investigacion suzuki
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Investigacion del angulo de avance de un suzuki forsaTRANSCRIPT
Artículo Científico / Scientific Paper
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DETERMINACION DE LA MAXIMA POTENCIA ALCANZADA POR UN
VEHICULO SUZUKI FORZA, CON SISTEMA DE ALIMENTACION POR
CARBURADOR, EN FUNCION DEL ANGULO DE AVANCE AL
ENCENDIDO, PARA LA CIUDAD DE CUENCA.
Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca-Ecuador, Facultad de Ingeniería Mecánica
Automotriz, Laboratorio de Ingeniería Automotriz, Seminario de Diseño de
Experimentos.
Resumen Abstract
En este trabajo de investigación se pretende
determinar la potencia máxima que puede alcanzar
un vehículo con alimentación por carburador del
año 1988 modelo Suzuki Forza, en función de la
variación del ángulo de encendido del motor, el
tipo de combustible y la calibración de la bujía del
mismo.
Por medio de experimentos de análisis factorial, se
determinó la potencia obtenida al modificar cada
variable, con la finalidad de lograr la mejor
potencia posible para la ciudad de Cuenca.
Palabras Clave: Potencia, Angulo de encendido,
Tipo de combustible, Diseño factorial de
experimentos.
In this document is to determine the maximum power
that can reach a vehicle powered by carburetor of
1988 model Suzuki Forza, depending on the variation
of the angle of engine ignition, fuel type and
calibration of the spark plug.
Through factor analysis experiments, the power
obtained by modifying each variable, in order to
achieve the best possible power for the city of
Cuenca.
Keywords: Power, Ignition angle, Fuel type, Factorial
design experiments.
Artículo Científico / Scientific Paper
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1. Introducción En la actualidad a pesar de la existencia y el
desarrollo de los sistemas de inyección de
combustible en los vehículos y las tecnologías
hibridas que minimizan las emisiones de gases
contaminantes para el medio ambiente, perdura
aun la existencia de vehículos que poseen
alimentación por carburador, tal es el caso de la
ciudad de Cuenca donde existe una gran cantidad
automóviles en circulación con motores
alimentados por sistemas netamente mecánicos,
por esta razón es relevante conocer los parámetros
que pueden ser modificados en un motor de este
tipo de modo que se logre obtener las mejores
prestaciones del mismo, disminuyendo así gastos
innecesarios de recursos tales como los
combustibles.
En el caso de nuestro medio el vehículo en
circulación que posee el sistema de carburador con
mayor existencia en la ciudad es el modelo Suzuki
Forza, debido a su costo accesible para la media
común de la población, razón por la cual se
pretende establecer los parámetros dominables con
los cuales el motor de dicho automóvil puede
alcanzar su mayor potencia, teniendo en cuenta al
altitud a la cual se encuentra ubicada la ciudad que
es igual a 2850 metros sobre el nivel del mar.
Las variables que serán modificadas dentro de los
experimentos que se realicen serán el tipo de
combustible con el cual se alimenta el motor, el
ángulo de avance al encendido, que puede ser
calibrado en el distribuidor del sistema de ignición
y finalmente la apertura del electrodo de las bujías
de cada cilindro del motor. Se establecen además
dos niveles para cada una de las tres variables
independientes, de modo que se obtienen 8
tratamientos experimentales con 1 replica cada
uno teniendo un total de 16 experimentos, que se
realizan en un banco dinamométrico marca
MAHA y herramientas necesarias para la
obtención de datos valederos.
2. Fase Pre – Experimental La potencia de un motor define la capacidad que
tiene el mismo para poder transformar la energía
del combustible que es ingresado a sus cámaras,
en trabajo trasmitido hacia las ruedas, dicha
potencia se encuentra en función de varios
parámetros que rigen el funcionamiento de esta
máquina, siendo los más significativos la cantidad
y relación de mezcla quemada y el ángulo de
avance al encendido proporcionado al momento
de la combustión.
Figura 1. Diseño de Variables
Para el diseño de nuestras variables procederemos
a partir de la imagen anterior en la cual tendremos
que identificar lo que releva a variables
independientes, las cuales influirán directamente
sobre nuestro elemento principal que será el
sistema de encendido y las cuales harán que
cambie a una variable dependiente la cual
dependerá directamente de las variables
independientes por lo que las mismas deberán ser
bastante sensibles para que puedan influir sobre la
variable dependiente.
Figura 2. Variables independientes.
Al imponernos las variables que se observan en la
figura suponemos que las mismas son las mas
relevantes para el cambio nuestra variables
dependiente que será la potencia del vehículo.
