Bài tập lớn cuối kỳ Tính toán động cơ đốt trong đề tài "Tính toán động cơ đốt trong đông cơ 1.8L trên CHEVROLET ORLANDO"

lOMoARcPSD| 36443508
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
      BÀI TẬP LỚN CUỐI KỲ
Môn học: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ĐỘNG CƠ 1.8L TRÊN CHEVROLET ORLANDO ĐỜ I 2012
Lớp: Thứ 6 Tiết 4,5
GVHD: Lý Vĩnh Đạt SVTH MSSV Nguyễn Tấn Dũng 20145474
Phạm Hiếu Thuận 20145109 Ng uyễn Thuận Phát 20145568
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 202 2 lOMoARcPSD| 36443508 MỤC LỤC
CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 1.8L (KHÔNG TĂNG ÁP) ............................................................................... 3
1. Chọn các thông số cho trước của ộng cơ ............................................................................................................................... 5
2 Tính toán nhiệt ........................................................................................................................................................................ 11
2.1 Quá trình nạp ............................................................................................................................................................... 11
2.1.1 Hệ số nạp ηv ....................................................................................................................................................... 11
2.1.2 Hệ số khí sót γr .................................................................................................................................................. 12
2.1.3 Nhiệt ộ cuối quá trình nạp Ta .......................................................................................................................... 12
2.2 Quá trình nén ............................................................................................................................................................... 12
2.2.1 Tỷ nhiệt mol ẳng tích trung bình của khí nạp mới ........................................................................................ 12
2.2.2 Chỉ số nén a biến trung bình n1 ....................................................................................................................... 13
2.2.3 Áp suất quá trình nén ....................................................................................................................................... 13
2.2.4 Nhiệt ộ cuối quá trình nén Tc ........................................................................................................................... 13
2.3 Quá trình cháy ............................................................................................................................................................. 13
2.3.1 Lượng không khí lý thuyết cần thiết ể ốt cháy 1kg nhiên liệu Mo ................................................................ 13
2.3.2 Lượng khí nạp thực tế vào xi lanh M1 ............................................................................................................ 14
2.3.3 Lượng sản vật cháy M2 .................................................................................................................................... 15
2.3.4 Hệ số biến ổi phân tử khí lý thuyết βo........................................................................................................... 15
2.3.5 Hệ số biến ổi phân tử khí thực tế 𝜷 ................................................................................................................. 15
2.3.6 Hệ số biến ổi phân tử khí tại thời iểm ............................................................................................................. 15
2.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn ........................................................................................................ 16
2.3.8 Tỷ nhiệt mol ẳng tính trung bình của môi chất tại iểm Z ............................................................................. 16
2.3.9 Nhiệt ộ cuối quá trình cháy Tz ......................................................................................................................... 16
2.3.10 Áp suất cuối quá trình cháy Pz ...................................................................................................................... 17
2.4 Quá trình dãn nở ......................................................................................................................................................... 17
2.4.1 Tỷ số dãn nở ầu ................................................................................................................................................. 17
2.4.2 Tỷ số dãn nở sau ............................................................................................................................................... 17
2.4.3 Xác ịnh chỉ số dãn nở a biến trung bình ......................................................................................................... 18
2.4.4 Nhiệt ộ cuối quá trình giãn nở Tb .................................................................................................................... 19
2.4.5 Áp suất cuối quá trình dãn nở Pb .................................................................................................................... 19
2.4.6 Kiểm nghiệm nhiệt ộ khí sót Tr ....................................................................................................................... 19
2.4.7 Sai số khí sót ...................................................................................................................................................... 19
2.5 Tính toán các thông số ặc trưng của chu trình ......................................................................................................... 19
2.5.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính toán ............................................................................................................... 19
2.5.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế ................................................................................................................... 20
