BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Giáo viên hướng dẫn STT 29 Động cơ xăng 4 6L292HP V8 Họ và tên Nguyễn Văn Tuân Mã sinh viên 181311968 Lớp Kỹ sư tài năng cơ khí ô tô –K59 Mã động cơ 4 6L292HP V8 Lắp trên xe Cadillac DTS Performan SD 8484 Vh (lít) 4,565 Tỉ số nén 10 2926300 394500 Số kì 4 Số xilanh V8 Chương 1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN VÀ CHỌN CHẾ ĐỘ TÍNH TOÁN là tốc độ tối thiểu mà động cơ làm việc được ở chế độ toàn tải nếu thấp hơn 1 chút động cơ sẽ chết máy Tốc độ lúc đạt momen có í.
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Giáo viên hướng dẫn: STT 29: Động xăng 4.6L292HP V8 Họ tên: Nguyễn Văn Tuân Mã sinh viên: 181311968 Lớp: Kỹ sư tài khí tơ –K59 Mã động 4.6L292HP V8 Lắp xe Cadillac DTS Performan S/D 84/84 Vh (lít) 4,565 Tỉ số nén 10 292/6300 39/4500 Số kì Số xilanh V8 Chương CHỌN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN- VÀ CHỌN CHẾ ĐỘ TÍNH TỐN tốc độ tối thiểu mà động làm việc chế độ toàn tải thấp chút động chết máy :Tốc độ lúc đạt momen có ích cực đại chế độ tồn tải () : Tốc độ đạt cơng suất cực đại chế độ toàn tải () Đa số động diesel số động xăng xe tải có hạn chế tốc độ ,thay :Tốc độ hiệu đính (Tốc độ hạn chế ) Và thay Cơng suất hiệu đính nhà sản xuất thơng báo CÁC THƠNG SỐ CHỌN NHƯ SAU Động xăng khơng có hạn chế tốc độ Chương 2: NHIÊN LIỆU VÀ HỖN HỢP CÁC SẢN PHẨM CHÁY Chọn nhiên liệu thành phần nhiên liệu: - Chọn nhiên liệu cho động xăng: Dựa theo tỷ số nén theo cách chọn sau: Xăng có nhiệt trị thấp Kcal/kg – k cịn Xăng có nhiệt trị thấp Kcal/kg Chọn Kcal/kg - Thành phần xăng: gC = 0,85 gH = 0,15 Chọn hệ số dư khơng khí : - Vì tính nhiệt độ chế độ tồn tải nên phải chọn cơng suất: Đối với động xăng: Chọn - Lượng nhiệt tổn hao thiếu ơxy cháy khơng hết : (K.cal/kg) Lượng khơng khí lý thuyết L0 cần để đốt cháy hồn tồn 1kg nhiên liệu: Lượng khơng khí thực tế để đốt 1kg nhiên liệu: Thành phần sản phẩm cháy Gi: - Đối với động xăng: = 2,163 (kg) - Kiểm tra lại: Sai số tính tốn < 5%, thỏa mãn Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy gi: => Sai số giới hạn cho phép Hằng số khí nạp trước lúc cháy: Đối với động xăng: - Hằng số khí hỗn hợp tươi: đó: + – tỷ lệ khơng khí + – tỷ lệ xăng hỗn hợp + KGm/kg.độ – số xăng + KGm/kg.độ – số khí khơng khí Hằng số khí sản phẩm cháy Rspc: đó: + KGm/kg.độ + KGm/kg.độ + KGm/kg.độ + KGm/kg.độ Hệ số biến đổi phân tử : Nhiệt dung chất khí I) Hỗn hợp tươi: 10 Đối với động xăng: - Nhiệt dung hỗn hợp tươi Cvhht đó: + – nhiệt dung khơng khí (Kcal/kg.độ) + – nhiệt dung xăng (Kcal/kg.độ) II) Sản phẩm cháy: - Nhiệt dung sản phẩm cháy Cvspc đó: + (Kcal/kg.độ) + (Kcal/kg.độ) + (Kcal/kg.độ) + (Kcal/kg.độ) Chương 3: QUÁ TRÌNH NẠP Xác định áp suất trung bình q trình nạp Pa - Tính theo nhiều tốc độ (nmin, nM, ne) chế độ tồn tải dùng cơng thức gần sau Giáo sư tiến sĩ Lenin J.M đó: + n – tốc độ vịng quay chế độ tính tốn nmin = 1260 vg/ph ; nM = 3150 vg/ph ; ne = 6300 vg/ph + – thể tích cơng tác xi lanh qui ước (m3) + ftb = fe.(ne/1000) cm2/lít – tiết diện lưu thông cần để phát huy Nemax tốc độ ne (hay Nehd nhd) ứng với thể tích cơng tác lít Chọn ftb = 0,0016 + P0 = KG/cm2 + fe – tiết diện lưu thơng riêng ứng với lít thể tích cơng tác 1000 vịng/phút Động kỳ khơng tăng áp Động xăng: fe = (2,5 3,0).10-4 m2/lít.1000 vg/ph + – tỷ số nén động + – hệ số tổn thất đường ống nạp, hệ số tốc độ – phụ thuộc tốc độ (nmin, nM, ne) Chọn Xác định nhiệt độ cuối trình nạp Ta: - Động kỳ không tăng áp: đó: + + – nhiệt độ khí điều kiện bình thường theo tiêu chuẩn quốc tế + – nhiệt độ chi tiết nóng truyền cho hỗn hợp (hoặc khơng khí động Diesel) + – hệ số khí sót với: – áp suất nhiệt độ đầu trình nạp – hệ số biến đổi phần tử Pr (kg/cm2) Tr () ( () n = nmin = 1260 vg/ph 1,03 1000 30 318 n = nM = 3150 vg/ph 1,07 1100 25 313 n = ne = 6300 vg/ph 1,24 1200 20 308 • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph + – tỷ lệ nhiệt dung khí trước cháy sau cháy + + m = 1,28 – số dãn nở đa biến • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Khối lượng nạp chu kỳ cho Vh = lít Gnl - Ở động có 5000 vịng/phút có 2500 chu kỳ n loại động kỳ Ở tính cho = lít ta chưa xác định xi lanh đó: + – khối lượng hỗn hợp tươi (hay khơng khí) nạp bản: với: – áp suất trung bình cuối kì nạp (KG/cm2) – nhiệt đọ trung bình cuối kỳ nạp () (hay động Diesel) (KGm/kg.độ) + – hệ số điền đầy xilanh tính góc đóng muộn xupap nạp Động xăng 0,9 • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Hệ số nạp 1,2 đó: (KGm/kg.độ) • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Thỏa mãn điều kiện động xăng: 0,70,85 Tính mức tiêu hao nhiên liệu chu kỳ ứng với (cần để tính T z) - Động xăng: • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Bảng tổng kết chương 3: Thông số nmin = 1260 0,989 991,15 1000 0,034 1,03 344,38 70,17 nM = 3150 0,932 1067,1 1100 0,033 1,07 341,73 74,04 ne = 6300 0,75 1075 1200 0,047 1,24 348,95 70,02 Chương 4: QUÁ TRÌNH NÉN Áp suất cuối trình nén Pc 1017,5 1073,6 1015,3 0,81 0,85 0,81 đó: + – số nén đa biến tính theo cơng thức thực nghiệm sau: với: – tốc độ tính tốn lúc đạt (hoặc đạt ) – tốc độ tính tốn () • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Nhiệt độ cuối kỳ • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Bảng tổng kết chương 4: Thông số Tốc độ nmin = 1260 1,23 16,8 584,84 nM = 3150 1,32 19,47 713,97 ne = 6300 1,35 16,79 781,2 Áp suất cuối trình giãn nở (Pb) - Động xăng: • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Nhiệt độ cuối trình giãn nở Tb - Động xăng: • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Bảng tổng kết chương 6: Thông số Tốc độ nmin = 1260 1,35 nM = 3150 1,26 ne = 6300 1,23 Chương 7: CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA CHU TRÌNH Tính áp suất trung bình thực tế Pe I Tính áp suất trung bình lý thuyết điều kiện nén giãn nở đa biến (ở chu trình lý thuyến nén giãn nở đoạn nhiệt Pt) đó: + – áp suất trung bình khí nạp + – áp suất cuối trình nén + – áp suất cuối trình giãn nở + – số nén đa biến + – số nén giãn nở đa biến • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph II Tính áp suất thị trung bình ứng với đồ thị chu trình Pi - Đối với động kỳ: đó: + – tổn hao nhiệt vê trịn đồ thị Chọn + – tính nhiệt cho công bơm động không tăng áp (cơng nạp thải khí) • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph III Tính hiệu suất hộc động đó: + – áp suất tổn hao nhiệt cho cơng học (khắc phục ma sát chuyển động cấu phụ) + – áp suất thị trung bình ứng với đồ thị cơng chu trình Pch tính thao cơng thức thực nghiệm sau đây: Động không tăng áp tăng áp tuabin khí: (động xăng) đó: + – vận tốc trung bình pittong tốc độ tính tốn n + – hành trình pittong S = 0,084 m + n – số vòng quay động chế độ tính tốn • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph IV Áp suất trung bình thực tế Pe Pemax tốc độ nM • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph nM Tính suất hao nhiên liệu thực tế ge đó: + – hiệu suất học + – suất hao nhiên liệu thị • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Mức tiêu thụ nhiên liệu Gnl đó: + Cơng suất động cơ: với: – áp suất trung bình (kg/cm2) – áp suất trung bình thực tế số vịng quay đạt (kg/cm2) - thể tích cơng tác xilanh (lít) – số xilanh – tốc độ vòng quay động (vg/ph) – số kỳ động Do chưa xác định Vh xilanh nên tốc độ quay nmin, nM, ne ta phải xác định Ne dựa tỷ lệ: • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Momen có ích động Me đó: + – cơng suất thực tế (mã lực) + – tốc độ quay (vg/ph) • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Các hiệu suất động I) Hiệu suất nhiệt (ứng với chu trình lý thuyết) đó: k – trị số đoạn nhiệt quy ước với II) Hiệu suất thị (ứng với đồ thị cơng) • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph III) Hiệu suất thực tế • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph Bảng 1: Thơng số Tốc độ nmin = 1260 nM = 3150 8,82 ne = 6300 17,64 Bảng 2: Thông số Tốc độ nmin = 1260 nM = 3150 ne = 6300 Bảng 3: Thông số Tốc độ nmin = 1260 nM = 3150 ne = 6300 Chương 8: XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ - Việc xác định kích thước động xuất phát từ thông số: + Nemax – công suất lớn số vịng quay ne + Nehd – cơng suất lớn số vòng quay nhd + – áp suất trung bình thực tế số vịng quay đạt (kg/cm2) Xác định thể tích cơng tác Vh xi lanh xác định đường kính D xi lanh Cịn hành trình S vào tỷ lệ S/D ta chọn D mà xác định sau kiểm tra lại vận tốc trung bình mà pistton Vp sơ với Vp’ chọn để tính Pch, sai số 0,05m/sec sai số lớn phải chọn lại S/D Chương 9: CÂN BẰNG NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ - Trong phần cân nhiệt tính xem tồn nhiệt lượng nhiệt hỗn hợp cháy phát Q1 (ở chu trình lý thuyết nhiệt lượng cấp vào) phân bố cho phần nhiệt sinh cơng có ích thực (Ne) tức Qe - Phần nhiệt Qlm + x theo nước làm mát khí xả ngồi (ở chu trình lý thuyết Q đưa nguồn lạnh, theo định luật nhiệt động học) + Phần Qch cho công học + Phần Qlhlt tổn thất cháy khơng hồn tồn Tại tốc độ tính tốn phần nhiệt tính sau: Q1 = 100% Qe = 100% Qlhlt = ( - ).100% • Qlm + x = (1 - ).100% Qch = ( - ).100% Với nmin = 1260 vg/ph Qe = 100% =0,29.100% = 29 Qlm + x = (1 - ).100% = (1 – 0,422).100% = 57,8 Qlhlt = ( - ).100% = (0,422 – 0,325).100% = 9,7 Qch = ( - ).100% = (0,325 – 0,29).100% = 3,5 • Với nM = 3150 vg/ph • Qe = 100% = 0,3.100% = 30 Qlm + x = (1 - ).100% = (1 – 0,422).100% = 57,8 Qlhlt = ( - ).100% = (0,422 – 0,35).100% = 7,2 Qch = ( - ).100% = (0,35 – 0,3).100% = Với ne = 6300 vg/ph Qe = 100% = 0,22.100% = 22 Qlm + x = (1 - ).100% = (1 – 0,422).100% = 57,8 Qlhlt = ( - ).100% = (0,422 – 0,319).100% = 10,3 Qch = ( - ).100% = (0,319 – 0,22).100% = 9,9 Bảng tổng kết chương 9: Thông số Qe Qlm + x Qlhlt Qch Tổng nmin 29 57,8 9,7 3,5 100% nM 30 57,8 7,2 100% ne 22 57,8 10,3 9,9 100% Chương 10: CÁCH XÂY DỰNG ĐỒ THỊ KHI TÍNH NHIỆT Bài 1: Dựng đường đặc tính Ne, Me, Ge… Bài 2: Cách xây dựng đồ thị công Pv * Xây dựng đồ thị công ứng với chế độ ne Đường kính xylanh D (mm) Hành trình pittong S (mm) Tỷ số nén Áp suất cuối kỳ nạp Pa (kg/cm2) Áp suất cuối kỳ nén Pc (kg/cm2) Áp suất cuối kỳ cháy Pz (kg/cm2) Áp suất cuối trình giãn nở Pb (kg/cm2) Áp suất q trình thải Pr (kg/cm2) Thể tích làm việc xilanh: Thể tích buồng cháy: Thể tích xylanh: Bảng thông số đồ thị P-v: STT 84 84 10 0,75 16,79 64,32 3,78 1,24 16,8 64,2 6,6 27,4 3,8 16,6 2,6 11,6 1,9 8,9 1,5 7,1 1,2 5,9 0,86 4,3 10 0,75 3,8 Trong đó: Với : n1=1,35 n2=1,23 Thơng số đường đặc tính ngồi: với với với MeN, nN: Mô men, tốc độ động đạt công suất cực đại Nemax nx, Nex, gex, Mex: Tốc độ, công suất, suất tiêu hao nhiên liệu mô men chế độ tính tốn Các giá trị hệ số a, b, c, d, e, f ghi bảng sau: Loại động Xăng a b c d e f k ge1 1,25 0,5 1 1,20 0,8 geN nmin nM ne Ne 67,7 182,5 292 Me 38,5 41,5 33,2 ge 276,7 241,4 268,2 ... Chương 8: XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ - Việc xác định kích thước động xuất phát từ thông số: + Nemax – cơng suất lớn số vịng quay ne + Nehd – cơng suất lớn số vịng quay nhd + –... nhiệt cho cơng bơm động khơng tăng áp (cơng nạp thải khí) • Với nmin = 1260 vg/ph • Với nM = 3150 vg/ph • Với ne = 6300 vg/ph III Tính hiệu suất hộc động đó: + – áp suất tổn hao nhiệt cho cơng học... tiêu thụ nhiên liệu Gnl đó: + Cơng suất động cơ: với: – áp suất trung bình (kg/cm2) – áp suất trung bình thực tế số vịng quay đạt (kg/cm2) - thể tích cơng tác xilanh (lít) – số xilanh