ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG PHẦN I : TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I ) Trình tự tính toán : 1.1 )Số liệu ban đầu : 1- Công suất của động cơ Ne Ne =145 (mã lực) =106,65 (Kw) 2- Số vòng quay của trục khuỷu n n =1400 (vg/ph) 3- Đường kính xi lanh D D =150 (mm) 4- Hành trình piton S S =180 (mm) 5- Dung tích công tác Vh Vh = = 3,18086 (l) 6- Số xi lanh i i = 6 7- Tỷ số nén ε ε =14,5 8- Thứ tự làm việc của xi lanh (1-5-3-6-2-4) 9- Suất tiêu hao nhiên liệu ge e g =185 (g/ml.h) 10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1 ; α2 α1 =20(độ) α2 =48 (độ) 11- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải 1 2 , β β 1 β =48 (độ) 2 β =20 (độ) 12- Chiều dài thanh truyền ltt ltt =320 (mm) 13- Khối lượng nhóm pitton mpt mpt =2,37 (kg) 14- Khối lượng nhóm thanh truyền mtt mtt =5,62 (kg) 1.2 )Các thông số cần chọn : 1 )Áp suất môi trường :pk Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (với đông cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn pk =po Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa) 2 )Nhiệt độ môi trường :Tk Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ Đình CôngHồ Trọng Giang 1 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên : Tk =T0 =24ºC =297ºK 3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính năng tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy pa =0,9.pk =0,9.0,1 = 0,088 (MPa) 4 )Áp suất khí thải P : Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như p Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi : p= 1,05.0,1 =0,12 (MPa) 5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hh khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh Vì đây là đ/c điezel nên chọn ∆T=36ºC 6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) T Nhiệt độ khí sót T phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở càng triệt để ,Nhiệt độ T càng thấp Thông thường ta có thể chọn : T =800 ºK 7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ : Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λ được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu định .Thông thường có thể chọn λ theo bảng sau : α 0,8 1,0 1,2 1,4 λ 1,13 1,17 1,14 1,11 Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ Đình CôngHồ Trọng Giang 2 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Ở đây ta chọn λ =1,1 8 )Hệ số quét buồng cháy λ : Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ =1 9 )Hệ số nạp thêm λ Hệ số nạp thêm λ phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có thể chọn λ =1,02÷1,07 ; ta chọn λ =1,05 10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của đọng cơ Với đây là đ/c điezen nên ta chọn ξ=0,77 11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ điezel .ξ bao giờ cũng lớn hơn ξ Do đây là đ/c điezel ta chọn ξ=0,9 12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ : Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ với chu trình công tác thực tế .Sự sai lệch giửa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ xăng ít hơn của động cơ điezel vì vậy hệ số φ của đ/c xăng thường chọn hệ số lớn.Nhưng đây là đ/c điezel nên ta chọn φ =0,95 II )Tính toán các quá trình công tác : 2.1 .Tính toán quá trình nạp : 1 )Hệ số khí sót γ : Hệ số khí sót γ được tính theo công thức : γ= 2 ( ) K r T T T λ + ∆ . . Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5 Chọn m =1,5 Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ Đình CôngHồ Trọng Giang 3 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG γ r = ( ) 1 297 36 800 + . 0,12 0,088 . 1 1,46 1 0,12 14,5.1,05 1,1.1 0,088    ÷     −  ÷   . = 0,04094 2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức: T= 1 K (T ) . . . 1 m m a t r r r r p T T p λ γ γ −    ÷     + ∆ +  ÷   + ºK T= ( ) 1,46 1 1,46 0,088 297 36 1,1.0,0409.800. 1,46 1 0,04094 −    ÷     + +  ÷   + =351,3ºK 3 )Hệ số nạp η : η = . . . 1 1 2 . . . m r t a p p ε λ λ λ    ÷         −  ÷         η ( ) 1 1,46 1 297 0,088 0,112 . . 14,5.1,05 1,1.1 14,5 1 297 800 0,1 0,088    ÷         −  ÷   − +       =0,8060 . 4 )Lượng khí nạp mới M : Lượng khí nạp mới M được xác định theo công thức sau : M = (kmol/kg) nhiên liệu Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ Đình CôngHồ Trọng Giang 4 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Trong đó : p = = 30.145.4 3,18086.1400.6 =0,4790(MPa) Vậy : M = 3 432.10 .0,1.0,8060 0,9732 185.0,4790.297 = (kmol/kg) nhiên liệu 5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M : Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M được tính theo công thức : M = . 12 4 32 C H O   + −  ÷   (kmol/kg) nhiên liệu Vì đây là đ/c điezel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004 M = . ( + - ) =0,4946 (kmol/kg) nhiên liệu 6 )Hệ số dư lượng không khí α Vì đây là động cơ điezel nên : α = 0,9732 1,9676 0,4946 = 2.2 )Tính toán quá trình nén : 1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí : = 19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ) 2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy : Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau : = 1,634 1 187,36 (19,876 ) (427,86 ) 2 α α + + + .10 T (kJ/kmol.