Bài tập tính toán động cơ xăng, phục vụ môn Tính toán động cơ đốt trong, cho sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, tại các trường cao đẳng, đại học. Bài tập có hướng dẫn cách vẽ đồ thị công, và các đồ thị liên quan.
Trang 1Nhóm 5
Nguyễn Hoàng
Nguyễn Quang Khang
13145093
13145116
BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Loại động cơ Công suất
(kW)
Tỉ số nén Số vòng quay
(vòng /phút )
Số xy lanh
Trang 2A Tính toán nhi ệt
I.Chọn các thông số
1.Áp suất không khí nạp
=0.1 MPa
2.Nhiệt độ không khí nạp mới
=(29+373) = 302 K
3.Áp suất khí nạp trước xupap nạp
4.Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp
5.Áp suất cuối quá trình nạp
6.Áp suất khí sót
=0.11MPa
7.Nhiệt độ khí sót
=950K
8.Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới
9.Hệ số nạp thêm
=1.06
10.Hệ số quét buồng cháy
=1 11.Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z
=0.85
12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
=0.9 13.Hệ số dư lượng không khí
α=0.9 14.Hệ số điền đầy đồ thị công
=0.97 15.Tỷ số tăng áp
=3.5 16.Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
=1.15 17.Hiệu suất cơ giới
18.Tỷ số
19.Chỉ số giãn nở đa biến trung bình
m=1.5
Trang 3II.Tính toán nhiệt các quá trình
1.Quá trình nạp
Hệ số nạp :
(
)
Hệ số khí sót :
2
1
1 2
.( )
r
t a
T T p
p
1.5
8, 2.1, 06 1,15.1.( )
0.08
r
Nhiệt độ cuối quá trình nạp
0.5 1,5
0.08
302 20 1,15.0, 064.950.( )
0.11 362( )
2.Quá trình nén
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới
0.00419 19,806 [ / ]
2
o v
T
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy
Chọn = 0,9 < 1 nên
Trang 4" 1 5
(17,997 3,504 ) (360,34 252, 4 ).10 T
2
v
3
5, 875.10
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén
"
'
1
.T
19,806 21,1506.0, 064
19,887
4, 3.10
v
r
v
r
a
b
Xác định chỉ số nén đa biến trung bình n 1
1
1
1 '
8,314
1
2
n v
b
a T
1
1
1
0, 0041
8,314 n
2
9
8.2n
Thay giá trị n1=(1,34 => 1,40), ta tìm được n1= 1,37
Áp suất cuối quá trình cháy p c
pc pa n1 0, 08.8, 21,37 1, 42( MPa )
Nhiệt cuối quá trình nén T c
3 Quá trình nạp
Trang 5lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg xăng
0 0,516
M (kmol kk)
Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xy lanh M 1
Đối với động xăng
1 0
1
0.9.0,516 0, 4732
114
n
M M
Lượng sản vật cháy M 2
0,855 0,145
Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết β 0
2
1
0,5106
1, 079
0, 4732
o
M
M
Hệ số biến đổi phân tử khi thực β
0 1 1, 079 1
1 r 1 0, 064
Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm βz
0
1 1, 079 1
1 x 1 0,9444 1, 07
1 r 1 0, 064
Tổn thất nhiệt lượng do cháy không hoàn toàn
Do α < 1 nên ta tính
0 120.10 (1 ) 120.10 (1 0,9).0,516 6192( / )
H
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điểm z
''
M 1
1 2
r
o
r
o
M
"
1
r
o
r
o
Trang 6
''
''
0, 064 1 1, 079.21,1506 0, 9444 (1 0.9444).19,806
1, 079
21, 085
0, 064
1, 079 0, 9444 1 0, 9444
1, 079
r
o vz
r
o
a
''
5,875.10 0, 064 0, 00419 1 1, 079. 0,9444 (1 0.9444).
