Bài tập lớn động cơ honda civic 1 5 vtec turbo 2022

Áp suất không khí nạp Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển, giá trị phụ thuộc vào độ cao so với mực nước biển.. Áp suất cuối quá trình nạp Trong quá trình tính toán nh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc BỘ MÔN ĐỘNG CƠ TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2023

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚNMÔN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

3 Nguyễn Minh Khôi 21145429

1 Số liệu ban đầu

Công suất có ích, Ne (kW): 134 Số vòng quay, n (vòng/phút): 6000

2 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.

2 Nhận xét về kết quả thực hiện của bài tập lớn 2.1 Kết cấu, cách thức trình bày Bài tập lớn

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Khoa Cơ khí động lực , Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM đã đưa bộ môn Tính toán động cơ đốt trong vào chương trình học của chúng em, qua đó tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em học tập và hoàn thành đề tài nghiên cứu này Đặc biệt, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên bộ môn là thầy PGS.TS Lý Vĩnh Đạt đã dày công truyền đạt kiến thức và cung cấp rất nhiều kiến thức bổ ích và nhiệt tình hướng dẫn chúng em trong quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thiện đề tài nghiên cứu này.

Nhóm chúng em đã cố gắng vận dụng những kiến thức đã học được trong học kỳ qua cũng như các trang web và tài liệu chuyên ngành để hoàn thành đề tài nghiên cứu động cơ này Nhưng do kiến thức hạn chế và không có nhiều kinh nghiệm thực tiễn nên khó tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình nghiên cứu và trình bày Rất kính mong sự góp ý của thầy và các bạn sinh viên để bài tiểu luận của em được hoàn thiện hơn

Một lần nữa, nhóm chúng em xin trân trọng cảm ơn sự quan tâm và giúp đỡ của thầy Đạt cũng như các bạn sinh viên trong lớp đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện bài tập lớn này.

Xin trân trọng cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN NHIỆT1.1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT

1.1.1 Áp suất không khí nạp ()

Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển, giá trị phụ thuộc vào độ cao so với mực nước biển Càng lên cao thì càng giảm do không khí càng loãng, tại độ cao so với mực nước biển:

= 0,1013 MN/m 2

1.1.2 Nhiệt độ không khí nạp mới ()

Nhiệt độ không khí nạp mới phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ trung bình của môi trường, nơi xe được sử dụng Điều này hết sức khó khăn đối với xe thiết kế để sử dụng ở những vùng có khoảng biến thiên nhiệt độ trong ngày lớn

Miền Nam nước ta thuộc khi vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình trong ngày có thể chọn là t = 29 C cho khu vực miền Nam, do đó: kk 0

= t + 273 = 29 + 273 = 302 kk

1.1.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp

Động cơ 4 kỳ tăng áp: 0,2 MN/m 2

Khi kiểm nghiệm động cơ có sẵn, giá trị của 𝑃𝑃 đã được biết trước, khi thiết kế thì phải chọn 𝑃𝑃 trong khoảng:

= = 302x= 341,7

Chọn m=1,4

1.1.5 Áp suất cuối quá trình nạp (

Trong quá trình tính toán nhiệt, áp suất cuối quá trình nạp của động cơ bốn kỳ tăng áp thường được xác định bằng công thức thực nghiệm:

Giá trị áp suất khí sót 𝑃𝑃 phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Diện tích tiết diện thông qua của xupap xả;

- Biên độ, độ cao, góc mở sớm, đóng muộn của xupap xả; - Động cơ có lắp hệ thống tăng áp bằng khí xả hay không; - Độ cản của bình tiêu âm, bộ xúc tác khí xả…

Đối với động cơ xăng chọn: = (0,11 ÷ 0,12) MPa𝑃𝑃 Suy ra, chọn MPa

1.1.7 Nhiệt độ khí sót

Khi tính toán, người ta thường lấy giá trị ở cuối quá trình thải cưỡng bức 𝑃𝑃 Giá trị của phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như tỷ số nén 𝑃𝑃 𝑃, thành phần hỗn hợp α, tốc độ quay n, góc đánh lửa sớm (ở động cơ xăng) hoặc góc phun sớm nhiên liệu (ở động cơ diesel)

