Bài tập lớn Động cơ 2 0l gdi trên xe vinfast lux a2

HỒ CHÍ MINHKHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  MÔN HỌC: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG BÀI TẬP LỚN Động cơ 2.0L GDI trên xe VinFast Lux A2.0... HỒ CHÍ MINHKHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC  MÔN HỌC: TÍNH TOÁN Đ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC



MÔN HỌC: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

BÀI TẬP LỚN Động cơ 2.0L GDI trên xe VinFast Lux A2.0

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC



MÔN HỌC: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

BÀI TẬP LỚN Động cơ 2.0L GDI trên xe VinFast Lux A2.0

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

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN

MÔN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG



 Số liệu ban đầu

Loại động cơ: Xăng

Công suất có ích P (kW): 129,4 max Tỉ số nén, ε: 10

Làm mát bằng: Nước

Số kỳ, τ: 4

Số vòng quay, n (vòng/phút): 4500

Hệ số dư lượng không khí, λ (α): 0,9

Số xylanh i: 4 Động cơ xăng tăng áp



 Nội dung thuyết trình:

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



 Nội dung bản vẽ:

3.1 Bản vẽ đồ thị công chỉ thị P – V

3.2 Bản vẽ đồ thị P – φ, P , PJ 1

3.3 Bản vẽ đồ thị quãng đường S , vận tốc V , gia tốc J của piston.P P P

Ngày giao nhiệm vụ: 5/9/2024

Ngày hoàn thành: Tuần (//)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên)

PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

1

LỚP 22145CL2A NHÓM 08

Chương 1 TÍNH TOÁN NHIỆT 1.1 Chọn các thông số tính toán nhiệt

1.1.1 Áp suất không khí nạp (P ) o

loãng tại độ cao so với mực nước biển:

Po = 0,1013 [MN/m ]2

1.1.2 Nhiệt độ không khí nạp mới (T ) o

Nhiệt độ không khí nạp mới phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ trung bình của môitrường, 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 có thểchọn là t = 29 C cho khu vực miền Nam, do đó:kk o

To = t + 273 = 29 + 273 = 302 [K]kk

1.1.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp (P ) k

Động cơ tăng áp có P là áp suất khí nạp đã được nén sơ cấp trước trong máy nénk

tăng áp nên:

Pk > P = 0,12o

1.1.4 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp

Đối với động cơ bốn kỳ tăng áp không có làm mát trung gian T được xác định k

∆ T m – chênh lệch nhiệt độ của không khí trước và sau két làm mát

1.1.5 Áp suất cuối quá trình nạp (P ) a

Trong đó: P - áp của không khí sau khi nén.k

- Vậy áp suất cuối quá trình nạp P = 0,9P = 0,9 0,12 = 0,108 [MN/m ]a k 2

1.1.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (ΔT)

- 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 cứvào số liệu thực nghiệm

- Đối với động cơ xăng: ∆T = 0 ÷ 20 Co

1.1.9 Chọn hệ số nạp thêm (λ ) 1

- Hệ số nạp thêm λ biểu thị sự tương quan lượng tăng tương đối của hỗn hợp khí1

nạp thêm chọn trong giới hạn: λ = 1,02 ÷ 1,071

Chọn λ = 1,041

1.1.10 Chọn hệ số quét buồng cháy (λ ) 2

1.1.11.Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt (λ ) t

- Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λ phụ thuộc vào thành phần của khí hỗn hợp α và nhiệtt

độ khí sót T Theo thực nghiệm thống kê đối với động cơ xăng λ được chọn:r t

Hệ số dư lượng không khí α 0,80 1,00 1,20 1,40

Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λ 1,13 1,17 1,14 1,11t

- Với động cơ xăng, α = 0,90 => Chọn λ = 1,15t

1.1.12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (ξ ) z

3

- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (ξ ) là thông số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệtz

tại điểm Z (ξ ) phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ.z

- Với động cơ xăng, ta chọn ξ = 0,8z

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

- Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (ξ ) phụ thuộc vào nhiều yếu tố Khi tốc độ độngb

cơ càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn đến ξ nhỏ.b

- Đối với động cơ xăng, ta chọn ξ = 0,90b

1.1.14 Hệ số dư lượng không khí (α)

- Hệ số α ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy

- Đối với động cơ đốt trong, tính toán nhiệt thường phải tính ở chế độ công suấtcực đại, hệ số dư lượng không khí chọn trong pham vi cho trong bảng sau:

