Bài tập lớn "Lý thuyết động cơ đốt trong"
Bài tập lớn "Lý thuyết động cơ đốt trong" của Nguyễn Tấn Lực gồm 22 trang (có đáp án) giúp sinh viên củng cố kiến thức và đạt điểm cao trong bài thi kết thúc học phần.
Preview text:
lOMoARcPSD|36451986 `
TR¯àNG S) QUAN KĀ THUÀT QUÂN SĀ KHOA Ô TÔ BÀI TẬP LàN
LÝ THUY¾T ĐÞNG C¡ ĐÞT TRONG
Học viên thāc hián: Nguyßn T¿n Lāc
Lßp: 19DQS 09022
Giáo viên h°ßng d¿n: Trung tá, ThS Kim Ngçc Duy
TP. Hà CHÍ MINH, THÁNG 9 NĂM 2022
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 LÞI NÓI ĐÀU
Ngày nay, ô tô ngày càng đ°ợc sử dÿng phổ biến ã n°ßc ta. Sā gia tăng cāa
các loại ô tô trong các l*nh vāc đi lại, vÁn chuyển hàng hóa làm cho nhu cầu nghiên
cứu để thiết kế sửa chÿa, bảo d°ỡng xe ô tô ngày càng đ°ợc tăng cao kéo theo sā
đòi hỏi nguồn nhân lāc dồi dào cho ngành công nghiáp ô tô, nhất là trong l*nh vāc quân sā.
Môn học là môn đặc biát quan trọng đối vßi
mßi ng°ái kā s° nghiên cứu về ngành công nghiáp ô tô. Bài tÁp lßn môn học giúp
mßi học viên b°ßc đầu làm quen vßi công viác tính toán thiết kế tránh khỏi nhÿng
v°ßng mắc trong quá trình công tác sau này.
Đ°ợc sā quan tâm giúp đỡ cāa các thầy giáo bá môn Đáng c¡ – Đián, Khoa Ô
tô, trong đó đặc biát là thầy giáo Trung tá, ThS Kim Ng漃⌀c Duy đã giúp cho em có
thêm nhiều kinh nghiám trong quá trình tính toán các quá trình cāa chu trình công
tác cho xe ô tô và hoàn thành bài tÁp đúng thái hạn. Tuy vÁy, do thiếu kinh nghiám
làm bài tÁp không thể tránh khỏi nhÿng sai sót, em mong đ°ợc tiếp tÿc quan tâm
giúp đỡ, chỉ bảo để em có thêm kinh nghiám hoàn thành tốt h¡n các bài tÁp cũng
nh° các kiến thức bổ ích cho học tÁp và công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ¡n !
TP. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2022 HæC VIÊN THĀC HIàN Nguyßn T¿n Lāc 1
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 TR¯àNG S) QUAN KTQS
CàNG HÒA XÃ HàI CHĀ NGH)A VIàT NAM KHOA Ô TÔ
Đác lÁp – Tā do – Hạnh phúc
BÀI TẬP LàN LÝ THUY¾T ĐÞNG C¡ ĐÞT TRONG
Họ và tên: Nguyßn T¿n Lāc Lßp: 19DQS 09022
I. SÞ LIàU BAN ĐÀU.
− Tên đáng c¡: GAZ 66 trên xe GAZ66. Nhiên liáu: xăng 4 kỳ.
− Thứ tā công tác: 1-5-4-2-6-3-7-8. TT NÞI DUNG SÞ LIàU ĐVT 1 Đ°áng kính xi lanh (D) 92 mm 2 Số xi lanh (i) 8 3 Số kỳ ( ) 4 4 Hành trình công tác (S) 80 mm 5 Thể tích công tác (Vh) 0,532 dm3 6 Tỉ số nén ( ) 6,7
7 Công suất có ích lßn nhất (Nemax) 84,5 KW
8 Số vòng quay ứng vßi công suất cāc đại (n) 3200 vg/ph 9 Góc mã sßm XP nạp 15 đá 10 Góc đóng muán XP nạp 45 đá 11 Góc mã sßm XP thải 45 đá
12 Góc đóng muán XP thải 15 đá
13 Khối l°ợng nhóm pít tông (mpt) 0,77 kg
14 Khối l°ợng nhóm thanh truyền (mtt) 0,80 kg
15 Chiều dài thanh truyền (ltt) 137 mm
16 Góc đánh lửa sßm (i) 22 đá
17 Suất tiêu hao nhiên liáu (ge) 330,3 g/KWh 18 Góc nhị dián 90 đá
II. NÞI DUNG THĀC HIàN.
− Tính toán nhiát chu trình công tác đáng c¡.
− Vẽ đồ thị công chỉ thị p-V.
− Xây dāng đ°áng đặc tính ngoài cāa đáng c¡. III. B¾N VẼ.
− 01 bản vẽ A0 gồm: Đồ thị công chỉ thị; Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ.
Ngày giao NV: 23/08/2022
Ngày hoàn thành: 27/09/2022
TP.HCM, ngày 23 tháng 8 năm 2022
GIÁO VIÊN H¯àNG DẪN
Trung tá, ThS Kim Ngçc Duy 2
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 PHÀN 1
TÍNH TOÁN NHIàT CHU TRÌNH CÔNG TÁC CĀA ĐÞNG C¡ 1. Nhÿng v¿n đề chung 1.1. Mÿc đích tính toán
Mÿc đích cāa viác tính toán chu trình công tác là xác định các chỉ tiêu về kinh
tế, hiáu quả cāa chu trình công tác và sā làm viác cāa đáng c¡.