độ) 3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ Đình CôngHồ Trọng Giang 5 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén tính theo công thức sau : = = ' ' 2 v v b a T+ Trong đó : a' = 1,634 19,806+(19,876+ ). 1 r r γ α γ + b' = 3 5 187,36 4,18.10 427,86 .10 1 r r γ α γ − −   + +  ÷   + Thay số vào ta có : a' =19,841 ; b' =0,00211 4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thong số kết cấu và thong số vận hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng thái nhiệt độ của động cơ…Tuy nhiên n tăng hay giảm theo quy luật sau : Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n tăng.Chỉ số nén đa biến trung bình n được xác bằng cách giải phương trình sau : n-1 = ( ) 1 ' 1' 8,314 . . 1 2 n v v a b a T ε − + + Chú ý :thông thường để xác định được n ta chọn n trong khoảng 1,340÷1,390 Rất hiếm trường hợp đạt n trong khoảng 1,400 ÷ 1,410 → (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 ) Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ Đình CôngHồ Trọng Giang 6 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Vì vậy ta chọn n theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện bài toán :thay n vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vế của phương trình thõa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu. n-1 = ( ) 1 1 8,314 1,3678 19,841 0,00211.351,3 14,5 1 n − = + + Sau khi chọn các giá trị của n ta thấy n =1,3678 thõa mãn điều kiện bài toán 5 )Áp suất cuối quá trình nén P : Áp suất cuối quá trình nén P được xác định theo công thức : P = P. ε = 0,088. 1,3678 14,5 = 3,4119(MPa) 6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén T Nhiệt độ cuối quá trình nén T được xác định theo công thức T = T. ε = 351,3. 1,3678 1 14,5 939,3 − = ( ºK ) 7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén M : Lượng môi chất công tác của quá trình nén M được xác định theo công thức : M = 1 1 .(1 ) 0,9732.(1 0,04094) 1,013 r r M M M γ + = + = + = 2.3 )Tính toán quá trình cháy : 1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β : Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β được xác định theo công thức : β = = = 1+ Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công thức sau: ΔM = 0,21.(1-α)M + ( + − ) Đối với động cơ điezel : ΔM = ( + ) Do đó Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ Đình CôngHồ Trọng Giang 7 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG β = 1 + = 1 + 0,126 0,004 4 32 1,9676.0,4946 + = 1,0325 2 )Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót ) Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức : β = = 1,0325 0,0409 1 0,0409 + + =1,0312 3 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β : (Do cháy chưa hết ) Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β được xác định theo công thức : β = 1 + . χ Trong đó χ = = 0,77 0,8556 0,9 = 4 )Lượng sản vật cháy M : Ta có lượng sản vật cháy M đươc xác định theo công thức M= M +ΔM = β. M = 1,0325.0,9732 =1,0048 5 )Nhiệt độ tại điểm z T : * Đối với động cơ điezel,tính nhiệt độ T bằng cách giải pt cháy : Trong đó : Q : là nhiệt trị của dầu điezel ,Q =42,5. 10 ( kJ/kgn.l ) :là tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại z là : =8,314+ :là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z được tính theo ct : = = a'' + b'' . T ta có: '' " 20,58169; 0,00255avz bvz = = Chỉnh lý lại ta có : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ Đình CôngHồ Trọng Giang 8 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG = a'' + b'' .T ta có: " " 28,8956; 0,00255apz bpz= = 6 )Áp suất tại điểm z p : Ta có áp suất tại điểm z p được xác định theo công thức : p =λ. P ( MPa ) Với λ là hệ số tăng áp λ= β. CHÚ Ý : -Đối với động cơ điezel hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số chọn. Sau khi tính toán thì hệ số giãn nở ρ (ở quá trình giãn nở) phải đảm bảo ρ<λ,nếu không thì phải chọn lại λ -λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,5 ÷2 Ở đây ta chọn λ = 2 2.4 )Tính toán quá trình giãn nở : 1 )Hệ số giãn nở sớm ρ : ρ = Qua quá trình tính toán ta tính được ρ = 1,654 thõa mãn điều kiện ρ < λ 2 )Hệ số giãn nở sau δ : Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức : δ = = 14,5 12,3936 1,1700 = 3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n : 2 n –1= Trong đó : T :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ Đình CôngHồ Trọng Giang 9 ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG T= ( ºK ) Q :là nhiệt trị tính toán Đối với động cơ điezel Q= Q Q = 42.500 (kJ/kg n.l) Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n =1,2438.Thay n vào 2 vế của pt trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n chọn là đúng 4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T : T= = 1,2438 1926,7 1043 12,3936 = ( ºK ) 5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở p : Áp suất cuối quá trình giãn nở P được xác định theo CT : p = = 1,2438 6,141 0,2683 12,3936 = (MPa) 6 )Tính nhiệt độ khí thải T : T = T. ( ºK ) Ta tính được T =809,50( ºK ).So sánh với nhiệt độ khí thải đã chon ban đầu thõa mãn điều kiện không vượt quá 15 % 2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác 1 )Áp suất chỉ thị trung bình p' : Đây là đông cơ điezel áp suất chỉ thị trung bình P' được xác định theo CT : p' i = . Qua tính toán thực nghiệm ta tính được P' = 0,6484(MPa) 2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p : Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình Trong thực tế được xác định theo công thức : p= p' i .φ=0,9042.0,95= 0,6160(MPa) 3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ Đình CôngHồ Trọng Giang 10 [...]... 16 Sinh viên : Vũ ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là : y= = 0,1914 = 7,1679 0, 0267 Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Đình CôngHồ Trọng Giang ( mm ) 17 Sinh viên : Vũ ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG O O' z PZ c' c c" 0 b' r b" a Đồ thị công chỉ th PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học : Các đường biểu diễn này... α) Hình 2.7 : Đồ thị pkt= f( α), pj= f( α), pΣ= f( α) Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Đình CôngHồ Trọng Giang 29 Sinh viên : Vũ ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2.8 ) Vẽ đồ thị P = ƒ(α) Ta tiến hành vẽ đồ thị P = ƒ(α) bằng cách ta cộng 2 đồ thị là đồ thị là độ thị P=ƒ(α) và đồ thị P = ƒ(α) 2.9 ) Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = ƒ(α) Theo kết quả tính toán ở phần động lực học... CôngHồ Trọng Giang 34 Sinh viên : Vũ ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 63 0 0 ΣT= f( α) 180 360 Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Đình CôngHồ Trọng Giang 540 720 35 Sinh viên : Vũ ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG T= f (α ) Z= f( α ) Hình 2.9 : Đồ thị các lực: T= f( α), Z= f( α), ΣT= f( α) 2.10 )Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) của động cơ nhiều xy lanh Động cơ nhiều xy lanh có nhiều momen tích lũy vì vậy phải... Đình CôngHồ 3 Trọng Giang 16 15 4 5 14 6 7 8 9 10 21 18 11 12 13 Sinh viên : Vũ ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG x= f( α) j= f( x) v= f( α ) Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Đình CôngHồ Trọng Giang 22 Sinh viên : Vũ ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG II )Tính toán động học : 2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến : - Khối lượng nhóm piton m = 2,37 Kg - Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt... Trọng Giang 28 Sinh viên : Vũ ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG cách giữa đường nạp P với đường biểu diễn P của các quá trình nạp, nén ,cháy giãn nở và thải của động cơ Khai triển đồ thị P = ƒ(x) thành đồ thị P = ƒ(α) tương tự như cách ta khai triển đồ thị công ( thông qua vòng tròn Brick ) chỉ có điều cần chú ý là đồ thị trước là ta biểu diễn đồ –P = ƒ(x) nên cần lấy lại giá trị P cho chính... điểm xác định theo 1 đường cong trơn ta thu được đồ thị biểu diễn quan hệ P = ƒ(α) pkt p0 00 1800 3600 5400 7200 Hình 2.6 : Dạng đồ thị của p =ƒ(α) 2.7 )Khai triển đồ thị P = ƒ(x) thành P = ƒ(α) Đồ thị P = ƒ(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ. Nếu động cơ ở tốc độ cao đương này thế nào cũng cắt đường nén ac Động cơ tốc độ thấp, đường P ít khi cắt đường nén Ngoài...ĐẠI HỌC SPKT VINH g= = ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 432.103 0, 0409.0,1 = 195,57 (g/kW.h) 0,9732.0, 6160.297 4 )Hiệu suất chỉ thi η: η= = 3, 6.103 = 0, 4331 195,57.42,500 5 )Áp suất tổn thất cơ giới P : Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và đươc biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ. Ta có tốc độ trung bình của động cơ là : 180.1400 = 8, 4... : Đối với động cơ điezel ta có : m = (0, 28 ÷ 0, 29) mtt Ta chọn m = 0,28 m = 0,28 5,62= 1,57 Vậy ta xác định đươc khối lương tịnh tiến mà đề bài cho là : m = m + m = 2,37 + 1,57 = 3,94 (Kg) 2.2 ) Các khối lượng chuyển động quay : Hình 2.2 : Xác định khối lượng khuỷu trục Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Đình CôngHồ Trọng Giang 23 Sinh viên : Vũ ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Khối lượng chuyển động quay... thành đồ thị p =ƒ(α).Khai triển đồ thị công theo trình tự sau : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Đình CôngHồ Trọng Giang 27 Sinh viên : Vũ ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 ) Chọn tỷ lệ xích μ = 2°/ 1mm Như vậy toàn bộ chu trình 720° sẽ ứng với 360 mm Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn P và cách điểm chết dưới của đồ thị công khoảng 4÷5 cm 2 ) Chọn tỷ lệ xích μ đúng bằng tỷ lệ xích μ khi vẽ đồ. .. VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt : - Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích : η :0,018 η : 0,024 - Ta có V = V + V = 0,23561 + 3,18086 = 3,41647 ( l ) - Mặt khác ta có : V = ρ V = 1,1700 0,23561 = 0,27566 ( l ) 3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công : Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là : μ= = = 180 = 0, 7826 230 Thông số kết cấu động cơ là