3. INTRODUCCIÓN
• Los motores de combustión interna son estudiados con la finalidad de
mejorar su eficiencia y de contaminar cada vez menos el medio ambiente
para ello es importante comprender el funcionamiento del motor y sus
sistemas. Se debe conocer el comportamiento energético del motor
considerando la energía liberada en la combustión y las pérdidas
energéticas que ocurren durante el funcionamiento del motor debido a los
sistemas y componentes que hacen posible su adecuado funcionamiento. A
este análisis de le conoce como balance térmico que se estudiara en esta
presentación para un Toyota Hilux SRV 4x4.
4. OBJETIVO GENERAL
• Calcular los diferentes calores de salida y entrada
• Proponer medidas para mejorar la eficiencia energética y reducir las emisiones
contaminantes, contribuyendo así al desarrollo de tecnologías más limpias y
sostenibles en el campo de la ingeniería de motores
• Analizar las causas que influyen en la transferencia de calor en los diferentes
sistemas y mecanismos del MCI.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Realizar el balance térmico de un motor de combustión interna (MCI)en este
caso de un motor HILUX-SRV 4x4, con el fin de entender y cuantificar las
entradas y salidas de energía dentro del sistema, mientras se identifican áreas de
pérdida de calor.
6. GLOSARIO
• SRV: Sistema de Recuperación de la Velocidad, una tecnología que se utiliza en los vehículos Toyota
para mejorar la eficiencia del combustible y reducir las emisiones de CO2.
• TGV: Turbocompresor de geometría variable, esto se logra mediante el ajuste de la cantidad de aire que
se permite entrar al motor en cada ciclo de combustión.
• INYECCIÓN COMMON RAIL(carril común) :sistema de alimentación de combustible de los motores de
combustión interna en el que el combustible se distribuye a cada cilindro desde un conducto común y se
dosifica mediante inyectores controlados electrónicamente.
• DOHC: Double Overhead Camshaft, cuya traducción es Doble Árbol de Levas en la Cabeza. En este tipo
de motores, los árboles de levas están localizados en las cabezas de los cilindros con el fin de mover las
válvulas. Estos motores pueden accionar de 3 a 5 válvulas por cilindro. Para aquellos motores de 4
cilindros se podrían accionar 16 válvulas
• 6 A/T : 6 cajas( Automatic Transmition)
• 6M/T : 6 Cajas( Manual Transmition)
• EURO 5 CON FILTRO DE PARTICULAS DPF: Un filtro de anti partículas consta en un artilugio colocado
a la salida de gases del motor y en la línea del escape. Su destino es el de retener las partículas de
carbono solidas que emiten los motores y que no salgan al exterior. En la actualidad, casi todos los
coches diésel que cumplen las normas anticontaminación Euro 5 y Euro 6. Los vehículos que son
anteriores a 2006 es muy probable que no cuenten con ella, ya que la ley se implantó en 2006.
7. BALANCE TÉRMICO
▰ 𝑄0 = 𝑄𝑒 + 𝑄𝑟𝑒𝑓 + 𝑄𝑔 + 𝑄𝑙 + 𝑄𝑐𝑖 + 𝑄𝑟
• El motor del Toyota Hilux
SRV 4x4 tiene una potencia
de 150 KW a 3400 rpm y
consume Diesel grado 3. El
gasoil grado 2 contiene
hasta 500 ppm de azufre en
volumen mientras que el de
grado 3 tiene un máximo
de 10 ppm. Este último está
destinado principalmente al
uso en el parque automotor
moderno homologado bajo
normas Euro 5 y 6″
11. CANTIDAD DE CALOR QUE SE VAN EN LOS GASES DE ESCAPE QG
• 𝑄𝑔 = 𝑄𝑔𝑒 − 𝑄𝑚𝑓 = 𝐺𝑠𝑥 𝑀2𝑥𝜇𝐶𝑝
′′𝑥𝑡𝑟 − 𝑀1𝑥𝜇𝐶𝑝𝑥𝑡𝑚𝑓
• 𝐿0 =
1
0.21
𝑥
𝐶
12
+
𝐻
2
+
𝑂𝑐
32
=
1
0.21
𝑥
0.87
12
+
0.126
2
+
0.004
32
• 𝐿0 = 0.495833
𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑘𝑔
=La cantidad teórica de aire(volumen)
• En este caso se trabaja con 𝛼 = 0.9, pues el vehículo está
equipado con sistema VVT-i, Inyección common rail y 16
válvulas DOHC. Para el Diesel tomamos una masa molar de
𝜇𝑐 = 120
𝑘𝑔
𝑘𝑚𝑜𝑙
19. CONCLUSIONES
Se realizó el balance térmico de un motor de combustión interna (MCI)en este caso de un motor HILUX-SRV 4x4, dándonos como
resultado un correcto balance térmico del 100 por ciento.
La investigación y desarrollo en ingeniería de motores deberían enfocarse en la creación de motores más eficientes que puedan
convertir una mayor proporción de energía de combustible en trabajo útil. Esto puede lograrse mediante mejoras en el diseño de
motores, optimización de procesos de combustión y reducción de pérdidas por fricción. También se debería fomentar la adopción
de tecnologías de propulsión alternativas, como vehículos eléctricos, híbridos, de hidrógeno o de combustibles alternativos. Estas
tecnologías pueden reducir significativamente las emisiones contaminantes y disminuir la dependencia de los combustibles fósiles.
Nuestro balance térmico depende de muchas variables las principales son las especificaciones en el motor que podemos ver en la
ficha técnica como la potencia máxima, el tipo de combustible, el tipo de alimentación la relación de compresión y otros.
Solo el 34.57 % del calor indicado se transforma en trabajo aprovechado por el motor, es decir el 65.43% del calor indicado de
expulsa en pérdidas en los diferentes componentes y sistemas del motor, es por esta razón que los motores de combustión interna
tienen bajas eficiencias, y aun así son aprovechables en diferentes aplicaciones en la actualidad
