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Revista Energía Mecánica Innovación y Futuro, V Edición 2016, No. 2 (15)
ENERGÍA MECÁNICA INNOVACIÓN Y FUTURO
No. 5 Vol. 1 / 2016 (15) ISSN 1390 - 7395 (2/15)
Artículo Cientíco / Scientic Paper
QUIROZ L., ALVARADO H, QUIROZ J., ANÁLISIS DE LA INCIDENCIA EN LOS PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DEL MOTOR QR25 DEL
VEHÍCULO NISSAN X-TRAIL CUANDO SE UTILIZA EL VARIADOR DE AVANCE AL ENCENDIDO SPARK
11
ANÁLISIS DE LA INCIDENCIA EN LOS PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS
DEL MOTOR QR25 DEL VEHÍCULO NISSAN X-TRAIL CUANDO SE UTILIZA EL
VARIADOR DE AVANCE AL ENCENDIDO SPARK 11
ANALYSIS OF THE IMPACT ON THE QR25 ENGINE PERFORMANCE
PARAMETERS VEHICLE NISSAN X-TRAIL WHEN USING THE TIMING
ADVANCE PROCESOR SPARK 11
Leonidas Antonio Quiroz Erazo
1
, Hugo Ricardo Alvarado Corti
2
, José Quiroz Erazo
3
1,3
Universidad de Fuerzas Armadas ESPE – Departamento de Ciencias de la Energía y Mecánica,
Quijano y Ordoñez y Marques de Maenza s/n.
2
VIHAL Ambato
e – mail:
1
laquiroz@espe.edu.ec,
2
hralvarado@megavihal.com.ec,
3
jlquiroz@espe.edu.ec
RESUMEN
La necesidad de la industria automotriz en
encontrar métodos que permitan aumentar
la potencia y torque del vehículo, así como
también mejorar la calidad del aire reduciendo
el consumo de combustible y disminuyendo
la emisión de gases contaminantes,
ha derivado en esta investigación, que
considera la implementación de sistemas
y dispositivos electrónicos de variación
de avance al encendido, que optimiza el
desempeño del motor de combustión, sin
modicar el encendido original o cualquier
otro elemento. El variador de avance Spark
11 fue implementado en el vehículo NISSAN
X-TRAIL con el propósito de analizar su
inuencia en los parámetros característicos
del motor QR25. Se obtiene y compara los
distintos parámetros como son: torque,
potencia, consumo de combustible y
emisiones de gases a través de las
diferentes pruebas en condición estándar
y bajo la inuencia del variador de avance
al encendido programado en adelantos al
encendido de 6
o
, 9
o
, 12
o
y 15
o
.
Palabras clave
Motor a combustión interna, variador
de avance al encendido, parámetros
característicos, emisión de gases
contaminantes.
ABSTRACT
The need for the automotive industry to nd
methods to increase the power and torque
of the vehicle, as well as improving air
quality by reducing fuel consumption and
reducing the emission of pollutant gases,
has led to this research, which considers
the Implementation of electronic ignition
advance variation systems and devices,
which optimizes the performance of the
combustion engine without modifying the
original ignition or any other element. The
Spark 11 drive was implemented in the
NISSAN X-TRAIL vehicle in order to analyze its
inuence on the characteristic parameters
of the QR25 engine. It obtains and compares
the different parameters such as: torque,
power, fuel consumption and emissions of
gases through the different tests in standard
condition and under the inuence of the
advance drive to the ignition programmed
in advance to the ignition of 6
o
, 9
o
, 12
o
y 15
o.
Keywords
Internal combustion engine, timing advance
processor, performance parameters,
emissions of polluting gases.
1. INTRODUCCIÓN
El variador de avance al encendido Spark
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11 aumenta la potencia del vehículo, mejora
la calidad de las emisiones, reduciendo el
consumo de combustible [1].