Kết quả tính toán cho phép xây dāng đồ thị công chỉ thị cāa chu trình để làm
c¡ sã cho viác tính toán đáng lāc học, tính toán sức bền và sā mài mòn các chi tiết.
1.2. Chçn các sß liáu ban đÁu
1. Công suất có ích lớn nhất: N = 84,5 [kW] emax
2. Mô men xoắn có ích ứng với số vòng quay lớn nhất: N N 84500 emax emax M = = = = 252,1611 [Nm] emax ÷ 2 n 2.3200 60 60
3. Số quay trong một phút của trục khuỷu: 3200 [vòng/phút]
4. Tốc độ trung bình của pít tông CTB: 3 S.n 80.10− .3200 C = = = 8,5333 [m/s] TB 30 30
5. Số xy lanh của động cơ: i = 8
6. Tỷ số giữa hành trình pít tông và đường kính xy lanh: S 80 a = = = 0,8696 D 92 R S 80
7. Hệ số kết cấu: ü = = = = 0,292 l 2l 2.137 tt tt 8. Tỷ số nén: 6,7
9. Hệ số dư lượng không khí ñ
Há số d° l°ợng không khí là tÿ số giÿa l°ợng không khí thāc tế nạp thāc tế
vào xy lanh L1 và l°ợng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liáu L L ñ 0, ngh*a là: 1 = L0
Giá trị cāa ñ đ°ợc chọn tuỳ thuác vào nhiều yếu tố nh° kiểu đáng c¡, ph°¡ng
pháp tạo hßn hợp công tác, công dÿng và chế đá sử dÿng.
Đối vßi đáng c¡ xăng ã chế đá công suất lßn nhất có ñ = 0,85− 0,90. 3
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 Ta chọn ñ = 0,85.
10. Nhiệt độ môi trường T0
Nhiát đá cāa môi tr°áng cũng có ảnh h°ãng đến chất l°ợng cāa quá trình trao
đổi khí. T0 càng cao thì không khí càng loãng nên khối l°ợng riêng giảm. Giá trị
cāa T0 thay đổi theo mùa và theo vùng khí hÁu. Để tián tính toán ng°ái ta lấy giá
trị trung bình T0 cho cả năm. Giá trị trung bình T0 ã n°ßc ta theo thống kê cāa nha khí t°ợng là 0 0
T = 24 C = 297 K 0
11. Áp suất của môi trường p0:
Giá trị cāa p0 phÿ thuác vào đá cao so vßi māc n°ßc biển. Càng lên cao thì p0
càng giảm nên không khí càng loãng. Để tián sử dÿng trong tính toán ng°ái ta
th°áng lấy giá trị cāa p0 ã đá cao cāa mức n°ßc biển là: ù MN ù p = 0,103 0 ú 2 m ú û û
12. Hệ số nạp ø và áp suất cuối quá trình nạp p v a:
Há số nạp ø là tÿ số giÿa l°ợng khí thāc tế nạp vào xy lanh đáng c¡ và l°ợng v
khí lý thuyết có thể nạp đầy vào xy lanh trong mát hành trình cāa pít tông khi nhiát
đá, áp suất trong xy lanh bằng nhiát đá và áp suất tr°ßc cửa nạp.
Giá trị cāa ø ü1vì khí nạp bị loãng do bị sấy nóng trên đ°áng nạp vào xy v
lanh đáng c¡ và do tổn thất thāy lāc trong đ°áng ống nạp.
Khi tính toán, ng°ái ta có thể chọn tr°ßc giá trị ø cāa rồi tính giá trị cāa p v a
hoặc ng°ợc lại. â đây ta chọn tr°ßc giá trị cāa há số nạp ø v
Chọn há số nạp cāa đáng c¡ xăng vßi kiểu xu páp treo ø = 0,75 0,82 . v Ta chọn ø = 0,75. v
13. Áp suất khí thể cuối quá trình thải cưỡng bức pr
Giá trị cāa pr phÿ thuác vào nhiều yếu tố trong đó có thái điểm bắt đầu mã xu
páp thải, số vòng quay cāa trÿc khuÿu và sức cản trên đ°áng ống nạp là nhÿng yếu tố quyết định.
Giá trị cāa pr tùy theo kiểu đáng c¡, đối vßi đáng c¡ xăng: p = 0,110,12 r [MPa].
Ta chọn p = 0,12 [MPa]. r
14. Nhiệt độ cuối quá trình thải Tr
Khi tính toán, ng°ái ta th°áng lấy giá trị Tr ã cuối quá trình thải c°ỡng bức.
Giá trị cāa Tr phÿ thuác vào nhiều yếu tố khác nhau nh° tÿ số nén , thành
phần hßn hợp ñ , số vòng quay n, góc đánh lửa sßm. Đối vßi đáng c¡ xăng 0
T = 900 1100 K . r 4
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 Ta chọn 0 T =1100 K r
15. Độ sấy nóng khí nạp T
Trên đ°áng vào xy lanh đáng c¡, khí nạp tiếp xúc vßi các chi tiết có nhiát đá
cao cāa đáng c¡ nên nhiát dá cāa nó tăng. Đá tăng nhiát đá đó gọi là đá sấy nóng khí nạp T . Giá trị T
phÿ thuác vào nhiều yếu tố nh°: kết cấu thiết bị sấy nóng, kết cấu
và cách bố trí cāa đ°áng nạp, đ°áng thải, số vòng quay n, há số d° l°ợng không
khí ñ… Trong các yếu tố thì tốc đá quay và cách bố trí các đ°áng nạp và thải có
ảnh h°ãng quyết định đến giá trị cāa T . â đáng c¡ xăng: 0 T =10 30 K Ta chọn 0 T =10 K .
