Đồ án môn học Động cơ đốt trong – Khoa cơ khí động lực | Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Khoa Cơ khí động lực, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM đã đưa bộ môn Tính toán động cơ đốt trong vào chương trình học của chúng em, qua đó tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập và hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên bộ môn là thầy PGS.TS Lý Vĩnh Đạt đã dày công truyền đạt kiến thức và ... Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

13 7 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Môn: Tính toán động cơ đốt trong

Trường: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

Thông tin:

56 trang 3 tuần trước

Tác giả:

Profile Lê Kim Dung
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG Đ C SƯ PHẠI HỌ ẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
--------------------
ĐỒ ÁN MÔN H C Đ NG CƠ ĐỌ Ộ ỐT TRONG
GVHD: PGS TS. LÝ VĨNH ĐẠT
SVTH: NGUY NH HUYỄN ẬT
MSSV: 21145395
LỚP: SPAT 310730_23_2_01
TP. HỒ – CHÍ MINH THÁNG 5, NĂM 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG Đ C SƯ PHẠI HỌ ẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
--------------------
ĐỒ ÁN MÔN H C Đ NG CƠ ĐỌ Ộ ỐT TRONG
GVHD: PGS TS. LÝ VĨNH ĐẠT
SVTH: NGUY NH HUYỄN ẬT
MSSV: 21145395
LỚP: SPAT 310730_23_2_01
TP. H THÁNG Ồ – CHÍ MINH 5, NĂM 2024
i
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SP KT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lậ - Tự do - Hạnh phúc p
BỘ MÔN ĐỘNG CƠ
NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN
MÔN ĐỒ ÁN MÔN H C (ĐC)Ọ
Họ ễn và tên sinh viên: Nguy Nhật Huy MSSV 21145395
v Số liệu ban đ u ầ
Loại động cơ: kì Xăng ( Số GDI)
𝜏
: 4
Công suất có ích, Ne: 98(Kw). Số vòng quay, n: 5500v/p
Tỉ số nén,
𝜀
: 1 :1 3.5 Hệ số lượng dư không khí,
𝛼
: 0.95
Làm mát bằng nước Số xy lanh, i: 4
v Nội dung thuyết trình
2.1 Tính toán nhi ng gi n đ ng cơ. ệt và xây dự ả ồ ỉ ị độcông ch th
2.2 Tính toán độ ọng lực h c cơ c c khuấu piston – trụ ỷu – thanh truyền.
2.3 Tính toán đ ng cơặc tính ngoài c a đủ ộ
v Nội dung bản vẽ
3.1 B n vả ẽ đồ ị ỉ ị – th công ch th P V
3.2 B n vả ẽ đồ ị – th P j, PJ, P
1
3.3 B n v ng đư ng S n tả ẽ đồ ị th quả ờ
P
, vậ ốc V c J a p
P
, gia tố
P
củ iston.
3.4 B n vả ẽ đồ ị th
𝑇
(")
,&𝑍
(")
, 𝑁
(")
3.5 Đ ng lên ch u (Tồ ị th phụ tải tác dụ ố ỷt khu -Z)
3.6 Đồ ị th mài món chốt khuỷu
3.7 Đ ng cơồ ị đặth c tính ngoài độ
Ngày giao nhiệm vụ: 24/01/2024
Ngày hoàn thành: 25/05/2025
GIÁO VIÊN HƯ NG D N Ớ Ẫ CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ ) tên
PGS.TS LÝ VĨNH ĐẠT
LỚP:
SPAE310730 23 2 01
ii
Ý KI N NH N XÉTẾ Ậ
1. Nhận xét v n, thái đề tinh thầ ộ làm việc của sinh viên
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………… ………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
2. Nhận xét về kế ả ớn t qu thực hiện c p lủa bài tậ
2.1. Kế lớn t cấu, cách th p ức trình bày Bài tậ
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………… ………………………………………………………………………
2.2. Nộ i dung báo cáo:
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
2.3. Kế ả đạ t qu t được:
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………… ………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
2.4. Những t n t u có):ồ ạ ếi (n
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
iii
LỜ ẢI C M ƠN
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Khoa Cơ khí động lực, Trường Đại
học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM đã đưa bộ môn Tính toán động cơ đốt trong vào chương
trình học của chúng em, qua đó tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập và hoàn
thành đề tài nghiên cứu này. Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
giảng viên bộ môn là thầy PGS.TS Lý Vĩnh Đạt đã dày công truyền đạt kiến thức và
cung cấp rất nhiều kiến thức bổ ích và nhiệt tình hướng dẫn chúng em trong quá trình
học tập cũng như tr ng quá trình hoàn thiện đề tài nghiên cứu này.o
Nhóm chúng em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học được trong học kỳ
qua cũng như các trang web và tài liệu chuyên ngành để hoàn thành đề tài nghiên cứu
động cơ này. Nhưng do kiến thức hạn chế và không có nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên
khó tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình nghiên cứu và trình bày. Rất kính mong
sự góp ý của thầy và các bạn sinh viên để bài tiểu luận của em được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa, nhóm chúng em xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm và giúp đỡ của thầy
Đạt cũng như các bạn sinh viên trong lớp đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện bài
tập lớn này.
Xin trân trọng cảm ơn!