La implementación del variador de avance
al encendido Spark 11 en el vehículo NISSAN
X-TRAIL tiene la función de corregir el punto
de encendido, modicando la curva de
avance y logrando un funcionamiento óptimo
del vehículo, dicha corrección es calculada
en función de parámetros almacenados en
la memoria y modicadores externos como
revoluciones por minuto, el sensor del árbol
de levas y el sensor del cigüeñal. [2]
2. DESARROLLO
Para realizar la correcta implementación del
dispositivo variador del avance al encendido
Spark 11, se dene las características del
vehículo NISSAN X-TRAIL, obtener las señales
de los sensores CKP y CMP gura 1 que son de
efecto Hall a través del uso del osciloscopio
automotriz, los mismos proporcionan el
número de pulsos y posición de los cilindros
así como también es necesaria la conexión
eléctrica en función de la disposición de
los terminales de cada uno de los sensores
mencionados. [3][6]
El diagrama de conexión del dispositivo con
los sensores y el pin-out, presentan la forma
de conexión y función de cada terminal del
mazo de cables. CMP (verde y verde/negro),
CKP (amarillo y amarillo/negro), GND (negro)
y alimentación (rojo).
Figura 1. Ubicación de los sensores e ignición
La ubicación del variador de avance al
encendido debe ser de forma horizontal
gura 2 con el propósito de observar los
Leds indicadores los cuales muestran
que el variador de avance Spark11 está
correctamente instalado y funcionando [7].
El variador de avance Spark 11 se colocó
junto a la carcasa del ltro de aire, para
obtener una correcta ventilación
Figura 2. Instalación del variador Spark 11
Para la programación del variador, es
necesario alimentarlo con 12 voltios VDC
colocando el vehículo en contacto. El
cable USB 700 se utiliza como interfaz de
comunicación gura 3 entre el variador de
avance Spark 11 y la computadora, con el
n de transferir los datos para la ejecución
de las diferentes pruebas.
Figura 3. Cable interface de comunicación
Con el software S700 se personaliza y graba
en el variador las curvas de avance estándar
y modicadas de 6, 9, 12 y 15 grados de los
variadores de la serie 700 gura 4.
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Figura 4. Programación con el software S700
3. MATERIALES Y MÉTODOS
Con el n de determinar la incidencia del
variador de avance al encendido Spark
11 en los parámetros característicos
del vehículo NISSAN X-TRAIL se realizó
diferentes pruebas que permiten obtener
y comparar los distintos datos como son:
torque, potencia, consumo y emisiones
de gases contaminantes, conseguidos
en condición estándar gura 5 y bajo
la inuencia del variador de avance al
encendido programado en sus diferentes
ángulos de adelantos al encendido como
son (6
o
, 9
o
, 12
o
y 15
o
).
Figura 5. Prueba en el dinamómetro de rodillos
4. EXPERIMENTACIÓN Y
RESULTADOS
Evaluación de torque.
En la tabla 1 están los resultados del torque,
obtenidos en el dinamómetro. El torque
máximo se consigue, cuando el vehículo
no opera bajo la inuencia del variador de
avance al encendido Spark 11. Si el variador
está activado a 15 grados se logra la menor
lectura siendo 138,5 lbt.ft.
Tabla 1. Análisis de torque
TORQUE
Estándar 156 lbt.ft
Variador 6
o
143 lbt.ft
Variador 9
o
140,33 lbt.ft
Variador 12
o
143 lbt.ft
Variador 15
o
138,5 lbt.ft
El torque del vehículo bajo por la inuencia
del variador de avance al encendido en 6, 9,
12 y 15 grados disminuyo de un 8 a 11 por
ciento de acuerdo a la menor y mayor lectura
en comparación con el torque obtenido sin
la inuencia del dispositivo gura 6.
Figura 6. Comparación de torque
Evaluación de potencia
Los resultados de potencia se muestran
en la tabla 2. Obteniendo la mayor lectura
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cuando el variador está programado a 15
grados y el de menor lectura cuando está
programado a 9 grados.
