báo cáo môn học tính toán động cơ đốt trong

TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG HỌC wd 1.1 Thông số cho trước của động CO..... Tính chí số nén đa biến trung bình mị: Chọn trước nụ, thế vào phương trình sau, xác định n¡ bằng phương pháp gần đúng

DAI HOC DA NANG TRUONG DAI HOC SU PHAM KY THUAT

KHOA CO KHI

BAO CAO MON HOC TINH TOAN DONG CO DOT TRONG

Da Nang, 2/2023

MUC LUC

I TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG HỌC wd

1.1 Thông số cho trước của động CO secssssesssssssseesssssesssssencssesnceacesssasssssaseacaneaceneacenes 2 1.2 Thông sỐ chọn .s- 5£ 5< se sEEsE*EE*E3EE3EE* E3 E3EE4E23E5EE9EE519E1E3E15 171252519 9 s52 3 1.3 Tính toán các thông số của chu trình s- s5 se sesseseese+sExsessessrsesseerssrxe 4 1.3.1 Tính toán các chu trình nạp sóc 310531030533 02 g0 TÝ kế 4 IV ni y6 7n 4

IL TINH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỌNG LỰC HỌC 5- << sccs cscse se sseses 14

2.5 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu: 55s s cscsescesssseeesssesrsese 37 2.6 Đồ thị khai triển Q-z: 41

2.7 Đồ thị mài mòn chOt KHUGU f csecsssesssesssssesscssesscsssescssssssssscesaneenceneeseaeeseacaneas 43

I TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG HỌC

1.1 Thông số cho trước của động cơ

- Động cơ được chọn là PV544

Tên thông số Ký hiệu 'Thứ nguyên Giá trị

Kiểu động cơ Động cơ

xăng ,không tăng

Công suật có ích N Kw 44

Sô vòng quay n vòng/ phút 4500 Đường kính xi lanh D mm 79.4 Dung tích xy lanh Vv cc 1580 Hanh trinh piston 5 mm 80

Góc mở sớm xupáp nạp 1 độ 7 Góc đóng muộn xupáp nạp › độ 30 Góc mở sớm xupáp thải (3 độ 33 Góc đóng muộn xupáp thải a độ 35

Áp suất khí nạp Py MN/n? 0,1

Nhiét d6 khi nap Ty K 296

Hệ số dư lượng không khí œ 0.81

Hệ số lợi dụng nhiệt tại b &, 0,85

Hệ sô nạp thêm At 1,02

Hệ sô quét buông cháy À 1

Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt % 1,13 Hệ số điền đây đô thị pa 0,915

Thanh phan trong Ì kg nhiên liệu [kg| | Khôi lượng | Nhiệt trị thâp

Nhiên liêu C H 0 phan tt my Qu [kj/kg]

[kg/kmol] Xang 0,855 0,145 0 110 - 120 43.995 Diesel 0,87 0,126 0,004 180 - 200 42.530

1 C H On

= — (++ — =0,511 ° 021127 4 32) °

5 Tinh sé mol khi nạp mới M::

M,=a.M,= 0,4146 1.3.2 Tinh qua trinh nén

6 Tý nhiệt của không khí mC_,, (kJ/kmol.K):

.T =21,426 7 Tỷ nhiệt mol cua san pham chay mc” (kJ/kmol.K):

b MC y= 0,457 =19,806+ 27019

mC;=d,+'T = 21,663

Nếu 0.7< œ<l thì: a} rsub {v} =17,997+ 3,504 i= 20,835

b} rsub {v} = left (360,34+252,4, right).1{O}4{-54 =

0,0056 8 Ty nhiét cia hén hop chay mC, (kJ/kmol.K):

1+y,

' b,+ cụ

b= l+y, *_ 9 004 9 Tính chí số nén đa biến trung bình mị:

Chọn trước nụ, thế vào phương trình sau, xác định n¡ bằng phương pháp gần đúng

Chọn chỉ sô nị J1373 |

10 Tính nhiệt độ cuối kỳ nén T (K): T,=T,.e""'= 749 207 11 Tính áp suất cuỗi kỳ nén p‹ (MN/m?):

P.=Pp,-€'= 1,335

Loại động cơ ni Pc [MN/m’] T: [K]