iv
THÔNG SỐ ĐỘ NG CƠ
Kiểu đ ng cơộ
Số kì
Số xy lanh
Công suấ ết thi t kế
Số vòng quay
Tỉ số nén
Góc mở sớ ạp m xupap n
Góc đóng muộn xupap nạp
Góc mở sớ ải m xupap th
Góc đóng muộn xupap thải
Góc đánh lửa sớ m
v
DANH M C KÍ HIỤ ỆU
Tên gọi
Ký hiệu
Áp suất không khí nạp
P
0
Áp suất khí nạp trước xupap nạp
P
k
Áp suất khí sót
P
r
Áp suất cu i quá trình nố ạp
P
a
Áp suất cu i quá trình cháyố
P
z
Áp suất cu i quá trình nénố
P
c
Áp suất cu i quá trình giố ản nở
P
b
Áp suất ch trung bình tính ỉ thị toán
P
i
´
Áp suất ch trung bình thỉ thị ực tế
P
i
Áp suất có ích trung bình
P
e
Áp suấ ất tổn th t cơ giới
P
m
Lực quán tính khối lượng chuy n đ ng quayể ộ
P
k
Lự dục khí thể tác ng lên đ nh pistonỉ
P
kt
Lực quán tính c a khủ ối lượng chuy n đ ng t nh tiể ộ ị ến
P
j
Nhiệt độ k ạp hí n
T
0
Nhiệt độ ạp khí nạp trước xupap n
T
k
Nhiệt độ khí sót
T
r
Hệ số dư lư ng không khíợ
𝛼
Áp suất cu i kố ỳ nạp
P
a
Nhiệt độ khí sót
T
r
Độ ộ ới tăng nhiệt đ khí n p mạ
ΔT
Hệ số lợ i d t t i zụng nhiệ ạ
ξ
z
Hệ số lợ i d t t i bụng nhiệ ạ
ξ
b
Tỷ số ất tăng áp su
𝜆
Hệ số nạ p thêm
λ
1
Hệ số quét bu n cháyồ
λ
2
vi
Hệ số ỷ ệt hiệu đính t nhi
λ
t
Chỉ số ến nén đa bi
m
Hệ số ủ đồ ị điền đ y đầ th công
φ
d
Áp suất khí sót
P
r
Đường kính xy lanh
D
Suấ ệt tiêu thụ nhiên li u chỉ ị th
g
i
Suấ ệt tiêu thụ nhiên li u có ích
g
e
Moment có ích
M
e
Moment quán tính
M
j
Hành trình piston
S
Khoảng d n pistonịch chuyể
S
p
Lực tiếp tuyến
T
Tốc đ a pistonộ trung bình củ
V
tb
Lực pháp tuyến
Z
Tỉ số nén
ɛ
Vận tốc góc
ω
Hiệ ấu su t cơ giới
𝑛
$
Hiệ ấu su t chỉ thị
𝑛
%
Hiệ ấu su t có ich
𝑛
&
Hợp l ng lên cực tác dụ ổ khuỷu
Q
ck
vii
DANH C MỤ BẢNG
Table 1: Bảng các thông số tự chọn ............................................................................ 6
Table 2: B t quảng kế ả ố các thông s tính toán nhiệt ................................................13
Table 3: B t qu tính toán các thông sảng kế ả ố đặc trưng của chu trình ................. 16
Table 4: Bảng th ng cứ tự ủa độcông tác c ơ .............................................................. 24
Table 5: Bảng các thông số đặc tính ngoài ............................................................... 41
viii
DANH C MỤ HÌNH ẢNH
Figure 1: Đồ thị ỉ công ch thị P-V .............................................................................. 28
Figure 2:Bản vẽ đồ ị – th P
j
j
j
jj
, PJ, P1 ......................................................................... 29
Figure 3: Đồ thị ị chuyển v piston .............................................................................. 30
Figure 4: Đồ thị vận tốc của piston ........................................................................... 31
Figure 5: Đồ thị gia t a pistonốc củ ............................................................................ 32
Figure 6: Đồ thị lực tiếp tuy n Tế ............................................................................... 33
Figure 7: Đồ thị lực pháp tuyến Z ............................................................................. 34
Figure 8: Đồ thị lực ngang N ..................................................................................... 35
Figure 9: Đồ thị ụ tảivecto ph .................................................................................... 36
Figure 10: Đồ thị lực n c khugang tác dụng lên trụ ỷu ............................................. 37
Figure 11: Đ t khuồ thị moment M tác dụng lên chố ỷu ........................................... 38
Figure 12: Đồ thị mài mòn chốt khuỷu ..................................................................... 40
Figure 13: Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ .......................................................... 43
ix
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN .......................................................................................... i
Ý KI N NH N XÉTẾ Ậ .................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. iii
THÔNG SỐ ĐỘ Ơ NG C .............................................................................................. iv
DANH M C KÍ HIỤ ỆU ................................................................................................. v
DANH M C BỤ ẢNG ................................................................................................... vii
DANH M C HÌNH Ụ ẢNH ........................................................................................ viii
CHƯƠNG 1 THÔNG SỐ CƠ BẢN ........................................................................ 1
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN NHIỆT .......................................................................... 2
2.1 Các thông số ệt tính toán nhi ......................................................................... 2
2.1.1 Áp suất không khí nạp
𝑷𝟎
..................................................................... 2
2.1.2 Nhiệt độ không khí n p mạ ới
𝑻𝟎
............................................................ 2
2.1.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp
𝐏𝐤
................................................... 2
2.1.4 Nhiệt độ khí n p trạ ước xupap nạp T
k
.................................................. 2
2.1.5 Áp suấ ốt cu i quá trình nạp P
a
............................................................... 2
2.1.6 Áp suất khi sót P
r
3 ...................................................................................
2.1.7 Nhiệt độ khí sót T
r
.................................................................................. 4
2.1.8 Độ ộ ới tăng nhiệt đ khí n p mạ ................................................................ 4
2.1.9 Hệ số nạ p thêm λ
1
................................................................................... 4
2.1.10 Hệ số ạy quét bu ng chồ ........................................................................... 4
2.1.11 Hệ số ỷ hiệu đính t nhiệt λ
t
..................................................................... 4
2.1.12 Hệ số lợ i d i điụng nhiệt tạ ểm Z ξ
z
......................................................... 5
x
2.1.13 Hệ số lợ . i d i điụng nhiệt tạ ểm b ξ
b
........................................................ 5
2.1.14 Hệ số dư lượ α ng không khí .................................................................. 5
2.1.15 Hệ số ồ ị điền đầy đ th công φ
d
................................................................ 6
2.1.16 Tỉ số λ tăng áp ......................................................................................... 6
2.2 Tính toán nhiệt ............................................................................................... 7
2.2.1 Quá trình nạp ......................................................................................... 7
