Tiểu luận tính toán động cơ đề bài động cơ ford transit 2 4l tdci (2019

Nội dung thuyết minh gồm: - Nhiệm vụ bài tập lớn được GV hướng dẫn thông qua- Phần số liệu tính toán nhiệt, động học và động lực học có kèm theo các đồ thị - Phần số liệu tính toán đặc t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

TP.HỒ CHÍ MINH, ngày 20 tháng 12 năm 2020

TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HCMCỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VN

1

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰCĐộc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚNMÔN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Họ và Tên SV: Phan Thanh SơnMSSV: 15145343 LỚP Trần Hiếu LiêmMSSV: 18145388 Chiều thứ 4 Phan Đình Thắng MSSV: 18145456 NHÓM Lê Trung Nguyên MSSV: 18145407 21 

 Số liệu ban đầu

Loại động cơ: Diesel (Tăng áp)Số kỳ, : 4

Công suất có ích, Pmax (kW): 103Số vòng quay, n (vòng/phút): 3500 Tỷ số nén, ε : 17,7Hệ số dư lượng không khí:α: 1,7

 Nội dung thuyết minh

2.1 Tính toán nhiệt và xây dựng giản đồ công chỉ thị động cơ 2.2 Tính toán động lực học cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền.

Ngày giao nhiệm vụ : Tuần 2 (05-11/10/2020) Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Tuần 13 (21-27/12/2020)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên)

PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

THỜI GIAN THỰC HIỆN

 Tiến độ thực hiện:

1 Tính toán nhiệt: 3 tuần

- Chọn các thông số đầu vào: 1 tuần - Tính toán nhiệt: 1 tuần

3 Tính và vẽ đặc tính ngoài của động cơ: 1 tuần4 Viết thuyết minh và chuẩn bị báo cáo: 2 tuần

Nội dung qui định:

1 Bản vẽ đồ thị công chỉ thị, động lực học, đồ thị mài mòn

2 Thuyết minh viết trên khổ giấy A4 (in và file) Nội dung thuyết minh gồm: - Nhiệm vụ bài tập lớn được GV hướng dẫn thông qua

- Phần số liệu tính toán nhiệt, động học và động lực học có kèm theo các đồ thị - Phần số liệu tính toán đặc tính ngoài động cơ và hình vẽ kèm theo

- Kết luận của bài tập lớn.

2

M C L CỤỤ

CÁC THÔNG S C A Đ NG C DIESEL 2.4L TDCi TRÊN XE FORD TRANSIT Đ I 2019Ố Ủ Ộ Ơ Ờ 4

A TÍNH TOÁN NHI T Đ NG C Đ T TRONGỆ Ộ Ơ Ố 6

1 CÁC THÔNG S C N CH N CHO TÍNH TOÁN NHI T:Ố Ầ Ọ Ệ 6

2.5 Tính toán các thông s đ c tr ng c a chu trìnhố ặ ư ủ : 11

2.6 Tính toán thông s k t c u đ ng c :ố ế ấ ộ ơ 12

2.7 Vẽ đ th công ch th :ồ ị ỉ ị 14

B TÍNH TOÁN Đ NG H C, Đ NG L C H C C C U PISTON - KHU U TR C - TTỘ Ọ Ộ Ự Ọ Ơ Ấ Ỷ Ụ 20

1 Đ NG H C C A PISTON ( THEO PHỘ Ọ Ủ ƯƠ NG PHÁP GI I TÍCH)Ả 20

2.2 L c quán tính c a các chi ti t chuy n đ ngự ủ ế ể ộ : 23

2.3 H l c tác d ng trên c c u khu u tr c – thanh truy nệ ự ụ ơ ấ ỷ ụ ề : 24

2.4 Mômen quay c a đ ng c nhi u xi lanhủ ộ ơ ề : 41

2.5 L c tác d ng lên ch t khu uự ụ ố ỷ : 44

PH L CỤ Ụ 46

STTTên thông sốKí hiệuGiá

CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 2.4L TDCi (TĂNG ÁP)TRÊN XE FORD TRANSIT ĐỜI 2019

5

A TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1 CÁC THÔNG SỐ CẦN CHỌN CHO TÍNH TOÁN NHIỆT:

Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển: P = 0,1 [MN/m ]0 2

Vì nước ta thuộc khu vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình ngày có thể chọn: t = 29 C, do đó: T = (t + 273) K = 302 Kkk o 0kk o o

Động cơ bốn kỳ tăng áp,Pk>P0 nên ta chọn p = 0,12 [ MN/m ]k 2

Đối với động cơ 4 kỳ tăng áp:

Với động cơ bốn kỳ tăng áp:

1.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới ΔT

Khi ti n hành tính toán nhi t c a đ ng c ngếệủộơười ta thường ch n tr s ọị ố∆T căn c vào s li u th c nghi m.ứố ệựệ

V i đ ng c diesel: ớộơ ∆T=100 C

÷ 350 Ta chọn ΔT = 20oC.

1.9 Chọn hệ số nạp thêm λ1

H s n p thêm ệ ố ạ λ1 bi u th s tểị ự ương quan lượng tăng tương đ i ố c a h n h p khí công tác sau khi n p thêm so v i lng khí công tác

chi m ch th tích ếổ ở ể Va

Hệ số nạp thêm chọn trong giới hạn λ = 1,02 1 ÷ 1,07 Ta chọn λ = 1,05.1

Đối với những động cơ tăng áp : Ta chọn λ = 0,3.2

Thông thường khi tính cho động cơ diesel có α = 1,5÷1,8 : Ta chọn λ = 1,11.t

H s l i d ng nhi t t i đi m ệ ố ợ ụệ ạể Z (ξz) ph thu c vào chu trình công ụộ tác đ ng c ộơ Đối với động cơ diesel ξ = 0.65 Z ÷ 0,85

Ta chọn ξ = 0,85.Z

H s l i d ng t i đi m b ( ệ ố ợ ụạể ξb) ph thu c vào nhi u y u t : t c đ ,ụộềế ố ốộ đ ng c , t s nén.ộơ ỷ ố

Đối với động cơ diesel tăng áp ξ < 0,92b Ta chọn ξ = 0,9.b

1.14 Chọn hệ số dư lượng không khí α

Đối vs động cơ diesel tăng áp α = 1,7 ÷ 2,2 Ta chọn α = 1,7.

H s đi n đ y đ th công ( ệ ố ềầồ ị φd) đánh giá v ph n hao h t v di n ềầụềệtích c a đ th công th c t so v i đ th công tính toán ủồịựếớ ồ ịĐối với động cơ diesel buồng cháy thống nhất φ = 0,9 d ÷ 0,95

- Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháyKhi α ≥1tính cho đô ”ng cơ diesel theo công thức sau :

- Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu

- Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg Diesel : Mo=0,4357 (kmol kk)

- Lượng khí nạp thực tế vào xi lanh M1 Đối với động cơ Diesel:

- Hệ số biến đổi phân tử khí tại thời điểm :

- Nhiệt độ cuối quá trình cháy : T z - Đối với động cơ Diesel :

Giải phương trình trên ta được: n = 1,242

- Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở: tính toán và chọn ban đầu.

2.5 Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình:

2.6 Tính toán thông số kết cấu động cơ:

Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức: Ta có thể tích công tác tính toán được theo công thức:

Bảng kết quả tính toán nhiệt động cơ:

35 ge kg/kW.h 0,19

2.7 Vẽ đồ thị công chỉ thị:

Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công:

Điểm a: điểm cuối của hành trình hút, có áp suất pa và thể tích:

Trong đó: pa,Valà áp suất và thể tích khí tại điểm a

pxn,Vxnlà áp suất và thể tích tại một điểm bất kì trên đường

Bằng cách cho các giá trị Vx1 đi từ Va đến Vc ta lần lượt xác định được giá trị px1, kết quả tính toán được ghi trong bảng.

