SEPTIMO ENSAYO DE MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

DIAGNOSTICO DE LOS M.C.I CON COMPUTADOR DE RUTA MULTITRONICS ®

1. OBJETIVOS: Determinar las características principales de funcionamiento de los sistemas

para realizar el OBD (diagnostico a bordo), en los motores de automóviles. Reconocer los principales trabajos de diagnóstico a bordo que podemos

realizar con el computador de ruta MULTITRONICS®. Realizar comparaciones económicas, adicionando carga extra como aire

acondicionado o luces encendidas, y evaluar su impacto económico.

2. FUNDAMENTO TEORICO:

SOBRE EL OBD:En los vehículos modernos (a partir del año 98), se cuenta con un enchufe de diagnóstico, por norma. Que permite realizar el diagnostico a bordo OBD ( On Board Diagnostic), esto permite conectarlos a un dispositivo llamado como computador de ruta, y evaluar los parámetros de motor obtenidos directamente desde la unidad de control electrónico, parámetros obtenidos con diferentes sensores, de modo que se tiene un control a cada instante de las condiciones de operatividad del motor. Si algún sensor llegara a fallar, la acción de la UCE, será la de reconocer la falla y reemplazar la función del sensor, por un valor medio que permita un funcionamiento aceptable del motor, adicionalmente se encenderá una lámpara indicadora de mal funcionamiento, (MIL) que avisa que algo anda mal en el motor.A parte se cuentan con enchufes de diagnóstico del fabricante, ya que no toda la información se puede obtener del enchufe universal de diagnóstico, evitando que cualquiera pudiera reprogramarlo, entonces el fabricante, cuenta con estas vías para modificar cualquier parámetro, readaptando el vehículo a otros regímenes de funcionamiento.

Sobre el computador de ruta MULTITRONICS:

De acuerdo a la página del fabricante, las principales funcionalidades del equipo Multitronics VG1031U (o aproximadamente ese modelo), son:

NúmeroFunciones: VAZ Mik11

Kreis Mikas Protocolos originales Eno.

OBD 2T / 2P / 2S

OBD CAN

J1850 Univ.

Muestra (ajustes para modo universales 1-2) "Opciones de 1.3"

1 El consumo de combustible instantáneo

+ + + + + + + +

2 El combustible restante en el depósito

+ + + + + + + +

3 La temperatura del refrigerante + + + + + + +

4 La temperatura del aire + + + + + + + +5 Velocidad + + + + + + + +6 Revs + + + + + + + +7 Voltaje + + + + + + + +8 Tiempo + + + + + + + +9 Acelerador + + + + + + +

10 Flujo de aire masivo + + + + + + +

11 Pronóstico ejecuta en el contenido del depósito de combustible

+ + + + + + + +

12 El voltaje en el sensor de oxígeno +sólo VAZ

+ + + + +

13 La posición del motor paso a paso + + + +

14 Enmienda UOZ +

15 Duración de la inyección + + + + +

16 Diseño de carga en el motor +

17 La presión en el colector de admisión

+ + +

Mostrar "medio en el viaje" VAZ Mik11

Kreis Mikas Protocolos originales Eno.

OBD 2T / 2P / 2S

OBD CAN

J1850 Univ.

18 Tiempo para un paseo + + + + + + + +19 Consumo a los 100 km por viaje + + + + + + + +20 La velocidad media para el viaje + + + + + + + +21 Kilómetro por viaje + + + + + + + +22 El consumo de combustible por viaje + + + + + + + +23 El costo del viaje + + + + + + + +

Display "Medium / Reset" VAZ Mik11

Kreis Mikas Protocolos originales Eno.

OBD 2T / 2P / 2S

OBD CAN

J1850 Univ.

24 Tiempo después de la reposición + + + + + + + +25 Consumo a los 100 km promedio

después de un reinicio+ + + + + + + +

26 Velocidad media después de la reposición

+ + + + + + + +

27 Ejecutar después de la reposición + + + + + + + +28 El consumo de combustible después

de la reposición+ + + + + + + +

29 Valor después de la reposición + + + + + + + +Pantalla "media acumulada" VAZ

Mik11Kreis Mikas Protocolos originales

Eno.OBD 2T / 2P /

2SOBD CAN

J1850 Univ.

30 La vida útil de almacenamiento + + + + + + + +31 Consumo por 100 kilometros total

acumulado+ + + + + + + +

32 Velocidad media absoluta + + + + + + + +33 Kilometraje Absoluto + + + + + + + +34 Consumo de combustible / Total + + + + + + + +35 El costo / global + + + + + + + +

3. EQUIPOS O INSTRUMENTOS:

En la realización se esta prueba se usaron 2 equipos:

Computador de Ruta Multitronics: Dentro de los principales parámetros que se podían medir, estaban:

Se incluye también el gasto másico de aire en kg/h.

El objeto de estudio, camioneta TUCSON 2008 4X2:Largo/Ancho/alto: 4.325*1.83*1.73 m.Peso: 1462 kg.Capacidad depósito de comb: 58lts.Potencia máxima: 142/ 6000 rpmPar máximo: 188/ 4500 rpmNumero de cilindros: 4Diámetro x carrera: 82 * 93 mmCilindrada: 1975 ccRelación de compresión: 10.1Alimentación: Gasolina sin plomo 95 octanos.Inyección: Multipunto electrónico.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Primero se reconocieron los parámetros que se podían visualizar en la pantalla del computador de ruta.

En el régimen ralentí, se observó un consumo de 0.6 lt/hr de combustible. Enseguida se encendió el aire acondicionado, obteniéndose 1.3 lt/hr, el

gasto de había duplicado. Se encendieron las luces, obteniéndose 0.7 lt/hr, se incrementó el gasto. Posteriormente con ayuda del docente al volante de la camioneta, se tuvo

lectura de los gastos de aire y combustible a diferentes rpm, conforme pisaba el pedal del acelerador, la captura de datos se hizo con cámara fotográfica.

Luego se verifico que la tensión de la batería fuera la adecuada con la que se esté cargando, así como que el regulador de voltaje del alternador diera una entrega de voltaje constante, entonces se observó que la tensión entregada era casi constante, y superior al valor de 12 v para compensar las pérdidas. V = 14. 18 v

Finalmente se tomó lectura del gasto de combustible, conforme se iba acelerando, en 2 casos: con aire acondicionado y sin aire acondicionado.

5. RECOLECCION DE DATOS: Primera prueba: Medición de Gc y Ga:

Punto de medición RPM Gareal(kg/h) Gvcomb(lt/h)

1 703 14.3 0.6

2 1400 14.3 1.3

3 2300 25.5 2.4

4 3500 37.5 3.5

5 4050 46.4 4.4

Segunda prueba: Medición de Gc con y sin A. Acondicionado:

Sin A.A Con A.A

Había cierta inestabilidad en la toma de datos, asociada a la dificultad de mantener la posición del pedal en un punto determinado por mucho tiempo. Por ello se obtuvieron algunas medidas erróneas, donde las rpm bajaban cuando en la lectura anterior subían, así que se eliminó las mayorías de estos datos, quedando un número de lecturas desiguales para cada caso.

6. PROCESAMIENTO Y ANALISIS DE DATOS:

Gvcomb(lt/h) RPM0.6 6990.9 14681.3 13371.4 13421.6 16621.7 17491.8 18641.9 19472.5 25382.6 24522.7 28743.2 32463.4 33484.1 39204.3 39815.4 45555.5 4297

Gcombv(lt/h)a RPM

1.3 8191.4 8401.9 1427

2 13622.1 16602.2 16622.7 20352.9 2120

3 20543.1 22273.2 22653.4 23173.7 26513.8 26723.9 26684.1 30314.4 31584.5 33605.2 34245.7 37906.9 3945

Con la información recopilada, debemos procesar la información, calcular Alfa y calcular la eficiencia volumétrica.Para ello nos valemos de las siguientes formulas:

Coeficiente de exceso de aire ()

α=Ga

Gc× Lo

Dónde:

Lo: Relación estequiométrica = 14,58 kg-aire/kg-comb.

Gc: Gasto de combustible (kg/hr).

Ga: Masa de aire fresca (kg/hr).

Eficiencia Volumétrica o coeficiente de llenado (v)

ηv=Ga

60τ×V h×ρk×i×n

Dónde:

Ga: Masa de aire fresca (kg/hr).

Vh: Cilindrada unitaria ¿π4×d2×s.

k: Densidad del aire 0,895 kg/m3, AQP.

i: Numero de cilindros (4).

n: número de revoluciones (RPM).

: número de tiempos (motor de 4 tiempos =2).

punto medición RPM Gareal(kg/h) Gvcomb(lt/h)Gcomb(kg/h) Ra/c α Gat (kg/h) ηv

1 703 14.3 0.6 0.45 31.78 2.180 37.28 0.3842 1400 14.3 1.3 0.975 14.67 1.006 74.24 0.1933 2300 25.5 2.4 1.8 14.17 0.972 121.97 0.2094 3500 37.5 3.5 2.625 14.29 0.980 185.60 0.2025 4050 46.4 4.4 3.3 14.06 0.964 214.77 0.216

Con la información recopilada, podemos proceder a realizar las gráficas pertinentes:

Gc (kg/h) vs. Rpm:Asumiendo una densidad de 750 kg/m³.

Es evidente el creciente consumo de combustible al ir acelerando.

Ga (kg/h) vs. RPM :

Si el consumo de combustible aumenta, necesitaremos más aire para quemarlo.