2.2.2 Quá trình nén .......................................................................................... 8
2.2.3 Quá trình cháy ........................................................................................ 9
2.2.4 Quá trình giãn nở .................................................................................. 11
2.3 Tính toán các thông số đặc trưng cho chu trình ......................................... 14
2.3.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính toán ..................................................... 14
2.3.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế ......................................................... 14
2.3.3 Áp suấ ất tổn th t cơ khí .......................................................................... 14
2.3.4 Áp suất có ích trung bình ...................................................................... 14
2.3.5 Hiệu suất cơ giới ................................................................................... 14
2.3.6 Hiệu suất chỉ thị .................................................................................... 15
2.3.7 Hiệu suất có ích ..................................................................................... 15
2.3.8 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị ............................................................ 15
2.3.9 Suất tiêu hao nhiên liệu thực tế ............................................................ 15
2.3.10 Tính toán thông số kết cấ ộu của đ ng cơ .............................................. 15
2.4 Vẽ đồ ị ỉ ị th công ch th ................................................................................... 17
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘNG L C H C CỰ Ọ Ơ CẤU .................................... 19
TRỤC KHUỶU-THANH TRUYỀN ......................................................................... 19
3.1 Độ ng lực h c cọ ủa piston .............................................................................. 19
3.1.1 Chuyển vị củ a piston............................................................................ 19
xi
3.1.2 Tố ộ củ c đ a piston.................................................................................. 19
3.1.3 Gia tốc của piston................................................................................. 20
3.2 Độ ơ cấ ền ng lực h c cọ u trục khuỷu-thanh truy ......................................... 20
3.2.1 Lự ể P c khí th
kt
...................................................................................... 20
3.2.2 Lự c quán tính cảu các chi tiế ểt chuy n động ......................................20
3.2.3 Hệ lự ơ cấ – ền c tác dụng lên c u tr u ục khuỷ thanh truy .................... 22
3.2.4 Moment quay M của động cơ .............................................................. 23
3.2.5 Lự ỷu c tác dụng lên chốt khu ............................................................... 24
CHƯƠNG 4 CÁC ĐỒ Ị TH .................................................................................... 25
4.1 Đồ ị ỉ ị P-V th công ch th ................................................................................ 25
4.2 Bả ẽ đồ ị – n v th P
j
j
j
jj
, PJ, P
1
........................................................................... 29
4.3 Bả ẽ đồ ị ị S củ n v th Cchuyển v
P
, v , gia tậ ốn t c V
P
ốc J
P
a piston. ..............30
4.3.1 Chuyển vị củ S a piston
P
....................................................................... 30
4.3.2 Vậ n tốc của piston ................................................................................ 31
4.3.3 Gia tố c của piston................................................................................. 31
4.4 Bả ẽ đồ ị n v th
𝑻(𝛗),𝒁(𝛗), 𝑵(𝛗)
................................................................ 33
4.5 Đồ ị ụ tảth ph i tác dụng lên chố ỷt khu u (T-Z) ........................................... 36
4 ố.6 Đồ thị mài mòn ch t khuỷu ........................................................................ 38
4.7 Đặ ơ c tính ngoài của động c ......................................................................... 40
1
CHƯƠNG 1 CƠ B THÔNG SỐ ẢN
1 Các thông a đ g cơsố cho trư c cớ ủ ộn
Các thông số ể cho trư c đớ kiểm m đnghiệ ộng cơ có s n trong tính toánẵ
nhiệt được chọn phụ thuộc vào các trườ ợng h p tính toán sau:
- Môi trường s ng đ ng cơ: đư ng thành ph ng cao tử dụ ộ ờ ố, đườ ốc
- Ki Xă GDIểu, loại động cơ: ng ( , không tăng áp)
- Số kỳ
𝜏
: 4 kì
- Số ố 4 ố xilanh, i và cách b trí các : xilanh xilanh, b trí thẳng hàng trên 1 van
- Đường kính xilanh B
- Hành trình piston S
- Công suất thi t kế ế,
𝑁
e
&
=98 kW
- Số vòng quay thiế ết k , n = 5500 vòng/phút
- Tỷ số nén
𝜀
= 13,5:1
- Kiểu b ng cháy và phương pháp t o h n h p: uồ ạ ỗ ợ
- Kiểu làm mát:
- Suất tiêu thụ nhiên liệu gcó ích,
𝑒
(g/Kw.h):
- Góc mở sớ ải m và đóng mu a xupáp nộn củ ạp và th
- Chiề ều dài thanh truy n, L (mm)
- Khối lượng nhóm piston,
𝑚
np
(kg)
- Khối lượng nhóm thanh truy n, ề
𝑚
tt
(kg)
2
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN NHIỆT
2.1 Các thông số ệt tính toán nhi
2.1.1 Áp suất không khí nạp
𝑷
𝟎
Áp suất không khí nạp đư n b ng áp su po phợc chọ ằ ấ ểt khí quy n, giá trị ụ thuộc
vào đ n. Càng lên cao thì po càng giộ cao so v c nư c biới mự ớ ể ảm do không khí càng
loãng, t i đ i mạ ộ vớcao so ực nư c biớ ển:
𝑃
(
= 0,10123&MN/𝑚
)
&&
2.1.2 Nhiệt độ mới không khí n p ạ
𝑻
𝟎
Nhiệt đ i ph t đ trung bình cộ không khí n p mạ ớ ụ thuộc chủ yếu vào nhiệ ộ ủa môi
trườ ợng, nơi xe đư c s c khó khăn đử dụng. Đi u này hề ết sứ ối v i xe thi t kớ ế ế để sử dụng
ở ộ những vùng có kho ng bi n thiên nhiả ế ệt đ trong ngày lớ ớn. Mi n Nam nưề c ta thu c ộ
khi n là tvực nhiệt i, nhi t đđớ ệ ộ ể trung bình trong ngày có th chọ
kk
= 29
o
C cho khu v c ự
miền Nam, do đó:
𝑇
(
&=&𝑡
**
+273 29 273 302& = & &+& & =&
+
𝐾
2.1.3 Áp suấ ạt khí n p trước xupap nạp
𝐏
𝐤
Động cơ b n k không tố ỳ ăng áp
𝑃
*
= 𝑃
(
= 0,10123&MN/𝑚
)
&
2.1.4 Nhiệt độ ạp khí n trước xupap n p ạ T
k
Đối v i đớ ộ ống cơ b n k không ỳ tăng áp T = T =
k
0
302
+
𝐾
2.1.5 Áp suất cuối quá trình nạp P
a
Đối v i đớ ộng cơ không tăng áp:
P – ΔP
a
= P
k k
Vớ ΔPi
k
là t t tổn thấ rong quá trình nạp, ch u phủ yế ụ thuộc vào tr c trên ở lự
đư ngờ ố ốc độ ạp ng n p, tạ quay c ng cơ và ti n lưu thông c ng nủ độa ết diệ ủ ọa h
𝛥𝑃
*
&=&
𝑘.𝑛
)
𝑓
-
)
Trong đó:
3
- k: h xét t nh hư ng c n c ng nệ số ới ả ở ủa hệ số cả ủa đườ ạp, thể củtích công tác a
xylanh
- n: s vòng quay t u ố rục khuỷ
-
𝑓
-
: ti t di t cế ện lưu thông h p nhẹ ấ ủa xupap nạp.
Trong quá trình tính toán nhi p ệt, su t cu i quá trình nấ ố ạ
𝑃𝑎
củ ỳ a độ ống cơ b n k
không tăng áp thư ng đư nh b ng công thờ ợc xác đị ằ ứ ực th c nghiệm:
𝑃
.
