Báo cáo Đề tài tính toán Động cơ cho xe sedan phân khúc c không tăng Áp

LỜI CẢM ƠNĐối với bài báo cáo lần này, mặc dù đã cố gắng hoàn thành tốt nhất có thể nhưng vẫntồn tại nhiều thiếu sót vì đây có thể xem là một công trình nghiên cứu khoa học đầu tiên màch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

MÔN HỌC : TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

BÀI BÁO CÁO

ĐỀ TÀI :TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ CHO XE SEDAN PHÂN KHÚC C KHÔNG

TĂNG ÁP GVHD: Lý Vĩnh Đạt

SVTH: Hoàng Đăng Khoa_22145396

Nguyễn Phúc Minh Nhật_22145428

Nguyễn Đăng Minh_22145421

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Đề tài: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ 1NZ-FE TRÊN XE TOYOTA VIOS 2012

Họ và tên sinh viên: Hoàng Đăng Khoa 22145396

Nguyễn Phúc Minh Nhật 22145428Nguyễn Đăng MInh 22145421Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô

I NHẬN XÉT

1 Về hình thức trình bày và tính cấu trúc của tiểu luận

2 Về nội dung

II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ

Điểm đánh giá:

Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 10 năm 2024

Giảng viên hướng dẫn

LỜI CẢM ƠN

Đối với bài báo cáo lần này, mặc dù đã cố gắng hoàn thành tốt nhất có thể nhưng vẫntồn tại nhiều thiếu sót vì đây có thể xem là một công trình nghiên cứu khoa học đầu tiên màchúng em nghiên cứu mong thầy có thể bỏ qua

Để hoàn thành báo cáo này, chúng em đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều từ các tập thể và cá nhân

Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Lý Vĩnh Đạt đã luôn tận tìnhhướng dẫn, chỉ bảo và dìu dắt trong suốt quá trình học tập và thực hiện bài báo cáo

Chúng em xin cảm ơn bạn bè cùng toàn thể những người đã đóng góp ý kiến, giúp

đỡ trong quá trình thu thập, tìm kiếm tài liệu

Xin cảm ơn gia đình đã luôn là điểm tựa vững chắc trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và viết đề tài báo cáo này

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 10 năm 2024

Tác giả

Nhóm

MỤC LỤC

Trang

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC HÌNH vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

CHƯƠNG 1: CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ 1

1.1 Các thông số cho trước của động cơ 1

1.2 Các thông số cần chọn 1

1.2.1 Áp suất môi trường Po 2

1.2.2 Nhiệt độ môi trường T 2

1.2.3 Áp suất khí nạp trước quá trình nạp 2

1.2.4 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp 2

1.2.5 Áp suất cuối quá trình nạp 2

1.2.6 Áp suất khí thải Pr 2

1.2.7 Nhiệt độ khí sót Tr 2

1.2.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới 2

1.2.9 Hệ số nạp thêm 2

1.2.10 Hệ số quét buồng cháy 2

1.2.11 Hệ số dư lượng không khí 2

1.2.12 Hệ số hiệu định tỉ nhiệt 3

1.2.13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z 3

1.2.14 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b 3

1.2.15 Hệ số điền đầy đồ thị công 3

1.2.16 Tỉ số tăng áp 3

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CAC QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC 4

2.1 Tính toán quá trình nạp 4

2.1.1 Hệ số nạp 4

2.1.2 Hệ số khí sót 4

2.2 Tính toán quá trình nén 4

2.2.1 Tỉ số mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới 4

2.2.2 Tỉ số mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy 4

2.2.3 Tỉ số mol đăng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén 5

2.2.4 Chỉ số nén đa biến trung bình 5

2.2.5 Áp suất cuối quá trình nén 5

2.2.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén 5

2.3 Tính toán quá trình cháy 5

2.3.1 Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo 5

2.3.2 Lượng khí nạp mới M1 5

2.3.3 Lượng sản vật cháy M2 6

2.3.4 Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết 6

2.3.5 Hệ số thay đổi phân tử thực tế 6

2.2.6 Hệ số thay đổi phân tử khí tại điểm Z 6

2.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn 6

2.3.8 Tỉ số mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điểm Z 6

2.3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy 7

2.3.10 Áp suất tại điểm Z 7

2.4 tính toán quá trình giãn nở 7

2.4.1 Tỉ số giãn nở đầu 7

2.4.2 Tỉ số giãn nở sau 7

2.4.3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình 7

2.5 Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình 8

2.5.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính toán 8

2.5.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế 8

2.5.3 Áp suất tổn thất cơ khí 8

2.5.4 Áp suất trung bình 9

2.5.5 Hiệu suất cơ giới 9

2.5.6 Hiệu suất chỉ thị 9

2.5.7 Hiệu suất có ích 9

2.5.8 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị 9

2.5.9 Suất tiêu hao nhiên liệu 9

2.5.10 Tính toán thông số kết cấu của động cơ 9

2.5.11 Vẽ đồ thị chỉ thị công 10

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PISTON - KHUỶU TRỤC - THANH TRUYỀN 14

