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

Tính và vẽ đặc tính ngoài của động cơ: 1 tuần4.. 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 k

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM

Lê Trung Nguyên 18145407 NHÓM : 21

LỚP : Chiều thứ 4 – tiết 7 8 9TP.HỒ CHÍ MINH, ngày 20 tháng 12 năm 2020

TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VN

1

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN MÔN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Họ và Tên SV: Phan Thanh Sơn MSSV: 15145343 LỚP

Trần Hiếu Liêm MSSV: 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): 103 Số vòng quay, n (vòng/phút): 3500

Tỷ số nén, ε : 17,7 Hệ 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

2

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

- Vẽ đồ thị công chỉ thị: 1 tuần

2 Tính toán động học, động lực học và vẽ bản vẽ về động học và động lực học: 3 tuần

- Tính toán động học và động lực học: 1 tuần

- Vẽ bản vẽ về động học và động lực học: 2 tuần

3 Tính và vẽ đặc tính ngoài của động cơ: 1 tuần

4 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 C Ụ Ụ

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

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

1 CÁC THÔNG SÔỐ CẦẦN CH N CHO TÍNH TOÁN NHI T:Ọ Ệ

1.1 Áp suấất không khí n p pạ 0 6

1.2 Nhi t đ không khí n p m i Tệ ộ ạ ớ 0 6

1.3 Áp suấất khí n p trạ ướ c xupap n p pạ k 6

1.4 Nhi t đ khí n p trệ ộ ạ ướ c xupap n p Tạ k 6

1.5 Áp suấất cuôấi quá trình n p pạ a 6

1.6 Ch n áp suấất khí sót pọ r

1.7 Nhi t đ khí sót Tệ ộ r

1.8 ộĐ tăng nhi t đ khí n p m i ΔTệ ộ ạ ớ 6

1.9 Ch n h sôấ n p thêm λọ ệ ạ 1 7

1.10 Ch n h sôấ quét buôồng cháy λọ ệ 2 7

1.11 Ch n h sôấ hi u đính t nhi t λọ ệ ệ ỷ ệ t 7

1.12 H sôấ l i d ng nhi t t i đi m Z ệ ợ ụ ệ ạ ể (ξZ ) 7

1.13 H sôấ l i d ng nhi t t i đi m b ệ ợ ụ ệ ạ ể (ξb ) 7

1.14 Ch n h sôấ d lọ ệ ư ượ ng không khí α 7

1.15 Ch n h sôấ điêồn đấồy đ đôồ th công φọ ệ ủ ị d 7

1.16 T sôấ tăng ápỷ ( ):

2 TÍNH TOÁN NHI T:Ệ

2.1 Quá trình n pạ

2.2 Quá trình nén:

2.3 Quá trình cháy:

2.4 Tính toán quá trình dãn nở: 10

2.5 Tính toán các thông sôấ đ c tr ng c a chu trìnhặ ư ủ : 11

2.6 Tính toán thông sôấ kêất cấấu đ ng c :ộ ơ 12

2.7 Vẽẽ đôồ th công ch th :ị ỉ ị

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

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

1.1 Chuy n v pistonể ị :

1.2 Tôấc đ pistonộ :

1.3 Gia tôấc piston:

2 Đ NG L C H C C A C CẦỐU TR C KHU U-THANH TRUYÊẦN:Ộ Ự Ọ Ủ Ơ Ụ Ỷ 22

2.1 L c khí thự ể:

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

2.3 H l c tác d ng trên c cấấu khu u tr c – thanh truyêồnệ ự ụ ơ ỷ ụ : 24

2.4 Mômẽn quay c a đ ng c nhiêồu xi lanhủ ộ ơ : 41

2.5 L c tác d ng lên chôất khu uự ụ ỷ : 44

PH L CỤ Ụ 46

4

STT Tên thông số Kí hiệu Giá

trị

Đơn vị

Ghi chú

2.4l TDCi

Động cơ Diesel, tăng áp

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:

1.1 Áp suất không khí nạp p0

Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển:

P = 0,1 [MN/m ]0 2

1.2 Nhiệt độ không khí nạp mới T0

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 0 kk o o

1.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp pk

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

1.4 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp Tk

Đối với động cơ 4 kỳ tăng áp:

Chọn m=1,5: (oK)

1.5 Áp suất cuối quá trình nạp pa

Với động cơ bốn kỳ tăng áp:

700 900 Ko

Ta có thể chọn: T = 900 Kr o

1.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới ΔT

Khi tiếến hành tính toán nhi t c a đ ng c ng ệ ủ ộ ơ ườ i ta th ườ ng ch n ọ

tr sỗế căn c vào sỗế li u th c nghi m ị ứ ệ ự ệ

V i đ ng c diesel: ớ ộ ơ Ta chọn ΔT = 20oC.

1.9 Chọn hệ số nạp thêm λ1

6

H sỗế n p thếm bi u th s t ệ ạ ể ị ự ươ ng quan l ượ ng tăng t ươ ng đỗếi c a ủ hỗỗn h p khí cỗng tác sau khi n p thếm so v i l ợ ộ ớ ượ ng khí cỗng tác chiếếm

ch th tích ổở ể

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

1.10 Chọn hệ số quét buồng cháy λ 2

Đối với những động cơ tăng áp :

Ta chọn λ = 0,3.2

1.11 Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λ t

Thông thường khi tính cho động cơ diesel có α = 1,51,8 :

Ta chọn λ = 1,11.t

1.12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (ξ )Z

H sỗế l i d ng nhi t t i đi m ệ ợ ụ ệ ạ ể Z () ph thu c vào chu trình cỗng tác ụ ộ

đ ng c ộ ơ Đối với động cơ diesel ξ = 0.65 0,85Z

Ta chọn ξ = 0,85.Z

1.13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (ξ )b

H sỗế l i d ng t i đi m b ( ) ph thu c vào nhiếầu yếếu tỗế: tỗếc đ , ệ ợ ụ ạ ể ụ ộ ộ

đ ng c , t sỗế nén ộ ơ ỷ

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.

1.15 Chọn hệ số điền đầy đủ đồ thị công φd

H sỗế điếần đầầy đỗầ th cỗng ( ) đánh giá vếầ phầần hao h t vếầ di n tích ệ ị ụ ệ

c a đỗầ th cỗng th c tếế so v i đỗầ th cỗng tính toán ủ ị ự ớ ị Đối với động cơ diesel buồng cháy thống nhất φ = 0,9 0,95d

P P

v k r

T p

m a

r r

[kJ/mol oK]

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

Khi tính cho đô •ng cơ diesel theo công thức sau :

n – 1 = 1  1 

' 1 '

8,314

2

n v

- Lượng khí nạp thực tế vào xi lanh M1

Đối với động cơ Diesel:

(kmol kk/kg nl)

- Lượng sản vật cháy:

(kmol SVC/kg nl)

- Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết 0

- Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế: 

2

1

1 1

rr

=

- 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:

- Áp suất cuối quá trình giãn nở :

- Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr :

- Sai số: , Tr là chênh lệch nhiệt độ khí sót tính toán và chọn ban đầu.

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

4 -1218.54

1200.068

6054.97

5 -1849.73

1425.577

6381.34

5 -2088.55

1496.402

6699.73

7 -2341.23

1564.842

7009.46

9 -2607.52

1630.776

2054.793

9300.61

2 -5557.35

2093.409

9489.04

6 -5938.25

2128.554

9662.28

2 -6327.78

2160.161

10086.3

1 -7541.77

2233.185

10194.4

1 -7959.32

2250.101

45

679 -9.82127 0.10600 -1.84608 -0.01307

10285.2

9 -8382.12

2263.241

10358.6

5 -8809.45

2272.578

2278.089

2277.584

10471.8

7 -10548.7

2271.559

10454.2

2261.692

10417.9

3 -11425.1

2247.994

10362.9

8 -11862.2

2230.485

10289.3

5 -12297.5

2209.191

10197.0

2184.145

10086.2

2 -13159.1

2155.387

9956.90

1 -13583.8

2122.963

2086.925

9643.49

2 -14416.8

2047.332

9039.92

1 -15613.2

1907.908

8283.83

1739.205

7999.79

8 -17076.4

1676.892

7700.55

1 -17413.6

1611.713

46

702 -4.60836 0.10600 -2.71090 -0.01915

7386.62

3 -17737.9

1543.776

7058.57

6 -18048.8

1473.198

6717.00

6 -18345.5

1400.098

5617.55

5 -19144.8

1166.935

5228.43

4 -19379.1

1085.035

4829.19

8 -19596.5

1001.276

4420.60

5 -19796.6

915.8005

4003.43

6 -19978.9

828.7556

2708.55

5 -20415.6

559.7049

2265.24

8 -20523.4

467.8949

1817.52

5 -20611.9

375.2825

1366.25

282.0265

912.322

5 -20730.4

188.2868

94.22422

47

2.4 Mômẽn quay c a đ ng c nhiêồu xi lanh ủ ộ ơ :

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:

Trong đó: tổng lực tiếp tuyến

R: bán kính quay của trục khuỷu

2.4.1 Góc lệch công tác k

Trong đó: :số kì

i: số xilanh

48

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:o o

- Khuỷu trục của xilanh 3 nằm ở: α3 = 720 – 180 = 540o o o

- Khuỷu trục của xilanh 4 nằm ở: α4 = 540 – 180 = 360o o o

- Khuỷu trục của xilanh 2 nằm ở: α3 = 360 – 180 = 180o o o

50

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

- Giữa xilanh 1 và 2 là 180o

- Giữa xilanh 2 và 3 là 360o

- Giữa xilanh 3 và 4 là 180o

2.5 L c tác d ng lên chôất khu u ự ụ ỷ :

Tại chốt khuỷu có các lực tác dụng sau:

PHỤ LỤC Code của đồ thị P-V

% Diên tích dinh piston

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

plot(a,n);

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

55

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 56