2.5.3 Áp suất tổn thất cơ khí ..................................................................................................................................... 20
2.5.4 Áp suất có ích trung bình ................................................................................................................................. 20
2.5.5 Hiệu suất cơ giới ............................................................................................................................................... 20
2.5.6 Hiệu suất chỉ thị ................................................................................................................................................ 20
2.5.7 Hiệu suất có ích ................................................................................................................................................. 20
2.5.8 Tính suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị ................................................................................................................ 21
2.5.9 Tính suất tiêu hao nhiên liệu có ích ................................................................................................................. 21
2.5.10 Tính toán các kết cấu thông số ộng cơ .......................................................................................................... 21
3. Vẽ ồ thị công chỉ thị ............................................................................................................................................................... 21
3.1 Xác ịnh các iểm ặc biệt của ồ thị công: ...................................................................................................................... 21
3.2 Dựng ường cong nén: ................................................................................................................................................. 22
3.3 Dựng ường cong giãn nở: ............................................................................................................................................ 23
3.4 Xây dựng và hiệu chỉnh giản ồ công chỉ thị ộng cơ................................................................................................... 23
3.4.1 Quá trình nạp .................................................................................................................................................... 23
3.4.2 Quá trình nén .................................................................................................................................................... 23
3.4.3 Quá trình cháy – giãn nỡ ................................................................................................................................. 23
3.4.4 Quá trình thải.................................................................................................................................................... 24
3.5 Đồ thị P – V .................................................................................................................................................................. 24
3.6 Đồ thị P -𝜶 .................................................................................................................................................................... 25
3.7 Bảng giá trị .................................................................................................................................................................. 25 lOMoARcPSD| 36443508 3
CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 1.8L (KHÔNG TĂNG ÁP)
TRÊN XE CHEVROLET ORLANDO STT Tên thông số Ký Giá trị Đơn Ghi chú hiệu vị Kiểu Xăng ,không 1 ộng cơ tăng áp 2 Số kỳ 4 3 Số xilanh i 4 4 Thể tích công tác Vh 1796 cm3 5 Hành trình piston S 88.2 mm 6 Đường kính xilanh B 80.5 mm 7 Góc mở sớm xupap nạp 1 150 ộ Trước ĐCT 8 Góc mở sớm xupap xả 1 500 ộ Trước ĐCD 9 Góc óng muộn xupap nạp 2 500 ộ Sau ĐCD 10 Góc óng muộn xupap xả 2 180 ộ Sau ĐCT 11 Góc ánh lửa sớm 10 ộ 12 Công suất cực ại 103 kW ở n=6300 v/p Pmax 13 Mô men xoắn cực ại Tmax 175 Nm ở n=3800 v/p 14 Tỉ số nén 𝜀 10.5:1 4 lOMoARcPSD| 36443508
1. Chọn các thông số cho trước của ộng cơ
• Chọn thông số kết cấu
λ = R/L(chọn λ= 1/3.6 =0.277)
R: Bán kính quay trục khuỷu L:chiều dài thanh truyền
• Xác ịnh cao tốc ộng cơ: 𝑉𝑝 ( ộng cơ cao tốc)
S:hành trình piston n:tốc ộ quay ộng cơ tại P max
• Áp suất không khí nạp Po
Áp suất không khi nạp ược chọn bằng áp suất khí quyển : Po = 0,1013 [MN/m2]
• Nhiệt ộ không khí nạp mới To -
Nhiệt ộ không khí nạp mới phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt ộ trung bình của môi
trường, nơi xe ược sử dụng. -
Vì nước ta thuộc khu vực nhiệt ới, nhiệt ộ trung bình ngày có thể chọn là tkk = 29oC, do ó: To = (tkk + 273)oK = 302K
• Áp suất khí nạp trước xupap nạp Pk
Động cơ bốn kỳ không tăng áp: Pk = Po nên Pk = 0,1013 [MN/m2] lOMoARcPSD| 36443508
• Nhiệt ộ khí nạp trước xuppap nạp (Tk)
Đối với ộng cơ bốn kỳ không tăng áp: T0 = Tk=302K
• Áp suất cuối quá trình nạp (𝐏a) Đối
với ộng cơ không tăng áp:
Trong quá trình tính toán nhiệt, suất cuối quá trình nạp 𝑃𝑎 của ộng cơ bốn kỳ không
tăng áp thường ược xác ịnh bằng công thức thực nghiệm:
𝑃𝑎 = (0.80 ÷ 0.95). 𝑃0
Chọn 𝑃𝑎 = 0,92. 𝑃0 = 0,92.0,1013 = 0.093 ( 𝑀𝑁𝑚2 )
• Chọn áp suất khí sót pr
- Là một thông số quan trọng ánh giá mức ộ thải sạch sản phẩm cháy ra khỏi xilanh
ộng cơ. Tương tự như áp suất cuối quá trình nạp p , áp suất khí sót p a r ược xác ịnh bằng quan hệ sau:
Đối với ộng cơ xăng chọn: 𝑃𝑟 = (0,11 ÷ 0,12) MPa
Thông thường, giới hạn thấp chọn cho ộng cơ có tốc ộ thấp, ộng cơ cao tốc chọn vùng giới hạn cao.
Vì là ộng cơ cao tốc nên chọn 𝑃𝑟 = 0,115 Mpa
• Nhiệt ộ khí sót Tr
- Phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp khí, mức ộ dãn nở và sự trao ổi nhiệt trong
quá trình dãn nở và thải.
Giá trị của 𝑇𝑟 có thể chọn trong phạm vi sau:
- Động cơ xăng: Tr = 900 ÷ 1000 K Chọn Tr = 9850 K lOMoARcPSD| 36443508
• Độ tăng nhiệt ộ khi nạp mới
Khí nạp mới khi chuyển ộng trong ường ống nạp vào trong xylanh của ộng cơ do
tiếp xúc với vách nóng nên ược sấy nóng lên một trị số nhiệt ộ là ΔT. Khi tiến hành
tính toán nhiệt của ộng cơ người ta thường chọn trị số ΔT căn cứ vào số liệu thực nghiệm.
