Investigacion Suzuki

9
Artículo Científico / Scientific Paper 1 DETERMINACION DE LA MAXIMA POTENCIA ALCANZADA POR UN VEHICULO SUZUKI FORZA, CON SISTEMA DE ALIMENTACION POR CARBURADOR, EN FUNCION DEL ANGULO DE AVANCE AL ENCENDIDO, PARA LA CIUDAD DE CUENCA. Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca-Ecuador, Facultad de Ingeniería Mecánica Automotriz, Laboratorio de Ingeniería Automotriz, Seminario de Diseño de Experimentos. Resumen Abstract En este trabajo de investigación se pretende determinar la potencia máxima que puede alcanzar un vehículo con alimentación por carburador del año 1988 modelo Suzuki Forza, en función de la variación del ángulo de encendido del motor, el tipo de combustible y la calibración de la bujía del mismo. Por medio de experimentos de análisis factorial, se determinó la potencia obtenida al modificar cada variable, con la finalidad de lograr la mejor potencia posible para la ciudad de Cuenca. Palabras Clave: Potencia, Angulo de encendido, Tipo de combustible, Diseño factorial de experimentos. In this document is to determine the maximum power that can reach a vehicle powered by carburetor of 1988 model Suzuki Forza, depending on the variation of the angle of engine ignition, fuel type and calibration of the spark plug. Through factor analysis experiments, the power obtained by modifying each variable, in order to achieve the best possible power for the city of Cuenca. Keywords: Power, Ignition angle, Fuel type, Factorial design experiments.

description

Investigacion del angulo de avance de un suzuki forsa

Transcript of Investigacion Suzuki

Page 1: Investigacion Suzuki

Artículo Científico / Scientific Paper

1

DETERMINACION DE LA MAXIMA POTENCIA ALCANZADA POR UN

VEHICULO SUZUKI FORZA, CON SISTEMA DE ALIMENTACION POR

CARBURADOR, EN FUNCION DEL ANGULO DE AVANCE AL

ENCENDIDO, PARA LA CIUDAD DE CUENCA.

Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca-Ecuador, Facultad de Ingeniería Mecánica

Automotriz, Laboratorio de Ingeniería Automotriz, Seminario de Diseño de

Experimentos.

Resumen Abstract

En este trabajo de investigación se pretende

determinar la potencia máxima que puede alcanzar

un vehículo con alimentación por carburador del

año 1988 modelo Suzuki Forza, en función de la

variación del ángulo de encendido del motor, el

tipo de combustible y la calibración de la bujía del

mismo.

Por medio de experimentos de análisis factorial, se

determinó la potencia obtenida al modificar cada

variable, con la finalidad de lograr la mejor

potencia posible para la ciudad de Cuenca.

Palabras Clave: Potencia, Angulo de encendido,

Tipo de combustible, Diseño factorial de

experimentos.

In this document is to determine the maximum power

that can reach a vehicle powered by carburetor of

1988 model Suzuki Forza, depending on the variation

of the angle of engine ignition, fuel type and

calibration of the spark plug.

Through factor analysis experiments, the power

obtained by modifying each variable, in order to

achieve the best possible power for the city of

Cuenca.

Keywords: Power, Ignition angle, Fuel type, Factorial

design experiments.

Page 2: Investigacion Suzuki

Artículo Científico / Scientific Paper

2

1. Introducción En la actualidad a pesar de la existencia y el

desarrollo de los sistemas de inyección de

combustible en los vehículos y las tecnologías

hibridas que minimizan las emisiones de gases

contaminantes para el medio ambiente, perdura

aun la existencia de vehículos que poseen

alimentación por carburador, tal es el caso de la

ciudad de Cuenca donde existe una gran cantidad

automóviles en circulación con motores

alimentados por sistemas netamente mecánicos,

por esta razón es relevante conocer los parámetros

que pueden ser modificados en un motor de este

tipo de modo que se logre obtener las mejores

prestaciones del mismo, disminuyendo así gastos

innecesarios de recursos tales como los

combustibles.

