Juan Antonio Auñón Hidalgo

Escuela de Ingenierías- Campus Teatinos. Avd. Doctor Ortiz Ramos S/N 29.071 –Málaga- Telf.: 951 952 394 Fax: 951 952 541 e-mail: jaaunon@uma.es

Relación de ejercicios Motores Térmicos- Curso 2013-2014

1.- Disponemos de un motor de 1600 cm3 de 4C/4T, 16 válvulas y S/D= 0,95. Proporciona un par máximo de 18,2 Kgm a 3200 rpm y una potencia máxima de 120 CV a una cm de 14,5 m/s. Válvulas de 30 mm con ángulo de asiento de 30º. Se pretende mejorar su sistema de distribución (DD 5-45-35-10 y levantamiento 9 mm) y mediante la instalación de un sistema combinado de variación de fase (gira 10º el árbol de levas) y VTEC de los siguientes DD y levantamiento: Leva 1: DD 5-35 y 5 mm, leva 2: DD 10-35 y 9 mm, leva 3: 35-45 y 11mm. Determinar:

a) Curvas aproximadas de par y potencia en las condiciones iniciales b) Presión media efectiva a máxima potencia c) Régimen de entrada del variador de fase para que el tiempo de solape mínimo sea 0,6 ms d) Tiempo mínimo de solape con el nuevo sistema e) Área de paso para cada situación ¿en qué condiciones se da el valor mínimo?. f) Coeficiente de descarga de cada una de las válvulas en cada caso.

2.- Un MEP de 1600 cm3 de 4C con S/D=0,95 tiene un DD: 15-45-45-5. Trabajando en condiciones de normativa tiene una potencia máxima de 59 kW a 5500 rpm, y un par máximo de 8,8 kgm con una velocidad media del pistón de 7,9 m/s y rendimiento volumétrico de 0,85 que se mantiene constante en ±1000 rpm. En el escape, de diámetro 5 cm, la densidad del aire es de 1,05 kg/m3 y la velocidad media de propagación de la onda es de 60 m/s. Hc= 43000 J/g Determinar: a) Consumo y rendimiento efectivo a par máximo. b) Si ηe disminuye un 20%, rendimiento volumétrico a régimen de potencia máxima. c) Régimen ideal para el escape si el tramo individual es de 30 cm. d) Velocidad media del gas en el conducto de escape para ese régimen. 3.- Disponemos de dos MEP de 4 cilindros y 1593 cm3, diámetro*carrera 79,96*79,5, con una relación volumétrica de compresión de 9,5/1, potencia máxima de 105 cv a 6000 rpm y par máximo de 14,1 kgm a 4800 rpm. Uno está equipado con un sistema de inyección monopunto y el otro con un sistema multipunto secuencial, el primero consume 7,2 l/h y el segundo 7 l/h ambos a régimen de máximo par. Densidad del combustible 750 g/l. Calcular: a) Caudal másico proporcionado en cada inyección por ciclo y cilindro para cada uno de los motores a régimen de máximo par. b) Al segundo motor se le instala un turbo-intercooler y su potencia pasa a ser de 132 cv y su par 18,4 kgm a los mismos regímenes anteriores, pasando a ser el consumo de 8,3 l/h. Deducir cuanto varía el rendimiento del motor. c) A uno de los motores se le aumenta la Rc a 10,5/1 sin variar ni el diámetro ni el volumen de la cámara de compresión, deducir que relación existirá entre las velocidades del pistón antes y después de modificarlo.

4.- Un MEP de 6 cilindros y 4 tiempos está equipado con un sistema de encendido electrónico de 3ª generación, el dwell = 40+ (3,33·10-3 n), dwell en % y n en rpm. Tiene un avance inicial de 8° y los valores de avance están memorizados en el módulo electrónico según las gráficas adjuntas. Determinar:

Juan Antonio Auñón Hidalgo

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a)¿Cuál será el tiempo que pasa la corriente por el primario a régimen de potencia máxima: 6500 rpm? b)¿Qué tiempo le falta al pistón para llegar al PMS, cuando salta la chispa a régimen de potencia máxima, si en el colector existe una depresión de 300 mm Hg? c)¿Qué tiempo de apertura tendría si el sistema de encendido fuese estático y el dwell permanece constante? ¿Y si fuese un encendido directo; ambos casos al régimen obtenido antes?

