TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Luận văn Đề tài: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NHẬN XÉT , ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN LỜI NÓI ĐẦU Ôtô ngày sử dụng rộng rãi nước ta phương tiện lại cá nhân vận chuyển hành khách , hàng hoá phổ biến Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ôtô xã hội , đặc biệt loại ôtô đời kéo theo nhu cầu đào tạo lớn nguồn nhân lực phục vụ ngành công nghiệp ôtô linh vực thiết kế Sau học xong giáo trình ‘ động đốt ’ chúng em tổ môn giao nhiệm vụ làm đồ án môn học Vì bước đầu làm quen với công việc tính toán , thiết kế ôtô nên không tránh khỏi bỡ ngỡ vướng mắc.Nhưng với quan tâm , động viên , giúp đỡ, hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn , giáo viên giảng dạy thầy giáo khoa nên chúng em cố gắng để hoàn thành đồ án thời gian giao Qua đồ án giúp sinh viên chúng em nắm lực tác dụng , công suất động điều kiện đảm bảo bền số nhóm chi tiết ôtô , máy kéo Vì thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ôtô Tuy nhiên trình thực dù cố gắng nhiều không tránh khỏi thiếu sót Vì chúng em mong nhận quan tâm đóng góp ý kiến thầy , bạn để em hoàn thiện đồ án tốt qua rút kinh nghiệm quý giá cho thân nhằm phục vụ tốt cho trình học tập công tác sau Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG I TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Xác định thông số tính toán : 1.1.1 Các thông số ban đầu: 1- Kiểu động cơ: 4a-fe.xe toyota Động hàng, không tăng áp, buồng cháy thống 2- Số kỳ: τ = (kỳ) 3- Số xilanh i = 4- Thứ tự làm việc cuả xilanh 1- 2-4-3 5- Hành trình piston: S = 85 (mm) 6- Đường kính xilanh: D = 83 (mm) 7- Góc mở sớm xupáp nạp: α = 130 8- Góc đóng muộn xupáp nạp: α = 470 9- Góc mở sớm xupáp xả: β1 = 480 10- Góc đóng muộn xupáp xả: β2 = 140 11- Góc phun sớm: φi = 30º 12- Chiều dài truyền: ltt = 135 (mm) 13- Công suất định mức: Ne = 108 (mã lực) 14- Số vòng quay định mức: n = 6000 (vòng/phút) 15- Suất tiêu hao nhiên liệu: ge =150 (g/ml.h) 16- Tỷ số nén: ε = 17- Khối lượng truyền: mtt = 650 (gam) 18- Khối lượng nhóm piston: mpt = 435 (gam) 1.1.2 Các thông số cần chọn: Áp suất môi trường: pk Áp suất môi trường pk áp suất khí trước nạp vào động Với động không tăng áp áp suất khí áp suất trước xupáp nạp nên ta chọn pk = p0 Ở nước ta chọn pk = p0 = 0,1 (MPa) Nhiệt độ môi trường: Tk Nhiệt độ môi trường lựa chọn theo nhiệt độ bình quân năm Với động không tăng áp ta có nhiệt độ môi trưòng nhiệt độ trước xupáp nạp nên: Tk = T0 = 240C = (2970K) Áp suất cuối trình nạp: pa Áp suất pa phụ thuộc vào nhiều thông số chủng loại động cơ, tính tốc độ , hệ số cản đường nạp, tiết diện lưu thông…Vì cần xem xét động tính thuộc nhóm để lựa chon pa Áp suất cuối trình nạp pa chọn phạm vi: Pa = (0,8 ÷ 0,9).pk, chọn pa = 0,09 (Mpa) Áp suất khí thải: pr Áp suất khí thải phụ thuộc vào thông số pa Áp suất khí thải có thể chon phạm vi: Pr =(1,05 ÷ 1,15).pk, chọn pr = 0,107 ( Mpa) Mức độ sấy nóng môi chất ∆T : Mức độ sấy nóng môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào trình hình thành khí hỗn hợp bên hay bên xilanh: Động xăng chọn ∆T =6 0C Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động Nếu trình giản nở triệt để nhiệt độ Tr thấp Thông thường ta chon: Tr =700 ÷ 1000 0K, chọn Tr = 8500K Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt: λt Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu đính Thông thường chọn α theo bảng sau: α λt 0,8 1,13 1,0 1,17 Động xăng có α >1 nên chọn λt Hệ số quét buồng cháy λ2: 1,2 1,14 = ,10 1,4 1,11 Động không tăng áp chọn λ2 =1 Hệ số nạp thêm λ1: Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí Thông thường chon: λ1 =1,02 ÷ 1,07, chọn λ1 =1,02 10 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z ( ξz): Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z ( ξz ) phụ thuộc vào chu trình công tác động cơ, thể lượng nhiệt phát cháy