=&
(
0, &÷&0,80 95
)
×&𝑃
(
&= &0,88 0891×0,10123 = 0, &𝑀𝑁/𝑚
)
2.1.6 Áp suất khi sót P
r
Là một thông s i số ộ quan tr ng đánh giá mọ ức đ thả ạ ảch s n ph xilanh ẩm cháy ra khỏi
động cơ. Tương t như áp su p ự ất cu i quá trình nố ạ
𝑃𝑎
, áp suất khí sót
𝑃𝑟
được xác
định b ng quan hằ ệ sau:
𝑃
/
= 𝑃
01
+𝛥𝑃
/
𝛥𝑃
/
: t t trong quá trình th i, ch i ổn thấ ả ủ yế ụ u ph thuộc vào tr c trên đưở lự ờng ng thố ả
(động cơ có l p bình tiêu âm, thiắ ết b lý khí th i, bình chị xử ả ứa khí th c ải hay không), tố
độ quay c ng cơ và ti n lưu thông c ng xupap thủ ộa đ ế ệt di ủ ọa h ải.
𝛥𝑃
*
&=&
𝑘.𝑛
)
𝑓
01
)
Giá tr áp suị ất khí sót
𝑃𝑟
phụ ố thuộc vào các yếu t sau:
- Diện tích tiế ệt di n thông qua của xupap xả;
- ộ ở sớ Biên độ, đ cao, góc m m, đóng mu a xupap xộ ủn c ả;
- Độ ệ ả ng cơ có l p hắ thống tăng áp bằng khí x hay không;
- Độ cả ộ n của bình tiêu âm, b xúc tác khí x ả…
Đối v i đớ ộng cơ diesel ch n: ọ
𝑃𝑟
= (0,106 ÷ 0,115) MPa
Thông thường, gi n th p ch n cho đ ng cơ có t p, đ ng cơ cao tới hạ ấ ọ ộ ốc độ thấ ộ ốc
chọn vùng gi n cao.ới hạ
Động cơ xăng, ta ch n Pọ
r
= 0,11 MPa
4
2.1.7 Nhiệt độ khí sót T
r
Khi tính toán, người ta thường l y giá trấ ị
𝑇
/
ở cuối quá trình th i cưả ỡng bức.
Giá trị của
𝑇
/
phụ ố ỷ số thuộc vào nhiều y u tế khác nhau như t nén
𝜀
, thành phần h n ỗ
hợ tốp α, c đ a s ăng) ho c góc phun s m nhiên ộ quay n, góc đánh lử ớm (ở động cơ x ặ ớ
liệu ( ng cơ diesel). ở độ
Giá trị ở ε càng cao thì khí cháy càng dãn n nhiều nên
𝑇
/
càng thấp. Xilanh h n h p ỗ ợ
thành phần càng phù h p thì quá trình cháy x y ra càng nhanh, ít cháy rợ ả ớt nên
𝑇
/
càng
giảm.
Nếu góc phun s u hoớm nhiên liệ ặc đánh l a s m quáử ớ nhỏ thì quá trình cháy r t tăng ớ
nên
𝑇
/
cao.
Động cơ xăng, ta ch n Tọ r =
920
+
𝐾
2.1.8 Độ ộ í nạ ới tăng nhiệt đ kh p m
Khí nạp mới ố nạp của độ khi chuyển động trong đư ngờ ng vào trong xilanh ng cơ do
ti lênếp xúc v vách nóngới nên được sấy nóng mộ ị số ệt độ t tr nhi là ΔT.
Khi tiến hành tính toán nhiệt của độ ời ọn ị số ΔT ng cơ ngư ta thường ch tr căn cứ vào
số ệu li thực nghiệm.
Động cơ xăng:
𝛥𝑇 = 18
+
𝐶
2.1.9 Hệ số nạ λp thêm
1
Hệ số nạp thêm
𝜆
1
biểu ị sự th tương quan lư tăngợng tương đối của hỗn hợp cô khí ng
tác sau k nạp với lượng í cô t chiếm chỗ ở ể tích hi thêm so kh ng ác th
𝑉
𝑎
. Hệ số nạp
thêm chọn trong ới hạ gi n:
Chọn 05 λ
1
=1,
2.1.10 Hệ số quét bu ng chồ ạy
λ
2
= 0,9
2.1.11 Hệ số ỷ ệt λhiệu đính t nhi
t
Hệ số ệu tỷ ệt λt ụ ộc ần của hỗn hợp α ộ hi đính nhi ph thu vào thành ph khí và nhiệt đ
khí sót
𝑇𝑟
. Theo thực nghiệm thống kê đ ng cơ xăngối v i đớ ộ
𝜆𝑡
được chọn:
5
Động cơ xăng n (GDI) có α=0.95, chọ λt = 1,15
2.1.12 Hệ số lợ ại ξi dụng nhiệt t điểm Z
z
Hệ số lợ ểm ố ị mứ ộ lợi dụng nhiệt t i điạ Z (ξ
z
) là thông s biểu th c đ i d t ụng nhiệ
tại ụ điểm Z (ξ
z
) ph thuộc vào chu trình công tác c a ủ động cơ.
Động cơ xăng, ta ch n ọ ξ
z
= 0,75
2.1.13 Hệ số lợ . i d i ụng nhiệt tạ điểm b ξ
b
Hệ số lợ ụ ộ đội d t t i điụng nhiệ ạ ểm b (ξ
b
) ph thuộc vào c đnhiều y u tế ố. Khi tố ng
cơ càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn đ n ế ξ
b
nhỏ.