Giá trị ε càng cao thì khí cháy càng dãn nở nhiều nên càng thấp Xilanh𝑃𝑃 hỗn hợp thành phần càng phù hợp thì quá trình cháy xảy ra càng nhanh, ít cháy rớt nên càng giảm 𝑃𝑃

Nếu góc phun sớm nhiên liệu hoặc đánh lửa sớm quá nhỏ thì quá trình cháy rớt tăng nên cao.𝑃𝑃

Đối với động cơ xăng: = (900 ÷ 1000) 𝑃𝑃 Chọn �� = 950

1.1.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (

Khí nạp mới khi chuyển động trong đường ống nạp vào trong xilanh của động cơ do tiếp xúc với vách nóng nên được sấy nóng lên một trị số nhiệt độ là ΔT

Khi tiến hành tính toán nhiệt của động cơ người ta thường chọn trị số ΔT căn cứ vào số liệu thực nghiệm

Đối với động cơ xăng: ∆T= 0 ÷ 20 C o Suy ra Chọn ∆T=20 Co

1.1.9 Chọn hệ số nạp thêm ()

Hệ số nạp thêm biểu thị sự tương quan lượng tăng tương đối của hỗn hợp khí công tác sau khi nạp thêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ ở thể tích 𝑃a

Hệ số nạp thêm chọn trong giới hạn: = 1,02÷1,07 Suy ra Chọn =1,02

1.1.10 Chọn hệ số quét buồng cháy ()

Đối với những động cơ tăng áp, ta chọn = 0,2

1.1.11 Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt

Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt phụ thuộc vào thành phần của khí hỗn hợp α và nhiệt độ khí sót T Theo thực nghiệm thống kê đối với động cơ xăng được chọn:r

Với động cơ xăng, α = 0,9 Suy ra chọn =1,15

1.1.12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z ()

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z () là thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt tại điểm Z () phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ.

Với động cơ xăng, ta chọn = 0,85

1.1.13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ) (

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b () phụ thuộc vào nhiều yếu tố Khi tốc độ động cơ càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn đến nhỏ

Đối với động cơ xăng, ta chọn = 0,9

1.1.14 Hệ số dư lượng không khí

Hệ số α ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy: Đối với động cơ đốt trong, tính toán nhiệt thường phải tính ở chế độ công suất cực đại, hệ số dư lượng không khí chọn trong pham vi cho trong bảng sau:

Đối với động cơ xăng, ta chọn: 1.1.15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công

Hệ số điền đầy đồ thị công đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị công thực tế so với đồ thị công tính toán.

Hệ số điền đầy đủ đồ thị chọn theo số liệu kinh nghiệm theo bảng sau: Loại động cơ

Tên thông sốKí hiệuGiá trịĐơn vị

1.2.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới

1.2.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy

Khi 0,7 < = 0,9 < 1, tính cho động cơ xăng theo công thức sau:𝑃

1.2.2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quátrình nén

=> Ta Có: ;

1.2.2.4 Chỉ số nén đa biến trung bình n1

Trong đó: C, H, O là thành phần carbon, hydro, oxy, tính theo khối lượng có trong 1kg nhiên liệu lỏng Do động cơ của nhóm là động cơ xăng ô tô nên ta chọn C=0,855; H=0,145 và O=0 dựa theo bảng Đặc tính nhiên liệu lỏng dùng

1.2.3.5 Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β

Trong thực tế do ảnh hưởng khí sót còn lại trong xilanh từ chu trình trước nên hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β được xác định theo công thức sau:

= 1 + = 1 + = 1,079

1.2.3.6 Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm βz

1.2.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn QH

Đối với động cơ xăng vì <1, thiếu oxy nên nhiên liệu cháy không hoàn𝑃 toàn, do đó gây tổn thất một lượng nhiệt, ký hiệu là ∆Q và được tính theo côngH

Trong đó: là phần nhiên liệu đã cháy tại điểm z, nếu giả thiết rằng số nhiênz liệu đã cháy tỉ lệ với hệ số lợi dụng nhiệt thì ta có: = ==z

