Luận văn Đề tài: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 NHẬN XÉT , ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN LỜI NÓI ĐẦU 2 Ôtô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện đi lại cá nhân cũng như vận chuyển hành khách , hàng hoá rất phổ biến . Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ôtô trong xã hội , đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang kéo theo nhu cầu đào tạo rất lớn về nguồn nhân lực phục vụ trong ngành công nghiệp ôtô nhất là trong linh vực thiết kế . Sau khi học xong giáo trình ‘ động cơ đốt trong ’ chúng em được tổ bộ môn giao nhiệm vụ làm đồ án môn học . Vì bước đầu làm quen với công việc tính toán , thiết kế ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc.Nhưng với sự quan tâm , động viên , giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn , cùng giáo viên giảng dạy và các thầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành đồ án trong thời gian được giao. Qua đồ án này giúp sinh viên chúng em nắm được các lực tác dụng , công suất của động cơ và điều kiện đảm bảo bền của một số nhóm chi tiết ôtô , máy kéo . Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ôtô . Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều không tránh khỏi những thiếu sót . Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy , các bạn để em có thể hoàn thiện đồ án của mình tốt hơn và cũng qua đó rút ra được những kinh nghiệm quý giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập và công tác sau này . Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG I 3 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 . Xác định các thông số tính toán : 1.1.1 . Các thông số ban đầu: 1- Kiểu động cơ: 4a-fe.xe toyota. Động cơ 1 hàng, không tăng áp, buồng cháy thống nhất. 2- Số kỳ: τ = 4 (kỳ) 3- Số xilanh i = 4 4- Thứ tự làm việc cuả xilanh 1- 2-4-3 5- Hành trình piston: S = 85 (mm) 6- Đường kính xilanh: D = 83 (mm) 7- Góc mở sớm xupáp nạp: α 1 = 13 0 8- Góc đóng muộn của xupáp nạp: α 2 = 47 0 9- Góc mở sớm xupáp xả: β 1 = 48 0 10- Góc đóng muộn xupáp xả: β 2 = 14 0 11- Góc phun sớm: φ i = 30º 12- Chiều dài thanh truyền: l tt = 135 (mm) 13- Công suất định mức: N e = 108 (mã lực) 14- Số vòng quay định mức: n = 6000 (vòng/phút) 15- Suất tiêu hao nhiên liệu: g e =150 (g/ml.h) 16- Tỷ số nén: ε = 9 17- Khối lượng thanh truyền: m tt = 650 (gam) 18- Khối lượng nhóm piston: m pt = 435 (gam) 1.1.2. Các thông số cần chọn: 1. Áp suất môi trường: p k Áp suất môi trường p k là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ .Với động cơ không tăng áp thì áp suất khí quyển bằng áp suất trước xupáp nạp nên ta chọn p k = p 0 . Ở nước ta có thể chọn p k = p 0 = 0,1 (MPa) 2. Nhiệt độ môi trường: T k 4 Nhiệt độ môi trường được lựa chọn theo nhiệt độ bình quân của cả năm. Với động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trưòng bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên: T k = T 0 = 24 0 C = (297 0 K) 3. Áp suất cuối quá trình nạp: p a Áp suất p a phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại động cơ, tính năng tốc độ , hệ số cản trên đường nạp, tiết diện lưu thông…Vì vậy cần xem xét động cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chon p a. Áp suất cuối quá trình nạp p a có thể chọn trong phạm vi: P a = (0,8 ÷ 0,9).p k , chọn p a = 0,09 (Mpa) 4. Áp suất khí thải: p r Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như p a . Áp suất khí thải có thể chon trong phạm vi: P r =(1,05 ÷ 1,15).p k , chọn p r = 0,107 ( Mpa) 5. Mức độ sấy nóng môi chất T∆ : Mức độ sấy nóng môi chất T∆ chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xilanh: Động cơ xăng chọn T∆ =6 0 C 6. Nhiệt độ khí sót (khí thải): T r Nhiệt độ khí sót T r phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu quá trình giản nở càng triệt để thì nhiệt độ T r càng thấp. Thông thường ta có thể chon: T r =700 ÷ 1000 0 K, chọn T r = 850 0 K 7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt: t λ Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu đính. Thông thường có thể chọn α theo bảng sau: α 0,8 1,0 1,2 1,4 t λ 1,13 1,17 1,14 1,11 Động cơ xăng có α >1 nên chọn 1= t λ ,10 5 8. Hệ số quét buồng cháy λ 2 : Động cơ không tăng áp chọn λ 2 =1 9. Hệ số nạp thêm λ 1 : Hệ số nạp thêm λ 1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí. Thông thường có thể chon: λ 1 =1,02 ÷ 1,07, chọn λ 1 =1,02 10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( ξ z ): Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( ξ z ) phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu. Với động xăng ta chọn ξ z =0,85 11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( ξ b ): Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ b tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay động cơ Điêzen. Với động cơ xăng ta thường chọn ξ b = 0,80÷0,90, chọn ξ b =0,856 12. Hệ số hiệu đính đồ thị công ϕ d : Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ so với chu trình công tác thực tế , có thể chọn trong phạm vi: ϕ d =0,92÷0,97, chọn ϕ d =0,929 1.2. Tính toán các quá trình công tác : 1.2.1 Tính toán quá trình nạp : 1. Hệ số khí sót γ r : Hệ số khí sót γ r được tính theo công thức: γ r = T TT r k )( 2 ∆ + λ . P P a r . . 1 2.1 1               − a r P P m t λλλε ( ) 0533,0 09,0 107,0 .1.1,102,1.9 1 . 09,0 107,0 . 850 6297.1 5,1 1 =       − + = r γ 6 Trong đó m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót có thể chon: m =1,45÷1,5, chọn m =1,5 2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a : Nhiêt độ cuối quá trình nạp T a được tính theo công thức: T a = ( ) r m m r a r rt k p p TTT γ γλ +         ++       − ∆ 1 1 T a = ( ) 3.332 0533,01 107,0 09,0 .850.0533,0.1,16297 5,1 15,1 = +       ++ − ( 0 K) 3. Hệ số nạp v η : Hệ số nạp v η được xác định theo công thức: ( )                   +− =         − ∆ m a r t p p p p TT T k a k k v 1 21 1 1 λλλε ε η 8762,0 09,0 107,0 .1.1,102,1.9. 1,0 09,0 . 6297 297 . 19 1 5,1 1 =                 − +− = v η 4 . Lượng khí nạp mới M 1 : Lượng khí nạp mới M 1 được xác định theo công thức : M 1 = T k ee vk pg p 10.432 3 η (kmol/kg nhiên liệu) Trong đó: e p là áp suất có ích trung bình được xác định theo công thức : in p V N h e e 30 τ = (MPa) V h là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức: 7 4 . 2 S D V h π = (dm 3 ) 459668,0 4 85.)83.(14,3 2 == h V (dm 3 ) Nên: 174,1 4.6000.459668.0 4.108.30 == e p V ậy M 1 = 7603,0 297.174,1.150 8762,0.1,0.10.432 3 = (kmol/kg nhiên liệu) 5. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M 0 : Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M 0 được tính theo công thức: M 0 =       −+ 32 0 41221,0 1 HC (kmol/kg nhiên liệu) Đối với nhiên liệu của động cơ x ăng ta có: C=0.855; H=0,145 ;O=0,004 Thay các giá trị vào ta có: M o =       −+ 32 004,0 4 145,0 12 855,0 . 