Informe 4..

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

INFORME DE LABORATORIO N6

CURSO: TEMA:

Motores de Combustin Interna Sistema de Inyeccin Diesel

MN - 136

ALUMNO:

Tello del pino, Eduardo jose

20070198I

PROFESOR:

Ing. Ponce

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA Motores de Combustin Interna MN136

CONTENIDOResumen ......................................................................................................................................................... 3 Objetivos......................................................................................................................................................... 4 Fundamento Terico ................................................................................................................................. 5 Sistema de Inyeccin Diesel .............................................................................................. 5 Tipos de Bombas de Inyeccin ......................................................................................... 8 Tipos de Gobernadores o Reguladores ....................................................................... 12 Metodologa ............................................................................................................................................... 14 Instrumentos y Equipos Utilizados .............................................................................. 14 Descripcin del Proceso ........................................................................................................................ 15 Toma de Datos .......................................................................................................................................... 16 Representacin Grfica de los Resultados ..................................................................................... 17 Conclusiones .............................................................................................................................................. 19 Bibliografa ................................................................................................................................................. 20

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RESUMEN

En el funcionamiento de un motor de combustin interna, la inyeccin del combustible significa un proceso muy importante dentro del funcionamiento de los motores. En el caso de los motores Diesel, debemos considerar que el rgano de control est netamente relacionado con la inyeccin del combustible, es por ello menester estudiar los fenmenos relacionados con los sistemas de inyeccin, para de esa forma poder determinar el comportamiento de nuestro motor en diferentes regmenes. Con el objetivo de tomar conocimiento sobre la metodologa de determinacin de la inyeccin en la bomba rotativa Bosch se realizaron pruebas en el Instituto de Motores de la Facultad de Ingeniera Mecnica de la Universidad Nacional de Ingeniera. En el siguiente informe presentaremos el mtodo utilizado para determinar el gasto de combustible en los sistemas de inyeccin diesel. Espero que el informe logre el objetivo que es el involucrar un poco ms al alumnado UNI en la investigacin.

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OBJETIVOS

Los objetivos primarios de estas experiencias son los siguientes: Conocer los distintos sistemas de inyeccin Diesel, as como las bombas que se utilizan para dichos sistemas de inyeccin.

Reconocer la Bomba de Inyeccin Bosch tipo VE; as como sus principios bsicos de funcionamiento.

Verificar, con ensayos, el caudal que puede inyectar la bomba diesel en rgimen de velocidad.

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FUNDAMENTO TERICOSISTEMA DE INYECCIN DIESEL El mecanismo que se ocupa de dosificar, pulverizar e introducir al cilindro en el instante y por el tiempo adecuados el combustible al cilindro se llama sistema de inyeccin. El proceso de inyectar combustible en el motor Diesel puede resumirse en pocas palabras como se ha hecho, y aparentemente parece ser simple, pero en realidad est rodeado de un gran nmero de particularidades que hacen de l, una de las mayores conquistas tecnolgicas realizadas por el hombre en la mecnica de precisin del siglo XX. A continuacin se definir algunos de los factores inherentes al proceso de inyeccin. MECANISMO DE AVANCE El combustible que entra al cilindro lo hace de forma lquida, para que este combustible se inflame luego que se pone en contacto con el aire caliente capaz de inflamarlo, tiene que calentarse, evaporarse y mezclarse con el aire para que se produzca el encendido. Este proceso aunque breve, toma cierto tiempo, por lo que el comienzo de la inyeccin debe hacerse un determinado tiempo antes de que el pistn haya alcanzado el punto muerto superior, a fin de que el combustible se evapore, mezcle e inflame antes de que el pistn llegue al punto adecuado despus del punto muerto superior, y aproveche al mximo el incremento de presin producto de la combustin para producir trabajo til. Este tiempo de anticipacin al punto muerto superior en que se comienza la inyeccin se mide en grados de ngulo de giro del cigeal y se conoce cono ngulo de avance a la inyeccin. En un motor Diesel rpido puede estar para altas velocidades en el orden de los 30 a 40 grados. El sistema debe regular el comienzo de la inyeccin de acuerdo a la velocidad de rotacin del motor y sta vara. PULVERIZADO DEL COMBUSTIBLE Para que el proceso de evaporacin, mezclado e inflamacin del combustible sea lo mas eficiente, estable y corto posible, este debe ser inyectado en la cmara de combustin como uno o ms aerosoles con partculas sumamente finas, a alta velocidad y bien dirigidas para que lleguen a todas partes de la cmara de combustin, con independencia de la velocidad de giro del motor. De esta forma se produce un mejor mezclado y un contacto ntimo con todo el aire caliente para aprovechar su calor en la evaporacin y preparacin de la mezcla del aire y el combustible tanto Pgina 5