Alfa vs. RPM:

Asumiendo un Lo: Relación estequiométrica = 14,58 kg-aire/kg-comb, vemos que los valores están bordeando los valores de 1, por ejemplo el segundo punto de medición es exactamente 1. Se debe notar que el primer punto, no es una tendencia habitual, posiblemente sea un error de medición.

Nv vs. RPM:

Ignorando el primer punto, la tendencia es creciente.Ahora procesaremos la información correspondiente al consumo de combustible, con y sin aire acondicionado:

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000

1

2

3

4

5

6

7

8

Gasto de combustible sin aire acondicionado (lt/h)Gasto de combustible con aire acondicionado (lt/h)

RPM

Gc(lt/h)

Es evidente que para compensar el régimen de funcionamiento y el hecho de añadir una carga más como el aire acondicionado o las luces, se tendrá que suministrar más combustible. Además al cambiar de régimen, por ejemplo, pisar más el pedal, el consumo también tiende a subir.

Ahora restaremos las dos curvas, para obtener la curva: delta de Gcomb vs. Rpm y ver como varia este incremento en gasto de comb. Al aumentar las rpm, y veremos que efectivamente, cada vez aumenta.

Aplicando la regresión cuadrática, y tabulando las funciones:

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000

1

2

3

4

5

6

7

8

f(x) = 2.40450044163966E-07 x² + 0.000425399081570237 x + 0.880590311459397

f(x) = 0

Gasto de combustible sin aire acondicionado (lt/h)Polynomial (Gasto de com-bustible sin aire acondicionado (lt/h))Gasto de combustible con aire acondicionado (lt/h)Polynomial (Gasto de com-bustible con aire acondicionado (lt/h))

RPM

Gcomb(lt/h)

x y1 Y2 dif(y2-y1)0

819 0.8145761 1.3423522 0.5277761840 0.82856 1.35772 0.52916

1337 1.1852569 1.7729138 0.58765691342 1.1890964 1.7775928 0.58849641362 1.2045044 1.7964088 0.59190441427 1.2551329 1.8586658 0.60353291468 1.2875024 1.8988048 0.61130241660 1.44356 2.09572 0.652161662 1.4452244 2.0978488 0.65262441749 1.5184001 2.1920002 0.67360011864 1.6174496 2.3210992 0.70364961947 1.6905809 2.4175618 0.72698092035 1.7696225 2.522845 0.75322252054 1.7868916 2.5459832 0.75909162120 1.84744 2.62748 0.780042227 1.9474529 2.7633058 0.81585292265 1.9835225 2.812645 0.82912252317 2.0333489 2.8810978 0.8477489

2452 2.1652304 3.0638608 0.89863042538 2.2511444 3.1840888 0.93294442651 2.3662801 3.3465602 0.98028012668 2.3838224 3.3714448 0.98762242672 2.3879584 3.3773168 0.98935842874 2.6009876 3.6821752 1.08118763031 2.7721961 3.9303922 1.15819613158 2.9142964 4.1383928 1.22409643246 3.0146516 4.2863032 1.27165163348 3.1329104 4.4616208 1.32871043360 3.14696 4.48252 1.335563424 3.2223776 4.5949552 1.37257763790 3.66941 5.26942 1.600013920 3.83464 5.52188 1.687243945 3.8668025 5.571205 1.7044025

Solo restamos donde los rangos de ambas graficas coinciden.Obtenemos la siguiente gráfica: lt/h vs. RPM

500 100015002000250030003500400045000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

diferencia de gastos (lt/h)

diferencia de gastos (lt/h)

Finalmente, considerando el precio del galón (3.785 lt) en 14 s/. gasolina 90 octanos:

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 45000

1

2

3

4

5

6

7

costo (s/./h) vs. RPM

costo (s/./h) vs. RPM

Por ejemplo, si nos aventuráramos a realizar un viaje al pedregal, o a Mollendo, estaríamos consumiendo un galón de más si usáramos el A.Acond. INTERESANTE.

7. CONCLUSIONES:

Se reconoció, la importancia de contar con un equipo de diagnóstico a bordo, lo que nos permite tener un mejor desempeño de acuerdo a nuestro estilo de manejo.

Pudimos reconocer los principales trabajos de diagnóstico, como son, verificación del óptimo funcionamiento del regulador de la batería, control del consumo de combustible a diferentes cargas. Así como la verificación de las condiciones del motor en cada momento.

Al aumentar la carga, ya sean luces, A.Acond, etc., el motor tendrá que quemar más combustible, ya que tendrá que compensar el quemar combustible para cargar el alternador y accionar los artefactos, con un ingreso adicional del combustible.

A mayores RPM se observa el crecimiento del consumo de aire, todo esto de acuerdo al aumento de comb. Y la necesidad de quemar rápida y óptimamente el combustible.