Tabla 2. Análisis de potencia
POTENCIA
Estándar 124,87 HP
Variador 6
o
124 HP
Variador 9
o
123,4 HP
Variador 12
o
125,93 HP
Variador 15
o
127,43 HP
[7] Las pruebas con el variador de avance al
encendido activado en 9 y 15 grados dieron
como resultado la disminución de la potencia
en un 2,5 por ciento y un aumento de la
potencia del 2 por ciento respectivamente
en el vehículo NISSAN X-TRAIL.
Figura 7. Comparación de la potencia
Análisis de emisiones
Los resultados obtenidos por la prueba de
análisis se obtuvieron siguiendo las normas
NTE INEN 2 204:2002 (tabla 1 y 2 de la
norma). [4] y la norma NTE INEN 2 203:2000.
[5]. Que están en la tabla 3.
Tabla 3. Análisis de emisiones de gases
contaminantes crucero
POTENCIA
Estándar 124,87 HP
Variador 6
o
124 HP
Variador 9
o
123,4 HP
Variador 12
o
125,93 HP
Variador 15
o
127,43 HP
Las emisiones de HC cuando el vehículo
está sin el variador de avance Spark 11
son mayores con 149 ppm en comparación
con las demás conguraciones, de igual
manera los niveles de CO2 son los más altos
alcanzando un 11,02 gura 8.
Figura 8. Comparación de CO2 y HC
Figura 9. Comparación O2 y CO
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Cuando el variador de avance al encendido
Spark 11 esta congurado para 15º los
niveles de CO y O2 son los más altos de
todas las conguraciones gura 9.
Evaluación de consumo de combus-
tible
Cuando el vehículo esta bajo la inuencia
del variador de avance al encendido Spark
11 en 6, 9, 12 y 15 grados muestra una
tendencia de ahorro de combustible
consiguiendo un mejor rendimiento.
Tabla 4. Análisis de consumo de combustible
CONSUMO DE COMBUSTIBLE
Trip
l/100
km
Total l
/100
km
Fuel (l)
Fuel
(l/h)
Estd.
9,50 9,5 2,75 1,75
6
o
8,97 9,0 2,71 1,31
9
o
8,94 8,9 2,69 1,34
12
o
9,17 9,2 2,77 1,23
15
o
9,24 9,2 2,79 1,30
[8] Cuando el vehículo NISSAN X-TRAIL tiene
el variador de avance al encendido Spark11
activado; siempre tendrá un menor consumo
de combustible 1,31 l/h a 6º, 1,34 l/h a 9º,
1,23 l/h a 12º y 1,30 l/h a 15º comparándolo
con el valor del consumo calculado y con el
valor estándar de 1,75 l / h. gura 10.
Figura 10. Comparación de consumo
5. CONCLUSIONES
Al nalizar la investigación, se establecen
las siguientes conclusiones:
• Los resultados obtenidos de la potencia
del vehículo NISSAN X-TRAIL, luego de ser
sometido a la prueba en el dinamómetro
de rodillos muestra que la potencia se
redujo de 124,87 HP (estándar) a 124
HP con una variación al encendido de 6
grados y 123,4 HP con una variación al
encendido de 9 grados.
• Las pruebas con el variador de avance
al encendido activado en 12 y 15 grados
dieron como resultado el aumento de la
potencia del vehículo NISSAN X-TRAIL a
125.95 HP y 127,43 HP en comparación
con 124,87 HP obtenido con el variador
desactivado.
• En lo referente a los valores de torque
obtenidos a través de la prueba en el
dinamómetro de rodillos se determinó
que el mayor torque se produce cuando
el vehículo no opera con el variador de
avance al encendido mostrando un valor
de 156 lbf.ft.
• Los resultados obtenidos después de la
prueba en el dinamómetro de rodillos
con el uso del dispositivo, muestra
una pérdida en el torque en todos los
ángulos de encendido (6, 9, 12 y 15) que
va desde 138,5 lbf.ft hasta 143 lbf.ft en
comparación con el torque estándar.
