NGHUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐÔT TRONG

Nguyên lý Động đốt Mục lục Trang Tài liệu tham khảo .03 Đề 04 Nhiệm vụ .04 Chọn chế độ tính toán 05 Nhiên liệu, hỗn hợp nhiên liệu sản phẩm cháy 05 Thành phần khối lợng chất khí thành phần sản phẩm cháy 06 Hằng số chất khí sản phẩm cháy 06 Hằng số không khí 06 Hệ số biến đổi phân tử 06 Nhiệt dung riêng sản phẩm cháy 07 Quá trình nạp .07 Tiết diện lu thông cần thiết để nạp tốt .07 áp suất trung bình giai đoạn nạp 07 Hệ số khí sót 08 Nhiệt độ cuối kỳ nạp 09 Khối lợng không khí nạp vào xilanh chu kỳ 10 Hệ số nạp 11 Lợng nhiên liệu nạp chu kỳ 12 Quá trình nén .12 áp suất cuối trình nén 12 Nhiệt độ cuối trình nén 13 Quá trình cháy 13 Nhiệt độ cao chu kỳ 13 áp suất cao chu kỳ .14 Quá trình dãn nở .14 Chỉ số dãn nở đa biến .14 áp suất cuối kỳ dãn nở 15 Nhiệt độ cuối kỳ dãn nở 15 Xác định tiêu chủ yếu kích thớc động .16 áp suất thị trung bình lý thuyết 16 áp suất thị trung bình thực tế 16 áp suất hữu hiệu trung bình 17 Tiêu thụ nhiên liệu 18 Hiệu suất động 19 Đờng đặc tính động .20 Cân nhiệt theo tốc độ .21 Kích thớc động .21 Xác định đờng kính xuppap nạp .22 Cách vẽ đồ thị công 23 Nguyên lý Động đốt Tài liệu tham khảo Nguyễn Thành Lơng Động đốt - Phơng tiện giao thông Nhà xuất Xây dựng Hà Nội 2002 Nguyên lý Động đốt Đề Nhiệm vụ Động xe tải : HINO Kiểu động : EF750H Loại động : Điêzen Phơng thức làm việc : kì Cấp dẫn nhiên liệu : Phun trực tiếp Phơng pháp nạp : Không tăng áp Hành trình piston : S = 142 (mm) Đờng kính xilanh : D = 137 (mm) Số xilanh : i = Cách bố trí xilanh : Bố trí hai hàng chữ V Thể tích công tác động : VH = 16745 (cm3) Công suất danh nghĩa động : Ne = 320 (mã lực) Tốc độ quay tơng ứng với Ne : nN = 2200 (v/ph) Mômen quay lớn : Memax = 1079 (Nm) Tốc độ quay động ứng với Memax : nM= 1400 (v/ph) Tỉ số nén : = 17,7 Phơng thức làm mát : Bằng chất lỏng Tính nhiệt động Xác định thông số kỹ thuật kinh tế Tính toán cân nhiệt Xây dựng đồ thị công, đồ thị đờng đặc tính, đồ thị cân nhiệt Nguyên lý Động đốt Chọn chế độ tính toán: Muốn dựng đờng đặc tính ta phải tính tối thiểu ba tốc độ: nmin - tốc độ tối thiểu mà động làm việc ổn định nM - tốc độ tơng ứng với mômen cực đại, gọi tốc độ trung bình nN - tốc độ ứng với công suất cực đại hay n đ.c - tốc độ điều chỉnh động có hạn chế tốc độ công suất cực đại bị hạn chế Theo kinh nghiệm ta chọn nh sau: nmin=50%.nđc nM = (60-70)%.nđc Với động điêzen HINO - EF750H cho ta chọn nh sau: n = 50%.ndc = 50%.2200 = 1100(v / ph) n = (60 ữ 70)%.ndc chon : n M = 1500(v / ph) ndc = 2200(v / ph) Nhiên liệu, hỗn hợp nhiên liệu sản phẩm cháy: Động điêzen dùng nhiên liệu có thành phần nh sau: Các bon (C) : gC=86% Hiđrô (H) : gH=13% Ôxy (O) : gO = 1% nhiệt trị hu=10400 (kcal/kg) Đối với động điêzen có tỷ số nén cao phải > 1,3 tạm lấy =1,5 Lợng không khí lí thuyết cần để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu: 8 g C + 8.g H g O 0,86 + 8.0,13 0,01 l0 = =3 = 14,5(kg ) 0,23 0,23 Lợng không khí thực tế đốt cháy 1kg nhiên liệu: l = l = 1,5.14,5 = 21,75(kg ) Thành phần sản phẩm cháy với chọn: =1,5 GCO2 = 11 11 g C = 0,86 = 3,15( kg ) 3 Nguyên lý Động đốt GO2 = ( 1). g C + 8.g H g O = (1,5 1). 0,86 + 8.0,13 0,01 = 1,68(kg ) G H 2O = 9.g H = 9.0,13 = 1,17(kg ) G N = 0,77. l = 0,77.1,5.14,5 = 16,74(kg ) Kiểm tra lại khối lợng thành phần sản phẩm cháy: G S f c = G = l + G S f c = GCO2 + GO2 + G H 2O + G N = 3,15 + 1,68 + 1,17 + 16,74 = 22,74(kg ) l + = 21,75 + = 22,75(kg ) Thành phần khối lợng chất khí thành phần sản phẩm cháy: g CO2 = g O2 = = G GO2 G g H 2O = g N2 = GCO2 G GN2 1,68 = 0,074 22,74 = G H 2O 3,15 = 0,139 22,74 = = 1,17 = 0,051 22,74 16,74 = 0,736 22,74 G Kiểm tra : g = 0,139 + 0,074 + 0,051 + 0,736 = thành phần khối lợng chất khí thành phần sản phẩm cháy ta tính nh Hằng số chất khí sản phẩm cháy: RS f c = g i Ri RS f c = g CO2 RCO2 + g O2 RO2 + g H 2O R H 2O + g N R N = 0,139.19,3 + 0,073.26,5 + 0,052.47,1 + 0,736.30,3 = 29,52( KGm ) kg , Hằng số không khí: Rkk = 29,27( KGm ) kg , số khí không khí lấy điều kiện bình thờng, lúc nạp không khí vào xi lanh, tức điều kiện môi trờng xung quanh P0=760 (mmHg) T0=273+24 =2880K Nguyên lý Động đốt Hệ số biến đổi phân tử: = R S f c Rkk = 29,52 = 1,02 29,27 Nhiệt dung riêng sản phẩm cháy: CVS f c = g.VV Nhiệt dung riêng thành phần sản phẩm cháy C V tính theo hệ thức sau đây: Của khí CO2 : CVCO2 = 0,186 + 0,000028( T1 + T2 ) Của ôxy : CVO2 = 0,150 + 0,000016( T1 + T2 ) Của nớc: CVH 2O = 0,317 + 0,000067( T1 + T2 ) Của nitơ : CVN = 0,169 + 0,000017( T1 + T2 ) Khi tính ta lấy T1=0 T2=T CVS f c = g CO2 CVCO2 + gO2 CVO2 + g H O CVH 2O + g N CV N = 0,139( 0,186 + 0,000028T ) + 0,041( 0,171 + 0,000018T ) + + 0,093( 0,317 + 0,000067T ) + 0,736( 0,169 + 0,000017T ) = = ( 0,180 + 0,000022T ) ( Kcal / kg , do) Quá trình nạp Tiết diện lu thông cần thiết để nạp tốt: ft.b Muốn thiết kế đợc động có tốc độ tối đa định để đạt đợc công suất theo yêu cầu, trớc hết ta chọn tiết diện lu thông riêng f0, tức tiết diện cần để nạp tốt cho 1lít thể tích công tác(Vh=1lít) để động phát huy đợc 1100 vòng/phút theo thực nghiệm ta lấy f0=2,45 cm2/(lít,1000v/f) Cho động có hạn chế tốc độ ta không chọn f0 mà chọn fđ.c Cuối tiết diện lu thông trung bình cần thiết tính nh sau: nN (cm / lit ) 1000 Đối với động điêzen (dùng cho máy kéo) có hạn chế tốc độ nên: f t b = f n d c = n N , ta chọn f d c = 4,1 cm2/(lít,1000v/ph) f tb = f d c nN 2200 = 4,1 = 9,02(cm / lit ) 1000 1000 áp suất trung bình Pa giai đoạn nạp Pít tông từ ĐCT đến ĐCD, trục khuỷu quay 1800 Nguyên lý Động đốt n2 Pa = P0 520.10 P0 = 10000 (KG/m2) Vh =0,001 (m3) Vh f tb 3, 10 ( KG / cm ) ftb = .m2, = 0,6 ữ 0,8 - hệ số tính tổn thất sau ớc lợc P0 KG/m2 với 10-4, công thức lại : n2 Pa = P0 520.10 Vh f tb 3, ( KG / cm ) ta chọn = 0,65 (vì động cha chạy) = Pr Ta = 0,50 (theo thực nghiệm) Pa Tr ftb = 9,02 (cm2/lít) = 0,000902 (m2/lít) n = 1100 (v/ph) 2 1100 0,001 17,7 0,5 Pa = 520.10 0,000902 0,65 17,7 = 0,975( KG / cm ) n = 1500 (v/ph) 1500 Pa = 520.10 3, 2 17,7 0,5 0,001 0,000902 0,65 17,7 3, 2 17,7 0,5 0,001 0,000902 0,65 17,7 3, = 0,954( KG / cm ) n = 2200 (v/ph) 2200 Pa = 520.10 = 0,903( KG / cm ) Hệ số khí sót r Tính theo công thức: r = Pr (T0' ) ( Pa Pr ). Tr Pr : áp suất khí thải, Pr lớn P0, tốc độ tăng Pr tăng tốc độ cao khí sót bị đẩy nhanh, lực ống thải tăng, P r dễ chọn theo thực nghiệm T0' : nhiệt độ hỗn hợp tơi sau đợc sấy nóng lợng nhiệt t chi tiết nóng truyền cho hỗn hợp, t chọn thực nghiệm T0' = t + t + 2730 ( K ) , t = 240C: nhiệt độ môi trờng xung quanh : hệ số biến đổi phân tử tính mục nhiên liệu Nguyên lý Động đốt Tr : nhiệt độ khí sót Tốc độ tăng T r tăng thời gian tiếp xúc khí với thành xilanh ngắn, lợng nhiệt toả thành xilanh giảm nên nhiệt độ khí thải hay khí sót cao lên Tr chọn theo thực nghiệm Sau bảng chọn theo thực nghiệm giá trị P r , Tr , t cho động điêzen (thấp tốc) ba chế độ: Động điêzen (thấp tốc) Thông số Thứ nguyên nmin nM nN Pr KG/cm2 1,03 1,06 1,10 C 35 30 25 K 900 950 1000 t (piston nhôm) Tr n =1100 (v/ph) r = n = 1500 (v/ph) r = 1,03( 24 + 35 + 273) = 0,023 (17,7.0,975 1,03).1,02.900 1,06( 24 + 30 + 273) = 0,023 (17,7.0,954 1,06).1,02.950 n = 2200 (v/ph) r = 1,10( 24 + 25 + 273) = 0,023 (17,7.0,903 1,10).1,02.1000 động điêzen vòng quay tăng r gần nh không đổi tỉ số nén lớn Nhiệt độ cuối kì nạp Ta (khi pít tông ĐCD) Ta tính theo công thức sau đây: Ta = T0' + r Tr ' + r - tỉ lệ nhiệt dung sản phẩm cháy hỗn hợp trớc lúc cháy = CVSfc (Tz ) CVSfc (Tc ) , CVSfc - xem mục nhiên liệu Vì cha tính trình nén cháy nên ta tạm chọn = 1,10 Tr ' nhiệt độ khí sót lúc áp suất hạ từ Pr đến Pa dãn nở: P Tr ' = Tr a Pr m m m : số dãn nở khí sót, lấy m = 1,38 Nguyên lý Động đốt n =1100 (v/ph): 0,975 Tr ' = 900 1,03 Ta = = 886,54 (24 + 35 + 273) + 0,023.1,1.886,54 = 345,68 + 0,023.1,1 n =1500 (v/ph): 0,954 Tr ' = 950 1,06 Ta = 1, 381 1, 38 1, 38 1, 38 = 922,88 (24 + 30 + 273) + 0,023.1,1.922,88 = 341,70 + 0,023.1,1 n =2200 (v/ph): 0,903 Tr ' = 1000 1,10 Ta = 1, 38 1, 38 = 947,18 (24 + 25 + 273) + 0,023.1,1.947,18 = 337,43 + 0,023.1,1 Khối lợng không khí nạp vào xilanh chu kỳ cho 1lít Gc.k Thật xác khối lợng Gck gồm khối lợng G1800 nạp pít tông từ ĐCT đến ĐCD (giai đoạn nạp chính) khối lợng G nạp phụ đợc bị thoái lui pít tông từ ĐCD lên đến lúc xuppap nạp đóng hẳn (hết góc góc đóng muộn xuppap nạp), tức Gck = G1800 + G G nạp phụ (+) thoái lui (-) nhng để đơn giản tính toán mà kết không sai ta tính nh sau: Gck = G1800 n = Gt te n hệ số điền đầy xilanh G định Khi tính theo công thức ta xem góc xác định Góc lấy động mẫu, kiểm tra lại động mẫu số liệu 2, ta tính góc sau Hệ số điền đầy theo kinh nghiệm ta chọn nh sau: Loại động nmin nM nN, nđc Động Điêzen 0,90 ữ 1,02 1,0 ữ 1,05 1,05 ữ 1,10 Nguyên lý Động đốt Số thấp cho động có tốc độ cao, số cao cho động có tốc độ thấp Pa Vh' ( ) = 10 (mg / K , lit ) Rkk Ta ( 1) G1800 Pa - tính KG/m2 Vh = 0,001 m3 RTa tính 0K Ta chọn n tính Gck nh sau: n = 1100 (v/ph), n =1,02 Gck = n = 1500 (v/ph), n =1,05 Gck = 9750.0,001.(17,7 0,5) 10 6.1,02 = 1062,12(mg / K , l ) 29,27.345,68.(17,7 1) 9540.0,001.(17,7 0,5) 10 6.1,05 = 1082,22( mg / K , l ) 29,27.341,70.(17,7 1) n = 2200 (v/ph), n =1,06 Gck = 9030.0,001.(17,7 0,5) 10 6.1,06 = 1047,21(mg / K , l ) 29,27.337,43.(17,7 1) Hệ số nạp v Hệ số nạp v tính theo công thức sau: v = Gt te Gck = Gl th Gl th Gl th = P0 Vh' 10 R.T0 Vh' = 0,001(m ) T0 = 24 + 273 = 297 (0K) Gl th = n = 1100(v/ph) : v = 1062,12 = 0,92 1150 n = 1500 (v/ph) : v = 10000.0,001.10 mg = 1150( ) 29,27.297 K,l 1082,22 = 0,94 1150 n = 2200 (v/ph) : v = 1047,21 = 0,91 1150 10 Nguyên lý Động đốt Với đờng cong v = f ( n ) ta thấy tính toán nạp cho kết tơng đối phù hợp với loại động thiết kế Lợng nhiên liệu nạp chu kỳ cho Vh = lít Đối với động điêzen, ta xác định lại nạp có không khí vào sau phun nhiên liệu Vì tính nhiệt toàn tải nên điều chỉnh nhiên liệu đẩy tận theo kinh nghiệm với Vh' = 1(lit ) chu kỳ Gn.l 45(mg / ck l ) = Gc.k Gn.l ck l Kết tính nh sau: n (v/ph) Gc.k Gn.l.c.k 1100 1062,12 45 1,63 1500 1082,22 45 1,66 2200 1047,21 45 1,60 Quá trình nén Tính áp suất cuối trình nén Pc Pc phải tính từ lúc hai xuppap hoàn toàn đóng Khi xuppap nạp đóng hẳn (hết góc 2) thể tích khí đầu trình nén Vđ V Pc = Pa d Va n n1 n1 ( KG / cm ) Pa tính KG/cm2 n ta chọn tính Gck tỉ số nén n1 số nén đa biến, n1 xác định theo công thức thực nghiệm sau đây: nN n động có điều chỉnh tốc độ thay nN nđc n1 = 1,38 0,03 Va = Vh + Vc (của xilanh), Vc thể tích buồng cháy động điêzen mẫu = 45 Vd = 0,89 Va 11 Nguyên lý Động đốt n = 1100 (v/ph), n1 = 1,38 0,03 2200 = 1,32 1100 Pc = 0,975.1,02.17,71,32.0,891,321 = 42,54( KG / cm ) n = 1500 (v/ph), n1 = 1,38 0,03 2200 = 1,336 1500 Pc = 0,954.1,05.17,71,336.0,891,3361 = 44,77( KG / cm ) n = 2200 (v/ph), n1 = 1,38 0,03 2200 = 1,35 2200 Pc = 0,903.1,06.17,71,35.0,891,351 = 44,47( KG / cm ) Tính nhiệt độ cuối nén Tc Tc Ta n1 tt V = Ta d Vc n1 V = Ta d Va n = 1100 (v/ph) Tc = 345,68.( 0,89.17,7 ) 1, 32 = 800,91 (0K) n = 1500 (v/ph) Tc = 341,70.( 0,89.17,7 ) n1 1, 336 = 827,40 (0K) n = 2200 (v/ph) Tc = 337,43.( 0,89.17,7 ) 1, 351 = 849,19 (0K) Quá trình cháy: Nhiệt độ cao chu kỳ Tz (sau cháy điểm z đồ thị công) Xác định theo phơng trình sau đây: ( ) hu Gn.l ck + ( CVkk + 0,07. ).Tc = CVsfc + 0,07. Tz Gck (1 + r ) Ta chọn độ tăng áp suất cháy =1,5 có tính phân ly cháy không hết: n (v/ph) 1100 1500 2200 0,75 0,80 0,85 Ta lấy Gn.l ck = 45 ta có phơng trình cháy tốc độ nh sau: 12 Nguyên lý Động đốt n = 1100 (v/ph) 0,75.10400.45 + ( 0,165 + 0,000017.800,91 + 0,07.1,5).800,91 = ( 0,18 + 0,000022.Tz + 0,07.1,02).Tz 1062,12.(1 + 0,023) Tz = 1999,350K n = 1500 (v/ph) 0,80.10400.45 + ( 0,165 + 0,000017.827,40 + 0,07.1,5).827,40 = ( 0,18 + 0,000022.Tz + 0,07.1,02).Tz 1082,22.1,023 Tz = 2071,120K n = 2200 (v/ph) 0,85.10400.45 + ( 0,165 + 0,000017.849,19 + 0,07.1,5).849,19 = ( 0,18 + 0,000022.Tz + 0,07.1,02).Tz 1047,21.1,023 Tz = 2193,130K áp suất cao chu kỳ Pz : Pz = Pc n = 1100 (v/ph) Pz = 1,5.42,54 = 63,81( KG / cm ) n = 1500 (v/ph) Pz = 1,5.44,77 = 67,16( KG / cm ) n = 2200 (v/ph) Pz = 1,5.44,47 = 66,70( KG / cm ) Quá trình giãn nở Xác định số dãn nở đa biến n2 Chỉ số dãn nở đa biến xác định công thức thực nghiệm sau đây, lấy theo hàm số tốc độ: n = 1,2 + 0,05 ne , ne = ndc n n = 1100(v / ph) n = 1,2 + 0,05 2200 = 1,3 1100 n = 1500(v / ph) n = 1,2 + 0,05 2200 = 1,27 1500 2200 = 1,25 2200 n2 phụ thuộc vào lợng cháy sót toả nhiệt vào thành nắp xilanh n = 2200(v / ph) n2 = 1,2 + 0,05 13 Nguyên lý Động đốt áp suất cuối dãn nở Pb Xác định theo công thức sau: Pb = Pz n2 tỉ số dãn nở ban đầu = Tz Tc n = 1100 (v/ph) = 1,02 1999,35 = 1,70 1,5 800,91 1,70 Pb = 63,81. 17,7 = 2,98 (KG/cm2) n = 1500 (v/ph) = 1,02 2071,12 = 1,70 1,5 827,40 1,70 Pb = 67,16. 17,7 1, 1, 27 = 3,36 (KG/cm2) n = 2200 (v/ph) = 1,02 2193,13 = 1,76 1,5 849,19 1,76 Pb = 66,70. 17,7 1, 25 = 3,66 (KG/cm2) Nhiệt độ cuối dãn nở Tb Tb = Tz n2 n = 1100(v/ph) 1,70 Tb = 1999,35. 17,7 = 986,22 n = 1500(v/ph) 1,70 Tb = 2071,12. 17,7 1, 31 1, 27 = 1089,53 n = 2200(v/ph) 1,76 Tb = 2193,13. 17,7 1, 251 = 1227,42 14 Nguyên lý Động đốt Xác định tiêu chủ yếu kích thớc động ' áp suất thị trung bình lý thuyết Pi Pi ' = P V Pb Vb Pc Vc Pa Va P (V z Vc ) + z z ' z n2 n1 Vh Vh' = 1(lit ) = 1000(cm ) (đã quy ớc để tính) Vh' 1000 Vc = = = 59,88(cm ) 17,7 V z = Vc = 59,88(cm ) Va = Vb = Vh' + Vc = 1000 + 59,88 = 1059,88(cm ) n = 1100(v/ph) V z = 1,70.59,88 = 101,80(cm ) Pi ' = 63,81.101,80 2,98.1059,88 42,54.59,88 0,975.1059,88 63,81.(101,80 59,88) + 1000 1,3 1,32 = 9,01( KG / cm ) n = 1500(v/ph) V z = 1,70.59,88 = 101,80(cm ) Pi ' = 67,16.101,80 3,36.1059,88 44,77.59,88 0,954.1059,88 67,16.(101,80 59,88) + 1000 1,27 1,336 = 9,88( KG / cm ) n = 2200(v/ph) V z = 1,76.59,88 = 105,39(cm ) Pi ' = 66,70.105,39 3,66.1059,88 44,47.59,88 0,903.1059,88 66,70.(105,39 59,88) + 1000 1,25 1,35 = 10,68( KG / cm ) áp suất thị trung bình thực tế (ứng với đồ thị công có vẽ góc) Pi , Pi Pi ' có nhiệt có góc đánh lửa (hoặc góc phun nhiên liệu) sớm, cháy không hoàn toàn trạng thái V= const mà đến Đ.C.T piston xuống có góc mở sớm xuppap thải mát công bơm (tức công làm cho piston xuống lúc thải lúc nạp) Do diện tích đồ thi công thực tế có giảm ữ 5% nên ta phải tính hệ số điền đầy tính trừ công bơm Công bơm tơng ứng với diện tích đồ thị công thực nằm đờng nạp đờng thải, tính công thức độ hạ áp : Pi = Pr Pa 15 Nguyên lý Động đốt cuối Pi tính nh sau: Pi = Pi ' Pi Ta chọn cho động điêzen = 0,95 n = 1100(v/ph) Pi = 1,03 0,975 = 0,055( KG / cm ) Pi = 0,95.9,01 0,055 = 8,50( KG / cm ) n = 1500(v/ph) Pi = 1,06 0,954 = 0,106( KG / cm ) Pi = 0,95.9,88 0,106 = 9,28( KG / cm ) n = 2200(v/ph) Pi = 1,10 0,903 = 0,197( KG / cm ) Pi = 0,95.10,68 0,197 = 9,95( KG / cm ) Pi điêzen thờng đạt lớn tốc độ gần với nđc áp suất hữu hiệu trung bình Pe Pe xác định theo công thức sau đây: Pe = Pi ck (KG/cm2) ck hiệu suất khí, ck = Pck Pi Pck : áp suất tổn hao khí (mất ma sát chuyển động cấu phụ), chủ yếu hao tổn piston thành xilanh nên áp suất Pck xác định theo công thức thực nghiệm, phụ thuộc vào tốc độ trung bình piston W p Đối với động điêzen: Pck = 0,8 + 0,17 W p (tính cho động có chạy đà) Pck = 0,8 + 0,20 W p (tính cho động thiết kế) S n , S hành trình piston 30 Vì động ta tính bớc cha xác định kích thớc nên cha có bán W p tính công thức W p = kính quay nên phải chọn W p - có động mẫu chọn loại có n dc = 2200(v / ph) , W p = 7(m/sec) n(v/ph) 1100 1500 16 2200 Nguyên lý Động đốt W p (m/sec) 3,50 5,25 7,00 Pck = 0,8 + 0,20 W p 1,50 1,85 2,20 0,82 0,80 0,79 8,50.0,82 = 7,00 9,28.0,80 = 7,43 9,95.0,79 = 7,75 ck = Pck Pi Pe = Pi ck (KG/cm2) Tiêu thụ nhiên liệu: (gi ge) Xuất tiêu hao nhiên liệu thị gi tính theo công thức sau: g i = 270000 n = 1100(v/ph) g i = 270000 1,0.0,92.10 = 239,92( g / m.l.gio) 8,50.29,27.297.1,63.14,5 n = 1500(v/ph) g i = 270000 P0 V (kg / m.l.gio) Pi R.T0 l 1,0.0,94.10 = 223,87( g / m.l.gio) 9,28.29,27.297.1,66.14,5 n = 2200(v/ph) g i = 270000 1,0.0,91.10 = 202,23( g / m.l.gio) 9,95.29,27.297.1,60.14,5 Xuất tiêu hao nhiên liệu thực tế ge tính theo công thức sau: ge = n = 1100(v/ph) ge = 239,92 = 276,30( g / m.l.h) 0,82 n = 1500(v/ph) ge = gi c k 233,87 = 263,58( g / m.l.h) 0,80 n = 2200(v/ph) ge = 202,23 = 272,67( g / m.l.h) 0,79 17 Nguyên lý Động đốt Hiệu suất động Hiệu suất nhiệt t : . k t = k + k ( 1) k số đoạn nhiệt, > k = 0,07. + 1,207 Ta lấy trung bình = 1,59 nên : k = 0,07.1,59 + 1,207 = 1,32 n = 1000(v/ph) , = 1,5 t = n = 1500(v/ph) , = 1,5 t = 1,5.1,581,32 = 0,58 17,71,321 1,5 + 1,32.1,5.(1,58 1) 1,5.1,581,32 = 0,58 17,71,321 1,5 + 1,32.1,5.(1,58 1) n = 2200(v/ph) , = 1,5 t = 1,5.1,571,32 = 0,58 17,71,321 1,5 + 1,32.1,5.(1,57 1) Hiệu suất thị i : i = n = 1100(v/ph) i = 632 = 0,25 239,92.10400 n = 1500(v/ph) i = 632 g i hu 632 = 0,27 223,87.10400 n = 2200(v/ph) i = 632 = 0,30 202,23.10400 Hiệu suất thực tế e e = i c.k n = 1100(v/ph) e = 0,25.0,82 = 0,21 n = 1500(v/ph) e = 0,27.0,80 = 0,22 n = 2200(v/ph) e = 0,30.0,78 = 0,23 18 Nguyên lý Động đốt Đờng đặc tính động đồ thị đờng đặc tính ta vẽ đờng cong sau theo ba điểm tải ba tốc độ tính toán: Đờng cong công suất : N e = f (n) (m.l) Pe Vh n , với động kỳ = 225. Đờng cong mô men xoắn: Ne = Ne (KGm) n Đờng cong suất tiêu hao nhiên liệu : ge (g/m.l.h) Đờng cong tiêu thụ nhiên liệu/giờ : M e = 716 Gn.l h = g e N e 10 (kg/h) Vì cha xác định thể tích công tác Vh nên Ne tốc độ xác định nh sau: N ett ( P n ) ( P n ) = e tt , N ett = e tt N emax ( Pe n ) N N emax ( Pe n ) N n=1100 (v/ph) Ne = n=1500 (v/ph) Ne = 7,00.1100.320 = 124,66 (m.l) 7,75.2200 7,43.1500.320 = 210,42 (m.l) 7,75.2200 n=2200 (v/ph) N e = N dc = 320 (m.l) Thông số 1100 (v/ph) 1500 (v/ph) 2200 (v/ph) Ne (m.l) 124,66 210,42 320 Me (KGm) 85,16 107,96 97,14 Gn.l.h (kg/h) 42,82 63,55 87,09 ge (g/m.l.h) 276,30 263,58 272,67 19 Nguyên lý Động đốt Muốn xác định gemin kẻ đờng tiếp tuyến với đờng cong ge , song song với trục hoành sau theo đồ thị mà xác định g emin tốc độ n tơng ứng với gemin (gemin thờng nằm nM nN) Cân nhiệt theo tốc độ: Vì tính lý thuyết nên cân tạm thời chia l ợng nhiệt 100% làm phần tính theo phần trăm Nhiệt biến thành công có ích : qe q e = e 100% Nhiệt theo lý thuyết, không giảm đợc(đi theo khí xả nớc làm mát) q x ,lm = (1 t ).100% Nhiệt tổn thất phụ máy thực tế giảm đợc(công bơm, toả vào thành, cháy không hết) qtt = ( t i ).100% Nhiệt công khí, giảm đợc q ck = (1 e ).100% Căn theo số liệu tính toán, ta lập bảng cân sau: n (v/ph) Loại nhiệt 1100 1500 2200 Nhiệt biến thành công có ích : qe (%) 21 22 23 Nhiệt chu trình lý thuyết : qx,lm (%) 42 42 42 Tổn thất phụ máy thực tế : qtt (%) 31 31 28 Nhiệt công khí : qck (%) 100 100 100 Cộng Xác định kích thớc động cơ: Xác định thể tích công tác toàn động Vh xilanh Vh' , đờng kính xilanh D, bán kính quay trục khuỷu r Toàn thể tích công tác xác định theo công thức sau: Vh = 225. N e Pe n Vh = 225.4.320 = 16,89 (lít) 7,75.2200 20 Nguyên lý Động đốt Thể tích công tác xilanh: Vh 16,89 = = 2,11 (lít) 8 Động HINO : Hành trình piston : S = 142 (mm) Đờng kính xilanh : D =144 (mm) Vh' = S n 142.2200.10 Vận tốc trung bình piston : W p = = = 10,4 (m/s) 30 30 S Bán kính quay trục khuỷu : r = = 71 (mm) Các số liệu VH , Vh có sai số nhỏ chấp nhận đợc Xác định đờng kính xuppap nạp Khi tính nạp ta chọn f đc tiết diện lu thông riêng xuppap nạp, để tính ftb tiết diện lu thông trung bình cho Vh = (lít) để động phát huy đợc tốc độ nN = nđ.c Nay phải sơ xác định dt - đờng kính xuppap nạp để đạt yêu cầu công suất xilanh Đây dt tối thiểu, tăng đợc theo hình vẽ : d tb = d t + htb cos sin = d t + htb sin 2 d tb - đờng kính trung bình, d tb = d t + d t + 2htb cos sin d t + d n = 2 htb độ nâng trung bình xuppap nạp; htb = ( 0,6 ữ 0,7 ).hmax xuppap, ta lấy 0,65.hmax tính f tb' ta không nói tới số : đờng kính thân xuppap h f tb' d tb htb cos = htb d t + tb sin cos h ' cho = 45 ta có f tb = 2,2.htb d t + tb từ suy ra: dt = f tb' 1,11.htb2 2,22.htb ta tính f tb = 9,02(cm / lit ) , Vh' = 2(lit ) cho xilanh f tb' : f tb' = 9,02.2 = 18(cm ) động tốc độ thấp nên tạm lấy hmax = 10 (mm) 18 1,11.( 0,65.1,0 ) = 12,2(cm) = 122(mm) 2,22.0,65.1,0 dt = 21 Nguyên lý Động đốt Cách vẽ đồ thị công 1-Trớc hết tập hợp số liệu Pr , Pa , Pc , Pz , Pb , tính chế độ nN hay nđ.c , r góc đánh lửa (hay phun nhiên liệu sớm), góc mở sớm đóng muộn xuppap 2, 2-Vẽ toạ độ P_V theo tỉ lệ xích định, lấy P = (KG/cm2), độ dài đồ thị la lc, tơng ứng với thể tích Va Vc trục hoành phải đảm bảo điều kiện: l a Va = = , P0 linh động l c Vc 3-Lấy điểm Pr , Pc , Pz , Pb , Pa theo lý thuyết (đã tính) vẽ đờng nén a-c, đờng dãn nở z-b sơ hoàn thành đồ thị công không kể góc (theo lý thuyết, cha tính mát nhiệt góc c, z, b) Muốn dựng đờng a-c z-b, ta chia đoạn l z = la - lc làm số phần đờng 1, 2, song song với trục tung có đoạn dài tơng ứng l1, l2, l3 vẽ a-c theo cách cho nén dần xác định Pc điểm chia theo công thức : V Pcc = C.Pa a Vc n n1 = C.Pa l a l h n1 vẽ z-b theo cách cho dãn nở dần xác định Pbn theo công thức sau : Pbn = Pz l Pbn = Pz c ln n2 l a = 100 (mm), l c = n2 l a 100 = = 5,65 (mm) 17,7 (mm), l = 38 (mm), l = 28 (mm) l1 = 48 Pa = 0,90 , Pc = 44,47 , Pz = 66,70 , Pb = 3,66 n1 = 1,35 , n = 1,25 V Pc = d Va n n1 Pa n1 V = C.Pa a Vc n1 V C.Pa = d Va l Pcn = 0,88. a ln ( KG / cm ) l Pc1 = 0,88. a l1 100 = 0,88. 48 n n1 ( KG / cm ) Pa = 1,02.0,89 0,35.0,90 = 0,88 n1 n1 22 1, 35 = 2,37 Nguyên lý Động đốt n1 l Pc2 = 0,88. a l2 100 = 0,88. 38 l Pc3 = 0,88. a l3 100 = 0,88. 28 n1 n2 l Pb1 = Pz c l1 l Pb2 = Pz c l2 n2 l Pb3 = Pz c l3 n2 1, 35 = 3,25 1, 35 5,65 = 66,70. 48 = 4,91 1, 25 = 4,60( KG / cm ) 5,65 = 66,70. 38 5,65 = 66,70. 28 1, 25 = 6,16( KG / cm ) 1, 25 = 9,02( KG / cm ) Bây phải vẽ góc đồ thị cho với thực tế, muốn phải xác định điểm z , c , c, b, b Từ z kéo xuống đoạn 15% Pz , ta có đờng ngăn cắt đờng zb z Chọn góc đánh lửa sớm 2, dùng phơng pháp bờrích tìm điểm c đờng a-c, phải tạm cho trớc thông số: r = , ta chọn = , = 140 l OO ' = .R 0,25.71 = = 8,87 2 23 [...]... ck là hiệu suất cơ khí, ck = 1 Pck Pi Pck : áp suất tổn hao cơ khí (mất vì ma sát và chuyển động của các cơ cấu phụ), chủ yếu là hao tổn giữa piston và thành xilanh nên áp suất Pck này xác định theo công thức thực nghiệm, phụ thuộc vào tốc độ trung bình của piston W p Đối với động cơ điêzen: Pck = 0,8 + 0,17 W p (tính cho động cơ có chạy đà) Pck = 0,8 + 0,20 W p (tính cho động cơ mới thiết kế)...Nguyên lý Động cơ đốt trong Với đờng cong v = f ( n ) ta thấy tính toán nạp cho kết quả tơng đối phù hợp với loại động cơ thiết kế Lợng nhiên liệu nạp trong một chu kỳ cho Vh = 1 lít Đối với động cơ điêzen, ở đây ta sẽ xác định lại vì khi nạp chỉ có không khí vào sau đó phun nhiên liệu Vì tính nhiệt... (tính cho động cơ mới thiết kế) S n , S là hành trình của piston 30 Vì động cơ mới ta mới tính bớc một cha xác định các kích thớc cơ bản nên cha có bán W p tính bằng công thức W p = kính quay nên sẽ phải chọn W p - nếu có động cơ mẫu ở đây chọn loại có n dc = 2200(v / ph) , W p = 7(m/sec) n(v/ph) 1100 1500 16 2200 Nguyên lý Động cơ đốt trong W p (m/sec) 3,50 5,25 7,00 Pck = 0,8 + 0,20 W p 1,50 1,85 2,20... đã chọn khi tính Gck tỉ số nén n1 chỉ số nén đa biến, n1 xác định theo công thức thực nghiệm sau đây: nN n ở động cơ có điều chỉnh tốc độ thay nN bằng nđc n1 = 1,38 0,03 Va = Vh + Vc (của một xilanh), Vc thể tích buồng cháy ở động cơ điêzen mẫu 2 = 45 0 Vd = 0,89 Va 11 Nguyên lý Động cơ đốt trong n = 1100 (v/ph), n1 = 1,38 0,03 2200 = 1,32 1100 Pc = 0,975.1,02.17,71,32.0,891,321 = 42,54( KG / cm... 986,22 n = 1500(v/ph) 1,70 Tb = 2071,12. 17,7 1, 31 1, 27 1 = 1089,53 n = 2200(v/ph) 1,76 Tb = 2193,13. 17,7 1, 251 = 1227,42 14 Nguyên lý Động cơ đốt trong 8 Xác định các chỉ tiêu chủ yếu và các kích thớc cơ bản của động cơ ' áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết Pi Pi ' = P V Pb Vb Pc Vc Pa Va 1 P (V z Vc ) + z z ' z n2 1 n1 1 Vh Vh' = 1(lit ) = 1000(cm 3 ) (đã quy ớc để tính) Vh'... = 0,21 n = 1500(v/ph) e = 0,27.0,80 = 0,22 n = 2200(v/ph) e = 0,30.0,78 = 0,23 18 Nguyên lý Động cơ đốt trong Đờng đặc tính ngoài của động cơ ở đồ thị đờng đặc tính ngoài ta sẽ vẽ các đờng cong sau đây theo ba điểm tải ở ba tốc độ tính toán: 1 Đờng cong công suất : N e = f (n) (m.l) Pe Vh n , với động cơ 4 kỳ thì = 4 225. 2 Đờng cong mô men xoắn: Ne = Ne (KGm) n 3 Đờng cong suất tiêu hao nhiên... Loại nhiệt 1100 1500 2200 Nhiệt biến thành công có ích : qe (%) 21 22 23 Nhiệt ở chu trình lý thuyết : qx,lm (%) 42 42 42 Tổn thất phụ ở máy thực tế : qtt (%) 31 31 28 Nhiệt mất vì công cơ khí : qck (%) 6 5 7 100 100 100 Cộng Xác định các kích thớc cơ bản của động cơ: Xác định thể tích công tác của toàn bộ động cơ Vh và của một xilanh Vh' , đờng kính xilanh D, và bán kính quay của trục khuỷu r Toàn bộ... tính trừ công bơm đi Công bơm tơng ứng với diện tích của đồ thị công thực nằm giữa đờng nạp và đờng thải, tính bằng công thức độ hạ áp : Pi = Pr Pa 15 Nguyên lý Động cơ đốt trong và cuối cùng Pi tính nh sau: Pi = à Pi ' Pi Ta chọn cho động cơ điêzen à = 0,95 n = 1100(v/ph) Pi = 1,03 0,975 = 0,055( KG / cm 2 ) Pi = 0,95.9,01 0,055 = 8,50( KG / cm 2 ) n = 1500(v/ph) Pi = 1,06 0,954 = 0,106( KG... n = 1100(v/ph) ge = 239,92 = 276,30( g / m.l.h) 0,82 n = 1500(v/ph) ge = gi c k 233,87 = 263,58( g / m.l.h) 0,80 n = 2200(v/ph) ge = 202,23 = 272,67( g / m.l.h) 0,79 17 Nguyên lý Động cơ đốt trong Hiệu suất của động cơ Hiệu suất nhiệt t : . k 1 t = 1 k 1 1 + k ( 1) 1 k chỉ số đoạn nhiệt, khi > 1 thì k = 0,07. + 1,207 Ta lấy trung bình = 1,59 nên : k = 0,07.1,59 + 1,207 = 1,32 n = 1000(v/ph)... và bán kính quay của trục khuỷu r Toàn bộ thể tích công tác xác định theo công thức sau: Vh = 225. N e Pe n Vh = 225.4.320 = 16,89 (lít) 7,75.2200 20 Nguyên lý Động cơ đốt trong Thể tích công tác của một xilanh: Vh 16,89 = = 2,11 (lít) 8 8 Động cơ HINO : Hành trình của piston : S = 142 (mm) Đờng kính xilanh : D =144 (mm) Vh' = S n 142.2200.10 3 Vận tốc trung bình của piston : W p = = = 10,4 (m/s) 30