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA Motores de Combustin Interna MN136 antes del comienzo de la inflamacin, como despus, durante el proceso de quemado en todo el rango de trabajo. En conclusin, el sistema debe garantizar un aerosol de partculas de combustible muy finas, rpidas y bien distribuidas con un comienzo y fin abruptos. DOSIFICACIN DEL COMBUSTIBLE Los motores Diesel al igual que cualquier otro motor funcionan en el automvil en un rango amplio de entrega de potencia y velocidad de rotacin, esta potencia se obtiene a expensas del combustible por lo que a ms potencia ms combustible. Esta potencia entregada por el motor se hace a voluntad del conductor oprimiendo ms o menos el pedal de acelerador de acuerdo a la necesidad del camino. En el motor Diesel convencional, el conducto de entrada de aire al motor es siempre el mismo, sin nada que interfiera el libre paso del aire a no ser las propias prdidas por rozamiento del conducto, de esta manera el cilindro del motor se llena siempre completamente de aire por lo que la entrega de potencia depender solo de la cantidad de combustible que se inyecte. Durante el funcionamiento a las revoluciones de ralent, solo hay que producir potencia para vencer las prdidas internas del motor y las de los agregados acoplados (ventilador, generador etc.) durante este estado de trabajo la cantidad de combustible que se inyecta es un volumen muy pequeo, mientras que durante el trabajo a potencia mxima el volumen inyectado es muchas veces superior. El sistema debe permitir cambiar continua y gradualmente la cantidad de combustible que se inyecta al cilindro. VELOCIDAD MXIMA En el motor Diesel, el conducto de admisin se construye para que sus prdidas por rozamiento sean lo menor posible y as lograr siempre un llenado mximo del cilindro, de esta forma la velocidad mxima de giro del motor no se auto limita como en el caso del motor de gasolina. Como la velocidad de giro del motor Diesel no puede crecer indefinidamente debido a que dentro del motor se producen fuerzas crecientes con la velocidad, que ponen en peligro la integridad del motor, resulta imprescindible limitar la mxima velocidad de giro a un valor seguro. Esta regulacin de la velocidad se consigue cortando la entrega de combustible. Entonces, el sistema de inyeccin debe regular la velocidad de giro mxima del motor.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA Motores de Combustin Interna MN136 VELOCIDAD MNIMA A menos que se desee lo contrario, cuando se suelta el acelerador de un motor Diesel este debe mantenerse funcionando a baja velocidad constante de rotacin (ralent). Como la carga del motor a la velocidad de ralent puede variar considerablemente en diferentes momentos de uso, por ejemplo; puede que est o no est accionando un compresor de aire acondicionado, o de refrigeracin, o de los frenos de vehculo, o un sistema de accionamiento hidrulico etc. no basta con establecer una cantidad fija de combustible inyectado para que se mantenga girando a velocidad estable en ralent. Si se hiciera as el motor se acelerara cuando baja la carga o se detendra cuando sube. ESQUEMA DEL SISTEMA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA Motores de Combustin Interna MN136 TIPOS DE BOMBAS DE INYECCIN INYECTOR BOMBA Unidad bomba-inyector UIS La bomba de inyeccin y el inyector constituyen una unidad. Por cada cilindro del motor se monta una unidad en la culata que es accionada bien directamente mediante un empujador, o indirectamente mediante balancn, por parte del rbol de levas del motor. Debido a la supresin de las tuberas de alta presin, es posible una presin de inyeccin esencialmente mayor (hasta 2000 bar) que en las bombas de inyeccin en linea y rotativas. Con esta elevada presin de inyeccin y mediante la regulacin electrnica por campo caracterstico del comienzo de inyeccin y de la duracin de inyeccin (o caudal de inyeccin), es posible una reduccin destacada de las emisiones contaminantes del motor diesel.