16. Chỉ số nén đa biến trung bình n1
Chỉ số nén đa biến cāa quá trình nén thāc tế n’1 thay đổi trong khoảng ráng từ
điểm chết d°ßi đến điểm chết trên. Để thuÁn tián trong tính toán mà v¿n đảm bảo
mát đá chính xác nhất định, ng°ái ta dùng xgiá trị trung bình n1 cāa nó vßi điều
kián là công nén đối vßi n’1 và n1 bằng nhau.
Giá trị cāa n1 đ°ợc xác định bằng nhiều ph°¡ng pháp khác nhau nh° dùng
công thức kinh nghiám hoặc chọn bằng số liáu thāc nghiám.
Há số thāc nghiám n1 đối vßi đáng c¡ xăng là n =1,34 1,37. 1
Ta chọn n =1,35. 1
17. Hệ số sử dụng nhiệt ø z
Há số sử dÿng nhiát øz là tÿ số giÿa l°ợng nhiát biến thành công chỉ thị và
tổng l°ợng nhiát cung cấp từ đầu quá trình do đốt cháy nhiên liáu (điểm c) cho đến điểm z).
Há số này đã tính đến các dạng tổn hao nhiát khác nhau nh° truyền nhiát cho
n°ßc làm mát, do lọt khí qua khe hã giÿa nhóm pít tông và vách xy lanh, do cháy
rßt và phân giải các phần tử nhiên liáu.
Đối vßi đáng c¡ xăng ø = 0,85 0,92. Ta chọn ø = 0,92. z z
18. Nhiệt trị thấp của nhiên liệu QT
Nhiát trị thấp cāa nhiên liáu QT là nhiát l°ợng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn
mát đ¡n vị khối l°ợng hoặc thể tích nhiên liáu không kể đến nhiát ẩm hóa h¡i cāa
n°ßc chứa trong sản vÁt cháy. Vßi nhiên liáu thể lỏng, QT th°áng đ°ợc tính vßi
1kg nhiên liáu. Giá trị QT có thể chọn theo số liáu thāc nghiám hoặc công thức gần đúng. ù ù
Đối vßi nhiên liáu xăng: 3 KJ Q = 44.10 T úkgnl ú û û 5
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986
19. Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2
Chỉ số giãn nã đa biến thāc tế n’2 thay đổi trong khoảng ráng suốt quá trình
giãn nã. Để thuÁn tián trong tính toán mà v¿n đảm bảo mát đá chính xác nhất định,
ng°ái ta dùng giá trị trung bình n2 cāa nó vßi điều kián là công giãn nã đối vßi n’2 và n2 bằng nhau.
Giá trị cāa n2 đ°ợc xác định bằng nhiều ph°¡ng pháp khác nhau nh° dùng
công thức kinh nghiám hoặc chọn bằng số liáu thāc nghiám.
Há số thāc nghiám n2 đối vßi đáng c¡ xăng là n =1,231,27 . 2
Ta chọn n =1,26. 2
2. Tính toán các quá trình cāa chu trình công tác
2.1. Tính toán quá trình trao đổi khí 2.1.1. Mÿc đích
Xác định các thông số chā yếu cuối quá trình nạp nh° áp suất cuối quá trính
nạp pa và nhiát đá cuối quá trình nạp Ta.
2.1.2. Thứ tā tính toán
− Há số khí sót ÷ : là tỉ số giÿa l°ợng sản vÁt cháy M r r chứa trong thể tích
buồng cháy Vc ã cuối quá trình thải c°ỡng bức và l°ợng khí nạp mßi. p T 0,12.297 r 0 ÷ = = = 0,07358[MPa] r ( −1) p Tø (6,7 −1).0,103.1100.0,75 0 r v
− Nhiát đá cuối quá trình nạp Ta: T + T + ÷ T 297 +10 + 0,07358.1100 0 r r 0 T = = = 361,35 K a 1+ ÷ 1+ 0,07358 r
− Áp suất cuối quá trình nạp pa:
( −1)(1+ ÷ )ø p T
(6,7 −1).(1+ 0,07358).0,75.0,103.361,53 r v 0 a p = = a T 6,7.297 0 = 0,08584[MPa]
2.2. Tính toán quá trình nén 2.2.1. Mÿc đích
Xác định các thông số nh° áp suất pc và nhiát đá Tc ã cuối quá trình nén.
2.2.2. Thứ tā tính toán
− Áp suất cuối quá trình nén: 1 n 1,35
p = p = 0,08584.6,7 =1,1192[MPa] c a
− Nhiát đá cuối quá trình nén: 6
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 1 n 1 1,35 1 − 0
T = T − = 361,35.6,7 = 703,16 K c a
2.3. Tính toán quá trình cháy 2.3.1. Mÿc đích
Xác định các thông số cāa quá trình cháy nh° áp suất pz và nhiát đá Tz.
2.3.2. Thứ tā tính toán
Viác tính toán đ°ợc chia làm 2 giai đoạn nh° sau: a.
