đồ án động cơ đốt trong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD : NGUYỄN QUỐC SỸ SVTH : Trần Văn Nam 13019751 Danh Minh Nhựt 13027021 Lê Hồng Phúc 13035371 CÁC THÔNG CHO TRƯỚC ĐỘNG CƠ ( ĐỘNG CƠ MẪU ) Kiểu động : Động G16A, xilanh thẳng hàng Công suất động : Ne = 68 kW Số vòng quay n = 5750 vòng/phút Số kỳ Đường kính xilanh D = 75mm Hành trình piston S = 90mm 1.7 Tỷ số nén ε = 9,5 1.8 Moment xoắn có ích lớn Memax = 127 N.m 1.9 Số xilanh i = 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT: 2.1 Áp suất không khí nạp p0: p0 = 0,1 MN/m2 = 1,0 bar = 0,1 MPa 2.2 Nhiệt độ không khí nạp T0: tkk=240C (là nhiệt độ không khí trung bình nước ta từ 220C – 270C) T0=24+273=297 0K 2.3 Áp suất khí nạp trước xuppap nạp (pk): Đối với động xăng kì không tăng áp pk=p0 =0,1 MN/m2 = 1,0 bar = 0,1 MPa 2.4 Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp (Tk): Đối với động xăng kì không tăng áp Tk=T0 =297 0K 2.5 Áp suất cuối trình nạp pa: Đối với động không tăng áp áp suất cuối trình nạp pa Pa= (0,8 ÷ 0,95).p0 chọn pa= 0,85.p0=0,85.0,1= 0,085 MN/m2 2.6 Áp suất khí sót (pr): pr= pth + Δ pr đó: pth áp suất khí thải Δ pr áp suất thất thoát qua xuppap xả, đường ống xả Thông thường pr xác định theo công thức thực nghiệm: pr = (0,11 ÷ 0,12) MPa chọn pr = 0,11 MPa 2.7 Nhiệt độ khí sót Tr: Đối với động xăng Tr=(900 ÷ 1100) 0K Chọn Tr=975 0K 2.8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới: Đối với động xăng: Δ T = (10 ÷ 30) 0K Chọn Δ T = 20 0K 2.9 Hệ số nạp thêm λ1: λ1=1,02 ÷ 1,07 chọn λ1=1,02 2.10 Hệ số quét buồng cháy λ2: Đối với động không tăng áp quét buồng cháy chọn λ2=1 2.11 Hệ số dư lượng không khí α: α= Với M0 số kmol không khí cần đốt cháy hết 1kg nhiên liệu M1 số kmol không khí thực tế vào xy lanh Trong tính toán nhiệt ĐCĐT động xăng α=0,85 ÷ 0,95 Chọn α=0,9 2.12 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt: Đối với động xăng α=0,9 chọn λt = 1,15 2.13 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z (ξz): Động xăng: ξz =0,75 ÷ 0,92 Chọn ξz =0,8 2.14 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b (ξb): Động xăng: ξb=0,85 ÷ 0,95 Chọn ξb=0,9 2.15 Hệ số điền đầy đồ thị công (φd): Hệ số điền đầy đủ đồ thị công đánh giá phần hao hụt diện tích đồ thị công thực tế so với đồ thị công tính toán φd=0,93 ÷ 0,97 Chọn φd =0,95 THÔNG SỐ CHỌN BAN ĐẦU Áp suất không khí nạp p0 0.1 MPa 10 11 12 13 14 15 Nhiệt độ không khí nạp Áp suất khí nạp trước xupap nạp Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp Áp suất cuối trình nạp Áp suất khí sót Nhiệt độ khí sót Độ tăng nhiệt độ khí nạp Hệ số nạp thêm Hệ số quét buồng cháy Hệ số dư lượng không khí Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt Hệ sốlợi dụng nhiệt z Hệ sốlợi dụng nhiệt b Hệ số điền đầy đồ thị công T0 pk Tk pa pr Tr ∆T λ1 λ2 α λt ξz ‫غ‬b φd 297 0.1 297 0,085 0,11 975 20 1,02 0,9 1,15 0,8 0.9 0.95 K MPa K MPa MPa K K TÍNH TOÁN NHIỆT Quá trình nạp Hệ số nạp v = v = =0,77 m = 1.5 số nén đa biến trung bình không khí Hệ số khí sót r = r = = 0.05 Nhiệt độ cuối hành trình nạp Ta = Ta = = 351 K Quá trình nén Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp : =19,806 + = kj/kmolđộ Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy : ” =19,806 + + kj/kmolđộ ” =19,806 + Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí khí hỗn hợp công tác: 19,806 + kj/kmolđộ Chỉ số nén đa biến =1,37 Áp suất cuối trình nén: =0,085.9,51,37 = 1,857 Mpa Nhiệt