Topicos Selectos II - Control de Sistemas Dinámicos​ dek Automóvil II

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
CARRERA:
Ingeniería en Sistemas Automotrices
ASIGNATURA:
Control de Sistemas Termodinámicos del automóvil II
SEMESTRE: Octavo
OBJETIVO GENERAL:
Integrar un control automático a los sistemas termodinámicos del automóvil con sensores de control en los
diferentes sistemas electrónicos de control: de combustible, de inyección de gasolina y de enfriamiento, para la
eficientización mecánica y de control del vehículo.
CONTENIDO SINTETICO:
I.
II.
III.
IV.
V.
Sensores para el control mediante la retroalimentación en el vehículo.
Sistemas electrónicos de control de combustible.
Sistemas de control de enfriamiento del automóvil.
Sistemas electrónicos de inyección de gasolina.
Integración y presentación del proyecto de control de sistemas termodinámicos del vehículo.
METODOLOGÍA:
El profesor integrará grupos de trabajo para el desarrollo de un proyecto de control de sistemas termodinámicos.
El profesor expondrá el tema, de forma general, apoyándose de las tecnologías de la información. Mediante el
método de inducción sistemático, para que el alumno aplique los temas principales de cada unidad didáctica.
El Alumno asociará los sistemas de inyección, combustión y enfriamiento de un automóvil, con sensores que
permitan el control automático de los sistemas termodinámicos, apoyado de programas computacionales. Y
resolverá ejercicios en clase y extra clase con supervisión del profesor para integrar el control automático a un
sistema termodinámico del automóvil para el desarrollo de un proyecto técnico-económico del diseño de sistemas
termodinámicos.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
Se evaluará con tres exposiciones departamentales donde muestren el avance de su proyecto
Prácticas de laboratorio
Participación en clase, trabajos de avance de su proyecto.
La calificación definitiva será la suma de la obtenida en las exposiciones, en el laboratorio y trabajos de avance
de su proyecto
BIBLIOGRAFÍA:
1. Arias Paz, Manual de automóviles, 55ª. Edición, Editorial Dossat, 780 págs, España, 2004, ISBN: 84-896-5658-.
2. Crouse, William H., Anglin, Donald L., Puesta a Punto y Rendimiento del Motor, Editorial Alfaomega, 3ª Edición,
540 págs, México, 2005, ISBN: 970-15-0674-X.
3. Guido J., Clements, Administración exitosa de proyectos, Editorial Thomson Learning, 2ª Edición, 2003, 220
págs, ISBN: 855645-79 México.
4. Jóvaj, M. S., Motores de automóvil, Editorial Mir, 1ª Edición, 120 págs, Rusia, 2007, 3ª Edición, ISBN: 2-1298206-8.
5. Kuo, Benjamín, Sistemas de Control Automático, Editorial Pearson Prentice Hall, México, 7ª Edición, 890 págs,
México, 2006, , ISBN: 968-880-723-0.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ESCUELA:
SUPERIOR
DE
INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA
CARRERA: Ingeniería en Sistemas Automotrices,
Ingeniería en Sistemas Computacionales.
OPCIÓN: Control de Sistemas Automotrices
(electrónica).
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO:
ASIGNATURA: Control de Sistemas Termodinámicos del
Automóvil II
SEMESTRE: Octavo
CLAVE:
CRÈDITOS: 4.5
VIGENTE: Enero 2011
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico – Práctica (optativa)
MODALIDAD: Presencial.
TIEMPOS ASIGNADOS
HRS/SEMANA/TEORÍA:
HRS/SEMANA/PRÁCTICA:
0.0
4.5
HRS/SEMESTRE/TEORÍA:
HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA:
0
81
HRS/TOTALES:
81
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
POR: Colegio de Ingeniería en Sistemas Automotrices
REVISADO POR: Comisión de Programas Académicos
de ISISA
APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar:
Dr. Emmanuel Alejandro Merchán Cruz, M en C. Miguel
Ángel Rodríguez Zuno, Ing. Miguel Álvarez Montalvo, M.
en C. Jesús Reyes García, M. en C. Arodi Rafael
Carballo Domínguez, Ing. Apolinar Francisco Cruz
Lázaro, LAI. Josefina González de la Riva. Ing. Eusebio
Vega Pérez.