Diesel

- Buong chay théng nhat 1,34 - 1,42 3,5 - 6,0

GVHD: TS Nguyén Minh Tién

1.3.3 Tính quá trình cháy 12 Tính AM:

B,—1 Š,

—a 1,106

17 Tính hệ số toả nhiệt x, tại z:

a Tố

18 Tốn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn: a < I thì A Qu = 120.10.(1-œ).Mo = 11671,428 (động cơ đánh lửa cưỡng bức) 19 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z

B,

20 Nhiệt độ cực đại của chu trình T; (K):

Nhiệt độ cực đại tính theo phương trình cháy:

z (Q¿¿H—QH) zn M, 4 1+ Y„|

Đưa về dang phương trình bậc hai: ATỆ+BT,+C=0

Các hệ số A, B, C của phương trình xác định theo bảng:

Động cơ đánh b, a ” ———m— —€,(Qu-AQn) by —.T.).T lửa cưỡng bức bị 2 BeBe M,.(1+y,) (a,+ 2 JT

Động cơ Diesel B, 2 b., B,.(a,,+8,314) » M,.(1+y,) (a,+ 2 T,+8,314.A).T, —§,- Qu by

A= 0,003 125016 B= 23,05676771 C= -76715,23217 > Tz= 2504

p=1 (động cơ đánh lửa cưỡng bức) 24 Tỷ số giãn nở sau:

ó=¿ = 7,5 (động cơ đánh lửa cưỡng bức)

25 Kiểm nghiệm lại trị số nạ:

Chọn trước n; thế vào phương trình sau, xác định nạ bằng phương pháp gần đúng

Chon n2 =1,2595

29 Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết (MN/m?):

Trường hợp động cơ đánh lửa cưỡng bức:

Pi=Pi-b,= 0,824

31 Hiéu suat chi thi động cơ ni:

8,314.M,.p T

ƒ— TL 0,252

Qi-Ny- Dx 32 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g; (g/kw.h):

3600000 = ———— = 323,963

On -N; Loại động cơ p¡ [MNAm] ø¡ [g/kw.h] Ni Động cơ xăng 0,68 — 1,18 210 - 340 0,25 - 0,44

1.3.6 Các thông số có ích:

33 Tốn that cơ giới p„ (MN/m ):

Theo công thức kinh nghiệm:

D„=da+b.C„+p,— p,= 0,084 Trong đócC„=Š 7= 0.2 (m/s) Tuy theo déng co va ty s6 S/D, loai buồng cháy (động cơ Diesel) tra các giá tri a, b theo bang sau:

Độ - SÐ>1 0,05 0,0155 Ong €O XANE SID<1 0.04 0.0135

8

— n.S 79.388

Sai léch AD=|D,—D|=0.015<0,1mm thi dat

1.3.7 Vẽ đồ thị công

Để vẽ được đồ thị công cần phải thực hiện những bước sau:

40 Xác định các điểm trên đường nén với chỉ số nén đa biến n¡

Phương trình đường nén: pV"=const, do đó nêu gọi x là điểm bắt kỳ trên đường nén

thì:

n

PV" =P Ying Rut ra: Y= | ‘

Vv

Dat vi ta CÓ: P= - — nụ là chỉ số nén đa biến trung bình, xác định thông qua tính toán nhiệt

i Đường nén Đường giản nở

ph 0.06077 29.33 1 1.000 1.000 1.336 67.59 1.000 1.000 4.940 | 250.00 0.09115 44.00 1.5 1.745 0.573 0.766 38.74 1.666 0.600 2.965 | 150.02 0.12154 58.67 2 2.590 0.38ó 0.51ó 26.10 2.394 | 0.418 2.064 | 104.42 0.15192 73.33 2.5 3.519 0.284 0.380 19.21 3.171 0.315 1.558 78.84 0.18231 88.00 3 4.519 0.221 0.296 14.96 3.990 | 0.251 1.238 62.66 0.21269 102.67 3.5 5.585 0.179 0.239 12.10 4.845 0.206 1.020 51.60