Động cơ xăng, ta chọn: α = 0,9

1.1.15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công (φ ) d

công thực tế so với đồ thị công tính toán

- Hệ số điền đầy đủ đồ thị φ chọn theo số liệu kinh nghiệm theo bảng sau:d

0,090,12[10.1,04 1,15.0,3− .(0,11

0,09)1 1,5]≈ 0,972

950 ≈ 0,01

1.2.1.3 Nhiệt độ cuối quá trình nạp (T ) a

7

1.2.2.2 Tỷ lệ mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy

Khi 0,7 < α = 0,1 < 1 tính cho động cơ xăng theo công thức sau:

m c v =(17,997+3,504α)+ {1} over {2} (360,34+252,4α) {10} ^ {-5} {T} rsub {c} [kJ/kmol.K ]

1.2.2.4 Tỉ số nén đa biến trung bình n 1

Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác định một cách gần đúng theo phương

trình cân bằng nhiệt của quá trình nén, ta có:

n1−1= 8,314

a v '

+b v '

Nhiệt trịthấp, Q H

[kJ/kg]

Thay các số liệu vào công thức trên ta tính được:

- Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg xăng:

M0=0.512 [kmol kk]

1.2.3.2 Lượng khí nạp thực tế vào xylanh M 1

- Đối với động cơ xăng (khí nạp mới là không khí và nhiên liệu):

1.2.3.5 Hệ số biến đổi phân từ khí thực tế β

- Trong thực tế do ảnh hưởng của khí sót còn lại trong xi lanh từ chu trình trướcnên hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β được xác định theo công thức sau:

β=M2+ M r

M1+ M r

=1+β0−11+ γr

=1+1,08−11+0,01=1,08

1.2.3.6 Hệ số biến đổi phân tử khí tại thời điểm β z

β z=1+β0−1

1+γ r

ε z

ε b=1+1,08−11+ 0,01.

8

9=1,07

- Trong đó: x z=ε z

ε b=0.80.9=8

9 - phần nhiên liệu đã cháy tại thời điểm z, nếu giả thiếtrằng số nhiên liệu đã cháy tỷ lệ với hệ số lợi dụng nhiệt

1.2.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn Δ Q H

- Đối với động cơ xăng vì α < 1, thiếu oxy nên nhiên liệu cháy không hoàn toàn,

do đó gây tổn thất một nhiệt lượng, kí hiệu là Δ Q H và được tính theo công thức sau:

1.2.3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz

- Đối với động cơ xăng:

1.2.3.10 Áp suất cuối quá trình cháy P z

P z =β z T z

T c

P c=1,07 2986752,45.2,57 10,9= [ MN /c m2

2 . (T z +T b)¿

43960,51.(2986−2986

1.2.4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở P b

11

∆ T r là chênh lệch nhiệt độ khí sót tính toán và chọn ban đầu

1.2.5 Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình

=0,95.1,73 1,65= [MPa ]

- Trong đó: φ dhệ số điền đầy đồ thị

- Đối với động cơ xăng:φ d=¿ 0,94 ÷0,97 Ta chọnφ d=0,95

η m= e

η i=1− m

P i=1−0,011,65=0,994

1.2.5.9 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích g e

g e=3600

Q H η e= 360043960.0,37=0,221[kg /KW h]

1.2.5.10 Tính toán thông số kết cấu động cơ:

- Thể tích công tác 1 xy lanh:

V h=30 τ N e

p e n i e

=30.4 129,41,64.4500 4=0,526 [l]

- Thể tích buồng cháy:

V c=V h

ε−1=

0,52610−1=0,058[l]

Lượng khí nạp thực tế vào xylanh M1 0,47 kgmol kk/

kg.nl

SVC/kg.nl

Hệ số biến đổi phân tử khí tại

thời điểm

β z 1,07

Tổn thất nhiệt lượng do cháy

không hoàn toàn

1.3 Xây dựng giản đồ công chỉ thị động cơ

Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công

- Điểm a: Điểm cuối quá trình hút, có áp suất P và thể tích:a

V a =V h +V c , Với: V c= V h

(ε−1)

- Điểm c (V , P ): Điểm cuối hành trình nénc c

- Điểm 2 (V , P ): Điểm cuối quá trình cháyz z

Trong đó: V = V (Động cơ xăng)z c

- Điểm b (V , P ): Điểm cuối quá trình giãn nở với Vb b b=Va

- Điểm r (V , P ): Điểm cuối quá trình thảir r

Trong đó: P , V – áp suất và thể tích tại điểm a.a a

P ,Vxn xn – áp suất và thể tích tại một điểm bất kỳ trên đường cong nén.Bằng cách cho các giá trị V đi từ V đến V ta lần lượt xác định được các giá trịxn a c

P xn

Dựng đường cong giãn nở:

- Trong quá trình dãn nở khí cháy được dãn nở theo chỉ số dãn nở đa biến n2:

- Xác định các điểm đánh lửa sớm hoặc phun nhiên liệu sớm (c’) và các điểmphối khí trên đồ thị công

Hiệu đính phần đường cong của quá trình cháy trên đồ thị:

Ở động cơ xăng, áp suất cực đại tại điểm z’ có tung độ: P = 0,85Pz’ z

- Điểm z’’ là trung điểm đoạn thẳng qua z’ song song với trục hoành và cắt đườngcong giãn nở

- Điểm c’’ lấy trên đoạn cz’ với cc’’ = cz’/3

- Điểm b’’ là trung điểm của đoạn ab

- Hiệu chỉnh để có được đường cong đi qua những điểm trên ở các quá trình nén,cháy giãn nở và thải

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PISTON – TRỤC

KHUỶU – THANH TRUYỀN 2.

2.1 Động học piston

1.

2.

2.1.

2.1.1 Chuyển vị của piston

Khi trục khuỷu quay một góc α thì piston dịch chuyển một khoảng X so với vị tríban đầu Chuyển vị của piston trong xilanh được tính bằng công thức:

S p=[(1−cos α)+λ

4.(1−cos 2α)], với λ=R

L

Trong đó: λ - Thông số kết cấu động cơ

L - Chiều dài thanh truyền

30 α [rad/s]: Vận tốc góc của trục khuỷu

- Vận tốc của piston là tổng của hai hàm điều hòa cấp I và cấp II:

2.2.

2.2.1 Lực khí thể P kt

- Lực khí thề là một đại lượng thay đổi theo gốc quay trục khuỷu, xác định được

từ áp suất khí thể P ở tính toán nhiệt của động cơ

mt – khối lượng các chi tiết chuyển động tịnh tiến

mr – khối lượng các chi tiết chuyển động quay

mtt – khối lượng thanh truyền

mnp – khối lượng nhóm piston m – khối lượng trục khuỷuK

mA – khối lượng đầu nhỏ thanh truyền

Lực tổng tác dung lên chốt piston

- Là hợp lực của lực khí thể P và lực quán tính tịnh tiến P , có giá trị bằng tổng kt j

đại số của hai lực này: P l =P kt +P j

2.2.4 Moment quay M của động cơ

- Tính góc lệch công tác của động cơ: δ k =180 ° chọn thứ tự làm việc của dộng cơ:

1 – 3 – 4 – 2 xác định pha công tác của từng xylanh:



Q= T+ Z+P K0, với P K o =−m B R ω2

20

CHƯƠNG 3 BẢN VẼ ĐỒ THỊ

3.6 CODE MATLAB

%TINH TOAN DONG CO DOT TRONG

% DE TAI: VINFAST LUX A2.0

% Tran Minh Duy _ 22145116

% Nguyen Hoai Duc _ 22145125

% Huynh Gia Huy _ 22145152

%Góc xupap nap mo som: 7 do Truoc DCT

%Góc xupap nap dong muon: 30 do Truoc DCD

%Góc xupap xa mo som: 50 do Sau DCD

%Góc xupap xa dong muon: 20 do Sau DCT

%Góc danh lua som: 20 do

%HIEU CHI THAI – NAP

ahc1 = [0 20 40];

phc1 = [Pr 0.1 Pa];

a1 = linspace(0,40,1000);

X1 = R*(1-cosd(a1) + (lamda/4).*(1-cosd(2.*a1)));V1 = X1*Sp + Vc;

P1 = interp1(ahc1,phc1,a1, 'sline');

J1 = R*(pi*150)^2.*(cosd(a1)+lamda.*cosd(2.*a1));Vt1 = R*(pi*150)*(sind(a1) + (lamda/2).*sind(2*a1));

%QUA TRINH NAP

a2 = linspace(40,180,1000);

X2 = R*(1-cosd(a2)+(lamda/4)*(1-cosd(2*a2)));V2 = X2*Sp+Vc;

P2 = linspace(Pa,Pa,1000);%MN/m2

J2 = R*(pi*150)^2.*(cosd(a2)+lamda.*cosd(2.*a2));Vt2 = R*(pi*150)*(sind(a2) + (lamda/2).*sind(2*a2));

% QUA TRINH NEN

a3 = linspace(180,340,1000);

V3 = X3*Sp+Vc;

P3 = Pa*((Va./V3).^n1);%MN/m2

J3 = R*(pi*150)^2.*(cosd(a3)+lamda.*cosd(2.*a3));Vt3 = R *(pi*150)*(sind(a3) + (lamda/2).*sind(2*a3));

% HIEU CHINH NEN - CHAY

P4 = interp1(ahc4,phc4,a4, 'sline');

J4 = R*(pi150)^2.*(cosd(a4)+lamda.*cosd(2.*a4));Vt4 = R*(pi*150)*(sind(a4) + (lamda/2).*sind(2*a4));

% Diem z”

X41 = R*(1-cosd(370) + (lamda/4).*(1-cosd(2.*370)));V41 = X41*Sp + Vc;

% QUA TRINH GIAN NO

a6 = linspace(370,500,1000);

X6 = R*(1-cosd(a6) + (lamda/4).*(1-cosd(2.*a6)));V6 = X6.*Sp + Vc;

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

J6 = R*(pi*150)^2.*(cosd(a6)+lamda.*cosd(2.*a6));Vt6 = R*(pi*150)*(sind(a6) + (lamda/2).*sind(2*a6));

% HIEU CHINH CHAY - GIAN NO

ahc5=[360 365 370];

phc5=[Pcc 5.91 max(P6)];

a5=linspace(360,370,1000);

26

X5 = R*(1-cosd(a5) + (lamda/4).*(1-cosd(2.*a5)));V5 = X5.*Sp + Vc;

P5 = interp1(ahc5,phc5,a5,'sline');

J5 = R*(pi*150)^2.*(cosd(a5)+lamda.*cosd(2.*a5));Vt5 = R*(pi*150)*(sind(a5) + (lamda/2).*sind(2*a5));

% HIEU CHINH GIAN NO - THAI

P7 = interp1(ahc7,phc7,a7,'sline');

J7 = R*(pi*150)^2.*(cosd(a7)+lamda.*cosd(2.*a7));Vt7 = R*(pi*150)*(sind(a7) + (lamda/2).*sind(2*a7));

% QUA TRINH THAI

a8 = linspace(580,720,1000);

X8 = R*(1-cosd(a8) + (lamda/4).*(1-cosd(2.*a8)));V8 = X8*Sp + Vc;

P8 = linspace(Pr,Pr,1000);

J8 = R*(pi*150)^2.*(cosd(a8)+lamda.*cosd(2.*a8));Vt8 = R*(pi*150)*(sind(a8) + (lamda/2).*sind(2*a8));

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

title('DO THI CHUYEN VI');

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

grid on

hold on

title('DO THI VAN TOC PISTON');

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

title('DO THI GIA TOC PISTON');

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

grid on

>> title('DO THI GIA TOC PISTON');xlabel('Goc quay truc khuyu (do)');

grid on

30