25 trang 2 lượt tải

Tính toán và Phân tích Động cơ Xăng và Diesel - LTDC 2022. Môn Lý thuyết động cơ | Trường Đại học Giao thông Vận tải.

3

Chương 1. Chọn các thông số cơ bản – và chọn chế độ tính toán

 

 nmin là tốc độ tối thiểu mà động cơ làm việc được ở chế độ toàn tải nếu thấp hơn một chút động cơ sẽ chết máy. 

nM: Tốc độ lúc đạt mômen có ích cực đại ở chế độ toàn tải (Memax).

e: Tốc độ đạt công suất cực đại ở chế độ toàn tải (Nemax).

Đa số trong động cơ Diezel và một số ít động cơ xăng của xe tải có bộ hạn chế tốc độ, thay ne bằng nhd.

nhd: Tốc độ hiệu đính (Tốc độ hạn chế)  Và thay Nemax bằng Nhd.

Nhd: Công suất hiệu đính do nhà sản xuất thông báo.

Tính toán và Phân tích Động cơ Xăng và Diesel - LTDC 2022. Môn Lý thuyết động cơ | Trường Đại học Giao thông Vận tải.

Tài liệu gồm 25 trang giúp bạn tham khảo, củng cố kiến thức và ôn tập đạt kết quả cao trong kỳ thi sắp tới. Mời bạn đọc đón xem!

Môn: Lý thuyết động cơ 12 tài liệu

Trường: Đại học Giao thông vận tải 383 tài liệu

Tác giả:

Profile

trang le

14 giờ trước
Danh sách Quiz
/25
lOMoARcPSD| 59735610
1
Mục lục
Mục lục ....................................................................................................................................
1 Chương 1. Chọn các thông số cơ bản – và chọn chế độ tính toán ...........................................
3
Chương 2. Tính nhiên liệu và hỗn hợp các sản phẩm cháy ..................................................... 3
2.1. Chọn nhiên liệu và thành phần của nhiên liệu .......................................................... 3
2.1.1 Chọn nhiên liệu cho động cơ xăng .................................................................... 3
2.1.2 Cho động cơ Diesel: .......................................................................................... 3
2.2. Chọn hệ số dư không khí : ......................................................................................
4
2.3. Lượng không khí lý thuyết l
0
cần để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu: l
o
.............
4 2.4. Lượng không khí thực tế để đốt 1kg nhiên
liệu: ....................................................... 4 l
H
=al.
o
............................................................................................................................. 4 2.5.
Thành phần sản phẩm cháy G
i
: ................................................................................. 4
2.5.1 Đối với động cơ xăng: ....................................................................................... 4
2.5.2 Đối với động cơ Diesel: .....................................................................................
4
2.6 Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy g
i
: ........................................................................... 5
2.7 Hằng số của khí nạp trước lúc cháy: .......................................................................... 5
2.7.1 Đối với động cơ xăng: ....................................................................................... 5
2.7.2 Đối với động cơ Diesel: .....................................................................................
5
2.8 Hằng số khí của sản phẩm cháy R
spc
.......................................................................... 5
2.9 Hệ số biến đổi phân tử : ........................................................................................... 5
2.10 Nhiệt dung của chất khí ........................................................................................... 5
2.10.1 Hỗn hợp tươi: ...................................................................................................
5
2.10.2 Sản phẩm cháy: ................................................................................................
6
Chương 3. Quá trình nạp ..........................................................................................................
6
3.1 Xác định áp suất trung bình của quá trình nạp p
a
...................................................... 6
3.2 Xác định nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
: ................................................................... 7
3.3. Khối lượng nạp được trong 1 chu kỳ cho V
h
= 1 lít G
nl
:........................................... 7
3.4. Hệ số nạp
v
..............................................................................................................
8
3.5. Tính mức tiêu hao nhiên liệu trong một chu kỳ ứng với V
h
’
= 1 lít G
nlckl
.................
8
(cần để tính T
z
) ................................................................................................................ 8
lOMoARcPSD| 59735610
2
3.5.1 Động cơ xăng:.................................................................................................... 8
3.5.2 Động cơ Diesel: ................................................................................................. 8
Chương 4. Quá trình nén ..........................................................................................................
9
4.1. Áp suất cuối quá trình nén p
c
.................................................................................... 9
4.2. Nhiệt độ cuối kỳ nén T
c
.............................................................................................
9
Chương 5. Tính quá trình cháy ................................................................................................ 9
5.1. Xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy ...................................................................... 9
5.1.1 Động cơ xăng:.................................................................................................... 9
5.1.2 Đối với động cơ Diesel phương trình sẽ như sau: ........................................... 10
5.2. Xác định áp suất cuối quá trình cháy ...................................................................... 10
5.2.1 Đối với động cơ xăng: ..................................................................................... 10
5.2.2 Đối với động cơ Diesel: ................................................................................... 10
Chương 6. Tính quá trình giãn nở .......................................................................................... 10
6.1. Chỉ số giãn nở đa biến n
2
: ....................................................................................... 10
6.2. Áp suất cuối qúa trình giãn nở: p
b
........................................................................... 10
6.2.1. Động cơ xăng:................................................................................................. 10
6.2.2 Động cơ Diesel: ............................................................................................... 10
6.3. Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T
b
: ......................................................................... 11
6.3.1. Động cơ xăng:................................................................................................. 11
6.3.2 Động cơ Diesel: ............................................................................................... 11
Chương 7. Các thông số cơ bản của chu trình ....................................................................... 11
7.1. Tính áp suất trung bình thực tế p
e
: .......................................................................... 11
7.1.1 Tính áp suất trung bình lý thuyết ở điều kiện nén và giãn nở đa biến pt’: ...... 11
7.1.2 Tính áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị của chu trình pi. ...................... 11
7.1.3 Tính hiệu suất cơ học của động cơ
ch
