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 LỚN MÔN 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

Ý KIẾN NHẬN XÉT

1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên

………

………

………

………

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

………

………

………

………

2.2 Nội dung báo cáo: ………

………

………

………

2.3 Kết quả đạt được: ………

………

………

2.4 Những tồn tại (nếu có): ………

………

………

………

………

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Khoa Cơ khí động lực , TrườngĐại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM đã đưa bộ môn Tính toán động cơ đốt trongvào 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 tỏlòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên bộ môn là thầy PGS.TS Lý Vĩnh Đạt đã dàycông truyền đạt kiến thức và cung cấp rất nhiều kiến thức bổ ích và nhiệt tìnhhướng 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 tàinghiên cứu động cơ này Nhưng do kiến thức hạn chế và không có nhiều kinhnghiệm 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 tiểuluận của em được hoàn thiện hơn

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

Xin trân trọng cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN NHIỆT 1.1 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 thuộcvào độ cao so với mực nước biển Càng lên cao thì càng giảm do không khí càngloãng, 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 củamôi 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 cóthể 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 𝑃𝑃Giá trị của phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như tỷ số nén 𝑃𝑃 𝑃, thànhphần hỗn hợp α, tốc độ quay n, góc đánh lửa sớm (ở động cơ xăng) hoặc gócphun sớm nhiên liệu (ở động cơ diesel)

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

Nếu góc phun sớm nhiên liệu hoặc đánh lửa sớm quá nhỏ thì quá trình cháyrớt 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 khícông 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

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 nhiệttại 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 độđộng 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, tínhtoán nhiệt thường phải tính ở chế độ công suất cực đại, hệ số dư lượng không khíchọn 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

Xăng 0,93÷0,97Diesel

- Buồng đốt thống nhất

- Buồng cháy ngăn cách

0,90÷0,950,92÷0,96

Suy ra, ta chọn λ = 3,5

Bảng thông số tự chọn

Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn 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 quá trình nén

=> Ta Có: ;

1.2.2.4 Chỉ số nén đa biến trung bình n 1

1.2.3.2 Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh M1

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 trướcnên 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 β z

1.2.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn Q H

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

1.2.3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tzzzzz

Đối với động cơ xăng được tính theo công thức:

M

=> T = 3200 (z oK)

1.2.3.10 Áp suất cuối quá trình cháy P z

Động cơ xăng nên chọn = = 10,5

1.2.4.3 Xác định chỉ số giãn nở đa biến trung bình

1.2.4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở P b

1.2.5 Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình

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

p

S n

V

= (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 tathu được và nhiệt lượng mà nhiên liệu tỏa ra khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu dạnglỏng:

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 )h c 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)z c

Điểm b (Vb,Pb): điểm cuối hành trình giãn nở với V = Vb a

Điểm r (Vr,Pr): điểm cuối hành trình thải

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

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

Từ đó ta tính được: P = P xn a

1( a)n xnVV

Bằng cách cho các giá trị V đi từ V đến V ta lần lượt xác định được giá trị P ,xn a c xnkết 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 2Tương tự ta có: P Vz.zn2 P Vxg.xgn2

=>

2.n z

xg z xg

V

VTrong đó: P , V là áp suất và thể tích khí tại một điểm bất kì trên đường congxg xggiãn

nở

Bằng cách cho các giá trị V đi từ V đến V ta lần lượt xác định được các giá trịxg z b

Pxg, kết quả tính toán được ghi trong bảng

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

r

c r

c a c

;

'' '' '

2

n z

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

2

V n tôốc trung bình c a piston:ậ ủ

n tb

30

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

p 2

Ta có b ng sốố li u sau:ả ệ

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 ệtích MN/m , nên:2

kt

kt 0 p

FĐôằ 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 nhịbằằng các quan h sau (theo góc quay α v i các bệ ớ ước tằng đêằu 5o)

kt a x

V

V

V i: ớ n1 = 1,372, V = 426,63 (cm ), p = 0,0912 (MN/m )a 3 a 2

kt z x

V

P p V

V i: ớ n2 = 1,25, V = 40,63 (cm ), p = 8,79 (MN/m )z 3 z 2

Suy ra:

1,25 kt

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

40,25

4

Th tích toàn b c a đ ng c t i ể ộ ủ ộ ơ 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

Nhóm chi tiềốt

Đ ng c xăngộ ơ

D = 60÷100(mm)

Đ ng c Dieselộ ơ

D = 80÷120(mm)

Chú ýPiston, m (g/cm )np 2

- H p kim nhômợ

- H p kim gangợ

8÷1515÷25

15÷3025÷40

Giá tr l n h n đôối v iị ớ ơ ớ

đ ng c có D l nộ ơ ớThanh truyêằn, mtt (g/cm2) 10÷20 25÷40 Giá tr nh s d ngị ỏ ử ụ

cho đ ng c có t sôốộ ơ ỷS/D<1

Tr c khu u, mụ ỷ k (g/cm )2

- Thép rèn

- Gang đúc

15÷2010÷20

20÷4015÷30(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 ỷtruyêằn 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

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 )k B 2Trong 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 theo công th cứ (v i α t 0ớ ừ o, 15 , 30 ,…, 705 , 720o o o o):

mj = m + m , là t ngnp A ổ khôối lượng chuy n đ ng tinh tiêốn ể ộ (g/cm ).2

R: bán kính quay c a tr c khu u ủ ụ ỷ (m)

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 tấm má khu u có đ l nỷ ộ ớ :

mr = m + m , là t ngk B ổ khôối lượng chuy n đ ng tinh tiêốnể ộ (g/cm2)

R: bán kính quay c a tr c khu u ủ ụ ỷ (m)

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 ỷtấm

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 sinsin 0,25.sinarcsin 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 ơkhu 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 ựnày được tính toán trên đ n v di n tích đ nh piston:ơ ị ệ ỉ

P

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 ỷChúng đ ược tính bằằng các quan h sau:ệ

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

2 1

sin

cosCác kêốt qu tính Pả kt, P , P , T, N, Z đj 1 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