Tính toán tương quan nhiệt hóa ➢
Mÿc đích viác tính toán t°¡ng quan nhiát hóa là xác định nhÿng đại
l°ợng đặc tr°ng cho quá trình cháy về mặt nhiát hóa để làm c¡ sã cho tính toán nhiát đáng. ➢ Thứ tā tính toán:
− L°ợng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liáu thể lỏng: 1 ö g g g ö 1 ö 0,855 0,145 0 ö ù Kmol ù c h 0 M = + + = + + = 0,5119 0 ÷ ÷ ÷ ÷ 0,21 12 4 32 0,21 12 4 32 ú kgnl ú ø ø ø ø û û
Trong đó: gc, gh, go là thành phần nguyên tố tính theo khối l°ợng cāa các bon,
hyđrô và ôxy t°¡ng ứng chứa trong 1kg nhiên liáu. Đối vßi nhiên liáu xăng có thể
lấy gần đúng: g = 0,885;g = 0,145;g = 0. c h o
− L°ợng không khí thāc tế nạp vào xy lanh đáng c¡ ứng vßi 1 kg nhiên liáu Mt: Kmol M ñ ù ù
= M =0,85.0,5119 = 0,435 t 0 ú kgnl ú û û
− L°ợng hßn hợp cháy M1 t°¡ng ứng vßi l°ợng không khí thāc tế Mt đối vßi đáng c¡ xăng: 1 1 ù Kmol ù M = ñM + = 0,85.0,5119 + = 0,444 1 0 ý 110 ú û kgnl ú nl û
Trong đó: ý là trọng l°ợng phân tử cāa nhiên liáu. Đối vßi xăng, nl Kmol ý ù ù = Kmol 110 114 , ta chọn ý ù ù =110 . nl ú kgnl ú ú ú û û nl û kgnl û
− Số mol cāa sản vÁt cháy M2: g g Do ñ = 0,85 ü1 nên c h M = + + 0,79ñM 2 0 12 2 Thay số ta đ°ợc: 7
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 0,855 0,145 ù Kmol ù M = + + 0,79.0,85.0,5119 = 0,4875 2 12 2 ú kgnl ú û û
− Há số thay đổi phân tử lý thuyết ò : 0 M 0,4875 2 ò = = =1,098 0 M 0,444 1
− Há số thay đổi phân tử thāc tế: ò + ÷ 1,098 + 0,07358 0 r ò = = =1,0915 1+ ÷ 1+ 0,07358 r b.
Tính toán tương quan nhiệt động:
− Nhiát dung mol đẳng tích trung bình cāa hßn hợp công tác ã cuối quá
trình nén ýcvc đ°ợc tính theo công thức: ù ù 3 − KJ
ý = 20,223 +1,742.10 .T cvc c ú 0 Kmol. ú û û Thay số vào ta có: ù ù 3 − KJ
ý = 20,223 +1,742.10 .703,16 = 21,448 cvc ú 0 Kmol. ú û û
− Nhiát dung mol đẳng tích trung bình cāa khí thể tại điểm z (ýcvz) đ°ợc tính theo công thức sau: ù ù 3 − KJ
ý =18,423 + 2,596ñ + (1,55 +1,38ñ)10 .T cvz z ú 0 Kmol. ú û û Thay số vào ta có: ù ù 3 − KJ
ý =18,423 + 2,596.0,85 + (1,55 +1,38.0,85)10 .T cvz z ú 0 Kmol. ú û û ù KJ ý ù = 20,6296 + 0,0027T cvz z ú 0 Kmol. ú û û
− Tổn thất nhiát do cháy nhiên liáu không hoàn toàn: 3 KJ Q 120.10 .(1 ñ ù ù = − ).M T 0 ú kgnl ú û û Thay số vào ta đ°ợc: ù ù 3 KJ Q
=120.10 .(1− 0,85).0,5119 = 9214 T úkgnl ú û û 8
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986
− Nhiát đá cuối quá trình cháy đ°ợc xác định theo ph°¡ng trình nhiát đáng sau: (Q − Q )ø T T
z + ý T = òý T M (1+ ÷ ) cvc c cvz z 1 r Thay số vào ta đ°ợc:
(44000 − 9214).0,92 + 21,448.703,16 =1,0915.(20,6296 + 0,0027T )T Biến 0,444.(1+ 0,07358) z z
đổi ph°¡ng trình trên ta đ°a đ°ợc về ph°¡ng trình bÁc 2 nh° sau: 2
T + 7640,6T − 27899216,6 = 0 z z
Giải ph°¡ng trình trên ta đ°ợc 2 nghiám sau: 0 T = 2698,435 K z 0 T = 1
− 0339,035 K (loại vì nghiám âm) z
VÁy nhiát đá cuối quá trình cháy là 0
T = 2698,435 K . z òT 1,0915.2698,435
− Tÿ số tăng áp suất: z ü = = = 4,1887 p T 703,16 c
− Áp suất cuối quá trình cháy:
p = ü p = 4,1887.1,1192 = 4,688 MPa . z p c
2.4. Tính toán quá trình dãn nở 2.4.1. Mÿc đích:
Xác định các giá trị áp suất pb và nhiát đá Tb ã cuối quá trình dãn nã.
2.4.2. Thứ tā tính toán:
− Áp suất cuối quá trình dãn nã: p 4,688 z p = = = 0,4267 MPa b n 2 1,26 6,7
− Nhiát đá cuối quá trình dãn nã: T 2698,435 z T = = =1645,63 MPa b n − 2 1 1,26 1 − 6,7
2.5. Kiểm tra k¿t qu¿ tính toán
Sau khi kết thúc viác tính toán các quá trình cāa chu trình công tác có thể
dùng công thức kinh nghiám để kiểm tra kết quả: 9
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 T 1645,63 b 0 T = = = 1078,16 K r p 0,4267 b 3 3 p 0,12 r
Sai số cāa nhiát đá cuối quá trình cháy sau khi tính và khi lāa chọn là: T − T − 1100 1078,16 r r T = 100% = .100% =1,985% ü 3% r T 1100 r
VÁy quá trình chọn nhiát đá cuối quá trình cháy thỏa mãn yêu cầu đặt ra.