1.2.3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tzzzzz Đối với động cơ xăng được tính theo công thức:

1.2.3.10 Áp suất cuối quá trình cháy Pz

Động cơ xăng nên chọn = = 10,5

1.2.4.3 Xác định chỉ số giãn nở đa biến trung bình

1.2.5 Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình

Áp suất chỉ thị trung bình tính toán (pi'):

= (m/s) là vận tốc trung bình của piston và các hằng số a, b trong công thức chọn theo bảng 2.17

Hiệu suất chỉ thị, 𝑃𝑃 – tỷ số giữa phần nhiệt lượng chuyển thành công mà ta thu được và nhiệt lượng mà nhiên liệu tỏa ra khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu dạng

D = -Hành trình piston:

S = )

Bảng kết quả tính toán nhiệt động cơ

Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công:

Điểm a: điểm cuối của hành trình hút, có áp suất P và thể tích a Va = V + V = 331,57 (cm )hc 3

Điểm c (Vc,Pc): điểm cuối hành trình nén Điểm z (Vz,Pz): điểm cuối hành trình cháy Trong đó: V = V (động cơ xăng)zc

Điểm b (Vb,Pb): điểm cuối hành trình giãn nở với V = Vba Điểm r (Vr,Pr): điểm cuối hành trình thải

Trong đó: P , Vaa là áp suất và thể tích khí tại điểm a

P , Vxnxn là áp suất và thể tích tại một điểm bất kì trên đường cong nén

Bằng cách cho các giá trị V đi từ V đến V ta lần lượt xác định được giá trị P ,xnacxn kết quả tính toán được ghi trong bảng.

Dựng đường cong giãn nở:

Trong quá trình giãn nở, khí cháy được giãn nở theo chỉ số giãn nở đa biến n 2

Bằng cách cho các giá trị V đi từ V đến V ta lần lượt xác định được các giá trịxgzb Pxg, kết quả tính toán được ghi trong bảng.

Bảng trị số áp suất của MCCT của quá trình nén và giãn nở:

Xác đ nh t a đ các đi m r’ (đi m đóng mu n c a xupap th i), c’ (đi m đánh l a s m), z’ịọộểểộủảểửớ(đi m áp suấốt c c đ i), b’ (đi m m s m c a xupap th i), c’’, z’’, b’’.ểựạểở ớủả

Chú thích:

x - chuy n v c a piston tính t ĐCT theo góc quay tr c khu u.ể ị ủ ừ ụ ỷ L - chiêằu dài thanh truyêằn.

R - bán kính quay c a khu u tr c.ủ ỷ ụ α - góc quay c a khu u tr c.ủ ỷ ụ

β - góc l ch gi a đệ ữ ường tấm thanh truyêằn và đườ ng tấm xylanh λ = R/L - thông sôố kêốt cấốu: (λ = 0,25 ÷ 0,29) Ta ch nọ : λ = 0,25.

1 Chuyển vị của Piston

Áp d ng công th c gấằn đúng đôối v i c cấốu giao tấm, ta có:ụ ứ ớ ơ

Khi tr c khu u quay m t góc α thì piston d ch chuy n đụ ỷ ộ ị ể ượ c m t kho ng Sộ ả p so

3 Gia tốc của Piston

Đ o hàm bi u th c v n tôốc theo th i gian, ta có công th c gia tôốc c a piston.ạ ể ứ ậ ờ ứ ủ

Bảng 1: Bảng giá trị chuyển vị, vận tốc và gia tốc của piston với 0;720

B ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PISTON - KHUỶU TRỤC - THANH TRUYỀN

Tuy nhiên trong quá trình tính toán thì P thkt ường được tính theo đ n v di n ơ ị ệ

Đôằ th pị kt có th chuy n t đôằ th Pể ể ừ ị - α v i gôốc t a đ lấốy t i pớ ọ ộ ạ 0.

Ta có th xác đ nh Pể ị kt bằằng phương pháp gi i tích kêốt h p v i phả ợ ớ ương pháp đôằ th brich Các giá tr c a Pị ị ủ kt t i các quá trình n p – nén – giãn n – th i đạ ạ ở ả ượ c xác đ nhị bằằng các quan h sau (theo góc quay α v i các bệ ớ ước tằng đêằu 5o).