Sistema UIS

Sistema UPS

Unidad bomba-tubera-inyector UPS Este sistema trabaja segn el mismo procedimiento que la unidad de bomba-inyector. Se trata aqu de un sistema de inyeccin de alta presin estructurado modularmente. Contrariamente a la unidad bomba-inyector, el inyector y la bomba estn unidos por una tubera corta de inyeccin. El sistema UPS dispone de una unidad de inyeccin por cada cilindro del motor, la cual es accionada por el rbol de levas del motor. Una regulacin electrnica por campo caracterstico del comienzo de inyeccin y de la duracin de inyeccin (o caudal de inyeccin) aporta una reduccin destacada de las emisiones contaminantes del motor diesel. En combinacin con la electro-vlvula de conmutacin rpida, accionada electrnicamente, se determina la correspondiente caracterstica de cada proceso de inyeccin en particular. Pgina 8

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA Motores de Combustin Interna MN136 BOMBA DE INYECCIN LINEAL Estas bombas disponen por cada cilindro del motor de un elemento de bombeo que consta de cilindro de bomba y de mbolo de bomba. El mbolo de bomba se mueve en la direccin de suministro por el rbol de levas accionado por el motor, y retrocede empujado por el muelle del mbolo Los elementos de bomba estn dispuestos en lnea. La carrera de mbolo es invariable. Para hacer posible una variacin del caudal de suministro, existen en el mbolo aristas de mando inclinadas, de forma tal que al girar el mbolo mediante una varilla de regulacin, resulte la carrera til deseada. Entre la cmara de alta presin de bomba y el comienzo de la tubera de impulsin, existen vlvulas de presin adicionales segn las condiciones de inyeccin. Estas vlvulas determinan un final de inyeccin exacto, evitan inyecciones ulteriores en el inyector y procuran un campo caracterstico uniforme de bomba. Bomba de inyeccin en lnea estndar PE El comienzo de suministro queda determinado por un taladro de aspiracin que se cierra por la arista superior del mbolo. Una arista de mando dispuesta de forma inclinada en el mbolo, que deja libre la abertura de aspiracin, determina el caudal de inyeccin. La posicin de la varilla de regulacin es controlada con un regulador mecnico de fuerza centrifuga o con un mecanismo actuador elctrico. Bomba de inyeccin en lnea con vlvula de corredera Esta bomba se distingue de una bomba de inyeccin en lnea convencional, por una corredera que se desliza sobre el mbolo de la bomba mediante un eje actuador convencional, con lo cual puede modificarse la carrera previa, y con ello tambin el comienzo de suministro o de inyeccin. La posicin de la vlvula corredera se ajusta en funcin de diversas magnitudes influyentes. En comparacin con la bomba de inyeccin en lnea estndar PE, la bomba de inyeccin en lnea con vlvula de corredera tiene un grado de libertad de adaptacin adicional.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA Motores de Combustin Interna MN136 BOMBA DE INYECCIN ROTATIVA Estas bombas tienen se sirven de un regulador de revoluciones mecnico para regular el caudal de inyeccin as como de un regulador hidrulico para variar el avance de inyeccin. En bombas rotativas controladas electrnicamente se sustituyen los elementos mecnicos por actuadores electrnicos. Las bombas rotativas solo tienen un elemento de bombeo de alta presin para todos los cilindros.

Bomba de inyeccin rotativa de mbolo axial Esta bomba consta de una bomba de aletas que aspira combustible del depsito y lo suministra al interior de la cmara de bomba. Un mbolo distribuidor central que gira mediante un disco de levas, asume la generacin de presin y la distribucin a los diversos cilindros. Durante una vuelta del eje de accionamiento, el embolo realiza tantas carreras como cilindros del motor a de abastecer. Los resaltes de leva en el lado inferior del disco de leva se deslizan sobre los rodillos del anillo de rodillos y originan as en el mbolo distribuidor un movimiento de elevacin adicional al movimiento de giro. En la bomba rotativa convencional de mbolo axial VE con regulador mecnico de revoluciones por fuerza centrifuga, o con mecanismo actuador regulado electrnicamente, existe una corredera de regulacin que determina la carrera til y dosifica el caudal de inyeccin. El comienzo de suministro de la bomba puede regularse mediante un anillo de rodillos (variador de avance). En la bomba rotativa de mbolo axial controlada por electrovlvula, existe una electrovlvula de alta presin controlada electrnicamente, que dosifica el caudal de inyeccin, en lugar de la corredera de inyeccin. Las seales de control y regulacin son procesadas en dos unidades de control electrnicas ECU (unidad de control de bomba y unidad de control de motor). El nmero de revoluciones es regulado mediante la activacin apropiada del elemento actuador.