3. Xác đånh các thông sß đánh giá chu trình công tác và sā làm viác cāa đßng c¢
3.1. Các thông sß chã thå
Đó là nhÿng thông số đặc tr°ng cho chu trình công tác cāa đáng c¡. Khi xác
định các thông số chỉ thị, ta ch°a kể đến các dạng tổn thất về công mà xét các tổn
thất về nhiát. các thông số cần tính bao gồm:
a. Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết pi':
− Đối vßi đáng c¡ xăng: p ù ü ö ö ö öù c p 1 1 1 p ' = 1− − 1− MPa i ú ÷ n 1 − ÷ ÷ n 1 − ÷ú 2 1 −1 n −1 û ø ø n −1ø ø 2 1 û
− Thay số vào ta đ°ợc: 1,1192 ù 4,1887 ö 1 ö 1 ö 1 öù p ' = 1− − 1− = 0,9615 MPa i ú ÷ 1,26 1 − ÷ ÷ 1,35 1 − ÷ú 6,7 −1 1,26 −1 û ø 6,7 ø 1,35 −1ø 6,7 øû
b. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi:
− Đối vßi đáng c¡ 4 kỳ: pi = p'i .đ [MPa]
Trong đó: đ là há số điền đầy đồ thị công. Há số này chỉ rõ sā khác nhau
giÿa đồ thị công chỉ thị lý thuyết và đồ thị công chỉ thị thāc tế. Giá trị cāa đ phÿ
thuác vào nhiều yếu tố khác nhau nh° góc đánh lửa sßm hoặc góc phun sßm nhiên
liáu, thành phần hßn hợp, tốc đá quay, góc mã sßm su páp xả v.v... Giá trị cāa đ
đối vßi đáng c¡ xăng là: đ = 0,900,96. Ta chọn đ = 0,92.
Thay số vào ta có: p = 0,9615.0,92 = 0,8846 [MP ] a i
c. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị:
− Đối vßi đáng c¡ bốn kỳ:
423.p .ø ù kg ù 0 v g = i
M .p .T ú KWh ú û û 1 i 0 10
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 423.0,103.0,75 ù kg ù
Thay số vào ta có: g = = 0,28 i 0,444.0,8846.297 ú KWhú û û
d. Hiệu suất chỉ thị: 3600 3600 ø = = = 0,292 i Q .g 44000.0,28 T i
3.2. Các thông sß có ích
Các thông có ích là nhÿng thông số đặc tr°ng cho sā làm viác cāa đáng c¡.
Để xác định các thông số đó, ta sử dÿng kết quả tính toán các thông số chỉ thị ã
mÿc trên và xác định giá trị cāa áp suất tổn hao c¡ khí trung bình pc¡.
Áp suất tổn hao c¡ khí trung bình pc¡ là áp suất giả định, không đổi, tác đáng
lên pít tông trong mát hành trình và gây ra công tổn hao bằng công tổn hao cāa
trao đổi khí, d¿n đáng các c¡ cấu phÿ, tổn hao do ma sát ã các bề mặt công tác.
Thứ tā tính toán các thông số có ích nh° sau:
a. Áp suất tổn hao cơ khí trung bình pcơ đ°ợc xác định bằng các công thức
kinh nghiám theo vÁn tốc trung bình cāa pít tông CTB [m/s] và các thông số khác cāa đáng c¡.
Đối vßi đáng c¡ xăng có i= S 8>6 và
ü1 khi mã hết b°ßm ga thì: D
p = 0,04 + 0,0135.C = 0,04 + 0,0135.8,5333 = 0,1552[MPa] co TB
b. Áp suất có ích trung bình:
p = p − p = 0,8846 − 0,1552 = 0,73[MPa] e i co p 0,73
c. Hiệu suất cơ khí: e ø = = = 0,825 co p 0,8846 i
d. Suất tiêu hao nhiên liệu có ích : g 0,28 ù kg ù i g = = = 0,34 e ø 0,825 ú KWhú û û co
e. Hiệu suất có ích: ø =ø .ø = 0,3.0,825 = 0,2475 e i co
f. Công suất có ích của động cơ ở số vòng quay tính toán : p V in 0,73.0,532.8.3200 e h N = = = 82,85[kW ] e 30 30.4
Sai số giÿa công suất có ích tính toán vßi công suất có ích lßn nhất cho − − tr°ßc là: N N 84,5 82,85 emax e N = 100% = .100% =1,95% ü 3% e N 84,5 emax
Kết luÁn: Sai số đảm bảo 11
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 PHÀN 2
DĀNG Đà THä CÔNG CHâ THä CĀA CHU TRÌNH CÔNG TÁC 1. Khái quát
Đá thå công chã thå là đồ thị biểu dißn các quá trình cāa chu trình công tác
xảy ra trong xy lanh đáng c¡ trên há toạ đá p-V. Viác dāng đồ thị đ°ợc chia làm
hai b°ßc: dāng đồ thị công chỉ thị lý thuyết và hiáu chỉnh đồ thị đó để đ°ợc đồ thị công chỉ thị thāc tế.
