Động cơ Diesel IFA-W50

Đồ án môn học Động cơ đốt trong

Đô ̀ a ́ n môn học Đô ̣ ng cơ đô ́ t trong Đô ̣ ng cơ Diesel IFA-W50   !"# $%&'()&(* $+,'-)'./0+1 $$('"2-)'./013 $4+5'&6%'.7(8++!3 $9+5':(;'(+.3 $<=&"25>?-)&(5'3 +(@'(2&AB16%'.7((7('(B((C!:(; D'.1(!>1BE>!(FG"2&HIJKLB "2&M"NON(7('(B((C!:(; D'.1E>!(D-=&"25>?GP$LJ9LQ3 $3('"2:(;?'.3 R6%'.7(ST&B'.'"UV('"2.&B'(5+FG"2&M"NON3 .PWLLXYLLQ3 $W(";('Z('3 $[6\' ]&(%>W $Y8+'(D-W $LH^@(''8"U-OVW $H^@(''8"U- VW $$(";("]'(_&)W $4'`%+[ abcde[ ;('1%6%'.7(8+[ :(;?'[ SV: Nguyên ng Quyêt̃ Đă ́ 1 Hưng dn: TS.Phm Hu Tuyn Đô ̀ a ́ n môn học Đô ̣ ng cơ đô ́ t trong Đô ̣ ng cơ Diesel IFA-W50 $('"2&6%'.7(8+![ 48+ηAY 9/H:(;8+-G<Y /H:():(;f'(>R'&#'(R'"U"'&(%>:(D<LY 3^//H:():(;gL $;('1%6%'.7(\L $Z('-1"h';&('. 7(&i!:():(;j:(;8+-GkL $$Z('-1"h';&('. 7(&i!+(l-&(%>j:(;?'kL $4Z('-1"h';&('. 7(&i!(m(H+'.16%'.7(\j(m(H+:(;&)'%&k "/H&';('(N1&)'(=&!L $9(n\"! R'. 7( $+5'&6%'.7(\+& $3('"2&6%'.7(\ $W/H-)&(5'&)'%&&i!6%'.7(\ 4;('1%6%'.7(&(%>$ 4'(!>"o+(,'pf'(>R'q1$ 4$'(!>"o+(,'p'(r&'Rq$ 44'(!>"o+(,'p'(r&'R'8"U-OVqO$ 49/HAs'&(%><$$ 4('"2'8"U-OVOt$ 43+5''8"U-OV+O9 9;('1%6%'.7(ST9 9STG-9 9$ST!9 94(nST"! R'. 7(9 SV: Nguyên ng Quyêt̃ Đă ́ 2 Hưng dn: TS.Phm Hu Tuyn Đô ̀ a ́ n môn học Đô ̣ ng cơ đô ́ t trong Đô ̣ ng cơ Diesel IFA-W50 99+5'&i!6%'.7(ST 9('"2&6%'.7(ST 93QU-'.!('"2:(;?' ;('1%&%&'()&('.7(&)'%& +5'&(n'(_'. 7(+u $+5'&(n'(_'. 7('(r&'R+3 45''D(!1(D&(n'(_3 95'&(n'(_η-3 +5''o'(5'&MG+-3 3+5'&?;&('. 7(+N3 W5'&MGη-W [5''D(!1(DNW Y5'&?;&(vNW LQU-(-"/0:;(E>!(w'(N1&)'(=&W %&"S&?W $x%&"_(6%'.7(\!J&AB6%'.7(STOJ [ a%'.7(\[ WV$4[ $L[ VL$3[ W9V$L[ 4Fy"]'(_&)Y 9";("]'(_&)$L 9";("U- z'"#6%'.7(8+tj"U-!k$L 9$";(%+5'&6%'.7(\tj"U-&k$L SV: Nguyên ng Quyêt̃ Đă ́ 3 Hưng dn: TS.Phm Hu Tuyn Đô ̀ a ́ n môn học Đô ̣ ng cơ đô ́ t trong Đô ̣ ng cơ Diesel IFA-W50 94";("U-+(G-j&{k$ 99";("U-"8'+O-!E'(r&'R$ 9";("U- z'"#6%'.7('('(r&'Rtj"U- k$ 93";("U-:R''(|&6%'.7(STj"U- {k$ FF}~•e€w•a‚ƒ„e…$4 F/0 U^†(B('.7(+'1EP‡jgk$4 F$/0 U^†'&"2+'1AP‡jgk$9 F4/0 U^†!'&&i!+'1ˆP‡jEk$9 F„e‰…$3 F%&:(/H&(>U"2'_('R$3 F$r&6%';($W F4/0 U^†AP‡jEk$Y F9Q(!'.U"]'(_&)+JF'(B(+:'P‡jgk4 FQ(!'.U"]'(_+ˆP‡jEk'(B(+ˆP‡jgk4 F3Fy"]'(_+ΣP‡jgk4 FWFyr&'R+'>RP‡jgkAB"]'(_r&+(%+'>RŠP‡jgk4$ F[Fy"/0ΣP‡jgk9 FYFy"]'(_+(@''%&^@D&(':(Z99 FLFy"/0 U^†aP‡jgkt9 F]'(_-B-C&(':(Z9[ F ‹ Œ • ‹<ŽVx• ‹ J<•eL F‘ ’ (:D “ -(D ” - D • "‘ “ (+'1L F$‘ ’ ((D ” - D • ", • +'1$ F4‘ ’ ((D ” - D • '(,+'14 F9‘ ’ ((D ” - D • &() ’ 'Ž'1 SV: Nguyên ng Quyêt̃ Đă ́ 4 Hưng dn: TS.Phm Hu Tuyn Đô ̀ a ́ n môn học Đô ̣ ng cơ đô ́ t trong Đô ̣ ng