Nhiệm vụ bài tập lớn môn tính toán động cơ đốt trong | Trường đại học sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SP KT TP.HCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc BỘ MÔN ĐỘNG CƠ
NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN
MÔN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG LỚP
Họ và Tên SV:  MSSV:  .................
 MSSV:  NHÓM
 MSSV:  .................
 MSSV:  I.TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN 1.1 Số liệu ban đầu
1.Kiểu động cơ Xăng,không tăng áp 2.Số kỳ 3.Số xylanh i i=4
4.Công suất của động cơ = 103 (mã lực)=76 (kW)
5.Đường kính xylanh D D=0,074(m)
6.Hành trình piston S S=0,085(m) 7.Dung tích công tác
8.Số vòng quay động cơ n n=6000(vòng) 9.Tỷ số nén =10,4 10.Thể tích xylanh 11.Moment xoắn =138/4400(vòng/phút) 12.Thông số kết cấu
1.2 Chọn các thông số tính toán nhiệt
1.Áp suất không khí nạp ()
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:
2.Nhiệt độ không khí nạp mới ()
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 = cho khu vực miền Nam, do đó:
3. Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (pk)
Động cơ bốn kỳ không tăng áp: =
4.Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp (Tk)
Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp nếu có két làm mát trung gian Tk được xác định bằng công thức =
5.Áp suất cuối quá trình nạp
Áp suất cuối quá trình nạp với động cơ không tăng áp ta có thể chọn trong phạm vi: 6.Áp suất khí sót )
Đối với động cơ xăng chọn: = (0,11 ÷ 0,12)=0,11 MPa 7.Nhiệt độ khí sót :
Giá trị của �� có thể chọn trong phạm vi sau:
Động cơ xăng: �� = 900 ÷ 10000 K =9700 K .
8 Độ tăng nhiệt độ khi nạp mới()
Khí nạp mới khi chuyển động trong đường ống nạp vào trong xylanh 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.
Đông cơ xăng: =293 K
9.Chọn 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 khí công tác chiếm chỗ ở thể tích Va.
Hệ số nạp thêm chọn trong giới hạn λ1 = 1,02 ÷ 1,07=1,03
10.Hệ số quét buồng cháy
Với các động cơ không tăng áp ta thường chọn hệ số quét buồng cháy là =1
11.Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt
Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng không khí để hiệu đính: 0,88 =1,15
10.Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ.Với các động cơ Xăng ta thường chọn:
11.Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b phụ thuộc vào loại động cơ xăng hay diesel.Với các loại động cơ xăng ta chọn:
12.Hệ số hiệu đính đồ thị công
Hệ số hiệu đính đồ thị công phụ thuộc vào loại động cơ xăng hay diesel.Với các loại động cơ xăng ta chọn: 13.Tỷ số tăng áp
Là tỷ số giữa áp suất của hỗn hợp khí trong xilanh ở cuối quá trình cháy và quá trình nén: λ = 𝑃𝑃.𝑃𝑃 (2.8)
Trị số λ thường nằm trong phạm vi sau: Động cơ xăng: λ = 3,00 ÷ 4,00 II.TÍNH TOÁN NHIỆT
2.1 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH NẠP 1.Hệ số khí sót
Hệ số khí sót được tính theo công thức: .
Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót có thể chọn : m=1,45
Thay vào công thức tính ta được .=0,0438
2.Nhiệt độ cuối quá trình nạp
Nhiệt độ cuối quá trình nạp được tính theo công thức : =
Thay số vào công thức tính ta được : =
Đối với động cơ xăng ,nhiệt độ khí nạp =(340 3.Hệ số nạp
Hệ số nạp được tính theo công thức
Thay số vào công thức tính ta được: =0,8327
2.2 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH NÉN
1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới: =+.T=19,806+
2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
Khi 0,7 < α < 1 tính cho động cơ xăng theo công thức sau:
=(17,997+3,504a)+ ½ (360,34+252,4a). T
3.Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén:
4. Tỷ số nén đa biến trung bình :
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 n Chỉ số nén đa 1 tăng.
biến trung bình xác định gần đúng theo phương trình cân bằng nhiệt của
quá trình nén, với giả thiết quá trình nén là quá trình đoạn nhiệt nên cho
vế trái của phương trình này bằn g 0 và thay k1 = n1 ta có: Chọn n = 1,373 1
Ta có sai số 2 vế phương trình là:
5. Áp suất quá trình nén:
Áp suất quá trình nén được tính theo công thức:
Thay số vào công thức tính ta được: =2,24(MPa)
6.Nhiệt độ cuối quá trình nén:
Nhiệt độ cuối quá trình nén được tính theo công thức:
Thay số vào công thức tính ta được:
2.3 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY
1. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu
Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo được tính theo công thức:
Đối với động cơ xăng ta có C=0,855;H=0,145;O=0 nên thay vào công thức tính ta được:
2. Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh
Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh được tính theo công thức:
Trong đó: – trọng lượng phân tử của xăng; = 110 ÷ 114 kg/kmol
3. Lượng sản vật cháy :
4. Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết
Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết được tính theo công thức:
5. Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β
Trong thực tế do ảnh hưởng khí sót còn lại trong xilanh từ chu trình trước nên hệ
số biến đổi phân tử khí thực tế β được xác định theo công thức sau:
6. Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm z
Ta có hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm z được xác định theo công thức:
7. Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn
Đối với động cơ xăng vì 𝑃<1, thiếu ô xy nên nhiên liệu cháy không hoàn toàn, do
đó gây tổn thất một lượng nhiệt, ký hiệu là ∆ và được tính theo công thức sau:
∆ = 120.. (1 − 𝑃). (1 – ) 0,88
8. Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz
Đối với động cơ xăng ,nhiệt độ tại điểm z Tz được xác định bằng cách giải phương trình sau: Trong đó:
: tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được xác định theo công thức: =+.=19,806+=19,806+836=21,557
=(17,997+3,504a)+ ½ (360,34+252,4a).
=(17,997+3,504.0,88)+ ½ (360,34+252,4.0,88).
: tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm C của hỗn hợp khí nén được xác định theo công thức:
:tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm Z của sản vật cháy được xác định theo công thức:
=(17,997+3,504a)+ ½ (360,34+252,4a).
==(17,997+3,504.0,88)+ ½ (360,34+252,4.0,88).
Trong đó là nhiệt trị thấp của nhiên liệu xăng ,ta có =44000(kJ/kg.nl)
Đối với động cơ xăng ,nhiệt độ tại điểm z được xác định bằng cách giải phương trình sau:  =2586,5 (K)
9.Áp suất cuối quá trình cháy
Đối với động cơ xăng: Thay số ta được:
2.4 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ
1.Tỷ số giãn nở đầu
Đối với động cơ xăng: ρ=1 2. Tỷ số giãn nở sau
Đối với động cơ xăng: 𝑃 = ℇ=10,4
3. Xác định chỉ số giãn nở đa biến trung bình
Ta có chỉ số giãn nở đa biến trung bình được xác định từ phương trình cân bằng sau: Trong đó: chọn n2=1,2
Trong đó: là nhiệt trị tại điểm b và được xác định theo công thức:
Với động cơ xăng :=44000-7430=36570(kJ/kg.nl) Thế vào ta được: 2% 2%
4. Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở
Đối với động cơ xăng: Thay số vào ta được:
5. Áp suất cuối quá trình giãn nở
Đối với động cơ xăng: Thay số vào ta được :
6. Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Thay số vào ta được 7.Sai số khí sót Điều kiện :
2.5 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA CHU TRÌNH
1. Áp suất chỉ thị trung bình tính toán:
Thay ρ = 1 và δ = ε ta có áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết đối với chu trình cháy đẳng tích
khi (v = const), công thức tính Pi' của động cơ xăng dưới đây: Trong đó:
Trong đó là hệ số tăng áp :  =3,3
Thay vào công thức trên ta được:
2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế: Với
Thay số vào công thức trên ta được:
3.Áp suất tổn thất cơ khí Trong đó
4. Áp suất có ích trung bình Pe:
= – =1,164-0,325=0,839 (MN/m ) 2 5. Hiệu suất cơ giới 6. Hiệu suất chỉ thị
Là tỷ số giữa phần nhiệt lượng chuyển thành công mà ta thu được và nhiệt lượng mà
nhiên liệu tỏa ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu dạng lỏng hay 1 m3 nhiên liệu ở dạng khí.
Đối với động cơ dùng nhiên liệu lỏng ta có: 7. Hiệu suất có ích
8. Tính suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị
9. Tính suất tiêu hao nhiên liệu
10 Tính toán thông số kết cấu của động cơ
- Thể tích công tác một xylanh: Trong đó:
τ – số chu kỳ của động cơ i– số xilanh động cơ
ne – số vòng quay của động cơ ở công suất thiết kế
Ne– công suất động cơ thiết kế, kW
pe – áp suất có ích trung bình, MN/ m2
- Thể tích buồng cháy: lít)
- Thể tích toàn bộ:Va = Vc + Vh= 0,45+0,048=0,498(lít) - Đường kính piston: - Hành trình piston:
THỜI GIAN THỰC HIỆN
 Tiến độ thực hiện:
1. Tính toán nhiệt: 3 tuần
- Chọn các thông số đầu vào: 1 tuần
- Tính toán nhiệt: 1 tuần
- Vẽ đồ thị công chỉ thị: 1 tuần
2. Tính toán động học, động lực học và vẽ bản vẽ về động học và động lực học: 3 tuần
- Tính toán động học và động lực học: 1 tuần
- Vẽ bản vẽ về động học và động lực học: 2 tuần
3. Viết thuyết minh và chuẩn bị báo cáo: 2 tuần
 Nội dung qui định:
1. Bản vẽ đồ thị công chỉ thị, động lực học,....
2. Thuyết minh viết trên khổ giấy A4 (in và file). Nội dung thuyết minh gồm:
- Nhiệm vụ bài tập lớn được GV hướng dẫn thông qua
- Phần số liệu tính toán nhiệt, động học và động lực
học có kèm theo các đồ thị
- Kết luận của bài tập lớn