0, 003
0, 064 2
1, 079 0,9444 1 0,9444
1, 079
o vz
r
o
b
''
z
21,085 0,003
vz
' "
z
z z z 1
(1 )
r
m T m T M
19,887 4,3.10 749 21,58
2
vc
Thay các giá trị đã tính ở trên vào ta được phương trình
Ta nhận giá trị Tz = 2611(K)
Áp suất cuối quá trình cháy
z
z z
2611 p 1, 07 .1, 42 5(MPa)
789
c
c
T
p
T
z z z
z
80787,82987 1, 07 21, 085 ( 0, )
2611
9639
003T T
T
T
Trang 74 Quá trình dãn nở
Tỷ số dãn nở đầu
1
Tỷ số dãn nở sau
Chỉ số dãn nở đa biến trung bình (n 2 )
2
' 1
8,314 1
n
k /
43960
43960 6192 37768 k /
H
Q
J kgnl
J kgnl
Thay các giá trị tương ứng, ta được phương trình
2 2
2
1 1
8,314 1
0, 4732.(1 0, 064).1, 074.(2611 )
8, 2
n n
n
Thay lần lượt các giá trị của n2
Với
2
2
1, 26
0, 26
1, 26
0, 26
n
VT
n VP
Vậy ta chọn n2 = 1,26
Nhiệt độ cuối quán trình dãn nở T b
2
z
1 1,26 1
2611
1511( )
8, 2
T
Áp suất cuối quá trình dãn nở p b
Trang 8z
1,26
5 0,353( )
8, 2
b n
p
Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót T r
1,5
0,11
0,353
m
m
r
r b
b
p
p
Sai số 1024 950 0, 072 7, 2%
1024
r
r
T
T
5 Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình
Áp suất chỉ thị trung bình tính toán (P i ’
)
1
1
'
n 1 n 1
p
n
Đối với động cơ xăng có
1,
Nên ta có cống thức tính Pi ’
'
'
'
0,83(MPa)
c
i
i
p
p
p
p
Áp suất chỉ thị trung bình thức tế p i
Vì là động cơ xăng nên chọn
'
0,97
0,83.0,97 0,81(MPa)
d
i i d
Áp suất có ích trung bình p e
0,81.0,9 0, 73(MPa)
e i m
Áp suất tổn thất cơ khí P m
Trang 90,81 0, 73 0, 08( )
Hiệu suất chỉ thịi
1.p 0, 4732.0,81.302
η 8,314 8,314 0,3
.p η 43960.0,1.0,757
i k i
H k v
Q
Hiệu suất có ích e
1.p 0, 4732.0, 73.302 8,314 8,314 0, 26
.p 43960.0, 757.0,1
e k e
H v k
Q
Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i
3600.10 3600.10
273( / k ) 43960.0,3
i
H i
Suất tiêu hao nhiên liệu có ích g e
3 0,1.0, 757
0, 4732.0, 73.302
e
6 Tính thông số kết cấu của động cơ
Tính thể tích công tác
3
30 30.4.60
1( ) 0, 73.2400.4
e
h
e e
N
P n i
3 3
1,1 .1
h
V
S
D
1.1,1 1,1
S
D
3
0,14
1 8, 2 1
1
h
c
V
7 Vẽ đồ thị công chỉ thị
Trang 10Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công
Điểm a: điểm cuối hành trình hút, có áp suất và thể tích:
3 0,14 1 1,14
V V V dm
điểm a có tọa độ v p a; a
(1,14;0, 08)
a
Điểm c ( ; ) điểm cuối hành trình nén
(0,14;1, 42)
c
Điểm z( ; )điểm cuối hành trình cháy
3 1.0,14 0,14
V V dm
(0,14;5)
z
Điểm b( ; )điểm cuối hành trình giãn nở, với v b v a 1,14
(1,14;0,353)
b
Điểm r( ; ) điểm cuối hành trình thải
(0,14;0,11)
r
Dựng đường cong nén
n n
a a xn xn
p V p V const
pxn,Vxn là áp suất và thể tích khí tại một điểm bất kì trên đướng con nén
1
.( a )n
xn a
xn
V
p p
V
Vxn chạy từ Va đến Vc
Vxn
(cm3)
Đường nén Pn
(MN/m2)
1100 0.084012064
1060 0.088385413
Trang 111020 0.093168134
980 0.098416952
940 0.104199221
900 0.110595484
860 0.117702789
820 0.125639053
780 0.134548862
740 0.144611282
700 0.156050555
580 0.201907886
540 0.222674344
460 0.277377611
420 0.314194158
380 0.360367906
340 0.419685067
300 0.498188289
260 0.606088644
220 0.761957171
140 1.415318633
Dựng đường cong dãn nở
n xg x n
2
.( z )
z
n xg
xg
V
p p
V
Vxg chạy từ Vz đến Vb
Trang 12(cm3)
Đừng giản nở Pgn
(MN/m2)