Đồ án môn học động cơ động cơ diesel buồng đốt thống nhất tăng áp

Số liệu ban đầuLoại động cơ : Diesel buồng thống nhất, không tăng ápÁp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển: MN/Nhiệt độ không khí nạp mới Nhiệt độ không khí nạp mới phụ t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

TP Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2023

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCMKHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BỘ MÔN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Đồ án môn học: Động cơ

TP Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2023

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

1 Số liệu ban đầu

Loại động cơ: diesel

2 Nội dung thuyết minh

a Tính toán nhiệt và xây dưng giản đồ công chỉ thị động cơ.b Tính toán động lưc học cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền.

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

12Mômen xoắn cưc

1.2.5 Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình 10

1.2.6 Thông số kết cấu động cơ 11

1.2.7 Vẽ đồ thị công chỉ thị 13

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC

2.1 Chuyển vị của piston 18

2.2 Tốc độ piston 21

2.3 Gia tốc piston 22

2.4 Lưc khí thể 23

2.5 Lưc quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến 24

2.6 Lưc quán tính (lưc ly tâm) của khối lượng chuyển động quay Pk25 2.7 Hệ lưc tác dụng trên cơ cấu Trục khuỷu-Thanh truyền 25

2.7.1 Lưc tổng cộng tác dụng lên đỉnh Piston 25

2.7.2 Lưc tác dụng dọc tâm Thanh truyền và lưc ngang N ép Piston lên thành Piston 27

2.7.3 Lưc tiếp tuyến T và lưc pháp tuyến Z 28

2.8 Moment quay trục khuỷu của một xylanh 30

2.9 Đồ thị vector phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 31

PHỤ LỤC: CODE MATLAB 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

Hình 1 1 Đồ thị phụ tải .32

PHỤ LỤC BẢNG

Bảng 1 Số liệu tính toán nhiệt động cơ 12

Bảng 2 Bảng các góc mở sớm đóng muộn của các súpap 15

Bảng 3 Bảng số liệu P-V 48

Bảng 4 Bảng số liệu động học 64

Bảng 5 Bảng số liệu động lưc học 66

CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN NHIỆT1.1 Trình tự tính toán

1.1.1 Số liệu ban đầu

Loại động cơ : Diesel (buồng thống nhất, không tăng áp)

Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển: (MN/

Nhiệt độ không khí nạp mới

Nhiệt độ không khí nạp mới phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của môi trường,nơi xe sử dụng Nước ta thuộc khu vưc nhiệt đới, nhiệt độ trung bình ngày có thể

Áp suất cuối quá trình nạp

Áp suất cuối quá trình nạp thường được xác định bằng công thức thưc nghiệm Với động cơ bốn kỳ, không tăng áp

Phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp khí, mức độ giãn nỡ và sư trao đổi nhiệt trong quá trình giãn nở và thải Đối với động cơ diesel: 900

Ta chọn :

Độ tăng nhiệt độ khi nạp mới (ΔT)

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

Với động cơ Diesel: ΔT = Chọn ΔT =

Chọn hệ số nạp thêm (

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

Hệ số nạp thêm trong giới hạn 2

Chọn

Chọn hệ số quét buồng cháy

Đối với động cơ không tăng áp chọn

Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt (

Phụ thuộc vào thành phần của khí hỗn hợp α và nhiệt độ khí sót Thông thường tính cho động cơ diesel:

Với α = 1,25 1,4 Chọn Với α = 1,5 1,8 Chọn

Chọn loại động cơ Diesel có buồng đốt thống nhất: α = 1,45 1,75 => Chọn

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z ( phụ thuộc vào chu trình công tác động cơ Đối với động cơ Diesel ta có thể chọn

Ta chọn

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( ) phụ thuộc vào nhiều yếu tố : tốc độ , động cơ , tỷ số nén Đối với động cơ Diesel ta có thể chọn

Ta chọn

Chọn hệ số dư lượng không khí (α)

3

Hệ số ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy Ta chọn hệ số dư lương không khí cho động cơ diesel tăng áp nằm trong khoảng α = 1,45 1,75 (buồng cháy thống nhất)

