Động cơ peugeot 500 | Tiểu luận Tính toán động cơ đốt trong Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

Để hoàn thành bài tiểu luận này, lời đầu tiên nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lý Vĩnh Đạt đã giao đề tài và giảng dạy, hướng dẫn, trang bị những kiến thức bổ ích trong môn học “ Tính toán động cơ đốt trong”. Nhờ sự giúp đỡ của thầy mà nhóm chúng em và các bạn có thể hoàn thành bài tiểu luận đúng thời hạn cho phép. Chúng em xin chúc thầy và gia đình có nhiều sức khỏe để có thể tiếp...Tài liệu giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

8 4 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:

102 trang 1 tuần trước

Tác giả:

Profile Lê Kim Dung
TRƯỜNG ĐẠI HỌC S
Ư PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ Đ
ỘNG LỰC
BÀI TIỂU LUẬN
ĐỀ TÀI
TÍNH TOÁN Đ T TRONGỘNG CƠ ĐỐ
ĐỘNG CƠ PEUGEOT 5008
GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt
SVTH: Cù n Đ Tấ ạt 21145361
Trần Nhựt Quang 21145479
Lê Văn Tiền 19145475
TP.HCM, ngày 27 tháng 10 năm 2023
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bài ti u lu n này, lể ậ ời đầu tiên nhóm chúng em xin chân thành cảm
ơn thầy đã giao đ ng d y, hư ng n, trang bLý Vĩnh Đạt ề tài và giả ạ ớ dẫ ị cho chúng em
những ki n th ng cơ đ giúp đế ức b c “ổ ích trong môn họ Tính toán độ ốt trong”. Nhờ sự ỡ
của th em và các bầy mà nhóm chúng ạ ậ ạn có th hoàn thành bài ti u luể ể n đúng thời h n
cho phép. Chúng em xin chúc thầy và gia đình có nhi u sề ức kh e đ có thỏ ể ể tiếp t ng ục cố
hiến cho n n giáo dề ục nư c nhà, và hơn n a là truyớ ữ ền nhiệ ảt huy t và cế m hứng đam mê
của nghành Công Ngh chúng em.ệ Kỹ ế hệ ẻ Thuật Ô Tô vào th tr
Trong quá trình làm bài vì kiế ận th n ch bài ti u luức còn hạ ế, ể n không thể tránh
khỏi những sai sót vì v y chúng em mong nh n đư ng đóng góp c y cũng ậ ậ ợc nhữ ủa thầ
như các b n đ bài ti u lu n đư n hơn.ạ ể ể ậ ợc hoàn thiệ
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, ngày 27 tháng 10 năm 2023
MỤC LỤC
DANH M C HÌNHỤ ....................................................................................................... 1
DANH M C BỤ ẢNG ...................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1: CÁC THÔNG S CƠ B N VÀ TÍNH TOÁN NHIỐ Ả ỆT ĐỘNG CƠ . 3
1.1. Các thông số cơ bản c ng cơủa độ ....................................................................... 3
1.2. Các thông số cầ ệt n cho tính toán nhi ................................................................. 3
1) Áp suấ ạt không khí n p (p
0
): ............................................................................... 3
2) Áp suất khí nạp trước xupap nạp: ..................................................................... 4
3) Áp suấ ốt cu i quá trình nạp (p
a
): 4 ........................................................................
4) Áp suất khí sót (p
r
): ............................................................................................. 4
5) Nhiệt độ không khí n p mạ ới (T
0
): ...................................................................... 4
6) Nhiệt độ khí n p (Tạp trước xupap nạ
k
): ............................................................ 4
7) Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr: ............................................................................. 4
8) Độ ộ tăng nhiệt đ khí n p ạ mới (∆T): ................................................................... 4
9) Hệ số nạp thêm (λ
1
): ............................................................................................ 5
11) Hệ số ỷ hiệu đính t nhiệt (λ
t
): ........................................................................... 5
12) Hệ số lợ ệ số i d i điụng nhiệt tạ ểm H Z (
z
): ................................................... 5
13) Hệ số lợi d i điụng nhiệt tạ ểm b(
b
): 5 ..............................................................
14) Hệ số dư lượng không khí α: ........................................................................... 6
15) Hệ số ồ ị hiệu đính đ th công d: 6 .....................................................................
16) Tỷ số tăng áp: ................................................................................................... 6
1.3. Tính toàn nhiệt chu trình công tác .................................................................... 6
1.3.1. Quá trình nạp ................................................................................................ 6
1.3.2. Quá trình nén ................................................................................................ 7
1.3.3. Quá trình cháy .............................................................................................. 8
1.3.4. Tính toán quá trình giản nở ...................................................................... 10
1.3.5. Tính toán các thông số ỳ chu k công tác .................................................... 12
Hiệu suất cơ giới
𝜂𝑀
: ............................................................................................... 14
1.3.6. Tính thông số kết cấu c ng cơủa độ ............................................................ 14
1.4. Vẽ đồ thị công chỉ thị ............................................................................................ 15
CHƯƠNG 2: Đ NG H C VÀ Đ NG L C H C C A Đ NG CƠỘ Ọ Ộ Ự Ọ Ủ Ộ .................... 29
2.1. Đ a pistonộng học củ ............................................................................................. 29
2.1.1. Các thông số cơ bản ....................................................................................... 29
2.1.2. Chuy a piston (theo công thển vị củ ức gần đúng) ........................................ 29
2.1.3. Tốc độ piston ............................................................................................... 31
2.1.4. Gia tốc piston .............................................................................................. 32
2.2. Động lực h c cọ ủa piston .................................................................................... 50
2.2.1. Sơ đồ lự – c và mômen tác đ c ộ ấng lên cơ c u khu u trỷ ụ thanh truyền đ ng ộ
cơ một xilanh ............................................................................................................ 50
2.2.2. Lực thể khí P
kt
................................................................................................ 53
2.2.3.Lực quán tính (văng thẳng) c ng chuy n đ ng t nh ủa các chi tiết khối lượ ể ộ ị
tiến ............................................................................................................................. 53
2.2.4. Hệ lự – c tác d c khụng lên cơ cấu trụ ủy thanh truyền ............................. 55
CHƯƠNG 3: ĐỒ Ị TH CƠ C U GIAO TÂMẤ .......................................................... 56
3.1. Hợ p l u giao tâm:ực và momen tác dụng lên cơ cấ ............................................ 56
3.2. Đồ ị hợ th p l u giao tâm:ực và momen tác dụng lên cơ cấ .................................. 58
1
DANH M C HÌNHỤ
Hình 1: Đồ thi P-V
Hình 2.1: Đồ ị ị củ th chuyển v a piston
Hình 2.2: Đồ ị vậ th n tố ủc c a piston
Hình 2.3: Đồ thị tốgia c c a pistonủ
Hình 2.4: Sơ đồ và momen tác d ng lên đ ng cơụ ộ
Hình 2.5: Quy ước dấu tác d ng lên pistonụ
Hình 3.1: Đồ thị tổ hợ ng p l ng lên cơ c u giao tâmực tác dụ ấ
2
DANH M C BỤ ẢNG
Bảng 1. H u đính t ng cơ xăngệ số hiệ ỷ nhiệt theo th i đực nghiệm vớ ộ
Bảng u l ng dùng cho đ ng cơ2. Đặ ệc tính nhiên li ỏ ộ
3
CHƯƠNG 1: CÁC THÔNG S CƠ B N VÀ TÍNH TOÁN Ố Ả
NHIỆT ĐỘNG CƠ
1.1. Các thông số cơ bản c ng cơủa độ
Động cơ tham kh o: Đ ng cơ xăng ả ộ Peugeot 5008 1.6L
Kiể ạu lo i độ ộng cơ: Đ ng cơ xăng, 4 kỳ, có tăng áp
- Công suất đ ; 121 Kwộng cơ: Ne = 165 hp
- Số vòng quay c u: n = 6000 (vòng/phút)ủ ụa tr c khuỷ
- Tỉ số 5 nén: e = 10,
- Đường kính xy lanh: D = 77 (mm)
- Hành trình piston: S = 85,8 (mm)
- Bán kính vòng quay trục khuỷu: R =
!