: ........................................................... 12
7.1.4 Áp suất trung bình thực tế p
e
: .......................................................................... 12
7.2. Tính suất hao nhiên liệu thực tế g
e
: ......................................................................... 12
7.2.1 Động cơ xăng:.................................................................................................. 12
7.2.2 Động cơ Diesel 4 kỳ không tăng áp: ............................................................... 12
7.3. Mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1 giờ G
nl
................................................................... 13
7.4. Công suất thực tế N
e
ở các tốc độ ........................................................................... 13
7.5. Mô men có ích của động cơ M
e
.............................................................................. 13
7.6. Các hiệu suất của động cơ: ...................................................................................... 13
7.6.1 Hiệu suất nhiệt
t
(ứng với chu trình lý thuyết). ............................................. 13
7.6.2 Hiệu suất chỉ thị (ứng với đồ thị công)
i
: ...................................................... 13
7.6.3 Hiệu suất thực tế
e
: ........................................................................................ 14
Chương 8. Xác định các kích thước cơ bản của động cơ ...................................................... 14
lOMoARcPSD| 59735610
3
Chương 9. Cân bằng nhiệt của động cơ ................................................................................. 14
................................................................................................................................................
15
Đồ thị cân bằng nhiệt ............................................................................................................. 15
Chương 10. Cách dựng các đồ thị khi tính nhiệt ................................................................... 15
10.1. Dựng đường đặc tính ngoài: N
e
, M
e
, G
e
................................................................ 15
10.2.1 Bước 1. Chọn tỷ lệ xích cho bản vẽ và chế độ xây dựng: ............................. 17
10.2.2 Bước 2. Tìm các điểm trung gian: ................................................................. 18
10.2.3 Bước 3. Hiệu chỉnh đồ thị: ............................................................................ 19
10.2.4 Bước 4. Nối các điểm của đồ thị. .................................................................. 20
Chương 1. Chọn các thông số cơ bản – và chọn chế độ tính toán
nmin là tốc độ tối thiểu mà động cơ làm việc được ở chế độ toàn tải nếu thấp hơn một chút
động cơ sẽ chết máy.
nM: Tốc độ lúc đạt mômen có ích cực đại ở chế độ toàn tải (Memax).
e: Tốc độ đạt công suất cực đại ở chế độ toàn tải (Nemax).
Đa số trong động cơ Diezel và một số ít động cơ xăng của xe tải có bộ hạn chế tốc độ,
thay n
e
bằng n
hd
.
nhd: Tốc độ hiệu đính (Tốc độ hạn chế) Và
thay N
emax
bằng N
hd
.
Nhd: Công suất hiệu đính do nhà sản xuất thông báo.
Các tốc độ chọn như sau:
- Động cơ xăng không có hạn chế tốc độ n
min
= (15
20)% .n
e
vòng /phút.
n
M
50% .n
e
v/ph
- Động cơ xăng có bộ hạn chế tốc độ và động cơ
Diezel nmin 0,25 nhd
n
M
= (0,5 0,6) n
dh
Chương 2. Tính nhiên liệu và hỗn hợp các sản phẩm cháy
2.1. Chọn nhiên liệu và thành phần của nhiên liệu
2.1.1 Chọn nhiên liệu cho động cơ xăng
Dựa theo tỷ số nén theo cách chọn như sau:
=4 6 Xăng có nhiệt trị thấp h
u
=10300 10400 kcal/kg
lOMoARcPSD| 59735610
4
=7 8 Xăng có nhiệt trị thấp h
u
=10400 10600 kcal/kg
Thành phần của xăng g
C
=
0,85 và g
H
= 0,15 hoặc g
C
=
0,855 và g
H
= 0,145
2.1.2 Cho động cơ Diesel:
Nhiên liệu Diesel có trị số Xetan 40 50 h
u
=10.000 10.400
kcal/kg
Thành phần gồm có Các-bon (g
C
) Hy-đrô (g
H
) và Ô-xy
(g
O
) g
C
= 0,86 g
H
= 0,13 g
O
= 0,01
2.2. Chọn hệ số dư không khí :
Vì tính nhiệt độ ở chế độ toàn tải nên phải chọn công suất:
- Đối với động cơ xăng = 0,85 0,9
- Đối với động cơ Diesel, ở chương này ta tạm chọn tuỳ theo loại động cơ, sau
này tính suất hao nhiên liệu gi ta phải tính lại :
+ Loại thấp tốc:
= 1,8 2,2 (n
hd
= 300 600 v/ph)
+ Loại trung tốc:
= 1,3 1,7 (n
hd
= 700 2000 v/ph)
+ Loại cao tốc:
= 1,7 2,2 (n
hd
>2.000 v/ph)
dựa theo kết cấu của buồng cháy và cách chọn như sau:
Buồng phân cách: = 1,3 1,4
Buồng liền: = 1,4 1,7 (Buồng thống nhất)
Lượng nhiệt tổn hao do thiếu ôxy cháy không hết vì <1:
h
u
= 14.740 (1- )
2.3. Lượng không khí lý thuyết l0 cần để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu: lo
8
.g
c
+8.g
H
−g
o
l
o
=
3
kg/kgnl
0,23
2.4. Lượng không khí thực tế để đốt 1kg nhiên liệu:
l
H
=al.
o
2.5. Thành phần sản phẩm cháy Gi:
2.5.1 Đối với động cơ xăng:
G
CO2
= [ g
C
(2 − + 1 ) 6g
H
( − 1 )]
, kg
, kg
lOMoARcPSD| 59735610
5
, kg
, kg
, kg
, kg
, kg
, kg
2
Kiểm tra lại: G
i
= + = + l
o
1 l 1
Chỉ cho sai số tính toán không vượt quá 5%
2.6 Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy gi: g
i
% = G
i
/ =G
i
G
i
/G
spc
=gi gCO2 + gCO + gH O2 + gN2 1= Cho
phép tính sai 0,05 đối với g
i
2.7 Hằng số của khí nạp trước lúc cháy:
2.7.1 Đối với động cơ xăng: Hằng số khí của hỗn hợp tươi
Rhht Rhht = gkk .Rkk + gxg.Rxg
g
kk
= l
o
/( l
o
+ 1 ) Tỷ lệ của không khí g
xk
=
1/( l
o
+ 1) Tỷ lệ của xăng trong hỗn hợp
gxg = 8,5 kGm/kg.độ Hằng số khí của hơi xăng
2.7.2 Đối với động cơ Diesel:
Vì chỉ nạp không khí sau đến cuối quá trình nén mới phun nhiên liệu nên ở đây là hằng
số khí của không khí.
R
hht
= R
kk
= 29,27 kGm/kg.độ
2.8 Hằng số khí của sản phẩm cháy Rspc
R
spc
= (g
i
.R
i
)
R
CO2
= 19,3 kGm/kg.độ
R
CO
= 30,3 kGm/kg.độ
R
H2O
= 47,1 kGm/kg.độ
R
N2
= 30,3 kGm/kg.độ
R
O2
= 26,5 kGm/kg.độ
lOMoARcPSD| 59735610
6
2.9 Hệ số biến đổi phân tử :
= spc/ hht = Rspc/Rhht
2.10 Nhiệt dung của chất khí
2.10.1 Hỗn hợp tươi:
1. Đối với động cơ xăng:
Nhiệt dung của hỗn hợp tươi Cvhht
Cvhht = gkk .Cvkk + gxg.Cvxg
Nhiệt dung của không khí:
C
vkk
= 0,165 + 0,000017.T
c
kcal/kg.độ
Nhiệt dung của hơi xăng:
C
vxg
= 0,35 kcal/kg.độ
2. Đối với động cơ Diesel:
Cvhht = Cvkk
2.10.2 Sản phẩm cháy:
Nhiệt dung sản phẩm cháy Cvspc
Cvspc = gi.Cvi
C
VCO2
= 0,186 + 0,000028.T
z
kcal/kg.độ
C
VCO
= 0,171 + 0,000018.T
z
kcal/kg.độ
C
VO2
= 0,150 + 0,000016.T
z
kcal/kg.độ
C
H2O
= 0,317 + 0,000067.T
z
kcal/kg.độ
C
VN2
= 0,169 + 0,000017.T
z
*)
Động cơ xăng:
kcal/kg.độ
Cvspc = g Ci. vi = gCO2.CVCO2 + gCO.CVCO + gH O2 .CH O2 + gN2.CN2 *)
Động cơ Diesel:
Cvspc = g Ci. vi = gCO2.CVCO2 + g CO2. VO2 + gH O2 .CH O2 + g CN2. N2
Chương 3. Quá trình nạp
3.1 Xác định áp suất trung bình của quá trình nạp pa