El avance al encendido en un vehículo de gasolina
influye directamente sobre la potencia ya que de
este valor en específico dependerá en que
momento sea en que se inicie la combustión de la
mezcla y si por correspondiente todo el empuje
generado por la explosión sea aprovechado
adecuadamente.
Apellido Autor et al / Titulo del Articulo
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El tipo de gasolina es otro factor muy sensible, ya
que si bien sabemos inclusive se realizan estudios
sobre los patrones de vibraciones termografías y
ruidos para poder caracterizar a las gasolinas, es
por el motivo de que al momento de colocar
cualesquiera de los tipos de gasolinas existentes en
el país el desempeño de un vehículo será diferente
con cada una, y esto se debe al grado de octanaje
diferenciado que existe si comparamos una
gasolina súper con una extra, además cabe
recalcar que si colocamos una gasolina con bajo
octanaje a un vehículo con una alta relación de
compresión el mismo tendera a realizar el
fenómeno conocido como auto detonación.
Como variable final hemos colocado la
calibración de la bujía la cual influirá directamente
en lo que corresponde al quemado uniforme de la
mezcla, por ende a la potencia entregada por el
motor, aunque para algunos una simple
calibración podría ser tema de discusión, si
analizamos mediante un osciloscopio que sucede
el momento del chispazo entenderemos por qué se
debe colocar la calibración correcta para el tipo de
bujía y para el vehículo, ya que si bien es cierto al
momento que dejemos muy cerrado el calibre
sucede que para producir el salto de corriente no
necesitaremos todo lo que hemos cargado en la
bobina por lo cual la energía será desperdiciada,
caso contrario si es demasiado la calibración la
energía que se utilizara para el salto de chispa se
encontrara con la resistencia del aire por lo cual el
chispazo será ineficiente y por ende la combustión
no será la adecuada y por consiguiente la potencia
cambiara.
Hipótesis Mediante el incremento del ángulo de adelanto al
encendido hasta los 17 grados, en un vehículo
Suzuki Forza I con sistema de alimentación por
carburador, se lograra incrementar un 10% la
potencia ofrecida por el mismo, para la ciudad de
Cuenca teniendo una altura de 2850 m sobre el
nivel del mar.
Evaluación multifactorial de procesos
Tabla 1: Evaluación multifactorial de procesos.
Nro. De
Niveles Variable
Niveles Unidad
Mínimo Máximo
2
Angulo de
avance al encendido
(AA)
10 17 Grados
2
Tipo de
Gasolina
(G)
Extra Súper Octanaje
2
Calibración
de las
bujías (CB)
0,7 1 mm
La variable de bloqueo corresponde a la
temperatura de trabajo del vehículo que es 90 °C.
Obtención de tratamientos y
aleatorización El número de ensayos a realizar serán los
siguientes:
Debido a la disponibilidad de la maquinaria y
herramientas a utilizar para los ensayos se
realizaran una réplica del experimento por lo que:
Tabla 2: Total de corridas experimentales
Corridas
Experimentales AA G CB
1 10 Súper 1
2 10 Extra 1
3 10 Súper 0,7
4 10 Extra 0,7
5 17 Súper 1
6 17 Extra 1
7 17 Súper 0,7
8 17 Extra 0,7
4
Tabla 3: Repeticiones de corridas experimentales
AA G CB Corridas
Experimentales
Corridas
Experimentales
Tiempo
+1 +1 +1 13 3 3 horas
+1 -1 +1 2 10 3 horas
+1 +1 -1 5 4 3 horas
+1 -1 -1 8 12 3 horas
-1 +1 +1 6 14 3 horas
-1 -1 +1 11 16 3 horas
-1 +1 -1 15 7 3 horas
-1 -1 -1 1 9 3 horas
3. Fase Experimental Es primordial para partir con el análisis
experimental, conocer las condiciones iniciales del
vehículo en el cual se realizaran los tratamientos,
es así que con la ayuda del banco dinamométrico
marcha MAHA se obtuvo las respectivas curvas
de torque y potencia del vehículo Suzuki Forza,
obteniendo los resultados mostrados a
continuación.
Figura 3. Curva de Potencia y Torque del motor.
La potencia obtenida es igual a 18.2 Kw a 5335
rpm del motor y 100,0 km/h de velocidad del
vehículo, y un par de 35,5 Nm a 3645 rpm del
motor con 68,4 km/h de velocidad.