Đông cơ xăng: ΔT = 0 ÷ 20oC Chọn ΔT= 5K
• Chọn hệ số nạp thêm λ1
- Hệ số nạp thêm λ1 biểu thị sự tương quan lượng tăng tương ối của hỗn hợp khí công
tác sau khi nạp thêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ ở thể tích V . Hệ số nạp a
thêm chọn trong giới hạn λ1 = 1,02 ÷ 1,07 - Ta chọn λ1 = 1,04
• Chọn hệ số quét buồng cháy λ2
Đối với những ộng cơ không tăng áp do không có quét buồng cháy thì chọn λ2= 1
• Chọn hệ số hiệu ính tỷ nhiệt λt
- Hệ số hiệu ính tỷ nhiệt λt phụ thuộc vào thành phần của khí hỗn hợp α và nhiệt ộ
khí sót T . Theo thực nghiệm thống kê ối với ộng cơ xăng λ r t ược chọn:
Hệ số dư lượng không khí α 0,80 1,00 1,20 1,40
Hệ số hiệu ính tỷ nhiệt λt 1,13 1,17 1,14 1,11
Thông thường khi tính cho: Động cơ xăng có α=0,85÷0,92; chọn λt=1,15
• Hệ số lợi dụng nhiệt tại iểm Z ξZ
- Hệ số lợi dụng nhiệt tại iểm Z ξZ là thông số biểu thị mức ộ lợi dụng nhiệt của quá
trình cháy, hay tỉ lệ lượng nhiên liệu ã cháy tại iểm Z. Hệ số lợi dụng nhiệt tại iểm
Z ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của ộng cơ. Z lOMoARcPSD| 36443508
- Bảng hệ số lợi dụng nhiệt tại Z Loại ộng cơ ξZ Xăng 0,75 ÷ 0,92 Diesel 0,65÷ 0,85 Gas 0,80 ÷ 0,85
- Đối với ộng cơ xăng ta chọn ξZ = 0,84
• Hệ số lợi dụng nhiệt tại iểm b ξb -
Hệ số lợi dụng nhiệt tại iểm b ξb phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Khi tốc ộ ộng cơ
càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn ến ξb nhỏ. - Bảng hệ số lợi dụng nhiệt tại b Loại ộng cơ ξb Xăng 0,85 ÷ 0,95 Diesel: - Tốc ộ trung bình 0,85÷ 0,90 - Cao tốc 0,80 ÷ 0,90 - Tăng áp < 0,92 -
Đối với ộng cơ xăng ta chọn ξb = 0,9
• Chọn hệ số dư lượng không khí α
- Hệ số α ảnh hưởng rất lớn ến quá trình cháy:
- Đối với ộng cơ ốt trong, tính toán nhiệt thường phải tính ở chế ộ công suất cực ại,
hệ số dư lượng không khí chọn trong pham vi cho trong bảng sau: Loại ộng cơ α Xăng 0,85 ÷ 0,95 lOMoARcPSD| 36443508 Diesel: - Buồng ốt thống nhất 1,45 ÷ 1,75 - Buồng ốt xoáy lốc 1,40 ÷ 1,65 - Buồng ốt dự bị 1,35 ÷ 1,45 - Tăng áp 1,70 ÷ 2,20
- Ta chọn hệ số dư lượng không khí thuộc loại ộng cơ xăng có α =0,9
• Chọn hệ số iền ầy ủ ồ thị công φd
- Hệ số iền ầy ủ ồ thị công φd ánh giá phần hao hụt về diện tích của ồ thị công thực
tế so với ồ thị công tính toán.
- Hệ số iền ầy ủ ồ thị φd chọn theo số liệu kinh nghiệm theo bảng sau: Loại ộng cơ φd Xăng 0,93 ÷ 0,97 Diesel:
- Buồng cháy thống nhất 0,90 ÷ 0,95 - Buồng cháy ngăn cách 0,92 ÷ 0,96
- Đối với ộng cơ xăng ta chọn φd = 0,95
• Tỷ số tăng áp
- Là tỷ số giữa áp suất của hỗn hợp khí trong xilanh ở cuối quá trình cháy và quá trình nén: 𝜆= 𝑃𝑧 𝑃𝑐 lOMoARcPSD| 36443508
Trị số 𝜆 thương nằm trong phạm vi sau :
- Động cơ xăng 𝜆 = 3,00 ÷ 4,00
- Ta chọn 𝜆 = 𝑃𝑧= 3,5 𝑃𝑐
• Chỉ số nén a biến
m - chỉ số nén a biến trung bình của khí nén, phụ thuộc vào loại máy nén (m =