En el caso de nuestro medio el vehículo en

circulación que posee el sistema de carburador con

mayor existencia en la ciudad es el modelo Suzuki

Forza, debido a su costo accesible para la media

común de la población, razón por la cual se

pretende establecer los parámetros dominables con

los cuales el motor de dicho automóvil puede

alcanzar su mayor potencia, teniendo en cuenta al

altitud a la cual se encuentra ubicada la ciudad que

es igual a 2850 metros sobre el nivel del mar.

Las variables que serán modificadas dentro de los

experimentos que se realicen serán el tipo de

combustible con el cual se alimenta el motor, el

ángulo de avance al encendido, que puede ser

calibrado en el distribuidor del sistema de ignición

y finalmente la apertura del electrodo de las bujías

de cada cilindro del motor. Se establecen además

dos niveles para cada una de las tres variables

independientes, de modo que se obtienen 8

tratamientos experimentales con 1 replica cada

uno teniendo un total de 16 experimentos, que se

realizan en un banco dinamométrico marca

MAHA y herramientas necesarias para la

obtención de datos valederos.

2. Fase Pre – Experimental La potencia de un motor define la capacidad que

tiene el mismo para poder transformar la energía

del combustible que es ingresado a sus cámaras,

en trabajo trasmitido hacia las ruedas, dicha

potencia se encuentra en función de varios

parámetros que rigen el funcionamiento de esta

máquina, siendo los más significativos la cantidad

y relación de mezcla quemada y el ángulo de

avance al encendido proporcionado al momento

de la combustión.

Figura 1. Diseño de Variables

Para el diseño de nuestras variables procederemos

a partir de la imagen anterior en la cual tendremos

que identificar lo que releva a variables

independientes, las cuales influirán directamente

sobre nuestro elemento principal que será el

sistema de encendido y las cuales harán que

cambie a una variable dependiente la cual

dependerá directamente de las variables

independientes por lo que las mismas deberán ser

bastante sensibles para que puedan influir sobre la

variable dependiente.

Figura 2. Variables independientes.

Al imponernos las variables que se observan en la

figura suponemos que las mismas son las mas

relevantes para el cambio nuestra variables

dependiente que será la potencia del vehículo.

El avance al encendido en un vehículo de gasolina

influye directamente sobre la potencia ya que de

este valor en específico dependerá en que

momento sea en que se inicie la combustión de la

mezcla y si por correspondiente todo el empuje

generado por la explosión sea aprovechado

adecuadamente.

Page 3: Investigacion Suzuki

Apellido Autor et al / Titulo del Articulo

3

El tipo de gasolina es otro factor muy sensible, ya

que si bien sabemos inclusive se realizan estudios

sobre los patrones de vibraciones termografías y

ruidos para poder caracterizar a las gasolinas, es

por el motivo de que al momento de colocar

cualesquiera de los tipos de gasolinas existentes en

el país el desempeño de un vehículo será diferente

con cada una, y esto se debe al grado de octanaje

diferenciado que existe si comparamos una

gasolina súper con una extra, además cabe

recalcar que si colocamos una gasolina con bajo

octanaje a un vehículo con una alta relación de

compresión el mismo tendera a realizar el

fenómeno conocido como auto detonación.

Como variable final hemos colocado la

calibración de la bujía la cual influirá directamente

en lo que corresponde al quemado uniforme de la

mezcla, por ende a la potencia entregada por el

motor, aunque para algunos una simple

calibración podría ser tema de discusión, si

analizamos mediante un osciloscopio que sucede

el momento del chispazo entenderemos por qué se

debe colocar la calibración correcta para el tipo de

bujía y para el vehículo, ya que si bien es cierto al

momento que dejemos muy cerrado el calibre

sucede que para producir el salto de corriente no

necesitaremos todo lo que hemos cargado en la

bobina por lo cual la energía será desperdiciada,

caso contrario si es demasiado la calibración la

energía que se utilizara para el salto de chispa se

encontrara con la resistencia del aire por lo cual el

chispazo será ineficiente y por ende la combustión

no será la adecuada y por consiguiente la potencia

cambiara.

