TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong Chương I TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Trình tự tính toán : 1.1.1 Số liệu ban đầu: 1 - Công suất của động cơ N e = 130.5 (mã lực) 2 - Số vòng quay của trục khuỷu n = 5700 (vòng/phút) 3 - Đường kính xilanh D = 82,5 (mm) 4 - Hành trình của pittong S = 92,8 (mm) 5 - Dung tích công tác V h = 0,496 (dm 3 ) 6 - Số xilanh i = 4 7 - Tỷ số nén ε = 10,3 8 - Thứ tự làm việc cuả xilanh 1- 3 – 4 - 2 9 - Suất tiêu hao nhiên liệu g e =180 (g/ml.h) 10 - Góc mở sớm và đống muộn của supap nạp α 1 = 26 0 ; α 2 = 48 0 11 - Góc mở sớm và đóng muộn của supap thải β 1 = 32 0 ; β 2 = 8 0 12- Góc đánh lửa sớm φ = 15º 13 - Chiều dài thanh truyền l tt = 144 (mm) 14 - Khối lượng nhóm pittong m pt = 0,36 (kg) 15 - Khối lượng nhóm thanh truyền m tt = 0,64 (kg) 1.1.2. Các thông số cần chọn: 1. Áp suất môi trường : p k Áp suất môi trường p k là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ .Với động cơ không tăng áp thì áp suất khí quyển bằng áp suất trước supap nạp nên ta chọn p k = p 0 . Ở nước ta chọn p k = p 0 = 0,1 (MPa) 2. Nhiệt độ môi trường : T k SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 1 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong Nhiệt độ môi trường được lựa chọn theo nhiệt độ bình quân cả năm. với động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trưòng bằng nhiệt độ trước supap nạp nên : T k = T 0 = 24 0 C = 297 0 K 3. Áp suất cuối quá trình nạp : p a Áp suất cuối quá trình nạp p a có thể chọn trong phạm vi : P a = (0,8 ÷ 0,9).p k chọn p a = 0,9.p k = 0,9.0,1 = 0,09 (Mpa) 4. Áp suất khí thải: p r Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như p a P r =(1,05 ÷ 1,15).p k chọn p r =1,05.p k = 1,05.0,1 = 0,105 ( Mpa) 5. Mức độ sấy nóng môi chất T∆ : Mức độ sấy nóng môi chất T∆ chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xilanh chọn T∆ =1 0 C =273 0 K 6. Nhiệt độ khí sót (khí thải) : T r Nhiệt độ khí sót T r phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu quá trình giản nở càng triệt để thì nhiệt độ T r càng thấp. T r =700 ÷ 1000 0 K chọn T r = 860 0 K 7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt: t λ Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu đính .Thông thường có thể chọn α theo bảng sau: α 0,8 1,0 1,2 1,4 t λ 1,13 1,17 1,14 1,11 SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 2 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong Động cơ xăng chọn 1= t λ 8. Hệ số quét buồng cháy λ 2 : Động cơ không tăng áp chọn λ 2 =1 9. Hệ số nạp thêm λ 1 : Hệ số nạp thêm λ 1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí . thông thường λ 1 =1,02 ÷ 1,07 chọn λ 1 =1,02 10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( ξ z ) : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( ξ z ) phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu . Với động xăng chọn ξ z =0,85÷0,92. Chọn ξ z =0,92 10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( ξ b ) : Với động cơ xăng ξ b =0,85÷0,95. chọn ξ b =0,95 11. Hệ số hiệu đính đồ thị công ϕ d : Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ so với chu trình công tác thực tế . ϕ d =0,92÷0,97. chọn ϕ d =0,97 1.2 . Tính toán các quá trình công tác : 1.2.1 Tính toán quá trình nạp : 1. Hệ số khí sót γ r : Hệ số khí sót γ r được tính theo công thức : γ r = T TT r k )( 2 ∆ + λ . P P a r . . 1 2.11 1               − a r P P m λλλε SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 3 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong ( ) 04353,0 09,0 105,0 .1.102,1.3,10 1 . 09,0 105,0 . 