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Bomba de inyeccin rotativa de mbolos radiales Esta bomba se caracteriza por utilizar mbolos radiales para generar presin. Pueden ser dos o cuatro mbolos radiales que son accionados por un anillo de levas. Una electrovlvula de alta presin dosifica el caudal de inyeccin. El comienzo de la inyeccin se regula mediante el giro del anillo de levas, con el variador de avance. Igual que en la bomba de mbolo axial controlada por electrovlvula, todas las seales de control y regulacin se procesan en dos unidades de control electrnicas ECU (unidad de control de bomba y unidad de control de motor). Mediante la activacin apropiada del elemento actuador se regula el nmero de revoluciones.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA Motores de Combustin Interna MN136 TIPOS DE GOBERNADORES O REGULADORES El regulador o gobernador sirve para mantener automticamente el rgimen de velocidad o revoluciones de un motor Diesel de manera independiente de la carga o el esfuerzo al cual est sometido segn sea el caso o trabajo en vaco (ralent). Para controlar la velocidad del motor es movida una varilla de control en la bomba de inyeccin la cual acciona un mecanismo que vara la cantidad de combustible inyectado en las cmaras de combustin; el regulador est ubicado en un extremo de la bomba de inyeccin. Los reguladores se pueden clasificar segn el equipo que se encuentra trabajando: Mecnicos Neumticos Hidrulicos

REGULADOR CENTRFUGO

Indicado para motores de vehculos grandes. Un regulador centrfugo aprovecha la fuerza centrfuga para su funcionamiento. Su mecanismo se basa en un eje accionado por el motor y provisto de pesos a los que se coloca una palanca. Cuando el motor se detiene su eje no gira y el juego de pesos se encuentra cerca uno del otro, de esta manera no hay paso de combustible. Al comenzar el movimiento se gira el eje y el regulador centrfugo abre sus pesos obturando el paso del combustible logrando una aceleracin controlada en el motor. Los gobernadores centrfugos o mecnicos poseen sistemas con topes para mantener los diferentes regmenes del motor; estos topes son utilizados para: marcha mnima, velocidad mxima sin carga, mximo combustible y exceso de combustible.TOPE DE MARCHA MNIMA

Este tope se ajusta contra la varilla de control al varillaje del gobernador de modo que permite ajustar las rpm de marcha mnima del motor.TOPE DE MXIMO COMBUSTIBLE O TOPE DE PLENA

Enva mximo combustible a plena carga. Se encuentra en el extremo de la bomba opuesto al gobernador. Se ajusta en el lmite de recorrido de la varilla de control en posicin de mximo consumo de combustible.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICA Motores de Combustin Interna MN136TOPE DE VELOCIDAD MXIMA

Es un tope que impide el movimiento de la palanca del gobernador accionada por el operador limitando as la fuerza ejercida al resorte del gobernador evitando que la velocidad del motor aumente excesivamente cuando se encuentra sin carga.REGULADOR NEUMTICO

El gobernador neumtico aprovecha el vaco del mltiple de admisin para accionar un diafragma conectado con la varilla de control de la bomba de inyeccin en lnea. Este aparato consiste en un tubo por el que circula aire regulado a la entrada por una mariposa que es accionada mediante el acelerador, el aire se dirige hacia los cilindros y si la mariposa se encuentra cerrada el aire a gran velocidad se estanca y comprime por la presin atmosfrica que la rodea y que se hace sensible en la membrana elstica moviendo as la vara de mando, regulando as la carga de combustible a los helicoidales de la bomba de inyeccin en lnea.REGULADOR HIDRULICO