"
=
#$,#
"
=42,9(
(
𝑚𝑚
)
- Trị số ị λ của đ m vi (0,25 ÷ 0,29). Khi chộng cơ ô tô thư ng nờ ằ ạm trong ph ọn tr
số λ lớ lớn góc lắc c a thanh truyủ ền tăng lên, thanh truy n thanh truy n có thề ề ể va
chạm phần dư n λ = 0,25 đ góc lới của xy lanh. Nên nhóm em chọ ể ắc c a thanh ủ
truyền nhỏ nhất có thể.
- Chiều dài thanh truyền: L =
&
'
=
(",)
*,
"$
=171,6(
(
𝑚𝑚
)
- Xác định tính cao t ng cơ: ốc c a đủ ộ
Tính cao tốc c a đ c xác đ c đ a piston (Vp):ủ ộng cơ đượ ịnh theo tố ộ trung bình củ
Vp =
+.-
.*
=
*,*#$#./***
.*
=1716. (
0
0
!
1
ð Đây là độ ống cơ cao t c do Vp≥9 (m/s)
1.2. Các thông số cầ ệt n cho tính toán nhi
1) Áp suấ ạt không khí n p (p
0
):
Áp suất môi trường p0 là áp su n. V ng cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyể ới độ ất
khí quy n b ng áp p nên ta chể ằ suất trước xupap nạ ọn:
P
0
= 0,1013 (MPa)
4
2) Áp suất khí nạp trước xupap nạp:
P
k
> P
0
nên ta ch n ọ P
k
= 0,11
3) Áp suấ ốt cu i quá trình nạp (p
a
):
Áp suấ ạt cu i quá trình nố p p ng cơ tăng áp ta ch n trong ph
a
với độ ọ ạm vi:
P
a
= (0,88 ÷ 0,98)p
k
= 0,9. p
k
= 0, = 0.9. 0,2 18(MPa)
4) Áp suất khí sót (p
r
):
Áp suấ ảt khí th i pr có thể chọn trong phạm vi:
p
r
= (0,11 ÷ 0,12) = 0,12 (MPa)
5) Nhiệt độ không khí n p mạ ới (T
0
):
Nhiệt độ không khí n p ạ mới phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của môi trường nơi xe
sử dụng. Với động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trường b ng nhiằ ệt độ trước xupap
nạp.
T
0
= 29°C=302K
6) Nhiệt độ khí n p (Tạp trước xupap nạ
k
):
Đối v i đớ ộng cơ 4 k không có làm mát trung gian xác đ nh b ng ỳ tăng áp T
k
được ị ằ
công th c: ứ T
k
=T
1
(
2
!
2
"
)
#$%
#
Trong đó m là ch đa bi n trung bình cỉ số ế ủa khí nén, ph c vào loụ thuộ ại máy nén (m
= 1,5 ÷ 1,65). Ta ch n m = 1,5ọ
=>>
T
3
= 302.(
!,##
!,
#!#$
)
!,#$!
!,#
=3104093, k
7) Nhiệt độ : khí sót (khí thải) Tr
Nhiệt độ khí sót T
r
ụ ph thuộc vào chủng lo ng cơ. M giãn n và sại độ ức độ ở ự trao đ i ổ
nhiệt trong quá trình giãn nở và thải. Thông thường ta có thể chọn đối v i đớ ộng cơ xăng:
T
r
= (900 ÷ K 1000)K = 900
8) Độ ộ tăng nhiệt đ khí n p mạ ới (∆T):
5
Độ tăng nhiệt độ khí n p mạ ới ∆T chủ yếu phụ thuộc vào loại động cơ xăng hay diesel.
Với động cơ xăng ta chọn:
∆T = (0 ÷ 20)°C = 10°C
9) Hệ số nạ p thêm (λ
1
):
Hệ số nạ ị sự p thêm λ u th
1
biể tương quan tăng tương đố ỗi của h n h p khí công tác ợ
sau khi nạp thêm so v ng khí công tác chi ng hới lượ ếm chỗ ở ể th tích V
a
. Thông thườ ệ
số nạ ể p thêm ta có th chọn:
λ
1
= (1,02 ÷ 1,07) = 1,05
10) Hệ số quét bu ng cháy(λồ
2
):
Với động cơ tăng áp ta ch n h quét bu ng cháy λọ ệ số ồ
2
là:
λ
2
= 0.5
11) Hệ số ỷ hiệu đính t nhiệt (λ
t
):
Hệ số đính tỉ nhiệt λ
t
ụ ph thuộc vào thành ph a khí hần củ ỗn h p α và nhiợ ệt độ khí sót
T
r
. Theo thực nghi c chệm thống kê đ ng cơ xăng λt đưố ội v i đớ ợ ọn: α = 0,92; λt = 1,15
Hệ số dư lư ng không khí ợ
α
α
α
αα
0,08
1,00
1,20
1,40
Hệ số ỷ hiệu đính t nhiệt
λ
λ
λ
λλ
t
1,13
1,17
1,14
1,11
Bảng 1. H u đính t ng cơ xăngệ số hiệ ỷ nhiệt theo th i đực nghiệm vớ ộ
12) Hệ số lợ ệ số (i d i điụng nhiệt tạ ểm H Z
x
x
x
xx
z
):
Hệ số lợi d t t i điụng nhiệ ạ ểm z
x
x
x
xx
z
phụ thuộc vào chu trình công tác c a đủ ộng cơ.
Với các lo i đạ ộng cơ xăng ta thư ng chờ ọn:
x
x
x
xx
z
= (0,75 ÷ 0,92) = 0,75
13) Hệ số lợ (i d i điụng nhiệt tạ ểm b
x
x
x
xx
b
):
Hệ số lợ i d t t i điụng nhiệ ạ ểm b
x
x
x
xx
b
tu thuỳ ộc vào loại động cơ xăng hay Diesel.
Với các lo i đạ ộng cơ xăng ta chọn:
6
x
x
x
xx
b
= (0,85 ÷ 0,95) = 0,9
14) Hệ số α: dư lượng không khí
Đối với động cơ xăng α = ( 0,85
÷0, ()95
. Ta chọn α = 0,9
15) Hệ số ồ ị hiệu đính đ th công
j
j
j
jj
d:
Hệ số hiệu đính đồ thị công j
d
phụ thuộc vào loại động cơ xăng hay diesel.
