Lab 2 m.t.2 Oficial

7/23/2019 Lab 2 m.t.2 Oficial

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1. INTRODUCION.1.1 ANTECEDENTES.

Los tiempos de maniobra de vlvulas indican cuando se abren y cierran las vlvulas, estos

tiempos de maniobra de las vlvulas, permiten acciones tales como:

1. Conducir los gases frescos a la cmara de combustin, durante el tiempo deadmisin

2. Cerrar hermticamente durante los tiempos de compresin y combustin

3. Barrer, conducir, y expulsar eficientemente los gases de escape

4. Garantizar un buen llenado del cilindro

Teniendo acceso a los MCI todos estos tiempos de maniobra pueden ser medidos a travs de

la construccin de un diagrama de distribucin.

1.2 OBJETIVOS.

- Trabajando sobre los motores del laboratorio, reconocer los mecanismos de

distribucin y accionamiento valvular de stos motores.

- Afianzar los resultados de simulacin de sistemas trmicos

1.2 FUNDAMENTO TERICO

1.3.1. MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA DE CUATRO TIEMPOS

Se denomina motor de cuatro tiempos el que precisa cuatro carreras del pistn o mbolo (dos

vueltas completas del cigeal) para completar el ciclo termodinmico. Estos cuatro tiempos

son:

1) Primer tiempo o admisin: en esta fase el descenso del pisotn aspira la mezcla aire

combustible en los motores de encendido provocado o el aire en motores de encendido por

compresin. La vlvula de admisin permanece abierta, mientras que la de escape est

cerrada.

2) Segundo tiempo o compresin: Al llegar al final de carrera inferior, la vlvula de admisin

se cierra, comprimindose el gas contenido en la cmara de fotos por el ascenso del pisotn.

3) Tercer tiempo o explosin: Al llegar al final de carrera superior la explosin ha alcanzado la

presin mxima. En los motores de encendido provocado, salta la chispa en la buja

provocando la inflamacin de la mezcla, mientras que en los motores disel, se inyecta el

combustible que se auto inflama por la presin y temperatura existentes en el interior del

cilindro. En ambos casos, una vez iniciada la combustin, esta progresa rpidamente

incrementando la temperatura en el interior del cilindro y expandiendo los gases que empujan

el pistn. Esta es la nica fase en la que se obtiene trabajo.

4) Cuarto tiempo o escape:En esta fase el pistn empuja, en su movimiento ascendente, los

productos de la combustin a travs del escape que permanece abierto. Al llegar al final de

carrera superior, se cierra la vlvula de escape y se abre la de admisin, reinicindose el ciclo.


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FIG 1.1. Esquema del ciclo de cuatro tiempos

1.3.2 MOTORES DIESEL

Se llama motor diesel a todo motor de combustin interna en el cual el combustible se inyecta

cuando la compresin est a punto de terminarse, y en el cual el combustible entra en ignicin

debido al calor producido por la compresin del aire comburente.

FIG 1.2. Esquema de un motor diesel LESTER PETTER

1.3.3. DIAGRAMA DE DISTRIBUCIN TERICO

Para el caso de un motor de 4 tiempos, el diagrama de distribucin terico es el que se muestra

en la siguiente grfica:


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FIG 1.3. Diagrama de distribucin valvular terico

FIG 1.4. Ciclo Terico.

En el ciclo terico, al iniciar la admisin el pistn se encuentra en el Punto Muerto Superior

(PMS), en ese instante 0, se abre la vlvula de admisin (AA). Una vez que termina este

proceso cuando el pistn se halla en el Punto Muerto Inferior (PMI), el cigeal ha rotado 180,

es en este preciso momento donde se cierra la vlvula de admisin (CA) y se inicia el proceso

de compresin, hasta que el cigeal ha rotado 360, en este instante el pistn se halla en el

PMS. Luego se inicia el proceso de expansin, donde el cigeal rota hasta los 540, es decir

hasta encontrarse en el PMI, es aqu donde se inicia el proceso de escape con la consecuente

apertura de la vlvula de escape (AE), que permanece durante este proceso hasta que el

pistn se vuelve a encontrar en el PMS y nuevamente se inicia el ciclo de admisin.

1.3.4. DIAGRAMA DE DISTRIBUCIN REAL

El comportamiento de un motor durante sus fases o tiempo de trabajo real no se produce con la

exactitud del ciclo ideal. Hay factores que influyen en que le trabajo desarrollado por el ciclo

sea menor: La mezcla no entra en el cilindro de forma instantnea, el llenado no es perfecto a


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la presin atmosfrica, hay prdidas de calor y no se consiguen las presiones tericas

expuestas (son ligeramente inferiores). Por tanto, la superficie til del diagrama indicador en el

ciclo real es inferior a la del ciclo terico.