Hipótesis Mediante el incremento del ángulo de adelanto al

encendido hasta los 17 grados, en un vehículo

Suzuki Forza I con sistema de alimentación por

carburador, se lograra incrementar un 10% la

potencia ofrecida por el mismo, para la ciudad de

Cuenca teniendo una altura de 2850 m sobre el

nivel del mar.

Evaluación multifactorial de procesos

Tabla 1: Evaluación multifactorial de procesos.

Nro. De

Niveles Variable

Niveles Unidad

Mínimo Máximo

2

Angulo de

avance al encendido

(AA)

10 17 Grados

2

Tipo de

Gasolina

(G)

Extra Súper Octanaje

2

Calibración

de las

bujías (CB)

0,7 1 mm

La variable de bloqueo corresponde a la

temperatura de trabajo del vehículo que es 90 °C.

Obtención de tratamientos y

aleatorización El número de ensayos a realizar serán los

siguientes:

Debido a la disponibilidad de la maquinaria y

herramientas a utilizar para los ensayos se

realizaran una réplica del experimento por lo que:

Tabla 2: Total de corridas experimentales

Corridas

Experimentales AA G CB

1 10 Súper 1

2 10 Extra 1

3 10 Súper 0,7

4 10 Extra 0,7

5 17 Súper 1

6 17 Extra 1

7 17 Súper 0,7

8 17 Extra 0,7

Page 4: Investigacion Suzuki

4

Tabla 3: Repeticiones de corridas experimentales

AA G CB Corridas

Experimentales

Corridas

Experimentales

Tiempo

+1 +1 +1 13 3 3 horas

+1 -1 +1 2 10 3 horas

+1 +1 -1 5 4 3 horas

+1 -1 -1 8 12 3 horas

-1 +1 +1 6 14 3 horas

-1 -1 +1 11 16 3 horas

-1 +1 -1 15 7 3 horas

-1 -1 -1 1 9 3 horas

3. Fase Experimental Es primordial para partir con el análisis

experimental, conocer las condiciones iniciales del

vehículo en el cual se realizaran los tratamientos,

es así que con la ayuda del banco dinamométrico

marcha MAHA se obtuvo las respectivas curvas

de torque y potencia del vehículo Suzuki Forza,

obteniendo los resultados mostrados a

continuación.

Figura 3. Curva de Potencia y Torque del motor.

La potencia obtenida es igual a 18.2 Kw a 5335

rpm del motor y 100,0 km/h de velocidad del

vehículo, y un par de 35,5 Nm a 3645 rpm del

motor con 68,4 km/h de velocidad.

Corridas experimentales Para realizar las corridas experimentales se las

hizo según la tabla 3 la cual indica las condiciones

de las pruebas y en qué orden se las va a realizar,

para la variación de parámetros según las corridas

experimentales, se realizó lo siguiente:

1. Para la variación de gasolinas se hizo lo

siguiente, se colocó en dos pomas de 5

galones gasolina extra y súper y según

nos tocaba realizar las pruebas se

conectaba la manguera de la cual

succiona la bomba de combustible hacia

el carburador para dar el correspondiente

abastecimiento del tipo de combustible.

2. Para la variación del ángulo de avance al

encendido se utilizó una llave 12 mm con

la cual se aflojo el perno que sujeta al

distribuidor para moverlo en sentido

horario que correspondía a un adelanto al

tiempo y en sentido anti horario que

correspondía a un retraso y mediante la

lámpara estroboscópica se comprobaba el

ángulo al cual se quería calibrar el tiempo

para realizar la prueba correspondiente.

3. Para la variación de la apertura de la bujía

se tuvo que sacar cada bujía darle su

correspondiente calibración mediante el

gage y volverlas a colocar en el vehículo.

A continuación se verá las pruebas realizadas en el

orden correspondiente.

Corrida Experimental +++ (13 y 3)

Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina

súper, la apertura de la bujía 1.00 mm, y el ángulo

de avance del encendido se lo realizo con 17

grados de adelanto la siguientes graficas indican la

medición de potencia obtenida con estas

características.