T i các quá trình nén và giãn n , Vạ ở x được tính theo α bằằng cách: Chuy n v c a piston t i ể ị ủ ạ α tương ng:ứ

2 Lực quán tính của các chi tiết chuyển động

a Khốối lượng chuy n đ ng ể ộ c a c cấốu piston - khu u tr c - thanh truyềềnủ ơ ỷ ụ

Khôối lượng chuy n đ ng ể ộ c a c cấốu piston - khu u tr c - thanh truyêằn chia làm ủ ơ ỷ ụ 2 lo i:ạ

- Khôối lượng chuy n đ ng t nh tiêốn c a các chi tiêốt chuy n đ ng t nh tiêốn.ể ộ ị ủ ể ộ ị - Khôối lượng chuy n đ ng quay c a các chi tiêốt chuy n đ ng quay.ể ộ ủ ể ộ

Bảng 2: Bảng khối lượng nhóm piston - trục khuỷu - thanh truyền

trên một đơn vị diện tích piston của các động cơ trong thực tế.

(Nguồồn: Sách Đ ng C Đồốt Trong 2 - TS Nguyễễn Văn Tr ng)ộ ơ ạ D a vào b ng trên ta ch n khôối ự ả ọ lượng c a c cấốu piston – tr c khu u - thanh ủ ơ ụ ỷ truyêằn tương ng v i đ ng c nh sau:ứ ớ ộ ơ ư

Khồối lượng c a nhóm pistonủ

- V t li u chêố t o piston: h p kim nhôm.ậ ệ ạ ợ

Trong quá trình chuy n đ ng t nh tiêốn l c quán tính, khôối lể ộ ị ự ượ ng các chi tiêốt chuy n đ ng c a thanh truyêằn để ộ ủ ược quy vêằ đấằu nh thanh truyêằn (ỏ mA).

Theo công th c th c nghi m, khôối lứ ự ệ ượng quy vêằ đấằu nh thanh truyêằn đỏ ượ c xác đ nh theo công th c sau: ị ứ

mA = (0,275 ÷ 0,350).mtt Ta ch n: ọ mA = 0,3.m = 0,3.12,67 = 3,801 (g/cm )tt 2

Khôối lượng các chi tiêốt chuy n đ ng t nh tiêốnể ộ ị : bao gôằm khôối lượng c a nhóm ủ piston và đấằu nh thanh truyêằn:ỏ

mj = m + m = 10,13 + 3,8 = 13,931 (g/cm )npA 2 Trong đó:

mnp: khôối lượng c a nhóm piston trên m t đ n v di n tích ủ ộ ơ ị ệ (g/cm ).2 mtt: khôối l ượng c a thanh truyêằn trên m t đ n v di n tíchủ ộ ơ ị ệ (g/cm2) Khốối lượng các chi tiếốt chuy n đ ng quay c a đ ng cể ộ ủ ộ ơ

Trong quá trình chuy n đ ng quay l c quán tính, khôối lể ộ ự ượ ng các chi tiêốt chuy n ể đ ng c a thanh truyêằn độ ủ ược quy vêằ đấằu to thanh truyêằn (mB).

Theo công th c th c nghi m, khôối lứ ự ệ ượng quy vêằ đấằu to thanh truyêằn đượ c xác đ nh theo công th c sau: ị ứ

mB = (0,650 ÷ 0,725).mtt Ta ch n: mọ B = 0,7.m = 0,7.12,67 = 8,869 (g/cmtt 2).