1,5÷1,65) , thông thường hiện nay chọn 1,4
Bảng thông số tự chọn Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Thông số kết cấu λ 0,277 Áp suất không khí nạp Po 0,1013 MN/m2
Áp suất khí nạp trước xupap Pk 0,1013 MN/m2 nạp Nhiệt ộ khí nạp To 302 K
Nhiệt ộ khí nạp trước xupap nạp Tk 302 K
Hệ số dư lượng không khí α 0,9 Áp suất cuối kỳ nạp Pa 0,093 MN/m2 Áp suất khí sót Pr 0,115 MN/m2 lOMoARcPSD| 36443508 Nhiệt ộ khí sót Tr 985 K
Độ tăng nhiệt ộ khí nạp mới ΔT 5 K
Hệ số lợi dụng nhiệt tại z ξ 0,84 Z
Hệ số lợi dụng nhiệt tại b ξb 0,9 Tỷ số tăng áp suất λ 3,5 Hệ số nạp thêm λ 1,04 1 Hệ số quét buồng cháy λ2 1
Hệ số hiệu ính tỷ nhiệt λ2 1,15 theo α Chỉ số nén a biến m 1,4
Hệ số iền ầy ủ ồ thị công φd 0,95 2 Tính toán nhiệt 2.1 Quá trình nạp
2.1.1 Hệ số nạp ηv 1 ηv =
𝜀−11 . 𝑇𝑘𝑇𝑘. 𝑃𝑎 × [𝜀. 𝜆1 − 𝜆𝑡. 𝜆2. (𝑃𝑎𝑃𝑟 )𝑚] +𝛥𝑇 𝑃𝑘
- Trong ó: m – là chỉ số a biến trung bình của khí sót, m =1,45÷1,5 chọn m = 1,47 1 ηv = 1 . . . [10,5.1,04 − 1,15.1. (0,115)1,47] = 0,912 10,5−10,093 lOMoARcPSD| 36443508
2.1.2 Hệ số khí sót γr γr = 𝜆2. 𝑝𝑟 . 𝑇𝑘 = 1 . . = 0,04
(𝜀−1).𝜂𝑣 𝑝𝑘 𝑇𝑟 (10,5−1).0,912
2.1.3 Nhiệt ộ cuối quá trình nạp Ta 𝑚−1 𝑃𝑎) 𝑚 302+5+1,15.0,04.980.()
𝑇𝑘+𝛥𝑇+𝜆𝑡.𝛾𝑟.𝑇𝑟.(𝑃𝑟 Ta = = = 336K 1+𝛾𝑟 1+0,04 2.2 Quá trình nén
2.2.1 Tỷ nhiệt mol ẳng tích trung bình của khí nạp mới
𝑚𝑐𝑣 = av + (𝑏𝑣𝑇) =19,806 + 0,00419.𝑇 = 19,806 + 0,002095𝑇 (kJ/kmol K) 2 2
2.2.1.1 Tỷ nhiệt mol ẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
- Khi 0,7 < α < 1 tính cho ộng cơ xăng theo công thức sau:
𝑚𝑐𝑣′′ = (17,997 + 3,504𝑎) + (360,34 + 252,4𝑎). 10−5. 𝑇 𝑚𝑐𝑣′′ = (17,997 + 3,504.0,9) + 0,0029𝑇
2.2.1.2 Tỷ nhiệt mol ẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén
mcv +𝛾𝑟.mcv '' 19,806 +0,002095𝑇+0,04.(21,1506+0,0029.𝑇) 𝑚𝑐 𝑣′ = 1+𝛾𝑟 = 1+0,04 = 19,857+0,0021𝑇 lOMoARcPSD| 36443508 _____
- Ngoài ra, ta còn có : 𝑚𝑐𝑣′ = 𝑚𝑐𝑣+1+𝛾𝑟𝛾.𝑚𝑐𝑟 𝑣′′ = 𝑎′𝑣 + 𝑏′ 2𝑣 . 𝑇 - Do ó ta có : 𝑎’𝑣 = 19,857 𝑏′𝑣 = 0,0021 2
2.2.2 Chỉ số nén a biến trung bình n1
Chỉ số nén a biến trung bình n1 ược xác ịnh một cách gần úng theo phương trình
cân bằng nhiệt của quá trình nén, ta có: 8,314 ( 𝑛1 – 1 = a + + v' bv' a n1−1 1) → 𝑛1 − 1 = .T . 2 => 𝑛1 = 1,373
2.2.3 Áp suất quá trình nén
𝑃𝑐 = 𝑃𝑎. 𝜀𝑛1 = 0,093. 10,51,373 = 2,35 [𝑀𝑁/𝑚2]
2.2.4 Nhiệt ộ cuối quá trình nén Tc
𝑇𝑐 = 𝑇𝑎. 𝜀𝑛1−1 = 336. 10,51,373−1 = 807,68 (𝐾) 2.3 Quá trình cháy
2.3.1 Lượng không khí lý thuyết cần thiết ể ốt cháy 1kg nhiên liệu Mo
𝑀𝑜 = 0,121 . (12𝐶 + 𝐻4 − 32𝑂 )(kmol kk/kg nl) lOMoARcPSD| 36443508
Trong ó : C,H,O- là thành phần của Cacbon, Hydro, Oxy tính theo khối lượng, tham khảo bảng 2.11
Bảng 2.11 Đặc tính nhiên liệu lỏng dùng cho ộng cơ
Thành phần trong 1kg nhiên liệu [kg] Khối lượng Nhiệt trị Nhiên liệu C H O phân tử thấp, 𝑄𝐻 [kg/kmol] [kJ/kg] Xăng ô tô 0,855 0,145 - 110-120 43960 Dầu Diesel 0,870 0,126 0,004 180-200 42530