Đá thå công chã thå lý thuy¿t đ°ợc dāng theo kết quả tính toán chu trình công
tác khi ch°a xét các yếu tố ảnh h°ãng cāa mát số quá trình làm viác thāc tế trong đáng c¡.
Đá thå công chã thå thāc t¿ là đồ thị đã kể đến các yếu tố ảnh h°ãng khác
nhau nh° góc đánh lửa sßm hoặc góc phun sßm nhiên liáu, góc mã sßm và đóng
muán các xu páp cũng nh° sā thay đổi thể tích khi cháy.
2. Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết
â đồ thị công chỉ thị lý thuyết, ta thay chu trình chu trình thāc tế bằng chu
trình kín a-c-z-b-a. Trong đó quá trình cháy nhiên liáu đ°ợc thay bằng quá trình
cấp nhiát đẳng tích cz, quá trình trao đổi khí đ°ợc thay bằng quá trình rút nhiát đẳng tích ba.
Thứ tā tiến hành dāng đồ thị nh° sau:
− Tính toán các thể tích công tác, thể tích buồng cháy và thể tích toàn phần: + Thể tích công tác: 3 V = 0,532 [dm ] h + Thể tích buồng cháy: V 0,532 h 3 V = = = 0,093 [dm ] c −1 6,7 −1 + Thể tích toàn phần: 3
V =V +V = 0,532 + 0,093 = 0,625 [dm ] a h c
− Thống kê giá trị cāa các thông số đã tính ã các quá trình nh° áp suất khí
thể ã các điểm đặc tr°ng pa, pc, pz, pb, chỉ số nén đa biến trung bình n1, chỉ số dãn
nã đa biến trung bình n2, tÿ số nén , thể tích công tác Vh, thể tích buồng cháy Vc.
Ta xác định đ°ợc tọa đá cāa các điểm đặc tr°ng nh° sau: 12
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986
Điểm Thông số Giá trị Đơn vị pr 0,12 MPa r Vc 0,093 dm3 pa 0,086 MPa a Va 0,625 dm3 pc 1,1192 MPa c Vc 0,093 dm3 pz 4,688 MPa z Vz 0,093 dm3 pb 0,4267 MPa b Va 0,625 dm3
− Chọn tÿ lá xích: ý = 0,01;ý = 0,002 P V
− Dāng há tọa đá p –V vßi gốc tọa đá trên giấy kẻ ly theo tÿ lá xích đã
chọn, ta xác định các điểm a, c, z và b trên há tọa đá đó:
− Nối các điểm c và z, b và a bằng các đoạn thẳng, ta đ°ợc các đ°áng biểu
dißn quá trình cấp nhiát và nhả nhiát.
− Dāng các đ°áng nén đa biến ac và dãn nã đa biến zb. Để dāng các
đ°áng ấy, ta có thể dùng ph°¡ng pháp lÁp bảng.
Ph°¡ng pháp lÁp bảng dāa vào ph°¡ng trình cāa quá trình nén và dãn nã đa biến.
Vßi quá trình nén đa biến: 1 n 1 n p V = p V n n a a
Vßi quá trình dãn nã đa biến: 2 n 2 n p V = p V d d b a
Trong đó: pn, pd, Vn và Vd là các giá trị biến thiên cāa áp suất và thể tích trên
đ°áng nén và dãn nã. Ta có thể đ°a các ph°¡ng trình trên về dạng: 1 n 2 p = p e ; n p = p e n a 1 d b 2 Trong đó: V V a e = và a e =
là nhÿng tÿ số biến thiên (tÿ số nén tức thái). 1 V 2 V n d Khi đó: V V a V = và a V = . n e d e 1 2
Nếu chọn tr°ßc các giá trị cāa e1 (biến thiên trong gißi hạn 1) và e2 (biến
thiên trong gißi hạn 1), ta có thể xác định các cặp giá trị (pn, Vn) và (pd, Vd)
t°¡ng ứng. Mßi cặp giá trị ấy cho mát điểm t°¡ng ứng trên đồ thị p - V. Kết quả 13
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986
tính toán đ°ợc thống kê trong bảng. Đ°a kết quả tính toán đ°ợc lên đồ thị và nối
các điểm cāa cùng quá trình bằng mát đ°áng liền nét, ta có đồ thị cần dāng.
Bảng 1. Xác định các điểm trên đường nén và dãn nở đa biến. Thứ tā các điểm
trên đ°áng nén và e1, e2 dãn nã đa biến 1 1 0,625 0,086 0,6250 0,4267 2 1,5 0,4167 0,1487 0,4167 0,7112 3 2 0,3125 0,2192 0,3125 1,0219 4 2,5 0,25 0,2963 0,2500 1,3537 5 3 0,2083 0,379 0,2083 1,7033 6 3,5 0,1786 0,4666 0,1786 2,0685 7 4 0,1563 0,5588 0,1563 2,4475 8 4,5 0,1389 0,6551 0,1389 2,8390 9 5 0,125 0,7553 0,1250 3,2421 10 5,5 0,1136 0,859 0,1136 3,6558 11 6 0,1042 0,9661 0,1042 4,0794 12 6,5 0,0962 1,0763 0,0962 4,5123 13 6,7 0,0933 1,1212 0,0933 4,6879
3. Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết thành đồ thị công chỉ thị thực tế
Để đ°ợc đồ thị công chỉ thị thāc tế a' - c' - c" - z' - z" - b' - b" – b"' - a', ta gạch
bỏ các dián tích I, II, III, IV trong đồ thị lý thuyết.
Dián tích I xuất hián do đánh lửa sßm gây ra. Khi đó mát phần hßn hợp bị
cháy tr°ßc trên đ°áng nén nên áp suất cuối quá trình nén thāc tế p' (ứng vßi c
điểm c’’) cao h¡n áp suất cuối quá trình nén thuần tuý pc (ứng vßi điểm c).
Điểm c' nằm trên đ°áng nén thuần tuý. Vị trí cāa nó đ°ợc xác định bãi góc
đánh lửa sßm và đ°ợc dāng theo vòng tròn Brích. ❖
Thứ tā dāng vòng tròn Brích nh° sau:
+ Về phía d°ßi trÿc hoành đồ thị công p – V vẽ nửa d°ßi vòng tròn Brích
đ°áng kính AB bằng khoảng cách từ ĐCT tßi ĐCD trên đồ thị p – V, tâm O, A
t°¡ng ứng vßi điểm chết trên. 14
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 ü
+ Về phía điểm chết d°ßi, xác định điểm O’ sao cho A . B OO' = 4
+ Từ O’ dāng tia tạo vßi O’A mát góc bằng vßi góc đánh lửa sßm 0 = 22 i
tia này cắt vòng tròn Brích tại mát điểm. Từ điểm đó dāng đ°áng song song vßi
trÿc áp suất, cắt đồ thị công tại điểm t°¡ng ứng, đó chính là điểm c’.
Điểm c” đ°ợc xác định theo quan há: p' = (1,15 1,25)p [MPa]. c c
Ta chọn p' =1,25p =1,25.1,1192 =1,399 [MPa]. c c
Dián tích II xuất hián do quá trình cháy xảy ra vßi thể tích tăng dần trong khi
l°ợng hßn hợp cháy và tốc đá toả nhiát cāa phản ứng cháy giảm dần. Kết quả là áp
suất trong xi lanh đáng c¡ thay đổi từ từ theo mát đ°áng cong liên tÿc và giá trị
cāa áp suất lßn nhất p' nhỏ h¡n giá trị p ã chu trình lý thuyết. Giá trị p' đ°ợc z z z
xác định trong khoảng sau: p' = (0,85 − 0,90) p [MP ] a z z
Ta chọn p' = 0,90p = 0,90.4,688 = 4,2192[MP ] a . z z
Dián tích III biểu dißn tổn hao cāa công dãn nã do xu páp thải mã sßm. Khi
đó áp suất trong xi lanh giảm nhanh và quá trình dãn nã dißn ra theo đ°áng cong
thāc tế. Thái điểm bắt đầu mã xu páp thải đ°ợc chọn sao cho dián tích III không
lßn mà v¿n bảo đảm thải sạch sản vÁt cháy và tổn hao ít công cho quá trình thải
chính. Đối vßi đáng c¡ đ°ợc kiểm nghiám, giá trị cāa góc mã sßm xu páp thải đã
đ°ợc cho tr°ßc và vị trí cāa điểm b' trên đ°áng dãn nã đ°ợc xác định theo vòng tròn Brích.
Ta xác định điểm b’ theo vòng tròn Brích t°¡ng tā nh° điểm c’, chỉ khác thay
góc đánh lửa sßm bằng góc mã sßm xu páp thải.
Dián tích IV biểu dißn mát phần cāa công tổn hao cho quá trình trao đổi khí.
Phần còn lại cāa công tổn hao cho quá trình trao đổi khí (gißi hạn bãi dián tích
a'raa' đã đ°ợc kể đến khi xét hiáu suất c¡ khí ø . Do đó khi tính toán công cāa chu cô
trình thāc tế ta không xét đến nÿa. Tuy nhiên, để tính toán đáng lāc học, ta v¿n
phải dāng đ°áng nạp r-a và thải b"-r. Thứ tā dāng các đ°áng đó nh° sau:
Dāng điểm b" ã giÿa đoạn thẳng a-b. Từ a và r, kẻ các đ°áng song song vßi
trÿc hoành. Chọn điểm b' ' trên đ°áng thải c°ỡng bức sao cho đ°áng cong không bị
gấp khúc. Dāng điểm r" theo góc đóng muán cāa xu páp thải nhá vòng tròn Brích.
Vẽ đ°áng cong l°ợn đều từ r" lên r và đ°áng cong l°ợn đều qua các điểm b', b",
b"' sao cho các đ°áng cong ấy không bị gãy khúc.
Các góc hiáu chỉnh c¡ bản cāa đ°áng đồ thị công p – V:
− Góc đánh lửa sßm: 220 − Quá trình thải:
+ Góc mã sßm xu páp thải 450
+ Góc đóng muán xu páp thải 150. − Quá trình nạp: 15
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986
+ Góc mã sßm xu páp nạp 150.
+ Góc đóng muán xu páp nạp 450.
Ta có đồ thị công p – V 16
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 PHÀN 3
XÂY DĀNG Đ¯ÞNG Đ¾C TÍNH NGOÀI CĀA ĐÞNG C¡ 1. Khái quát.
Đặc tính ngoài là đồ thị biểu dißn sā phÿ thuác cāa các chỉ tiêu nh° công suất
có ích Ne, mô men xoắn có ích Me, l°ợng tiêu hao nhiên liáu trong mát giá Gnl và
suất tiêu hao nhiên liáu có ích ge vào số vòng quay cāa trÿc khuÿu n [v/ph] khi b°ßm ga mã hoàn toàn.