.
AUTORIZADO POR: Comisión de Programas
Académicos del Consejo General Consultivo del IPN:
___________________________________________
Ing. Rodrigo de Jesús Serrano Domínguez
Secretario Técnico de la Comisión de Programas
Académicos
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA:
Control de Sistemas
Termodinámicos del Automóvil II
CLAVE:
HOJA:
3
DE
11
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
Para los sistemas automotrices, una de las partes fundamentales en su estudio es el control de los sistemas
termodinámicos, los cuales contemplan los modelos a seguir para su correcto funcionamiento. Estos modelos
ayudan a estos sistemas a tener un mayor rendimiento.
En este contexto, dentro de los planes de estudio de Ingeniería de la ESIME, se ha incluido la asignatura de
Control de Sistemas Termodinámicos del Automóvil II, como una continuación de la asignatura de Control de
Sistemas Termodinámicos del Automóvil I, la base de la asignatura es la transferencia de Calor, la dinámica de
fluidos, la termodinámica y su control.
Sustentada en la experiencia, los avances tecnológicos logrados en el siglo anterior, que han originado cambios
importantes en todas las especialidades de la Ingeniería, aunque en todos ellos los principios físicos de los
sistemas termodinámicos se han conservado inalterables. Nadie puede predecir con exactitud qué innovaciones
técnicas que se conseguirán en el futuro, pero si se puede estar seguro de que los principios del Control de
Sistemas Termodinámicos del Automóvil contribuirán en ellas, principalmente en la rama de la Ingeniería en
Sistemas Automotrices.
El curso se desarrolla proporcionando los conceptos teóricos fundamentales de las principales técnicas de
análisis, realizando suficientes ejercicios ilustrativos por parte del profesor. Por su parte, el estudiante realizará
ejercicios complementarios proporcionados por el profesor. Se desarrollarán prácticas de laboratorio en las que
se realizarán modelos y simulaciones del comportamiento de los diferentes sistemas termodinámicos
contemplados en los vehículos. Previo a este curso, el alumno mostrará una propuesta para desarrollar un
proyecto, donde se maneje el control, con el fin de conocer su comportamiento termodinámico mediante una
aplicación práctica, lo cual definirá los parámetros principales para el desarrollo del proyecto.
El Control de Sistemas Termodinámicos del Automóvil II es fundamental para el alumno puesto que es en estos
elementos en donde se aplican los conocimientos de sus materias en la realización de un proyecto.
Las asignaturas antecedentes son: Control de Sistemas Termodinámicos del Automóvil I.
Las asignaturas consecuentes son: Estancia industrial o proyecto terminal.
Las asignaturas colaterales son: Sistemas de control de modelos automotrices.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
Integrar un control automático a los sistemas termodinámicos del automóvil con sensores de control en los
diferentes sistemas electrónicos de control: de combustible, de inyección de gasolina y de enfriamiento, para la
eficientización mecánica y de control del vehículo.
.
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ASIGNATURA:
N° UNIDAD:
Control de Sistemas Termodinámicos del
Automóvil II
I
CLAVE:
HOJA:
DE
4
11
NOMBRE: Sensores para el control mediante retroalimentación en el vehículo.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
-
Fundamentar la selección de un sensor del control de un sistema termodinámico del automóvil, con base en las
características de medición y respuesta del mismo, para la integración éste a un proyecto de aplicación práctica.
No.
TEMA
1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
1.1.6
1.1.7
1.2
1.2.1
1.2.2
TEMA
T
Sensores de temperatura.
Sensor típico para el refrigerante.
Sensor de oxígeno en los gases de escape.
Sensores de detonación.
Sensores de temperatura
Sensores de temperatura bajo sol
Sensores de temperatura ambiente
Sensores de temperatura del motor
Elementos finales de control para vehículos.
Sistemas de inyección del combustible y aceite.
Actuador de recirculación de los gases de escape.