- Thay các số liệu vào công thức ta tính c:
- Lượng không khí lý thuyết cần thiết ể ốt cháy 1kg xăng:
𝑀𝑜 = 0,5119 (𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑘)
2.3.2 Lượng khí nạp thực tế vào xi lanh M1 Đối với ộng cơ xăng: 1 𝑀1 = 𝛼. 𝑀0 + 𝜇𝑛.l (kmol kk /kg.nl)
Trong ó: 𝜇𝑛.𝑙 – trọng lượng phân tử của xăng; 𝜇𝑛.𝑙 = 110 ÷ 114 (kg/kmol)
Chọn 𝜇𝑛.𝑙 = 112 kg/kmol
Thay số ta ược : 𝑀1 = 𝛼. 𝑀0 + 𝜇1𝑛.l = 0,9.0,5119 + = 0,4696(kmol kk /kg.nl) lOMoARcPSD| 36443508
2.3.3 Lượng sản vật cháy M2
Với𝛼 = 0,9 < 1 nên M ược tính theo công thức sau: 2 C H 0,855 M2= 12 + 2 +0,79.α.M0= 12 + +0,79.0,9.0,5119 =0,508 (kmol SVC/kg nl) β
2.3.4 Hệ số biến ổi phân tử khí lý thuyết o 𝛽0 = 𝑀𝑀21 = = 1,08
2.3.5 Hệ số biến ổi phân tử khí thực tế 𝜷
- Trong thực tế do ảnh hưởng của khí sót còn lại trong xi lanh từ chu trình trước
nên hệ số biến ổi phân tử khí thực tế 𝛽 ược xác ịnh theo công thức sau: 𝛽 = 1 + 𝛽0−1 1+𝛾𝑟 𝛽 = 1 + = 1,077
2.3.6 Hệ số biến ổi phân tử khí tại thời iểm 𝛽𝑧 = 1 + 𝛽 1+0−1𝛾𝑟 . 𝑥𝑧
Trong ó: xz - phần nhiên liệu ã cháy tại thời iểm z, nếu giả thiết rằng số nhiên
liệu ã cháy tỷ lệ với hệ số lợi dụng nhiệt thì ta có: 𝑥𝑧 = 𝜉𝜉𝑏𝑧 = = 𝛽𝑧 = 1 + . = 1,07 lOMoARcPSD| 36443508
2.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn
Đối với ộng cơ xăng vì α <1, thiếu ô xy nên nhiên liệu cháy không hoàn toàn,
do ó gây tổn thất một lượng nhiệt, ký hiệu là ∆QH và ược tính theo công thức sau:
∆Q𝐻 = 120. 103. (1 − α ). M0 = 120. 103. (1 − 0,9 ). 0,5119 = 6142.8 (KJ/kg.nl)
2.3.8 Tỷ nhiệt mol ẳng tính trung bình của môi chất tại iểm Z
𝛾𝑟 ) . 𝑚𝑐 𝑣 ′ + 𝑀1(1 − 𝑋𝑧). 𝑚𝑐 𝑣
mc vz ′′ = 𝑀2 (𝑋𝑀𝑧 2+(𝛽𝑋0𝑧 + 𝛽𝛾𝑟0) + 𝑀1(1 − 𝑋𝑧) 14 0,04 0,508. ( +
) . (19,857 + 0,0021𝑇) + 0,4696(1 −). (19,806 + 0,002095𝑇) 15 1,08 = 14 0,04 0,508. ( + ) + 0,4696(1 −) 15 1,08 =19,853+0,0021T 𝑏′′𝑣𝑧
Ta có : 𝑎′′𝑣𝑧 = 19,853 ; 2 = 0,0021
2.3.9 Nhiệt ộ cuối quá trình cháy Tz. 𝜉
𝑧(QH − VQH) + 𝑚𝑐 𝑣 ′. 𝑇𝑐 = 𝛽𝑧. 𝑚𝑐 𝑣 ′′ . 𝑇𝑧 𝑀1(1 + 𝛾𝑟) Trong ó: lOMoARcPSD| 36443508
+ 𝑚𝑐 𝑣 ′ : tỷ nhiệt mol ẳng tích trung bình tại iểm C của hỗn hợp khí nén +
𝑚𝑐 𝑣 ′′ :tỷ nhiệt mol ẳng tích trung bình tại iểm Z của sản vật cháy.
Với 𝑄𝐻 là nhiệt trị của xăng, 𝑄𝐻 = 43960 (kJ/kg)
𝜉𝑧(QH − VQH) + 𝑚𝑐 𝑣 ′. 𝑇𝑐 = 𝛽𝑧. 𝑚𝑐 𝑣𝑧 ′′ . 𝑇𝑧 𝑀1(1 + 𝛾𝑟)
+ (19,86 + 0,0021𝑇𝑐)𝑇𝑐
= 1,07. (19,853 + 0,0021𝑇𝑧)𝑇𝑧
Thay 𝑇𝑐 = 807,68 (𝐾) vào phương trình trên ,ta ược 𝑇𝑧 = 2955(𝐾)
2.3.10 Áp suất cuối quá trình cháy Pz 𝑇𝑧2)
𝑃𝑧 = 𝛽𝑧. 𝑇𝑐 . 𝑃𝑐 = 1,07.. 2,35 = 9,21(MN/m
Lưu ý: ở ộng cơ xăng λ không chọn trước mà phải xác ịnh bằng công thức:
λ =𝛽𝑧. 𝑇𝑇𝑧𝑐
2.4 Quá trình dãn nở
2.4.1 Tỷ số dãn nở ầu Động cơ xăng: 𝜌 = 1
2.4.2 Tỷ số dãn nở sau
Động cơ xăng: 𝛿 = 𝜀 = 10,5 lOMoARcPSD| 36443508
2.4.3 Xác ịnh chỉ số dãn nở a biến trung bình
(𝜉𝑏 − 𝜉𝑧). 𝑄𝐻 8,314
𝑀1. (1 + 𝛾𝑟) = 𝛽. 𝑚𝑐𝑣𝑏′′. 𝑇𝑏 − 𝛽𝑧. 𝑚𝑐𝑣𝑧′′. 𝑇𝑧 + 𝑛 2 − 1 .