• Se generó un registro de las variaciones
de los parámetros característicos de
torque y potencia en los cuales se
observa que la potencia obtenida por
medio de cálculos tiene una variación
mínima (pérdida) de 0,93% en kW
y 0,91% en HP, de igual manera se
presenta una pérdida en el torque de
17% en N.m en comparación con la
potencia que consta en la cha técnica
del vehículo, tomando en consideración
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que la potencia y torque calculados se
reducen por el factor de corrección.
• Luego de tabular los resultados de la
prueba de consumo de combustible
se obtuvo que el consumo de litros de
combustible sobre hora se redujo en un
25,14% a 6º, 23,42% a 9º, 29,71% a 12º
y 25,71% a 15º.
• En la prueba de análisis de gases las
emisiones contaminantes se redujeron
en un rango que va desde del 1,17%
hasta el 3,36% cuando el variador de
avance al encendido Spark 11 está
activado.
• Con los resultados de la prueba de
consumo de combustible y de análisis
de gases se comprobó que cuando el
vehículo tiene el variador de avance al
encendido Spark11 activado en 6 , 9 , 12
y 15 grados; siempre tendrá un consumo
menor de 1,4 l / h comparándolo con el
valor del consumo calculado y con el
valor obtenido de 1,75 l / h cuando está
desactivado el dispositivo de igual manera
sucede con las emisiones de HC y CO2
cuando el vehículo está sin el variador
de avance Spark 11 las emisiones son
mayores en un 149 ppm y un 11,02%
respectivamente en comparación con
las demás conguraciones.
6. REFERENCIAS
[1] D. Freire, «Emisiones contaminan-
tes en la combustión», 2013. [En línea].
Available: http://bibdigital.epn.edu.ec/bits-
tream/15000/5799/1/CD-4686.pdf. [Último
acceso: 20 Enero 2016].
[2] Diel Electrónica, «Variadores de avan-
ce al encendido », 2016. [En línea]. Availa-
ble: http://electronicadiel.com/index.php/
producto/variadores-de-avance. [Último ac-
ceso: 12 Mayo 2015].
[3] NISSAN, Service and Repair Manual,
Japon, 2004.
[4] INSTITUTO ECUATORIANO DE NOR-
MALIZACION, NTE INEN 2 204:2002, Quito,
Pichincha, 2002.
[5] INSTITUTO ECUATORIANO DE NOR-
MALIZACION, NTE INEN 2 203:2000, Qui-
to, Pichincha, 2000.Sánchez Gutiérrez, M.
(2013).
[5] Mantenimiento de motores térmicos de
dos y cuatro tiempos. Málaga: IC Editorial.
[6] González Calleja, D. (2015). Motores
térmicos y sus sistemas auxiliares. Madrid:
Paraninfo.
7. BIOGRAFÍA
1
Leonidas Quiroz.-
Ingeniero Automotriz,
Magíster en Gestión de
Energías, Diploma Superior
en Autotrónica, Diploma
Superior en Gestión para el
aprendizaje universitario.
Jefe de Laboratorio de Mecánica de Patio,
Docente de la Universidad de Fuerzas
Armadas ESPE – Departamento de Ciencias
de la Energía y Mecánica.
2
Hugo Alvarado Corti.-
Ingeniero Automotriz,
Asesoramiento en
mecánica y electrónica
del automóvil, Asesor
en importaciones de
autopartes en la empresa
Corpal. Supervisor de
pintura y enderezada en el
Taller Mega VIHAL.
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No. 5 Vol. 1 / 2016 (15) ISSN 1390 - 7395 (2/15)
3
José Quiroz , Ingeniero
Automotriz, Magíster en
Gestión de Energías, Diploma
Superior en Autotrónica,
Diploma Superior en
Gestión para el aprendizaje
universitario. Jefe de
Laboratorio de Autotrónica,
Docente de la Universidad de Fuerzas
Armadas ESPE – Departamento de Ciencias
de la Energía y Mecánica.
REGISTRO DE LA PUBLICACIÓN
Fecha recepción 6 junio 2016
Fecha aceptación 10 diciembre 2016
QUIROZ L., ALVARADO H, QUIROZ J., ANÁLISIS DE LA INCIDENCIA EN LOS PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DEL MOTOR QR25 DEL
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