dércio amaral cambula rute da vitória carlos · 2019-03-23 · de un simple motor alternativo de...
TRANSCRIPT
Autor: Avelino González Fernández
Colaboradores: Jose Félix Díaz Iborra
Dércio Amaral Cambula
Rute da Vitória Carlos
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 2
ÍNDICE:
1. ANTECEDENTE ........................................................................ 3
2. INTRODUCCIÓN ....................................................................... 3
3. OBJETIVOS .............................................................................. 3
3.1.Objetivos generales ........................................................... 3
3.2.Objetivos específicos ........................................................ 4
4. DESARROLLO DEL PROYECTO ............................................. 5
4.1.Estudio preliminar de necesidades y recursos .................. 5
4.2.Memoria ............................................................................ 5
4.3.Normativa aplicable ......................................................... 11
4.4.Esquema eléctrico ........................................................... 12
4.5.Circuito impreso y distribución de componentes ............. 13
4.6.Esquema electrónico ....................................................... 15
4.7.Conectores DB9 .............................................................. 16
4.8.Programa Arduino ........................................................... 17
4.8.1.Gestión electrónica del motor .................................... 18
4.8.2.Gestión del cuadro de instrumentos .......................... 18
4.9.Sensores externos .......................................................... 20
4.10.Listado de piezas ........................................................... 23
5. DISEÑO DE PIEZAS 3D .......................................................... 25
6. CONCLUSIÓN ......................................................................... 28
7. AGRADECIMIENTOS.............................................................. 28
8. BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA ............................................. 30
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 3
1. ANTECEDENTE
Los antecedentes son la necesidad de construir una maqueta de
experimentación en la gestión electrónica de la termodinámica de un motor de
combustión alternativo de 4 tiempos, uno de los objetivos es seguir
actualizando el sistema para la experimentación de otros combustibles y
métodos de eficiencia energética como GLP o biocombustible.
2. INTRODUCCIÓN
Partimos con un motor Honda GX 25 un motor estacionario que sirve para las
aplicaciones de jardinería, cultivos, usado para maquinaria agrícola como moto-
sierras, sopladoras, corta-césped. Todos los componentes de este motor, se
irán modificando por una gestión electrónica y un sistema de inyección.
3. OBJETIVOS
3.1. Objetivos generales
Cumplir con el currículo por el que se establecen las enseñanzas
correspondientes al Título de Formación Profesional de Técnico en Automoción
en la Comunidad Valenciana, el cual indica como un módulo del ciclo formativo
la realización de un Proyecto Integrado.
Cumplir con la Orden de 29 de Julio del 2009 de la Conselleria de
Educación, por la que se establecen orientaciones y criterios para la
elaboración de proyectos curriculares, así como la distribución horaria y los
itinerarios formativos de los títulos de Formación Profesional Específica, que se
integran en la Familia Profesional de Transporte y Mantenimiento de Vehículos,
en la cual se indican las capacidades terminales del módulo Proyecto Integrado
que se citan en los objetivos específicos.
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 4
3.2. Objetivos específicos
El motivo de hacer el proyecto es poder adquirir conocimientos sobre un
motor de combustión alternativo de 4 tiempos y las técnicas para
convertirlo de carburación a inyección con gestión electrónica instalada a
dicho motor.
La importancia que tiene dicha modificación es demostrar la posibilidad de
hacer un cambio posible con el fin de tener mejoras en el rendimiento,
y además poder hacer futuros desarrollos en adaptaciones como en:
o Sistemas GLP
o Análisis y experimentación de diferentes biocombustibles
o Desarrollos de panel de a bordo y cuadro de instrumentos
Es de gran importancia en la divulgación y/o investigación docente
porque de ello se trata este proyecto, que vaya evolucionando año tras año
y los alumnos vayan investigando nuevas tecnologías con mejores
acabados y con ello poder hacer cualquier instrumento de (comprobación,
utilización e incluso para exposiciones que la gente pueda ver la evolución
de un simple motor alternativo de 4 a tiempos de combustión a un motor de
gas, hasta un banco de potencia etc.)
Para realizar todas las modificaciones, reparaciones, instalaciones he
utilizado las bases de las asignaturas realizadas durante los dos años de
Formación de Grado Superior en Automoción , en las que destacan:
Elementos amovibles y fijos no estructurales.
Motores Térmicos y sus sistemas Auxiliares
Sistemas Eléctricos y seguridad y confort.
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 5
4. DESARROLLO DEL PROYECTO
4.1. Estudio preliminar de necesidades y recursos
A partir de un motor honda Gx 25 se estudian todas las adaptaciones
necesarias para realizar las modificaciones hasta lograr la gestión electrónica,
con lo que se necesitara:
o Motor completo.
o Cableado diverso
o Fuente de alimentación
o Placa base
o Arduino
o Inyector de gasolina
o Programa controlador
4.2. Memoria
Cuando me entregaron el motor para comenzar las modificaciones pude
observar una seria de fallos en el motor, que tuve que solucionar antes de
empezar a realizar ningún cambio.
A partir de todas las reparaciones realizadas conseguidas con éxito, comencé
con las modificaciones.
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 6
Roscas del
cigüeñal
trasroscadas
El cárter
desatornillado
Tirador de
arranque se
bloqueaba al
tirar
En primer lugar comencé a realizar una base de sujeción para el motor, que se
realizó a partir de una barra de hierro, la cual se cortó con un ángulo de corte
de 45º. Después a partir de las medidas del motor y las condiciones de
funcionamiento se colocaron los tacos del motor para evitar ruidos y
vibraciones.
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 7
Continué desmontando la carcasa del volante de inercia para realizar un
agujero y poder colocar el sensor del cigüeñal. Realizando en el torno un
casquillo de regulación para la altura del sensor.
A continuación se desmontó la tapa del árbol de levas para realizar un pequeño
taladro de 5mm a la polea de plástico para introducir un imán, para detectar las
vueltas del árbol de levas. A su vez se realiza el casquillo del sensor de árbol
de levas para su colocación, se realiza en el torno para dejar a la altura para
que detecte el imán del árbol de levas.
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 8
Una vez tenemos colocados correctamente los sensores, empezamos a idear
maneras de colocación del inyector, para tener una buena inyección con el fin
de que no nos cause molestias a la hora de trabajar con él.
Se cogen las medidas del inyector con el calibre mediante un taco de aluminio
de 42cm de diámetro. Una vez tenemos las medidas se hace la pieza en el
torno, se realiza el orificio de 15mm de profundo y de 13 mm de ancho.
Aprovechando que tenemos los espárragos para la sujeción del carburador
anterior, se hacen dos orificios a la altura de los dos espárragos para usarlo de
sujeción del colector de admisión.
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 9
Una vez colocado el colector de admisión en su posición y queda
correctamente ajustado y que el inyector se acopla bien, se procede a realizar
la entrada de aire a través de una mariposa que se acciona manualmente, y
poder aumentar o disminuir la entrada de aire. Debemos estudiar donde
realizar el agujero y que diámetro del agujero, para conseguir tener una mezcla
estequiometria.
Una vez colocado el inyector en la posición final, se realiza una rampa de
inyección a medida del inyector a través del torno, observando profundidad y
diámetro interior del inyector. Una vez mecanizada la pieza se le realiza una
canalización para la colocación de una junta tórica, para asegurar de que no
tenga tomas de aire. En el extremo opuesto a la entrada del inyector, se
mecaniza un roscado, para que no se escape el tubo de entrada de gasolina.
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 10
Una vez acoplado el inyector en el colector de admisión y la rampa de
inyección quede bien ajustada, se procede a la búsqueda de las características
del inyector como: Presión de trabajo, resistencia, y flujo estático.
Con todos estos datos, se comienza a pensar la mejor manera para darle
presión al depósito, en el cual quede más limpio y sin fugas de aire.
Mediante una válvula de rueda de vehículos, observamos que tiene unas
dimensiones para adaptarse al funcionamiento. Se realiza un agujero de 12mm
en el tapón de llenado y se introduce a presión la válvula. Una vez la válvula
queda colocada, se le da presión al depósito para comprobar que no hay
posibles fugas.
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 11
4.3. Normativa aplicable
Ley de Prevención de Riesgos Laborales.
La Ley 31/1995, de 8 de noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales
es el resultado del acuerdo de varias directivas europeas muy significativas en
materia de prevención de riesgos, relativa a la aplicación de medidas para
promover la mejora de la salud de los trabajadores en el trabajo.