điểm z so với lượng nhiệt phát đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu Với động xăng ta chọn ξz =0,85 11 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ( ξb): Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b ξb tuỳ thuộc vào loại động Xăng hay động Điêzen Với động xăng ta thường chọn ξb = 0,80÷0,90, chọn ξb =0,856 12 Hệ số hiệu đính đồ thị công ϕ d: Thể sai lệch tính toán lý thuyết chu trình công tác động so với chu trình công tác thực tế , chọn phạm vi: ϕ d =0,92÷0,97, chọn ϕ d =0,929 1.2 Tính toán trình công tác : 1.2.1 Tính toán trình nạp : Hệ số khí sót γr: Hệ số khí sót γr tính theo công thức: γr= γr = λ (T k + ∆ T ) T r 1.( 297 + ) 0,107 850 0,09 P P r a P ε λ1 − λ t λ  r   P   a 1 1, 1   m = 0,0533  0,107  9.1,02 −1,1.1.   0,09  Trong m số giản nở đa biến trung bình khí sót chon: m =1,45÷1,5, chọn m =1,5 Nhiệt độ cuối trình nạp Ta: Nhiêt độ cuối trình nạp Ta tính theo công thức: Ta ( + ) + λ γ T = T ∆T t k r 1+γr p   a  r   pr   m −1     m  1, 5−1 0,09  1, ( 297 +6 ) +1,1.0,0533.850.   T a=  0,107  +0,0533 = 332.3 (0K) Hệ số nạp ηv : Hệ số nạp ηv xác định theo công thức: ηv = Tk ε − T k + ∆T ηv = ( )    pa  ε λ1 −λt λ2   pk     pr   pa        m      297 0,09  0,107 1,  9.1,02 −1,1.1. =0,8762  −1 297 +6 0,1   0,09       Lượng khí nạp M1 : Lượng khí nạp M1 xác định theo công thức : 432.10 p k η v M1 = g e p e T k Trong đó: pe áp suất có ích trung bình xác định theo công thức : pe = V h (kmol/kg nhiên liệu) 30 N e τ V h n.i (MPa) thể tích công tác động xác định theo công thức: V = h π D S (dm3) Vh = Nên: V ậy pe = 3,14.(83) 85 = 0,459668 (dm3) 30.108.4 =1,174 0.459668.6000.4 432.10 3.0,1.0,8762 M1= 150.1,174.297 = 0,7603 (kmol/kg nhiên liệu) Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0: Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0 tính theo công thức: C  M0 = 0,21  12 + H  −  32  (kmol/kg nhiên liệu) Đối với nhiên liệu động x ăng ta có: C=0.855; H=0,145 ;O=0,004 Thay giá trị vào ta có:  0,855 0,145 0,004  + −  32   12 Mo= 0,21  =0,5023 (kmol/kg nhiên liệu) Hệ số dư lượng không khí α : Trọng lượng phân tử xăng μnl = 114 nên động xăng ta có α= M1 − µ nl Mo = 114 = 1, 0602 0,5120 0,5516 − Thay giá trị vào ta có: α =1,496 1.2.2 Tính toán trình nén: Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình không khí: mc v =19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ) Ta có: av = 19.806; bv/2 = 0.00209 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy: Khi hệ số dư lượng không khí α >1 ,tính theo công thức sau: mcv ″ =(19,876+ 1,634 ) + ( 427,86 + 187,36 )10 −5 T α α Thay số vào công thức ta có: (kJ/kmol độ) mc v ″ =(19,876+ 1,634 ) + ( 427,86 +187,36 )10 −5 T = 1,9723 1,9723 (kJ/kmol độ) Ta có: av"=20.69548; bv"/2=0.00261 Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp: Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp trình nén tính theo công thức sau: mc v ′ = mc v + γ r mcv ″ 1+γr = a v′ + bv′ T (kJ/kmol độ) Thay giá trị vào ta có: 0,00211 ′ mcv = 19,836 + 297 = 20.1493 (kJ/kmol độ) av'=19.836; bv'/2=0.00211 Chỉ số nén đa biến trung bình n1: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào nhiều thông số kết cấu thông số vận hành kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng thái nhiệt độ động …Tuy nhiên n1 tăng giảm theo quy luật sau: Tất nhân tố làm cho môi chất nhiệt làm cho n1 tăng Chỉ số nén đa biến trung bình n1 xác định cách giải phương trình: n1 − = 8.314 ′ b a v′ + v T a ε n1 −1 + ( ) Chú ý: thông thường để xác định n1 ta phải chọn n1 khoảng 1,340 ÷ 1,390 Chọn n1=1,3678 Ta có: vế trái =0,3683 sai số =0,0005 [...]