Đồ thị này đ°ợc dùng để đánh giá sā thay đổi các chỉ tiêu chính cāa đáng c¡
khi số vòng quay thay đổi và chọn số vòng quay sử dÿng mát cách hợp lý khi khai thác.
Đặc tính ngoài đ°ợc dāng bằng các ph°¡ng pháp nh° thāc nghiám, công thức
kinh nghiám hoặc bằng viác phân tích lý thuyết. â đây gißi thiáu ph°¡ng pháp
dāng bằng các công thức kinh nghiám cāa Kh¡-l°-stốp Lây-đéc-man.
2. Thứ tự dựng các đường đặc tính.
Để dāng đ°áng đặc tính, ta chọn tr°ßc mát số giá trị trung gian cāa số vòng
quay n trong gißi hạn giÿa nmin và nmax rồi tính các giá trị biến thiên t°¡ng ứng cāa
Ne, Me, Gnl, ge theo các biểu thức sau: 2 3 ù n n n ù ö ö ö ö N = N ú
+ ÷ ÷ − ÷ ÷ ú [KW] e emax ún n n N ø N ø ø N ø ú û û 2 ù n n ù ö ö N M = M 1 ú + − ÷ ÷ ú [Nm] e e ú n n N ø N ø ú û û 2 ù n n ù ö ö ù kg N ù g = g 1 ú ,2 − + 0,8÷ ÷ ú e e ú n n ú ø ø ú KWh ú û û N N û û Trong đó: N
là công suất có ích lßn nhất: N = 84,5[KW] emax emax
n là số vòng quay ứng vßi công suất lßn nhất: n = 3200 [vg / p ] h N N N
M là mô men xoắn có ích ứng vßi số vòng quay n : e N N N 84,5 emax emax M = = = = 252,16 [Nm] emax ÷ 2 n 2.3200 60 60 N
g là suất tiêu hao nhiên liáu có ích ứng vßi số vòng quay n : e N ù kg N ù g = 0,34 e ú KWhú û û 17
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986
N , M , g là các giá trị biến thiên cāa công suất, mô men xoắn và suất tiêu e e e
hao nhiên liáu có ích ứng vßi từng giá trị số vòng quay đ°ợc chọn tr°ßc.
Giá trị biến thiên cāa Gnl đ°ợc xác định theo từng cặp giá trị t°¡ng ứng cāa ge và Ne theo biểu thức: ùkg ù G = g N nl e e ú h ú û û
Chọn nmin = 600 [vòng/phút] và nmax = 3200 [vòng/phút].
Kết quả tính toán đ°ợc thống kê thành bảng nh° sau: n [vòng/phút] 600 18,26 290,58 353,81 6,46 800 25,09 299,44 340,00 8,53 1000 32,08 306,34 328,31 10,53 1200 39,11 311,26 318,75 12,47 1400 46,07 314,22 311,31 14,34 1600 52,81 315,20 306,00 16,16 1800 59,23 314,22 302,81 17,94 2000 65,19 311,26 301,75 19,67 2200 70,57 306,34 302,81 21,37 2400 75,26 299,44 306,00 23,03 2600 79,12 290,58 311,31 24,63 2800 82,02 279,74 318,75 26,15 3000 83,86 266,94 328,31 27,53 3200 84,50 252,16 340,00 28,73
B¿ng 2. K¿t qu¿ tính toán các chã tiêu cāa đ°ßng đ¿c tính ngoài.
Dāa vào bảng số liáu ta vẽ đ°ợc đồ thị đ°áng đặc tính ngoài vßi các tÿ lá xích nh° sau:
- Chọn tÿ lá xích:
ý = 0,2 [KW/ mm]; ý = 0,8 [Nm/ mm]; ý = 2 [g / KWhm ] m ; N M g 1 ý = [kg / hmm]. G 8
Ta có bảng giá trị nh° sau: 18
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 n Biểu dißn Biểu dißn Biểu dißn Biểu dißn [vòng/phút] N [KW ] M [N ] m g [g/KW ] h G [kg / ] h e e e nl 600 91,2872 363,2188 176,9063 51,6777 800 125,4297 374,3017 170,0000 68,2338 1000 160,3973 382,9204 164,1563 84,2567 1200 195,5713 389,0767 159,3750 99,7414 1400 230,3326 392,7705 155,6563 114,7287 1600 264,0625 394,0017 153,0000 129,2850 1800 296,1420 392,7705 151,4063 143,4808 2000 325,9521 389,0767 150,8750 157,3697 2200 352,8741 382,9204 151,4063 170,9675 2400 376,2891 374,3017 153,0000 184,2311 2600 395,5780 363,2204 155,6563 197,0374 2800 410,1221 349,6765 159,3750 209,1623 3000 419,3024 333,6702 164,1563 220,2595 3200 422,5000 315,2014 170,0000 229,8400
Đồ thị đ°áng đặc tính ngoài cāa đáng c¡ 450,0000 Ne 400,0000 350,0000 Me 300,0000 250,0000 Gnl 200,0000 ge 150,0000 100,0000 50,0000 0,0000 600
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 19
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com) lOMoARcPSD|36451986 TÀI LIàU THAM KH¾O
1. TS. Vy Hÿu Thành – Th.S Vũ Anh Tuấn (2013), Hướng dẫn Đồ án môn
học Động cơ đốt trong, Học vián Kā thuÁt Quân sā.
2. Giáo trình Lý thuyết động cơ đốt trong, 2 tập (2003), Học vián Kā thuÁt Quân sā. 20
Downloaded by Linh Chi ??ng (chithcsttst101@gmail.com)