Với các động cơ xăng ta chọn :
j
d
= (0,93 ÷ 0,97) = 0,95
16) Tỷ số tăng áp:
Là t i quá trình cháy và quá ỉ số ở giữa áp su a hất củ ỗn h p khí trong xilanh ợ cuố
trình nén.
Động cơ xăng:
λ =
𝛽
!
.
"
4
"
5
= 1,07.
#$%#
&&%
.%$
=3.204
1.3. Tính toàn nhiệt chu trình công tác
1.3.1. Quá trình nạp
Hệ số nạ p: (η
v
)
𝜂
6
=
1
10
,5−1
.
390K
350 10
+
.
0.18
0.2
;
10 05 15,5.1, −1, .0,5.
<
0,12
0,18
=
7
7,$
>
=0,975
m: là chỉ số đa bi n trung bình c n m = 1,5ế ủ ọa không khí, ch
( )
ú
ú
ú
ú
û
ù
ê
ê
ê
ê
ë
é
÷
ø
ö
ç
è
æ
+-
=
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
-
D
m
a
r
t
p
p
p
p
TT
T
k
a
k
k
v
1
21
...
1
1
...
llle
e
h
7
Hệ số khí sót (γr): Hệ số khí sót γ
r
được tính theo công thức:
γ
r
=
!
!"
(
e
$%
)
.(
!
.
!
.
)*
)+
γ
r
=
!
?,@
(
A?,@BA
)
.?,
CD@
.
?,AE
?,E
.
F@?
C??
= 0,013
ð γ
r
= 0,013
Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
[K]:
T
a
=
(
T
a =
!
(
F@? A?G
)
GA, .A@ ?AF.?, .C??
0
(,*+
(,*,
1
*,-.*
*,-
AG?,?AF
= 371°K
1.3.2. Quá trình nén
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:
=19,806 + 0,00209.T
Tỷ ả sả nhiệt mol đẳng tích trung bình cu n phẩm cháy:
Khi hệ số dư lư ng không khí ợ <1, tính theo công thức sau:
= (17,997 + 3.504. )+ (kJ/kmol. độ)
= 21,1506+ 0,0029.T (kJ/kmol. độ)
Tỉ ợp : nhiệt mol đẳng tích trung bình c n hủa hỗ khí trong quá trình nén
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn h p trong quá trình nén tính theo công ợ
thức sau:
P
P
a
r
v
mc
a
²
v
mc
a
T.10)4,25234,360(
2
1
5-
+
a
( ) ( )
Tmc
v
.10.9,0.4,25234,360.
2
1
9,0.
504,3997,17
5-
+++=
²
8
=
/012.
3/12
=(
( , 0/06. "0/06, .( , 0/06, ")035&6$ 66#7% 638 #33%6$ 66#589%
30/06,
638
=
198233 0021, +0, 𝑇(
(kJ/kmol.độ)
Chỉ số : nén đa bi n trung bình nế
1
Chỉ số ụ ố kếnén đa bi n trung bình phế thuộc vào rấ ềt nhi u thông s t cấu và thông
số vận hành như kích thư ng cháy, s vòng quay, ph ng thái ớc xilanh, loại buồ ố ụ tải trạ
nhiệt đ t sau:ộ của đ m theo quy luộng cơ …Tuy nhiên n1 tăng giả ậ
Tất c làm cho môi ch t m t nhi t sả ố những nhân t ấ ấ ệ ẽ làm cho n1 giảm.
Chỉ số nén đa bi n trung bình n1 đư nh b ng cách giế ợc xác đị ằ ải phương trình:
=>>
𝑛
%,,
=
-,/%0
%1 -"// 33"% /4%, 23, . .
(
%3
,5 2%
"#$
)
+ 1 = 1,37
Áp suấ ốt và nhi t đệ ộ cu i quá trình nén p
c
:
Áp suất:
P
%
=,P
&.
e
n
1
= 0,18 10. ,5
1,37
= 4,5113!
-
MN
m
2
.
Nhiệt độ:
𝑇
(
=,𝑇
)
.
e
*
!
+#
= =371.10,5
1,37−1
88556°, ,𝐾,
1.3.3. Quá trình cháy
Lượng không khí lý thuy n u Mết cầ thiết đ t cháy 1kg nhiên liể đố ệ
o
:
M =
0
(
3
6,
#3
×
0
;
3#
+
<
7
−
=
8#
2
==0,516
5
𝑘𝑚𝑜𝑙
>>
>?
.𝑛𝑙
;
C, H, O – ở bả là thành phần c o ủa Carbon, hydri, oxy, tham khả ng 1:
¢
v
mc
v
mc
²
v
mc
( )
1..
2
314.8
1
1
1
1
+
¢
+
¢
=-
-n
a
v
v
T
b
a
n
e
9
Nhiên liệu
Thành phầ ện trong 1kg nhiên li u [kg]
C
H
O
Xăng Ô tô
0,855
0,145
Bảng u l ng dùng cho đ ng cơ2 ặ. Đ c tính nhiên liệ ỏ ộ
Lượ ớng khí n p mạ i thực tế nạ : p vào xylanh M
1
Đối v i đớ ộng cơ xăng (khí n p mạ ới là không khí và nhiên liệu):
𝑀
3
=(𝛼.𝑀
@
+
3
A
89
= 0,9.0,516 +
3
337
=0,47(
[ kmol kk/kg.nl ]
𝜇
nl
– ử củtrọng lư ng phân tợ a xăng:
𝜇
nl
= 113 kg
Lượng s n v α < 1 thìả ật cháy M :
2
𝑀
#
=(
;
3#
+(
<
#
+0, .𝛼.𝑀79
@
=(
6,&%%
3#
+(
6,37%
#
+0, .0,9.0, = 0, (79 512 508
[ kmol SCV/kg nl ]
Hệ số ử : biến đổi phân t lý thuyết β
o
𝛽
*
=(
𝑀
"
𝑀
7
=
0,508
0,
47
=1, (((((081
[
𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑔𝑛𝑙(𝑆𝐶𝑉/ (
]
Hệ số ử ế thay đổi phân t thực t β: (Do khí sót)
Ta có h thay đ i phân tệ số ổ ử thực t c xác đế β đượ ịnh theo công thức:
𝛽=1+(
𝛽
*
−1
1+(
γr(
=1+(
1, −1081
1+0,
013
=1,08
Hệ số ử ế tạthay đổi phân t thực t i điểm z ( ): (Do cháy chưa hết)
Ta có hệ số thay đ i phân t thưc t i điêm z (ổ ử ế tạ ) được xác định theo công thức:
𝛽
<
= 1 +!
=
&
$%
%2,>+
!.
?
'
,
?
(
= 1 +!
%, $%3-%
%23,3%/
.
3,45
3,1
= 1,07
z
b
z
b
10
Lượng nhi n th hoàn toàn (∆ệt tổ ất do cháy không
𝑄𝐻
𝑄𝐻
𝑄𝐻
𝑄𝐻𝑄𝐻
):
Đối v i đớ ộng cơ xăng (
𝛼
< 1):
DQ
H
=120.
10
.
.(1-a).M
0
=120.
(
10
.
