Examen Convalidación EMTP

Transcripción

GUÍA DE LABORATORIO
RAS8301-L03M
Ciclos de Marcha y medición de gases
Guía demostrativa con apoyo de alumnos.
CARRERA:
446301 ING. EJEC. MECÁNICA AUTOMOTRIZ Y AUTOTRÓNICA
ASIGNATURA: RAS8301 “RENDIMIENTO DE AUTOMOVILES”
SEMESTRE: VIII
PROFESOR:
Axel Herrera.
1. Introducción
Los ciclos de marcha de un automóvil, nos generaran diferentes concentraciones de gases emitidos por un
motor, estos deben cumplir con las normas vigentes, para comprobar el real estado del automóvil en cada ciclo
de marcha, se utiliza un dinamómetro el que nos entregara los valores reales para cada ciclo de marcha tanto
en un automóvil con cambios mecánicos y uno automático.
2. Objetivos
El objetivo de la actividad es que cada alumno conozca y pueda realizar mediciones de gases del tipo
“dinámica”, es decir con el vehículo en movimiento. Simulando condiciones de funcionamiento según un
ciclo de marcha establecido internacionalmente o realizando mediciones de acuerdo a diferentes rangos de
funcionamiento del motor, los cuales pueden realizarse con la ayuda el dinamómetro de rodillos y la
máquina de gases.
Al completar esta guía el alumno será capaz de:
-
Conocer los ciclos de marcha y la emisión de gases de un motor bencinero automático y mecánico
3. Duración
Tiempo estimado de duración de la guía 160 minutos
4. Prerrequisitos
Ninguno
5.
Bibliografía previa
Manual de la técnica del automóvil BOSCH
JM Alonso Motores
Escuela de Ingeniería
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Cada vez que vea este símbolo
llame al profesor para que le entregue las indicaciones necesarias para
continuar con la actividad.
6. Marco teórico
Ciclos de Marcha:
En 1968 la California empezó a limitar las emisiones de sustancias dañosas de los vehículos.
Hoy en todo los países industrializados hay controles sobre los gas de descarga de descarga previstos por la
Ley que se diferencian en base al ciclo de guía y a los valores limite admitidos.
El principio
general es el
siguiente:
Un programa de guía predefinido (visto como referencia para el comportamiento de
guía en determinadas zonas) viene ejecutado sobre un banco de prueba de la potencia
y están determinadas, entonces, las cantidades de sustancias dañosas emitidas.
El banco de prueba puede ser regulado en modo que la potencia de los frenos corresponda a las resistencias
que se verifican durante el funcionamiento sobre la carretera y el volante simula el peso del vehículo.
Desde 1982, para USA, Japón y Europa, los procedimientos de análisis han sido unificados:
aparatos con absorción para CO e CO2
analizador con ionización de llama para HC
aparato con químico lumine ciencia para NOx.
El gas de descarga producido por el vehículo durante el ciclo de prueba viene diluido con el aire ambiente
depurado y aspirado por un compresor mediante un conducto de Venturi, o también mediante un compresor
volumétrico.
En la bolsa (o bolsas) de recogida no viene transportada la corriente del gas de descarga diluido, pero
únicamente una corriente parcial y de igual composición.
Al fin del ciclo la concentración de sustancias dañosas en la bolsa de recogida corresponde exactamente al
valor medio de la mezcla aire-gas de descarga aspirada.
Conociendo la capacidad volumétrica del conducto Venturi, aquella del compresor volumétrico e los valores de
densidad, se pueden calcular las cantidades de contaminador emitidos durante la prueba.
El ciclo de guía por utilizar es diferente para los varios países y está prescripto por la ley junto al procedimiento
de prueba y los valores limite.
Existen los siguientes ciclos:
Ciclo de prueba ECE
Ciclo de prueba USA
Ciclo de prueba para el Japón
Detección de las pérdidas para evaporación
Además de la emisión de los gases contaminadores, que se verifica a continuación de la combustión del motor,
un vehículo emite también importantes cantidades de hidrocarburos para evaporación.
Esta emisión de hidrocarburos puede derivar pérdidas en el sistema del carburante (por ejemplo cubierta del
depósito aflojado), pero también por los sistemas descarga del depósito o otros no adecuadamente
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dimensionados.