Ta chọn α = 1,7

Chọn hệ số điền đầy đồ thị công (

Hệ số điền đầy đồ thị công ( ) đánh giá về phần hao hụt về diện tích của đồ thị công thưc tế so với đồ thị công tính toán Đối với động cơ diesel có buồng đốt thống nhất

Ta chọn 3

Tỷ số tăng áp (

Là tỷ số giữa áp suất của hỗn hợp khí trong xi lanh ở cuối quá trình cháy và quá trình nén Đối với động cơ Diesel có buồng cháy thống nhất:

Ta chọn

1.2 Tính toán các quá trình công tác

1.2.1 Quá trình nạp

Hệ số nạp

Hệ số nạp được xác định theo công thức:

Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót có thể chọn:

4

Hệ số khí sót

Hệ số khí sót được tính theo công thức:

Nhiệt độ cuối quá trình nạp

Nhiệt độ cuối quá trình nạp được tính theo công thức:

1.2.2 Quá trình nén

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy

Khi α > 1 tính cho động cơ diesel theo công thức

= 20,8 + 2,66

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén

= 19,83 + 2,11 =

5

=> ;

Tỷ số nén đa biến trung bình

=>

Áp suất quá trình nén

Nhiệt độ cuối quá nén

=> Phù hợp với động cơ Diesel 4 kỳ buồng thống nhất tăng áp 1.2.3 Quá trình cháy

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

Trong đó: C, H, O là thành phần của carbon, hyđro, ôxy tính theo khối lượng.

Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh

Lượng sản vật cháy

Với , lượng sản vật cháy được tính theo công thức :

Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết

6

Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế

Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm

Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn

Với động cơ Diesel khi thì

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điểm Z

Với

Nhiệt độ cuối quá trình cháy

Với (kJ/kg)( tra bảng ) Thế số vào, ta được:

Giải phương trình ta được:

Áp suất cuối quá trình cháy

1.2.4 Quá trình giãn nở

Tỷ số giãn nở đầu

7

Hình 8 Đồ thị lực pháp tuyến T

26

*Lực pháp tuyến Z được tính theo công thức:

Thay các giá trị chạy từ 0 đến 720 ta được các giá trị của lưc pháp tuyến Z ứng với

Hình 10 Đồ thị moment quay trục khuỷu của một xylanh

2.9 Đồ thị vector phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Dùng MATLAB ta vẽ được đồ thị phụ tải như sau:

28

Hình 11 Đồ thị phụ tải

29

% TINH TOAN NHIET VA DO THI CONG P-V % QUA TRINH NAP

ahc1=[0 10 20 30 40]; %goc dong muon supap thai = 40 Phi4

% QUA TRINH GIAN NO

a6 = linspace(373,490,118); %Goc mo som suppap thai = 50

title('DO THI Pkt, Pj, P1'); xlabel('Goc quay truc khuyu (Do)');

title('LUC TAC DUNG DOC TAM THANH TRUYEN');

%DO THI LUC NGANG N

title('LUC NGANG N TAC DUNG LEN VACH XY LANH');

%DO THI LUC T

T=P1.*sind(alpha+beta)./cosd(beta); plot(alpha,T,'linewidth',1.3);

title('LUC TIEP TUYEN T LAM QUAY TRUC KHUYU'); xlabel('goc quay truc khuyu(do)'); ylabel('T (MN)'); grid ;on

%DO THI PHAP TUYEN Z

figure(9);

34

Z=P1.*cosd(alpha+beta)./cosd(beta); plot(alpha,Z,'linewidth',1.3); grid ;on

title('LUC PHAP TUYEN Z GAY UON TRUC KHUYU'); xlabel('goc quay truc khuyu(do)');

title('MOMENT QUAY TRUC KHUYU CUA MOT XY LANH');xlabel('goc quay truc khuyu(do)'); ylabel(' (MN)');

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Giáo trình Động cơ Đốt trong 1, Nguyễn Văn Trạng, Đại học Sư phạm Kỹ

Đồ thị công chỉ thị P - V

37

Đồ thị P – a , Pj, P1

38

Đồ thị quãng đường Sp

39

Đồ thị Vp

Đồ thị Jp

40

Đồ thị T(α)

41

Đồ thị Z(α)

42

Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt trục khuỷu (T – Z)43

Bảng số liệu đồ thị P-V

44