... suất tổn thất cơ giới pm : Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được biểu diễn bằng nhiều quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ Ta có tốc độ trung bình của động cơ là : vtb = S n 30 = 85.6000.10 −3 = 17 30 (m/s) Theo số thực nghiệm có thể tính pm theo công thức sau : Theo số liệu thực nghiệm, có thể tính pm theo công thức sau: Đối với động cơ xăng i =... công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động cơ Nếu động cơ ở tốc độ cao, đường này thế nào cũng cắt đường nén ac Động cơ tốc độ thấp, đường pj ít khi cắt đường nén Ngoài ra đường pj còn cho ta tìm được giá trị của p ∑ = p kt + p j một cách dễ dàng vì giá trị của đường p ∑ chính là khoảng cách giữa đường pj với đường biểu diễn p kt của các quá trình nạp, nén ,cháy, giãn nở và thải của động cơ. .. thi công đã hiệu chỉnh 21 c V CHƯƠNG II TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC , ĐỘNG LỰC HỌC 2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học: Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng với hành trình của pittông S = 2R Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương ứng với vh của đồ thị công (từ điểm 1 vc đến ε vc) 2.1.1 Đường biểu diễn hành trình piston x = f (α ) : Ta tiến hành vẽ đường hành trình của. .. khối lượng chuyển động quay: Khối lượng chuyển động quay của một khuỷu bao gồm: - Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt: m2 m2 = (mtt – m1) = 0,650 – 0,182= 0,468 (kg) - Khối lượng của chốt khuỷu (Cổ biên): mch π (d 2ch − δ 2ch ).lch mch = ρ 4 Trong đó ta có: dch: Là đường kính ngoài của chốt khuỷu = 65 (mm) δ ch : Là đường kính trong của chốt khuỷu = 0 (mm) lch: Là chiều dài của chốt khuỷu... mãn điều kiện) 1.2.5 Tính toán các thông số chu kỳ công tác: 1 Áp suất chỉ thị trung bình pi ′ được xác định theo công thức: Với động cơ Xăng áp suất chỉ thị trung bình p’i được xác định theo công thức : pi' = pc  λ  1  1  1   1 − n2 −1 ÷−  1 − n1 −1 ÷ =1,387 ( MPa) ε − 1  n2 − 1  ε  n1 − 1  ε   2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi : Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do... phân bố về tâm chốt piston m1: Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1 có thể tra trong các sổ tay, có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc có thể tính gần đúng theo bản vẽ Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau: + Thanh truyền của động cơ ô tô : m1 = ( 0.275 ÷ 0.285 ).mtt ta chọn m1 = 0,28.mtt 25 m1 = 0,28.0.650=0.182(kg) trong đó mtt = 0.650 (kg) là khối lượng... 0,1 mm nên thoả mãn điều kiện 1.3 Vẽ và hiệu đính đồ thị công: Căn cứ vào các số liệu đã tính pa , pc , pz , pb , n1 , n2 , ε ta lập bảng tính đường nén và đường giản nở theo biến thiên của dung tích công tác Vx =i.Vc (Vc: dung tích buồng cháy) với Vc = Vh 0.46075 = = 0,057(dm3 ) ε −1 9 −1 Ta có bảng tính các giá trị của quá trình nén và quá trình giản nở như sau: (Xuất phát từ p.V n n n =const ⇒ p... 0 29 2.2.6 Khai triển đồ thị công P-V thành p kt = f (α ) : Để thuận tiện cho việc tính toán sau này ta tiến hành khai triển đồ thị công P p kt = f (α ) – V thành đồ thị 1 Chọn tỉ lệ xích µα Khai triển đồ thị công theo trình tự sau : = 2 0 / mm Như vậy toàn bộ chu trình 720 0 sẽ ứng với 360 mm Đặt hoành độ α này cùng trên đường đậm biểu diễn p 0 và cách ĐCT của đồ thị công khoảng 4 ÷ 5 cm 2 Chọn tỉ... đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33….Ta được các đường cong biểu diễn quan hệ j = f ( x) 24 C Jmax 1 F1 J=f(s) 2 S -3λRω2 E B ÂCD F2 4 F 1' 2' 3' Jmin 3 A ÂCT 4' D ĐCD ĐCT Đường biểu diễn gia tốc của piston j=f(x) 2.2 Tính toán động lực học : 2.2.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến: - Khối lượng nhóm piston mnpt =0.435 (kg) được cho trong số liệu ban đầu của đề bài (kg) - Khối lượng của thanh... công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo công thức: p e = p i − p m =1,288 −0,116 =1,172 7 (MPa) Hiệu suất cơ giới ηm : Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới : ηm = 8 pe 1,172 = = 0,909( 0 0 ) pi 1,288 Suất tiêu hao nhiên liệu ge: Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là : ge = 9 g i 130,14 = = 143,16 (gkW.h) ηm 0,909 Hiệu suất có ích ηe : Công