Page 5: Investigacion Suzuki

Apellido Autor et al / Titulo del Articulo

5

Figura 4. Medición de Potencia, Corrida Experimental 13

o Prueba 13: 30.1Kw

o Prueba 3: 31.2Kw

Corrida Experimental +-+ (2 y 10)

Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina

súper, la apertura de la bujía 0.7 mm, y el ángulo

de avance del encendido se lo realizo con 17

grados de adelanto la siguientes graficas indican la

medición de potencia obtenida con estas

características.

Figura 5. Medición de Potencia, Corrida Experimental 2

o Prueba 2: 29.8 Kw

o Prueba 10: 30.1Kw

Corrida Experimental ++- (5 y 4)

Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina

súper, la apertura de la bujía 1.00 mm, y el ángulo

de avance del encendido se lo realizo con 10

grados de adelanto la siguientes graficas indican la

medición de potencia obtenida con estas

características.

Figura 6. Medición de Potencia, Corrida Experimental 5

o Prueba 5: 29.6 Kw

o Prueba 4: 29.9 Kw

Corrida Experimental +-- (8 y 12) Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina

súper, la apertura de la bujía 0.7 mm, y el ángulo

de avance del encendido se lo realizo con 10

grados de adelanto la siguientes graficas indican la

medición de potencia obtenida con estas

características.

Figura 7. Medición de Potencia, Corrida Experimental 8

o Prueba 8: 28.5 Kw

o Prueba 12: 29.1Kw

Page 6: Investigacion Suzuki

6

Corrida Experimental -++ (6 y 14) Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina

extra, la apertura de la bujía 1.00 mm, y el ángulo

de avance del encendido se lo realizo con 17

grados de adelanto la siguientes graficas indican la

medición de potencia obtenida con estas

características.

Figura 8. Medición de Potencia, Corrida Experimental 6

o Prueba 6: 28.2 Kw

o Prueba 14: 27.8 Kw

Corrida Experimental --+ (11 y 16) Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina

extra, la apertura de la bujía 0.7 mm, y el ángulo

de avance del encendido se lo realizo con 17

grados de adelanto la siguientes graficas indican la

medición de potencia obtenida con estas

características.

Figura 9. Medición de Potencia, Corrida Experimental 11

o Prueba 11: 28.1

o Prueba 16: 27.6

Corrida Experimental -+- (15 y 7) Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina

extra, la apertura de la bujía 1.00 mm, y el ángulo

de avance del encendido se lo realizo con 10

grados de adelanto la siguientes graficas indican la

medición de potencia obtenida con estas

características.

Figura 10. Medición de Potencia, Corrida Experimental 15

o Prueba 15: 27.8 Kw

o Prueba 7: 27.4 Kw

Corrida Experimental --- (1 y 9) Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina

extra, la apertura de la bujía 0.7 mm, y el ángulo

de avance del encendido se lo realizo con 10

grados de adelanto la siguientes graficas indican la

medición de potencia obtenida con estas

características.

Page 7: Investigacion Suzuki

Apellido Autor et al / Titulo del Articulo

7

Figura 11. Medición de Potencia, Corrida Experimental 1

o Prueba 1: 27.1 Kw

o Prueba 9: 26.8 Kw

Resultados

Ordenado los resultados obtenidos de acuerdo al

orden en el cual se tomaron las muestras se tiene

los siguientes datos.

Tabla 4. Resultados de las corridas experimentales

AA G CB Corrida

1

Potencia

Kw

Corrida

2

Potencia

Kw

+1 +1 +1 13 30,1 3 31,2

+1 -1 +1 2 29,8 10 30,1

+1 +1 -1 5 29,6 4 29,9

+1 -1 -1 8 28,5 12 29,1

-1 +1 +1 6 28,2 14 27,8

-1 -1 +1 11 28,1 16 27,6

-1 +1 -1 15 27,8 7 27,4

-1 -1 -1 1 27,1 9 26,8

Graficas en MINITAB Posterior a la realización de las corridas

experimentales y obteniendo los resultados de la

potencia del vehículo se procedió a realizar un

análisis grafico de los datos logrados con ayuda

del software Minitab, donde se adquirió las

siguientes gráficas.

Grafica de Efectos Principales

Figura 12. Efectos principales para la potencia

Según la grafica mostrada se puede notar que la

variable que mas efecto tiene sobre la potencia del

vehiculo es el cambio de gasolina extra de 89

octanos ha gasolina super de 92 octanos

sgnificando un incremento de alrededor de 3 Kw,

seguida de esta variable se encuentra el Angulo de

adelanto al encendido que tambien tiene una

inluencia marcada sobre la variacion de la

potencia del motor.

Grafica de Interaccion

Figura 13. Interacciones para la potencia

Con los datos logrados se ha visto que las

variables que mayor interacción entre sí pueden

llegar a tener son el Tipo de Gasolina junto con la

Calibración de la Bujía, aunque no lleguen a

cruzarse dentro del rango que se está establecido

para cada variable, tienen una tendencia muy

marcada a cruzarse extendiendo más el rango de

datos de cada variable.

Page 8: Investigacion Suzuki

8

Probabilidad Normal

Figura 14. Probabilidad Normal

La grafica mostrada indica la tendencia de

dispersión de cada muestra teniendo como

referencia la media tomada de todas las

mediciones de potencia realizadas.

Diagrama de Pareto

Figura 15. Diagrama de Pareto

El diagrama nos indica de mejor manera la

interacción entra las variables de entrada y la

incidencia que estas tienen sobre la variable de

salida, de una manera individual y combinadas, es

así que de forma individual la variable Tipo de

Gasolina es la que mayor influencia tienen sobre

la Potencia, mientras que de una forma combinada

las variables Tipo de Gasolina junto con la

Calibración de la Bujía son las que presentan

mayor incidencia.

Grafica de Cubo

Figura 16. Grafica de Cubo

En la gráfica presentada se puede observar la

influencia de cada variable independiente

combinada con las demás, sobre la variable de

salida, que es la potencia, es así que se puede decir

que la máxima potencia del motor será lograda al

manejar los valores de +++ es decir máxima

calibración de la bujía junto con gasolina tipo

Súper de 92 octanos y junto con un ángulo de

adelanto al encendido de 17 grados, mientras que

el tipo de gasolina junto con su grado de octanaje

disminuyen la potencia se ve gravemente afectada

aun así se mantengan los valores altos de las

demás variables de entrada, además se puede notar

que al disminuir la calibración de la bujía, la

potencia no se ve gravemente afectada siempre y

cuando las demás variables se mantengan en su

nivel máximo.

4. Conclusiones

o Al realizar las distintas pruebas de

medición de potencia con los distintos

parámetros que nos propusimos como

variables independientes se pudo observar

que la mejor potencia obtenida fue con las

características +++(gasolina súper, 1mm

de apertura y ángulo de avance de 17

grados), nuestra expectativa no era que en

esta prueba se obtuviera la mayor potencia

ya que la calibración de la bujía normal

radica alrededor de los 0.7mm y el ángulo

de avance esta entre los 8-10 grados,

Page 9: Investigacion Suzuki

Apellido Autor et al / Titulo del Articulo

9

comprobamos que esto se debe porque el

vehículo fue preparado o trucado, por

consiguiente obtiene un mejor

funcionamiento con las características

anteriormente mencionadas.

o Podemos apreciar que para las

consiguientes pruebas la variación de la

potencia es casi mínima pero va

disminuyendo progresivamente, la mayor

distancia de potencias se puede ver al

colocar gasolina extra.

o Al volver a realizar las pruebas en la

segunda corrida experimental los datos

obtenidos en el banco varían con respecto

a la primera medición pero el resultado

final es el mismo ósea que la mayor

potencia obtenida fue con las variables

independientes +++ y los datos al igual

van disminuyendo según se van dando las

variaciones de las pruebas.