21,0 1 =0,5023 (kmol/kg nhiên liệu) 1. Hệ số dư lượng không khí α : Trọng lượng phân tử của xăng là μ nl = 114 nên đối với động cơ xăng ta có 1 1 1 0,5516 114 1,0602 0,5120 nl o M M µ α − − = = = Thay các giá trị vào ta có: 496,1= α 1.2.2. Tính toán quá trình nén: 1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí: v mc =19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ) Ta có: av = 19.806; bv/2 = 0.00209 8 2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy: Khi hệ số dư lượng không khí α >1 ,tính theo công thức sau: ″ v mc =(19,876+ T 5 10) 36,187 86,427( 2 1 ) 634,1 − ++ αα (kJ/kmol. độ) Thay số vào công thức trên ta có: ″ v mc =(19,876+ =++ − T 5 10) 9723,1 36,187 86,427( 2 1 ) 9723,1 634,1 (kJ/kmol. độ) Ta có: av"=20.69548; bv"/2=0.00261 3. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp: Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính theo công thức sau: ′ v mc = T v v r vrv b a mcmc . 21 . ′ + ′ = + ″ + γ γ (kJ/kmol. độ) Thay các giá trị vào ta có: 1493.20297. 2 00211,0 836,19 =+= ′ v mc (kJ/kmol. độ) av'=19.836; bv'/2=0.00211 3. Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 : 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 n 1 tăng giảm theo quy luật sau: Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n 1 tăng. Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 được xác định bằng cách giải phương trình: ( ) 1 2 314.8 1 1 1 1 + ′ + ′ =− − n a v v T b a n ε Chú ý: thông thường để xác định n 1 ta phải chọn n 1 trong khoảng 1,340 ÷ 1,390 .Chọn n 1 =1,3678. Ta có: vế trái =0,3683 sai số =0,0005 <0,2% vế phải =0,3678 thoả mãn điều kiện 9 4. Áp suất cuối quá trình nén p c : Áp suất cuối quá trình nén p c được xác định theo công thức sau: ε n pp ac 1 . = 817,19.09,0 3678,1 == c p (MPa) 5.Nhiệt độ cuối quá trình nén T c : Được xác định theo công thức: ε 1 1 . − = n TT ac 59,7459.3,332 13678,1 == − c T ( 0 K) 6.Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c : Lượng môi chất công tác của quá trìng nén M c được xác định theo công thức: M c =M 1 +M r =M 1 .(1+ r γ ) Thay các giá trị vào ta có: M c = 8008,0)0533,01(7603,0 =+ (kmol/kgn.l) 1.2.3. Tính toán quá trình cháy: 1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết 0 β : Ta có hệ số thay đổi phân tử lý thuyết 0 β được xác định theo công thức: 0 β = 1 2 M M = 11 1 1 M M M MM ∆ += ∆+ Trong đó độ tăng mol M∆ của các loại động cơ được xác định theo công thức: =∆M 0.21(1- α )M 0 + ( 4 H + nl µ 1 32 − Ο ) Thay số vào ta có: 0484,1 0 = β 2. 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: r r γ γβ β + + = 1 0 10 [...]... 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 85.6000.10 −3 vtb = = = 17 (m/s) 30 30 Theo số thực nghiệm có thể tính pm theo công thức sau : Theo số liệu thực nghiệm, có thể tính pm theo công thức sau: Đối với động cơ xăng i =... thi công đã hiệu chỉnh 22 c V CHƯƠNG II TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC , ĐỘNG LỰC HỌC 2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học: Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng với hành trình của pittông S = 2R Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương ứng với vh của đồ thị công (từ điểm 1 vc đến ε vc) 2.1.1 Đường biểu diễn hành trình piston x = f (α ) : Ta tiến hành vẽ đường hành trình của. .. thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ Nếu động cơ ở tốc độ cao, đường này thế nào cũng cắt đường nén ac Động cơ tốc độ thấp, đường p j ít khi cắt đường nén Ngoài ra đường p j còn cho ta tìm được giá trị của p ∑ = p kt + p j một cách dễ dàng vì giá trị của đường p ∑ chính là khoảng cách giữa đường p j với đường biểu diễn p kt của các quá trình nạp, nén ,cháy, giãn nở và thải của động. .. khối lượng chuyển động quay: Khối lượng chuyển động quay của một khuỷu bao gồm: - Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt: m2 m2 = (mtt – m1) = 0,650 – 0,182= 0,468 (kg) - Khối lượng của chốt khuỷu (Cổ biên): mch π (d 2ch − δ 2ch ).lch mch = ρ 4 Trong đó ta có: dch: Là đường kính ngoài của chốt khuỷu = 65 (mm) δ ch : Là đường kính trong của chốt khuỷu = 0 (mm) lch: Là chiều dài của chốt khuỷu... m1: Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1 có thể tra trong các sổ tay, có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc có thể tính gần đúng theo bản vẽ Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau: + Thanh truyền của động cơ ô tô : m1 = ( 0.275 ÷ 0.285 ).mtt ta chọn m1 = 0,28.mtt 26 m1 = 0,28.0.650=0.182(kg) trong đó mtt = 0.650 (kg) là khối lượng thanh truyền đề bài đã cho... điều kiện) 1.2.5 Tính toán các thông số chu kỳ công tác: 1 Áp suất chỉ thị trung bình pi ′ được xác định theo công thức: Với động cơ Xăng áp suất chỉ thị trung bình p’i được xác định theo công thức : 14 pi' = pc  λ  1  1  1   1 − n2 −1 ÷−  1 − n1 −1 ÷ =1,387 ( MPa) ε − 1  n2 − 1  ε  n1 − 1  ε   2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi : Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do... đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33….Ta được các đường cong biểu diễn quan hệ j = f ( x) 25 C Jmax 1 F1 J=f(s) 2 S -3λRω2 E B ÂCD F2 4 F 1' 2' 3' Jmin 3 A ÂCT 4' D ĐCD ĐCT Đường biểu diễn gia tốc của piston j=f(x) 2.2 Tính toán động lực học : 2.2.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến: - Khối lượng nhóm piston mnpt =0.435 (kg) được cho trong số liệu ban đầu của đề bài (kg) - Khối lượng của thanh... = 0 2.2.6 Khai triển đồ thị công P-V thành p kt = f (α ) : Để thuận tiện cho việc tính toán sau này ta tiến hành khai triển đồ thị công P – V thành đồ thị p kt = f (α ) Khai triển đồ thị công theo trình tự sau : 0 1 Chọn tỉ lệ xích µα = 2 / mm Như vậy toàn bộ chu trình 720 0 sẽ ứng với 360 mm Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn p 0 và cách ĐCT của đồ thị công khoảng 4 ÷ 5 cm 2 Chọn tỉ... 0,1 mm nên thoả mãn điều kiện 1.3 Vẽ và hiệu đính đồ thị công: Căn cứ vào các số liệu đã tính pa , pc , pz , pb , n1 , n2 , ε ta lập bảng tính đường nén và đường giản nở theo biến thiên của dung tích công tác Vx =i.Vc (Vc: dung tích buồng cháy) 16 với Vc = Vh 0.46075 = = 0,057( dm 3 ) ε −1 9 −1 Ta có bảng tính các giá trị của quá trình nén và quá trình giản nở như sau: n n (Xuất phát từ p.V n =const ⇒... tăng áp: λ= β z 1.2.4 Tính toán quá trình giản nở: 12 Tz 2263,2 = 3,11 = 1,0264 745,59 Tc 1 Hệ số giản nở sớm ρ : ρ= β z Tz λ.Tc Như vậy với động cơ xăng ρ = 1 2 Hệ số giản nở sau δ : Ta có hệ số giản nở sau δ được xác định theo công thức: δ = ε ρ Với động cơ xăng : δ = ε = 9 3 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 . chu trình công tác của động cơ so với chu trình công tác thực tế , có thể chọn trong phạm vi: ϕ d =0,92÷0,97, chọn ϕ d =0,929 1.2. Tính toán các quá trình công tác : 1.2.1 Tính toán quá trình. ơn ! CHƯƠNG I 3 TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 . Xác định các thông số tính toán : 1.1.1 . Các thông số ban đầu: 1- Kiểu động cơ: 4a-fe.xe toyota. Động cơ 1 hàng, không. Luận văn Đề tài: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 NHẬN XÉT , ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN