41778723 sistema de inyeccion diesel

7/30/2019 41778723 Sistema de Inyeccion Diesel

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SISTEMA DE INYECCION DIESEL

CLCULO Y DIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR

Cilindrada Unitaria

Cilindrada Total

Potencia til del Motor

Consumo horario de combustible

DIMENSIONAMIENTO DEL INYECTOR

Bomba de inyeccin

Consumo de combustible por cilindro segundo

Consumo de combustible por cilindro ciclo

Consumo de combustible por litro y grado de rotacin

Dimetro y carrera efectiva del embolo de la bomba

Rgimen del embolo de la bomba por grado de rotacin

Velocidad del embolo

Tiempo de Inyeccin

DIMENSION DEL INYECTOR

Velocidad de inyeccin

Presin en el inyector

Superficie total del inyector

Numero de orificios del inyector

CAERIAS DE INYECCION

Calculo de caeras de inyeccin

Numero de Reynolds y dimetro critico de la caera

Ecuacin de continuidad Bomba Caera Inyector

Seccin de la caera

Velocidad del combustible


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CALCULO DE LAS DIMENSIONES PRINCIPALES

Se tiene un motor diesel de 4 tiempos con las siguientes caractersticas:

Presin media efectiva (Pme): 7 kg/ cm2 =70.000 kg/m2

Rotacin del cigeal (n): 1.800 R.P.M.

Numero de cilindros: 6

Carrera del pistn (L): 30 cm

Dimetro del cilindro (D): 22 cm

Consumo especifico de

Combustible (Em): 120 gr/Hp h

El clculo de las dimensiones principales ser de acuerdo a la siguiente

secuencia:

CALCULO DE LAS DIMENSIONES PRINCIPALES DEL MOTOR

CALCULO DE LA CILINDRADA UNITARIA (q)

Representa el volumen aspirado en la admisin por cada cilindro.

q= D2 /4 * L 3.14/4 (0.22m)2 * (0.30m) = 0.0114m3

q= 0.0114m3

CALCULO DE LA CILINDRADA TOTAL DEL MOTOR Q:

El motor tiene 6 cilindros por lo que:

Q = q*n = 0.0114m3 * 6 = 0.0684 m3

Q = 0.0684 m3

CALCULO DE LA POTENCIA UTIL DEL MOTOR (Wm)

Es la potencia que se manifiesta en el cigeal, su clculo ser como sigue:

Wu = Pme* Q * n/9000 (HP)=

Wu = 70000 * 0.0684 * 1800/9000

Wu = 957.6 HP


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CONSUMO HORARIO DE COMBUSTIBLE (Ch)

El consumo de combustible del motor por hora, estar en funcin de la potencia

til y el consumo especifico de acuerdo a la siguiente relacin:

Ch = Wu * Em = 957. 6 HP * 0.120 kg/HPh

Ch = 114.912 Kg/l

Su expresin en kg/seg ser

Cn= 114.912 kg/h * 1h/3600 seg

Cn= 0.03192 kg/seg

Considerando que el peso especfico de combustible es:

= 870 kg/m3

La expresin del consumo horario en volumen de combustible (m3) ser:

Ch = 0.3192 kg/s * 1/870 kg/ m3

Ch = 0.000367 m3/seg

Para su expresin de este consumo en milmetros tendremos:

Ch = 0.000367 m3/seg * (1000 mm)3/ m3

Ch = 36.689,6 mm3/seg

DIMENSIONAMIENTO DES SISTEMA DE INYECCION

BOMBA DE INYECCION

La bomba de inyeccin que utilizaremos en nuestro motor ser del tipo boch

(de carrera constante) (tipo bomba individual). En el grafico se vera la planilla

con las caractersticas de este tipo de bombas para poder escoger en dicha

planilla la bomba que necesitamos calculamos con la expresin siguiente, el

consumo de combustible en un cilindro y por ciclo.


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Diametro

piston mm

Carrera

piston mm

Volumen

barrido por

piston

Descarga

mxima por

carrera mm

Relacion de

descarga y

volumen

barrido

456

6.67

7.589

10101112131415161718161718

1920212220

22

252730

77

10101010101010121212121515152020202020

2020202030

35

353535

88137.5

283332385442503636785942

11401357159318472040300034203815404045405080

56306300690076009450

13300

171002000024800

3045

125135160180230280400600730875

105012001350152017202050230026002880

32003500375040004100

5100

67507900

10500

0.340.330.350.380.380.360.360.360.420.530.540.550.570.450.450.440.450.510.510.510.51

0.510.510.510.490.42

0.38

0.390.390.42

II.2 CONSUMO DE COMBUSTIBLE POR CILINDRO Y EN CADA Chs

Considerando que el motor tiene 6 cilindros tendremos.