độ cuối trình nén : = = 351.9,51,37-1=807 K Quá trình cháy Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy kg nhiên liệu : M0 = M0 = =0,512 Lượng khí thực tế nạp vào xilanh M1 M =0 + = 0,9.0,512+ =0,469 với = 110 trọng lượng phân tử xăng Lương sản vật cháy M2 = Mo M2 = 0,512 =0,507 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết: o == 1,08 Hệ số thay đổi phân tử thực tế: = Hệ số thay đổi phân tử z: Trong phần nhiên liệu cháy điểm z Nhiệt độ cuối trình cháyz Trong nhiệt trị thấp = 19,806 + a 19,806 + = 20,54 Thay tất vào (**) ta được: Giải hệ ta được: K Tỷ số tăng áp suất: p = p = = 3,71 Áp suất điểm z: Tỷ số giãn nở sớm: = Tỷ số giãn nở sau: Quá trình giãn nở: Chỉ số giãn nở đa biến trung bình: Thế thông số biết -1= Từ phương trình ta thấy chấp nhận Áp suất cuối trình giãn nở : Nhiệt độ cuối trình giãn nở : Kiểm tra nhiệt độ khí sót : (tính) = (tính) = = 1059 K Kiểm tra : =(tính) - = 1059 – 975 =84 K =8,6% 1 động phun xăng => a= 0,024, b= 0,0053 Vp = = = 17,25 Áp suất có ích trung bình: 1,0355 – 0,14= 0,8955 Hiệu suất giới : M = = 0,865 Hiệu suất thị : i = = 0,354 Hiệu suất có ích : e = = 0,306 Suất tiêu hao nhiên liệu thị : gi = = = 0,231 kg/kW.h = 231 g/kW.h Suất tiêu hao nhiên liệu có ích : = = 0,267 kg/kW.h = 267 g/kW.h ge = Tính thông số kết cấu động Thể tích công tác Vh xi lanh động (lít) Thể tích công tác Vh xi lanh động Vhi = ) i: số xilanh động Ne công suất động thiết kế (KW) ne số vòng quay động công suất thiết kế Pe áp suất có ích trung bình (MN/m2) Đường kính pittong : D= = (dm) = 74,9 mm Hành trình pitong S= Bảng số liệu thông số tính toán STT Tên gọi 10 11 12 13 14 15 Số vòng quay trục khuỷu Công suất có ích Tỷ số nén Hành trình piston Đường kính xilanh Nhiệt độ không khí nạp Độ tăng nhiệt độ khí nạp Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt Hệ số quét buồng cháy Hệ số dư lượng không khí Hệ số khí sót Hệ số nạp Hệ sốlợi dụng nhiệt z Hệ sốlợi dụng nhiệt b Chỉ số nén đa biến trung bình trính nén hỗn hợp Kí hiệu n Ne S D T0 ∆T λt λ2 α ξz ‫غ‬b n1 Thông số 5750 68 9,5 90 75 297 20 1,15 0,9 0,05 0,77 0,8 0.9 1,37 Đơn vị Vòng/phút kW mm mm K K 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 công tác Chỉ số dãn nở đa biến trung bình trình dãn nở sản vật cháy Nhiệt độ khí sót Nhiệt độ cuối trình nạp Nhiệt độ cuối trình nén Nhiệt độ cuối trình cháy Nhiệt độ cuối trình dãn nở Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp Áp suất không khí nạp Áp suất cuối trình nạp Áp suất khí sót Áp suất cuối trình nén Áp suất cuối trình cháy Áp suất cuối trình dãn nở Áp suất khí nạp trước xupap nạp Tỷ số tăng áp ( tính toán nhiệt ) Áp suất thị trung bình tính toán Áp suất thị trung bình thực tế Áp suất tổn thất khí Áp suất có ích trung bình Suất tiêu hao nhiên liệu thị Suất tiêu hao nhiên liệu có ích n2 1,23 Tr Ta Tc Tz Tb Tk p0 pa pr pc pz pb pk 975 351 807 2806 1671 297 0.1 0,085 0,11 1,857 6,89 0,432 0.1 3,71 1,09 1,0355 0,14 0,8955 0,231 0,267 pi’ pi pm pe gi ge K K K K K K MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa kg/kW.h kg/kW.h a vẽ đồ thị công thị xát định điểm đặc biệt đồ thị công == = Vc = Vc = 0,0466 dm3 Va =Vh +Vc Va =0,396 +0,0466 0,4426 dm3 Điểm c (Vc ; pc) điểm cuối hành trình nén tính toán c (0,0466 ; 0,857) Điểm z (Vz ; pz) điểm cuối hành trình cháy tính toán z (0,0466 ; 6,89) động xăng Vz = Vc Điểm b (Vb ; pb) điểm cuối hành trình dãn nở tính toán b (0,4426 ; 0,432) với Vb = Va Điểm r (Vc ; pr) điểm cuối hành trình thải r (0,0466 ; 0,11) b dựng đường cong nén áp suất thể tích khí điểm a áp suất thể tích khí điểm đường cong nén Bằng cách cho giá trị Vxn từ đến xác định giá trị ,với bước nhảy 20 cm3 c dựng đường cong dãn nở áp suất thể tích khí điểm z áp suất thể tích khí điểm đường cong dãn nở Bằng cách cho giá trị Vxd từ đến xác định giá trị ,với bước nhảy 20 cm3 V(cm3) Đường cong nén pn (MPa) Vz = Vc = 46,6 pc =1,857 60 1,313 80 0,886 100 0,652 120 0,508 140 0,411 160 0,343 180 0,292 200 0,252 220 0,221 240 0,197 260 0,176 280 0,159 300 0,145 320 0,133 340 0,122 360 0,113 380 0,105 400 0,098 420 0,091 440 0,086 Va = 442,6 pa = 0,085 dựng hiệu đính đồ thị công d Đường dãn nở pp (MPa) pz = 6,89 5,049 3,544 2,694 2,152 1,781 1,511 1,307 1,148 1,021 0,918 0,832 0,759 0,697 0,644 0,598 0,557 0,521 0,489 0,461 0,435 pb = 0,432 Để xây dựng đồ thị công động cần phải thực bước hiệu chỉnh : • Dùng đồ thị Brích xát định điểm đánh lửa sớm c’ điểm phối khí (mở sớm đóng muộn xupap nạp, thải r’, a’, b’,r n ) đồ thị công cách: - Dựng phía đồ thị công nửa vòng tròn có bán kính R ,tâm O trung điểm đoạn Vh - Lấy từ tâm O khoảng OO’ vẽ phía phải với : OO’ = Trong ,chọn - Từ tâm O’ ta vẽ tia kết hợp với đường kính nửa vòng tròn tâm O vẽ góc tham khảo bảng : Loại động Xupap nạp Xupap thải • Ô tô máy kéo 10 30 35 - Từ giao điểm tia cắt nửa vòng tròn tâm O vẽ ta dóng đường song song với trục tung cắt đồ thị công từ điểm ta xát định điểm ( c’, r’, a’, b’, r”) đồ thị công Hiệu đính phần đường cong trình nén cháy đồ thị công : - động xăng áp suất cực đại điểm z có tung độ p’ z = 0,85 pz - điểm z” trung điểm đoạn thẳng qua điểm z’ song song với trục hoành cắt đường cong dãn nở - điểm c” lấy đoạn cz’ với cc” = cz’/3 - điểm b” trung điểm đoạn ab Dùng thước cong nối liền tất điểm xác định thành đường cong liên tục ta đồ thị công thị động tính toán Đồ thị phối khí động xăng kỳ [...]... đính đồ thị công d Đường dãn nở pp (MPa) pz = 6,89 5,049 3,544 2,694 2,152 1,781 1,511 1,307 1,148 1,021 0,918 0,832 0,759 0,697 0,644 0,598 0,557 0,521 0,489 0,461 0,435 pb = 0,432 Để xây dựng đồ thị công của động cơ cần phải thực hiện các bước hiệu chỉnh dưới đây : • Dùng đồ thị Brích xát định điểm đánh lửa sớm c’ và các điểm phối khí (mở sớm và đóng muộn các xupap nạp, thải r’, a’, b’,r n ) trên đồ. .. điểm c” lấy trên đoạn cz’ với cc” = cz’/3 - điểm b” là trung điểm của đoạn ab Dùng thước cong nối liền tất cả các điểm xác định trên thành 1 đường cong liên tục ta được đồ thị công chỉ thị của động cơ tính toán Đồ thị phối khí của động cơ xăng 4 kỳ ... 30 35 0 - Từ giao điểm các tia cắt nửa vòng tròn tâm O đã vẽ ở trên ta dóng các đường song song với trục tung cắt đồ thị công và từ các điểm này ta xát định được các điểm ( c’, r’, a’, b’, r”) trên đồ thị công Hiệu đính phần đường cong của quá trình nén và cháy trên đồ thị công : - ở động cơ xăng áp suất cực đại điểm z có tung độ p’ z = 0,85 pz - điểm z” là trung điểm đoạn thẳng qua điểm z’ song song... thải r’, a’, b’,r n ) trên đồ thị công bằng cách: - Dựng phía dưới đồ thị công nửa vòng tròn có bán kính R ,tâm O là trung điểm của đoạn Vh - Lấy từ tâm O một khoảng OO’ vẽ phía phải với : OO’ = Trong đó ,chọn - Từ tâm O’ ta vẽ các tia kết hợp với đường kính nửa vòng tròn tâm O đã vẽ ở trên các góc này tham khảo bảng dưới đây : Loại động cơ Xupap nạp Xupap thải • Ô tô máy kéo 5 10 30 35 0 - Từ giao điểm