cơ Diesel IFA-W50 F‘ ’ (:D “ -(D ” - D • EN ’ &-`:()"` “ ! ’ +3 I/ CÁC SỐ LIỆU TÍNH TOÁN BAN ĐẦU. I.1/ Bảng số liệu ban đầu. TT Tên thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị 1 Kiểu động cơ IFA-W50 Thẳng hàng 2 Số kì τ 4 kì 3 Số xi lanh i 4 4 Thứ tự nổ 1-3-4-2 5 Hành trình piston S 145 mm 6 Đường kính xilanh D 120 mm 7 Góc mở sớm xupap nạp α 1 8 độ 8 Góc đóng muộn xupap nạp α 2 38 độ 9 Góc mở sớm xupap xả β 1 44 độ 10 Góc đóng muộn xupap xả β 2 8 độ 11 Góc phun sớm φ i 24 độ 12 Chiều dài thanh truyền l tt 280 mm 13 Công suất động cơ N e 118 mã lực 14 Số vòng quay động cơ n 2350 v/ph 15 Suất tiêu hao nhiên liệu g e 188 g/ml.h 16 Tỉ số nén ε 18,7 17 Trọng lượng thanh truyền m tt 4 kg 18 Trọng lượng nhóm piston m pt 3,5 kg I.2/ Các thông số chọn. Các thông số cần chọn theo điều kiện môi trường, kết cấu động cơ .bao gồm: I.2.1/ Áp suât môi trường p o Áp suất môi trường p o là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ: p o = 0,1 Mpa SV: Nguyên ng Quyêt̃ Đă ́ 5 Hưng dn: TS.Phm Hu Tuyn Đô ̀ a ́ n môn học Đô ̣ ng cơ đô ́ t trong Đô ̣ ng cơ Diesel IFA-W50 I.2.2/ Nhiệt độ môi trường T o Lựa chọn nhiệt độ môi trường theo nhiệt độ bình quân cả năm. Ở nước ta chọn T o = 297 K I.2.3/ Áp suất cuối quá trình nạp p a Do động cơ là động cơ không tăng áp nên chọn p a = (0,8 - 0,9 )p o Ta chọn p a = 0,085 MPa I.2.4/ Áp suất khí thải p r Áp suất khí thải phụ thuộc vào các thông số như p a . Ta có thể chọn p r nằm trong phạm vi: p r = (1,10-1,15)p k Ta lấy p r = 0,114 MPa. I.2.5/ Mức độ sấy nóng môi chất T ∆ phụ thuộc vào quá trình hình thành hòa khí bên trong hay ngoài xy lanh. Với động cợ IFA-W50 là động cơ điezen hình thành hòa khí bên trong xy lanh nên mức độ sấy nóng lớn. T ∆ = 20-40 K. Ta chọn T ∆ = 22 K I.2.6/ Nhiệt độ khí sót T r Nếu quá trình giãn nở càng triệt để, nhiệt độ T r càng thấp.Với động cơ điezen T r = 700 – 900 K. Ta chọn T r = 800 K I.2.7/ Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t λ Tỷ nhiệt của môi chất thay đổi rất phức tạp nên thường phải căn cứ vào hệ số dư lượng không khí α để hiệu đính. SV: Nguyên ng Quyêt̃ Đă ́ 6 Hưng dn: TS.Phm Hu Tuyn Đô ̀ a ́ n môn học Đô ̣ ng cơ đô ́ t trong Đô ̣ ng cơ Diesel IFA-W50 Với động cơ điezen α > 1,4 nên ta chọn t λ = 1,10 I.2.8/ Hệ số quét buồng cháy 2 λ Với động cơ không tăng áp 2 λ = 1 I.2.9/ Hệ số nạp thêm 1 λ Phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí. Thông thường 1 λ = (1,02- 1,07 ) Ở đây ta chọn 1 λ = 1,03. I.2.10/ Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z, z