El procedimiento mas utilizados para la detección de las pérdidas por evaporación es el método SHED.
En este procedimiento el vehículo está colocado en una cámara con tenida de gas y después del desarrollo de
una prueba de una hora se mide el aumento de la concentración de HC en la cámara.
Sobre la base de esta medición están determinadas las pérdidas por evaporación en la prueba.
Ciclo de Marcha ECE
En el ciclo de prueba ECE (figura 26), el flujo de los gas de descarga diluidos con aire está recogido en una
única bolsa (figura 27).
Fig.26: Ciclo de guía ECE/CEE
Recorrido prueba: 4,052 km = 1,013 km (longitud ciclo) x 4 ciclos/test
Duración ciclo: 195 s - Vel. media: 18,7 km/h - Vel. max.: 50 km/h
Fig.27: Instalación de prueba para el test Europa
1. Frenos - 2.Masa rotatoria - 3.Gas de descarga - 4.Filtro del aire - 5.Aire recopilado - 6.Radiador
7. Temperatura gas - 8.Presión - 9.Compresor con pistón giratorio
10. Contenedor de recogida (100 l) - 11.Descarga
Los valores limite aumentan, en base a la tabla mencionada en la figura 28, cuando aumenta el peso del
vehículo.
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Fig.28 - Valores limites ECE/CEE en función de la masa de referencia del vehículo
Para cumplir completamente a las prescripciones de homologación deben ser controladas también las
concentraciones de óxido de carbono al régimen del mínimo y la eficiencia de descarga de la base.
A partir del 1988 ha sido decidido, para la Comunidad Europea (CEE), una restricción de los valores limite,
escalonada, como se nota en la tabla de figura 29, en base a las clases de cilindrada, por lo tanto sea los
mismos valores que los términos de entrada en vigor dependen de la cilindrada.
Fig.29 - Últimos valores limites sobre los gases de descarga para la CEE
Ciclo de Marcha USA.
En el ciclo de prueba Usa (figura 30), la corriente diluida de los gas de descarga viene recogida en tres bolsas
en base a las fases de prueba (figura 31).
Fig.30: Ciclo de prueba USA (FTP 75)
Longitud ciclo: 11,115 milla - Duración ciclo: 1877 s + 600 s de pausa
Vel. media: 34,1 km/h - Vel. max.: 91,2 km/h
Fase a frío (ct): 0 - 505 s; fase establecida (s): 505 - 1372 s;
pausa (motor apagado) 1372 - 1972 s (10 min); fase a caldo (ht): 1972 - 2477 s
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Fig.31: Instalación para el ciclo de prueba USA
1.Frenos - 2.Masa volanica - 3.Gas de descarga - 4.Filtro del aire - 5.Aire rarefacto - 6.Inyector
Venturi de prueba - 7.Temperatura gas - 8.Presión - 9.Inyector Venturi - 10.Compresor11.Depósito de recogida
(100 l) - 12.Descarga
Los valores limites americanos valen para cada auto vehículo de nueva matriculación (NUEVOS),
independiente por la cilindrada y el peso del vehículo.
Los valores medios deben ser respectados también después de haber recorrido 50000 millas.
También las pérdidas por evaporación del sistema de preparación de la mezcla y del depósito que se verifican
antes, durante y después de la prueba son limitadas por las normas.
Además de los valores de la tabla, que se miden a nivel del mar, para los modelos a partir del 1981 existen
también los estándares para altitudes superiores a los 1219 m (altitudes de referencia 1620 m).
Todos los auto vehículos de los 49 estados producidos desde 1984 deben satisfacer en cuota los mismos
valores limite que a nivel del mar (figura 32).
Fig.32: Valores limites para USA -Estados Federales (49 estados) y California - Ciclo de prueba FTP 75
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Ciclo de Marcha Japonés.
Fig. 33
El test japonés es compuesto por dos ciclos de prueba
(figura 33) con los ciclos de guías diferentes.
Curva 1 - Ciclo con 11 modos (test a frío)
Longitud del ciclo: 1,021 km
Número ciclos/test: 4
Velocidad media: 30,6 km/h
Velocidad máxima: 60 km/h
Porcentaje mínimo: 21,7 %
Curva 2 - Ciclo con 10 modos (test en caliente)
Longitud del ciclo: 0,664 km
Número ciclos/test: 6
Velocidad media: 17,7 km/h
Velocidad máxima: 40 km/h
Porcentaje mínimo: 26,7 %
El así llamado ciclo con 11 modos viene efectuado cuatro veces después del arranque a frío.
