de combustión interna HORARIO 1011 TEMA Variación de Ángulo de Encendido de un MECH CÓDIGO NOMBRE Y APELLIDO NOTA FINAL 20077100 Mechán Llontop, Luis Alexis FECHA DE REALIZACIÓN: 11/06/2015 FECHA DE ENTREGA: 30/06/2015 JEFE DE PRÁCTICA Dr. Ing. Julio Cuisano Egúsquiza FIRMA DEL JEFE DE PRÁCTICA

Lab Calibración

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laboratorio de calibracion

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FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

SECCIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA

LABORATORIO DE ENERGÍA

INFORME

CURSO Motores de combustión interna HORARIO 1011

TEMA Variación de Ángulo de Encendido de un MECH

CÓDIGO NOMBRE Y APELLIDO NOTA

FINAL

20077100 Mechán Llontop, Luis Alexis

FECHA DE REALIZACIÓN: 11/06/2015 FECHA DE ENTREGA: 30/06/2015

JEFE DE PRÁCTICA Dr. Ing. Julio Cuisano Egúsquiza

FIRMA DEL JEFE DE PRÁCTICA

1

Contenido

LABORATORIO N° 5 VARIACIÓN DEL ÁNGULO DE ENCENDIDO EN UN MECH .............................................. 2

1. OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 2

2. EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR .................................................................................... 2

3. PROCEDIMIENTO DE LOS ENSAYOS ............................................................................................ 3

4. CALCULOS Y GRAFICOS ................................................................... ¡Error! Marcador no definido.

4.1. A plena carga ................................................................................................................................ 4

4.2. A 75% de carga .............................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

4.3. A 50% de carga .............................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

5. Resultados ............................................................................................................................................. 6

5.1. A plena carga ................................................................................................................................ 6

5.2. A 75% de carga .............................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

5.3. A 50% de carga .............................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

6. Gráficos .................................................................................................................................................. 8

6.1. Potencia efectiva .......................................................................................................................... 8

6.2. Presión media efectiva ............................................................................................................... 8

6.3. CEC .................................................................................................................................................. 9

6.4. Rendimiento volumétrico .......................................................................................................... 9

6.5. Rendimiento efectivo ................................................................................................................ 10

6.6. Lambda ......................................................................................................................................... 10

6.7. CO .................................................................................................................................................. 11

6.8. CO2 ................................................................................................................................................ 11

6.9. O2 ................................................................................................................................................... 12

6.10. HC ................................................................................................................................................... 12

7. ANALISIS DE RESULTADOS .......................................................................................................... 13

8. EVALUACION EXTRA ....................................................................................................................... 15

8. BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................................... 16

2

LABORATORIO N° 5

VARIACIÓN DEL ÁNGULO DE ENCENDIDO EN UN MECH

1. OBJETIVOS

Evaluación de parámetros efectivos de un MECH en función de la variación de instante de

encendido de la bujía.

2. EQUIPOS E INSTRUMENTOS A UTILIZAR

Motor MECH

Marca : Nissan GA15DS

Potencia : 70 kW @ 6000rpm

Torque : 126 Nm @ 3600 rpm

Diámetro y carrera : 73.6 mm y 88 mm, respectivamente

cilindrada : 1497 cc

Orden de encendido : 1-3-4-2

Tipo de encendido : Distribuidor y bobina

Relación de comprensión : 9.5:1

Dinamómetro

Marca : Zollner & Co Kiel

Tipo de frenado : campo electromágnetico refrigerado por agua

Rangos de torque : 0 a 150 Nm (± 0.5 Nm) y 0 a 300 Nm (± 0.5Nm)

Velocidad máxima 10000rpm

Tacómetro

Tanque con placa orificio

Diámetro de la placa orificio : 32.04 mm

Coeficiente de descarga del orificio : 0.6

Manómetro digital

Analizador de gases

Sensor de temperatura

Transmisor de presión marca Yokogawa

Medidor de gasolina marca Seppeler-Stiftung (volumen evaluado: 50ml)

3

Válvula mariposa en la succión de aire del motor, marca UNIVAL - DN50

Cronometro digital

Higrómetro

Pistola Estroboscópica

3. PROCEDIMIENTO DE LOS ENSAYOS

Se realizaran los ensayos con el motor funcionando a plena carga, 75% y 50% de carga

variando las velocidades del cigüeñal desde 1500 hasta 3000 rpm, con incrementos de 500

rpm. Este procedimiento será seguido para los siguientes ángulos de encendido de la bujía:

Angulo original +5º

Angulo original +10º

Angulo original +15º

Angulo original +20º

4

4. Toma de datos

4.1. A plena carga

1. Primer ensayo (1500 RPM)

ángulo Pto rpm t(s) Tent. ref

(°C) Tsalid. ref

(°C) Tgases

(°C) padm. (kPa)