(𝛽𝑧. 𝑇𝑧 − 𝛽. 𝑇𝑏) -
Các giá trị của tỷ nhiệt 𝑚𝑐𝑣𝑏′′ và 𝑚𝑐𝑣𝑧′′ xác ịnh theo hàm tuyến tính của nhiệt ộ Tb và Tz -
Ở nhiệt ộ từ 1200-2600 K, sai khác của tỷ nhiệt không lớn lắm, do ó ta có
thể xem ′′𝑣𝑏 = 𝑎′′𝑣𝑧; 𝑏′′𝑏 = 𝑏′′𝑧; 𝛽 = 𝛽𝑧 , ta có: 8,314
𝑛2 − 1 = 𝑀1. (1 +(𝜉𝑏𝛾−𝑟)𝜉. 𝛽. (𝑇𝑧). 𝑄𝐻𝑧 − 𝑇𝑏) + 𝑎′′𝑣𝑧 + 𝑏′′2𝑣𝑧 . (𝑇𝑧 + 𝑇𝑏) = (0,9−0,84).43960 8,314
0,508(1+0,04).1,077.( Tz− Tb ) + 19,853
+ 0,0021.( Tz + Tb ) Đặt X = n2 – 1 ; Tb = 𝛿nT2z – 1 = 10T,z5X Từ ó suy ra : 8,314 => X = (0,9−0,84).43960 + 19,853 + 0,0021.( T + Tz )
Tz z 0,508(1+0,04).1,077.( Tz− 10,5X) 10,5X Thay 𝑇𝑧 = 2955 K
=> X = 0,252 = n2 – 1 => n2 = 1,252 lOMoARcPSD| 36443508
2.4.4 Nhiệt ộ cuối quá trình giãn nở Tb 𝑇𝑧) 𝑇 = 𝑏 𝜀(𝑛2−1) == 1633,8 (𝐾
2.4.5 Áp suất cuối quá trình dãn nở Pb Pb =𝜀Pnz2 = 10
9,5,211,252 = 0,485 ( MN/𝑚2 )
2.4.6 Kiểm nghiệm nhiệt ộ khí sót Tr 0,115 ) , T 1 4 r = Tb. (PPbr) m−1m = 1633,8 . (0,485 1,4−1 = 1082,9(K)
2.4.7 Sai số khí sót | ∆Tr | = | | . 100% = 9,94% Tr
𝛥𝑇𝑟 là chênh lệch nhiệt ộ khí sót tính toán và chọn ban ầu.
2.5 Tính toán các thông số ặc trưng của chu trình
2.5.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính toán 𝑝𝑐 𝜆 1 1 1 𝑝′𝑖 =
𝜀 − 1 [𝑛2 − 1 (1 − 𝛿𝑛2−1) − 𝑛1 − 1 . (1 − 𝜀𝑛1−1)] 𝑝′𝑖 = . [ . (1 − ) − . (1 − )] 𝑝′𝑖 = 1,149 (MN/m2) lOMoARcPSD| 36443508
2.5.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế
𝑃𝑖 = 𝜑𝑑. 𝑝′𝑖 = 0,95.1,149 = 1,092 (MN/m2)
Trong ó - 𝜑𝑑 hệ số iền ầy ồ thị. Theo số liệu thực nghiệm, ta chọn 𝜑𝑑 = 0,95
2.5.3 Áp suất tổn thất cơ khí
𝑃𝑚 = 𝑎 + 𝑏. 𝑉𝑝 + (𝑃𝑟 − 𝑃𝑎) [MN/m2] Trong ó: 𝑆.𝑛 0.0882.6300 𝑉𝑝 = 30 = 30 = 18,522 (m/s)
- Vì ộng cơ xăng S/D > 1 nên ta chọn: a = 0,048 b = 0,01512
=> 𝑃𝑚 = 0,048 + 0,01512.18,522 + (0,115 − 0,093) = 0,35 (MN/m2)
2.5.4 Áp suất có ích trung bình
𝑃𝑒 = 𝑃𝑖 − 𝑃𝑚 = 1,092 − 0,35 = 0,742 (𝑀𝑁/𝑚2)
2.5.5 Hiệu suất cơ giới
𝜂𝑚 = 𝜂𝜂𝑒𝑖 = 1 − 𝑃𝑃𝑚𝑖 = 1 − = 0,68
2.5.6 Hiệu suất chỉ thị 𝑀1. 𝑃𝑖. 𝑇𝑘 0,4696.1,092.302 𝜂𝑖 = 8,314. = 8,314. = 0,317 𝑄𝐻. 𝑃𝑘. 𝜂𝑣
2.5.7 Hiệu suất có ích
𝜂𝑒 = 8,314 𝑄𝑀𝐻1.𝑃.𝑃𝑒𝑘.𝑇.𝜂𝑘𝑣 = 8,314 = 0,215 lOMoARcPSD| 36443508
2.5.8 Tính suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị 𝑔𝑖 = 𝑄 3600𝐻.𝜂𝑖 =
= 0,258 (𝑘𝑔/𝐾𝑊. ℎ) = 258 (𝑔/𝐾𝑊. ℎ)
2.5.9 Tính suất tiêu hao nhiên liệu có ích 𝑔𝑒 = 𝑄3600𝐻.𝜂𝑒 =
= 0,3809 (𝑘𝑔/𝐾𝑊. ℎ) = 380,9 (𝑔/𝐾𝑊. ℎ)
2.5.10 Tính toán các kết cấu thông số ộng cơ
Thể tích công tác 1 xylanh: Vh (lít) 30. τ. Ne 30.4.103 Vh = = = 0,661 (l) Pe. ne. i 0,742.6300.4 Thể tích buồng cháy: Vh 0,661 Vc = = = 0,069 (l) 𝜀 − 1 10,5 − 1
Thể tích toàn bộ: Va = Vc + Vh = 0,069 + 0,661 = 0,73 (l) Đường kính piston: D = (dm) Hành trình piston: S = (dm)
3. Vẽ ồ thị công chỉ thị
3.1 Xác ịnh các iểm ặc biệt của ồ thị công: -
Điểm a: iểm cuối của hành trình hút, có áp suất Pa và thể tích: Va = Vh + Vc lOMoARcPSD| 36443508
Với: ε = Va = Vh+Vc = 1 + Vh = 1 + 661 = 10.5 Vc Vc Vc Vc  Vc = ε−1Vh = 10,5−1 661 = 69,5 (cm3) = 0,0000695 (m3)
 Va = 661 + 69,5 = 730,5 (cm3) = 0,0007305(m3)  a (0,0000007305; 0,093) - Điểm c (V
): iểm cuối hành trình nén  c, Pc c (0,0000000695; 2,35) - Điểm z (V
): iểm cuối hành trình cháy. Trong ó: z, Pz
Đối với ộng cơ xăng: Vz = Vc  z (0,0000000695; 9,21) - Điểm b (V
): iểm cuối hành trình giãn nở với V b, Pb b = Va  b (0,0000007305; 0,485) - Điểm r (V