Chs = Ch/N = 36.689.6mm3 /seg = 6.114.9 mm3 /cil.seg

Chs = 6.114.9 mm3 /cil.seg


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II.3 CONSUMO DE COMBUSTIBLE POR CICLO Y CILINDRO (Cc)

Al tratarse de un motor de 4 tiempos, se debe considerar que solamente (n/2)

son de suministros de combustible.

Entonces n/2 x 60 sern las vueltas del motor por segundo.

Luego Cc = Chs/n/2x60 = 6.114.9 x 120/1800 = 407.6 mm3 /cil.ciclo

Cc = 407.6 mm3 /cil.ciclo

La compresin de combustible en las caeras podr insumirnos u treinta por

ciento (30 %) mas aproximadamente con los que llegamos al siguiente paso.

Cc = 407.6 + 0.3 (407.6) = 529.88 mm3 /cil.ciclo

Cc = 529.88 mm

3

/cil.ciclo

Que representa la descarga por cilindro y por ciclo con el cual entraremos en el

grafico 4 de la bomba, para hallar las caractersticas de la que usaremos, asi

resulta.

Dimetro de pistoncito o embolo de la bomba: 11 mm

Carrera de pistoncitos o embolo de la bomba: 12 mm

II.4 CLCULO DE COMBUSTIBLE POR LITRO Y GRADO DE ROTACION Cc

El suministro del combustible se produce en un cierto ngulo que vale 20 a 25

en cmaras de inyeccin directa de 25 a 35 para motores con cmaras de pre

combustin elegimos para nuestro caso 25 , de manera que el rgimen de la

bomba ser.

Siendo la cilindrada unitaria q = 0.01140 m3/ ciclo

q= 0.01140 m3 x 1000 Lts /1m3 = 11.4 Lits.

q= 11.4 Lits.

Entonces siendo en consumo de combustible ciclo cilindro.


Tendremos:

Cc = 529.88 mm3 /cil.ciclo /11lts/cl.ciclo x 25 = 1.86 mm3 /Lts.grado de

Rotacin

Cc = 1.86 mm3 /Lts.grados de Rotacin


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II.5. CALCULO DE LA CARRERA EFECTIVA DEL PISTON O DEL EMBOLODE LA BOMBA DE INYECCION PARA SUMINISTRAR LA CANTIDADNECESARIA DE COMBUSTIBLE (LE)

Ser

Si el consumo por cilindro es:


El dimetro de pistn o embolo de la bomba es D = 11 mm

La seccin del pistn o embolo ser (b)

b= D2/4 = 3.14/4 * (11 mm)2 = 94.9 mm2

La carrera efectiva del pistn o embolo de la bomba ser

LB = Cc /b = 529.99/94.9 = 5.6 mm

LB = 5.6 mm

II.6 CLCULO DEL REGIMEN DEL PISTON POR GRADO DE ROTACION(Cb)

Cb = LB / = 5.6 MM /25 = 0.224 mm /de Rotacin

Cb = 0.224 mm /de Rotacin

II.7 CALCULO DE LA VELOCIDAD DEL PISTON O EMBOLO DE LA BOMBADE INYECCION (Vb)

Vb = 0.224 mm/Rot * 360 /vuelta * n/2 vueltas/min * 1m/1000 m

Vb = 0.224 * 360 * 1800/2 * 60 * 100

Vb = 1.21 m/seg

II.8 CLCULO DEL TIEMPO DE INYECCION

Si n/2 -------------------------- 60 seg

2s/360 ------------------------- t

t= 25/360 * 60*2/n = 25 * 60 * 2 /360 * 1800

t= 0.0046 seg


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III. DIMENSIONAMIENTO DEL INYECTOR

Se debe calcular la superficie de descarga en el, inyector y en el caso de la

superficie fuera necesario fraccionarla en cierta cantidad de orificios para lo

cual se debe considerar los siguientes aspectos.

III.1VELOCIDAD DE INYECCION (INYECTOR)

La velocidad de salida del combustible por el inyector de acuerdo a normas

tiene un valor promedio de norma Vr = 150 m/seg

VI = 150 m/seg

Este valor tiene relacionado con la siguiente ecuacin

V1 = V 2gHcm/seg

Siendo


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f= Coeficiente de descarga 0.67 a 0.94

H = Es la carga en mts de la columna de combustible que se necesita para

obtener la velocidad de descarga que deseamos, la que conforme a resultados

experimentales conviene que oscile entre 120 a 150 m/s.

III.2 CLCULO DE LA PRESION EN EL INYECTOR (Pr)

Formando para nuestro caso 150 m/seg y un f = 0.9 operando en la presin

con sus transformaciones tenemos lo siguiente

Luego

Optando f = 0.9 y Vr = 150 m/seg se tiene

Po = (VI/14f)2 * c = (150/14 * 0.9)2 * 0.87 = 123 kg/cm2

Po = 123 kg/cm2

Este valor est relacionado con:

Po= P1 Po donde

P1 = Presin de inyeccin

Po = presin del aire comprimido en el cilindro del motor en el momento de

inyeccin.

En consecuencia

P1 = A Po + Po

Considerando que Po = 50 kg/ Cm2 Entonces

P1 = 123 + 50 = 173 kg/cm2

P1 = 173 kg/ Cm2

Que representa la presin de inyeccin


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III.3 CLCULO DE LA SUPERFICIE TOTAL DEL INYECTOR (I)

El consumo de combustible que debe inyectar el inyector al motor seria

Q1 = Cc/ t = I * VI

Siendo Cc el volumen neto que el inyector debe suministrar al motor sin tomar

en cuenta el 30% adicional asumida en las caeras ser.

Cc 407.6 mm3/cil.ciclo

t= tiempo de inyeccin = 0.0046 seg.

En consecuencia

1 = Cc / t * VI = 407 * (mm3) / 0.0046seg * 150m/seg * 1m/1000mm

1 = 407.6 / 0.0046 * 150 * 1000

1 = 0.60 mm2

El valor optimo de la penetracin del chorro de combustible de acuerdo a

normas se considera como su valor a la mitad del dimetro del cilindro del

motor osea D/2 = 22/2 = 11 cm = 110 mm

Penetracin = 110 mm

Con este valor de penetracin utilizaremos el grafico (B) de green que nos da la

abcisa en el dimetro del orificio, que en este caso es 0.45 mm.

Dimetro del orificio = 0.45 mm

III.4 CALCULO DE ORIFICIOS DEL INYECTOR (No)

Debemos relacionar la seccin total de descarga del inyector con la seccin

correspondiente al orificio para determinar la cantidad de orificios.

Para D = 0.45 tenemos:

Entonces

Numero de orificios No= 1/ 0=0.60 /0.1589

No=7.775 orificios

No= 8 orificios


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IV. CAERIA DE INYECCION

IV.1 CALCULOS DE LAS CAERIAS DE INYECION

Las tuberas de inyeccin que conducen el combustible desde la bomba de

inyeccin hasta los inyectores debe ser de dimetro uniforme en toda longitud

capaz de resistir presiones altas y lo suficiente ductil para ser doblado

fcilmente hasta la forma que exige su instalacin en el motor.

La tubera se construye de dimetro reducido y gruesas paredes. Lo primero a

los efectos de disminuir el volumen de combustible alojado en la caera,

atenuando asi los efectos de la compresibilidad, las gruesas paredes se

justifican solo por la resistencia mecnica; sino tambin para reducir vibracin y

aumento de volumen por la deformacin de la caera a presiones elevadas.

IV.2 CALCULO DE DIAMETRO DE LA CAERIA ES UN COMPROMISOENTRE LA PERDIDA DE CARGA EN LA MISMA Y LA COMPRESIBILIDAD.DIAMETROS GRANDES NOS DARAN PEQUEA PERDIDA DE CARGACON GRAN COMPRESIBILIDAD Y VICEVERSA

Determinaremos el DIAMETRO CRITICO de la caera; o sea el

correspondiente al numero de Reynolds 2000, valor limite del movimiento

laminar.

Vc = Velocidad de circulacin en la caera

dc = Diametro critico de la caera

g = Aceleracion de la gravedad

u = Viscosidad absoluta del aceite

EL CAUDAL NETO DEBE ENTREGAR LA BOMBA SERA


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Si Cc = 407.6 m3/cil. ciclo

Y el tiempo de inyeccin ser:

t= 0.0046 seg

El Caudal ser

IV. ECUACION DE CONTINUIDAD BOMBA CAERIA INYECTOR DIAMETRO CRITICO

Deber cumplirse la ecuacin de continuidad para bomba caera y orificios

del inyector (el mismo caudal) luego:

Por lo siguiente:

El valor limite del dimetro critico correspondiente a la expresin anterior que

nos da el numero de reynold de 2000 de la cual sacamos la siguiente expresin

que igualamos a la anterior.

Con lo que podemos calcular el diametro de la caera

Ademas tenemos que

Y tomando la ecuacin de continuidad para el sistema inyector bomba

Y reemplazando en la ecuacin


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Se tiene

Diferencia esta presin entre la bomba y la salida (orificios del inyector

sumando a la anterior la presin a vencer en el cilindro motor obtendremos:

198.6 + 50 = 248 kg/ Cm2

El valor de la viscosidad absoluta que necesitamos esta dado en el grafico

siguiente en funcin de la presin y para el valor de presin anteriormente

calculado resulta.

De:

146

210

286

196

260

336

0.0009

0.001

0.0012

1.55

1.63

1.65

Calculando el dimetro o adoptado para el rgimen ser laminar es 1.63 mm

IV.4 CALCULO DE LA SECCION DE LA CAERIA

VI.5 CALCULO DE LA VELOCIDAD EN LA CAERIA


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Vc = 42.53 m/seg

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