T (N-m)

Δpplaca

orificio (Pa)

HR (%)

Tamb (°C)

λ (°C)

CO (%

Vol)

CO2 (%

Vol)

O2 (% Vol)

HC (ppmHEX)

5 3 1520 37.92 65.81 78.58 614.9 -6.71 76.5 73 70 25 0.931 2.7 12.9 0.44 319

10 2 1505 42.89 67.38 80.88 604.7 -5.56 85 76.9 76 24 1.34 0.45 10.5 5.5 360

15 1 1495 36.09 75.2 91 536.2 -5.55 73 70.7 70 24 0.993 1.93 14.3 0.52 317

20 4 1412 40.36 68.9 84 511.5 -4.65 75 87.2 60 26 1.018 0.31 14.3 0.93 336

2. Segundo ensayo (2000 RPM)

ángulo Pto rpm t(s) Tent. ref

(°C) Tsalid. ref

(°C) Tgases

(°C) padm. (kPa)

T (N-m)

Δpplaca orificio

(Pa)

HR (%)

Tamb (°C)

λ

(°C)

CO (%

Vol)

CO2 (%

Vol)

O2 (% Vol)

HC (ppmHEX)

5 3 1999 36.56 69.27 79.65 637.1 -7.83 74.9 101 71 24 0.94 2.33 13.3 0.4 263

10 2 1998 38.12 71.9 83.22 641 -8.36 82 120.8 73 24.5 1.202 1.01 11.2 4.4 350

15 1 1990 33.48 78.58 89.71 574 -7.61 69 105.5 79 24.5 0.995 0.72 14 0.6 290

20 4 1979 34.13 72.4 85 571 -6.57 72 114.6 64 26 1.017 0.21 14.3 0.89 351

3. Tercer ensayo (2500 RPM)

ángulo Pto rpm t(s) Tent. ref

(°C) Tsalid. ref

(°C) Tgases

(°C) padm. (kPa)

T (N-m)

Δpplaca orificio

(Pa)

HR (%)

Tamb (°C)

λ

(°C)

CO (%

Vol)

CO2 (%

Vol)

O2 (% Vol)

HC (ppmHEX)

5 3 2501 34.72 71.58 80.7 658.8 -9.71 68 146 73 24 0.971 1.43 13.7 0.47 272

10 2 2506 30.63 73.86 83.63 670 -10.25 77 163.2 72 24.5 1.03 1.06 13.5 1.37 278

15 1 2490 25.88 74.96 84.03 622 -10.05 68 180 84 24 1.07 0.06 13.7 1.29 268

20 4 2546 27.91 72.1 82.3 618.1 -7.9 71 177 63 26 1.112 0.05 13.4 2.5 263

5

4. Cuarto ensayo (3000 RPM)

ángulo Pto rpm t(s) Tent. ref

(°C) Tsalid. ref

(°C) Tgases

(°C) padm. (kPa)

T (N-m)

Δpplaca orificio

(Pa)

HR (%)

Tamb (°C)

λ

(°C)

CO (%

Vol)

CO2 (%

Vol)

O2 (% Vol)

HC (ppmHEX)

5 3 3005 26.38 66.21 72.85 645.1 -12.95 67 196 73 24 1.001 0.98 14 0.82 255

10 2 3008 27.45 75.56 84.35 685.2 -13.05 70 207.6 75 24 1.004 0.82 13.9 1.02 374

15 1 3005 19.37 73.5 80.58 619 -13.33 67 227 87 23.5 1.059 0.08 13.8 1.44 243

20 4 2975 21.68 73.1 82 638 -9.6 67 218 63 25 1.12 0.08 12.5 2.8 100

6

5. Resultados

5.1. A plena carga

1. Primer ensayo (1500 RPM)

Angulo Pot. Efec. (kW)

Consumo Comb. (kg/s)

C.E.C. (g/kW.h)

Trabajo Efec. (J)

P.M.E. (bar)

m aire ref.

(kg/s)

m aire (kg/s)

R. vol. R.efec. Lambda CO (%

Vol)

CO2 (% Vol)

O2 (%

Vol)

HC (ppmHEX)

5 12.1768 0.0010 292.3693 961.3274 6.4217 0.0224 0.0144 0.6419 0.2884 0.9880 2.7000 12.9000 0.4400 319

10 13.3963 0.0009 234.9599 1068.1415 7.1352 0.0222 0.0183 0.8250 0.3588 1.4220 0.4500 10.5000 5.5000 360

15 11.4286 0.0010 327.3062 917.3451 6.1279 0.0220 0.0161 0.7314 0.2576 1.0538 1.9300 14.3000 0.5200 317

20 11.0898 0.0009 301.6185 942.4778 6.2958 0.0208 0.0148 0.7099 0.2795 1.0803 0.3100 14.3000 0.9300 336

2. Segundo ensayo (2000 RPM)

Angulo Pot. Efec. (kW)

Consumo Comb. (kg/s)

C.E.C. (g/kW.h)

Trabajo Efec. (J)

P.M.E. (bar)

m aire ref.