La normativa en materia de PRL se basa en nuestro ordenamiento jurídico, en
la Constitución Española de 1978 con el Artículo 40.2.: Establece dentro de la
política social y económica, el deber de los poderes públicos de velar por la
seguridad e higiene en el trabajo y en el Estatuto de los Trabajadores con el
Artículo 5 Establece que los trabajadores tienen el deber de cumplir con las
obligaciones concretas de su puesto de trabajo y tienen el deber de observar
las medidas de seguridad e higiene que se adopten.
Respecto a la seguridad el objetivo principal es prevenir: Caída de
herramientas, golpes y cortes, caídas al mismo y a diferente nivel,
atrapamientos y riesgo eléctrico.
Respecto a la normativa ambiental abarca las normativas de
ruido y gases.
REAL DECRETO 1513/2005, de 16 de diciembre, por el que se desarrolla la
Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido, en lo referente a la evaluación y
gestión del ruido ambiental. Dicha ley tiene por objeto la regulación de la
contaminación acústica para evitar y, en su caso, reducir, los daños que pueda
provocar en la salud humana, los bienes o el medio ambiente.
Real Decreto 102/2011, de 28 de enero, relativo a la mejora de la calidad del
aire y por el que se desarrolla la Ley 34/2007, de 15 de noviembre, de calidad
del aire y protección de la atmósfera. Se aprueba con la finalidad de evitar,
prevenir y reducir los efectos nocivos de las sustancias mencionadas sobre la
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 12
salud humana, el medio ambiente en su conjunto y demás bienes de cualquier
naturaleza
Directiva CE de seguridad en maquinas
Cumple con la DIRECTIVA 2006/42/CE del Parlamento Europeo y del Consejo
de 17 de mayo de 2006 relativa a las máquinas.
4.4. Esquema eléctrico
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 13
4.5. Circuito impreso y distribución de componentes
Circuito impreso
Distribución de componentes
Pines Componentes
P21 Señal Sensor Hall Árbol Levas
P22 Negativo Sensor Hall Árbol Levas
P23 Positivo + 12V Sensor Hall Árbol Levas
P24 Sensor Hall Cigüeñal
P25 Sensor Hall Cigüeñal
P26 Señal encendido
P27 Negativo bobina
P28 Positivo +12V bobina
P29 inyector
P30 Negativo Inyector
P31 Positivo +12V inyector
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 14
Componentes de la placa
1 Condensadores
2 Led´s
3 Bluetooth
4 Arduino
5 Autoacopladores
6 Resistencias
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 15
4.6. Esquema electrónico
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 16
4.7. Conectores DB9
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 17
4.8. Programa Arduino
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 18
4.8.1. Gestión electrónica del motor
En la gestión electrónica del motor, actualmente podemos gestionar los
tiempos de inyección, conocer el punto muerto superior y las revoluciones del
motor.
Para desarrollos próximos, pretendemos lograr el control del motor mediante la
gestión electrónica. Además uno de nuestros objetivos en este campo, es
representar valores como: Sonda lambda, presión de la admisión, temperaturas
y caudal de aire.
4.8.2. Gestión del cuadro de instrumentos
En el cuadro de instrumentos podremos observar parámetros como; riqueza o
empobrecimiento de mezcla, tiempo de inyección y revoluciones del motor. Las
cuales los podremos modificar con nuestra aplicación para Smartphone desde
nuestro dispositivo androide, enlazándola mediante Bluetooth.
Una vez enlazado y el motor en marcha, podremos ir variando el tiempo de
inyección en (ms), subir o bajar las revoluciones del motor y el botón de paro
nos da la posibilidad de cortar la inyección para parar el motor.
Como bien se ha descrito anteriormente en este proyecto, se quiere llegar a
conseguir la posibilidad de hacer un cambio posible con el fin de tener mejoras
en el rendimiento, y además poder hacer futuros desarrollos en adaptaciones
y a su vez tener la posibilidad de reflejar todos los valores en un cuadro de
instrumentos para observar todos los comportamientos del motor como: Sonda
lambda, presión de la admisión, temperaturas y caudal de aire.
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 19
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 20
4.9. Sensores externos
Sensor de árbol de levas y Sensor de cigüeñal
Datasheet sensor Hall.
Rango de Producto OsiSense XS
Número de la serie Propósito general / General purpose
Tipo de sensor Sensor de proximidad inductivo
Nombre del sensor XS6
Diseño del sensor Cilíndrico M18
Tamaño 62 mm
Tipo de cuerpo Fijo
Material Metal
Tipo de señal de salida Discreto
Técnica de cableado 2/3 hilos
Alcance nominal 8 mm
Función de salida discreta 1 NO
Tipo de circuito de salida AC/DC
Conexión eléctrica Cable
Longitud del cable 2 m
Tensión normal de alimentación 24 ... 240 V AC / DC (50/60 Hz)
Poder de corte en mA 5...200 mA DC
5...300 mA AC
Grado de protección IP IP68 doble aislamiento según IEC 60529
IP69 K según DIN 40050
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 21
COMPLEMENTARIO Datasheet sensor Hall.
Rosca ISO M18 x 1
Detección de la cara Frontal
Frente materiales PPS
Material de la caja Latón niquelado
Zona de operación 0 ... 6,4 mm
Recorrido diferencial 1 ... 15% de Sr
Composición del cable 2 x 0,34 mm²
Material de aislamiento del cable PvR
LED de estado 1 LED (amarillo) para el estado de la salida
Límites de tensión de suministro 20 ... 264 V AC / DC
Corriente residual 0,8 mA, estado abierto
Frecuencia de conmutación 1000 Hz DC
25 Hz AC
La caída de voltaje 5,5 V, estado cerrado
Retardo por primera vez 25 ms
La respuesta del retardo 0,5 ms
Retrasar la recuperación 0,5 ms
Calificación CE
Longitud de rosca 52mm
Longitud 62mm
Peso del producto 0,12 kg
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 22
AMBIENTE Datasheet sensor Hall.
Certificaciones del producto CSA
UL
La temperatura del aire ambiente para el
funcionamiento
-25 ... 70 ° C
La temperatura del aire ambiente para el
almacenamiento
-40 ... 85 ° C
Resistencia a la vibración 25 gn, amplitud: +/- 2 mm (f = 10 ... 55 Hz)
según IEC 60068-2-6
Resistencia a golpes 50 gn (duración = 11 ms) según el IEC 60068-
2-27
Inyector
Tipo de inyectr 0280158015
Tipo EV14
Resistencia (ohm) 12
Medio de ensayo Heptano
Presión de trabajo (kPa) 270Kpa
Caudal inicial (a presión de funcionamiento) (g / min)
177g/min
Caudal estatico de 300 kPa (g / min) 186,6
Caudal estatico de 300 kPa (ml/min) 267
Caudal dinámico con 300 kPa, a 2,5 mg / 1000 Impulsos.)
5,81
Tipo de aerosol E
Ángulo de proyección alfa-50 (Para 2 haces)
20º
Ángulo de proyección alfa-80 (Por cono característica)
¤
Ángulo de desviación axial (ángulo de pulverización doblada)
0º
Ángulo de orientación 40º
La distribución del rociado (área, la cantidad de pulverización)
12°-24°¤>40%
Combustibles permitidos E85
Conector eléctrico USCAR
Largo total 77mm
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 23
4.10. Listado de piezas
1-Casquillo supletorio para sensor de Árbol de levas.
Para lograr un buen funcionamiento del sensor hall y pueda detectar el imán de
la polea de árbol de levas se cogen las medidas para realizar un casquillo
supletorio que quede a la medida exacta.
2-Colector de admisión.
Está conformado a medida para que acople el inyector y tener la entrada de
aire para lograr una buena mezcla.
3-Casquillo de aluminio para inyector.
Está conformado a medida para que acople en el interior del inyector y evitar
pérdidas de gasolina y en el otro extremo que entre el tubo de entrada de
gasolina.
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 24
4-Mariposa
Se ha realizado a mano para que cierre o abra el paso de aire y poder
aumentar o disminuir las revoluciones del motor.
5-Inyector
Va ubicado en un Nissan micra 1.2 gasolina MK2 y mediante la gestión
electrónica, se ha podida ajustar los tiempos de inyección para controlar las
inyección y dejar un funcionamiento correcto.
Referencia: 0280158015
Nombre: Inyector de gasolina
Proveedor: Bosch
6-Conectores DB9
Los conectores DB9 son necesarios para realizar la instalación y poder enlazar
la placa con los sensores externos del motor.
Referencia: CM01
Nombre: Conectores DB9
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 25
7-Sensore Hall
Los sensores hall detectan el imán colocado para detectar las vueltas del motor
y saber en qué punto está y realizar las inyecciones. A su vez conseguimos las
revoluciones del motor.
Referencia: NJK-5002C
Nombre: XS6
5. DISEÑO DE PIEZAS 3D
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 26
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 27
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 28
6. CONCLUSIÓN
Es un proyecto que se puede llevar a cabo para cualquier tipo de utilidad, en
todos los campos de la automoción. En cuanto a la construcción de este
proyecto hemos encontrado grandes dificultades, en cuanto a la adaptación y/o
instalación de cualquiera de las piezas realizadas, instalación eléctrica y/o
electrónica, en la adaptación del inyector al nuevo colector de admisión y como
suministrarle combustible a dicho inyector.
Una de las intenciones futuras para este motor de combustión alternativo de 4
tiempos de inyección directa, es hacerlo funcionar con GLP o biocombustible.
Con esta transformación se podrá impartir clases en el mismo centro para que
todos los alumnos puedan adquirir los conocimientos de saber cómo funciona
un motor modificado para funcionar con otros combustibles, y a su vez, saber
manipular la electrónica que hoy en día es tan importante en la automoción.
7. AGRADECIMIENTOS
En primer lugar tengo que agradecer al instituto I.E.S Canastell y al
departamento Fap-Lap por facilitarme el acceso a sus instalaciones y a sus
medios tanto de herramienta como de maquinara para llevar a cabo el
proyecto. También al departamento de electrónica con el profesor Jose Félix
Díaz Iborra que se ha involucrado para hacer posible este trabajo cooperativo.
El trabajo que ha llevado a cabo este departamento ha sido realizar toda la
parte electrónica y eléctrica para hacer posible el funcionamiento del motor de
inyección con electrónica, haciendo las debidas adaptaciones, comprobaciones
y/o sustituciones en la electrónica.
Por otro lado, en la parte de diseño en 3D, he contado con la colaboración de
dos alumnos del centro Escuela Profesional Amar Terra Verde procedentes de
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 29
Portugal que han venido para realizar las FCTS Europa al centro CIP.
Canastell. Estos dos alumnos; Dércio Amaral Cambula de 22 años y Rute da
Vitória Carlos de 20 años han realizado el ciclo de Metalomecànica de grado
medio. Ellos han decidido venir a España a realizar las prácticas para tener un
conocimiento de trabajo diferente y conocer culturas diferentes y hábitos y
costumbres.
Estos alumnos, han recibido los conocimientos necesarios para el diseño de las
piezas en 3D y lo van a poner en prácticas con los componentes de mi
proyecto.
Y por último agradecer al tutor de mi proyecto Matías Sánchez García por
guiarme en este proyecto y darme la oportunidad de ser el primero en
comenzar con este proyecto, el cual tiene grandes desarrollos por delante.
CIPFP Canastell
Alumno: Avelino González Fernández Tutor: Matías Sánchez García
Proyecto:
Página | 30
8. BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA
o Martín, J., Gómez, T., García, J.L., Águeda, E. Elementos amovibles y
fijos no estructurales. Paraninfo.
o González, D. Motores térmicos y sus sistemas auxiliares. Paraninfo.
o Ros, J.A., Barrera, O. Sistemas eléctricos y de seguridad y
confortabilidad. Paraninfo.
o JR Lojero, maquinaria SA de CV. Honda Flecha Horizontal. Disponible
en: http://www.jrlojero.com/motoreshondagx25.html
o Honda GX25-GX35, Manual del propietario. Disponible en:
http://cdn.powerequipment.honda.com/engines/pdf/manuals/37Z6J601.p
df
o Euro turbo, Fuel Injector Info – Bosch. Disponible en:
http://euroturbo.net/product-info/fuel-injector-info/
o Bosch auto parts, Port fuel injection (PFI). Disponible en :
https://www.boschautoparts.com/en/auto/fuel-injectors/port-fuel-injection
o Telemecanique, Hoja de datos del producto. Disponible en: http://docs-
europe.electrocomponents.com/webdocs/1296/0900766b81296f61.pdf
o Prevención laboral, Manual de prevención de riesgos laborales en
jardinería. Disponible en:
http://www.prevencionlaboral.org/pdf/MANUALES-
agropecuario/Manual%20de%20PRL%20en%20jardineria.pdf
o Comisión Europea de Empresa e Industria, Junio/2010, Guía para la
aplicación de la Directiva 2006/42/CE relativa a las máquinas. Disponible
en:
http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Normativa/ColeccionesRelacio
nadas/ContenidosRelacionados/TaxNormativa4_1/GuiaUEMaquinasDir
%2006_42_ESP.pdf