Dạng đường cong giãn nở:

Trong quá trình giãn nở, khí cháy được giãn nở theo chỉ số giãn nở đa

B ng cách cho các giá tr ằịVxgđi t ừVzđ nế Vb ta l n lầượt xác đ nh ị được giá trịPxg, k t qu tính toán đếảược ghi trong b ngả.

Bảng số liệu của quá trình nén và giãn nở

- Xác định tọa độ các điểm r’ (điểm đóng muộn của xupap thải), c’(điểm phun nhiên liệu sớm), z’ (điểm áp suất cực đại), b’(điểm mở sớm của xupap thải), c’’,z’’,b’’.

Nối các điểm trên lại với nhau bằng các lệnh trong MATLAB ta được đồ thị công chỉ thị P-V như sau:

B TÍNH TOÁN Đ NG H C, Đ NG L C H C C C U PISTON –ỘỌỘỰỌƠ Ấ KHU U TR C – THANH TRUY NỶỤỀ

1 Đ NG H C C A PISTON ( THEO PHỘỌ ỦƯƠNG PHÁP GI I TÍCH)Ả 1.1 Chuy n v pistonể ị:

Khi trục khuỷu quay một góc  thì piston dịch chuyển được một khoảng S so với vị p trí ban đầu (ĐCT) Chuyển vị của piston trong xilanh động cơ được tính theo công

Dùng MATLAB ta vẽ được đồ thị vận tốc piston như sau:

2 Đ NG L C H C C A C C U TR C KHU U-THANH TRUY N:ỘỰỌỦƠ ẤỤỶỀ 2.1. L c khí thựể:

Từ đồ thị công chỉ thị, tiến hành vẽ đồ thị lực khí thể Pkt dựa trên những giátrị áp suất đã có ở đồ thị công chỉ thị P-V và vẽ lại theo góc quay trục khuỷu 

Các đoạn hiệu chỉnh của đồ thị lực khí thể pkt cũng tương tự như trên đồ thị công chỉ thị P-V nhưng thay vì hiệu chỉnh theo V thì trên đồ thị lực khí thể sẽ hiệu chỉnh theo 

2.2 L c quán tính c a các chi ti t chuy n đ ngựủếểộ : 2.2.1 Khối lượng cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền

- Khối lượng của nhóm piston (khối lượng của các chi tiết chuyển động tịnh tiến) Dựa vào bảng 2-1 giáo trình Động cơ đốt trong 2 trang 23 và đường kính xilanh ta

chọn được: mnp = 225 (kg/m ) (piston hợp kim nhôm)2 - Khối lượng của khuỷu trục (các chi tiết chuyển động quay)

Dựa vào bảng 2-1 giáo trình Động cơ đốt trong 2 trang 23 và đường kính xilanh ta chọn được: mk = 225 (kg/m ) (trục khuỷu gang đúc)2

- Khối lượng nhóm thanh truyền

Dựa vào bảng 2-1 giáo trình Động cơ đốt trong 2 trang 23 và đường kính

Do khó khăn trong việc tìm tài liệu về cách bố trí khối lượng thay thế nên ta chọn theo công thức kinh nghiệm:

), với  đi theo từng quá trình tương tự như đối với lực khí thể p kt

2.2.3 Lực quán tính (lực ly tâm) của khối lượng chuyển động quay pk pk=−mrR ω2

(MN/m2 )

23

2.3 H l c tác d ng trên c c u khu u tr c – thanh truy nệ ựụơ ấỷụề :Từ đây ta dùng MATLAB để tính toán và vẽ đồ thị các lực pkt, pj,p1,T ,Z ,N Kết quả tính toán được thể hiện qua bảng sau:

2.4 Mômen quay c a đ ng c nhi u xi lanhủ ộơề:

Quy ước các mômen tác dụng lên trục khuỷu như sau: - Mi : mômen tác dụng lên truc khuỷu thứ i

- ΣMi-1: mômen của các khuỷu phía trước trục khuỷu thứ i

- ΣMi: tổng mômen tác dụng lên ổ trục cuối cùng còn gọi là mômen tổng cộng của động cơ Nó có chu kỳ biến thiên bằng góc lệch công tác k

Mômen tổng cộng được xác định bằng quan hệ sau:

∑Mi=R.∑ i=1i

Ti(MN m)

Trong đó: ∑Ti:tổng lực tiếp tuyến R: bán kính quay của trục khuỷu

2.4.2 Thứ tự làm việc của động cơ: 1-3-4-2

2.4.3 Xác định pha công tác của từng xilanh ứng với vị trí khi khuỷu trục của xilanh thứ nhất nằm ở vị trí 0 o(tức là α1 = 0 ohoặc α1 = 720o góc quay trục khuỷu)

Đối với động cơ 4 xilanh có thứ tự làm việc 1-3-4-2, tại vị trí đầu tiên khi khuỷu trục của xilanh 1 nằm ở α1 = 0 (hoặc α1 = 720 ) thì:oo

- Khuỷu trục của xilanh 3 nằm ở: α3 = 720 – 180 = 540ooo - Khuỷu trục của xilanh 4 nằm ở: α4 = 540 – 180 = 360ooo - Khuỷu trục của xilanh 2 nằm ở: α3 = 360 – 180 = 180ooo

51

Thời gian ngắn nhất tính theo góc quay của trục khuỷu, giữa lần nổ trong hai xilanh kề nhau là:

title('DO THI CONG P-V');

Code của các đồ thị còn lại:

%% dong hoc cua piston

%% dong luc hoc cua co cau piston-khuyu truc- thanh truy?n % luc khi the title('DO THI LUC THEO GOC QUAY');

legend('Luc khi the Pkt' 'Luc quan tinh Pj' 'Luc tong hop Pt', , );

qch=t+z-mb*0.0473*(125*pi)^2; figure

xlabel( 'Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel ('Luc ngang N (MN/m2) ');

title('DO THI LUC NGANG THEO GOC QUAY'); grid ;on

figure plot(a,t);

xlabel( 'Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel ('Luc tiep tuyen T (MN/m2) ');

title('DO THI LUC TIEP TUYEN THEO GOC QUAY'); grid ;on

figure plot(a,z);

xlabel( 'Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel ('Luc phap tuyen Z (MN/m2) ');

title('DO THI LUC PHAP TUYEN THEO GOC QUAY'); grid ;on

figure plot(t,z); axis ;ij

xlabel( 'Luc tiep tuyen T (MN/m2) '); ylabel ('Luc phap tuyen Z (MN/m2) '); title('DO THI VECTO PHU TAI');

xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Chuyen vi x (cm)'); title('DO THI CHUYEN VI THEO GOC QUAY');

xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Van toc v (cm/s)'); title('DO THI VAN TOC THEO GOC QUAY');

xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Gia toc j (cm/s2)'); title('DO THI GIA TOC THEO GOC QUAY');

grid ;on

plot(a,mq); grid ;on

xlabel( 'Goc quay truc khuyu (do)');

ylabel ('Tong moment quay truc khuyu Mq (MN/m) ');

title('DO THI TONG MOMENT TRUC KHUYU THEO GOC QUAY'); grid ;on

figure plot(a,qch); grid ;on

xlabel( 'Goc quay truc khuyu (do)');

ylabel ('Phu tai tac dung len chot khuyu Mq (MN/m2) ');

title('DO THI PHU TAI TAC DUNG TREN CHOT KHUYU THEO GOC QUAY');

HẾT 57