Resumen de Implementation of a 3.5 kW resistive load bank for a single-cylinder diesel engine test bench

Miguel Celis Quintero, Gabriel Hernandez Acosta, Jorge Eliécer Duarte Forero

• español

  En este artículo se presenta la implementación de un banco de carga resistivo de 3.5 kW aplicado a un banco de prueba de motor Diesel monocilíndrico cuatro tiempos acoplado a un alternador. Con este banco de prueba experimental, es posible realizar el estudio mecánico, termodinámico y de emisiones contaminantes en motores de combustión interna de encendido por compresión o provocado. Aplicando la metodología de investigación cuantitativa se lleva a cabo el diseño del sistema de carga eléctrico, y los circuitos de control de potencia con sus elementos de seguridad, y mediante un software CAD se crea la estructura y carcasa basados en medidas antropométricas, aplicándole un estudio de esfuerzo mecánico sobre las piezas diseñadas a través de un análisis de elementos finitos (AEF).   Se detalla el desarrollo de un sistema de aceleración eléctrico y de instrumentación para el sensado de potencia y torque en motores de baja cilindrada, con un error de medición menor al 1%.  De igual forma, el AFE permitió cuantificar los esfuerzos máximos y garantizar un factor de seguridad por encima de 5.  Con la caracterización de los sensores implementados, se logró un coeficiente de correlación de hasta 99.97%, y en la medida de potencia un error inferior al 3%, lo que conlleva a una alta capacidad de caracterización de cualquier máquina térmica con una potencia igual o menor a la de diseño.

• English

  This article presents the implementation of a 3.5 kW resistive load bank applied to a four-stroke single-cylinder diesel engine test bench that operates with an alternator.   With this experimental test bench, it is possible to perform mechanical, thermodynamic, and polluting emissions studies in compression-ignited or induced internal combustion engines.   Applying the quantitative research methodology, the design of the electric charging system is carried out. Power control circuits and safety elements are designed for the load back. CAD software is used to design the structure and casing considering anthropometric measurements. Also, finite element analysis (FEA) is incorporated to verify the structural and thermal design criteria.   he implementation of an electrical and instrumentation acceleration system for sensing power and torque in low-displacement engines showed a measurement error of less than 1%. Similarly, the FEA allowed to quantify the maximum efforts and guarantee a safety factor above 5.   With the characterization of the implemented sensors, a correlation coefficient of up to 99.97% was achieved. The power measurement displayed an error lower than 3%, which leads to a high characterization capacity of any thermal machine with equal power or less than the designed one.