(kg/s)

m aire (kg/s)

R. vol. R.efec. Lambda CO (%

Vol)

CO2 (% Vol)

O2 (%

Vol)

HC (ppmHEX)

5 15.6792 0.0010 235.5073 941.2212 6.2874 0.0294 0.0150 0.5111 0.3580 0.9400 2.3300 13.3000 0.4000 263

10 17.1569 0.0010 206.4158 1030.4424 6.8834 0.0294 0.0184 0.6272 0.4084 1.2020 1.0100 11.2000 4.4000 350

15 14.3791 0.0011 280.4255 867.0796 5.7921 0.0293 0.0174 0.5935 0.3006 0.9950 0.7200 14.0000 0.6000 290

20 14.9213 0.0011 265.0883 904.7787 6.0439 0.0291 0.0174 0.5984 0.3180 1.0170 0.2100 14.3000 0.8900 351

3. Tercer ensayo (2500 RPM)

Angulo Pot. Efec. (kW)

Consumo Comb. (kg/s)

C.E.C. (g/kW.h)

Trabajo Efec. (J)

P.M.E. (bar)

m aire ref.

(kg/s)

m aire (kg/s)

R. vol. R.efec. Lambda CO (%

Vol)

CO2 (% Vol)

O2 (%

Vol)

HC (ppmHEX)

5 17.8095 0.0011 218.3247 854.5132 5.7082 0.0368 0.0164 0.4444 0.3862 0.9710 1.4300 13.7000 0.4700 272

10 20.2069 0.0012 218.1154 967.6105 6.4637 0.0369 0.0192 0.5198 0.3865 1.0040 1.0600 13.5000 1.3700 278

15 17.7311 0.0014 294.1932 854.5132 5.7082 0.0367 0.0239 0.6531 0.2866 1.0590 0.0600 13.7000 1.2900 268

20 18.9298 0.0013 255.5222 892.2123 5.9600 0.0375 0.0235 0.6264 0.3299 1.1200 0.0500 13.4000 2.5000 263

7

4. Cuarto ensayo (3000 RPM)

Angulo Pot. Efec. (kW)

Consumo Comb. (kg/s)

C.E.C. (g/kW.h)

Trabajo Efec. (J)

P.M.E. (bar)

m aire ref.

(kg/s)

m aire (kg/s)

R. vol. R.efec. Lambda CO (%

Vol)

CO2 (% Vol)

O2 (%

Vol)

HC (ppmHEX)

5 21.0838 0.0014 242.7231 841.9468 5.6242 0.0442 0.0222 0.5018 0.3473 1.0010 0.9800 14.0000 0.8200 255

10 22.0498 0.0014 223.0421 879.6459 5.8761 0.0443 0.0214 0.4832 0.3780 1.0040 0.8200 13.9000 1.0200 374

15 21.0838 0.0019 330.5645 841.9468 5.6242 0.0442 0.0320 0.7230 0.2550 1.0590 0.0800 13.8000 1.4400 243

20 20.8733 0.0017 298.3212 841.9468 5.6242 0.0438 0.0302 0.6901 0.2826 1.1200 0.0800 12.5000 2.8000 100

8

6. Gráficos

6.1. Potencia efectiva

100% de carga

Fig 6.1 – a plena carga

6.2. Presión media efectiva

100% de carga

Fig 6.2 – a plena carga

9

6.3. CEC

100% de carga

Fig 6.7 – a plena carga

6.4. Rendimiento volumétrico

100% de carga

Fig 6.10 – a plena carga

10

6.5. Rendimiento efectivo

100% de carga

Fig 6.13 – a plena carga

6.6. Lambda

100% de carga

Fig 6.16 – a plena carga

11

6.7. CO

100% de carga

Fig 6.19 – a plena carga

6.8. CO2

100% de carga

Fig 6.22 – a plena carga

12

6.9. O2

100% de carga

Fig 6.25 – a plena carga

6.10. HC

100% de carga

Fig 6.28 – a plena carga

13

7. ANALISIS DE RESULTADOS

7.1. GRAFICO POSICION ANGULAR DE ENCENDIDO VS POTENCIA EFECTIVA

Se observa que tiene mayor potencia efectiva a mayores revoluciones. Las tendencias varían en

los puntos a 5° y 15° como los puntos bajos y 10 y 20° se obtienen los puntos altos. Se mantiene

la misma tendencia en todos los casos, claro que como se indicó, es mayor a mayores revoluciones.