Se emplea aceite a presin para mover un pistn de un servomotor u otros componentes hidrulicos para accionar la varilla de control de combustible y variar la cantidad entregada a los inyectores, existen otros gobernadores hidrulicos se utilizan contrapesos para detectar la velocidad del motor y conectarlos a una vlvula hidrulica para accionar el gobernador. La presin hidrulica para el gobernador la proporciona una bomba, de aspas o de engranes. La bomba generalmente hace parte de la bomba de inyeccin o del gobernador. El motor impulsa la bomba y as la presin vara segn la velocidad del motor. Los gobernadores hidrulicos son utilizados con algunas bombas de inyeccin del tipo de distribuidor. El funcionamiento del regulador hidrulico comienza cuando la bomba suministra el combustible por el conducto de entrada, la presin aumenta con la velocidad del motor pero es regulada mediante la vlvula reguladora. El lquido a presin acta sobre la cabeza del pistn y produce una fuerza hidrulica que mueve este y la varilla de control. El resorte posee una fuerza que se opone al movimiento del pistn, manteniendo una velocidad del motor constante. La varilla de control que va conectada al pistn, a su vez tiene en su otro extremo una vlvula de dosificacin en la zona de inyeccin de la bomba. De esta manera la posicin del pistn determina la cantidad de combustible que se entrega a los inyectores. Pgina 13


METODOLOGAINSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZADOS

BOMBA INYECTORA BOSCH TIPO VE 4/10F 2300 R ND 761

Banco de Pruebas para medir Bombas de Inyeccin

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DESCRIPCIN DEL PROCESO

Verificamos el correcto funcionamiento de los instrumentos a utilizar. Luego encendemos la bomba, previamente debemos revisar que las probetas donde se vaciar el combustible bombeado estn totalmente limpias y vacas para disminuir los errores experimentales. Configuramos el contabilizador de Strokes y lo ponemos en el valor que vamos a medir, en este caso 200 Strokes. Al alcanzar el valor indicado lneas arriba, se realiza la medicin del volumen de combustible bombeado en cada una de las 4 probetas colocadas en paralelo. Al terminar la medicin de las 4 probetas, se arroja el combustible a un depsito debajo del banco de pruebas, para, de esta forma, continuar con los siguientes puntos a medir: El primer caso se mantiene el gobernador en una sola posicin durante todas las mediciones y lo que se cambia es el RPM.

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TOMA DE DATOS Datos Obtenidos para accte y n(RPM) variableV1(cm3) 28 27 20.5 18 16 14.75 14.4 12.5 4.2 5 3.5 4.5 4 V2(cm3) 28 27.5 21 18 15.5 15 14.4 14 4.8 4.5 4.2 5 4.2 V3(cm3) 28 26.5 20.5 17.5 16 15.2 14.2 13.5 5 5.5 4.2 5 4.2 V4(cm3) 27.5 27 20.5 17.5 15.5 15 14 14 4.2 5 4 4 4 Vsc(mm3) 278.75 270 206.25 177.5 157.5 149.875 142.5 135 45.5 50 39.75 46.25 41 RPM 250 350 500 750 1000 1250 1750 2000 2300 2500 2600 2700 2800 t(s) 47.8 34.8 24.2 15.9 11.9 9.6 6.9 6 5.2 4.8 4.6 4.3 4.1

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REPRESENTACIN GRFICA DE LOS RESULTADOS

Consumo especifico de combustible (mm3) Vs Velocidad(RPM)300

250 Consumo especifico de combustible(mm3)

200

150 Comsumo especifico de combustible Vs velocidad 100

50

0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

Velocidad (RPM)

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CONCLUSIONES En Inyeccin de Diesel una burbuja de aire es fatal en las caeras ya que obstruye el paso del combustible.

A medida que aumenta la velocidad de rotacin (RPM) del motor, disminuye el consumo cclico de combustible, debido a que por inercia, ya no se necesita tanta Potencia para generar el mismo trabajo til.

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BIBLIOGRAFA

Experimentacin y Calculo de MCI, LASTRA, IMCI - UNI, Lima 1995. Motores de Automvil, JOVAJ, Editorial MIR, Mosc 1982.

Manual del Automvil, ARIAS PAZ Editorial Dossat, Madrid 2001.

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