860 1297.1 5,1 1 =       − + = r γ Trong đó : m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5 chọn m =1,5 2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a : Nhiêt độ cuối quá trình nạp T a được tính theo công thức : T a = ( ) r m m r a r rt k p p TTT γ γλ +         ++       − ∆ 1 1 T a = ( ) 6,319 04353,01 105,0 09,0 .860.04353,0.11297 5,1 15,1 = +       ++ − ( 0 K) 3. Hệ số nạp v η : Hệ số nạp v η được xác định theo công thức : ( )                   +− =         − ∆ m a r t p p p p TT T k a k k v 1 21 1 1 λλλε ε η 8952,0 09,0 105,0 .1.102,1.3,10. 1,0 09,0 . 1297 297 . 13,10 1 5,1 1 =                 − +− = v η 4. Lượng khí nạp mới M 1 : SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 4 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong Lượng khí nạp mới M 1 được xác định theo công thức : M 1 = T k ee vk pg p 10.432 3 η (kmol/kg nhiên liệu) Trong đó : e p là áp suất có ích trung bình được xác định theo công thức : in p V N h e e 30 τ = (MPa) V h là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức : 4 . 2 S D V h π = (lít) 49607,0 4 8,92.)5,82.(14,3 2 == h V (lít) Nên: 38,1 4.5700.49607,0 4.5,130.30 == e p (MPa) V ậy M 1 = 5242,0 297.38,1.180 8952,0.1,0.10.432 3 = (kmol/kg nhiên liệu) 5. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M 0 : Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M 0 được tính theo công thức: M 0 =       −+ 32 0 41221,0 1 HC (kmol/kg nhiên liệu) Đối với nhiên liệu của động cơ xăng ta có : C=0.855 ;H=0,145 ;O=0 M o =       −+ 0 4 126,0 12 87,0 . 21,0 1 =0,5120 (kmol/kg nhiên liệu) 6. Hệ số dư lượng không khí α : SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 5 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong Đối với động cơ xăng cần phải xét đến hơi nhiên liệu ,vì vậy: M M nl 0 1 1 µ α − = 0067,1 5120,0 114 1 5242,0 = − = α Trong đó nl µ : trọng lượng phân tử của xăng, thường chọn nl µ =114 1.2.2 Tính toán quá trình nén: 1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí : v mc =19,806+0,00209.T 2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy : Khi hệ số dư lượng không khí α <1 ,tính theo công thức sau: ″ v mc =(17,997+3.504 α )+ T 5 10)4,25234,360( 2 1 − + α (kJ/kmol. độ) ( ) ( ) Tmc v .10.9873,0.4,25224,360. 2 1 9873,0.504,3997,17 5− +++= ″ =21,45634+0,00305. T (kJ/kmol. độ) 3. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp : Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính theo công thức sau : ′ v mc = T v v r vrv b a mcmc . 21 . ′ + ′ = + ″ + γ γ (kJ/kmol. độ) Tmc v .00213,0874,19 += ′ (kJ/kmol. độ) 4. Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 : SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 6 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng thái nhiệt độ của động cơ …Tuy nhiên n 1 tăng giảm theo quy luật sau : Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n 1 tăng . Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 được xác định bằng cách giải phương trình : ( ) 1 2 314.8 1 1 1 1 + ′ + ′ =− − n a v v T b a n ε Chú ý : thông thường để xác định n 1 ta phải chọn n 1 trong khoảng 1,340 ÷ 1,390 .Chọn n 1 =1,3745. Ta có : vế trái =0,3745 sai số =0,0075 <0,2% vế phải =0,3723 thoả mãn điều kiện 5. Áp suất cuối quá trình nén p c : Áp suất cuối quá trình nén p c được xác định theo công thức sau : ε n pp ac 1 . = 339,27,10.09,0 3745,1 == c p (MPa) 6. Nhiệt độ cuối quá trình nén T c : Được xác định theo công thức : ε 1 1 . − = n TT ac 9,7737,10.6,333 13745,1 == − c T ( 0 K) 7. Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c Lượng môi chất công tác của quá trìng nén M c được xác định theo công thức: M c =M 1 +M r =M 1 .(1+ r γ ) SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 7 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong 1.2.3. Tính toán quá trình cháy: 1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết 0 β : Ta có hệ số thay đổi phân tửlý thuyết 0 β được xác định theo công thức: 0 β = 1 2 M M = 11 1 1 M M M MM ∆ += ∆+ Trong đó độ tăng mol M∆ của các loại động cơ được xác định theo công thức: =∆M 0.21(1- α )M 0 + ( 4 H + nl µ 1 32 − Ο ) ( ) =       −+−=∆ 114 1 4 145,0 512,00067,1121,0M 0,0267 Với động cơ xăng : nl nl M OH M µ α µ α β 1 . ) 1 324 ()1(21,0 1 0 0 0 + −++− += 0510,1 114 1 512,0.0067,1 0267,0 1 0 = + += β 2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: (Do khí sót) Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác định theo công thức: r r γ γβ β + + = 1 0 049,1 0412,01 0412,00510,1 = + + = β 3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z ( z β ): (Do cháy chưa hết) Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế tại điêm z ( z β ) được xác định theo công thức: SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 8 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong . 1 1 1 0 r z γ β β + − += χ z 0475,19684,0. 0412,01 10510,1 1 = + − += z β Trong đó : χ z = b z ξ ξ = 9684,0 95,,0 92,0 = 4. Lượng sản vật cháy M 2 : Ta có lượng sản vật cháy M 2 được xác định theo công thức : 1012 .Μ=∆Μ+Μ=Μ β (kmol/kg.nl) M 2 =1,051.0,5242=0,551 (kmol/kg.nl) 5. Nhiệt độ tại điểm z (T z ) : Đối với động cơ xăng ,nhiệt độ tại điểm z (T z ) bằng cách giải phương trình cháy : ( ) ( ) zvzzcv r HHz TmcTmc M QQ 1 . 1 ″ = ′ + + ∆− β γ ξ Trong đó : H Q : nhiệt trị thấp của nhiên liệu, thông thường có thể chọn H Q =44000 (kJ/kgnl) H Q∆ : nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi đốt 1 kg nhiên liệu , thông thường có thể xác định H Q∆ theo α bằng công thức sau : 0 3 ).1.(10.120 MQ H α −=∆ (KJ/kgnl) Vì α > 1 nên bỏ qua ΔQ H tức là ΔQ H =0 ″ vz mc : Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được xác định theo công thức: SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 9 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong ( ) ( ) zvv r z vzv r z vz Tba mcmc mc . 1. .1 2 0 0 0 0 ′′ + ′′ = −+         + ++ ″         + = ″ χ β γ χβ χ β γ χβ vv vv cz mcmc cmcm m 805,1''97,0 )9684,01() 051,1 412,0 9684,0(051,1 ).9684,01(''). 051,1 0412,0 9684,0(051,1 '' += −++ +++ = 6. Áp suất tại điểm Z( p z ) : Ta có áp suất tại điểm Z( p z ) được xác định theo công thức : cz pp . λ = Pz = λ.Pc = 3,991.2,3395=9,337 (MPa) Với λ là hệ số tăng áp : λ= c z z T T . β = 991,3 9,773 9,2871 0475,1 = Chú ý : Hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số chọn ,sau khi tính toán hệ số giản nở ρ (ở quá trình giản nở) phải bảo đảm λρ < , λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,5÷2 1.2.4. Tính toán quá trình giản nở : 1. Hệ số giản nở sớm ρ : c zz T T . . λ β ρ = Đối với động cơ xăng 1= ρ 2. Hệ số giản nở sau δ : Ta có hệ số giản nở sau được xác định theo công thức : ρ ε δ = Đối với động cơ xăng εδ = =10,7 SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 10 [...]... ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đo ta có áp suất chỉ thị trung bình thực tế được xác định theo công thức : ′ pi = pi ϕ d pi = 1,3934.0,97 = 1,3516 (MPa) Trong đó ϕ d là số hiệu đính đồ thị công Chọn theo tính năng và chủng loại động cơ 3 Suất tiêu hao nhiên liệu gi : Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi : 432.10 3.