Los tiempos de apertura y cierre de las vlvulas no pueden ser instantneos, ya que ello

obligara a tener aceleraciones infinitas en las partes mviles de la distribucin provocando larotura de las piezas. Ello conlleva a que los elementos de distribucin tengan que tomarse un

cierto tiempo desde que empiezan a abrir las vlvulas hasta que consiguen su total apertura.

Debido a ello, el diagrama de distribucin terico tiene variaciones, ya que para conseguir una

apertura de vlvulas plena en el inicio de la carrera, hay que comenzar a abrir un poco antes.

La explosin no es instantnea, tarda un cierto tiempo en producirse, muy pequeo, pero las

grandes velocidades que adquiere el pistn en su movimiento, obligan a modificar el momento

en que se produce la chispa de encendido.

En la prctica, para conseguir un mejor llenado del cilindro se puede aprovechar la energa

cintica de los gases. Esto implica un aumento del rendimiento volumtrico del motor, y por lo

tanto un aumento de potencia. Para conseguirlo, se adelantan y retrasan la apertura y el cierre

de las vlvulas adecuadamente consiguiendo los siguientes efectos:

FIG 1.5. Diagrama de distribucin real


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FIG 1.6. Ciclo indicado real

a) Adelanto de la apertura de la admisin (AAA)

En la carrera de escape antes de llegar al punto muerto superior, se abre la vlvula de

admisin para conseguir una apertura total al legar al PMS, y disminuir as las prdidas de

presin de remanso a travs de la vlvula. Se crea una depresin tal que al abrir la vlvula se

acelera la entrada de gases.

FIG 1.7. Adelanto de la apertura de la admisin (AAA) y retraso al cierre de la admisin (RCA)

b) Retraso del cierre de la admisin (RCA)

Los gases frescos, al final de la carrera de admisin, tienen una energa cintica que se puede

utilizar para introducir ms masa de aire al cilindro una vez que el pistn ha llegado al punto

muerto inferior (PMI). Esto se consigue retrasando el cierre de la vlvula de admisin un cierto

ngulo. Tambin se puede decir que la inercia adquirida por los gases hace que sigan entrandoal cilindro an cuando el pistn sube en la fase de compresin.


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c) Avance a la apertura del escape (AAE)

Durante la expansin, los gases a alta presin empujan el mbolo hacia el PMI, transformando

as parte de su energa en energa mecnica. Antes de llegar al punto muerto inferior (PMI) se

comienza a abrir la vlvula de escape con lo que los gases, al estar a mayor presin que la

atmosfrica salen hacia el exterior, de manera que al iniciarse la carrera de escape, la presinen el interior del cilindro es prxima a la atmosfrica. Con ello se consigue una disminucin del

trabajo que absorbe el pistn al efectuar el barrido de los gases, a costa de no expansionar

completamente los gases

FIG 1.8. Avance a la apertura del escape (AAE)

d) Retraso al cierre de la vlvula de escape (RCE)

Durante la carrera de escape, los gases quemados adquieren una energa cintica, por lo que

si se retrasa el cierre de la vlvula de escape, por estar la vlvula de admisin abierta, los

gases en su salida arrastran los gases residuales de la cmara de combustin siendo

sustituidos por gases frescos.


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FIG 1.9. Retraso al cierre del escape (RCE) (Segn Arias-Paz ACE)

FIG 1.10. Grfico del ciclo real de cuatro tiemposCotas de reglaje angulares.


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1.3.5. SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO VALVULAR DE APERTURA VALVULAR

VARIABLE

Puesto que el rgimen de giro en los motores no es constante, lo ideal es que el diagrama de

distribucin vare con l, adaptando los ngulos de cierre y apertura de las vlvulas a los

valores que maximizan el rea del bucle de alta del ciclo indicado. De esta manera seconseguira una renovacin de carga ptima en cualquier rgimen de giro.

Los efectos no son iguales a altas y a bajas revoluciones del motor. A pocas revoluciones,

conviene que la vlvula de admisin se abra antes, cuando la succin no es muy intensa, y

que, por el contrario, se abra despus cuando el motor gira a altar revoluciones, para que entre

la mezcla cuando el pistn baja, puesto que entonces su movimiento acelera la velocidad de la

misma.

Por su sencillez, el diagrama de distribucin usado tradicionalmente en los motores es fijo, el

cual se disea para conseguir una renovacin de la carga ptima a unas renovaciones

determinadas. Con el desarrollo de la electrnica, se ha hecho posible construir mecanismos

capaces de variar el diagrama de distribucin, que son suficientemente baratos y eficaces para

poder fabricarlo en serie.

Para conseguir un diagrama de distribucin ptimo para cualquier rgimen de giro del motor,

hay que conseguir variar independientemente los distintos ngulos de la distribucin, para ello,

se debe disponer de un mecanismo de apertura de las vlvulas, capaz de satisfacer de manera

independiente lo siguientes dos objetivos:

- Variacin de la alzada de la vlvula, con ello se consigue modificar simultneamente el

avance y cierre de la vlvula, adems de disminuir el rea de paso de los gases

frescos.

- Desplazamiento de la alzada de la vlvula con respecto al cigeal.

De la combinacin de estos dos movimientos es posible ajustar cada uno de los ngulos de

manera independiente al valor deseado.

1.3.5.1. SISTEMA DE VARIACIN DEL NGULO DEL RBOL DE LEVAS CON RESPECTO

A LA CORONA.

Para conseguir la variacin de este ngulo, el rbol de levas ya no es solidario con la corona,

sino que se permite un cierto giro entre ambos. El acoplamiento entre uno y otro se realiza por

medio de un estriado helicoidal, el cual puede desplazarse dentro de su alojamiento. En su

recorrido, dicho estriado para ser helicoidal, produce un giro relativo entre la corona y el rbol

de levas, consiguindose as el desplazamiento de la alzada de la vlvula con respecto al

cigeal.


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FIG 1.11. Sistema Bi-VANOS de BMW

Del control del mecanismo, se encarga la unidad de control electrnica, (UCE), la cual,

utilizando la informacin que recibe (posicin del cigeal, posicin del rbol de levas, rgimen

de giro, etc) por medio de los diferentes sensores determina el ngulo de desfase.

FIG 1.12. Desplazamiento del cruce de vlvulas del motor VVTI

Los siguientes sistemas se encargan de variar la alzada de las vlvulas:

1.3.5.2. SISTEMA I-VTEC (HONDA)

Consta de tres balancines, uno que acciona la vlvula de admisin izquierda, otro que acciona

la derecha y otro intermedio que se har solidario a los otros dos por medio de bulones.

Dichos balancines son accionados por medio de dos levas de distinto perfil, uno ms agrsivo

que acciona el balancn intermedio, y otro con el perfil ms suaves que acciona el balancn

derecho. Dependiendo del enclavamiento de los bulones, se pueden obtener diferentes

estados de funcionamiento.


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Estado 1.-Por debajo de las 2500 rpm y con el motor con poca carga, los tres bulones estn

desenclavados con lo que los balancines pueden girar unos con respecto a los otros. El de ms

a la izquierda est apoyado sobre un anillo mecanizado en el rbol de levas, con lo que la

alzada de la vlvula correspondiente ser nula, permaneciendo cerrada. El motor entonces

estar funcionando en modo 12 vlvulas. El balancn intermedio por no estar enclavado no

acciona ninguna vlvula.

El balancn de la derecha es accionado por la leva de perfil ms suavizado, accionando su

correspondiente vlvula, con lo que se obtiene un diagrama de distribucin propio de un motor

elstico con un rendimiento de la combustin alto.

FIG 1.13. Sistema I-VTEC. Estado 1.

Estado 2.- Al sobrepasar las 2500 rpm o acelerar, se introduce presin al buln superior,

enclavndolo, con lo que los balancines extremos se hacen solidarios. Con ello, las dos

vlvulas de admisin son accionadas por el perfil de leva ms suave, funcionando el motor en

modo 16 vlvulas. El motor opera en este estado desde las 2500 hasta las 6000 rpm.

FIG 1.14. Sistema I-VTEC. Estado 2.


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Estado 3.-Cuando el motor sobrepasa las 6000 rpm, manda presin al buln inferior haciendo

solidarios los tres balancines, con lo que pasan a ser accionado por el perfil de leva ms

agresivo. Con ello se consigue una mayor potencia, propia de un motor rpido.

FIG 1.15. Sistema I-VTEC. Estado 3

1.3.5.3. SISTEMA VVT1-I (TOYOTA)

.El mecanismo consta de un solo balancn, el cual acciona las dos vlvulas de admisin a la

vez. Dicho balancn es accionado por dos levas de diferente perfil, uno ms suave que el otro.

El apoyo del perfil de leva agresivo es un buln al cual se le permite un cierto desplazamiento

mientras no acte un tope que se acciona hidrulicamente.

Cuando el motor funciona a bajas vueltas el tope no est accionado, con lo que el buln sube ybaja, de manera que el perfil de leva agresivo no acciona el balancn, siendo las vlvulas

accionadas por el perfil de leva suave.

FIG 1.16. Funcionamiento para bajas y medias velocidades angulares.


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A altas rpm, la unidad de control electrnica acciona la vlvula hidrulica, con lo que el

enclavamiento se acciona bloqueando el buln, de manera que es ahora el perfil de leva

agresivo el que acciona a las vlvulas consiguindose as un diagrama de distribucin propio

de un motor rpido.

FIG 1.17. Sistema VVT1-i a altas velocidades angulares

FIG 1.18. Esquema del sistema VVT1-i

1.3.5.4. SISTEMA DOBLE VANOS (BMW)

BMW, hace tiempo que quiere eliminar la mariposa, elemento que, en definitiva, es el

responsable de regular la potencia del motor. Lo hizo con el sistema Doble Vanos; que no es

ms que un control variable de los rboles de levas, con el cual se consigue regular los tiempo

de apertura de las vlvulas al comienzo y al final de su recorrido. En realidad, se trata de


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sustituir la funcin imprescindible de la mariposa con otros mtodos que eliminen la gran

desventaja de sta, que es la prdida de potencia en trminos relativos cuando no est

completamente abierta.

FIG 1.19. Sistema Doble Vanos (BMW)

1.3.5.5. SISTEMA VALVETRONIC BMW

Valvetronic es un sistema de distribucin variable construido por la BMW, que debido al

sistema de regulacin de la alzada de las vlvulas de manera continua, ha conseguido eliminar

la mariposa del acelerador con un sistema de inyeccin tradicional, siendo las propias vlvulas

de admisin, las encargadas de controlar la cantidad de mezcla que pasa al cilindro. El

resultado es una respuesta ms rpida del acelerador, debido a que la regulacin del caudal de

aire se produce justo a la entrada de los cilindros, y por ello, se elimina la interferencia que

causa la inercia del aire desde la mariposa.

FIG 1.19. Esquema del sistema Valvetronic.


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El funcionamiento del mecanismo es el siguiente:

- Cuando el motor ha de entregar su mxima potencia, la alzada de las vlvulas es alta

de modo que descubren una mayor seccin de paso al aire, facilitando su entrada a los

cilindros.

- Si se le hace funcionar a cargas bajas, la alzada de resude, de forma que la seccin depaso es menor, limitando de este modo la entrada de aire.

- Para conseguir esta variacin, el balancn (3) que empuja la vlvula (4) no es

directamente accionado por la leva (1), sino por una palanca intermedia (2) que a su

vez, recibe el movimiento de la leva (1) y, al bascular sobre su apoyo, empuja la

vlvula.

- Cada una de stas palancas, una por cada vlvula de admisin, estn unidas a un

mismo eje excntrico (6), accionado por un motor elctrico (8), encargado de controlar

su posicin. Es la posicin en la que se encuentran cuando la leva acta sobre ellas la

que determina cuanto se elevarn las vlvulas de admisin sobre su asiento, dejando

libre el paso a la mezcla entrante.

- Un procesador de 32 bits, control el movimiento del motor elctrico, que coloca stos

actuadotes intermedios en la posicin requerida. El tiempo necesario para cambiar la

carrera de las vlvulas desde la mnima hasta la mxima alzada es de 300 ms.

- La regulacin del caudal de aire de entrada se sigue consiguiendo a costa de introducir

una restriccin a su paso por las vlvulas de admisin, y por tanto, de unas ciertas

prdidas por bombeo, pero por las prdidas a travs de las vlvulas de admisin del

motor Valvetronic son menores que la suma de las que se producen en la vlvula delacelerador y las de admisin de un motor convencional.

FIG 1.20. Funcionamiento del sistema Valvetronic


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FIG 1.21. Perspectiva del mecanismo Valvetronic.

1.3.6. DISPOSICIN DE LAS VLVULAS EN EL CILINDRO

Las vlvulas pueden disponerse de distintas maneras respecto al cilindro; pero

fundamentalmente son dos: laterales o en culata. Existe tambin la posibilidad de instalar un

sistema mixto situando una en culata, normalmente la de admisin, y otra lateral, la de escape.

1.3.6.1. VLVULAS LATERALES (SV)

Cuando la disposicin es de vlvulas laterales, no se colocan en cada lado del cilindro, sino

que cada cilindro tiene sus dos vlvulas en el mismo lado, disposicin conocida como SV, o en

culata en L. Se usa un solo rbol de levas, cuyos cojinetes estn en el carter superior. Son

motores antiguos que por haber dado un buen resultado mecnico y de rendimiento se

mantienen todava en fabricacin. El inconveniente es que la colocacin de las vlvulas a un

costado del bloque obliga a desplazar la cmara de compresin a un lado, lo que complica la

forma de la culata y produce ms prdidas de calor.

FIG 1.22. Vlvulas laterales (SV)


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1.3.6.2. VLVULAS EN CABEZA (OHV) O EN CULATA (OHC)

Actualmente, se utilizan las vlvulas en cabeza o en culata. Pueden ser mandadas desde un

rbol de levas en el crter superior, mediante empujadores y balancines, basculando en un eje

(OHV), o tambin puede estar el rbol de levas en la culata (OHC)

1.3.6.2.1. MANDO DE VLVULAS EN CABEZA (OHV)

Con esta disposicin de rbol de levas en el bloque y vlvulas en culata, las levas mueven los

taqus y stos las varillas empujadoras, que a su vez mueven un balancn basculante en su

eje, que acta sobre la cola de la vlvula. El reglaje de los taqus se hace sobre el tornillo del

balancn que toca en la varilla empujadora para actuar sobre el juego que existe entre el

extremo del balancn y la cola de la vlvula.

FIG 1.23. Vlvulas en cabeza (OHV)

1.3.6.2.2. MANDO DE VLVULAS EN CULATA (OHC) Y DOHC

En la actualidad, la mayora de los motores llevan este sistema de mando, con vlvulas en

culata y uno o dos rboles de levas, tambin en culata. La culata, en este caso, requiere mayor

sofisticacin y una altura mayor, aunque por la reduccin de componentes mejora el

rendimiento. Cuando existe un solo rbol de levas puede mandar las vlvulas directamente con

interposicin de unas lengetas, que amplifican el levantamiento producido por la leva y

permiten que el rbol no tenga que estar precisamente encima de las vlvulas. En realidad, no

dejan de ser los taqus en los que se intercala una pastilla de diferente grosor. E mando puede

realizarse directamente o con la interposicin de una pastilla que deja el juego de taqus entre

leva y pastilla.


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FIG 1.24. rboles de leva en cabeza (OHC)

1.3.6.2.3. CULATAS EN CUA

Aparecieron en 1958, tienen sus caras de asiento planas y apoyandose oblicuas sobre el

bloque de cilindros. La cmara de explosin no se forma en un hueco de la culata, sino entre

los salientes de la cabeza del pistn, la pared del cilindro y la culata lisa. De esta forma, como

las relaciones de compresin son muy altas, las cmaras de explosin tienen que ser

pequeas.

Se puede ver en la figura, que el rbol de levas mueve los empujadores. Los balancines no

giran en su eje sino sobre apoyos o juntas esfricas. Las vlvulas de admisin y escape estn

mas o menos en lnea, siendo las primeras ms grandes que las segundas. Como la culata ers

oblicua, la parte que tapa el cilindro es mayor y por lo tanto las vlvulas, los conductos de

admisin y escape y las camisas de agua pueden ser ms grandes, as como las bujas quedan

ms accesibles.

FIG 1.25. Culatas en cua


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1.3.6.2.4. DISTRIBUCIN DESMODROMICA

Fue usada por Ducati en algunas motocicletas. El sistema se identifica porque las vlvulas no

se cierran por muelles, sino se cierran usando levas que tambin actan sobre la apertura de

las vlvulas. Lgicamente, con sta disposicin se evitan prdidas ocasionadas por el

accionamiento de los muelles, pero fundamentalmente se evita el cruce de vlvulas en caso desuperar el rgimen mximo de giro del motor. Las levas, en este caso con un perfil muy

acusado, permiten una rapidsima apertura y cierre de vlvulas.

FIG 1.26. Distribucin desmodrmica.

1.3.7. PARMETROS MS IMPORTANTES DEL MOTOR

A continuacin se detallan algunos parmetros ms importantes, sus unidades y algunas

ecuaciones fundamentales:

- Nmero de revoluciones por minuto (n) [rpm]

- Potencia del motor (N) [kW], [hp]

- Consumo horario (B) [Kg/hr]

- Consumo especficoo (bef) [g/kWH]

N

Bbef

1000 (1.1)

- Par motor Torque (M) [Kgf-m] [N-m]

n

NM

30 (1.2)

- Rendimiento

iHUB

N

*

*6.3 (1.3)


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1.3.8. CLCULO DEL TIEMPO DE APERTURA Y CIERRE DE VLVULAS Y DEL TIEMPO

DE SOLAPE

Para calcular el tiempo de apertura de la vlvula se puede usar las siguientes ecuaciones:

nt

61

(1.4)

Donde t1: tiempo de apertura de la vlvula por ciclo de trabajo en segundos

n: nmero de revoluciones del motor en [1/min]

: ngulo de apertura en grados

122

t (1.5)

Donde t2: Tiempo de apertura de la vlvula por minuto en [s]

2 METODOLOGIA

2.1 EQUIPO MATERIAL E INSTRUMENTOSEl material y equipo utilizados fueron:

Regla. Llaves. Tiza. Trozo de plastico para medir las longitudes de arco. Lester Petter


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FICHA TECNICA DEL MOTOR LESTER PETTER

MARCA LESTER PETTER

MODELO TS2INDUSTRIA England

POTENCIA 16 kW / 2500rpmPAR MOTOR 68 N-mCOMBUSTIBLE Diesel

CARACTERISTICAS ESPECFICASITEM CANT. TIPO ESTADO OBSERVACIONES

N de tiempos 4N de cilindros 2 En lineaDimetro 95.3mmCarrera 88.9mmCilindrada 1266ccRelacin de comp.Capacidades de fluidosPeso del motor 185 kgSist. Admisin AtmosfricaSist. EscapeSist. Refrigeracin AletasSist. Lubricacin Aceite 15W/40Disposicin valvular OHVN de vlvulas 4 2 Admisin, 2 escapeN de ejes de leva 1Dimensiones del motor 571x521x639

mm

MOTOR DIESEL

Sistema de inyecc.Bomba de inyecc. 1Inyector 2Bomba de combustible 1 incompleta

CONDICIONES MOTORARMADODESARMADO SiCOMPLETOINCOMPLETO Si


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4. CLCULOS.

4.1.Reconocer y medir los ngulos de distribucin de los motores para luego construir eldiagrama polar del reglaje angular y las cotas del reglaje lineal sobre la apertura ycierre de vlvulas, calcular los tiempos de apertura y cierre de vlvulas y el ngulo ytiempo de solape.

No SIGLA []

1 AAA 7.12

2 RCA 33.19

3 AAE 60.9

4 RCE 9.92

TABLA 4.1. Cotas de Reglaje Angulares

FIG 4.1. Diagrama de Cotas de Reglaje Angulo


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Datos:

s 88.9mm

Lbiela 1.5 Lbiela 133.35mm

Para AAA=7.12 (Adelanto en la Apertura de Admicin).

AAA 7.12de

De la grfica:

Por teorema de Cosenos se tiene la ecuacin:

HE2

OB2

OE2 2 OB OE cos AAA 90 (4.1)

Donde OE ser:OEAAA 120.335mm

Por tanto la distancia ED ser:

EDAAA 2 s( ) OEAAA

EDAAA 57.465 mm Finalmente:

AAAlineal EDAA

AAAlineal 57.465 mm

Para RCA=33.19 (Retraso en el Cierre de Admicin).

RCA 33.19de


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De la grfica:

Se observa que por teorema de cosenos se obtiene la misma ecuacin (1) para determinarla distancia OE.Por tanto:

OERCA 103.724mm

La distancia ED ser:EDRCA 2 s( ) OERC

EDRCA 74.076mm

Finalmente: RCAlineal EDRC

RCAlineal 74.076mm

Para AAE=60.9 (Adelanto en la Apertura del Escape).

AAE 60.9de

De la grfica:


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Por teorema de cosenos se tiene la siguiente ecuacin:

HE2

OB2

OE2

2 OB OE COS 90 AAE (4.2)

De donde OE ser: OEAAE 170.425mm

Por tanto la distancia ED ser:

EDAAE 2 s( ) OEAAE

EDAAE 7.375 mm

Finalmete:AAElineal EDAAE

AAElineal 7.375 mm

Para RCE=9.92 (Retraso en el Cierre del Escape).

RCE 9.92de

De la grfica:

Por teorema de cosenos se observa que para determinar la distacia OE se tiene la misma

ecuacin (2).Por tanto: OERCE 133.614mm

La distancia Ed: EDRCE 2 s( ) OERCE

EDRCE 44.186mm

Finalmete:RCElineal EDRC

RCElineal 44.186mm


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NGULO DE SOLAPE

El ngulo de solape comprende el tiempo en que ambas vlvulas, de admicin y escape, estnabiertas.

Por tanto: AAA RCE

17.04 deg

TIEMPO DE APERTURA Y CIERRE DE VLVULAS Y EL TIEMPO DE SOLAPE.

De la ficha tcnica del motor se tiene que para una potencia de 16 [kW]:n 2500rpm

Tiempo de apertura de la Vlvula de Admicin:

tAAA

AAA

180

62

60

n

tAAA 1.319 10

5

s

Tiempo de Retraso en el Cierre de la Vlvula de Admicin:

tRCA

RCA

180

62

60

n

tRCA 6.146 10 5 s


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Tiempo de Adelanto en la Apertura del Escape.

tAAE

AAE

180

62

60

n

tAAE 1.128 10 4 s

Tiempo de Retraso en el Cierre del Escape:

tRCE

RCE

180

6

2

60

n

tRCE 1.837 10 5 s

Tiempo de Solape o cruce de vlvulas.

ts

180

62

60

n

ts 3.156 10 5 s


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4.2. En funcin del motor a asignarse, la resolucin de su ciclo ajustado, construir undiagrama interactivo donde aparezca el motor asignado y en sus puntos mscaractersticos los datos de temperatura, flujos msicos, potencia y torque paracada uno de sus regmenes caractersticos. Este diagrama interactivo podr serconstruido tomando como modelo los display de los bancos de prueba demotores de combustin interna.

Motor CUMMINS KTA 38C-1050 - M0Ciclo Dual (admisin atmosfrica)

rpm 2 rad

60s

n 2000rp

VH 37800cm3

Revoluciones del Motor(rad/seg)S 159m

Cilindrada Motor

i 12 Carrera

N de cilindros p0 0.653bar

Presin ambineteT

0

283K

Temperatura Ambiente

Coeficiente Isentrpico ideal Cp 1190J

kg K

Calor especifico(p=ctte)

Cv 900 J

kg K Calor especifico(V=ctte)

Relacin de compresin 1.

Relacin de presiones p3/p2=1.3Ra 287

J

kg K

Poder calorfico del diesel

18

Hu 41 106

J

kg

Datos de entrada


29/34

29

p1 0.86p0

CLCULO.

Clculos para condiciones de funcionamiento en al altiplano

VhVH

i

VhVH

i

Vh 3 .15 1 0 3

m3

Vh 3 .15 1 0 3 m3

PRESION AL FINAL DEL PROCESO DE ADMISION p1'

p1 0.562bar

TEMPERATURAS CARACTERISTICAS DEL PROCESO DE ADMISION

1. Calentamiento de la carga del cilindro Th:

Para un motor diesel atmosferico se asume un T 25K

Si : T Th T0 Th T T Th 308K

2. Calentamiento final de la carga de admision al ingresar al SCP

Se asume un coeficienet de gases redisuales 0.0

Presion del gas residual pr 1.25p0 pr 0.816bar

Asumiendo una temperatura de los gases residuales Tr 900K

Temperatura de la masa gaseosa al final de la admision:

T1Th Tr

1 T1 341.509K

RENDIMIENTO VOLUMETRICO

Asumiendo un coeficiente de soplado s 1

v

T0

Th 1( )

p1

p0

spr

p0

v 0.769

PROCESO DE COMPRESION

Asumiendo un exponente politropico de compresion n1 1.

Vc

Vh

1 V1 Vc Vh V1 3. 335 10 3 m3


30/34

30

Estado 2: V2 Vc V2 1. 853 10 4

m3

p2 p1n1

p2 24.058bar

T2 T1 n1 1

T2 812.801K

Trabajo de Compresion:

w1_2

p1 Vh n1 1

1 1( ) 1 n1( )

w1_2 861.612 J

PROCESO DE COMBUSTION

Proceso de combustion para un ciclo dual:

Combustion a volumen Ctte sus relaciones convencionales son:

Se asume un valor de 1.

Estado 3

V3 V2 p3 p2 p3 3.609 106

P

T3 T2 T3 1.219 103

K

w2_3 0

Estado 4

Asumiendo 1. ra_c 1

p4 p3

T4

v Hu 1( )

1 v 1( ) ra_c Cp

T1 n1 1

1 ( ) 1[ ]

T4 2.358 103

K

V4 Vh

v Hu

1 v 1( ) ra_c Cp T1 n1 1( )

1 ( ) 1[ ]

1( )

V4 3.583 10 4

m3

w3_4 Vh p1 v Hu

1 v 1( ) ra_c Cp T1

n1 1

1( )

1( )

w3_4 624.446J


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31

5. DISCUSIN E INTERPRETACIN DE RESULTADOS

Al hacer un reconocimiento del motor asignado, se pudo ver que se trata de un motor Diesel,

de 2 cilindros en lnea, y de 4 tiempos. Luego de desmontar la culata, se pudieron reconocer

las vlvulas de admisin y de escape de cada cilindro.

Al realizar las mediciones y posterior clculos de los puntos de apertura y cierre de las vlvulas

se puede ver que stas no se abren o cierran en los puntos muertos superior e inferior del

PROCESO DE EXPANSION

Se asume un coeficiente politropico para la expansion n2 1.2

Estado 5:

V5 V1 Vc Vh V5 6 .3 10 3

m3

p5 p4V4

V5

n2

p5 9.198 104

Pa

T5 T4

V5

V4

1 n2

T5 1.057 10

3 K

w4_5 2.549 103

J

w4_5

p5 V

5

p4 V4

1 n2

TRABAJO TEORICO GENERADO POR LOS CICLOS LIMITE

w w1_2 w3_4 w4_ w 2.312 103

J

POTENCIA TEORICA DESARROLLADA POR EL MOTOR

La potencia efectiva sera:Asumiendo para un motor Diesel

Rendimiento indicado i 0.8

Rendimiento mecanico

Pim w n i

120000 P 314.43k

P 421.49hp

PAR MOTOR TEORICO LIMITE

M 95493P

n M 15013.03N

m 0.


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32

cilindro, sino que existe un adelantamiento en la apertura de las vlvulas y un retraso en el

cierro de las mismas, siendo sin embargo stos valores fijos. La naturaleza y explicacin de

stos desfases se hallan explicados en el fundamento terico.

Otra discusin importante se debe hacer acerca del reglaje lineal, ya que al analizar solamente

el movimiento del pistn dentro del cilindro, por el mecanismo de biela manivelacorredera,se pudo revisar en la bibliografa, que en ste caso, las posiciones del pistn son

independientes de la longitud de la biela, aunque los otros parmetros cinemticos como la

velocidad y aceleracin son funcin de dicha longitud. Esto se garantiza realizando la

construccin de las posiciones mediante Dibujo Tcnico y el mtodo de sntesis grfica,

utilizando como datos la carrera del pistn y el radio del cigeal, que viene a ser la mitad de la

carrera. Debido a las magnitudes de los ngulos, en algunos casos la cota lineal viene a ser

pequea, casi cero, como en el caso del punto de cierre de la vlvula de escape, ya que en los

momentos en que el pistn se encuentra cerca de los puntos muertos, su velocidad disminuye

hasta hacerse cero en el punto muerto, mientras que la aceleracin alcanza sus valores

mximos.

Estos son los valores obtenidos por los clculos:

No SIGLA []1 AAA 7.122 RCA 33.193 AAE 60.94 RCE 9.92

TABLA 5.1.RESULTADOS


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33

Estos son los resultados de la segunda parte del calculo

DISPLAY DE SALIDA

Motor CUMMINS KTA 38C-1050 - M0Ciclo Dual (admisin atmosfrica)

DATOS DE SALIDA

Estado 1.

p1 0.562bar T1 341.509K V1 3.335 103

cm3

Estado 2.

T2 812.801K V2 185.294cm3

Estado 3.

p3 3.609 106

Pa T3 1.219 103

K V3 185.294cm3

Estado 4.

p4 3.609 106 Pa T4 2.358 103 K V4 358.331cm3

Estado 5.

p5 9.198 104

Pa T5 1.057 103

K V5 6 .3 103

cm3

Trabajos de cada proceso:

w1_2 861.612 J w2_3 0

w3_4 624.446J w4_5 2.549 103

J

Trabajo total del ciclo termodinamico:

w 2.312 103

J

Potencia del motor:

P 421.49hp a 2000rpm

Torque del motor:

M 1.501 104

J

p2 2.406 106

Pa


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4. CONCLUSIONES

- Trabajando sobre el motor asignado en Laboratorio, se pudo reconocer los

mecanismos de distribucin y el accionamiento valvular del motor, midiendo los valores

de adelanto en la apertura de vlvulas y los valores de retraso en el cierre de las

mismas

- Con stos valores obtenidos, se pudo construir el diagrama polar del reglaje angular

real y las cotas de reglaje lineal sobre las posiciones del pistn en cada punto

mostradas en las figuras 4.1.

- Asimismo, se pudo calcular el tiempo que las vlvulas permanecen abiertas y el tiempo

que permaneces cerradas, as como el ngulo y el tiempo de solape.

- A partir de los valores proporcionados del banco de pruebas de los MCI, se pudieron

calcular los parmetros ms importantes para el motor Motor CUMMINS KTA 38C-1050 - M0

5. BIBLIOGRAFA1. AriasPaz, Manual de Automviles, Editorial Dossat, 54va edicin, 2006

2. Hamm, Burk, Tablas de la tcnica del automvil, Editorial Revert, Bogot, 1989

3. Pearanda M. Edgar, Termodinmica de los Motores de Combustin Interna, Edit.

Duplicacin Digital, Oruro, Bolivia, 2001

4. Sanz Sanz Jos, Evolucin del Mecanismo de la Distribucin en los Motores de Cuatro

Tiempos, disponible en:

, acceso en Abril 10, 2011

- Software utilizado: MATHCAD 14

.

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