Khôối lượng các chi tiêốt chuy n đ ng quayể ộ : bao gôằm khôối lượng c a tr c khu u ủ ụ ỷ và đấằu to thanh truyêằn:

mr = m + m = 19 + 8,869= 27,869 (g/cm )kB 2 Trong đó:

mk : khôối lượng c aủ tr c khu uụ ỷ trên m t đ n v di n tích ộ ơ ị ệ (g/cm ).2 mtt : khôối lượng c a thanh truyêằn trên m t đ n v di n tíchủ ộ ơ ị ệ (g/cm2) b L c quán tính c a khốối lự ủ ượ ng chuy n đ ng t nh tiềốnể ộ ị

L c quán tính c a các khôối lự ủ ượng chuy n đ ng t nh tiêốn theo góc α để ộ ị ượ c tính

ω: tôốc đ góc c a tr c khu u (rad/s)ộ ủ ụ ỷ λ: thông sôố kêốt cấốu c a đ ng c λ = 0,25ủ ộ ơ c L c quán tính c a khốối lự ủ ượ ng chuy n đ ng quay ể ộ

L c quán tính c a khôối lự ủ ượng chuy n đ ng quay tác d ng lác d ng lên để ộ ụ ụ ườ ng

ω: tôốc đ góc c a tr c khu u (rad/s)ộ ủ ụ ỷ λ: thông sôố kêốt cấốu c a đ ng c λ = 0,25ủ ộ ơ

3 Hệ lực tác dụng trên cơ cấu piston - trục khuỷu - thanh truyền

Dưới đấy là hệ ự l c tác d ng trên c cấốu piston – tr c khu u – thanh truyêằn giaoụ ơ ụ ỷ tấm.

Ptt - L c d c theo đự ọ ường tấm thanh truyêằn

Z - L c pháp tuyêốn theo đự ường t tấm chôốt đêốn tấm c khu uừ ổ ỷ T - L c tiêốp tuyêốn vuông góc v i l c pháp tuyêốnự ớ ự

α - góc quay c a khu u tr c.ủ ỷ ụ

β - góc l ch gi a đệ ữ ường tấm thanh truyêằn và đườ ng tấm xylanh V i gớ óc lằốc c a thanh truyêằn ủ β được xác đ nh theo góc quay ị α c a tr c theo ủ ụ bi u th c sau: ể ứ

sin sin sin 0,25.sin

arcsin 0,25.sin

T hình trên ta có th dêẽ dàng tính đừ ể ược các l c lác d ng lên c cấốu piston – ự ụ ơ khu u tr c – thanh truyêằn giao tấm nh sau:ỷ ụ ư

L c t ngự ổ c ngộ tác d ng lền ụ chốốt piston P1

T ng h p l c Pổ ợ ự 1 tác d ng lên chôốt piston bao gôằm l c quán tính c a khôối lụ ự ủ ượ ng chuy n đ ng t nh tiêốn và l c khí th Trong quá trình tính toán đ ng l c h c các l c ể ộ ị ự ể ộ ự ọ ự này được tính toán trên đ n v di n tích đ nh piston:ơ ị ệ ỉ

L c Pự tt sau khi d i xuôống tấm chôốt khu u l i đờ ỷ ạ ượ c phấn thành hai phấn l c là ự l c tiêốp tuyêốn T (sinh ra mômen quay) và l c pháp tuyêốn Z (gấy uôốn tr c khu u) ự ự ụ ỷ Chúng đ ược tính bằằng các quan h sau:ệ

Moment quay tr c khu u c a m t xylanhụ ỷ ủ ộ

Các kêốt qu tính Pả kt, P , P , T, N, Z đj1 ược ghi l i b ng dạ ở ả ướ i đấy:

Bảng 3: Bảng số liệu tính toán động lực học của cơ cấu

piston - trục khuỷu - thanh truyền.

%Góc xupap nap mo som: 11 do Truoc DCT %Góc xupap nap dong muon: 61 do Truoc DCD %Góc xupap xa mo som: 52 do Sau DCD %Góc xupap xa dong muon: 10 do Sau DCT %Góc danh lua som: 20 do % HIEU CHI THAI - NAP

% QUA TRINH NAP

a2 = linspace(10,180,1000);

X2 = R*(1-cosd(a2)+(lamda/4)*(1-cosd(2*a2)));V2 = X2*Sp+Vc;

P2 = linspace(Pa,Pa,1000);%MN/m2% QUA TRINH NEN

a3 = linspace(180,340,1000); %340 vi co goc danh lua som 20 do

title('DO THI P-V');xlabel('The tich V (dm3)');ylabel('Ap suat P (MN/dm2)');grid on

hold on