CHƯƠNG 4: ĐỒ THỊ, SỐ LIỆU VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 17

5.1 Đồ thị 17

5.2 Số liệu 19

5.3.Chương trình điều khiển 21

TỔNG KẾT 25

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 4.1 Đồ thị P-V 17

Hình 4.2 Đồ thị Pj-Pkt-P1 17

Hình 4.3 Đồ thị chuyển vị x 18

Hình 4.4 Đồ thị vận tốc v 18

Hình 4.5 Đồ thị gia tốc j 19

DANH MỤC CÁC BẢNG

TrangBảng 1.1 Thông số kỹ thuật ban đầu 1Bảng 4.1 Bảng số liệu 21

CHƯƠNG 1: CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ 1.1 Các thông số cho trước của động cơ

- Tên động cơ: 2ZR-FE

Bảng số liệu ban đầu của ĐCĐT

Bảng 1.1: Thông số ban đầu

Các số liệu của phần tính toán nhiệt

I4, 16V,DOHC

17 Khối lượng nhóm Piston mnp 12,075 g/cm^2

18 Khối lượng nhóm thanh truyền mtt 16,1 g/cm^2

19 Khối lượng nhóm trục khuỷu mk 16,1 g/cm^2

1.2 Các thông số cần chọn

1.2.1. Áp suất môi trường p0

- Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển: p0 = 0,1 [MN/m2]

1.2.2. Nhiệt độ môi trường T

- T0 = 290C = 302 K

1.2.3. Áp suất khí nạp trước quá trình nạp

- Động cơ không tăng áp nên pk = po: chọn p k = 0,1 (MN/m2)

1.2.4. Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp

1.2.5. Áp suất cuối quá trình nạp pa

- Áp suất cuối quá trình nạp pa với động cơ không tăng áp ta có thể chọn:

- Đối với động cơ xăng chọn T r = 950 K

1.2.8. Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới T

- Đối với động cơ xăng 4 kỳ không tăng áp chọn ΔT = 1 00C

1.2.9. Hệ số nạp thêm  1

- Hệ số nạp thêm 1 biểu thị sự tương quan lượng tương đối của hỗn hợp khí công tác sau khi nạpthêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ ở thể tích Va Động cơ thiết kế có tốc độ cao, cơ cấu phânphối khí hiện đại, có đường ống nạp dài tạo quán tính lớn cho dòng khí nạp có thể chọn 1 ở giới hạncao

- Đối với động cơ xăng chọn λ1 = 1,06

1.2.10. Hệ số quét buồng cháy  2

- Đối với động cơ không tăng áp do không có quét buồng cháy nên chọn λ2 = 1

1.2.11. Hệ số dư lượng không khí α

- Đối với động cơ xăng ta chọn hệ số dư lượng không khí α trong phạm vi:

α = (0,85 ÷ 0,95), chọn α = 0,9

1.2.12. Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t

- Đối với động cơ xăng  = 0,9 ta chọn λ t =1,15

1.2.13. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (Z )

- Là thông số số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt của quá trình cháy, hay tỷ lệ lượng nhiên liệu đã cháy tại điểm Z.

- Chọn Z = 0,8

1.2.14. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (b)

- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (b) phụ thuộc vào nhiều yếu tố Khi tốc độ động cơ càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn đến bnhỏ Chọn b = 0,9

1.2.15. Hệ số điền đầy đồ thị công d

- 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, chọn d = 0,95

1.2.16. Tỷ số tăng áp  p

- Là tỷ số giữa áp suất của hỗn hợp khí trong xy lạnh ở cuối quá trình cháy và quá trình nén:

λ =P z / P c

- Trong đó: pz - áp suất cuối quá trình cháy pc - áp

suất cuối quá trình nén

- Đối với động cơ xăng chọn p = 3

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC

e Áp suất quá trình nén p c : p c = p a ε n1=1,885 MPa =m

f Nhiệt độ cuối quá trình nén T c : T c =T a ε n1 −1

=807 ,96 K =809.4305 K =z

3.Quá trình cháy:

- Đối với động cơ xăng và  = 0,9:

h Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điểm z:

- Đối với động cơ xăng và δ = ε = 10,0

5.Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình:

d Áp suất trung bình p e : p e = p i − p m =0.8283998372 MPa

e Hiệu suất cơ giới m : η m=η e

7.Vẽ đồ thị công chỉ thị :

a Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị

- Điểm a: cuối quá trình nạp: p a =0 ,08 MPa ;V a =0 ,5 d m3

- Điểm c: cuối quá trình nén: p c =1,885 MPa ;V c =0 ,05 d m3

- Điểm z: cuối quá trình cháy: p z =6,3654 MPa ;V z =0 ,05 d m3

- Điểm b: cuối quá trình giãn nở: p b =0,3661 MPa ;V b =0 ,5 d m3

- Điểm r: cuối hành trình xả: p r =0 ,11 MPa ;V r =0 ,05 d m3

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU

PISTON - KHUỶU TRỤC – THANH TRUYỀN

*Các khối chuyển động tịnh tiến:

Khối lượng nhóm piston là: m np =12,1( g/c m2

)Khối lượng của đầu nhỏ thanh truyền: m A =0 ,3.m tt =4 ,83( g/c m2

)Vậy ta xác định được khối lượng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu piston thanh truyền:

Ta cộng 2 đồ thị với từng khoảng α tương ứng:

- Xác định lực pháp tuyến tiếp tuyến và lực ngang N:

Trong đó góc lắc của thanh truyền được xác định theo góc quay của trục khuỷu theo biểu thức sau đây:

Xác định động học của piston:

CHƯƠNG 4: ĐỒ THỊ, THÔNG SỐ VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 4.1 Đồ thị

 Đồ thị P-V

Hình 4.1: Đồ thị P-V

 Đồ thị Pj-Pkt-P1

 Đồ thị chuyển vị x

Hình 4.3: Đồ thị chuyển vị x

 Đồ thị vân tốc v

Hình 4.4: Đồ thị vận tốc v

4.3 Chương trình điều khiển

% THONG SO BAN DAU

% QUA TRINH NEN

a3 = linspace(180,348,500);

V3 = (R.*(1-cosd(a3)+(lamda/4).*(1-cosd(2.*a3)))).*Sp+Vc;P3 = Pa*((Va./V3).^n1);%MN/m2

V6 = (R.*(1-cosd(a6) + (lamda/4).*(1-cosd(2.*a6)))).*Sp +Vc;

P6 = Pz.*(Vz./V6).^n2;

% QUA TRINH THAI

a8 = linspace(580,720,500);

V8 = (R*(1-cosd(a8) + (lamda/4).*(1-cosd(2.*a8))))*Sp + Vc;P8 = linspace(Pr,Pr,500);

% HIEU CHINH THAI - NAP

ahc1 = [0 1 2];

phc1 = [Pr 0.095 Pa];

a1 = linspace(0,2,500);

V1 = (R*(1-cosd(a1) + (lamda/4).*(1-cosd(2.*a1))))*Sp + Vc;P1 = interp1(ahc1,phc1,a1, 'sline');

% HIEU CHINH GIAN NO - THAI

V = [V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8];

P = [P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8];

a= [a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8];

figure(1)

% DO THI P-V

plot(V,P,'linewidth',2.5);

title('DO THI P-V');

xlabel('The tich V (dm3)');

ylabel('Ap suat P (MN/m2)');

plot (anpha, v,'linewidth',2.5)

title ('DO THI VAN TOC PISTON');

ylabel('V(m/s)');

xlabel('Goc quay truc khuyu(Do)');

figure(5)

ylabel('j(m/s2)','linewidth',3); xlabel('Goc quay truc khuyu(Do)');

TỔNG KẾT

Thông qua đề tài tính toán lần này, chúng em đã thực sự hiểu hơn về động cơ ô tô

Ở đề tài lần này, chúng em đã hoàn thành được các mục tiêu đã đề ra:

 Tìm hiểu và tìm kiếm số liệu về động cơ 1NZ-FE

 Chọn các thông số phù hợp với động cơ

 Dựng được các đồ thị P-V, Pj-Pkt-P1, chuyển vị x, vận tốc v, gia tốc j

 Viết chương trình điều khiển và xuất dữ liệu tính toán từ matlab