ξ Thể hiện lượng nhiệt phát ra của nhiên liệu dùng để sinh công và tăng nội năng với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu. Đối với động cơ điezen z ξ = (0,70-0,85) Ở đây ta chọn z ξ = 0,75 I.2.11/ Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b, b ξ Đối với động cơ điezen b ξ = (0,80 ÷ 0,90) Ở đây ta chọn b ξ = 0,87 (Tại điểm b lượng nhiệt trao đổi với vách xy lanh ra môi trường ngoài lớn b ξ = cb H H Q Q Q−∆ ) (1) I.2.12/ Hệ số hiệu đính đồ thị công d ϕ d ϕ Thể hiện sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ so với chu trình thực tế. Chu trình công tác thực tế của động cơ điezen sai khác khá nhiều so với chu trình tính toán lý thuyết. với d ϕ = (0,92 – 0,97) Ta chọn d ϕ = 0,97 SV: Nguyên ng Quyêt̃ Đă ́ 7 Hưng dn: TS.Phm Hu Tuyn Đô ̀ a ́ n môn học Đô ̣ ng cơ đô ́ t trong Đô ̣ ng cơ Diesel IFA-W50 I.2.13/ Hệ số tăng áp λ λ = P z P c = (1,5-1,8), Ở đây ta chọn λ = 1,5 II. TÍNH TOÁN CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC II.1/ Tính toán quá trình nạp II.1.1/ Hệ số khí sót r γ ( ) T T p 1 2 k r . . r 1 T p r a m p r . . . t 1 2 p a    ÷   λ + ∆ γ = ε λ −λ λ (2) Trong đó : m là chỉ số nén đa biến trung bình của khí sót m = 1,45 ÷ 1,50 Ta chọn m = 1,5. Thay số vào ta có ( ) 1 297 22 0,114 1 0,03 r 1 800 0,085 1.5 0,114 18,7.1,03 1,1.1. 0,085    ÷   + γ = × × = − II.1.2/ Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a m 1 m p a (T T) . .T . r r t 0 p r T a 1 r − + ∆ + λ γ = + γ    ÷   (3) Thay số vào ta có: 1,5 1 0,085 1,5 (297 22) 1,1.0,03.800. 0,114 T 333 a 1 0,03 −   + +  ÷   = = + (K) SV: Nguyên ng Quyêt̃ Đă ́ 8 Hưng dn: TS.Phm Hu Tuyn Đô ̀ a ́ n môn học Đô ̣ ng cơ đô ́ t trong Đô ̣ ng cơ Diesel IFA-W50 II.1.3/ Hệ số nạp η v 1 m T p p 1 0 a r . . . . . . v t 1 2 1 T T p P a 0 0      ÷ η = ε λ − λ λ  ÷  ÷ ε − + ∆    ÷   (4) Thay số vào ta được : 1 1,5 1 297 0, 085 0,114 . . . 18,7.1,03 1,1.1. 0,801 v 18,7 1 297 22 0,1 0, 085 η = − = − +      ÷  ÷  ÷     II.1.4/ Lượng khí nạp mới M 1 3 432.10 .P . v 0 M 1 g .p .T e e 0 η = (kmol/kg nl) (5) Trong đó: p e = 30.N . e V .n.i h τ = 30.86,848.4 0,662 1,67384.2350.4 = (Mpa) (6) Với V h = 2 .D .S 4 π = 2 .1,2 .1,45 1,67384 4 π = (dm 3 ) = 1,67384 (lít) (7) => 3 432.10 .0,1.0,801 M 0, 689 1 255, 43.0,662.297 = = (kmol/kg nl) II.1.5/ Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu M 0 M o = 1 C H O . 0,21 12 4 32    ÷   + − ( kmol/kg nl) (8) Với nhiên liệu của động cơ điezen C=0,87 ; H= 0,126 ; O = 0,004 => Ta tính được M o = 0,495 SV: Nguyên ng Quyêt̃ Đă ́ 9 Hưng dn: TS.Phm Hu Tuyn Đô ̀ a ́ n môn học Đô ̣ ng cơ đô ́ t trong Đô ̣ ng cơ Diesel IFA-W50 II.1.6/ Hệ số dư lượng không khí α Đối với động cơ điezen IFA-W50: α = M 1 M o = 0,689 1,392 0,495 = (9) II.2/ Tính toán quá trình nén II.2.1/ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí( khí nạp mới ) mc 19,806 0,00209T v = + ( kJ/kmol.độ) (10) II.2.2/ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy( khí sót) Với hệ số dự lượng α > 1 Ta tính theo công thức 1,634 1 187,36 5 mc" (19,876 427,86 .10 T v 2 ) − = + + + α α    ÷   (kJ/kmol.độ) (11) 1,634 1 187,36 5 mc" (19,876 427,86 .10 T v 1,392 2 1,392 ) − = + + +    ÷   5 mc" 21,05001 281.10 T v − = + (kJ/kmol.độ) (12) II.2.3/ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén (hỗn hợp khí công tác) được tính theo công thức sau v r v v r mc .mc" mc' 1 + γ = + γ ( kJ/kmol.độ) (13) v v v b ' mc ' a ' T 2 = + Thay (10) và (12) vào (13) và biến đổi ta có a’ v = r r 19,806 .21,05001 19,806 0,0289.21,05001 19,84204 1 1 0,03 + γ + = = + γ + (14) SV: Nguyên ng Quyêt̃ Đă ́ 10 Hưng dn: TS.Phm Hu Tuyn [...]... án môn học Động cơ đố t trong Động cơ Diesel IFA-W50 1 1 p"b = p r + (p b − p r ) = 0,114 + (0,330 − 0,114) = 0,222 (MPa) 2 2 (58) Vậy giá trị biểu diễn của điểm b” = 0,222 34,66 = 7,7 (mm) Sau khi xác định được các điểm b’, b” ta dùng cung thích hợp nối với đường thải SV: Nguyên Đăng Quyêt ̃ ́ Tuyến 22 Hướng dẫn: TS.Phạm Hữu Đồ án môn học Động cơ đố t trong Động cơ Diesel IFA-W50 IV... (20) Hướng dẫn: TS.Phạm Hữu Đồ án môn học Động cơ đố t trong Động cơ Diesel IFA-W50 II.3/ Tính toán quá trình cháy II.3.1/ Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết βo M 2 βo = M = 1 M + ∆M ∆M 1 = 1+ M1 M1 (21) Độ tăng mol ∆M của động cơ điezen IFA-W50 được xác định theo công thức sau ∆M = ( H O 0,126 0,004 + )= + = 0,0316 4 32 4 32 (22) Do đó với động cơ điezen : H O + 0,0316 βo =1+ 4 32 =1+ 0,689... (45) II.5.6/ Áp suất có ích trung bình pe pe = pi – pm = 0,869 - 0,192 = 0,677 (Mpa) SV: Nguyên Đăng Quyêt ̃ ́ Tuyến 16 (46) Hướng dẫn: TS.Phạm Hữu Đồ án môn học Động cơ đố t trong Động cơ Diesel IFA-W50 II.5.7/ Hiệu suất cơ giới η m ηm = pe 0, 677 pi = 0,869 =0,779 (47) II.5.8/ Suất tiêu hao nhiên liệu ge g 194, 643 i ge = η = 0, 779 = 249,896(g / kW.h) m (48) II.5.9/ Hiệu suất có ích ηe... Tuyến 19 Hướng dẫn: TS.Phạm Hữu Đồ án môn học Động cơ đố t trong Động cơ Diesel IFA-W50 - Vẽ đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công: - Tỉ lệ xích của hành trình piston S là: µS= S 145 = = 0,63 (mm/mm biểu diễn) bieudien 230 (53) Giá trị biểu diễn bán kính đường tròn Brick (nửa hành trình piston) là: R=115 (mm) • Ta có thông số kết cấu của động cơ là: λ= R S 145 = = = 0, 259 L tt 2.L tt 2.280... thông số chu trình công tác II.5.1/ Áp suất chỉ thị trung bình p’i Đối với động cơ điezen p  λ.ρ 1 1 1  p' = c λ(ρ − 1) + (1 − )− (1 − )  (MPa) i ε −1  n −1 n − 1 n −1  n −1 2 1 δ 2 ε 1   SV: Nguyên Đăng Quyêt ̃ ́ Tuyến 15 (40) Hướng dẫn: TS.Phạm Hữu Đồ án môn học Động cơ đố t trong pi' = Động cơ Diesel IFA-W50  4,809  1, 5.1, 487 1 1 1 (1 − )− (1 − ) 1, 5.(1, 487 − 1) + 18, 7...Đồ án môn học Động cơ đố t trong Động cơ Diesel IFA-W50 1 1 −5 −5 b 'v 0, 00209 + 2 γ r 281.10 = 0, 00209 + 2 0, 03.281.10 = = 211.10−5 2 1+ γr 1 + 0, 03 => mc' v = 19,84204 + 0, 00211.T (15) (16) II.2.4/ Chỉ số nén đa biến trung... (25) II.3.5/ Nhiệt độ tại điểm z, Tz: Nhiệt độ Tz được tính bằng cách giải phương trình sau : SV: Nguyên Đăng Quyêt ̃ ́ Tuyến 12 Hướng dẫn: TS.Phạm Hữu Đồ án môn học Động cơ đố t trong ξz QH M ( 1 + γr ) 1 ( Động cơ Diesel IFA-W50 ) + mc 'v + 8,314λ Tc = βz mc"pz Tz (26) Trong đó : QH : nhiệt trị thấp của dầu diezen QH = 42500(kJ/kmol) mc"pz : tỷ nhiệt mol đẳng áp trung bình tại điểm z và được... trình nạp: pa = 0,1 (MPa) -Áp suất quá trính thải: pr = 0,114 (MPa) -Áp suất tại điểm z: pz = 7,213 (MPa) SV: Nguyên Đăng Quyêt ̃ ́ Tuyến 17 Hướng dẫn: TS.Phạm Hữu Đồ án môn học Động cơ đố t trong Động cơ Diesel IFA-W50 -Áp suất tại điểm b: pb = 0,330 (MPa) - Áp suất tại điểm c: pc = 4,809 (MPa) - Chỉ số nén đa biến n1: n1 = 1,378 ; - Chỉ số giãn nở đa biến n2: n2 = 1,218 - Tỷ số nén ε = 18,7... 64,12 5,026 174,20 3 3Vc 1,058 36,67 3,067 106,3 4 4Vc 0,712 24,68 2,161 75 5 5Vc 0,523 18,12 1,646 57 SV: Nguyên Đăng Quyêt ̃ ́ Tuyến 18 Hướng dẫn: TS.Phạm Hữu Đồ án môn học Động cơ đố t trong Động cơ Diesel IFA-W50 6 6Vc 0,407 14,1 1,319 45,72 7 7Vc 0,329 11,4 1,093 37,88 8 8Vc 0,274 9,5 0,929 32,2 9 9Vc 0,233 8 0,805 28 10 10Vc 0,201 7 0,708 24,54 11 11Vc 0,177 6,13 0,630 21,84 12 12Vc... 29,1660).1,0371.Tz – (34932,5+42927,73) = 0 (32) Tz2 + 30,248Tz – 78455 = 0 Giải phương trình ta được Tz = 2162 ( K) SV: Nguyên Đăng Quyêt ̃ ́ Tuyến 13 Hướng dẫn: TS.Phạm Hữu Đồ án môn học Động cơ đố t trong Động cơ Diesel IFA-W50 II.3.6/ Áp suất tại điểm z, pz Pz = λ pc = 1,5.4,809 = 7,213 (MPa) (33) Trong đó λ là hệ số tăng áp được chọn = 1,5 II.4/ Tính toán quá trình giãn nở II.4.1/ Hệ số giãn nở sớm