La segunda prueba, el así llamado ciclo con 10 modos, se efectúa seis veces como prueba en caliente, de los
cuales se mide solo los últimos cinco ciclos.
El gas de descarga diluido se recoge de vez en vez en una bolsa.
En la prueba a frío se indica las sustancias dañosas en g/test, mientras en la prueba a caliente se refieren al
trato de guía, es decir se conmutan en g/km.
También las pérdidas por evaporación del sistema de preparación de la mezcla, del depósito, ecc.., que se
verifican antes, durante y después de la prueba, se limitan determinadas en base al método SHED (figura 34).
Fig.34: Valores limites para el Japón - Ciclos de prueba Japoneses
En figura 35, están mencionados los valores para otros países, basados sobre los procedimientos americanos
del 1972 y 1975 (FTP72 y FTP75).
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Fig.35: Valores limites para otros países con procedimientos de prueba americanas
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Cada vez que aparezca este símbolo
indíquele al profesor para que le de la explicación necesaria
al procedimiento a seguir.
7. Actividades a realizar: Ciclos de Marcha y medición de gases
a. Equipos requeridos
-
1 Vehículo bencinero con caja mecánica.
-
1 Vehículo bencinero con caja automática.
-
1 Dinamómetro de rodillos.
-
1Analizador de gases con medición de Nox.
b. Número de alumnos sugerido por equipo
10 alumnos.
c. Instrumentos requeridos
-
Ninguno
d. Herramientas requeridas
-
Ninguna
Actividades programadas:
Recopilar los siguientes datos en forma precisa y completa en la siguiente tabla:
1- Reconocimiento del vehículo bencinero con caja mecánica a evaluar.
Tipo de vehículo.
Marca del vehículo.
Nombrar aspectos técnicos del vehículo.
Cilindrada
Tipo de caja de cambios
Cantidad de marchas de la caja
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2- Reconocimiento del vehículo bencinero con caja automática a evaluar.
Tipo de vehículo.
Marca del vehículo.
Nombrar aspectos técnicos del vehículo.
Cilindrada
Tipo de caja de cambios
Cantidad de marchas de la caja
EL ASPECTO MAS IMPORTANTE ES RESPETAR LAS NORMAS DE SEGURIDAD QUE SE
INDICARAN POR EL PROFESOR, APARECEN SEÑALADAS MEDIANTE GRÁFICAS EN EL EQUIPO Y
SEÑALADAS ADEMÁS EN EL MANUAL DEL DINAMOMETRO.
EL USO DE ESTA IMPORTANTE HERRAMIENTA REQUIERE UNA ACTITUD RESPONSABLE DE SU
PARTE.
EN CASO CONTRARIO DEBERA ABONDONAR LA ACTIVIDAD, REGISTRANDOSE LA PONDERACIÓN
MINIMA (1.0) EN SU REGISTRO E CALIFICACIONES.
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e. Descripción y procedimiento
Se deberá controlar las emisiones de un automóvil bencinero (mecánico y automático) en cada ciclo de
marcha. Deberá realizar un análisis del comportamiento de las emisiones de cada automóvil, resaltando
las principales diferencias y fundamentándolas. El análisis se debe realizar en forma individual y será
entregado al final de la clase, el que será evaluado por el profesor en la pauta de evaluación de la guía.
Considerar que las marchas se analizaran dependiendo del comportamiento de del automóvil
para llegar a la velocidad necesaria.
Análisis de emisión de gases en cada marcha para un vehículo bencinero (mecánico) con
carga en el eje de 300 Nm a una velocidad de 90 Km/ hr.
Condición del automóvil
Análisis
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Marcha seleccionada: PRIMERA
Gas para el análisis: CO, HC,
NOX, CO2
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Marcha seleccionada: SEGUNDA
NOX, CO2
Marcha seleccionada: TERCERA
NOX, CO2
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Marcha seleccionada: CUARTA
NOX, CO2
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Marcha seleccionada: QUINTA
NOX, CO2
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Análisis de emisión de gases en cada marcha para un vehículo bencinero (automático) con
carga en el eje de 300 Nm a una velocidad de 90 Km/ hr.