): iểm cuối hành trình thải  r, Pr r (0,0000000695; 0,115)
3.2 Dựng ường cong nén:
Trong hành trình nén, khí trong xilanh bị nén với chỉ số nén a biến trung bình n1, từ phương trình: n1 n1 Va n1 0,0007305 1,373
Pa. Va = Pxn. Vxn → Pxn = Pa. ( Vxn) = 0,093. ( Vxn ) Trong ó:
Pa, Va là áp suất và thể tích khí tại iểm a
Pxn,Vxn là áp suất và thể tích tại một iểm bất kì trên ường cong nén lOMoARcPSD| 36443508
3.3 Dựng ường cong giãn nở:
Trong quá trình giãn nở, khí cháy ược giãn nở theo chỉ số giãn nở a biến n2. Tương tự ta có: n2 n2 Vz n2 0,0000695 1,236 Pz. Vz
= Pxg. Vxg → Pxg = Pz. (Vxg) = 8,91. ( Vxg )
Trong ó: Pxg,Vxg là là áp suất và thể tích khí tại một iểm bất kì trên ường cong giãn nở.
3.4 Xây dựng và hiệu chỉnh giản ồ công chỉ thị ộng cơ
3.4.1 Quá trình nạp
- Xupap thải óng muộn sau TDC 18°, nội suy ường cong từ 0° - 18°.
- Dựng ường ẳng áp từ 18° ến 180° (0,093 MN/m2) 3.4.2 Quá trình nén
- Nội suy ường cong từ 180° ến 350° (góc ánh lửa sớm)
- Nội suy ường cong từ 350° ến 360° qua c’ – c”
Điểm c” lấy trên oạn cz’ với cc”=cz’/3,
Ta có c(0,0695;2,35) ,z’(0,0695;7,8285) suy ra c”(0,0695;4,176) - Vẽ ường ẳng tích Vc
3.4.3 Quá trình cháy – giãn nỡ
- Nội suy ường cong từ 360° ến 370° qua iểm z’
Ở ộng cơ xăng áp suất cực ại ( iểm Z’) có tung ộ
Pz’=0,85.Pz=0,85.9,21=7,8285 MN/M2
- Nội suy ường cong từ 370° ến 380° qua iểm z’’
Điểm z” là trung iểm oạn thẳng qua z’ song song với trục hoành và cắt ường cong dãn nở. lOMoARcPSD| 36443508
- Vẽ ường cong giãn nỡ từ 380° ến 490° (Xupap thải mở sớm trước 50 ộ )
3.4.4 Quá trình thải
- Nội suy ường cong từ 490° ến 580° qua iểm b’’ (0,289 MN/m2 ) iểm
b’(0,12833 MN/m2) Điểm b” là trung iểm của oạn ab:
a(0,7305;0,093);b(0,7305;0,485) nên b”(0,7305;0,289);
- Vẽ ường ẳng áp (0,115 MN/m2 ) từ 580° ến 720° .
3.5 Đồ thị P – V lOMoARcPSD| 36443508
3.6 Đồ thị P -𝜶 3.7 Bảng giá trị
BẢNG GIÁ TRỊ THEO GÓC 𝜶 0 0.1150000 0.0000472527 18 0.0930000 0.0000612066 36 0.0930000 0.0001008590 54 0.0930000 0.0001601207 72 0.0930000 0.0002304619 90 0.0930000 0.0003027894 108 0.0930000 0.0003691799 126 0.0930000 0.0004239779 lOMoAR cPSD| 36443508 144 0.0930000 0.0004640272 162 0.0930000 0.0004881364 180 0.0930000 0.0004961533 190 0.0936401 0.0004936808 200 0.0956094 0.0004862537 210 0.0990611 0.0004738543 220 0.1042725 0.0004564861 230 0.1116835 0.0004342191 240 0.1219648 0.0004072430 250 0.1361314 0.0003759195 260 0.1557377 0.0003408274 270 0.1832135 0.0003027894 280 0.2224560 0.0002628766 290 0.2798878 0.0002223864 300 0.3663484 0.0001827926 310 0.5003234 0.0001456714 320 0.7124555 0.0001126082 330 1.0466605 0.0000850949 340 1.5336658 0.0000644251 350 2.0801559 0.0000516000 350 2.0801559 0.0000516000 360 4.1760000 0.0000472527 362 6.1532244 0.0000474807 365 7.6660651 0.0000481642 367 8.6823737 0.0000493013 369 9.1700016 0.0000508892 371 9.1433115 0.0000529235 374 8.7198836 0.0000553990 376 7.8285000 0.0000583093 399 3.2348507 0.0001089859 422 1.6236886 0.0001890031 444 0.9900422 0.0002805909 467 0.7087710 0.0003664429 lOMoAR cPSD| 36443508 490 0.5730997 0.0004342191 496 0.5290057 0.0004471866 501 0.4877550 0.0004586599 507 0.4497944 0.0004686154 512 0.4155708 0.0004770399 518 0.3851959 0.0004839285 523 0.3571055 0.0004892811 529 0.3314115 0.0004931006 534 0.3085607 0.0004953904 540 0.2890000 0.0004961533 544 0.2417151 0.0004956651 549 0.2043677 0.0004941999 553 0.1831847 0.0004917565 558 0.1645206 0.0004883334 562 0.1480821 0.0004839285 567 0.1343899 0.0004785406 571 0.1239650 0.0004721693 576 0.1173280 0.0004648164 580 0.1150000 0.0004564861 590 0.1150000 0.0004342191 600 0.1150000 0.0004072430 610 0.1150000 0.0003759195 620 0.1150000 0.0003408274 630 0.1150000 0.0003027894 640 0.1150000 0.0002628766 650 0.1150000 0.0002223864 660 0.1150000 0.0001827926 670 0.1150000 0.0001456714 680 0.1150000 0.0001126082 690 0.1150000 0.0000850949 700 0.1150000 0.0000644251 710 0.1150000 0.0000516000 720 0.1150000 0.0000472527 lOMoAR cPSD| 36443508 Code matlab clear all clc % phi0 = 10; goc danh lua som
% phi1 = 15; goc mo som xupap nap
% phi2 = 50; goc dong muon xupap nap %
phi3 = 50; goc mo som xupap thai
% phi4 = 18; goc dong muon xupap thai S = 0.0882; %m B = 0.0805; %m R = 0.0441; %m Sp = (pi)*(B^2)/4; %m^2 Vh = Sp*S; %(m^3) Vc = Vh/(10.5-1); %(m^3) Va = Vh + Vc; %(m^3) lamda = 0.277; pa = 0.093; %MN/m^2 n1 = 1.373; n2 = 1.252; Vz = Vc; pz = 9.21; %MN/m^2 pr = 0.115; %MN/m^2 pc = 2.35;%MN/m^2 pb = 0.485;%MN/m^2 Vb = Va;%MN/m^2 Vr = Vc;%MN/m^2
%Hieu chinh thai – nap(r-r') as=[0 9 18]; ps=[pr 0.1 pa]; a1=linspace(0,18,2);
X1=R*(1-cosd(a1)+lamda*(1-cosd(2.*a1))./4); V1=X1.*Sp+Vc; p1=interp1(as,ps,a1,'pchip'); %Phan nap a2= 18:18:180;
X2=R*(1-cosd(a2)+lamda*(1-cosd(2.*a2))./4); V2=X2.*Sp+Vc; p2=linspace(pa,pa,10); %Phan nen a3=180:0.1:350;
X3=R*(1-cosd(a3)+lamda*(1-cosd(2.*a3))./4);
V3=X3.*Sp+Vc; p3=pa.*(Va./V3).^n1;
%Hieu chinh nen – chay as = [350 355 360];
ps=[max(p3) 2.35 4.176];%pc"=4.176
a4=linspace(350,360,3); X4=R*(1-
cosd(a4)+lamda*(1-cosd(2.*a4))./4); V4=X4.*Sp+Vc;
p4=interp1(as,ps,a4,'pchip'); % chay - gian no
(c" -z") as=[360 370 376]; ps=[4.176 pz
7.8285];%pz'=pz" a5=linspace(360,376,100);
X5=R*(1-cosd(a5)+lamda*(1-cosd(2.*a5))./4); V5=X5.*Sp+Vc; lOMoAR cPSD| 36443508
p5=interp1(as,ps,a5,'pchip'); %Phan gian no
a6=linspace(376,490,100); X6=R*(1-
cosd(a6)+lamda*(1-cosd(2.*a6))./4);
V6=X6.*Sp+Vc; p6=pz.*(Vz./V6).^n2; %b’-b”
% Hieu chinh gian no - thai(b' - b") as=[490
515 540]; ps=[min(p6) 0.4 0.289];%pb"=0.289
a7=linspace(490,540,100); X7=R*(1-
cosd(a7)+lamda*(1-cosd(2.*a7))./4); V7=X7.*Sp+Vc;
p7=interp1(as,ps,a7,'pchip'); %hieu chinh
as=[540 550 580]; ps=[ 0.289 0.19833 pr];
a8=linspace(540,580,100); X8=R*(1-
cosd(a8)+lamda*(1-cosd(2.*a8))./4); V8=X8.*Sp+Vc;
p8=interp1(as,ps,a8,'pchip'); %Phan thai
a9=linspace(580,720,15); X9=R*(1-
cosd(a9)+lamda*(1-cosd(2.*a9))./4); V9=X9.*Sp+Vc;
p9=linspace(pr,pr,15); % Ve do thi
a=[a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 ];
X=[X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 ];
V=[V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 ];
p=[p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 ]; %DO THI P-V figure(1) plot(V,p,'r','LineWidth',2);
title('DO THI P-V'); xlabel('The
tich V (m3)'); ylabel('Ap suat P (MN/m2)'); grid on; figure(2) plot(a,p);
title('DO THI AP SUAT THEO GOC QUAY');
xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Pkt(MN/m2)'); grid on;