7.2. GRAFICO POSICION ANGULAR DE ENCENDIDO VS PME

Las tendencias de la curvas son similares a las de la potencia efectiva; sin embargo, a mayores

revoluciones, menor es la PME obtenida.

7.3. GRAFICO POSICION ANGULAR DE ENCENDIDO VS CEC

La tendencia en estas curvas es inversa a las gráficas de PME y Pot. Efectiva, y por ello, se observa

que a menores revoluciones se obtuvo mayo CEC.

7.4. GRAFICO POSICION ANGULAR VS RENDIMIENTO VOLUMETRICO

Las tendencias en este punto se ven en sus máximos cuando se encuentran a mayor revolución y

menor revolución; obteniendo una constante más estable en los rangos de 2000 – 2500. También

se aprecia como al variar el ángulo, el punto máximo se mueve hacia la derecha.

7.5. GRAFICO POSICION ANGULAR VS RENDIMIENTO EFECTIVO

A medida que se aumenta el ángulo, el rendimiento empieza a disminuir. En los ángulos de 10 y

15 ° se observa una mayor cercanía de estos puntos para luego separarse en los ángulos de 5° y

20°.

7.6. GRAFICO POSICION ANGULAR VS FACTOR LAMBDA

El factor lambda muestra una gran distorsión a los 10°, pero los valores muestran que a máxima y

mínima revolución, se obtienen valores de lambda menores.

7.7. POSICION ANGULAR VS %CO

A mayor ángulo, los niveles de CO disminuyen. Lo cual indicaría una mejora en la combustión.

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7.8. POSICION ANGULAR DE ENCENDIDO VS %CO2

Si bien se observa que el porcentaje de CO2 aumenta a medida que se varía el ángulo, debe

saberse que a menores revoluciones menor porcentaje de CO2, lo cual indicaría una combustión

con deficiencias pues el resto de porcentaje es conformado por elementos como CO y otros

contaminantes. Cabe resaltar que con 10°, el porcentaje de CO2 es malo e indicaría una ineficiencia

de la combustión.

7.9. POSICION ANGULAR DE ENCENDIDO VS %O2

A muyeres revoluciones el O2 aumenta; sin embargo, hay que observar que a 10° se da una

amplitud grande.

7.10. POSICION ANGULAR DE ENCENDIDO VS HIDROCARBUROS(ppm)

Las partículas disminuyen a medida que se aumenta el ángulo y las revoluciones.

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8. EVALUACION EXTRA

8.1. Explicar el sistema de encendido electrónico que equipan los MECH, mencionado las ventajas del sensor de combustión anormal (autoencendido o detonación).

La autoinducción se realiza por medio de transistores y no por medio de platinos,

antiguos sistemas mecánicos, actualmente estos sistemas son ahora electrónicos.

Estos interrumpen la corriente para generar la autoinducción necesaria para la bujía.

El proceso de combustión en este caso se produce de la siguiente forma:

-Se comprime la mezcla de aire y combustible

-Se comprime la mezcla

-Entre los electrodos de la bujía de produce un arco de plasma de dos milisegundos de

duración

-La chispa producida por el arco de plasma encenderá la mezcla previamente comprimida

A través del uso de un interruptor de reducido rebote de contactos es posible obtener un

máximo de 2400 chispas por minuto. En caso de un encendido electrónico sin contactos, el

número de chispas que se genera es de hasta 30 mil chispas por minuto. Se utiliza una

impedancia menor en las bobinas con esto la elevación del voltaje es más veloz ocasionando

una tensión de encendido menos sensible a las derivaciones eléctricas.

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8. BIBLIOGRAFÍA

BETO BOOSTER

2014 “Secretos del encendido electrónico”. Consulta: 03 de diciembre de 2014.

<http://www.encendidoelectronico.com/download/Secretos%20de%20Sistemas%20d

e%20Encendido%20Electronico.pdf>

BOSCH

2014 “Sistemas de encendido”. Consulta: 03 de diciembre de 2014.

<http://www.catalogobosch.com/BibliotecaPDF_es/Encendido/Sistemas_de_Encendi

do.pdf>

S/A

2014 “Sistema de encendido electrónico”. Consulta: 03 de diciembre de 2014.

<http://www.bvcooperacion.pe/biblioteca/bitstream/123456789/7733/6/BVCI0006805

_6.pdf>

Heywood, John B.

1988 “Internal combustion engine fundamentals”. USA: McGraw-Hill.