η v p k... 33….Ta được các đường cong biểu diễn quan hệ j = f ( x) C Jmax 1 F1 J=f(s) 2 S E B ĐCD ÂCD F2 4 F 1' 2' 3' Jmin 3 -3λRω2 A ĐCT ÂCT 4' D Đường biểu diễn gia tốc của pittông j=f(x) 2.2 Tính toán động lực học : 2.2.1.Các khối lượng chuyển động tịnh tiến: - Khối lượng nhóm pittông m npt =0,36 (kg) được cho trong số liệu ban đầu của đề bài (kg) - Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông... động cơ đốt trong Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông m1 có thể tra trong các sổ tay, có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc có thể tính gần đúng theo bản vẽ Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau: + Thanh truyền của động cơ ô tô : m1 = (0.275 ÷ 0.285)mtt (kg) =0,28.0,64=0,1792 (kg) trong đó mtt=0,64 (kg) là khối lượng thanh truyền đề bài đã cho Vậy ta xác... với động cơ phun xăng hiện đai chọn η m = 0,75÷0,93 8 Suất tiêu hao nhiên liệu ge : Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là : ge = 9 gi 186,5 = = 238,33 η m 0,7811 Hiệu suất có ích η e : Công suất có ích được xác định theo công thức sau : η e = η m η i = 0,7811.0,4395 = 0,3433 10 Kiểm nghiệm đường kính xilanh theo công thức: Dkn = 4.Vh π S (mm) Ta có thể tích công tác tính toán... cắt đường p a tại điểm a Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa đường pr và trục tung) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp 1.3.2 Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén (điểm c) : Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có hiện tượng đánh lửa sớm nên thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết p c đã tính Theo kinh ' nghiệm áp suất cuối quá trình nén thực... khuỷu bao gồm : - Khối lượng tịnh tiến của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt : m2 = (mtt – m1)=0,64-0,1792= 0,4608 (kg) - Khối lượng của chốt khuỷu: m ch π (d 2ch − δ 2ch ).lch mch = ρ 4 Trong đó ta có: dch: là đường kính ngoài của chốt khuỷu (mm) δ ch : là đường kính trong của chốt khuỷu (mm) lch : là chiều dài của chốt khuỷu (mm) ρ : là khối lượng của vật liệu làm chốt khuỷu (kg/mm3) - Khối lượng... 33… Vẽ đương bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33… ta được đường cong biểu diễn quan hệ − p j = f (x) C -P jmax 1 F1 2 -P j = f(s) B E A 3 -P jmin F2 4 F 1' 2' 3' 4' D 29 SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong 2.2.5 Đường biểu diễn v = f (x) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn quan hệ v = f (x) dựa trên hai đồ thị là đồ thị x = f (α ) và v = f (α ) (sử dụng phương... điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường 0,85Pz tại điểm Z - Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giản nở 1.3.5 Hiệu đính điiểm bắt đầu quá trình thải thực tế (điểm b’) : Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự diễn ra sớm hơn lý thuyết Ta xác định biểm b ’ bằng cách : Từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc mở sớm của xupúp... (điểm b’’) : 19 SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong Áp suất cuối quá trình giản nở thực tế pb thường thấp hơn áp suất cuối quá '' trình giản nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được : ' pb' = p r + 1 ( pb − p r ) =0,105+0,5(0,5145-0,105)=0,31 2 (Mpa) Từ đó ta xác định tung độ của điểm b’’ là : y b '' = ' pb'... xuống các điểm 10 0, 200… 1800 tương ứng trên trục tung của đồ thị x = f (α ) ta được các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 100, 200….1800 Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biể diễn quan hệ x = 5 f (α ) B α 0 α 90 M R S=2R O R λ/2 180 α X=f(α) α S=2R (S=Xmax) C ĐCT ÂCT x x A O' D ÂCD ĐCD Đường biểu diễn hành trình của pittông X= f(α) 22 SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1 TRƯỜNG . của nhiên liệu, thông thường có thể chọn H Q =44000 (kJ/kgnl) H Q∆ : nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi đốt 1 kg nhiên liệu , thông. 0,496 (dm 3 ) 6 - Số xilanh i = 4 7 - Tỷ số nén ε = 10,3 8 - Thứ tự làm việc cuả xilanh 1- 3 – 4 - 2 9 - Suất tiêu hao nhiên liệu g e =180 (g/ml.h) 10