Tính theo nhiều tốc độ (nmin, nM, ne) ở chế độ toàn tải dùng công thức gần đúng sau
đây của GS Lê-nin J.M
lOMoARcPSD| 59735610
7
n
2
Vh
'2
. 12 . − 1
2
3,5 pa = po 1−
520.106 . ftb2 −
Ở đây n: Tốc độ vòng quay tại chế độ tính toán:
V
h
’
: Tính bằng m
3
- Thể tích công tác của 1 xi-lanh qui ước.
V
h
’
= 1 lít = 0,001 m
3
. Vì chưa xác định được V
h
thể tích công tác của 1 xi-lanh.
f
tb
= f
e
.(n
e
/1000) m
2
/lít - Tiết diện lưu thông cần để phát huy N
emax
ở tốc độ n
e
(hay N
ehd
ở nhd) ứng với thể tích công tác là 1 lít.
p
o
= 1 kG/cm
2
fe: Tiết diện lưu thông riêng ứng với 1 lít thể tích công tác và
mỗi 1000 v/ph:
Động cơ 4 kỳ không tăng áp
Động cơ xăng: f
e
= 2,5 3,0 cm
2
/lít.1000 v/ph
Động cơ Diesel: f
e
= 4 5 cm
2
/lít.1000 v/ph
p T
r
.
a
0.5
=
p Ta. r
: Tỷ số nén của động cơ.
: Hệ số tổn thất ở đường ống nạp = 0,65 0,85
3.2 Xác định nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta:
Động cơ 4 kỳ không tăng áp:
T
a
= +'o r. . 'r
oK 1+
r
.
T
o
’ = t
o
+ t + 273 to = 15
o
C: Nhiệt độ khí quyển ở điều kiện bình thường
theo tiêu chuẩn quốc tế.
t : Nhiệt độ do các chi tiết nóng truyền cho hỗn hợp (hoặc không khí ở động cơ Diesel)
ta chọn theo bảng sau:
: Hệ số khí sót được tính theo công thức sau:
r
= pr. '0
( .p
a
− p
r
). .
r
pr, Tr: Áp suất và nhiệt độ đầu quá trình nạp chọn theo bảng sau:
lOMoARcPSD| 59735610
8
: Hệ số biến đổi phần tử, =(M
spc
/ M
hht
) =
(R
spc
/ P
hht
)
: Tỷ lệ nhiệt dung của khí trước khi cháy và sau khi cháy.
Cvspc. z
=
Cvhht. c
= 1,2 Đối với động cơ xăng.
= 1,1 Đối với động cơ Diesel.
m−1
pa m
T
r
’ = r.
oK p
r
m = 1,38: Chỉ số giãn nở đa biến.
Bảng để chọn pr, Tr, và t cho động cơ 4 kỳ.
Bảng 3.1
Thông
số
Thứ
nguyên
Động cơ Cacbuara tơ
Động cơ Diesel
min
M
c
min
M
c
p
r
kG/cm
2
1,01 1,03
1,05 1,07
1,15 1,24
1,00 1,05
1,05 1,08
1,1 1,15
T
r
o
K
1000
1100
1200
900
950
1000
t
o
C
30
25
20
35
30
25
3.3. Khối lượng nạp được trong 1 chu kỳ cho Vh = 1 lít Gnl:
Ở động cơ có 5000 v/ph sẽ có 2500 chu kỳ n loại động cơ 4 kỳ. Ở đây tính cho Vh’ =
1 lít vì ta chưa xác định Vh của 1 xi-lanh.
G
ckl
= G
180
.
d
, mg/ckl.
G180 : Khối lượng hỗn hợp tươi (hay không khí) nạp cơ bản:
G180 = p Va h. ,.( −0,15).1010 , mg/ckl
R
a
.
a
.( −1)
p
a
: Áp suất trung bình cuối kỳ nạp , kG/cm
2
V
’
h
= 0,001 m
3
Ta: Nhiệt độ trung bình cuối kỳ nạp ,
o
K
R
a
= R
th
(hay R
kk
ở động cơ Diesel) , kGm/kg.độ
lOMoARcPSD| 59735610
9
d
- Hệ số điền đầy xi-lanh do tính góc đóng muộn
2
của xúp-páp nạp chọn như sau:
Bảng 2.
nmin
nM
ne, nhd
d - Động cơ các bua ra tơ (xăng)
0,9 0,95
1,00 1,05
1,10 1,2
d - Động cơ Diesel
0,98 1,02
1,0 1,05
1,05 1,10
3.4. Hệ số nạp v Gckl
v
=
Glt
p
Vo. h hay Glt = p Vk. h Glt =
Ro. o Rk. k
Ro = Rhht
Có thể tính v cho động cơ 4 kỳ không tăng áp bằng công thức sau:
v
=
.pa − pr . o p
o
.( −1) +
o
t
- Động cơ xăng
v
= 0,7 0,85
- Động cơ Diesel
v
= 0,75 0,96
3.5. Tính mức tiêu hao nhiên liệu trong một chu kỳ ứng với Vh
’
= 1 lít Gnlckl
(cần để tính Tz ) 3.5.1
Động cơ xăng:
Gckl
Gnlckl =
.l
o
+1
886
Ví dụ: G
nlckl
= = 61 mg/ckl 14,5
3.5.2 Động cơ Diesel:
Khi tính T
z
sẽ chọn G
nlckl
= 45 55 mg/ckl
Chương 4. Quá trình nén
4.1. Áp suất cuối quá trình nén pc p
c
= p
a
.
n
1
kG/cm
2
lOMoARcPSD| 59735610
10
n1: Chỉ số nén đa biến tính theo công thức thực nghiệm sau đây:
n
e
n
1
= 1,38 - 0.03.
n
tt
ne: Tốc độ tính toán lúc đạt Nemax (hoặc nhd khi đạt Nhdmax).
ntt: Tốc độ tính toán (ntmin, ntmax, ne..)
4.2. Nhiệt độ cuối kỳ nén Tc
Tc = T ea. n1−1
Chương 5. Tính quá trình cháy
5.1. Xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy
(Nhiệt độ cao nhất của chu trình) Tz:
5.1.1 Động cơ xăng: .(hu
− u ).Gnlckl =Cvsfc . z −Cvhht. c
Gckl .(1+ r )
Gnlckl: Mức nhiên liệu trong một chu kỳ với Vh’ = 1 lít Gckl:
Khối lượng nạp được trong một chu kỳ cho Vh’ = 1 lít.
: Hệ số dư không khí.
lo: Lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu.
- Hệ số sử dụng nhiệt có tính mất nhiệt vì phân ly các phần tử khí chọn theo tốc độ
(bảng 5.1)
Bảng 5.1
nmin
nM
ne, hd
- Động cơ xăng
0,85
0,89
0,91
- Động cơ Diesel
0,75
0,8
0,85
Ta đã biết được Tc tính trong quá trình nén thay vào và rút gọn phương trình trên sẽ trở
thành phương trình bậc 2 như sau:
A.
z
2
+B.
z
+C= 0
Sau khi giải ta lấy nghiệm dương
lOMoARcPSD| 59735610
11
5.1.2 Đối với động cơ Diesel phương trình sẽ như sau:
G ckl.h G. 1u(. +nlckl r )+(Cvkk +0,07. ). =c (Cvspv +0,07. ). z
p
z
:
=: Độ tăng áp suất khi cháy, chọn trước theo loại buồng cháy, vì chưa tính Pz
p
c
Bảng 5.2
Loại Diesel
Buồng liền
Buồng xoáy lốc
Buồng cháy trước
1,7 2,2
1,5 1,8
1,4 1,6
Gnlckl: Ở đây không tính mà phải chọn từ 45 55 mg/ckl mà sau này khi tính suất hao
nhiên liệu phải xác định lại hệ số dư không khí ( đã chọn ở chương II càng lớn thì Gnlckl
càng bé). Còn các thông số khác đã tính ở chương trên.
5.2. Xác định áp suất cuối quá trình
cháy (cực đại của chu trình) p
z
: 5.2.1 Đối
với động cơ xăng:
p
z
= .p
c
.
z
, kG/cm
2
c
5.2.2 Đối với động cơ Diesel:
p
z
=l p.
c
, kG/cm
2
Chương 6. Tính quá trình giãn nở
6.1. Chỉ số giãn nở đa biến n2:
n
e
n
2
= 1,20 + 0,03. n
hay: n
2
=
1,20
+
0,03
.
n
hd
n
ne, nhd: Tốc độ lúc đạt Nemax (hoặc nhd khi Nehd).
lOMoARcPSD| 59735610
12
n: Tốc độ tính toán nmin, nM, ne
6.2. Áp suất cuối qúa trình giãn nở: pb
6.2.1. Động cơ xăng:
p
z
, kG/cm
2
p
b
=
n2
6.2.2 Động cơ Diesel:
n2
p
b
= pz.
p
b
= 2,5 7 , kG/cm
2
: Tỷ số giãn nở sớm:
= . z = Vz = Vz'
Tc Vc Vz
6.3. Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb:
6.3.1. Động cơ xăng:
Tb = n2z−1
6.3.2 Động cơ Diesel:
n2−1
Tb = Tz.
Chương 7. Các thông số cơ bản của chu trình
7.1. Tính áp suất trung bình thực tế pe:
7.1.1 Tính áp suất trung bình lý thuyết ở điều kiện nén và giãn nở đa biến pt’:
(ở chu trình lý thuyết nén và giãn nở đoạn nhiệt là pt) 1.
Động cơ xăng:
pt' = 1 . pz − .pb − pc − .pa , kG/cm2
( −1)
n
2
−1 n
1
−
1
lOMoARcPSD| 59735610
13
Hay pt' = p−c1. n2 −1. 1 − n12−1 − n11−1. 1 − n11−1 ,
kG/cm2
2. Động cơ Diesel:
pt' = 1' p Vz.( z −Vc )+ p Vz. nz2−−p V1b. b − p Vc. nc1−−p V1a. a
, kG/cm2 Vh
Hay pt' = p−c1. .( − +1) n 2 .−1. 1 − n12−1 − n11−1.
1 − n11−1 , kG/cm2
7.1.2 Tính áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị của chu trình pi.
1. Đối với động cơ 4 kỳ:
p
i
= .p
t
’ - p
i
, kG/cm
2
= 0,92 0,97 Tổn hao nhiệt do vê tròn đồ thị
pi: Tính mất nhiệt cho công bơm ở động cơ không tăng áp (công nạp và thải khí).
p
i
= p
r
– p
a
7.1.3 Tính hiệu suất cơ học của động cơ ch:
pch
ch = − 1
p
i
pch: Áp suất tổn hao vì nhiệt mất cho công cơ học (khắc phục ma sát và chuyển động
các cơ cấu phụ).
pi : Áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị công của chu trình pch tính theo công thức
thực nghiệm sau đây:
1. Động cơ không tăng áp hoặc tăng áp bằng tuốc bin khí.