Động cơ xăng, ta ch n ọ ξ
b
= 0,9
2.1.14 Hệ số α dư lư ng không khí ợ
Hệ số α nh hư ng r n đ n quá trình cháy: Đ ng cơ đả ở ất lớ ế ối v i đớ ộ ốt trong, tính
toán nhiệ ảt thường ph i tính t c i, ở ế độ ch công suấ ực đạ
Loại động cơ
α
Xăng
0,85 ÷ 0,95
Diesel
Buồng cháy th ng ố
nhất
Buồng cháy xoáy
lốc
Buồng cháy dự bị
Tăng áp
1,45 ÷ 1,75
1,40 ÷ 1,65
1,35 ÷ 1 45 ,
1,70 ÷ 2,20
Động cơ xăng, ta ch n α = 0.95ọ (GDI)
6
2.1.15 Hệ số ồ ị điền đầy đ th công φ
d
Hệ số ồ ị ề ồ ị điền đ y đầ th công φ
d
đánh giá ph n hao hầ ụt v diện tích của đ th công
th th th liực tế ồ so với đ ị ệ số ầy đủ đồ công tính toán. H điền đ ị φ ố d ch n theo sọ ệu kinh
nghiệm theo bảng sau:
Loại động cơ
φ
d
Xăng
0,93 ÷ 0,97
Diesel:
Buồng cháy th ng ố
nhất
Buồng cháy ngăn
cách
0,90 ÷ 0,95
0,92 ÷ 0,96
Động cơ xăng, ta ch n ọ φ
d
= 0,95
2.1.16 Tỉ số λ tăng áp
Là tỷ số ợp ở giữa áp su a hất củ ỗn h khí trong xilanh cuối quá trình cháy và quá
trình nén:
𝜆& =&𝑃
2
.𝑃
3
&
Table 1: Bảng các thông số tự chọn
Thông số
Ký hiệu
Giá trị ọn ch
Đơn vị
Áp ất su không khí nạp
P
0
0.10123
MN/m
2
Áp ất nạp ạp su khí trước xupap n
P
k
0.10123
MN/m
2
Nhiệt độ nạp khí
T
0
302
o
K
Nhiệt độ nạp nạp khí trước xupap
T
k
302
o
K
Hệ số dư lượng không khí
α
0,95
Áp ất ối kỳ nạp su cu
P
a
0. 8910
MN/m
2
Áp ất su khí sót
P
r
0.11
MN/m
2
Nhiệt độ khí sót
T
r
920
o
K
Độ ệt độ nạp mới tăng nhi khí
ΔT
18
o
C
7
Hệ số lợi dụ ệt tại z ng nhi
ξ
Z
0.75
Hệ số lợi dụ ệt tại b ng nhi
ξ
b
0.9
Hệ số nạp thêm
λ
1
1.05
Hệ số ồn quét bu cháy
λ
2
0.9
Hệ số ệu tỷ ệt hi đính nhi
λ
t
1.15
theo α
Hệ số ền đầ ủ đồ ị đi y đ th công
φ
d
0.95
2.2 Tính toán nhiệt
Tính toán nhi t và các chệ ằt nh m xác đ a chu trình lý ịnh các thông số củ thuyế ỉ
tiêu kinh t t cế - kỹ thuậ ủ ộa đ ng cơ. Đồ thị ỉ công ch thị củ a đ c xây dộng cơ đượ ựng
trên cơ s t qu t và là các sở các kế ả tính toán nhiệ ố liệu cơ b n cho các bưả ớc tính toán
động l ng cơ ti p theo.ực h c và tính toán thiọ ết kế độ ế
2.2.1 Quá trình nạp
2.2.1.1. Hệ số nạp (
𝜂
𝜂
𝜂
𝜂𝜂
v
)
𝜂
v
=
"
#$"
.
%
!
%
!
&'(
.
)
"
*
!
.
#
𝜀.λ
"
−λ
+
.λ
,
'
)
#
)
"
(
$
%
)
*
=
1
13
,5−1
×
302
302 18+
×
0,0891
0,
10123
.
6
13 05 11,5×1, −1, ×0,9×
7
0.11
0.0891
8
"
",.
9
=0,8626*
m là ch a khí sótỉ số ở giản n đa bi n trung bình cế ủ . Chọn m =1,5
2.2.1.2. Hệ số khí sót (γ)
𝛾
/
=
λ
)
.(T
*
+𝛥𝑇)
𝑇
/
.
𝑃
/
𝑃
.
.
1
𝜀.λ −λ
4 4 )
.λ .(
𝑃𝑟
𝑃𝑎
)
4
$
γ
!
=
"
/
($%&).)
0
.
*
1
*
2
.
+
2
+
1
=
,,.
(
&/,0%&
)
×,,230
×
,,&&
,,&,&4/
×
/,4
.4,
= 0,0288
| 1/56
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC --------------------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: PGS TS. LÝ VĨNH ĐẠT
SVTH: NGUYỄN NHẬT HUY MSSV: 21145395
LỚP: SPAT 310730_23_2_01
TP. HỒ CHÍ MINH – THÁNG 5, NĂM 2024
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC --------------------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD: PGS TS. LÝ VĨNH ĐẠT
SVTH: NGUYỄN NHẬT HUY MSSV: 21145395
LỚP: SPAT 310730_23_2_01
TP. HỒ CHÍ MINH – THÁNG 5, NĂM 2024
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SP KT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆTNAM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN ĐỘNG CƠ
NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN
MÔN ĐỒ ÁN MÔN HỌC (ĐC) LỚP:
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Nhật Huy MSSV 21145395 SPAE310730 23 2 01 v Số liệu ban đầu
Loại động cơ: Xăng (GDI) Số kì 𝜏: 4
Công suất có ích, Ne: 98(Kw). Số vòng quay, n: 5500v/p
Tỉ số nén, 𝜀: 13.5:1 Hệ số lượng dư không khí, 𝛼: 0.95
Làm mát bằng nước Số xy lanh, i: 4
v Nội dung thuyết trình
2.1 Tính toán nhiệt và xây dựng giản đồ công chỉ thị động cơ.
2.2 Tính toán động lực học cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền.
2.3 Tính toán đặc tính ngoài của động cơ
v Nội dung bản vẽ
3.1 Bản vẽ đồ thị công chỉ thị P – V
3.2 Bản vẽ đồ thị P – j, PJ, P1
3.3 Bản vẽ đồ thị quảng đường SP, vận tốc VP, gia tốc JP của piston.
3.4 Bản vẽ đồ thị 𝑇 , &𝑍 , 𝑁 (") (") (")
3.5 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu (T-Z)
3.6 Đồ thị mài món chốt khuỷu
3.7 Đồ thị đặc tính ngoài động cơ
Ngày giao nhiệm vụ: 24/01/2024
Ngày hoàn thành: 25/05/2025
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) PGS.TS LÝ VĨNH ĐẠT i Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của bài tập lớn 2.1.
Kết cấu, cách thức trình bày Bài tập lớn
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………… 2.2. Nội dung báo cáo:
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………… 2.3. Kết quả đạt được:
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………… 2.4.
Những tồn tại (nếu có):
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………… i i LỜI Ả C M ƠN
Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Khoa Cơ khí động lực, Trường Đại
học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM đã đưa bộ môn Tính toán động cơ đốt trong vào chương
trình học của chúng em, qua đó tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập và hoàn
thành đề tài nghiên cứu này. Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
giảng viên bộ môn là thầy PGS.TS Lý Vĩnh Đạt đã dày công truyền đạt kiến thức và
cung cấp rất nhiều kiến thức bổ ích và nhiệt tình hướng dẫn chúng em trong quá trình
học tập cũng như trong quá trình hoàn thiện đề tài nghiên cứu này.
Nhóm chúng em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học được trong học kỳ
qua cũng như các trang web và tài liệu chuyên ngành để hoàn thành đề tài nghiên cứu
động cơ này. Nhưng do kiến thức hạn chế và không có nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên
khó tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình nghiên cứu và trình bày. Rất kính mong
sự góp ý của thầy và các bạn sinh viên để bài tiểu luận của em được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa, nhóm chúng em xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm và giúp đỡ của thầy
Đạt cũng như các bạn sinh viên trong lớp đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện bài tập lớn này. Xin trân trọng cảm ơn! i i i
THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ Kiểu động cơ Xăng (GDI, kông tăng áp) Số kì 4 kì Số xy lanh 4 xy lanh thẳng hàng Công suất thiết kế 𝑁e&=98 kW Số vòng quay n = 5500 vòng/phút Tỉ số nén 𝜀 = 13,5:1 Góc mở sớm xupap nạp 250&
Góc đóng muộn xupap nạp 450& Góc mở sớm xupap thải 450&
Góc đóng muộn xupap thải 250& Góc đánh lửa sớm 150& i v DANH MỤC KÍ HIỆU Tên gọi Ký hiệu Áp suất không khí nạp P0
Áp suất khí nạp trước xupap nạp Pk Áp suất khí sót Pr
Áp suất cuối quá trình nạp Pa
Áp suất cuối quá trình cháy Pz
Áp suất cuối quá trình nén Pc
Áp suất cuối quá trình giản nở Pb
Áp suất chỉ thị trung bình tính toán Pi´
Áp suất chỉ thị trung bình thực tế Pi
Áp suất có ích trung bình Pe
Áp suất tổn thất cơ giới Pm
Lực quán tính khối lượng chuyển động quay Pk
Lực khí thể tác dụng lên đỉnh piston Pkt
Lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến Pj Nhiệt độ khí nạp T0
Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp Tk Nhiệt độ khí sót Tr
Hệ số dư lượng không khí 𝛼 Áp suất cuối kỳ nạp Pa Nhiệt độ khí sót Tr
Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới ΔT
Hệ số lợi dụng nhiệt tại z ξz
Hệ số lợi dụng nhiệt tại b ξb Tỷ số tăng áp suất 𝜆 Hệ số nạp thêm λ1 Hệ số quét buồn cháy λ2 v
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt Chỉ số nén đa biến m
Hệ số điền đầy đủ đồ thị công φd Áp suất khí sót Pr Đường kính xy lanh D
Suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị gi
Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích ge Moment có ích Me Moment quán tính Mj Hành trình piston S
Khoảng dịch chuyển piston Sp Lực tiếp tuyến T
Tốc độ trung bình của piston Vtb Lực pháp tuyến Z Tỉ số nén ɛ Vận tốc góc ω Hiệu suất cơ giới 𝑛 $ Hiệu suất chỉ thị 𝑛 % Hiệu suất có ich 𝑛 &
Hợp lực tác dụng lên cổ khuỷu Qck v i DANH MỤC BẢNG
Table 1: Bảng các thông số tự chọn ................................ ........................................... 6
Table 2: Bảng kết quả các thông số tính toán nhiệt ................................................ 13
Table 3: Bảng kết quả tính toán các thông số đặc trưng của chu trình ................. 16
Table 4: Bảng thứ tự công tác của động cơ .............................................................. 24
Table 5: Bảng các thông số đặc tính ngoài ............................................................... 41 v i i DANH MỤC HÌNH ẢNH
Figure 1: Đồ thị công chỉ thị P-V .............................................................................. 28
Figure 2:Bản vẽ đồ thị P –
j, PJ, P1 ......................................................................... 29
Figure 3: Đồ thị chuyển vị piston .............................................................................. 30
Figure 4: Đồ thị vận tốc của piston ........................................................................... 31
Figure 5: Đồ thị gia tốc của piston ............................................................................ 32
Figure 6: Đồ thị lực tiếp tuyến T ............................................................................... 33
Figure 7: Đồ thị lực pháp tuyến Z ............................................................................. 34
Figure 8: Đồ thị lực ngang N ..................................................................................... 35
Figure 9: Đồ thị vecto phụ tải .................................................................................... 36
Figure 10: Đồ thị lực ngang tác dụng lên trục khuỷu ............................................. 37
Figure 11: Đồ thị moment M tác dụng lên chốt khuỷu ........................................... 38
Figure 12: Đồ thị mài mòn chốt khuỷu ..................................................................... 40
Figure 13: Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ .......................................................... 43 v i i i MỤC LỤC
NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN .......................................................................................... i
Ý KIẾN NHẬN XÉT .................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. iii
THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ .............................................................................................. iv
DANH MỤC KÍ HIỆU ................................................................................................. v
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................ viii
CHƯƠNG 1 THÔNG SỐ CƠ BẢN ........................................................................ 1
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN NHIỆT .......................................................................... 2 2.1
Các thông số tính toán nhiệt ......................................................................... 2 2.1.1
Áp suất không khí nạp 𝑷𝟎 ..................................................................... 2 2.1.2
Nhiệt độ không khí nạp mới 𝑻𝟎 ............................................................ 2 2.1.3
Áp suất khí nạp trước xupap nạp 𝐏𝐤 ................................................... 2 2.1.4
Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp Tk .................................................. 2 2.1.5
Áp suất cuối quá trình nạp Pa ............................................................... 2 2.1.6
Áp suất khi sót Pr ................................................................................... 3 2.1.7
Nhiệt độ khí sót Tr .................................................................................. 4 2.1.8
Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới ................................................................ 4 2.1.9
Hệ số nạp thêm λ1 ................................................................................... 4
2.1.10 Hệ số quét buồng chạy ........................................................................... 4
2.1.11 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt ..................................................................... 4
2.1.12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z ξz ......................................................... 5 i x
2.1.13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb. ........................................................ 5
2.1.14 Hệ số dư lượng không khí α .................................................................. 5
2.1.15 Hệ số điền đầy đồ thị công φd ................................................................ 6
2.1.16 Tỉ số tăng áp λ ......................................................................................... 6 2.2
Tính toán nhiệt ............................................................................................... 7 2.2.1
Quá trình nạp ......................................................................................... 7 2.2.2
Quá trình nén .......................................................................................... 8 2.2.3
Quá trình cháy ........................................................................................ 9 2.2.4
Quá trình giãn nở .................................................................................. 11 2.3
Tính toán các thông số đặc trưng cho chu trình ......................................... 14 2.3.1
Áp suất chỉ thị trung bình tính toán ..................................................... 14 2.3.2
Áp suất chỉ thị trung bình thực tế ......................................................... 14 2.3.3
Áp suất tổn thất cơ khí .......................................................................... 14 2.3.4
Áp suất có ích trung bình ...................................................................... 14 2.3.5
Hiệu suất cơ giới ................................................................................... 14 2.3.6
Hiệu suất chỉ thị .................................................................................... 15 2.3.7
Hiệu suất có ích ..................................................................................... 15 2.3.8
Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị ............................................................ 15 2.3.9
Suất tiêu hao nhiên liệu thực tế ............................................................ 15
2.3.10 Tính toán thông số kết cấu của động cơ .............................................. 15 2.4
Vẽ đồ thị công chỉ thị ................................................................................... 17
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU .................................... 19
TRỤC KHUỶU-THANH TRUYỀN ......................................................................... 19 3.1
Động lực học của piston .............................................................................. 19 3.1.1
Chuyển vị của piston ............................................................................ 19 x 3.1.2
Tốc độ của piston .................................................................................. 19 3.1.3
Gia tốc của piston ................................................................................. 20 3.2
Động lực học cơ cấu trục khuỷu-thanh truyền ......................................... 20 3.2.1
Lực khí thể Pkt ...................................................................................... 20 3.2.2
Lực quán tính cảu các chi tiết chuyển động ...................................... 20 3.2.3
Hệ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền .................... 22 3.2.4
Moment quay M của động cơ .............................................................. 23 3.2.5
Lực tác dụng lên chốt khuỷu ............................................................... 24
CHƯƠNG 4 CÁC ĐỒ THỊ .................................................................................... 25 4.1
Đồ thị công chỉ thị P-V ................................................................................ 25 4.2
Bản vẽ đồ thị P – j, PJ, P1 ........................................................................... 29 4.3
Bản vẽ đồ thị Cchuyển vị SP, vận tốc VP, gia tốc JP của piston. .............. 30 4.3.1
Chuyển vị của piston SP ....................................................................... 30 4.3.2
Vận tốc của piston ................................................................................ 31 4.3.3
Gia tốc của piston ................................................................................. 31 4.4
Bản vẽ đồ thị 𝑻(𝛗), 𝒁(𝛗), 𝑵(𝛗) ................................................................ 33 4.5
Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu (T-Z) ........................................... 36 4.6
Đồ thị mài mòn chốt khuỷu ........................................................................ 38 4.7
Đặc tính ngoài của động cơ ......................................................................... 40 x i
CHƯƠNG 1 THÔNG SỐ CƠ BẢN
1 Các thông số cho trước của động cơ
Các thông số cho trước để kiểm nghiệm động cơ có sẵn trong tính toán
nhiệt được chọn phụ thuộc vào các trường hợp tính toán sau:
- Môi trường sử dụng động cơ: đường thành phố, đường cao tốc
- Kiểu, loại động cơ: Xăng (GDI, không tăng áp) - Số kỳ 𝜏: 4 kì
- Số xilanh, i và cách bố trí các xilanh: 4 xilanh, bố trí thẳng hàng trên 1 van - Đường kính xilanh B - Hành trình piston S
- Công suất thiết kế, 𝑁e&=98 kW
- Số vòng quay thiết kế, n = 5500 vòng/phút
- Tỷ số nén 𝜀 = 13,5:1
- Kiểu buồng cháy và phương pháp tạo hỗn hợp: - Kiểu làm mát:
- Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích, g𝑒 (g/Kw.h):
- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp và thải
- Chiều dài thanh truyền, L (mm)
- Khối lượng nhóm piston, 𝑚np (kg)
- Khối lượng nhóm thanh truyền, 𝑚tt (kg) 1
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN NHIỆT
2.1 Các thông số tính toán nhiệt
2.1.1 Áp suất không khí nạp 𝑷 𝟎
Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển, giá trị po phụ thuộc
vào độ cao so với mực nước biển. Càng lên cao thì po càng giảm do không khí càng
loãng, tại độ cao so với mực nước biển:
𝑃 = 0,10123&MN/𝑚)& (
2.1.2 Nhiệt độ không khí nạp mới 𝑻 𝟎
Nhiệt độ không khí nạp mới phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ trung bình của môi
trường, nơi xe được sử dụng. Điều này hết sức khó khăn đối với xe thiết kế để sử dụng
ở những vùng có khoảng biến thiên nhiệt độ trong ngày lớn. Miền Nam nước ta thuộc
khi vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình trong ngày có thể chọn là tkk = 29oC cho khu vực miền Nam, do đó:
𝑇 & = & 𝑡 + 273& = &29& + &273& = & 302+𝐾 ( **
2.1.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp 𝐏 𝐤
Động cơ bốn kỳ không tăng áp 𝑃 = 𝑃 = 0,10123&MN/𝑚)& * (
2.1.4 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp Tk
Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp Tk = T0 = 302+𝐾
2.1.5 Áp suất cuối quá trình nạp Pa
Đối với động cơ không tăng áp: Pa = Pk – ΔPk
Với ΔPk là tổn thất trong quá trình nạp, chủ yếu phụ thuộc vào trở lực trên
đường ống nạp, tốc độ quay của động cơ và tiết diện lưu thông của họng nạp 𝑘. 𝑛) 𝛥𝑃 &=& * 𝑓)- Trong đó: 2
- k: hệ số xét tới ảnh hưởng của hệ số cản của đường nạp, thể tích công tác của xylanh
- n: số vòng quay trục khuỷu
- 𝑓 : tiết diện lưu thông hẹp nhất của xupap nạp. -
Trong quá trình tính toán nhiệt, suất cuối quá trình nạp 𝑃𝑎 của động cơ bốn kỳ
không tăng áp thường được xác định bằng công thức thực nghiệm:
𝑃 =& (0,80& ÷ &0,95) ×&𝑃 &= &0,88 × 0,10123 = 0,0891&𝑀𝑁/𝑚) . (
2.1.6 Áp suất khi sót Pr
Là một thông số quan trọng đánh giá mức độ thải sạch sản phẩm cháy ra khỏi xilanh
động cơ. Tương tự như áp suất cuối quá trình nạp 𝑃𝑎, áp suất khí sót 𝑃𝑟 được xác định bằng quan hệ sau: 𝑃 = 𝑃 + 𝛥𝑃 / 01 /
𝛥𝑃 : tổn thất trong quá trình thải, chủ yếu phụ thuộc vào trở lực trên đường ống thải /
(động cơ có lắp bình tiêu âm, thiết bị xử lý khí thải, bình chứa khí thải hay không), tốc
độ quay của động cơ và tiết diện lưu thông của họng xupap thải. 𝑘. 𝑛) 𝛥𝑃 &=& * 𝑓)01
Giá trị áp suất khí sót 𝑃𝑟 phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Diện tích tiết diện thông qua của xupap xả;
- Biên độ, độ cao, góc mở sớm, đóng muộn của xupap xả;
- Động cơ có lắp hệ thống tăng áp bằng khí xả hay không;
- Độ cản của bình tiêu âm, bộ xúc tác khí xả…
Đối với động cơ diesel chọn: 𝑃𝑟 = (0,106 ÷ 0,115) MPa
Thông thường, giới hạn thấp chọn cho động cơ có tốc độ thấp, động cơ cao tốc
chọn vùng giới hạn cao.
Động cơ xăng, ta chọn Pr = 0,11 MPa 3
2.1.7 Nhiệt độ khí sót Tr
Khi tính toán, người ta thường lấy giá trị 𝑇/ ở cuối quá trình thải cưỡng bức.
Giá trị của 𝑇/ phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như tỷ số nén 𝜀, thành phần hỗn
hợp α, tốc độ quay n, góc đánh lửa sớm (ở động cơ xăng) hoặc góc phun sớm nhiên
liệu (ở động cơ diesel).
Giá trị ε càng cao thì khí cháy càng dãn nở nhiều nên 𝑇/ càng thấp. Xilanh hỗn hợp
thành phần càng phù hợp thì quá trình cháy xảy ra càng nhanh, ít cháy rớt nên 𝑇/ càng giảm.
Nếu góc phun sớm nhiên liệu hoặc đánh lửa sớm quá nhỏ thì quá trình cháy rớt tăng nên 𝑇/ cao.
Động cơ xăng, ta chọn Tr = 920+𝐾
2.1.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới
Khí nạp mới khi chuyển động trong đường ống nạp vào trong xilanh của động cơ do
tiếp xúc với vách nóng nên được sấy nóng lên một trị số nhiệt độ là ΔT .
Khi tiến hành tính toán nhiệt của động cơ người ta thường chọn trị số ΔT căn cứ vào số liệu thực nghiệm.
Động cơ xăng: 𝛥𝑇 = 18+𝐶
2.1.9 Hệ số nạp thêm λ1
Hệ số nạp thêm 𝜆1 biểu thị sự tương quan lượng tăng tương đối của hỗn hợp khí công
tác sau khi nạp thêm so với lượng k í
h công tác chiếm chỗ ở thể tích 𝑉𝑎. Hệ số nạp
thêm chọn trong giới hạn: Chọn λ1 =1,05
2.1.10 Hệ số quét buồng chạy λ2 = 0,9
2.1.11 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt phụ thuộc vào thành phần của khí hỗn hợp α và nhiệt độ
khí sót 𝑇𝑟. Theo thực nghiệm thống kê đối với động cơ xăng 𝜆𝑡 được chọn: 4
Động cơ xăng (GDI) có α=0.95, chọn λt = 1,15
2.1.12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z ξz
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (ξz) là thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt
tại điểm Z (ξz) phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ.
Động cơ xăng, ta chọn ξz = 0,75
2.1.13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb.
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (ξb) phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Khi tốc độ động
cơ càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn đến ξb nhỏ.
Động cơ xăng, ta chọn ξb = 0,9
2.1.14 Hệ số dư lượng không khí α
Hệ số α ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy: Đối với động cơ đốt trong, tính
toán nhiệt thường phải tính ở chế độ công suất cực đại, Loại động cơ α Xăng 0,85 ÷ 0,95 Diesel
Buồng cháy thống 1,45 ÷ 1,75 nhất Buồng cháy xoáy 1,40 ÷ 1,65 lốc Buồng cháy dự bị 1,35 ÷ 1,45 Tăng áp 1,70 ÷ 2,20
Động cơ xăng, ta chọn α = 0.95 (GDI) 5
2.1.15 Hệ số điền đầy đồ thị công φd
Hệ số điền đầy đồ thị công φd đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị công
thực tế so với đồ thị công tính toán. Hệ số điền đầy đủ đồ thị φd chọn theo số liệu kinh nghiệm theo bảng sau: Loại động cơ φd Xăng 0,93 ÷ 0,97 Diesel: Buồng cháy thống 0,90 ÷ 0,95 nhất Buồng cháy ngăn 0,92 ÷ 0,96 cách
Động cơ xăng, ta chọn φd = 0,95
2.1.16 Tỉ số tăng áp λ
Là tỷ số giữa áp suất của hỗn hợp khí trong xilanh ở cuối quá trình cháy và quá trình nén:
𝜆& = &𝑃 . 𝑃 & 2 3
Table 1: Bảng các thông số tự chọn Thông số Ký hiệu Giá trị chọn Đơn vị Áp suất không khí nạp P0 0.10123 MN/m2
Áp suất khí nạp trước xupap nạp Pk 0.10123 MN/m2 Nhiệt độ khí nạp T0 302 oK
Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp Tk 302 oK
Hệ số dư lượng không khí α 0,95 Áp suất cuối kỳ nạp Pa 0.0891 MN/m2 Áp suất khí sót Pr 0.11 MN/m2 Nhiệt độ khí sót Tr 920 oK
Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới ΔT 18 oC 6
Hệ số lợi dụng nhiệt tại z ξZ 0.75
Hệ số lợi dụng nhiệt tại b ξb 0.9 Hệ số nạp thêm λ1 1.05 Hệ số quét buồn cháy λ2 0.9
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt 1.15 theo α
Hệ số điền đầy đủ đồ thị công φd 0.95
2.2 Tính toán nhiệt
Tính toán nhiệt nhằm xác định các thông số của chu trình lý thuyết và các chỉ
tiêu kinh tế - kỹ thuật của động cơ. Đồ thị công chỉ thị của động cơ được xây dựng
trên cơ sở các kết quả tính toán nhiệt và là các số liệu cơ bản cho các bước tính toán
động lực học và tính toán thiết kế động cơ tiếp theo.
2.2.1 Quá trình nạp
2.2.1.1. Hệ số nạp (𝜂v) $ 𝜂 % v= " . %! . )" .#𝜀. λ ( )* #$" % " − λ+. λ, ')# !&'( *! )" 1 302 = 13,5 −1 × 302 + 18 " 0,0891 ",.
× 0,10123. 613,5 × 1,05 − 1,11× 0,9× 7 0.11 0.08918 9 = 0,86*26
m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót. Chọn m =1,5
2.2.1.2. Hệ số khí sót (γ) λ . (T + 𝛥𝑇) 𝑃 1 𝛾 = ) * . / . / 𝑇 𝑃 / . 𝜀. λ . λ . (𝑃𝑟 4 − λ4 ) 𝑃𝑎)4$ γ "/ *1 +2 ,,. ,,&& /,4 = ! = . . × × = 0,0288 ($%&).)0 *2 +1 (&/,0%&)×,,230 ,,&,&4/ .4, 7