Subtotal
HORAS
P
6.0
EC
1.0
4.5
1.0
10.5
3.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
B1, B3 y B6
B1, B3 y B6
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
El profesor explicará cada uno de los temas con ejemplo prácticos de proyectos que él ha realizado.
El alumno:
1. Elaborará mapas conceptuales y los expondrá, los cuales referirán el inicio del proyecto terminal a desarrollar
durante la presente asignatura.
2. Elegirá a detalle, los sensores que utilizará para desarrollar dicho proyecto.
3. Realizará búsqueda de información referente a los elementos finales de control para vehículos.
4.Elaborará las prácticas 1 y 2.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Exposición de avance del proyecto 20%
Reporte de investigación 20%
Avance del proyecto 30%
Prácticas de laboratorio 30%
Esta unidad se evalúa junto con la unidad II.
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ASIGNATURA:
Control de Sistemas Termodinámicos
del Automóvil II
N° UNIDAD: II
CLAVE:
HOJA:
DE
5
11
NOMBRE: Sistemas electrónicos de control de combustible.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
Configurar un sistema electrónico de alimentación de combustible, con diagramas de bloques en los sistemas
de control, para el cálculo de la tasa de flujo másico de aire que entra al motor.
No.
TEMA
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
TEMA
T
Sistemas electrónicos de alimentación de combustible
Relación aire combustible
Control electrónico de la relación aire combustible
Dosificación necesaria de la muestra aire-combustible
Accionamiento de la válvula de mariposa
Sistema de control especiales de un vehículo
Sistema de ralentí y baja velocidad
Sistema de bomba de aceleración
Sistema de estrangulación
Subtotal
HORAS
P
9.0
EC
1.5
9.0
1.5
18.0
4.5
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
B1, B3 y B6
B1, B3 y B6
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
El profesor explicará cada uno de los temas con ejemplo prácticos de proyectos que él ha realizado.
El alumno:
1. Elaborará mapas conceptuales y los expondrá, los cuales referirán el control electrónico del proyecto
terminal.
2. Elegirá a detalle, el sistema electrónico que utilizará para controlar el sistema objeto del proyecto.
3. Realizará búsqueda de información referente a los controles especiales para vehículos.
4. Elaborará las prácticas 3 y 4.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Exposición de avance del proyecto 20%
Trabajos escritos 20%
Avance del proyecto 30%
Prácticas de laboratorio 30%
Esta unidad se evalúa junto con la unidad I.
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ASIGNATURA:
Control de Sistemas Termodinámicos
del Automóvil II
N° UNIDAD: III
CLAVE:
HOJA:
DE
6
11
NOMBRE: Sistemas de control de enfriamiento del automóvil.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
Analizar los sistemas de refrigeración de regulación de temperatura del motor, mediante la comparación entre la
refrigeración por aire, por agua o mixta, para la atemperación del motor.
No.
TEMA
3.1
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
3.2
3.2.1
3.2.2
TEMA
T
Sistemas de refrigeración.
Refrigeración por aire.
Refrigeración por agua.
Refrigeración mixta.
Elementos del circuito de refrigeración. (Bomba de agua,
radiador y ventilador.
Regulación de la temperatura del motor.
Actuación del sistema de control con base en la circulación
de agua.
Actuación del sistema de control con base en la circulación
de aire.
Subtotal
HORAS
P
10.5
EC
4,5
4.5
1.5
15.0
6.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
B1, B3 y B6
B1, B3 y B6
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
El profesor explicará cada uno de los temas con ejemplo prácticos de proyectos que él ha realizado.
El alumno:
1. Elaborará mapas conceptuales y los expondrá, los cuales referirán los sistemas de refrigeración.
2. Elegirá a detalle, el sistema de actuación que utilizará para controlar el sistema objeto del proyecto.
3. Realizará búsqueda de información referente a los controles de temperatura para vehículos.
4. Elaborará las prácticas 5 y 6.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Exposición de avance del proyecto 20%
Trabajos escritos 20%
Avance del proyecto 30%
Prácticas de laboratorio 30%
Esta unidad se evalúa junto con la unidad IV.
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA:
N° UNIDAD:
Control de Sistemas Termodinámicos
del Automóvil II
IV
CLAVE:
HOJA:
DE
7
11
NOMBRE: Sistemas electrónicos de inyección de gasolina.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
Integrar los sistemas eléctricos y electrónicos que intervienen en el encendido de los automóviles, con la
inyección de combustible y los sistemas de distribución en cada elemento del diagrama de control, para un
sistema de encendido de fácil diagnóstico.
No.
TEMA
4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
4.1.5
4.1.6
4.2
4.2.1
4.2.2
TEMA
T
Inyección de combustible.
Inyección temporizada e inyección continua.
Inyección electrónica de combustible.
Dosificación de combustible por medio de flujo de aire
Inyección de combustible digital GNI
Sistemas de inyección continua
Inyección electrónica de combustible en flujo continuo.
Diagnóstico sobre el comportamiento del motor
Sistemas electrónicos de autodiagnóstico incorporados
Precaución en el mantenimiento del sistema de inyección
Subtotal
HORAS
P
9.0
EC
6.0
4.5
3.0
13.5
9.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
B1, B3 y B6
B1, B3 y B6
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
El profesor explicará cada uno de los temas con ejemplo prácticos de proyectos que él ha realizado.
El alumno:
1. Elaborará mapas conceptuales y los expondrá, los cuales se referirán a la inyección de
combustible.
2. Elegirá a detalle, el sistema de diagnostico que utilizará para validar el proyecto.
3. Realizará búsqueda de información referente a los controles de inyección de combustible.
4. Elaborará las prácticas 3 y 4.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Exposición de avance del proyecto 20%
Trabajos escritos 20%
Avance del proyecto 30%
Prácticas de laboratorio 30%
Esta unidad se evalúa junto con la unidad III.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA:
Control de Sistemas Termodinámicos
del Automóvil II
CLAVE:
HOJA:
DE
7
11
N° UNIDAD:
V
NOMBRE: Integración y presentación del proyecto de control de sistemas
termodinámicos del vehículo.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
Integrar un control práctico de un sistema termodinámico de un automóvil, con bases en técnicas económicas
y científicas, que le permitan la defensa del proyecto terminal.
No.
TEMA
5.1
5.1.1
5.1.2
5.2
5.2.1
5.2.2
TEMA
T
Integración del reporte escrito.
Estudio económico y del mercado.
Elaboración de conclusiones y recomendaciones.
Revisión y entrega
Elaboración del material para presentación.
Defensa del proyecto.
Subtotal
HORAS
P
21.0
EC
3.0
12.0
3.0
33.0
6.0
CLAVE
BIBLIOGRÁFICA
B3
B3
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
El profesor estandarizará el formato del reporte final del proyecto y en coordinación con el jurado evaluarán
la propuesta.
El alumno:
1. Integrará el reporte final del proyecto
2. Presentará su proyecto ante el profesor y jurados, con apoyo de las tecnologías de la información
utilizadas en el desarrollo del mismo.
3. Tendrá el derecho de réplica sobre su proyecto.
4. Realizará las correcciones solicitadas.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Exposición de final del proyecto 20%
Trabajo final escrito 50%
Prácticas de laboratorio 30%
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA:
Control de Sistemas
Termodinámicos del Automóvil II
CLAVE:
HOJA:
9
DE
11
RELACIÓN DE PRÁCTICAS
PRÁCT.
No.
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
UNIDAD
DURACIÓN
1
Sensores de temperatura
I
6.0
2
Elementos finales de control en un vehículo
I
4.5
3
Sistemas electrónicos de alimentación de
combustible
II
9.0
4
Sistemas de control especiales de un vehículo
II
9.0
5
Sistemas de refrigeración
III
10.5
6
Regulación de temperatura de un motor
III
4.5
7
Inyección de combustible
IV
9.0
8
Diagnóstico sobre el comportamiento del motor
IV
4.5
9
Elaboración del reporte final del proyecto
V
21.0
10
Defensa del proyecto.
V
12.0
Subtotal
81.0
LUGAR DE REALIZACIÓN
Todas las prácticas se
realizarán
en
el
Laboratorio relacionado,
según
la
Unidad
Académica en que se
imparta.
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ASIGNATURA:
Control de Sistemas Termodinámicos
del Automóvil II
CLAVE:
HOJA:
PERÍODO
UNIDAD
1
I y ll
Exposición de avance del proyecto
Trabajos escritos
Avance del proyecto
Prácticas de laboratorio
20%
20%
30%
30%
2
III y IV
Exposición de avance del proyecto
Trabajos escritos
Avance del proyecto
Prácticas de laboratorio
20%
20%
30%
30%
3
V
Exposición de final del proyecto
Trabajo final escrito
Prácticas de laboratorio
20%
50%
30%
10
DE
11
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
Nota. La evaluación final será el promedio de los tres periodos.
CLAVE
1
B
X
2
3
C
BIBLIOGRAFÍA
Arias Paz, Manual de automóviles, 55ª. Edición, Editorial Dossat, 780 págs.,
España, 2004, ISBN: 84-896-5658-4.
X
Crouse, William H., Anglin, Donald L., Puesta a Punto y Rendimiento del
Motor, Editorial Alfaomega, 3ª Edición, 540 págs, México, 2005, ISBN: 97015-0674-X.
X
Guido J., Clements, Administración exitosa de proyectos, Editorial Thomson
Learning, 2ª Edición, 220 págs, México. 2003. ISBN: 855645-79
4
X
Jóvaj, M. S., Motores de automóvil, Editorial Mir, 1ª Edición, 120 págs, Rusia,
2007, 3ª Edición, ISBN: 2-129-8206-8.
5
X
Kuo, Benjamín, Sistemas de Control Automático, Editorial Pearson Prentice
Hall, México, 7ª Edición, 890 págs , México, 2006, ISBN: 968-880-723-0,
6
7
X
Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de Control Moderna, Editorial Pearson Prentice
Hall, 4ª. Edición, 350 págs, México, 2003, ISBN: 84-205-3678-4.
X
Ogata, Katsihiko, Sistemas de Control en Tiempo Discreto, Editorial Pearson
Prentice Hall, 750 págs, 2ª. Edición, México, 2006, ISBN: 968-880-539-4.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
1. DATOS GENERALES
ESCUELA:
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
CARRERA:
Ingeniería en Sistemas Automotrices
ÁREA:
Básicas
ACADEMIA:
C. Ingeniería
D. Ingeniería
C. Soc. y Hum.
ASIGNATURA:
Sistemas Automotrices
Octavo
SEMESTRE:
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:
Control de Sistemas Termodinámicos del
Automóvil II
Licenciatura en Ingeniería Mecánica, Ingeniería en
Control y Automatización.
2. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA:
Integrar un control automático a los sistemas termodinámicos del automóvil con sensores de control en los
diferentes sistemas electrónicos de control: de combustible, de inyección de gasolina y de enfriamiento, para la
eficientización mecánica y de control del vehículo.
3. PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
Propios de la asignatura
Cursos de didáctica o
pedagogía y conocimiento
del modelo educativo
institucional.
Cursos en el área de
Ingeniería mecánica.
Paquetería, programación
y diseño computacional.
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
HABILIDADES
Experiencia en realizar
modelos y simularlos, con
el fin de conocer el
comportamiento.
Facilidad de
comunicación.
Conocimientos de
mecánica y electrónica en
el control del motor de un
vehículo.
Motivar al auto estudio el
razonamiento y la
investigación.
ACTITUDES
Compromiso social.
Compromiso social.
Manejo de grupo
Responsabilidad.
Realizar analogías y
3 años en la docencia o comparaciones en forma
experiencia en dar cursos simple
Manejo de los nuevos
modelos educativos y de
las TIC
ELABORÓ
________________________________
Ing. Leandro Brito Barrera
PROFESOR COLABORADOR
REVISÓ
___________________________________
Ing. Guillermo Santillán Guevara
SUB DIRECTOR ACADEMICO
Ética.
Superación docente y
profesional.
Cooperativa
Tolerancia
AUTORIZÓ
M. en C. Jesús Reyes García
DIRECTOR DE LA UNIDAD
FECHA: Agosto 2010