Tiểu luận cuối kỳ TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG HYUNDAI TUCSON GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM Dựa theo các công thức, mô phỏng trên Matlab nhóm em đã tiến hành tính toán nhiệt và tính toán động học, động lực học, cơ cấu piston, thanh truyền trục khuỷu cũng như các thông số kỹ thuật khác của động cơ Huyndai Tuscon. Qua Matlab nhóm em cũng đã tiến hành vẽ đồ thị các thông số của động cơ. Cuối cùng, xin cảm ơn thầy Lý Vĩnh Đạt đã giao và cũng như có những sự hỗ trợ cần thiết trong quá trình hoàn thành đề tài này, giúp chúng em có thể ứng dụng được các kiến thức đã học của mình vào quá trình tính toán động cơ đốt trong.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MƠN ĐỘNG CƠ BÁO CÁO CUỐI KỲ ĐỀ TÀI: HYUNDAI TUCSON GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt Nhóm: SVTH: MSSV TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022 Mục lục NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN MÔN TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG .4 THỜI GIAN THỰC HIỆN .5 CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ĐỘNG CƠ HYUNDAI TUCSON 2022 BẢN XĂNG TIÊU CHUẨN CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN NHIỆT .7 1.1 CHỌN CÁC THƠNG SỐ CHO TÍNH TỐN NHIỆT 1.1.1 Áp suất không khí nạp (P0) .7 1.1.2 Nhiệt độ môi trường T0 .7 1.1.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp (pk) .7 1.1.4 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (Tk) .7 1.1.5 Áp suất cuối trình nạp pa 1.1.6 Áp suất khí sót pr: .7 1.1.7 Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr: 1.1.8 Độ tăng nhiệt độ nạp 1.1.9 Hệ số nạp thêm λ 1: 1.1.10 Hệ số quét buồng cháy λ 2: .8 1.1.11 Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt : λ t 1.1.12 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z z : 1.1.13 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b b : 1.1.14 Hệ số dư lượng khơng khí α 1.1.15 Hệ số hiệu đính đồ thị cơng d : 1.1.16 Tỷ số tăng áp 1.2 TÍNH TỐN NHIỆT 1.2.1 Quá trình nạp: 1.2.2 Quá trình nén 10 1.2.3 Quá trình cháy 11 1.2.4 Quá trình dãn nở: 12 1.2.5 Các thông số đặc trưng chu trình: 13 1.2.6 Tính tốn thơng số kết cấu động 14 1.2.7 Vẽ đồ thị công thị 16 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PISTONKHUỶU TRỤC-THANH TRUYỀN .35 2.1 ĐỘNG HỌC CỦA PISTON (THEO PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH) 35 2.1.1 Chuyển vị piston 35 2.1.2 Tốc độ piston: 42 2.1.3 Gia tốc piston: 49 2.2.Động lực học cấu khuỷu trục – truyền 56 2.2.1.Lực khí thể 56 2.2.2.Lực quán tính chi tiết chuyển động: 56 KẾT LUẬN 69 NGUỒN THAM KHẢO 70 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP.HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự - Hạnh Phúc BỘ MÔN ĐỘNG CƠ LỚP: NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN MÔN TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Họ tên SV: Số liệu ban đầu Loại động cơ: Xăng Công suất có ích, (kW): 115 Tỷ số nén, ε : 10,8 Số kỳ : Số vòng quay, n (vòng/phút): 6200 Số xilanh i: Phương pháp làm mát: Tuần hoàn bắt buộc quạt làm mát Nội dung thuyết minh: 2.1 Tính tốn nhiệt xây dựng giản đồ cơng thị động 2.2 Tính tốn động lực học cấu piston – trục khuỷu – truyền Nội dung bản vẽ: 3.1 Bản vẽ đồ thị công thị P – V 3.2 Bản vẽ đồ thị P – , PJ, P1 3.3 Bản vẽ đồ thị quãng đường SP, vận tốc VP, gia tốc JP piston Ngày giao nhiệm vụ : Tuần Ngày hồn thành: Tuần 13 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký ghi rõ họ tên) PGS.TS Lý Vĩnh Đạt THỜI GIAN THỰC HIỆN ❖Tiến độ thực hiện: Tính toán nhiệt: tuần - Chọn thông số đầu vào: tuần - Tính tốn nhiệt: tuần - Vẽ đồ thị công thị: tuần Tính toán động học, động lực học và vẽ bản vẽ về động học và động lực học:3 tuần - Tính toán động học động lực học: tuần - Vẽ vẽ động học động lực học: tuần Viết thuyết minh và chuẩn bị báo cáo: tuần ❖ Nội dung qui định: Bản vẽ đồ thị công thị, động lực học, Thuyết minh viết khổ giấy A4 (in file) Nội dung thuyết minh gồm: - Nhiệm vụ tập lớn GV hướng dẫn thông qua - Phần số liệu tính tốn nhiệt, động học động lực học có kèm theo đồ thị - Kết luận tập lớn CÁC THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ĐỘNG CƠ HYUNDAI TUCSON 2022 BẢN XĂNG TIÊU CHUẨN STT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Ghi Kiểu Động Động cơ xăng Số kỳ T Số xi lanh i Thể tích Vh 1999 cc cơng tác Hành trình S 97 mm piston Đường kính B 81 mm xilanh Góc mở sớm α1 10° Trước ĐCT Độ xupap nạp Góc mở sớm β1 Trước ĐCD 68° Độ xupap xả Góc đóng α2 Sau ĐCD muộn xupap 67° Độ nạp Góc đóng β2 Sau ĐCT 10 muộn xupap 1° Độ xả Công suất n=6200 Pmax 11 115 KW cực đại vg/ph Mô men T max 12 192 N.m 4500vg/ph xoắn cực đại 13 Tỉ số nén ɛ 10,8 Góc đánh 14 20° Độ lửa sớm Chiều dài l tt 15 200 mm truyền CHƯƠNG 1: TÍNH TỐN NHIỆT 1.1 CHỌN CÁC THƠNG SỐ CHO TÍNH TỐN NHIỆT 1.1.1 Áp suất khơng khí nạp (P0) Áp suất khơng khí nạp chọn áp suất khí quyển, giá trị p phụ thuộc vào độ cao so với mực nước biển p0 = 0,1 (Mpa) (MN/m2) 1.1.2 Nhiệt độ môi trường T0 Nhiệt độ khơng khí nạp phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ trung bình mơi trường, nơi xe sử dụng Miền Nam nước ta thuộc vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình ngày chọn tkk = 29𝑜C cho khu vực miền Nam, đó: T0 = 290C = 302 0K 1.1.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp (pk) Vì động kỳ không tăng áp nên: pk=p0 1.1.4 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (Tk) Vì động kỳ không tăng áp nên Tk=T0=302oK 1.1.5 Áp suất cuối quá trình nạp pa Áp suất cuối trình nạp pa với động khơng tăng áp ta chọn phạm vi: Pa = (0,8 – 0,95) p0 = 0,9 p0 = 0,9.0,1 = 0.09 (MPa) 1.1.6 Áp suất khí sót pr: Áp suất khí sót pr chọn phạm vi: pr = (0,11 ÷ 0,12) = 0,11 MPa 1.1.7 Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr: Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động Thơng thường ta chọn: Tr = (900 – 1000) K = 900 K 1.1.8 Độ tăng nhiệt độ nạp Khí nạp chuyển động đường ống nạp vào xylanh động tiếp xúc với vách nóng nên sấy nóng lên trị số nhiệt độ ΔT.T Động xăng : ΔT.T = (0 ÷ 20) o C = 20oC 1.1.9 Hệ số nạp thêm λ 1: Hệ số nạp thêm λ phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí Thơng thường ta chọn: λ = (1,02 – 1,07) = 1,05 1.1.10 Hệ số quét buồng cháy λ 2: Với động không tăng áp ta thường chọn hệ số quét buồng cháy λ là: λ2 = 1.1.11 Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt : λ t Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt λ t chọn theo hệ số dư lượng khơng khí 𝜶= 0,85 – 0,92 để hiệu đính: 𝜶= 0,9 λ t = 1,15 1.1.12 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z z : Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z z phụ thuộc vào chu trình cơng tác động Với loại động Xăng ta thường chọn: ξ z=0,75 ÷ 0,92=0,8 1.1.13 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b b : Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b b tuỳ thuộc vào loại động Xăng hay Diesel Với loại động Xăng ta chọn: b 0,85 0,95 0,9 1.1.14 Hệ số dư lượng không khí α Hệ số α ảnh hưởng lớn đến q trình cháy: Đối với động đốt trong, tính tốn nhiệt thường phải tính chế độ cơng suất cực đại, hệ số dư lượng khơng khí chọn α= (0,85-0,95) = 0,9 1.1.15 Hệ số hiệu đính đồ thị cơng d : Hệ số hiệu đính đồ thị công d phụ thuộc vào loại động Xăng hay Diesel Với động Xăng ta chọn: φ d=0,93÷ 0,97=0,95 1.1.16 Tỷ số tăng áp Là tỷ số áp suất hỗn hợp khí xilanh cuối trình cháy trình nén Đối với động xăng ta chọn : λ = 3,00 ÷ 4,00 = 4,00 1.2 TÍNH TỐN NHIỆT 1.2.1 Quá trình nạp: - Hệ số nạp (η v): Tk P P a ε λ1 − λ t λ2 r ε−1 T k + ∆ T Pk Pa [ η v= m ( )] 302 0,09 0,11 = 10,8−1 302+ 20 0,1 10,8.1,05−1,15.1 0,09 [ ( ) 1,5 ] =0,86351 - Hệ số khí sót γ r : Dựa theo cơng thức ta có: γr = ¿ λ (T k + ∆ T ) Tr 1.(302+ 20) 900 ε λ − λ1 λ r m P Pa ( ) Pr Pa 10,8.1,05−1,05.1 ( 0,11 0,09 ) - Nhiệt độ cuối trình nạp T a: T a= Pa T k + ∆ T + λt γ r T r Pr ( ) 1+ γ r m−1 m 1,5 0,11 =0,04313 0,09 302+ 20+1,15.0,04313 900 ¿ 0,09 0,11 ( ) 1,5−1 1,5 =348,711° K 1+ 0,04313 1.2.2 Quá trình nén - Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mới: m´c v =¿19,806 + 0,00419 T [kJ/kmol° K ] - Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy: Khi α