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LABORATORIO No. 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 INTRUMENTOS A UTILIZAR

2.1. Motor

Marca : Nissan GA15DS

Potencia : 70 kW @ 6000 rpm

Torque : 126 Nm @ 3600 rpm

Cilindrada : 1497 cc

Diámetro y carrera : 73,6 mm y 88 mm, respectivamente

Orden de encendido : 1-3-4-2

Tipo de encendido : Distribuidor y bobina

Relación de compresión : 9,5:1

2.2. Dinamómetro

Marca: Zöllner & Co Kiel

Tipo de frenado: campo electromagnético refrigerado por agua

Rangos de torque: 0 a 150 Nm (± 0,5 Nm) y 0 a 300 N m (± 0,5 Nm)

Velocidad máxima: 10000 rpm

2.3. Tacómetro

Marca: Grünzweig – Hartmann AG

Rango de velocidad: 0 a 10000 rpm (± 200 rpm)

2.4. Tanque con placa orificio (para medir el consumo de aire)

Diámetro de la placa de orificio: 32,04 mm (CONFIRMAR!)

Coeficiente de descarga del orificio: 0,6 (CONFIRMAR!)

2.5. Manómetro digital marca Dywer

Rango : 0-40 inH2O (0 – 0,1bar)

2.6. Transmisor de presión marca Yokogawa

2.7. Analizador de Gases AVL

2.8. Sensores de temperatura para refrigerante, lubricante y aire

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

2.10. Cronometro digital

2.11. Higrómetro

2.12. Luz de Sincronización del Avance de Encendido (Pistola Estroboscópica) marca SNAP-ON.

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3. PROCEDIMIENTO

3.1. Verificación del banco de pruebas del motor

1) Verifique el nivel de aceite del motor con la varilla de medición.

2) Verifique el nivel de refrigerante en el tanque de expansión.

3) Asegúrese que el sistema de agua del laboratorio este funcionando.

4) Verifique que fluya agua a través del freno. La válvula globo central, ubicada en el panel de control del equipo, debe estar abierta aproximadamente media vuelta.

5) Verifique que las válvulas de los tanques de combustible se encuentre cerradas

6) Verifique que los interruptores de las electroválvulas de combustible (GLP-GNV) se encuentren desactivadas.

7) Verifique que el analizador de gases este cerca del equipo y conectado.

8) Verificar que el tanque con placa orificio se encuentra conectado con la admisión de aire del motor y que se haya conectado el manómetro digital con el tanque.

3.2. Procedimiento de arranque

1) Verificar que la válvula de salida del tanque de combustible este abierta.

2) Activar los interruptores del panel, los cuales están adosados en la pared.

3) Activar, mediante una llave, el panel de control de la unidad.

4) Activar la válvula solenoide que permite el paso de GASOLINA (combustible a utilizar en este Laboratorio) hacia el motor.

5) Colocar la palanca de la válvula mariposa en la posición media y activar el botón del sistema de encendido.

6) Presionar el pulsador de arranque para el motor hasta que éste encienda.

7) Una vez arrancado el motor, regular la velocidad con la palanca de la válvula mariposa y esperar a que la temperatura del motor aumente hasta el valor de operación (aproximadamente entre 70 a 80 °C).

3.3. Procedimiento de ensayo

Para ajustar la sincronización correctamente, deberá conocer la especificación de sincronización de su motor. Luego se deberá proceder de la siguiente manera, considerando la figura anexa:

1) Apague el motor y conecte la luz de sincronización. Por lo general, el cable captador de la luz se conecta a la bujía No.1, insertando un cable adaptador entre la bujía y el cable de la bujía. Se necesita un adaptador para no perforar y dañar el cable de la bujía con un dispositivo captador de corriente. Sin embargo, si la luz de sincronización tiene un captador magnético inductivo, podrá usted conectar el captador directamente al cable de la bujía, sin temor de perforar el cable.

2) Localice las marcas de sincronización en la polea del cigüeñal, el amortiguador de vibraciones o la cubierta de la caja de engranajes, o en el volante, en la parte trasera del motor. Limpie bien las marcas; si no resaltan bien, aplique tiza de color blanco o pintura

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blanca a la marca de sincronización especificada para el motor y también en el puntero o línea indicadora.

3) Arranque del motor. Tenga cuidado durante este procedimiento. Estará usted trabajando cerca de correas, poleas y un ventilador en movimiento.

4) Apunte la luz de sincronización hacia la marca de sincronización. Sujete el instrumento como si fuera una pistola. No lo incline; aviste en línea recta hacia abajo, o a lo largo de la herramienta. Si el encendido está sincronizado de acuerdo con la especificación, la marca de especificación sincronizada aparecerá estacionariamente en relación al puntero o marca indicadora. Si la marca de sincronización se mueve cada vez que la luz de sincronización emite un haz, habrá que ajustar la sincronización.

5) Afloje el perno de sujeción del distribuidor para ajustar la sincronización. Esto libera al distribuidor para que pueda girar. Tendrá que emplear una llave acodada, si tiene dificultades alcanzando el perno de sujeción con una llave convencional.

6) Haga girar lentamente al distribuidor mientras apunta la luz de sincronización hacia la marca de sincronización. Si la luz de sincronización comienza a moverse más de lo que se movía antes, haga girar el distribuidor en dirección opuesta. Siga moviendo el distribuidor hasta que la marca de sincronización especificada se alinee con el puntero o la marca indicadora, y aparece inmóvil cada vez que la luz emite un haz.

7) Apriete el perno de sujeción del distribuidor y vuelva a comprobar el ajuste para asegurarse de que la sincronización no se alteró al apretar el distribuidor.

EN LA CONDICIÓN DE RALENTÍ (1000 RPM) Y LUEGO DE HABER ALCANZADO LA TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE DEL MOTOR, EL ÁNGULO DE ENCENDIDO SERÁ VARIADO EN 5 POSICIONES: 1) ángulo original (~ 15° APMS considerando gasolina de 98 octanos), 2) ángulo original + 5°, 3) ángulo original + 10°, 4) ángulo original - 5° y 5) ángulo original - 10°. Ajustado el ángulo de encendido, se procederá a levantar los parámetros de desempeño y emisiones en 4 puntos de plena carga correspondientes a los siguientes regímenes de velocidad: 1500, 2000, 2500 y 3000 rpm.

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3.3.1. Análisis de gases Colocar la pinza inductiva en el cable de bujía del motor para que el analizador detecte la

velocidad del cigüeñal del motor. Introducir la sonda de gases al menos 30 cm dentro del tubo de escape, ubicado en el

segundo piso del Laboratorio de Energía. Iniciar la medición siguiendo los procedimientos que indica el analizador. Antes de iniciar el retiro de todos los accesorios del analizador verifique que el motor este

en ralentí. Retirar la sonda de gases. Preste mucha atención al momento de retirar la sonda, puede

estar muy caliente tras la medición. Retirar la pinza inductiva del cable de bujía del motor.

3.4. Parada del motor 3.4.1. Normal

1) Reducir el torque aplicado en el dinamómetro con la perilla de excitación y cerrar la válvula de mariposa simultáneamente a fin de evitar que el motor llegue a embalarse sin carga.

2) Desactivar el dinamómetro. Desactivar el botón que energiza el sistema de encendido.

3) Desactivar la válvula solenoide que permite el paso de combustible. Cerrar la válvula del depósito de combustible.

4) Desactivar el panel de control con el interruptor principal.

5) Cortar el suministro de agua hacia el dinamómetro.

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3.4.2. Emergencia

1) Desactivar la válvula solenoide que permite el paso de combustible.

2) Cerrar la válvula del depósito de combustible.

3) Desactivar el botón que energiza el sistema de encendido.

4) Desactivar el Freno-Marcha.

5) Girar la perilla de excitación a posición cero.

6) Cerrar totalmente la válvula de mariposa.

4. CÁLCULOS Y GRÁFICOS A REALIZAR [Peso: 40%]. Para cada condición de “carga x velocidad”, calcular y graficar los siguientes parámetros, en función del ángulo de encendido:

a. Potencia efectiva: [kW] b. Consumo específico de combustible: [g/kW.h] c. Presión media efectiva: [bar] d. Rendimiento volumétrico: [%] e. Rendimiento efectivo: [%] f. Factor lambda. g. Emisiones (CO, CO2 y HC)

Nota: cada parámetro deberá ser graficado en una figura separada.

5. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS [Peso: 40%]. 5.1. Para cada gráfica, afirmar las tendencias aparentes de los resultados. ¿Cómo es que

cada parámetro cambia con respecto a la variable independiente (potencia y/o torque, régimen de giro y factor lambda)?

5.2. Explique PORQUE ocurren estos comportamientos (qué efectos provocan los cambios observados en 5.1?).

6. EVALUACIÓN EXTRA [Peso: 20%]. En UNA página explicar:

Explicar el sistema de encendido electrónico que equipan los MECH, mencionado las ventajas del sensor de combustión anormal (autoencendido o detonación). Nota: EVITAR COPIAS DEL CICLO PASADO

En los actuales MECH, cual es el límite del avance y retraso del ángulo de encendido de la bujía. Fundamente sus respuestas. Nota: EVITAR COPIAS DEL CICLO PASADO Incluir tres fuentes científicas, utilizando la Guía PUCP para el citado de fuentes.