a) Động cơ xăng:
p
ch
= 0,5 + 0,13.V
p
, kG/cm
2
b) Động cơ Diesel:
p
ch
= 0,8 + 0,17.V
p
, kG/cm
2
S.n 30
V
p
= , m/giây
lOMoARcPSD| 59735610
14
Vp: Vận tốc trung bình của pít-tông ở tốc độ tính toán n. S:
Hành trình của pít-tông.
n: Số vòng quay của động cơ ở chế độ tính toán.
Dựa trên Vtb đã chọn theo số vòng quay ở chế độ tính toán ta xác định Vtb ở các chế độ này
để tính ch.
7.1.4 Áp suất trung bình thực tế p
e
:
p
e
= .p
i
ch
, kG/cm
2
pemax tại tốc độ nM
7.2. Tính suất hao nhiên liệu thực tế ge:
g
i
, g/ml.h (gam/ mã
lực.giờ)
g
e
=
ch
Trong đó:
ch: Hiệu suất cơ học g
i
: Suất hao
nhiên liệu chỉ thị, g/ml.h.
7.2.1 Động cơ xăng:
p
o
.
v
, kg/m.l.h g
i
= 270000.
p
i
.R
hht
.
o
.( .l
o
+1)
7.2.2 Động cơ Diesel 4 kỳ không tăng áp: Phải tính
lại hệ số dư không khí: G
ckl
’ =
Gnlckl.lo
po. v
, kg/ml.h gi = 270000. p R T. . . '.lo
i kk o
7.3. Mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1 giờ Gnl
G
nl
= g
e
.N
e
, kg/h
Vì đã tính p
e
tại n
M
, và n
min
nên N
e
tính như sau:
lOMoARcPSD| 59735610
15
pemin.nmin ; NeM =
Nemax. peM .nM Nemin = Nemax.
peN .ne peN .ne
7.4. Công suất thực tế Ne ở các tốc độ
p V i n
e
.
h
. . , ml
N
e
=
450.
Nhưng đến đây ta chưa xác định Vh của 1 xi-lanh nên tại các tốc độ nmin, nM phải xác
định Ne dựa vào tỷ lệ.
pemin.nmin ; NeM = Nemax. peM .nM , ml
Nemin = Nemax.
peN .ne peN .ne
7.5. Mô men có ích của động cơ Me
N
e
, kG.m
M
e
= 716,2.
n
N
e
: Công suất thực tế , ml n:
Tốc độ vòng quay , v/ph
7.6. Các hiệu suất của động cơ:
7.6.1 Hiệu suất nhiệt t (ứng với chu trình lý thuyết).
1. Động cơ xăng: 1
t = − 1 k−1
2. Động cơ Diesel:
1 .
k
−1
t = 1− k−1 . −1+k. . ( −1)
k: Trị số đoạn nhiệt quy ước ở đây xác định như sau:
Tuỳ thuộc :
1 , k = 0,39. + 0,887
, k = 0,07. + 1,207
7.6.2 Hiệu suất chỉ thị (ứng với đồ thị công) i:
(mới tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí và cháy).
632
lOMoARcPSD| 59735610
16
h
i
=
gi.hu
7.6.3 Hiệu suất thực tế
e
:
(Tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí, cháy và công cơ học). 632
e = i − ch =
g he. u
Trong tính toán chính xác:
t
>
i
>
e
Chương 8. Xác định các kích thước cơ bản của động cơ
Việc xác định các kích thước cơ bản của động cơ xuất phát từ các thông số:
Nemax: Công suất lớn nhất tại số vòng quay ne.
Nehd: Công suất lớn nhất tại số vòng quay nhd.
peN: Áp suất trung bình thực tế tại số vòng quay đạt Nemax, Nehd. p
V i n
e
.
h
. .
Từ công thức: N
emax
=
450.
Xác định thể tích công tác Vh của một xi-lanh rồi xác định đường kính D của xi-lanh.
Còn hành trình S sẽ căn cứ vào tỷ lệ S/D do ta chọn và căn cứ D mà xác định sau đó
kiểm tra lại vận tốc trung bình mà piston Vp so với Vp’ khi đã chọn để tính pch, nếu sai số
0,05 m/giây thì được nếu sai số lớn phải chọn lại S/D.
Chương 9. Cân bằng nhiệt của động cơ
Trong phần cân bằng nhiệt này sẽ tính xem toàn bộ lượng nhiệt do hỗn hợp cháy phát
ra Q1 (ở chu trình lý thuyết là lượng nhiệt cấp vào) phân bố như thế nào cho phần nhiệt sinh
công có ích thực sự (Ne) tức là Qe.
Phần nhiệt Qlm + x theo nước làm mát và khí xả ra ngoài (ở chu trình lý thuyết đây là
Q2 đưa ra nguồn lạnh, mất theo định luật 2 của nhiệt động học).
Phần Qch mất cho công cơ học.
Phần Qlhlt: các tổn thất do cháy không hoàn toàn
Tại mỗi tốc độ tính toán các phần nhiệt trên tính như sau:
Q
1
= 100%; Q
e
=
e
.100%; Q
lm+x
= (1-
t
).100%
Q
lh.lt
= (
t
-
i
).100%; Q
ch
= (
i
-
e
).100%;
Trong phần nhiệt mất vì lý do lý hoá:
lOMoARcPSD| 59735610
17
Nếu tính ở 3 chế độ ta có thể lập bảng sau đây để xác định các Q thành phần cần cho
dựng đồ thị cân bằng nhiệt.
Bảng : Thành phần cân bằng nhiệt
Các loại Q
nmin
n
M
n
e
Q
e
=
e
.100%
25
27,2
25
Q
lm+x
= (1-
t
).100%
61
61
61
Q
ch
= (
i
-
e
).100%
2,8
4,0
7,4
Q
lhlt
= (
t
-
i
).100%
11,2
7,8
6,6
Cộng
100%
100%
100%
Q%
Đồ thị cân bằng nhiệt
Chương 10. Cách dựng các đồ thị khi tính nhiệt
10.1. Dựng đường đặc tính ngoài: Ne, Me, Ge
Tính ở 3 chế độ tốc độ ta có 3 điểm cho mỗi đường cong trên và vẽ chúng theo dạng
các đồ thị mẫu qua 3 điểm đó (chú ý: Nemax tại ne, Memax tại nM, và gemin tại nmin trong khoảng
n
m
-n
e
).
lOMoARcPSD| 59735610
18
Nếu chỉ tính 1 tốc độ ne hay nhd mà muốn dựng đường đặc tính ngoài ta sẽ dùng các
phương pháp thực nghiệm sau đây:
Theo GS Lay đec man: M
e
= . a M
eN
;
n
M
= . b n
N
Nex = Nemax. c. nx .+d. nx 2 − nx
3 , ml
ne ne ne
n n 2
M
ex
= MeN. c+d. x − x , kGm
n
e
n
e
g
ex
= g
e1
. e− f .nx +k. nx 2 , g/ml.h
n
e
n
e
Trong đó:
MeN, nN: Mô men, tốc độ động cơ khi đạt công suất cực đại Nemax. nx, Nex, gex, Mex:
Tốc độ, công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và mô men ở chế độ tính
toán.
Các giá trị của các hệ số a, b, c, d, e, f ghi ở bảng sau: Bảng
10:
Loại động cơ
a
b
c
d
e
f
k
ge1
Xăng
1,25
0,5
1
1
1,20
1
0,8
geN
Diesel BC TN
1,07
0,65
0,5
1,5
1,55
1,55
1
gehd
Xoáy lốc
1,12
0,65
0,7
1,3
1,35
1,35
1
gehd
Buồng cháy trước
1,09
0,7
0,6
1,4
1,2
1,2
1
gehd
Đồ thị
lOMoARcPSD| 59735610
19
10.2. Cách xây dựng đồ thị công p-V:
Tiến hành gồm các bước như sau:
10.2.1 Bước 1. Chọn tỷ lệ xích cho bản vẽ và chế độ xây dựng:
Trong khi tính toán nhiệt thường tính ở 3 chế độ, xây dựng đồ thị công đượ biểu thị ở
chế độ vòng quay công suất cực đại nN (tại đây đạt công suất lớn nhất Nemax).
Ví dụ: Kết quả tính nhiệt của 1 động cơ ta có tại nN
= V
a
/V
c
= 8; p
a
= 0,76 kG/cm
2
;
p
c
= 13,3 kG/cm
2
p
z
= 53,8 kG/cm
2
; p
b
= 4,17 kG/cm
2
;
p
r
= 1,24 kG/cm
2
Từ kết quả trên biểu diễn trên đồ thị (xây dựng đồ thị) cần phải chọn tỷ lệ xích.
Tỷ lệ này thường phụ thuộc vào khổ giấy mà ta cần biểu thị.
lOMoARcPSD| 59735610
20
Trục tung thể hiện cột áp suất.
Trục hoành biểu thị thể tích được chia thành các đoạn. lc
= Vc: Thể tích buồng cháy (buồng nén).
l
a
= V
a
: Thể tích toàn bộ xi-lanh.
l
vh
= V
h
: Thể tích làm việc của xi-lanh.
Việc chọn các độ dài này thoả mãn tỷ số nén đã cho đầu bài, có nghĩa là l
a
/l
c
=
Nhưng để cho đồ thị hợp lý và cân đối, sự liên quan giữa 2 trục tung và trục hoành
thường có một tỷ lệ l
p
/l
v
= 1,5.
Khi đã xây dựng được trục tung và trục hoành ta ghi các điểm đặc trưng đã tính ở trên
đồ thị.
10.2.2 Bước 2. Tìm các điểm trung gian:
Để xây dựng đường nén đa biến a - c cũng như đường giãn nở đa biến z - b ta phải tìm,
xác định các điểm trung gian tuân theo quy luật nén đa biến n1 và giãn nở đa biến n2. Ta làm
như sau:
- Chia đoạn thẳng biểu thị thể tích làm việc Vh’ thành các đoạn đều nhau: l
i
= l
1
= l
2
= l
3
..
a/ Dựng đường nén đa biến a - c:
n1 n1
Từ công thức: pc = pa. n1 = pa. Va = pa. la
Vc lc
n1 n
V l 1
p
ci
= pa. i = pa. i
Vc lc
b/ Dựng đường giãn nở đa biến z - b:
n2
Từ công thức: p
b
= p
n
z2 = pz 2 = pz. lc
V
a
n la
V
c
n2
p
bi
= pz 2 = pz. lc
n l
li i

Tài liệu khác của Đại học Giao thông vận tải

Preview text:

lOMoAR cPSD| 59735610 Mục lục
Mục lục ....................................................................................................................................
1 Chương 1. Chọn các thông số cơ bản – và chọn chế độ tính toán ........................................... 3
Chương 2. Tính nhiên liệu và hỗn hợp các sản phẩm cháy ..................................................... 3
2.1. Chọn nhiên liệu và thành phần của nhiên liệu .......................................................... 3
2.1.1 Chọn nhiên liệu cho động cơ xăng .................................................................... 3
2.1.2 Cho động cơ Diesel: .......................................................................................... 3
2.2. Chọn hệ số dư không khí  : ...................................................................................... 4
2.3. Lượng không khí lý thuyết l0 cần để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu: lo .............
4 2.4. Lượng không khí thực tế để đốt 1kg nhiên
liệu: ....................................................... 4 lH =al.
o ............................................................................................................................. 4 2.5.
Thành phần sản phẩm cháy Gi: ................................................................................. 4
2.5.1 Đối với động cơ xăng: ....................................................................................... 4
2.5.2 Đối với động cơ Diesel: ..................................................................................... 4
2.6 Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy gi: ........................................................................... 5
2.7 Hằng số của khí nạp trước lúc cháy: .......................................................................... 5
2.7.1 Đối với động cơ xăng: ....................................................................................... 5
2.7.2 Đối với động cơ Diesel: ..................................................................................... 5
2.8 Hằng số khí của sản phẩm cháy Rspc .......................................................................... 5
2.9 Hệ số biến đổi phân tử  : ........................................................................................... 5
2.10 Nhiệt dung của chất khí ........................................................................................... 5
2.10.1 Hỗn hợp tươi: ................................................................................................... 5
2.10.2 Sản phẩm cháy: ................................................................................................ 6
Chương 3. Quá trình nạp .......................................................................................................... 6
3.1 Xác định áp suất trung bình của quá trình nạp pa ...................................................... 6
3.2 Xác định nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta: ................................................................... 7
3.3. Khối lượng nạp được trong 1 chu kỳ cho Vh = 1 lít Gnl:........................................... 7
3.4. Hệ số nạp  v .............................................................................................................. 8
3.5. Tính mức tiêu hao nhiên liệu trong một chu kỳ ứng với V ’h = 1 lít Gnlckl ................. 8
(cần để tính Tz ) ................................................................................................................ 8 1 lOMoAR cPSD| 59735610
3.5.1 Động cơ xăng:.................................................................................................... 8
3.5.2 Động cơ Diesel: ................................................................................................. 8
Chương 4. Quá trình nén .......................................................................................................... 9
4.1. Áp suất cuối quá trình nén pc .................................................................................... 9
4.2. Nhiệt độ cuối kỳ nén Tc ............................................................................................. 9
Chương 5. Tính quá trình cháy ................................................................................................ 9
5.1. Xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy ...................................................................... 9
5.1.1 Động cơ xăng:.................................................................................................... 9
5.1.2 Đối với động cơ Diesel phương trình sẽ như sau: ........................................... 10
5.2. Xác định áp suất cuối quá trình cháy ...................................................................... 10
5.2.1 Đối với động cơ xăng: ..................................................................................... 10
5.2.2 Đối với động cơ Diesel: ................................................................................... 10
Chương 6. Tính quá trình giãn nở .......................................................................................... 10
6.1. Chỉ số giãn nở đa biến n2: ....................................................................................... 10
6.2. Áp suất cuối qúa trình giãn nở: pb ........................................................................... 10
6.2.1. Động cơ xăng:................................................................................................. 10
6.2.2 Động cơ Diesel: ............................................................................................... 10
6.3. Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb: ......................................................................... 11
6.3.1. Động cơ xăng:................................................................................................. 11
6.3.2 Động cơ Diesel: ............................................................................................... 11
Chương 7. Các thông số cơ bản của chu trình ....................................................................... 11
7.1. Tính áp suất trung bình thực tế pe: .......................................................................... 11
7.1.1 Tính áp suất trung bình lý thuyết ở điều kiện nén và giãn nở đa biến pt’: ...... 11
7.1.2 Tính áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị của chu trình pi. ...................... 11
7.1.3 Tính hiệu suất cơ học của động cơ  ch: ........................................................... 12
7.1.4 Áp suất trung bình thực tế pe: .......................................................................... 12
7.2. Tính suất hao nhiên liệu thực tế ge: ......................................................................... 12
7.2.1 Động cơ xăng:.................................................................................................. 12
7.2.2 Động cơ Diesel 4 kỳ không tăng áp: ............................................................... 12
7.3. Mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1 giờ Gnl................................................................... 13
7.4. Công suất thực tế Ne ở các tốc độ ........................................................................... 13
7.5. Mô men có ích của động cơ Me .............................................................................. 13
7.6. Các hiệu suất của động cơ: ...................................................................................... 13
7.6.1 Hiệu suất nhiệt  t (ứng với chu trình lý thuyết). ............................................. 13
7.6.2 Hiệu suất chỉ thị (ứng với đồ thị công)  i: ...................................................... 13
7.6.3 Hiệu suất thực tế  e: ........................................................................................ 14
Chương 8. Xác định các kích thước cơ bản của động cơ ...................................................... 14 2 lOMoAR cPSD| 59735610
Chương 9. Cân bằng nhiệt của động cơ ................................................................................. 14
................................................................................................................................................ 15
Đồ thị cân bằng nhiệt ............................................................................................................. 15
Chương 10. Cách dựng các đồ thị khi tính nhiệt ................................................................... 15
10.1. Dựng đường đặc tính ngoài: Ne, Me, Ge ................................................................ 15
10.2.1 Bước 1. Chọn tỷ lệ xích cho bản vẽ và chế độ xây dựng: ............................. 17
10.2.2 Bước 2. Tìm các điểm trung gian: ................................................................. 18
