Resumen de Ensamble e instrumentación de un banco didáctico para pruebas de arranque en motores de combustión interna

Carlos Alberto Romero Piedrahita, Andrés Felipe Rodriguez Valencia, Mauricio Monroy

• español

  La medición instantánea de velocidad angular en volantes de inercia se ha usado, entre otras aplicaciones, en pruebas experimentales de motores de combustión interna para diagnosticar fallas, particularmente se ha implementado para evaluar las curvas de desempeño de motores de arranque y el estado inicial de las baterías. El presente artículo se enfoca en el desarrollo de un banco de pruebas didáctico basado en volante para realizar el diagnostico de desempeño de motores de arranque hasta de 3 kW, arrancadores eléctricos de motores de combustión interna de hasta 3 litros de cilindrada, propios de automóviles comerciales. Se describen las características principales del banco diseñado: elementos mecánicos, estructurales y accesorios; captadores de desplazamiento angular, corriente y voltaje de arranque, sistemas de lectura, tratamiento y presentación de información. Se emplea un sensor inductivo para la detección de la posición angular de un volante de inercia dotado de corona dentada; la señal análoga es convertida a digital y procesada digitalmente en un código escrito en Matlab®. Durante el ensayo del motor de arranque de prueba, se determina la variación de la potencia eléctrica entregada por éste y la variación de la velocidad angular del sistema de carga (volante) desde su inicio hasta la estabilización. La información experimental adquirida permite construir y analizar los perfiles de comportamiento de velocidad angular, intensidad de corriente, tensión y potencia eléctrica instantáneas. La contrastación, frente a las formas de características de los motores de arranque comerciales, del comportamiento de las señales de voltaje, corriente y potencia consumida del motor de arranque probado en el banco construido, permiten concluir sobre la idoneidad del banco y de la metodología concebida para realizar pruebas didácticas de caracterización y diagnóstico de motores de arranque en el Laboratorio de Máquinas de Combustión Interna de la Universidad Tecnológica de Pereira.

• English

  The instantaneous measurement of angular speed in flywheels has been used, among other applications, in experimental tests of internal combustion engines to diagnose their working conditions; particularly it has been implemented to evaluate the performance curves of starter motors and the battery conditions. This article focuses on the development of a flywheel-based didactic test bench to diagnose performance of starters of up to 3 kW power, installed in internal combustion engines of up to 3 liters of displacement, typical of commercial cars. The main features of the designed bench are described: mechanical elements, structural elements and accessories; angular displacement, current and starting voltage sensors and systems for reading, processing and presentation of information. An inductive sensor is used for the detection of the angular position of a flywheel equipped with a toothed crown; the analog signal is converted to digital and digitally processed in a code written in Matlab®. During the test of the testing starter motor, the variation of the electric power delivered by it and the variation of the angular speed of the charging system (flywheel) from its initial state to stabilization are determined. The acquired experimental information is used to construct and analyze the behavior profiles of instantaneous angular speed, current intensity, voltage and electrical power. Confronting the forms of characteristics of commercial starters provided by the starter manufacturers, with those of the voltage, current and consumed power signals of the starter tested in the built bench, allows us to conclude on the suitability of the designed test bench and the conceived methodology to carry out didactic characterization and diagnosis tests of starter motors in the Laboratory of Internal Combustion Engines of the Technological University of Pereira.