10

GVHD: TS Nguyén Minh Tién Nhom SVTH: nhom 1

0.24308 | 117.33 4 6.709 0.149 | 0.199 10.08 5.732 | 0.174 0.862 43.62 0.27346 | 132.00 4.5 7.886 0.127 | 0.169 8.57 6.648 | 0.150 0.743 37.60 0.30385 | 146.67 5 9.114 0.110 | 0.147 7.42 7.592 | 0.132 0.651 32.93 0.33423 | 161.33 5.5 10.388 0.096 | 0.129 6.51 8.560 | 0.117 0.577 29.20 0.36462 | 176.00 6 11.706 0.085 | 0.114 5.77 9.552 | 0.105 0.517 26.17 0.39500 | 190.67 6.5 13.066 0.077 | 0.102 5.17 10.565 | 0.095 0.468 23.66 0.42538 | 205.33 7 14.465 0.069 | 0.092 4.67 11.598 | 0.086 0.426 21.55 0.45577 | 220.00 75 15.902 0.063 | 0.084 4.25 12.651 | 0.079 0.391 19.76

II

GVHD: TS Nguyễn Minh Tiên

® Hiệu chỉnh điểm quá trình nén :

+ Từ O' của đồ thị Brick xác định góc đóng muộn của xupap nạp là 30°, ta vẽ từ điểm trên đồ thị Brick I đường song song với trục y (trục áp suất) và cắt đồ thị công tại đường nén thì ta sẽ được điểm đóng muộn của xupap nạp nên trên đồ thị công

+ Động cơ được chọn có góc đánh lửa sớm là 14°, ta vẽ từ điểm trên đồ thị Brick I

12

đường thắng song song với với y ( trục áp suất) và cắt đồ thị công tại đường nén thì

ta sẽ được điểm phun sớm của động cơ

® Hiệu chỉnh điểm quá trình cháy giãn nở :

+ Từ O' của đồ thị Brick xác định góc mở sớm của xupap thải là 53°, ta vẽ từ điểm trên đồ thị Brick I đường song song với trục y (trục áp suất) và cat d6 thị công tại đường cháy giãn nở thì ta sẽ được điểm mở sớm của xupap thải nên trên đồ thị công

® Động cơ được chọn góc đóng muộn của xupap thải là 35° nên nó sẽ trùng với điểm chết trên của Piston

45 Đồ thị công hiệu chỉnh :

Đồ thị vận tốc pIston Vị:

Công thức : Vx¿ Đồ thị gia tốc piston J,:

Công thức: j x(m/s¿¿2)=œˆ R[cosọ+Acos2ø0)¿ @ rad S.(m) V,(m/s) Jx(m/s2)

0 0.000 0.000 0.000 11103.357 10 0.175 64.567 407.907 10834.486 20 0.349 256.306 796.148 10048.127 30 0.524 569.392 1146.533 8802.967 40 0.698 994.311 1443.669 7190.147 50 0.873 1518.153 1676.004 5324.065 60 1.047 2125.000 1836.476 3331.007 70 1.222 2796.414 1922.737 1336.924 80 1.396 3511.995 1936.910 -544 286 90 1.571 4250.000 1884.960 -2220.671 100 1.745 4988.005 1775.736 -3629.211 110 1.920 5703.586 1619.829 -4739.190 120 2.094 6375.000 1428.370 -5551.678 130 2.269 6981.847 1211.923 -6095 296 140 2.443 7505.689 979.589 -6418.916 150 2.618 7930.608 738.427 -6582.296 160 2.793 8243.694 493.241 -6645.861 170 2.967 8435.433 246.733 -6660.989 180 3.142 8500.000 0.000 -6662.014

14 GVHD: TS Nguyén Minh Tién Nhom SVTH: nhom 1

190 3.316 8435.433 -246.733 -6660.989 200 3.491 8243.694 -493.241 -6645.861 210 3.665 7930.608 -738.427 -6582.296 220 3.840 7505.689 -979.589 -6418.916 230 4.014 6981.847 -1211.923 -6095 296 240 4.189 6375.000 -1428.370 -5551.678 250 4.363 3703.586 -l6 19.829 -4739.190 260 4.538 4985.005 -1775.736 -3629.211 270 4.712 4250.000 -1884.960 -2220.671 280 4.887 3511.995 -1936.910 -544.286 290 5.061 2796.4 14 -1922.737 1336.924 300 5.236 2125.000 -1836.476 3331.007 310 3.411 1518.153 -1676.004 3324.065 320 3.585 994311 -1443.669 7190.147 330 5.760 569.392 -1146.533 8802.967 340 5.934 256.306 -796.148 10048 127 350 6.109 64.567 -407.907 10834 486 360 6.283 0.000 0.000 11103.357 370 6.458 64.567 407.907 10834.486 375 6.545 144.815 605.674 10503.173 380 6.632 256.306 796.148 10048.127 390 6.807 569.392 1146.533 8802.967 400 6.981 994.311 1443.669 7190.147 410 7.156 1518.153 1676.004 3324.065 420 7.330 2125.000 1836.476 3331.007 430 7.505 2796.414 1922.737 1336.924 440 7.679 3511.995 1936.910 -544.286 450 7.854 4259.000 1884.960 -2220.671 460 8.029 4985.005 1775.736 -3629.211 470 8.203 3703.586 1619.829 -4739.190 480 8.378 6375.000 1428.370 -5551.678 490 8.552 6981.847 1211.923 -6095 296 500 8.727 7505.689 979.589 -6418.916 510 8.901 7930.608 738.427 -6582.296 520 9.076 8243.694 493.241 -6645.861 530 9.250 8435.433 246.733 -6660.989 540 9.425 8500.000 0.000 -6662.014 550 9.599 8435.433 -246.733 -6660.989 560 9.774 8243.694 -493.241 -6645.861 370 9.948 7930.608 -738.427 -6582.296 580 10.123 7505.689 -979.589 -6418.916 590 10.297 698 1.847 -1211.923 -6095.296

15

GVHD: TS Nguyễn Minh Tiên Nhóm SVTH: nhóm Í

GVHD: TS Nguyễn Minh Tiên

600 10.472 6375.000 -1428.370 -5551.678 610 10.647 5703.586 -1619.829 -4739.190 620 10.821 4988.005 -1775.736 -3629.211 630 10.996 4250.000 -1884.960 -2220.671 640 11.170 3511.995 -1936.910 -544 286 650 11.345 2796.414 -1922.737 1336.924 660 11.519 2125.000 -1836.476 3331.007 670 11.694 1518.153 -1676.004 5324.065 680 11.868 994.311 -1443 669 7190.147 690 12.043 569.392 -1146.533 8802.967 700 12.217 256.306 -796.148 10048.127 710 12.392 64.567 -407.907 10834.486 720 12.566 0.000 0.000 11103.357

16

Nhom SVTH: nhom 1

260 99.760 -35.515 -72.584 270 85.000 -37.699 -44.413 280 70.240 -38.738 - 10.886

310 30.363 -33.520 106.481 320 19.886 -28.873 143.803 330 11.388 -22.931 176.059

530 168.709 4.935 -133.220 540 170.000 0.000 -133.240 350 168.709 -4.935 - 133.220 560 164.874 -9.865 -132.917 570 158.612 -14.769 -131.646 580 150.114 -19.592 -128.378 590 139.637 -24.238 -121.906 600 127.500 -28.567 -111.034 610 114.072 -32.397 -94.784 620 99.760 -35.515 -72.584 630 85.000 -37.699 -44.413 640 70.240 -38.738 - 10.886

670 30.363 -33.520 106.481 680 19.886 -28.873 143.803 690 11.388 -22.931 176.059

Đồ thị tong hop biéu dién sw biến thiên của hành trình, vận tốc, gia tốc của pIston:

BIEU BO THE HIEN SU’ BIEN THIEN CUA QUANG ĐƯỜNG, VẬN TÓC VÀ GIA TÓC

>

E= -0,05 <

` s ` s ° - * ° - *

Đồ thị P-g:

p[MPa] Đồ thị P-L

4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5

Oe

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720 0.5

ơ [độ]

Hình 2.2 Đô thị khai triển P- @

2.2 Đồ thị lực khí thể AP„, quán tính P; và lực tổng P,=AP„+ P;:

% Công thức: APg = Pg.Fp Pị = -m¡.]; Pl= APg + P;

m'p chon = 80 mp 0.396115 mj 0.5199

@ Radian do P P Pg (p-p0) APg Pj Pl 0 0 0.81 0.1162 0.0162 0.0001 -0.0058 -0.0057

20

GVHD: TS Nguyén Minh Tién

10 0.174533 0.53 0.1106 0.0106 0.0001 -0.0056 -0.0056 20 0.349066 -0.19 0.0962 -0.0038 0.0000 -0.0052 -0.0052 30 0.523599 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 -0.0046 -0.0047 40 0.698132 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 -0.0037 -0.0038 50 0.872665 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 -0.0028 -0.0028 60 1.047198 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 -0.0017 -0.0018 70 1.22173 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 -0.0007 -0.0008 80 1.396263 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 0.0003 0.0002 90 1.570796 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 0.0012 0.0011 100 1.745329 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 0.0019 0.0018 110 1.919862 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 0.0025 0.0024 120 2.094395 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 0.0029 0.0028 130 2.268928 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 0.0032 0.0031 140 2.443461 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 0.0033 0.0033 150 2.617994 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 0.0034 0.0033 160 2.792527 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 0.0035 0.0034 170 2.96706 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 0.0035 0.0034 180 3.141593 -0.75 0.085 -0.015 -0.0001 0.0035 0.0034 190 3.316126 -0.71 0.0858 -0.0142 -0.0001 0.0035 0.0034 200 3.490659 -0.59 0.0882 -0.0118 -0.0001 0.0035 0.0034 210 3.665191 -0.47 0.0906 -0.0094 0.0000 0.0034 0.0034 220 3.839724 -0.24 0.0952 -0.0048 0.0000 0.0033 0.0033 230 4.014257 0.26 0.1052 0.0052 0.0000 0.0032 0.0032 240 4.18879 0.76 0.1152 0.0152 0.0001 0.0029 0.0030 250 4.363323 1.18 0.1236 0.0236 0.0001 0.0025 0.0026 260 4.537856 2.03 0.1406 0.0406 0.0002 0.0019 0.0021 270 4.712389 3.18 0.1636 0.0636 0.0003 0.0012 0.0015 280 4.886922 4.8 0.196 0.096 0.0005 0.0003 0.0008 290 5.061455 7.09 0.2418 0.1418 0.0007 -0.0007 0.0000 300 5.235988 10.39 0.3078 0.2078 0.0010 -0.0017 -0.0007 310 5.410521 15.21 0.4042 0.3042 0.0015 -0.0028 -0.0013 320 5.585054 22.3 0.546 0.446 0.0022 -0.0037 -0.0015 330 5.759587 32.28 0.7456 0.6456 0.0032 -0.0046 -0.0014 340 5.934119 45.5 1.01 0.91 0.0045 -0.0052 -0.0007 350 6.108652 74.57 1.5914 1.4914 0.0074 -0.0056 0.0018 360 6.283185 109.83 2.2966 2.1966 0.0109 -0.0058 0.0051 370 6.457718 170.04 3.5008 3.4008 0.0168 -0.0056 0.0112 375 6.544985 207.46 4.2492 4.1492 0.0205 -0.0055 0.0151 380 6.632251 184.84 3.7968 3.6968 0.0183 -0.0052 0.0131 390 6.806784 139.82 2.8964 2.7964 0.0138 -0.0046 0.0093 400 6.981317 103.75 2.175 2.075 0.0103 -0.0037 0.0065

21