10.2.3 Bước 3. Hiệu chỉnh đồ thị: ............................................................................ 19
10.2.4 Bước 4. Nối các điểm của đồ thị. .................................................................. 20
Chương 1. Chọn các thông số cơ bản – và chọn chế độ tính toán
nmin là tốc độ tối thiểu mà động cơ làm việc được ở chế độ toàn tải nếu thấp hơn một chút động cơ sẽ chết máy.
nM: Tốc độ lúc đạt mômen có ích cực đại ở chế độ toàn tải (Memax).
 e: Tốc độ đạt công suất cực đại ở chế độ toàn tải (Nemax).
Đa số trong động cơ Diezel và một số ít động cơ xăng của xe tải có bộ hạn chế tốc độ, thay ne bằng nhd.
nhd: Tốc độ hiệu đính (Tốc độ hạn chế) Và thay Nemax bằng Nhd.
Nhd: Công suất hiệu đính do nhà sản xuất thông báo.
Các tốc độ chọn như sau:
- Động cơ xăng không có hạn chế tốc độ nmin = (15 20)% .ne vòng /phút. nM  50% .ne v/ph
- Động cơ xăng có bộ hạn chế tốc độ và động cơ Diezel nmin  0,25 nhd nM = (0,5 0,6) ndh
Chương 2. Tính nhiên liệu và hỗn hợp các sản phẩm cháy
2.1. Chọn nhiên liệu và thành phần của nhiên liệu
2.1.1 Chọn nhiên liệu cho động cơ xăng
Dựa theo tỷ số nén theo cách chọn như sau:
 =4 6 Xăng có nhiệt trị thấp hu =10300 10400 kcal/kg 3 lOMoAR cPSD| 59735610
 =7 8 Xăng có nhiệt trị thấp hu =10400 10600 kcal/kg
Thành phần của xăng gC =
0,85 và gH = 0,15 hoặc gC = 0,855 và gH = 0,145
2.1.2 Cho động cơ Diesel:
Nhiên liệu Diesel có trị số Xetan 40 50 hu=10.000 10.400 kcal/kg
Thành phần gồm có Các-bon (gC) Hy-đrô (gH) và Ô-xy
(gO) gC = 0,86 gH = 0,13 gO = 0,01
2.2. Chọn hệ số dư không khí :
Vì tính nhiệt độ ở chế độ toàn tải nên phải chọn  công suất:
- Đối với động cơ xăng  = 0,85 0,9
- Đối với động cơ Diesel, ở chương này ta tạm chọn  tuỳ theo loại động cơ, sau
này tính suất hao nhiên liệu gi ta phải tính lại  : + Loại thấp tốc:
 = 1,8 2,2 (nhd = 300 600 v/ph)
+ Loại trung tốc:  = 1,3 1,7 (nhd = 700 2000 v/ph) + Loại cao tốc:
 = 1,7 2,2 (nhd >2.000 v/ph)
 dựa theo kết cấu của buồng cháy và cách chọn như sau:
Buồng phân cách:  = 1,3 1,4 Buồng liền:  = 1,4 1,7 (Buồng thống nhất)
Lượng nhiệt tổn hao do thiếu ôxy cháy không hết vì  <1:  hu= 14.740 (1-  )
2.3. Lượng không khí lý thuyết l0 cần để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu: lo 8
.gc +8.gH −go lo = 3 kg/kgnl 0,23
2.4. Lượng không khí thực tế để đốt 1kg nhiên liệu:
lH =al. o
2.5. Thành phần sản phẩm cháy Gi:
2.5.1 Đối với động cơ xăng: GCO = [ g 2
C (2 − + 1 ) 6gH ( − 1 )] , kg G )
CO = 2 1 [ ( − ) (gC + 3gH ] , kg 4 lOMoAR cPSD| 59735610 GH O = 9g 2 H , kg G , kg N = 0,77 . 2  lo
2.5.2 Đối với động cơ Diesel: 11 GCO = 2 gC , kg 3 GO = ( 2
 − 1 ) (gC + 8gH − gO ) , kg
GH2O = 9.gH , kg
GN = 0,77. . lo , kg 2
Kiểm tra lại: Gi = + = + lo 1 l 1
Chỉ cho sai số tính toán không vượt quá 5%
2.6 Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy gi: gi % = Gi /  =Gi Gi /Gspc  =gi gCO + + 2
gCO + gH O2 gN2 1= Cho
phép tính sai  0,05 đối với  gi
2.7 Hằng số của khí nạp trước lúc cháy:
2.7.1 Đối với động cơ xăng: Hằng số khí của hỗn hợp tươi
Rhht Rhht = gkk .Rkk + gxg.Rxg
gkk =  lo /( lo + 1 )
Tỷ lệ của không khí gxk = 1/( lo + 1)
Tỷ lệ của xăng trong hỗn hợp gxg = 8,5
kGm/kg.độ Hằng số khí của hơi xăng
2.7.2 Đối với động cơ Diesel:
Vì chỉ nạp không khí sau đến cuối quá trình nén mới phun nhiên liệu nên ở đây là hằng số khí của không khí.
Rhht = Rkk = 29,27 kGm/kg.độ
2.8 Hằng số khí của sản phẩm cháy Rspc
Rspc = (gi.Ri)
RCO2 = 19,3 kGm/kg.độ
RCO = 30,3 kGm/kg.độ
RH2O = 47,1 kGm/kg.độ
RN2 = 30,3 kGm/kg.độ
RO2 = 26,5 kGm/kg.độ 5 lOMoAR cPSD| 59735610
2.9 Hệ số biến đổi phân tử :
= spc/hht = Rspc/Rhht
2.10 Nhiệt dung của chất khí
2.10.1 Hỗn hợp tươi:
1. Đối với động cơ xăng:
Nhiệt dung của hỗn hợp tươi Cvhht
Cvhht = gkk .Cvkk + gxg.Cvxg
Nhiệt dung của không khí: Cvkk = 0,165 + 0,000017.Tc kcal/kg.độ
Nhiệt dung của hơi xăng: Cvxg = 0,35 kcal/kg.độ
2. Đối với động cơ Diesel: Cvhht = Cvkk
2.10.2 Sản phẩm cháy:
Nhiệt dung sản phẩm cháy Cvspc Cvspc =  gi.Cvi CVCO2 = 0,186 + 0,000028.Tz kcal/kg.độ CVCO = 0,171 + 0,000018.Tz kcal/kg.độ CVO2 = 0,150 + 0,000016.Tz kcal/kg.độ CH2O = 0,317 + 0,000067.Tz kcal/kg.độ
CVN2 = 0,169 + 0,000017.Tz *) kcal/kg.độ Động cơ xăng:
Cvspc = g Ci. vi = gCO + + 2.CVCO2
gCO.CVCO + gH O2 .CH O2 gN2.CN2 *) Động cơ Diesel:
Cvspc = g Ci. vi = gCO + + + 2.CVCO2
g CO2. VO2 gH O2 .CH O2 g CN2. N2
Chương 3. Quá trình nạp
3.1 Xác định áp suất trung bình của quá trình nạp pa
Tính theo nhiều tốc độ (nmin, nM, ne) ở chế độ toàn tải dùng công thức gần đúng sau đây của GS Lê-nin J.M 6 lOMoAR cPSD| 59735610   n2   Vh'2
 . 12 .    − 1    2     3,5 pa = po  1−
520.106   .  ftb2      −   
Ở đây n: Tốc độ vòng quay tại chế độ tính toán:
V ’h: Tính bằng m3 - Thể tích công tác của 1 xi-lanh qui ước.
V ’h = 1 lít = 0,001 m3. Vì chưa xác định được Vh thể tích công tác của 1 xi-lanh.
ftb = fe.(ne/1000) m2/lít - Tiết diện lưu thông cần để phát huy Nemax ở tốc độ ne (hay Nehd
ở nhd) ứng với thể tích công tác là 1 lít.
po = 1 kG/cm2 fe: Tiết diện lưu thông riêng ứng với 1 lít thể tích công tác và mỗi 1000 v/ph:
Động cơ 4 kỳ không tăng áp Động cơ xăng:
fe = 2,5 3,0 cm2/lít.1000 v/ph
Động cơ Diesel: fe = 4 5 cm2/lít.1000 v/ph p Tr. a 0.5  =  p Ta. r
 : Tỷ số nén của động cơ.
 : Hệ số tổn thất ở đường ống nạp  = 0,65 0,85
3.2 Xác định nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta:
Động cơ 4 kỳ không tăng áp: Ta =
 +'o   r. . 'r oK 1+  r.
To’ = to +  t + 273 to = 15 oC: Nhiệt độ khí quyển ở điều kiện bình thường
theo tiêu chuẩn quốc tế.
 t : Nhiệt độ do các chi tiết nóng truyền cho hỗn hợp (hoặc không khí ở động cơ Diesel) ta chọn theo bảng sau:
 : Hệ số khí sót được tính theo công thức sau:  r = pr. '0 (.p )
a − pr . .  r
pr, Tr: Áp suất và nhiệt độ đầu quá trình nạp chọn theo bảng sau: 7 lOMoAR cPSD| 59735610
 : Hệ số biến đổi phần tử,  =(M ) )
spc / Mhht = (Rspc / Phht
 : Tỷ lệ nhiệt dung của khí trước khi cháy và sau khi cháy. Cvspc. z  = Cvhht. c  = 1,2
Đối với động cơ xăng.  = 1,1
Đối với động cơ Diesel. m−1  pa m
Tr’ = r.  oK  pr
m = 1,38: Chỉ số giãn nở đa biến.
Bảng để chọn pr, Tr, và  t cho động cơ 4 kỳ. Bảng 3.1 Thông Thứ
Động cơ Cacbuara tơ Động cơ Diesel số nguyên min M c min M c pr
kG/cm2 1,011,03 1,051,07 1,151,24 1,001,05 1,051,08 1,11,15 Tr oK 1000 1100 1200 900 950 1000 o  t C 30 25 20 35 30 25
3.3. Khối lượng nạp được trong 1 chu kỳ cho Vh = 1 lít Gnl:
Ở động cơ có 5000 v/ph sẽ có 2500 chu kỳ n loại động cơ 4 kỳ. Ở đây tính cho Vh’ =
1 lít vì ta chưa xác định Vh của 1 xi-lanh. Gckl = G180 . d , mg/ckl.
G180 : Khối lượng hỗn hợp tươi (hay không khí) nạp cơ bản: G180 =
p Va h. ,.( −0,15).1010 , mg/ckl
Ra. a.( −1)
pa: Áp suất trung bình cuối kỳ nạp , kG/cm2 V’h = 0,001 m3
Ta: Nhiệt độ trung bình cuối kỳ nạp , oK
Ra = Rth (hay Rkk ở động cơ Diesel) , kGm/kg.độ 8 lOMoAR cPSD| 59735610
 d - Hệ số điền đầy xi-lanh do tính góc đóng muộn  2 của xúp-páp nạp chọn như sau: Bảng 2. nmin nM ne, nhd
 d - Động cơ các bua ra tơ (xăng) 0,9 0,95 1,00 1,05 1,10 1,2  d - Động cơ Diesel 0,98 1,02 1,0 1,05 1,05 1,10
3.4. Hệ số nạp v Gcklv = Glt p
Vo. h hay Glt = p Vk. h Glt = Ro. o Rk. k Ro = Rhht
Có thể tính  v cho động cơ 4 kỳ không tăng áp bằng công thức sau:
v = .pa − pr .  o po.( −1)  + o t
- Động cơ xăng  v = 0,7 0,85
- Động cơ Diesel  v = 0,75 0,96
3.5. Tính mức tiêu hao nhiên liệu trong một chu kỳ ứng với Vh’ = 1 lít Gnlckl
(cần để tính Tz ) 3.5.1 Động cơ xăng: Gckl Gnlckl =  .lo +1 886 Ví dụ: Gnlckl = = 61 mg/ckl 14,5
3.5.2 Động cơ Diesel:
Khi tính Tz sẽ chọn Gnlckl = 45 55 mg/ckl
Chương 4. Quá trình nén
4.1. Áp suất cuối quá trình nén pc pc = pa . n1 kG/cm2 9 lOMoAR cPSD| 59735610
n1: Chỉ số nén đa biến tính theo công thức thực nghiệm sau đây: ne n1 = 1,38 - 0.03. ntt
ne: Tốc độ tính toán lúc đạt Nemax (hoặc nhd khi đạt Nhdmax).
ntt: Tốc độ tính toán (ntmin, ntmax, ne..)
4.2. Nhiệt độ cuối kỳ nén Tc
Tc = T ea. n1−1
Chương 5. Tính quá trình cháy
5.1. Xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy
(Nhiệt độ cao nhất của chu trình) Tz:
5.1.1 Động cơ xăng:  .(hu − ) u
.Gnlckl =Cvsfc . z −Cvhht. c G ) ckl .(1+ r
Gnlckl: Mức nhiên liệu trong một chu kỳ với Vh’ = 1 lít Gckl:
Khối lượng nạp được trong một chu kỳ cho Vh’ = 1 lít.
 : Hệ số dư không khí.
lo: Lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu.
 - Hệ số sử dụng nhiệt có tính mất nhiệt vì phân ly các phần tử khí chọn theo tốc độ (bảng 5.1) Bảng 5.1 nmin nM ne,  hd  - Động cơ xăng 0,85 0,89 0,91  - Động cơ Diesel 0,75 0,8 0,85
Ta đã biết được Tc tính trong quá trình nén thay vào và rút gọn phương trình trên sẽ trở
thành phương trình bậc 2 như sau: A. 2
z +B. z +C= 0
Sau khi giải ta lấy nghiệm dương 10 lOMoAR cPSD| 59735610
5.1.2 Đối với động cơ Diesel phương trình sẽ như sau: G ( ) (
ckl.h G. 1u . +nlcklr +(Cvkk +0,07. ). =c
Cvspv +0,07. ). z pz :
 =: Độ tăng áp suất khi cháy, chọn trước theo loại buồng cháy, vì chưa tính Pz pc Bảng 5.2 Loại Diesel Buồng liền Buồng xoáy lốc Buồng cháy trước  1,7 2,2 1,5 1,8 1,4 1,6
