Calculo Termodinamico De Un Motor De Combustion Interna

Llene los siguientes tomando como referencia los datos proporcionados por un fabricante de motores o vehículo, el cuál representará el prototipo o modelo a seguir durante su cálculo termodinámico.

No. Parámetros Símbolo Unidad Valor

01 Motor prototipo: motor Duratec,Ford fiesta

02 Potencia efectiva nominal Ne kW 137.9

03 Frecuencia de rotación nominal n rev/min 4500

04 Momento torsor o par motor máximo Me máx. Nm 116.7

05 Frecuencia para el régimen de máximo torque no rev/min 4000

06 Cilindrada Vl L (cm3) 1.596 cc

07 Cantidad de cilindros i 4

108 Relación de compresión ε 11:1

09 Diámetro de los cilindros D mm 54.5

10 Carrera de trabajo S mm 57.3

11 Tipo de motor (marque cuál?) Gasolina

Diesel

Gas

12 Tiempos τ 4

13 Aspiración

08 Presión atmosférica Po MPa 0.085

09 Temperatura atmosférica To K 293.15

10 Composición química del combustible de un kilogramo):

Carbono

Hidrógeno

Oxígeno

C

H

Oc

kg

kg

kg

0.85

0.15

0

11 Tipo de cámara de combustión

12 Tipo de sobrealimentación Compresor

13 Exponente politrópico de compresión η1 1.32

14 Exponente politrópico de expansión η2 1.19

15 Grado de elevación de la presión λ 2.06

16 Relación R/L (radio de la manivela/ longitud de biela) λ1 0.27

17 Calor de combustión inferior del combustible Hu 44000

INDICE

INTRODUCCION

1. CALCULO TÉRMICO 4

1.1PROCESO DE ADMISIÓN 4

a) Entrada de mezcla fresca 4

b) Calentamiento de la carga 5

c) Depresión en la admisión 5

d) Presión al final de la admisión 5

e) Coeficiente de gases residuales 6

f) Temperatura de la carga fresca al final de la admisión 6

g) Coeficiente de llenado o rendimiento volumétrico 6

1.2 PROCESO DE COMPRESIÓN 6

1.3 PROCESO DE COMBUSTIÓN 7

1.3.1 CALCULO TERMODINÁMICO 7

a) Cantidad teórica del aire 7

b) Cantidad de carga fresca (M1, G1) 8

c) Cantidad de productos de la combustión 8

d) Coeficiente de variación molecular 8

e) Temperatura máxima del ciclo 9

f) Grado de elevación de la temperatura 9

g) Presión máxima del ciclo 10

1.4 PROCESO DE EXPANSIÓN 10

1.5 PROCESO DE ESCAPE 11

1.6 PARAMETROS INDICADOS 11

1.6.1 Presión media indicada 11

1.6.2 Consumo especifico indicado de combustible 12

1.6.3 Rendimiento indicado 12

1.7 PARÁMETROS EFECTIVOS 13

1.7.1 Perdidas mecánicas 13

1.7.2 potencia de perdidas mecánicas 13

1.7.3 Presión media efectiva 14

1.7.4 Rendimiento mecánico 14

1.7.5 rendimiento efectivo 14

1.7.6 consumo específico de combustible 15

1.8 DIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR 15

INTRODUCCION

El motor de combustión interna proporciona la potencia necesaria para mover el vehículo. El tipo de combustible que se utiliza en motores de gasolina o de diesel es diferente, debido al método utilizado para el encendido del combustible. Un motor diesel es un motor térmico de combustión interna cuyo encendido se logra por la temperatura elevada que produce la compresión del aire en el interior del cilindro, conocido también como motor de encendido por compresión.

Todos los motores de nueva construcción son sometidos a una larga serie de mediciones alternadas con severas pruebas de durabilidad y de carga.

Las pruebas principales son las que sirven para obtener los valores relativos a la potencia, torque y consumo de combustible, la representación grafica de estos tres parámetros analizados anteriormente es lo que se conoce con el nombre de curvas características de un motor.

Estas representan las variaciones cuantitativas de la potencia, torque y el consumo de combustible en función de la velocidad de giro de un motor.

En un motor ideal, el consumo horario seria proporcional a la velocidad del motor, ya que la cantidad de combustible inyectada en cada ciclo debería ser la misma. Por el mismo motivo, el torque debería ser constante, la potencia proporcional a la velocidad y el consumo de combustible.

Las condiciones a las cual va a trabajar el motor se prueban en un dinamómetro, que este opone una resistencia al giro del motor. Este crea un par resistente que es el que proporciona la “carga” al motor. Esta carga a de ser variable para ensayar distintas condiciones operativas del motor.

1. CALCULO TÉRMICO

El cálculo térmico es para un motor de cuatro tiempos de gasolina sobre-alimentado.

La sobrealimentación en los motores consiste en situar un dispositivo entre el purificador de aire y los cilindros con el objetivo de aumentar la presión con que la carga fresca entra a los cilindros.

PROCESO DE ADMISIÓN

Parámetros de presión y temperatura de los gases residuales:

P_r=(0.75…0.98)P_k Para motores sobrealimentados

P_r=(1.25)(0.085 MPa)=0.21 MPa

T_r=900…1100 K Para motores de gasolina

T_r=900 K

a) Entrada de mezcla fresca

La presión de sobrealimentación

P_k=(2.2…2.5)P_o El grado de sobrealimentación se considera alto

P_k=(2.5)(0.085 MPa)=0.097MPa

b) Calentamiento de la carga

∆T=10…30 K Motor de gasolina de 4 tiempos

∆T=20 K

c) Depresión en la admisión

El valor de la depresión en la admisión se calcula por

∆P_k=Ka∙〖Wa〗^2/2∙ρa∙〖10〗^(-6)

∆P_k=(3)(〖100〗^2/2)(1.01)(〖10〗^(-6) )=0.00969 kg⁄m^3

Ka=3 Depende del valor de las resistencias hidráulicas

〖Wa〗^2=80 m⁄s Velocidad de movimiento de la carga fresca

-Densidad de la carga fresca

ρa=(To∙28.96)/(8314∙To)

ρa=((0.21)(28.96))/(8314(293))=1.01kg⁄m^3

d) Presión al final de la admisión

La presión al final de la admisión disminuiría en la magnitud de la perdida de presión durante la presión durante el proceso, por eso:

Pa=Po-∆Pa

Pa=0.085-0.00969=0.075MPa

e) Coeficiente de gases residuales

Este coeficiente evalúa el grado de limpieza de los gases quemados

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