5.- Un MEP presenta las siguientes características: número de cilindros 6, relación carrera/diámetro: 0,73, diagrama de distribución 32-90-72-20; a régimen de ralentí (800 rpm) el avance de encendido es de 8°, siendo el Dwell del 5 2 %. Potencia máxima 220 CV, con una velocidad media del pistón de 13,96 m/s; par máximo 298 Nm, con una velocidad media del pistón de 8,36 m/s. Para régimen de potencia máxima la corriente circula por el primario durante 1,73 ms para que la tensión de alta que se genere sea suficiente para producir la chispa.

a) Representar las curvas aproximadas de potencia y par.

b) Calcular presión media efectiva a potencia máxima y par máximo.

c) ¿Determinar el valor que debe alcanzar el avance de encendido, a régimen de potencia máxima, para que el tiempo o fase de compresión a este régimen se reduzca un 93% respecto al que tiene a ralentí?

d) Calcular en estas condiciones el avance por depresión si el valor del mecánico es 25°.

6.- Un MEP de 4 tiempos, está equipado una inyección multipunto secuencial por bloques, que realiza 10800 inyecciones en un minuto a régimen de par máximo. El motor es cuadrado y proporciona una potencia máxima de 165 CV a 6500 rpm, con un par máximo de 20 mkg a 5400 rpm, el rendimiento volumétrico a este régimen es del 65 % y la velocidad media del pistón de 15,48 m/s. El diagrama de distribución es: 23-71-60-31; siendo el caudal del inyector de 25 l/h. Densidad del combustible 750 g/l y densidad del aire 1,29 kg/m3. El circuito de refrigeración presenta a régimen de potencia máxima las siguientes características: velocidad del líquido de refrigeración 1,8 m/s, diámetro de los conductos 3,94 cm, caudal del líquido de refrigeración 2,2 l/s, éste a su paso por el radiador sufre un descenso de temperatura de 10 °C, siendo en estas condiciones la potencia que se evacua un 22 % de la aportada al motor.

Determinar: a) Rendimiento efectivo del motor a régimen de potencia máxima.

b) Tipo de mezcla con la que está trabajando el motor a régimen de par máximo, si el inyector se encuentra abierto durante la mitad del tiempo de admisión.

Juan Antonio Auñón Hidalgo

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7.- Un motor de encendido provocado de 4C en línea con D*S= 79*75 mm, trabaja con un consumo de combustible de 5,7 g/s y 43000 kJ/kg de poder calorífico. El ciclo indicado nos da una potencia de 100 CV y 9,9 bar de presión media indicada. En el ensayo en banco nos da una potencia de 78 CV, trabajando con unas condiciones de referencia de densidad del aire 1,29 kg/m3. Calcular: a) Presión media efectiva. b) Par a régimen de potencia máxima. c) Pérdidas mecánicas en %. d) Rendimiento indicado y efectivo. e) Rendimiento volumétrico si trabaja con dosado estequiométrico. f) Consumo específico efectivo de combustible. 8. Un motor de automoción presenta las siguientes características: 4 cilindros boxer, DOHC, 4T, distribución variable por variación de calado, admisión variable, encendido directo, par máximo a 3900 rpm y potencia máxima a 6800 rpm. El Dwell es del 58% hasta el régimen de par máximo y a partir de ahí sigue la siguiente expresión: Dwell = 58 +(20 *n/6800). Determinar: a) Tiempo mínimo de paso de la corriente por el primario y régimen al que se produce. b) Régimen de entrada del sistema de variación de calado para que el tiempo de solape nunca sea inferior al 85% del de máximo par. 9.- Responder justificando adecuadamente las respuestas: 9.a.- ¿De qué formas podemos aumentar la Rc de un motor? Deducir cuales serán más fáciles de realizar 9.b.- En dos motores de la misma cilindrada y número de cilindros, uno cuadrado y otro supercuadrado ¿Cuál tendrá mayor velocidad media del pistón? 9.c.- aplicar el caso anterior a S/D= 0.83 9.d.- Si al reprogramar la centralita de un motor su potencia aumenta un 1,5% y la masa de combustible un 2% ¿Qué ocurre con el rendimiento efectivo? 9.e.- Cómo afectará al rendimiento volumétrico de un motor atmosférico el trabajar en un lugar muy elevado sobre el nivel del mar? 9.f.- La relación de compresión de un MEP sobrealimentado por turbocompresor . ¿Cómo es respecto a la de un atmosférico, mayor o menor? ¿Por qué? 9.g.- Justificar cómo se pueden reducir en un MEP de 2T y motor de 4T los gases de cortocircuito, reflujo y residuales. 9.h.- Existen motores comerciales MEP que montan turbocompresor y compresor volumétrico. Analizar el funcionamiento del sistema. Ventajas e inconvenientes.