Gnlckl: Ở đây không tính mà phải chọn từ 45 55 mg/ckl mà sau này khi tính suất hao
nhiên liệu phải xác định lại hệ số dư không khí  ( đã chọn ở chương II càng lớn thì Gnlckl
càng bé). Còn các thông số khác đã tính ở chương trên.
5.2. Xác định áp suất cuối quá trình
cháy (cực đại của chu trình) pz: 5.2.1 Đối
với động cơ xăng:
pz = .pc. z , kG/cm2  c
5.2.2 Đối với động cơ Diesel:
pz =l p. c , kG/cm2
Chương 6. Tính quá trình giãn nở
6.1. Chỉ số giãn nở đa biến n2: n
e n2 = 1,20 + 0,03. n hay: n2 = 1,20 + 0,03 n . hd n
ne, nhd: Tốc độ lúc đạt Nemax (hoặc nhd khi Nehd). 11 lOMoAR cPSD| 59735610
n: Tốc độ tính toán nmin, nM, ne
6.2. Áp suất cuối qúa trình giãn nở: pb
6.2.1. Động cơ xăng: pz , kG/cm2 p = b n 2 
6.2.2 Động cơ Diesel: n2
pb = pz.        pb = 2,5 7 , kG/cm2
 : Tỷ số giãn nở sớm:
 = . z = Vz = Vz'  Tc Vc Vz
6.3. Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb:
6.3.1. Động cơ xăng: Tb =  n2z−1 
6.3.2 Động cơ Diesel: n2−1
Tb = Tz.       
Chương 7. Các thông số cơ bản của chu trình
7.1. Tính áp suất trung bình thực tế pe:
7.1.1 Tính áp suất trung bình lý thuyết ở điều kiện nén và giãn nở đa biến pt’:
(ở chu trình lý thuyết nén và giãn nở đoạn nhiệt là pt) 1. Động cơ xăng:
pt' = 1 .  pz − .pb − pc − .pa   , kG/cm2 (−1)  n2 −1 n1 −1  12 lOMoAR cPSD| 59735610
Hay pt' = p−c1.  n2 −1. 1   − n12−1    − n11−1. 1   − n11−1       , kG/cm2 
2. Động cơ Diesel:
pt' = 1'   p Vz.( z −Vc )+ p Vz. nz2−−p V1b. b − p Vc. nc1−−p V1a. a
   , kG/cm2 Vh  Hay pt' =
p−c1.    .( − +1) n  2 .−1. 1   − n12−1    − n11−1.
1   − n11−1       , kG/cm2 
7.1.2 Tính áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị của chu trình pi.
1. Đối với động cơ 4 kỳ: pi =  .pt’ -  pi , kG/cm2  = 0,92 0,97
Tổn hao nhiệt do vê tròn đồ thị
 pi: Tính mất nhiệt cho công bơm ở động cơ không tăng áp (công nạp và thải khí).  pi = pr – pa
7.1.3 Tính hiệu suất cơ học của động cơ ch: pchch = − 1 pi
pch: Áp suất tổn hao vì nhiệt mất cho công cơ học (khắc phục ma sát và chuyển động các cơ cấu phụ).
pi : Áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị công của chu trình pch tính theo công thức thực nghiệm sau đây:
1. Động cơ không tăng áp hoặc tăng áp bằng tuốc bin khí. a) Động cơ xăng: pch = 0,5 + 0,13.Vp , kG/cm2
b) Động cơ Diesel: pch = 0,8 + 0,17.Vp , kG/cm2 S.n 30 Vp = , m/giây 13 lOMoAR cPSD| 59735610
Vp: Vận tốc trung bình của pít-tông ở tốc độ tính toán n. S:
Hành trình của pít-tông.
n: Số vòng quay của động cơ ở chế độ tính toán.
Dựa trên Vtb đã chọn theo số vòng quay ở chế độ tính toán ta xác định Vtb ở các chế độ này để tính  ch.
7.1.4 Áp suất trung bình thực tế pe:
pe = .pich , kG/cm2 pemax tại tốc độ nM
7.2. Tính suất hao nhiên liệu thực tế ge: gi , g/ml.h (gam/ mã lực.giờ) ge =  ch Trong đó:
 ch: Hiệu suất cơ học gi: Suất hao
nhiên liệu chỉ thị, g/ml.h.
7.2.1 Động cơ xăng: po. v , kg/m.l.h gi = 270000.
pi.Rhht. o.( .lo +1)
7.2.2 Động cơ Diesel 4 kỳ không tăng áp: Phải tính
lại hệ số dư không khí: Gckl  ’ = Gnlckl.lo po. v
, kg/ml.h gi = 270000. p R T. . . '.lo i kk o
7.3. Mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1 giờ Gnl Gnl = ge.Ne , kg/h
Vì đã tính pe tại nM, và nmin nên Ne tính như sau: 14 lOMoAR cPSD| 59735610
pemin.nmin ; NeM =
Nemax. peM .nM Nemin = Nemax. peN .ne peN .ne
7.4. Công suất thực tế Ne ở các tốc độ p V i ne. h. . , ml N = e 450.
Nhưng đến đây ta chưa xác định Vh của 1 xi-lanh nên tại các tốc độ nmin, nM phải xác
định Ne dựa vào tỷ lệ. pemin.nmin ;
NeM = Nemax. peM .nM , ml Nemin = Nemax. peN .ne peN .ne
7.5. Mô men có ích của động cơ Me Ne , kG.m Me = 716,2. n Ne: Công suất thực tế , ml n: Tốc độ vòng quay , v/ph
7.6. Các hiệu suất của động cơ:
7.6.1 Hiệu suất nhiệt t (ứng với chu trình lý thuyết).
1. Động cơ xăng: 1  t = − 1 k−1 
2. Động cơ Diesel: 1   . k −1
t = 1−  k−1 . −1+k. . ( −1)
k: Trị số đoạn nhiệt quy ước ở đây xác định như sau: Tuỳ thuộc  :   1 , k = 0,39. + 0,887   , k = 0,07. + 1,207
7.6.2 Hiệu suất chỉ thị (ứng với đồ thị công) i:
(mới tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí và cháy). 632 15 lOMoAR cPSD| 59735610 hi = gi.hu
7.6.3 Hiệu suất thực tế e:
(Tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí, cháy và công cơ học). 632
   e = i − ch = g he. u
Trong tính toán chính xác:  t >  i >  e
Chương 8. Xác định các kích thước cơ bản của động cơ
Việc xác định các kích thước cơ bản của động cơ xuất phát từ các thông số:
Nemax: Công suất lớn nhất tại số vòng quay ne.
Nehd: Công suất lớn nhất tại số vòng quay nhd.
peN: Áp suất trung bình thực tế tại số vòng quay đạt Nemax, Nehd. p V i ne. h. . Từ công thức: N = emax 450.
Xác định thể tích công tác Vh của một xi-lanh rồi xác định đường kính D của xi-lanh.
Còn hành trình S sẽ căn cứ vào tỷ lệ S/D do ta chọn và căn cứ D mà xác định sau đó
kiểm tra lại vận tốc trung bình mà piston Vp so với Vp’ khi đã chọn để tính pch, nếu sai số
 0,05 m/giây thì được nếu sai số lớn phải chọn lại S/D.
Chương 9. Cân bằng nhiệt của động cơ
Trong phần cân bằng nhiệt này sẽ tính xem toàn bộ lượng nhiệt do hỗn hợp cháy phát
ra Q1 (ở chu trình lý thuyết là lượng nhiệt cấp vào) phân bố như thế nào cho phần nhiệt sinh
công có ích thực sự (Ne) tức là Qe.
Phần nhiệt Qlm + x theo nước làm mát và khí xả ra ngoài (ở chu trình lý thuyết đây là
Q2 đưa ra nguồn lạnh, mất theo định luật 2 của nhiệt động học).
Phần Qch mất cho công cơ học.
Phần Qlhlt: các tổn thất do cháy không hoàn toàn
Tại mỗi tốc độ tính toán các phần nhiệt trên tính như sau: Q1 = 100%; Qe =  e.100%; Qlm+x = (1- t).100%
Qlh.lt = ( t -  i).100%; Qch = ( i -  e).100%;
Trong phần nhiệt mất vì lý do lý hoá: 16 lOMoAR cPSD| 59735610
Nếu tính ở 3 chế độ ta có thể lập bảng sau đây để xác định các Q thành phần cần cho
dựng đồ thị cân bằng nhiệt.
Bảng : Thành phần cân bằng nhiệt Các loại Q nmin nM ne Qe =  e.100% 25 27,2 25 Qlm+x = (1-  t).100% 61 61 61 Qch = ( i -  e).100% 2,8 4,0 7,4 Qlhlt = ( t -  i).100% 11,2 7,8 6,6 Cộng 100% 100% 100% Q%
Đồ thị cân bằng nhiệt
Chương 10. Cách dựng các đồ thị khi tính nhiệt
10.1. Dựng đường đặc tính ngoài: Ne, Me, Ge
Tính ở 3 chế độ tốc độ ta có 3 điểm cho mỗi đường cong trên và vẽ chúng theo dạng
các đồ thị mẫu qua 3 điểm đó (chú ý: Nemax tại ne, Memax tại nM, và gemin tại nmin trong khoảng nm-ne). 17 lOMoAR cPSD| 59735610
Nếu chỉ tính 1 tốc độ ne hay nhd mà muốn dựng đường đặc tính ngoài ta sẽ dùng các
phương pháp thực nghiệm sau đây:
Theo GS Lay đec man: Me = . a MeN ; nM = . b nN
Nex = Nemax.  c.  nx   .+d.  nx   2 −  nx   3  , ml    ne
ne   ne    
n n  2
Mex = MeN. c+d. x − x   , kGm  
ne ne   
gex = ge1.  e− f .nx +k.  nx   2  , g/ml.h   ne ne    Trong đó:
MeN, nN: Mô men, tốc độ động cơ khi đạt công suất cực đại Nemax. nx, Nex, gex, Mex:
Tốc độ, công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và mô men ở chế độ tính toán.
Các giá trị của các hệ số a, b, c, d, e, f ghi ở bảng sau: Bảng 10: Loại động cơ a b c d e f k ge1 Xăng 1,25 0,5 1 1 1,20 1 0,8 geN Diesel BC TN 1,07 0,65 0,5 1,5 1,55 1,55 1 gehd Xoáy lốc 1,12 0,65 0,7 1,3 1,35 1,35 1 gehd Buồng cháy trước 1,09 0,7 0,6 1,4 1,2 1,2 1 gehd Đồ thị 18 lOMoAR cPSD| 59735610
10.2. Cách xây dựng đồ thị công p-V:
Tiến hành gồm các bước như sau:
10.2.1 Bước 1. Chọn tỷ lệ xích cho bản vẽ và chế độ xây dựng:
Trong khi tính toán nhiệt thường tính ở 3 chế độ, xây dựng đồ thị công đượ biểu thị ở
chế độ vòng quay công suất cực đại nN (tại đây đạt công suất lớn nhất Nemax).
Ví dụ: Kết quả tính nhiệt của 1 động cơ ta có tại nN  = Va/Vc = 8; pa = 0,76 kG/cm2; pc = 13,3 kG/cm2
pz = 53,8 kG/cm2; pb = 4,17 kG/cm2; pr = 1,24 kG/cm2
Từ kết quả trên biểu diễn trên đồ thị (xây dựng đồ thị) cần phải chọn tỷ lệ xích.
Tỷ lệ này thường phụ thuộc vào khổ giấy mà ta cần biểu thị. 19 lOMoAR cPSD| 59735610
Trục tung thể hiện cột áp suất.
Trục hoành biểu thị thể tích được chia thành các đoạn. lc
= Vc: Thể tích buồng cháy (buồng nén).
la = Va: Thể tích toàn bộ xi-lanh.
lvh = Vh : Thể tích làm việc của xi-lanh.
Việc chọn các độ dài này thoả mãn tỷ số nén  đã cho đầu bài, có nghĩa là la /lc =
Nhưng để cho đồ thị hợp lý và cân đối, sự liên quan giữa 2 trục tung và trục hoành
thường có một tỷ lệ lp /lv = 1,5.
Khi đã xây dựng được trục tung và trục hoành ta ghi các điểm đặc trưng đã tính ở trên đồ thị.
10.2.2 Bước 2. Tìm các điểm trung gian:
Để xây dựng đường nén đa biến a - c cũng như đường giãn nở đa biến z - b ta phải tìm,
xác định các điểm trung gian tuân theo quy luật nén đa biến n1 và giãn nở đa biến n2. Ta làm như sau:
- Chia đoạn thẳng biểu thị thể tích làm việc Vh’ thành các đoạn đều nhau: li = l1 = l2 = l3..
a/ Dựng đường nén đa biến a - c: n1 n1
Từ công thức: pc = pa. n = 1
pa.  Va   = pa.    la
Vc    lc n1 nV    l 1
pci = pa. i  = pa.  i Vc    lc
b/ Dựng đường giãn nở đa biến z - b: n2
Từ công thức: pb = pnz = = 2
pz 2 pz.    lc   Va n   la   Vc   n2 pbi = pz = 2
pz.    lc n l   li   i 20

Tài liệu liên quan: