§å ¸n m«n häc §éng C¬ §èt Trong Lời nói đầu Ngành ô tô giữ một vai trò rất quan trọng trong hoạt động và phát triển của xã hội Ô tô được sử dụng phổ biến để phục vụ nền kinh tế quốc dân và trong lĩnh.
Đồ án mơn học Động Cơ Đốt Trong Lời nói đầu Ngành tơ giữ vai trị quan trọng hoạt động phát triển xã hội Ô tô sử dụng phổ biến để phục vụ kinh tế quốc dân lĩnh vực quốc phịng Nhiều tiến khoa học kỹ thuật cơng nghệ áp dụng nhanh chóng vào cơng nghệ chế tạo tơ Các tiến khoa học áp dụng nhằm mục đích giảm nhẹ cường độ lao động cho người lái, đảm bảo an toàn cho xe,người, hàng hố tăng vận tốc trung bình tăng tính kinh tế xe Nền kinh tế nước ta đường phát triển, nhiều loại xe sản xuất,lắp ráp Việt Nam, thông số kỹ thuật phù hợp với điều kiện thời tiết, khí hậu địa hình phức tạp Ở nước ta nay, sử dụng nhiều chủng loại xe khác nhau, đặc biệt chủng loại xe Toyota chiếm lượng lớn Chính việc tìm hiểu, đánh giá, kiểm nghiệm hệ thống, cụm, cấu cho xe vấn đề cần thiết, nhằm có biện pháp khai thác sử dụng xe cách hợp lý có hiệu cao Nhiệm vụ đồ án giao là: Tính tốn kiểm nghiệm động Toyota 1RZ-E chế độ Neđm Trong điều kiện thời gian có hạn nên bước khảo sát, kiểm nghiệm đánh giá số nội dung sở cho việc xem xét so sánh thực tế khai thác sử dụng động cơ,để bước nâng cao chất lượng khai thác động Trong trình thực đồ án em hướng dẫn tận tình thầy Bộ mơn Động đặc biệt giúp đỡ thầy: Nguyễn Hà Hiệp giúp em hoàn thành đồ án.Tuy nhiên, lần tiếp xúc, làm đồ án động nên q trình thực cịn nhiều sai sót.Kính mong nhận dẫn thêm thầy giáo Em xin chân thành cảm ơn Trang Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong PHẦN I TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ TOYOTA 1RZ-E 1.1: Giới thiệu chung: Động Toyota 1RZ-E, hóng xe Toyota Nhật Bản chế tạo Xe sử dụng động Đây loại xe hạng trung, xe sử dụng ngành du lịch để chở khách Động xăng, kỳ, xylanh bố trớ hàng Đây loại động tạo hốn hợp bên đốt cháy cưỡng Động có chế hũa khớ để hũa trụn xăng khơng khí tạo thành hỗn hợp cháy để nạp vào xylanh động có đánh lửa để đốt cháy cưỡng hỗn hợp Động sử dụng cấu phối khí kiểu xu páp treo, hệ thống làm mát nước làm mát kết hợp với làm mát kơng khí ( Sử dụng quạt làm mát nắp đầu trục khuỷu) Một số tính động cơ: Trang Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong TT Cỏc thụng số (1) (2) Giỏ trị Đơn vị (3) (4) Đường kính xy lanh (D) 86 mm Hành trỡnh cụng tỏc (S) 86 mm Thể tớch cụng tỏc (Vh) 0,500 dm3 Tỷ số nộn () 9,5 Momen xoắn lớn (MeMax) 167 Nm Tốc độ quay ứng với mụmen xoắn lớn nMemax 2600 v/ph Cụng suất lớn 81 kW Tốc độ quay ứng với mụmen xoắn lớn nNemax 5200 v/ph Số xy lanh (i) 10 Số kỳ (ụ) 10 Dung tớch thựng nhiờn liệu lớt 11 Dầu bơi trơn 12 Dầu thay 13 Dung tích dầu bôi trơn lớt 14 Khe hở xu pỏp nạp 0,25 0,3 mm 15 Khe hở xu pỏp thải 0,23 0,25 mm 16 Độ võng dây đai máy phát 10 15 mm 17 Độ võng dây đai máy nén khí 15 20 mm 230 kg 18 Trọng lượng động Trang Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong 1.2 CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỘNG CƠ Động bao gồm ba cấu là: Cơ cấu khuỷu trục- truyền, cấu phối khí cấu truyền động 1.2.1 Cơ cấu khuỷu trục - truyền Cơ cấu khuỷu trục - truyền động làm nhiêm vụ tiếp nhận lực khí cháy sinh buồng cháy biến đổi chuyển động tịnh tiến lên xuống Piston thành chuyển động quay trục khuỷu Cơ cấu khuỷu trục - truyền gồm hai nhóm chi tiết : Nhóm chi tiết cố định nhóm chi tiết chuyển động Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy, nắp xy lanh, ống lót xy lanh máng dầu Nhóm chi tiết chuyển động gồm nhóm Piston, truyền, trục khuỷu, bánh đà 1.2.1.1 Nhóm chi tiết cố định a: Thõn mỏy: Thõn mỏy kiểu thõn xy lanh- hộp trục khuỷu Thõn xy lah chịu lực, lực khớ thể truyền tỏc dụng trờn nắp xy lanh truyền cho thõn xy lanh qua gu-dụng nắp xy lanh sau truyền lờn thõn mỏy Kết cấu có ưu điểm: - Xy lanh đúc liền vỏ thân, liền với hộp trục khuỷu làm tăng độ cứng vững, giảm biến dạng xy lanh ổ trục - Giảm bớt bề mặt lắp ghép, gia công khối thân máy đơn giản, giảm độ dày thân hộp trục khuỷu vị trí vách ngăn, giảm trọng lượng khối thân máy, tiết kiệm kim loại Để nâng cao độ cứng vững cho thân máy, ổ trục đúc liền với vách ngăn, vách sử dụng nhiều gân tăng cứng Bố trí đủ ổ trục xy lanh ổ trục Hạ thấp mặt phân chia nửa trên- nửa hộp trục khuỷu so với đường tâm trục khuỷu để bắt ghép chi tiết lên phần nửa để khối kim loại lớn chịu lực Thân máy làm mát nước làm mát, có khoang áo nước vách Trang Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong ngăn quanh xy lanh Làm mát nước làm mát kết hợp với quạt gió làm mát Thân máy đúc hợp kim nhôm b: Nắp xy lanh (nắp mỏy): Trên mặt phía nắp xy lanh có buồng cháy đế xu pỏp thải 2, xu pỏp nạp 4, cỏc lỗ lắp bugi Trờn mặt thành trong, cú cỏc rónh để dẫn hỗn hợp vào rónh để tuần hồn nước làm mát áo nước khối xy lanh Trên mặt ngồi nắp xy lanh có rónh để dẫn khí thải Trong khoang buồng cháy nắp xy lanh ép ống dẫn hướng cho xu páp nạp thải Nắp xy lanh cố định với khối xy lanh bu lông thông qua đệm nắp áy Nắp xy lanh dúc hợp kim nhôm Hỡnh – Nắp xy lanh 1: Buồng chỏy; 2- Đế xu páp thải; – Lỗ lắp bugi; – Đế xu páp nạp; – Rónh tuần hồn nước làm mát; – Rónh hỗn hợp nạp; – Đệm nắp máy c: Ổ trục, bạc lót, đệm bao kín: - Kết cấu ổ trục bố trí theo kiểu treo Ổ chia thành hai nửa: Nửa làm liền với thân máy, nửa bắt ghép với nửa nhờ bu lông - Bạc - Đệm bao kín: Trang Đồ án mơn học Động Cơ Đốt Trong 1.2.1.2 Nhóm chi tiết chuyển động Các thông số động chế độ kiểm nghiệm S TT 1 1 10 11 12 13 Tờn cỏc thụng số Giỏ trị Momen quay cú ớch lớn Memax Tốc độ quay động ứng với Memax nMemax Cụng suất cú ớch lớn Nemax Tốc độ quay động ứng với Nemax nNemax Hành trỡnh Piston S Đường kính Piston D Tốc độ trung bỡnh Piston CTB Số xylanh động i Tỷ số hành trỡnh Piston đường kính xylanh a=S/D Tỷ số nộn Thể tớch cụng tỏc Vh Số kỳ động ụ Thứ tự cụng tỏc: 1-3-4-2 167 2600 81 5200 86 86 15.0 86/86 9,5 0,500 Trang Đơn vị Nm v/ph kW v/ph mm mm m/s dm3 Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong Trang Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong PHẦN II TÍNH TỐN CHU TRÌNH CƠNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ 2.1 MỤC ĐÍCH - Tớnh toỏn chu trỡnh cụng tỏc nhằm xác định thông số động quỏ trỡnh trao đổi khí, q trỡnh nộn, quỏ trỡnh chỏy gión nở sinh cụng - Xác định tham số đặc trưng cho chu trỡnh cụng tỏc làm việc động cơ, tham số thị tham số có ích - Trên sở tham số trỡnh dựng đồ thị công để làm sở cho việc tỡnh toỏn động lực học, tính sức bền đồ thị mài mũn cỏc chi tiết động - Dựng đường đặc tính ngồi động - Để thực cho trỡnh tớnh toỏn, ta chon số liệu ban đầu 2.2 CHỌN CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU Nội dung - Công suất lớn động Kết Nemax = 110 81 Hay Nemax = - Tốc độ vũng quay trục khủy chế độ Nemax nNemax = 5200 - Số kỳ động ụ = - Số xy lanh động i = - Tỷ số nộn Đơn vị Mó lực kW v/ph 9,5 = - Hệ số dư lượng khơng khí : chế độ Nemax quỏ trỡnh chỏy kiệt giảm tốc độ lớn nên cản trở khí động lớn nên với ỏ = 0.85 ữ 0.90 chọn ỏ 0,85 = - Nhiệt độ môi trường: Chọn nhiệt độ trung bỡnh moi chất nước ta T= 24 o C = 273 + = K 297 - Áp suất mơi trường: Giá trị ấp suất khí độ cao mực nước biển p = 1,03 105 N/m2 Để tiện tính tốn , lấy p0= - Hệ số nạp : Động có cấu phân phối khí xu pap treo nên = Trang 0,103 0,75 MN/m2 Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong 0,75 0,82 Ở chế độ Nemax tốc độ quay lớn nên thời gian nạp ngắn cản trở khí động lớn, chọn = - Áp suất cuối quỏ trỡnh thải pr: Ở chế độ Nemax tốc độ quay động cao vận tốc dũng khớ thải lớn, sức cản trờn đường thải tăng : pr = ( 1,1 1,2) 105 N/m2 Chọn 0,12 pr = MN/m2 - Nhiệt độ cuối trỡnh thải Tr : Ở chế độ Nemax , tốc độ quay lớn thời gian tạo hỗn hợp giảm, chỏy rớt nhiều Tr tăng 1100 K = 900 1100 K chọn = - Độ sấy nóng hỗn hợp T: chế độ Nemax số vũng quay trục khuỷu lớn, vận tốc dũng khớ nạp lớn, thời gian tiếp xỳc khớa nạp 15 cỏc chi tiết núng giảm Với = 10 30 K chọn K = - Chỉ số nén đa biến trung bỡnh n1: Với n1 = 1,34 1,37 chọn n1 1,37 = - Hệ số sử dụng nhiệt z: Ở chế độ Nemax thời gian cấp nhiệt nước làm mát ngắn, lọt khí giảm, lọt khí giảm Nhiên liệu cháy tốt nhiệt tỏa nhiều chọn 0,92 = - Nhiệt trị thấp nhiờn liệu Nhiệt trị thấp xăng 44.103 = KJ/kgnl - Chỉ số dón nở đa biến trung bỡnh n2 : chế độ Nemax tượng 1,23 cháy rớt kéo dài n2 giảm Với n2 = 1,231,27 chọn n2 nl -Trọng lượng phân tử nhiên liệu - Hệ số kết cấu ở= 1/5,1ữ1/3,2 - Áp suất tăng áp pk: Động xăng tăng áp thấp - Chọn = = 114 Kg/kmol 0.30 0,15 pk = MN/m2 0,288 Hằng số khớ khụng khớ R = - Hệ số nạp phụ - Hệ số quột buồng chỏy ỗr= 1,05ữ 1,15 chọn ỗr Ä = 1,02ữ1,07 chọn Ä = 0,105 = 1,08 Trang KJ/kgđộ Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong - Chỉ số nén đoạn nhiệt khơng khí k - Nhiệt rung riêng đẳng áp khơng khí 1,41 = Cp = 1,003 KJ/kgđộ 0,1335 MN/m2 Áp suất khí thải trước cửa vào tua bin khí dùng để dẫn động bơm tăng áp pp= (0,85ữ0,92)pk chọn pp = 0,89pk pp= 0,89.0,15 = - Hiệu suất đoạn nhiệt bơm tăng áp: chọn theo 0,75 kết cấu bơm tăng áp = 0,72ữ0,78 chọn = 2.3 Quỏ trỡnh tớnh toỏn nhiệt: * Qỳa trỡnh trao đổi khí + Mục đích: Xỏc định thông số cuối trỡnh nạp áp suất pa nhiệt độ Ta - Hệ số khớ sút r: Hệ số xác định theo công thức: Thay số vào ta được: - Nhiệt độ cuối trỡnh nạp Ta: Giỏ trị Ta xác định theo công thức sau: [ 0K] Thay số vào ta được: [ 0K] - Áp suất cuối quỏ trỡnh nạp pa: Giỏ trị pa xác định theo công thức sau [MN/m2] Thay số vào ta được: [MN/m2] Trang 10 Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong 9 0.0240 0.0240 0.0240 0.0240 0.0240 0.0240 ∑Q’1 0.0196 0.0196 0.0196 0.0196 0.0196 0.0196 ∑Q’2 0.0143 0.0143 0.0143 0.0143 0.0143 0.0143 ∑Q’3 0.0107 0.0107 0.0107 0.0107 0.0107 0.0107 ∑Q’4 6 0.0083 0.0083 0.0083 0.0083 0.0083 0 0.0068 0.0068 0.0068 0.0068 3 0.0059 0.0059 0.0059 0 0.0054 0.0054 3 0.0051 ∑Q’5 ∑Q’6 ∑Q’7 ∑Q’8 ∑Q’9 ∑Q’10 ∑Q’11 ∑Q’12 ∑Q’13 ∑Q’14 ∑Q’15 ∑Q’16 ∑Q’17 ∑Q’18 ∑Q’19 0.0015 ∑Q’20 ∑Q’21 ∑Q’22 ∑Q’23 QS 0.0020 0.0020 0.0020 0.0028 0.0028 0.0028 0.0028 0.0053 0.0940 0.0053 0.1007 0.0053 0.1076 0.0053 0.0053 0.11151 0.11407 0.1003 Trang 40 Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong Điểm hợp lực ∑Q’ ∑Q’1 8 10 11 0.0196 ∑Q’2 0.0143 0.0143 0.0107 0.0107 0.0107 0.0083 0.0083 0.0083 0.0083 0.0068 0.0068 0.0068 0.0068 0.0068 0.0059 0.0059 0.0059 0.0059 0.0059 0.0059 ∑Q’7 0.0054 0.0054 0.0054 0.0054 0.0054 0.0054 ∑Q’8 0.0051 0.0051 0.0051 0.0051 0.0051 0.0051 ∑Q’9 0.0049 0.0049 0.0049 0.0049 0.0049 0.0049 ∑Q’10 6 0.0125 0.0125 0.0125 0.0125 0.0125 6 6 0.01167 0.01167 0.01167 0.01167 0.0106 0.0106 0.0106 ∑Q’3 ∑Q’4 ∑Q’5 ∑Q’6 ∑Q’11 ∑Q’12 ∑Q’13 ∑Q’14 ∑Q’15 ∑Q’16 ∑Q’17 ∑Q’18 Trang 41 0.0019 0.0019 4 0.00111 Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong ∑Q’19 ∑Q’20 ∑Q’21 ∑Q’22 ∑Q’23 0.0813 0.0742 0.0715 0.0714 0.0650 0.0593 Q∑ Điểm hợp lực ∑Q’ ∑Q’1 ∑Q’2 ∑Q’3 ∑Q’4 ∑Q’5 ∑Q’6 ∑Q’7 12 13 14 15 16 17 0.0054 ∑Q’8 ∑Q’9 ∑Q’10 0.0051 0.0051 0.0049 0.0049 0.0049 0.0125 0.0125 0.0125 0.0125 ∑Q’11 ∑Q’12 6 6 0.01167 0.01167 0.01167 0.01167 0.01167 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 0.0106 ∑Q’13 0.0019 ∑Q’14 ∑Q’15 4 4 4 0.00111 0.00111 0.00111 0.00111 0.00111 0.00111 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 ∑Q’16 0.0019 0.0019 0.0019 Trang 42 0.0019 0.0019 Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong 0.0010 0.0010 ∑Q’17 ∑Q’18 0.0010 0.0010 9 9 0.00116 0.00116 0.00116 0.00116 0.0013 0.0013 0.0013 ∑Q’19 ∑Q’20 0.0015 0.0015 7 0.0020 ∑Q’21 ∑Q’22 ∑Q’23 QS 0.0010 0.0545 0.0502 0.0461 0.0425 0.0315 0.0218 4 18 19 20 0.0135 21 0.0135 22 0.0135 23 0.0135 9 0.0240 0.0240 0.0240 3 0.0196 0.0196 0 Điểm hợp lực ∑Q’ ∑Q’1 ∑Q’2 Trang 43 Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong 0.0143 ∑Q’3 ∑Q’4 ∑Q’5 ∑Q’6 ∑Q’7 ∑Q’8 ∑Q’9 ∑Q’10 ∑Q’11 ∑Q’12 ∑Q’13 0.0019 ∑Q’14 ∑Q’15 0.00111 0.00111 0.0010 0.0010 0.0010 ∑Q’16 0.0010 0.0010 0.0010 0.0010 ∑Q’17 ∑Q’18 9 9 0.00116 0.00116 0.00116 0.00116 0.00116 0.0013 0.0013 0.0013 0.0013 0.0013 0.0013 ∑Q’19 0.0015 0.0015 0.0015 0.0015 0.0015 0.0015 ∑Q’20 0.0020 0.0020 0.0020 0.0020 0.0020 0.0020 ∑Q’21 0.0028 0.0028 0.0028 0.0028 0.0028 0.0000 ∑Q’22 7 0.0052 0.0052 0.0052 0.0052 0.0052 0.0174 0.0299 0.0528 0.0714 0.0817 ∑Q’23 0.0141 QS Căn vào số liệu tính đươc ta vẽ đươc đồ thị hình Trang 44 Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong 00015 Đồ thị mài mũn cổ khuỷu Đồ thị tổng lực tiếp tuyến mô men tổng T∑ Động Gaz-66 động chữ V;4 kỳ góc g = 90 độ;d = 90 độ Thứ tự công tác: - - – - - - – Từ thứ tự công tác ta xác định vị trí tức thời pít tơng sau: Trang 45 Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong o o o 630 540 450o 360o 278o 180o Ta có bảng biến thiên lực tiếp tuyến bảng đây: Trang 46 8 90o Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong Bảng biến thiên lực tiếp tuyến a1 T1 a2 T2 a3 T3 a4 T4 a5 T5 - a6 T6 a7 T7 T8 TS(MN) 0 450 0.0049 270 -0.0009 540 630 0.0005 - 360 180 90 0.0004 0.0039 10 -0.00046 460 0.0042 280 -0.0008 550 -0.0003 640 0.0002 370 0.0055 190 -0.0002 100 0.0006 0.0085 20 -0.00084 470 0.0036 290 -0.0007 560 -0.0004 650 0.0002 380 0.0093 200 -0.0003 110 0.0007 0.0116 30 -0.00107 480 0.003 300 -0.0007 570 -0.0006 660 0.0006 390 0.0102 210 -0.0005 120 0.0008 0.0118 40 -0.00114 490 0.0025 310 -0.0008 580 -0.0007 670 0.0009 400 0.0097 220 -0.0006 130 0.0007 0.0105 50 -0.001 500 0.0019 320 -0.001 590 -0.0008 680 0.0011 410 0.0086 230 -0.0008 140 0.0006 0.0086 60 -0.00071 510 0.0013 330 -0.0013 600 -0.0008 690 0.001 420 0.0075 240 -0.0009 150 0.0005 0.0066 70 -0.00033 520 0.0008 340 -0.0014 610 -0.0008 700 0.0008 430 0.0065 250 -0.001 160 0.0003 0.0049 80 0.00005 530 0.0004 350 -0.0014 620 -0.0007 710 0.0005 440 0.0056 260 -0.001 170 0.0002 0.0036 90 0.000378 540 360 630 -0.0005 720 450 0.0049 270 -0.0009 180 0.0039 Trang 47 Đồ án môn học ng C t Trong Trang 48 Đồ án môn học §éng C¬ §èt Trong Dựa kết tính chọn tỷ lệ xích T = 0,00009 ta vẽ đồ thị hình sau: 000009 Dựa vào bảng biến thiên lực tiếp tuyến ta tính được: TTB = 0,00737 Xác địng momen xoắn có ích Metb: Metb = TTB R cơ 106 = 0,00737 0,04005 0,874.106=257,977 (Nm) Sai số Metb so với Me phần tính nhiệt: = Do sai số