Corridas experimentales Para realizar las corridas experimentales se las
hizo según la tabla 3 la cual indica las condiciones
de las pruebas y en qué orden se las va a realizar,
para la variación de parámetros según las corridas
experimentales, se realizó lo siguiente:
1. Para la variación de gasolinas se hizo lo
siguiente, se colocó en dos pomas de 5
galones gasolina extra y súper y según
nos tocaba realizar las pruebas se
conectaba la manguera de la cual
succiona la bomba de combustible hacia
el carburador para dar el correspondiente
abastecimiento del tipo de combustible.
2. Para la variación del ángulo de avance al
encendido se utilizó una llave 12 mm con
la cual se aflojo el perno que sujeta al
distribuidor para moverlo en sentido
horario que correspondía a un adelanto al
tiempo y en sentido anti horario que
correspondía a un retraso y mediante la
lámpara estroboscópica se comprobaba el
ángulo al cual se quería calibrar el tiempo
para realizar la prueba correspondiente.
3. Para la variación de la apertura de la bujía
se tuvo que sacar cada bujía darle su
correspondiente calibración mediante el
gage y volverlas a colocar en el vehículo.
A continuación se verá las pruebas realizadas en el
orden correspondiente.
Corrida Experimental +++ (13 y 3)
Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina
súper, la apertura de la bujía 1.00 mm, y el ángulo
de avance del encendido se lo realizo con 17
grados de adelanto la siguientes graficas indican la
medición de potencia obtenida con estas
características.
Apellido Autor et al / Titulo del Articulo
5
Figura 4. Medición de Potencia, Corrida Experimental 13
o Prueba 13: 30.1Kw
o Prueba 3: 31.2Kw
Corrida Experimental +-+ (2 y 10)
Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina
súper, la apertura de la bujía 0.7 mm, y el ángulo
de avance del encendido se lo realizo con 17
grados de adelanto la siguientes graficas indican la
medición de potencia obtenida con estas
características.
Figura 5. Medición de Potencia, Corrida Experimental 2
o Prueba 2: 29.8 Kw
o Prueba 10: 30.1Kw
Corrida Experimental ++- (5 y 4)
Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina
súper, la apertura de la bujía 1.00 mm, y el ángulo
de avance del encendido se lo realizo con 10
grados de adelanto la siguientes graficas indican la
medición de potencia obtenida con estas
características.
Figura 6. Medición de Potencia, Corrida Experimental 5
o Prueba 5: 29.6 Kw
o Prueba 4: 29.9 Kw
Corrida Experimental +-- (8 y 12) Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina
súper, la apertura de la bujía 0.7 mm, y el ángulo
de avance del encendido se lo realizo con 10
grados de adelanto la siguientes graficas indican la
medición de potencia obtenida con estas
características.
Figura 7. Medición de Potencia, Corrida Experimental 8
o Prueba 8: 28.5 Kw
o Prueba 12: 29.1Kw
6
Corrida Experimental -++ (6 y 14) Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina
extra, la apertura de la bujía 1.00 mm, y el ángulo
de avance del encendido se lo realizo con 17
grados de adelanto la siguientes graficas indican la
medición de potencia obtenida con estas
características.
Figura 8. Medición de Potencia, Corrida Experimental 6
o Prueba 6: 28.2 Kw
o Prueba 14: 27.8 Kw
Corrida Experimental --+ (11 y 16) Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina
extra, la apertura de la bujía 0.7 mm, y el ángulo
de avance del encendido se lo realizo con 17
grados de adelanto la siguientes graficas indican la
medición de potencia obtenida con estas
características.
Figura 9. Medición de Potencia, Corrida Experimental 11
o Prueba 11: 28.1
o Prueba 16: 27.6
Corrida Experimental -+- (15 y 7) Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina
extra, la apertura de la bujía 1.00 mm, y el ángulo
de avance del encendido se lo realizo con 10
grados de adelanto la siguientes graficas indican la
medición de potencia obtenida con estas
características.
Figura 10. Medición de Potencia, Corrida Experimental 15
o Prueba 15: 27.8 Kw
o Prueba 7: 27.4 Kw
Corrida Experimental --- (1 y 9) Esta prueba en el banco se lo realizo con gasolina
extra, la apertura de la bujía 0.7 mm, y el ángulo
de avance del encendido se lo realizo con 10
grados de adelanto la siguientes graficas indican la
medición de potencia obtenida con estas
características.
Apellido Autor et al / Titulo del Articulo
7
Figura 11. Medición de Potencia, Corrida Experimental 1
o Prueba 1: 27.1 Kw
o Prueba 9: 26.8 Kw
Resultados
Ordenado los resultados obtenidos de acuerdo al
orden en el cual se tomaron las muestras se tiene
los siguientes datos.
Tabla 4. Resultados de las corridas experimentales
AA G CB Corrida
1
Potencia
Kw
Corrida
2
Potencia
Kw
+1 +1 +1 13 30,1 3 31,2
+1 -1 +1 2 29,8 10 30,1
+1 +1 -1 5 29,6 4 29,9
+1 -1 -1 8 28,5 12 29,1
-1 +1 +1 6 28,2 14 27,8
-1 -1 +1 11 28,1 16 27,6
-1 +1 -1 15 27,8 7 27,4
-1 -1 -1 1 27,1 9 26,8
Graficas en MINITAB Posterior a la realización de las corridas
experimentales y obteniendo los resultados de la
potencia del vehículo se procedió a realizar un
análisis grafico de los datos logrados con ayuda
del software Minitab, donde se adquirió las
siguientes gráficas.
Grafica de Efectos Principales
Figura 12. Efectos principales para la potencia
Según la grafica mostrada se puede notar que la
variable que mas efecto tiene sobre la potencia del
vehiculo es el cambio de gasolina extra de 89
octanos ha gasolina super de 92 octanos
sgnificando un incremento de alrededor de 3 Kw,
seguida de esta variable se encuentra el Angulo de
adelanto al encendido que tambien tiene una
inluencia marcada sobre la variacion de la
potencia del motor.
Grafica de Interaccion
Figura 13. Interacciones para la potencia
Con los datos logrados se ha visto que las
variables que mayor interacción entre sí pueden
llegar a tener son el Tipo de Gasolina junto con la
Calibración de la Bujía, aunque no lleguen a
cruzarse dentro del rango que se está establecido
para cada variable, tienen una tendencia muy
marcada a cruzarse extendiendo más el rango de
datos de cada variable.
8
Probabilidad Normal
Figura 14. Probabilidad Normal
La grafica mostrada indica la tendencia de
dispersión de cada muestra teniendo como
referencia la media tomada de todas las
mediciones de potencia realizadas.
Diagrama de Pareto
Figura 15. Diagrama de Pareto
El diagrama nos indica de mejor manera la
interacción entra las variables de entrada y la
incidencia que estas tienen sobre la variable de
salida, de una manera individual y combinadas, es
así que de forma individual la variable Tipo de
Gasolina es la que mayor influencia tienen sobre
la Potencia, mientras que de una forma combinada
las variables Tipo de Gasolina junto con la
Calibración de la Bujía son las que presentan
mayor incidencia.
Grafica de Cubo
Figura 16. Grafica de Cubo
En la gráfica presentada se puede observar la
influencia de cada variable independiente
combinada con las demás, sobre la variable de
salida, que es la potencia, es así que se puede decir
que la máxima potencia del motor será lograda al
manejar los valores de +++ es decir máxima
calibración de la bujía junto con gasolina tipo
Súper de 92 octanos y junto con un ángulo de
adelanto al encendido de 17 grados, mientras que
el tipo de gasolina junto con su grado de octanaje
disminuyen la potencia se ve gravemente afectada
aun así se mantengan los valores altos de las
demás variables de entrada, además se puede notar
que al disminuir la calibración de la bujía, la
potencia no se ve gravemente afectada siempre y
cuando las demás variables se mantengan en su
nivel máximo.
4. Conclusiones
o Al realizar las distintas pruebas de
medición de potencia con los distintos
parámetros que nos propusimos como
variables independientes se pudo observar
que la mejor potencia obtenida fue con las
características +++(gasolina súper, 1mm
de apertura y ángulo de avance de 17
grados), nuestra expectativa no era que en
esta prueba se obtuviera la mayor potencia
ya que la calibración de la bujía normal
radica alrededor de los 0.7mm y el ángulo
de avance esta entre los 8-10 grados,
Apellido Autor et al / Titulo del Articulo
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comprobamos que esto se debe porque el
vehículo fue preparado o trucado, por
consiguiente obtiene un mejor
funcionamiento con las características
anteriormente mencionadas.
o Podemos apreciar que para las
consiguientes pruebas la variación de la
potencia es casi mínima pero va
disminuyendo progresivamente, la mayor
distancia de potencias se puede ver al
colocar gasolina extra.
o Al volver a realizar las pruebas en la
segunda corrida experimental los datos
obtenidos en el banco varían con respecto
a la primera medición pero el resultado
final es el mismo ósea que la mayor
potencia obtenida fue con las variables
independientes +++ y los datos al igual
van disminuyendo según se van dando las
variaciones de las pruebas.