.(1-0,9 6144).0,512= ( ) kJ / khnl
Tỷ nhiệt mol đ t tẳng tích trung bình của môi chấ ại điểm z:
: Là t t mol đỉ nhiệ ẳng tích trung bình c n v nh theo ủa sả ật cháy được xác đị
công thức:
!=!
0,508.
(
0,75
0,9
+!
0,013
1,081
.
.
(
19 0021,8233 + 0, 𝑇
)
+ 0, .47
(
1 −!
0,75
0,9
.
.
(
19 00209,806 + !0. 𝑇
)
0, .508
(
0,75
0,9
+!
0,013
1,081
.
+ 0,47.!!
(
1 −!
0,75
0,9
.
= 19,82 + 0,002106 T
Nhiệt đ ) :ộ tại điểm z (T
z
Đối với động cơ xăng, nhiệt độ tại điểm z (T
z
) bằng cách giải phương trình cháy :
0, .//75
(
4400 6144−
)
0, .//47
(
1 + 0,013
)
+/
(
19 0021,8233+0, Tz
)
.885,56 = 1,07.
(
21 00293,1506+0, Tz
)
.Tz
=>>
𝑇
:
=2652°(𝐾
Áp suất cuối quá trình cháy p
z
:
P
B
=(β
B
.
C
;
C
<
(.P
D
= 1,07.
#$%#
&&%
.%$
.4, ,5113 14= 456
1.3.4. Tính toán quá trình giản nở
²
vz
mc
( )
( )
Z
r
x
vzv
r
z
vz
MM
mcMmcM
mc
c
b
g
c
c
b
g
c
-+
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
+
-+
²
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
+
=
²
1.
.11..
1
0
2
0
2
( )
( )
zvzzcv
r
HHz
TmcTmc
M
QQ
...
1
.
1
²
=
¢
+
+
D-
b
g
x
11
Hệ số ở đầu : giản n
Đối v i đớ ộng cơ xăng
Hệ số ở giản n sau δ:
Đối v i đớ ộng cơ xăng =10,5
Chỉ số ở giản n đa bi n trung bình nế
2
:
Ta có chỉ số giản nở đa bi n trung bình nế
2
được xác định t phương trình cân b ng ừ ằ
sau:
Trong đó:
T ị tạ
b
: là nhi t trệ i điểm b và xác định theo công thức:
(
0
K)
: Nhiệt trị tính toán
Đối với động cơ xăng:
44.000 (kJ/kgnl)
( DQ0=0) (kJ/kgnl)
Nên: (kJ/kgnl)
Thay vào ta được:
𝑛
!
− 1 =/
8,314
(
0,9 − 0,75
)
.44000
0, .47
(
1 + 0,013
)
.1, .07
?
2652
−
2652
10,5
"
!
#!
@
+ 19,8206+ 0,0021.
?
2652
+
2652
10,5
"
!
#!
@
=>>
𝑛
"
=1,198
r
1=
r
ed
=
( )
( ) ( )
( )
bz
vz
vz
bzr
H
zb
TT
b
a
TTM
Q
n
+
¢¢
+
¢¢
+
-+
-
=-
.
2..1.
.
314,8
1
1
*
2
bg
xx
1
2
-
=
n
z
b
T
T
d
*
H
Q
HHH
QQQ D-=
*
=
H
Q
0
*
QQQ
HH
D-=
000.44
*
=
H
Q
12
Nhiệt độ cuối quá trình giản nở T
b
:
Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối quá trình giản nở T
b
:
T
b
=
@
'
A
(
" #$
*
)
=
"B5"
%3
,5
$,$-.#$
= 1664 86,
(K)
Áp suất cuối quá trình giản nở p
b
:
Áp suất cuối quá trình giản nở pb được xác định theo công thức:
𝑃
C
= !
D
'
A
"
*
= !
%0.05B
%3
,5
$,$-.
= 0,8643
(MPa)
Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót T
r
:
Nhiệt độ khí sót được xác định theo công thức:
𝑇
=
=(166486, .
0
*,7"
*,#/(.
1
>
%,'$%
%,'
?
=862085, (((
(
0
K)
Sai số khí sót:
Điều kiện:
D
@=
@
(
≤5%
∆𝑇
A
𝑇
A
=
900 862085− ,
900
.100 213% 5%=4, <
Vậy đã thoả mãn điều kiện trên.
1.3.5. Tính toán các thông số ỳ chu k công tác
Áp suất chỉ thị trung bình pi΄ được xác định theo công thức:
m
m
b
r
br
p
p
TT
1
.
-
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
=
tr
T
13
=
B
%
C+#
=
D
&
*
'
+#
.
>
1−
#
C
(
'
$!
?
−
#
*
!
+#
.
>
1−
#
C
(
!
$!
?@
(MP
a
)
=
7,%338
36
,%E3
.
5
8,#677
3,
35&E3
.
0
1−
3
36
,%
A, DAABC
2
−
3
3,
89E3
.
0
1−
3
36
,%
A, DAEF
2;
=
2, ((115
(MP
a
)
Áp suất ch trung bình thỉ thị ực tế p :
i
Do có sự ế ỉ ị sai khác giữa tính toán và th c tự do đo ta có áp suất ch th trung bình
thực t c xác đế đượ ịnh theo công thức:
𝑝
G
=0, .2, =2,95 115 01
(MPa)
Trong đó là số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và chủng loại động
cơ.
Áp suất tổn thất cơ giới p
m
:
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được
biểu diễn bằng nhiều quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ. Ta có tốc
độ trung bình của động cơ là:
=
&% $666,&.00
86
=1716,
(m/s)
Theo số thực nghiệm có thể tính p
m
theo công thức sau:
Động cơ xăng có I ≤ 6 và S/D> 1 nên:
= 0,05 + 0,015.17,16 = 0,3074 (MPa)
Áp suất có ích trung bình p
e
:
Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo công
thức:
p
e
= p
i
– p
m.
(MPa)
¢
i
p
¢
i
p
dii
pp
j
.
¢
=
d
j
30
.nS
v
tb
=
tb
m
vp .015,005,0 +=
14
p
e
= 2,01 0,3074 = 1,7026 – (MPa)
Hiệu suất cơ giới
𝜂
H
:
Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:
𝜂
H
=(
𝑝
I
𝑝
J
=
1,7026
2,
01
=0.847
Hiệu suất chỉ thị η
i
:
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị:
𝜂
E
= 8,314.
F
$
.G
/
.@
0
H .( .G
1
!
0
= 8,314.
3, .,,%, .,,04 43"B /53
00333.,,3, .,,3,"145
= 0,2714
Suất tiêu hao nhiên liệu g
i
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g
i
:
g
F
=
8$66
G .H
K
L
=
8$66
77666
.006,#%
=
0,3272(Kg/Kw.h)
Hiệu suất có ích η
e
:
Công suất có ích được xác định theo công thức sau:
𝜂
I
=𝜂 .𝜂 =0,
H J
847.0,2714=0,2298
Suất tiêu hao nhiên liệu g
e
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:
g
I
=
3
G .H
K M
=
3
77666
.006,3$&#
=0, ((000989
[Kg/W.s]
1.3.6. Tính thông số kế t cấ ộu của đ ng cơ
Kiể ệm nghi m đường kính xilanh theo công thức:
𝐷
J
=(
C
7.K
N
L.