Condición del automóvil
Análisis
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Marcha seleccionada: PRIMERA
NOX, CO2
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Marcha seleccionada: SEGUNDA
NOX, CO2
Marcha seleccionada: TERCERA
NOX, CO2
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Marcha seleccionada: CUARTA
NOX, CO2
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Marcha seleccionada: QUINTA
NOX, CO2
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Comparación entre potencia a las
ruedas, automóvil bencinero V/S
automóvil Diesel
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Comparación y análisis del comportamiento de gases de cada vehículo, considerando las
principales diferencias y fundamentándolas.
Automático v/s mecánico
Comparación
de
emisiones
de
ambos automóviles en cada marcha
Los gases a comparar son:
CO, HC, NOX, CO2
Análisis
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Para el desarrollo de la actividad el alumno debe seguir los pasos que el profesor determine.
Luego el alumno debe seguir los siguientes pasos:
1- Conexión del equipo: Retirar las protecciones de seguridad del dinamómetro
2- Conectar la alimentación eléctrica del módulo con el dinamómetro
3- Conectar la alimentación eléctrica al ventilador.
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4- Asegurarse de frenar el ventilador y ubicarlo frente al automóvil.
5- Encender el computador del equipo y la pantalla.
6- Encender el vehículo y colocarlo frente al dinamómetro para que adquiera temperatura de
funcionamiento el motor.
7- En el escritorio abrir ahora el programa del dinamómetro el cual permitirá aplicar la “carga” al vehículo
durante la prueba, en este mismo programa seleccionando F3, subir la bandeja del dinamómetro que
permite que el vehículo pose sus ruedas motrices sobre los rodillos.
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8- Revisar niveles de fluidos, presión de neumáticos, torque de ruedas y algún elemento extraño en los
dibujos del neumático
9- Ingresar el vehículo al dinamómetro
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10- Una vez el vehículo en los rodillos hacerlo rodar a una velocidad baja para que busque su propio centro
longitudinal de desplazamiento, es decir que se mantenga circulando en línea recta solo.
11- Al llegar a este punto fijarlo mediante las cintas dispuestas para esta operación
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12- Montar los topes de seguridad que se instalan a un costado de ambas ruedas motrices.
13- Pasar las marchas cuando el profesor lo indique.
14- Realizar los ciclos de marcha que están “guardados” en el programa del dinamómetro y realizarlos
según las instrucciones que entregue el profesor.
15- Guardar todos los equipos y proceder a contestar las preguntas planteadas por el profesor.
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Pauta de evaluación de la guía
Rut
Nota
Alumno
Fecha
“Rendimiento de automóviles”
Asignatura
Sigla
Sección
RAS8301
Ciclos de Marcha y medición de gases
N°Actividad
03
Nombre
20% Habilidades
7 – Logrado
1 - No Logrado
%
Descripción
U/ Manuales
10%
Usa correctamente los manuales de servicio para extraer la
información requerida para la actividad.
U/ Instrumentos
10%
Usa correctamente los Instrumentos del equipo
Análisis de la actividad 80%
Descripción
Análisis de Emisión de gases
Auto bencinero mecánico
20%
Análisis de emisión de todos los gases en cada marcha
Auto bencinero automático
20%
Análisis de emisión de todos los gases en cada marcha
Comparación entre gases
emitidos por cada automóvil
40%
Análisis entre cada automóvil en base a los gases
emitidos
Análisis de Emisión de gases
Actitudes : Descuento (si se aplica) en cada item  - Máximo 3,5 puntos menos de la nota
 - Logrado
 - No
Logrado
Descripción
Mantiene su espacio de trabajo ordenado mientras realiza la
experiencia y se comporta en forma ordena mientras realiza
las actividades
Mantiene su espacio de trabajo limpio mientras realiza la
experiencia y se preocupa de que quede limpio al finalizar la
actividad
Realiza la experiencia cuidando no producir daños físicos a
los componentes, compañeros y a sí mismo.
Orden
0.5
Limpieza
0.5
Cuidado
1.0
Seguridad
1.0
Observa las normas y ocupa los implementos de seguridad
al trabajar
Autocontrol
0.5
Se mantiene controlado a pesar de los intentos fallidos y
ante la presión del tiempo para realizar las actividades
Firma Alumno
Descuento
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