M
O
P
N
((
E
(mm)
15
Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức:
𝑉
O
=
P
M
. .Q86
R
M
.F.S
M
=
3#386. .7
3, .7.
96#$ $666
=0,355
(lit)
Ta có:
𝐷
J
=(
C
7.K
N
L.
M
O
P
N
((
E
=(
C
7.6,8%%
L.
M
CQ,C
FF
N
E
= 0,74 (dm)
1.4. Vẽ đồ thị công chỉ thị
Chọn tọa độ vuông góc:
Biễu diễn áp suất khí thể (p) trên trục tung và thể tích khí (V) trên trục hoành
với tỉ lệ xích
µ
6
và
µ
R
phù hợp với khổ giấy vẽ
Xác định các điểm đặt của đồ thị công:
• Điể ạ ám a: cuối quá trình n p, p suất P
a
, thể tí ch V
a
𝑉
S
=
𝑉
T
𝜀−1
=
0,355
10
,5−1
=0,0374(
(
𝑑𝑚
)
V
a
=
V
h
+ V = 0,355 + 0,0374 = 0.3924
c
(dm
3
)
P
a
=0,3924 (MP
a
)
• Điểm c: cuối quá trình nén
P
c
=4,5113 (MP
a
)
V
c
= 0,0374 (dm
3
)
• ĐIểm z: cuối quá trình cháy
Pz= 14,456 (MP
a
)
V
z
= V = 0,0374
c
(dm
3
)
• Điểm b : điểm cuối quá trình gi n nã ở
P
b
= 0,8643 (MP
a
)
V
b
= V = 0,3924
a
(dm
3
)
16
• Điểm r : cuối hành tr nh xì ả
P
r
= 0,12 (MP
a
)
V
r
= V = 0,0374
c
(dm
3
)
+ Dựng đường cong nén:
Trong hành trình nén khí trong xylanh bị nén với chỉ số đa biến trung bình
n
1
=1,37, từ phương trình :
𝑃
U
.𝑉
U
-
%
=𝑃
V-
.𝑉
V-
-
%
= const
𝑃
V-
=𝑃
U
.(
W
)
W
*+
)
-
%
P
xn
,V
xn
là áp su t và th tích khí t i m t đi t kì trên đưấ ể ạ ộ ể ấm b ớng cong nén
Bằng cách cho các giá tr đi t n V n lư nh đưị V
xn
ừ V đế
a c
ta lầ ợt xác đị ợc các giá trị p
xn
,
bư phớc nh a Vảy củ
xn
ụ thuộc v c quay tr c khào gó ụ ủy
𝛼=5
[độ] theo công thức :
𝑉
V-
=𝐹.𝑥=𝜋.𝑅
.
.
c<
1+
1
𝜆
=
−
e
𝐶𝑜𝑠
(
𝛼
)
+
1
𝜆
.𝐶𝑜𝑠
(
𝛽
)
g
h
Với
𝑆𝑖𝑛
(
𝛽
)
=𝜆.𝑆𝑖𝑛
(
𝛼
)
Thông số kết cấu, ch n ọ
𝜆
=0,3
Dựng đường cong dãn nở:
Trong quá trình giãn nở khí cháy được giãn nở theo chỉ số giãn nở đa biến
n
2
=1,198, tương tự như trên, ta có:
𝑝
:
.𝑉
:
-
,
=𝑝
VX
.𝑉
VX
-
,
=𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
𝑝
VX
=𝑝
:
.(
W
-
W
*.
)
-
,
Trong đó: p
xg
, V
xg
là áp suất và thể tích khí tại một điểm bất kì trên đường cong giãn
nở. Bằng cách cho các giá trị của V
xg
đi từ V
z
đến V
b
ta lần lượt xác định được xác
định được các giá trị p bước nhảy của V o g y
xg xg
phụ thuộc và ó ục quay tr c khủ
𝛼=5
[độ] theo công thức:
| 1/102
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI TIỂU LUẬN ĐỀ TÀ I
TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ĐỘNG CƠ PEUGEOT 500 8
GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt SVTH: Cù Tấn Đạt 21145361 Trần Nhựt Quang 21145479
Lê Văn Tiền 19145475
TP.HCM, ngày 27 tháng 10 năm 2023 LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bài tiểu luận này, lời đầu tiên nhóm chúng em xin chân thành cảm
ơn thầy Lý Vĩnh Đạt đã giao đề tài và giảng dạy, hướng dẫn, trang bị cho chúng em
những kiến thức bổ ích trong môn học “Tính toán động cơ đốt trong”. Nhờ sự giúp đỡ
của thầy mà nhóm chúng em và các bạn có thể hoàn thành bài tiểu luận đúng thời hạn
cho phép. Chúng em xin chúc thầy và gia đình có nhiều sức khỏe để có thể tiếp tục cống
hiến cho nền giáo dục nước nhà, và hơn nữa là truyền nhiệt huyết và cảm hứng đam mê
của nghành Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô vào thế hệ trẻ chúng em.
Trong quá trình làm bài vì kiến thức còn hạn chế, bài tiểu luận không thể tránh
khỏi những sai sót vì vậy chúng em mong nhận được những đóng góp của thầy cũng
như các bạn để bài tiểu luận được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, ngày 27 tháng 10 năm 2023 MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... 1
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1: CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN VÀ TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ . 3
1.1. Các thông số cơ bản của động cơ ....................................................................... 3
1.2. Các thông số cần cho tính toán nhiệt ................................................................. 3
1) Áp suất không khí nạp (p0): ............................................................................... 3
2) Áp suất khí nạp trước xupap nạp: ..................................................................... 4
3) Áp suất cuối quá trình nạp (pa): ........................................................................ 4
4) Áp suất khí sót (pr): ............................................................................................. 4
5) Nhiệt độ không khí nạp mới (T0): ...................................................................... 4
6) Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (Tk): ............................................................ 4
7) Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr: ............................................................................. 4
8) Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (∆T): ................................................................... 4
9) Hệ số nạp thêm (λ1): ............................................................................................ 5
11) Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt (λt): ........................................................................... 5
12) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Hệ số Z ( z): ................................................... 5
13) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b( b): .............................................................. 5
14) Hệ số dư lượng không khí α: ........................................................................... 6
15) Hệ số hiệu đính đồ thị công d: ..................................................................... 6
16) Tỷ số tăng áp: ................................................................................................... 6
1.3. Tính toàn nhiệt chu trình công tác .................................................................... 6
1.3.1. Quá trình nạp ................................................................................................ 6
1.3.2. Quá trình nén ................................................................................................ 7
1.3.3. Quá trình cháy .............................................................................................. 8
1.3.4. Tính toán quá trình giản nở ...................................................................... 10
1.3.5. Tính toán các thông số chu kỳ công tác .................................................... 12
Hiệu suất cơ giới 𝜂𝑀: ............................................................................................... 14
1.3.6. Tính thông số kết cấu của động cơ ............................................................ 14
1.4. Vẽ đồ thị công chỉ thị ............................................................................................ 15
CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐỘNG CƠ .................... 29
2.1. Động học của piston ............................................................................................. 29
2.1.1. Các thông số cơ bản ....................................................................................... 29
2.1.2. Chuyển vị của piston (theo công thức gần đúng) ........................................ 29
2.1.3. Tốc độ piston ............................................................................................... 31
2.1.4. Gia tốc piston .............................................................................................. 32
2.2. Động lực học của piston .................................................................................... 50
2.2.1. Sơ đồ lực và mômen tác động lên cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền động
cơ một xilanh ............................................................................................................ 50
2.2.2. Lực thể khí Pkt ................................................................................................ 53
2.2.3.Lực quán tính (văng thẳng) của các chi tiết khối lượng chuyển động tịnh
tiến ............................................................................................................................. 53
2.2.4. Hệ lực tác dụng lên cơ cấu trục khủy – thanh truyền ............................. 55
CHƯƠNG 3: ĐỒ THỊ CƠ CẤU GIAO TÂM .......................................................... 56
3.1. Hợp lực và momen tác dụng lên cơ cấu giao tâm: ............................................ 56
3.2. Đồ thị hợp lực và momen tác dụng lên cơ cấu giao tâm: .................................. 58 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Đồ thi P-V
Hình 2.1: Đồ thị chuyển vị của piston
Hình 2.2: Đồ thị vận tốc của piston
Hình 2.3: Đồ thị gia tốc của piston
Hình 2.4: Sơ đồ và momen tác dụng lên động cơ
Hình 2.5: Quy ước dấu tác dụng lên piston
Hình 3.1: Đồ thị tổng hợp lực tác dụng lên cơ cấu giao tâm 1 DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt theo thực nghiệm với động cơ xăng
Bảng 2. Đặc tính nhiên liệu lỏng dùng cho động cơ 2
CHƯƠNG 1: CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN VÀ TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ
1.1. Các thông số cơ bản của động cơ
Động cơ tham khảo: Động cơ xăng Peugeot 5008 1.6L
Kiểu loại động cơ: Động cơ xăng, 4 kỳ, có tăng áp
- Công suất động cơ: Ne = 165 hp ; 121 Kw
- Số vòng quay của trục khuỷu: n = 6000 (vòng/phút) - Tỉ số nén: e = 10,5
- Đường kính xy lanh: D = 77 (mm)
- Hành trình piston: S = 85,8 (mm)
- Bán kính vòng quay trục khuỷu: R = ! = #$,# = 42,9( 𝑚𝑚) " "
- Trị số λ của động cơ ô tô thường nằm trong phạm vi (0,25 ÷ 0,29). Khi chọn trị
số λ lớ lớn góc lắc của thanh truyền tăng lên, thanh truyền thanh truyền có thể va
chạm phần dưới của xy lanh. Nên nhóm em chọn λ = 0,25 để góc lắc của thanh
truyền nhỏ nhất có thể.
- Chiều dài thanh truyền: L = & = (",) = 171,6( 𝑚𝑚) ' *,"$
- Xác định tính cao tốc của động cơ:
Tính cao tốc của động cơ được xác định theo tốc độ trung bình của piston (Vp):
Vp = +.-= *,*#$#./*** = 17.16( 001 .* .* !
ð Đây là động cơ cao tốc do Vp≥9 (m/s)
1.2. Các thông số cần cho tính toán nhiệt
1) Áp suất không khí nạp (p0):
Áp suất môi trường p0 là áp suất khí quyển. Với động cơ không tăng áp ta có áp suất
khí quyển bằng áp suất trước xupap nạp nên ta chọn: P0 = 0,1013 (MPa) 3
2) Áp suất khí nạp trước xupap nạp:
Pk> P0 nên ta chọn Pk = 0,11
3) Áp suất cuối quá trình nạp (pa):
Áp suất cuối quá trình nạp pa với động cơ tăng áp ta chọn trong phạm vi:
Pa = (0,88 ÷ 0,98)pk = 0,9. pk = 0,9. 0,2= 0.18(MPa)
4) Áp suất khí sót (pr):
Áp suất khí thải pr có thể chọn trong phạm vi:
pr = (0,11 ÷ 0,12) = 0,12 (MPa)
5) Nhiệt độ không khí nạp mới (T0):
Nhiệt độ không khí nạp mới phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của môi trường nơi xe
sử dụng. Với động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupap nạp. T0 = 29°C=302K
6) Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (Tk):
Đối với động cơ 4 kỳ tăng áp không có làm mát trung gian Tk được xác định bằng công thức: Tk = T1(2!)#$% # 2"
Trong đó m là chỉ số đa biến trung bình của khí nén, phụ thuộc vào loại máy nén (m
= 1,5 ÷ 1,65). Ta chọn m = 1,5 !,#$!
=>> T3 = 302.( !,## ) !,# = 310,4093k !,#!#$
7) Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr:
Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Mức độ giãn nở và sự trao đổi
nhiệt trong quá trình giãn nở và thải. Thông thường ta có thể chọn đối với động cơ xăng: Tr = (900 ÷ 1000)K = 900K
8) Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (∆T): 4
Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới ∆T chủ yếu phụ thuộc vào loại động cơ xăng hay diesel.
Với động cơ xăng ta chọn: ∆T = (0 ÷ 20)°C = 10°C
9) Hệ số nạp thêm (λ1):
Hệ số nạp thêm λ1 biểu thị sự tương quan tăng tương đối của hỗn hợp khí công tác
sau khi nạp thêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ ở thể tích Va. Thông thường hệ
số nạp thêm ta có thể chọn: λ1 = (1,02 ÷ 1,07) = 1,05
10) Hệ số quét buồng cháy(λ2):
Với động cơ tăng áp ta chọn hệ số quét buồng cháy λ2 là: λ2 = 0.5
11) Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt (λt):
Hệ số đính tỉ 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: α = 0,92; λt = 1,15
Hệ số dư lượng không khí α 0,08 1,00 1,20 1,40
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt 1,13 1,17 1,14 1,11
Bảng 1. Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt theo thực nghiệm với động cơ xăng
12) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Hệ số Z (xz):
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z xz phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ.
Với các loại động cơ xăng ta thường chọn:
xz = (0,75 ÷ 0,92) = 0,75
13) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b(xb):
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b xb tuỳ thuộc vào loại động cơ xăng hay Diesel.
Với các loại động cơ xăng ta chọn: 5
xb = (0,85 ÷ 0,95) = 0,9
14) Hệ số dư lượng không khí α:
Đối với động cơ xăng α = ( 0,85 ÷ 0,95(). Ta chọn α = 0,9
15) Hệ số hiệu đính đồ thị công jd:
Hệ số hiệu đính đồ thị công jd phụ thuộc vào loại động cơ xăng hay diesel.
Với các động cơ xăng ta chọn : jd = (0,93 ÷ 0,97) = 0,95
16) Tỷ số tăng áp:
Là tỉ số giữa áp suất của hỗn hợp khí trong xilanh ở cuối quá trình cháy và quá trình nén. Động cơ xăng: #$%# λ = 𝛽!. "4 = 1,07. = 3.204 " 5 &&%.%$
1.3. Tính toàn nhiệt chu trình công tác 1.3.1. Quá trình nạp
Hệ số nạp: (ηv) é ù ê æ 1 öú 1 p æ p ö T k a h . . ê r ç ÷ . ú = e.l l .l . v 1 - e -1 ( m + T 2 k DT ) ê è ø t p çç k ÷÷ ú ê è pa ø ú ë û 7 7,$ 𝜂 1 390K 0.18 0,12 ,5.1, − 1, .0,5. < > = 0,975
6 = 10,5 − 1 . 350 + 10 . 0.2 ;10 05 15 0,18=
m: là chỉ số đa biến trung bình của không khí, chọn m = 1,5 6
Hệ số khí sót (γr): Hệ số khí sót γr được tính theo công thức: !" P )* γ r r =! .! . (e$%).(! )+ Pa ?,@ ?,AE F@? γr =!( . . = 0,013 A?,@BA).?,CD@ ?,E C?? ð γr = 0,013
Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta[K]: æm -1 ö ( æ p ö ç ÷ T + + l g è ø D . . . k T ) a m t r T r çç ÷÷ p T è r ø a = ( 1 +g r *,-.*
( F@?GA?)GA,A@.?,?AF.C??.0(,*+ *,- (,*, 1 Ta = ! = 371°K AG?,?AF
1.3.2. Quá trình nén
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:
mcv =19,806 + 0,00209.T
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy:
Khi hệ số dư lượng không khí a <1, tính theo công thức sau: ² 1 -5 mc a 3 ( 60 3 , 4 + 25 , 2 4a 1 ) 0 T . v = (17,997 + 3.504. )+ (kJ/kmol. độ) 2 1 ² mc = 17 9 , 97 + , 3 504 9 , 0 . + . 360 3 , 4 252 4 , 9 , 0 . 1 . 0 - + . 5 v ( ) ( ) T 2
= 21,1506+ 0,0029.T (kJ/kmol. độ)
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén:
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính theo công thức sau: 7 ² mc mc v /012. v 35 &6$ 66#7% 638 #3 3%6$ 66#589% ¢ = mc =(( , 0/06. "0/06, .( , 0/06, ")0= v 3/12 30/06,638
19,8233 + 0,0021𝑇( kJ/kmol.độ)
Chỉ số nén đa biến trung bình n1:
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông
số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng thái
nhiệt độ của động cơ …Tuy nhiên n1 tăng giảm theo quy luật sau:
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n1 giảm.
Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác định bằng cách giải phương trình: 3 . 8 14 n 1 - = 1 ¢ b ¢ v a . . T e v + a ( n -1 1 1 + ) 2 -,/%0 =>> 𝑛%,,= + 1 = 1,37 %1,-"//23,33"%./4%.(%3,5"#$2%)
Áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén pc: Áp suất: MN
P% = ,P&.en1 = 0,18. 10,51,37 = 4,5113!- . m2 Nhiệt độ: 𝑇 +# ( = , 𝑇).e *!
= 371. 10,51,37−1 = 885,56°,𝐾,
1.3.3. Quá trình cháy
Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo: M × + < − = . 𝑛𝑙 0 = ( 3 0;
2 == 0,5165𝑘𝑚𝑜𝑙 >> ; 6,#3 3# 7 8# >?
C, H, O – là thành phần của Carbon, hydri, oxy, tham khảo ở bảng 1: 8
Thành phần trong 1kg nhiên liệu [kg] Nhiên liệu C H O Xăng Ô tô 0,855 0,145
Bảng 2. Đặc tính nhiên liệu lỏng dùng cho động cơ
Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh M1:
Đối với động cơ xăng (khí nạp mới là không khí và nhiên liệu): 𝑀 3 3 3 = (𝛼. 𝑀@ + = 0,47( A = 0,9.0,516 + [ kmol kk/kg.nl ] 89 337
𝜇nl – trọng lượng phân tử của xăng: 𝜇 nl = 113 kg
Lượng sản vật cháy M2: α < 1 thì
𝑀# =( ; +(< + 0,7 .9𝛼. 𝑀 +(6,37% + 0,7 . 9 0,9.0,512 = 0,50 ( 8 3# # @ = ( 6,&%% 3# # [ kmol SCV/kg nl ]
Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết βo: 𝑀 0,508 𝛽 " * = ( 𝑀 =
081 [𝑘𝑚𝑜𝑙(𝑆𝐶𝑉/𝑘𝑔(𝑛𝑙] 7 0,47 = 1, ( ( (
Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: (Do khí sót)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác định theo công thức: 𝛽 1,081 − 1 𝛽 = 1 +( * − 1
1 + (γr( = 1 +(1 + 0,013 = 1,08
Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z (b z ): (Do cháy chưa hết)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế tại điêm z ( bz ) được xác định theo công thức: = ? %,3- $% % 3,45 𝛽 &$% ', < = 1 + ! !. = 1 + ! . = 1,07 %2,>+ ?( %23,3%/ 3,1 9
Lượng nhiệt tổn thất do cháy không hoàn toàn (∆𝑄𝐻 𝑄 ):
Đối với động cơ xăng (𝛼 < 1):
DQH =120.10. .(1-a).M0 =120.(10. .(1-0,9).0,512= 6144 (kJ / khnl)
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điểm z: ² mc
: Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được xác định theo vz công thức: æ g ö ² r M . .mc M 2 + + 1 1 - .mc c c z v ( z ) v çç ² è b ÷÷ 0 ø mc = vz æ g ö r M . 2 c M + + 1 1 - c x ( Z ) çç b ÷÷ è 0 ø 0,508.(0,75 ,8233 + 0, 𝑇)+ 0,4 . 7 (1 −!0,75 ,806 + !0. 𝑇) !=! 0,9 +!0,013 1,081. . (19 0021 0,9 . . (19 00209 0,50 . 8 (0,75 0,9 +!0,013 1,081. + 0,47.! (1 −!0,75 0,9 . = 19,8206 + 0,0021T
Nhiệt độ tại điểm z (Tz) :
Đối với động cơ xăng, nhiệt độ tại điểm z (Tz) bằng cách giải phương trình cháy : x ( . Q - D Q ) ¢ ² z H H + mc T . = b m . c T . M + g 1 ( 1 ) v c z vz z r 0,7 . 5 / (4400 − 6144) 0,4 .
7 / (1 + 0,013) +/ (19,8233 + 0,0021Tz). 885,56 = 1,07.(21,1506 + 0,00293Tz).Tz
=>> 𝑇: = 2652°(𝐾
Áp suất cuối quá trình cháy pz: P #$%# B = ( βB. C; (. P . 4,5113 = 1 , 4 456 C D = 1,07. < &&%.%$
1.3.4. Tính toán quá trình giản nở 10
Hệ số giản nở đầu r :
Đối với động cơ xăng r = 1
Hệ số giản nở sau δ:
Đối với động cơ xăng d e = =10,5
Chỉ số giản nở đa biến trung bình n2:
Ta có chỉ số giản nở đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình cân bằng sau: 3 , 8 14 n -1 = 2 (x - x ).Q* ¢ H b b z vz + a ¢ + . T + T vz ( z b ) M ( . 1 + g ).b ( . T -T ) 2 1 r z b Trong đó:
Tb: là nhiệt trị tại điểm b và xác định theo công thức: T T = z b n - (0K) 2 1 d *
Q : Nhiệt trị tính toán H
Đối với động cơ xăng: Q * = Q - Q D H H H QH = 44.000 (kJ/kgnl) * Q = Q - Q D 0 (DQ0=0) (kJ/kgnl) H H Nên: * 44.000 QH = (kJ/kgnl) Thay vào ta được: 8,314 𝑛 − 1 =/ ! (0,9 − 0,75).44000
+ 19,8206 + 0,0021. ?2652 + 2652 @ 0,4 . 7 (1 + 0,013).1,0 . 7 ?2652 − 2652 10,5"!#! 10,5 @ "!#! =>> 𝑛" = 1,198 11
Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb:
Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb: @ "B5" T ' b= = = 1664,86 (K) A(" #$ * ) %3,5$,$-.#$
Áp suất cuối quá trình giản nở pb:
Áp suất cuối quá trình giản nở pb được xác định theo công thức: D %0.05B 𝑃 ' C = ! = ! = 0,8643 (MPa) A"* %3,5$,$-.
Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr:
Nhiệt độ khí sót được xác định theo công thức: m 1 - æ ö m pr T = T . r b ç ç ÷÷ è p ø b >%,'$%? 𝑇 %,' = = (1664,86. 0 *,7" 1 = 862,085( ((0K) *,#/(. Sai số khí sót: Điều kiện: D@=≤5% @ ( ∆𝑇A 900 − 862,085 𝑇 = = 4, < A 900 . 100 213% 5%
Vậy Tt rđã thoả mãn điều kiện trên.
1.3.5. Tính toán các thông số chu kỳ công tác
Áp suất chỉ thị trung bình pi΄ được xác định theo công thức: 12 ¢ B p = % i
=D& .>1 − # ? − # .>1 − # ?@ C+# * C (MPa) ('$! * C(!$! '+# !+# ¢ 7,%338 p i = .58,#677 . 01 − 3 2− 3 .01 − 3 2; = 36,%E3 3,35&E3 36,%A,AB D C A 3,89E3 36,%A,E D F A 2,11 ( 5 (MPa)
Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi:
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đo ta có áp suất chỉ thị trung bình
thực tế được xác định theo công thức: ¢ p = p j . i i d
𝑝G = 0,95. 2,115 = 2,01 (MPa)
Trong đó j d là số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và chủng loại động cơ.
Áp suất tổn thất cơ giới pm:
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được
biểu diễn bằng nhiều quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ. Ta có tốc
độ trung bình của động cơ là: S.n &%,&.0 $666 vtb = = = 17,16 (m/s) 30 86
Theo số thực nghiệm có thể tính pm theo công thức sau:
Động cơ xăng có I ≤ 6 và S/D> 1 nên: p = 0 , 0 5 + 0 , 0 15 v .
= 0,05 + 0,015.17,16 = 0,3074 (MPa) m tb
Áp suất có ích trung bình pe:
Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo công thức: pe = pi – pm. (MPa) 13
pe = 2,01 – 0,3074 = 1,7026 (MPa)
Hiệu suất cơ giới 𝜂H:
Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới: 𝑝 1,7026 𝜂 I H = ( 𝑝 = J 2,01 = 0.847
Hiệu suất chỉ thị ηi:
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị: F 3,0 . 4 ,,%,43" . B ,,/53 𝜂 $.G/.@0 E = 8,314. = 8,314. = 0,271 4 H .( .G 1 ! 0 00333.,,3,14 . 5 ,,3,"
Suất tiêu hao nhiên liệu gi:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi: gF = 8$66 = 8$66 = G 0,3272(Kg/Kw.h) K.HL 77666.0 6,#%
Hiệu suất có ích ηe:
Công suất có ích được xác định theo công thức sau:
𝜂I = 𝜂H. 𝜂J = 0,847. 0,2714 = 0,2298
Suất tiêu hao nhiên liệu ge:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là: gI = 3 = 3 = 0,00098 ( 9 [ G Kg/W.s] K.HM 77666.0 6,3$
1.3.6. Tính thông số kết cấu của động cơ
Kiểm nghiệm đường kính xilanh theo công thức: 𝐷 E 7.KN J = ( C ( (mm) L.MOPN 14
Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức: 𝑉 86 . .7 O = PM. .Q = 3#3 86 = 0,355 (lit) RM.F.SM 3,96# . $ 7.$666 E 7.K E 7.6,8%% Ta có: 𝐷 N J = ( C ( =( = 0,74 (dm) L.M O C PN L.MCQ,C FF N
1.4. Vẽ đồ thị công chỉ thị
Chọn tọa độ vuông góc:
Biễu diễn áp suất khí thể (p) trên trục tung và thể tích khí (V) trên trục hoành
với tỉ lệ xích µ6 và µR phù hợp với khổ giấy vẽ
Xác định các điểm đặt của đồ thị công:
• Điểm a: cuối quá trình nạp, áp suất Pa, thể tích Va 𝑉 0,355 𝑉 T
S = 𝜀 − 1 = 10,5 − 1 = 0,0374( ( 𝑑𝑚)
Va = Vh + Vc = 0,355 + 0,0374 = 0.3924 (dm3) Pa =0,3924 (MPa)
• Điểm c: cuối quá trình nén Pc =4,5113 (MPa) Vc = 0,0374 (dm3)
• ĐIểm z: cuối quá trình cháy Pz= 14,456 (MPa) Vz = Vc = 0,0374 (dm3)
• Điểm b : điểm cuối quá trình giãn nở Pb = 0,8643 (MPa) Vb = Va = 0,3924 (dm3) 15
• Điểm r : cuối hành trình xả Pr = 0,12 (MPa) Vr = Vc = 0,0374 (dm3)
+ Dựng đường cong nén:
Trong hành trình nén khí trong xylanh bị nén với chỉ số đa biến trung bình
n1=1,37, từ phương trình : 𝑃 - -%
U. 𝑉U % = 𝑃V-. 𝑉V- = const 𝑃V- = 𝑃U. ( W) )-% W*+
Pxn,Vxn là áp suất và thể tích khí tại một điểm bất kì trên đướng cong nén
Bằng cách cho các giá trị Vxn đi từ Va đến Vc ta lần lượt xác định được các giá trị pxn ,
bước nhảy của Vxn phụ thuộc vào góc quay trục khủy 𝛼 = 5 [độ] theo công thức : 1 1
𝑉V- = 𝐹. 𝑥 = 𝜋. 𝑅.. c<1 +𝜆=− e𝐶𝑜𝑠( 𝛼) +𝜆.𝐶𝑜𝑠(𝛽)gh
Với 𝑆𝑖𝑛( 𝛽) = 𝜆. 𝑆𝑖𝑛( 𝛼)
Thông số kết cấu, chọn 𝜆 =0,3
Dựng đường cong dãn nở:
Trong quá trình giãn nở khí cháy được giãn nở theo chỉ số giãn nở đa biến
n2=1,198, tương tự như trên, ta có: 𝑝 - -
:. 𝑉: , = 𝑝VX. 𝑉VX , = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 𝑝VX = 𝑝:. ( W- )-, W*.
Trong đó: pxg, Vxg là áp suất và thể tích khí tại một điểm bất kì trên đường cong giãn
nở. Bằng cách cho các giá trị của Vxg đi từ Vz đến Vb ta lần lượt xác định được xác
định được các giá trị pxg bước nhảy của Vxg phụ thuộc vào góc quay trục khủy 𝛼 = 5 [độ] theo công thức: 16