BÀI tập lớn tính toán động cơ đốt trong động cơ xăng

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.

Nhóm Họ Tên MSSV Nguyễn Hoàng Nguyễn Quang Khang 13145093 13145116 BÀI TẬP LỚN TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Loại động Xăng Công suất (kW) 60 Tỉ số nén 8.2 Số vòng quay (vòng /phút ) 2400 Số xy lanh A Tính toán nhiệt I.Chọn thông số 1.Áp suất không khí nạp =0.1 MPa =1 11.Hệ số lợi dụng nhiệt điểm z 2.Nhiệt độ không khí nạp =(29+373) = 302 K =0.85 12 Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b 3.Áp suất khí nạp trước xupap nạp = =0.1 MPa 4.Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp = =302 K =0.9 13.Hệ số dư lượng không khí α=0.9 14.Hệ số điền đầy đồ thị công 5.Áp suất cuối trình nạp =0.8 =0.08 MPa =0.97 15.Tỷ số tăng áp 6.Áp suất khí sót =0.11MPa =3.5 16.Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt 7.Nhiệt độ khí sót =950K =1.15 17.Hiệu suất giới 8.Độ tăng nhiệt độ khí nạp =20°C =90% 18.Tỷ số 9.Hệ số nạp thêm =1.06 10.Hệ số quét buồng cháy 19.Chỉ số giãn nở đa biến trung bình m=1.5 II.Tính toán nhiệt trình 1.Quá trình nạp Hệ số nạp : ( Hệ số khí sót r  : 2 (Tk  T ) pr Tr r  pa  1  t 2 ( 1.(302  20) 0.11 950 0.08 pr m ) pa 1 0.11 1.5 8, 2.1, 06  1,15.1.( ) 0.08  0.064 Nhiệt độ cuối trình nạp 0.5  0.08 1,5 302  20  1,15.0, 064.950.( ) 0.11  362( K )  0.064 2.Quá trình nén Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mcv  19,806  0.00419T [kJ / kmol o K ] Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình sản phẩm cháy Chọn )  = 0,9 < nên mcv"  (17,997  3,504. )  (360,34  252, 4 ).105.T 5,875.103  21,1506  T Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp khí trình nén b 'v av  av" bv  bv"  r m vc  a v  T   T 1  r 1  r ' ' av  av" 19,806  21,1506.0, 064 av    19,887 1  r  0.064 ' " b  b 0, 00419  5,875.103.0, 064 ' v v  r bv    4,3.103 1  r  0, 064 Xác định số nén đa biến trung bình n1 n1  8,314 b a  v Ta   n1 1  1 1 ' v  n1   8,314 0,00419 19,887  362  8.2n1 1  1 Thay giá trị n1=(1,34 => 1,40), ta tìm n1= 1,37 Áp suất cuối trình cháy pc pc  pa  n1  0, 08.8, 21,37  1, 42(MPa) Nhiệt cuối trình nén Tc Tc  Ta  n1 1  362.8, 21,371  789( K ) Quá trình nạp lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg xăng M  0,516 (kmol kk) Lượng khí nạp thực tế nạp vào xy lanh M1 Đối với động xăng 1 M1   M  0.9.0,516   0, 4732 (kmol kk/kgnl) n1 114 Lượng sản vật cháy M2 C H 0,855 0,145 M    0,79. M    0,79.0,9.0,516  0,5106 (kmol SVC/kg nl) 12 12 Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết β0 M 0,5106 o    1, 079 M1 0, 4732 Hệ số biến đổi phân tử thực β  1 1, 079    1  1  1, 074 1  r  0, 064 Hệ số biến đổi phân tử khí điểm βz Bz   0  1, 079  x z   0,9444  1, 07 1  r  0, 064 Tổn thất nhiệt lượng cháy không hoàn toàn Do α < nên ta tính QH  120.103.(1   ).M  120.103.(1  0,9).0,516  6192(kJ / kgnl ) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất điểm z    M   z  r  m.cv''  M 1   z  m.cv o   mcvz''   avz''  bvz'' Tz    M   z  r   M 1   z  o    o   z   mcvz''    r  "  m.cv  1   z  m.cv o  o   z   r    1   z  o   avz''  bvz'' Tz   o av''   z       o   z  r   1   z  o   avz''  '' bvz  r    1   z  av o  0, 064   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   bv''  b    o   z  r   1   z  v  o      o   z  r   1   z  o   1, 079  5,875.103  0, 064  0, 00419  0,9444   (1  0.9444)  1, 079    0, 003 0, 064   1, 079  0,9444   1  0,9444  1, 079    mcvz''  21,085  0,003Tz z (QH  QH )  mvc' Tc   z mv"z Tz M1 (1   r ) mvc'  19,887  4,3.103.749  21,58 Thay giá trị tính vào ta phương trình 80787,82987  1, 07.(21, 085  0, 003Tz ).Tz  Tz  2611 Ta nhận giá trị Tz = 2611(K)  Tz  9639 Áp suất cuối trình cháy pz   z Tz 2611 pc  1, 07 .1, 42  5(MPa) Tc 789 Quá trình dãn nở Tỷ số dãn nở đầu  1 Tỷ số dãn nở sau   Chỉ số dãn nở đa biến trung bình (n2) n2   8,314 b   z  Qh b  avz'  vz Tz  Tb  M1 1   r   Tz  Tb  QH  43960  k J / kgnl  Qh  QH  QH  43960  6192  37768  k J / kgnl  Thay giá trị tương ứng, ta phương trình 8,314 n2  1888, 2611 0, 4732.(1  0, 064).1, 074.(2611  ) 8, 2n2 1 Thay giá trị n2 n2  1, 26 Với  VT  0, 26    n2  1, 26  VP  0, 26  Vậy ta chọn n2 = 1,26 Nhiệt độ cuối quán trình dãn nở Tb Tb   Tz n2 1  2611  1511( K ) 8, 21,261 Áp suất cuối trình dãn nở pb  19,887  0, 00419 2611 (2611  ) 8, 2n2 1 pb  pz  n2  0,353( KPa) 8, 21,26  Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr p  Tr  Tb  r   pb  Sai số m 1 m 0,5  0,11  1,5  1511   1024( K )  0,353  Tr 1024  950   0, 072  7, 2% Tr 1024 Tính toán thông số đặc trưng chu trình Áp suất thị trung bình tính toán (Pi’) pi'  pa  p   n      p    1  1  n 1   1  n 1    1  n2 1    n1     Đối với động xăng có   1,    Nên ta có cống thức tính Pi’ pi'  pc        1  n2 1   1  n1 1      n2     n1      pi'  1, 42  3,5   1    1   1  1,26 1  1,37 1   8,  1, 26   8,  1,37   8,  pi'  0,83(MPa) Áp suất thị trung bình thức tế pi Vì động xăng nên chọn d  0,97 pi  pi' d  0,83.0,97  0,81(MPa) Áp suất có ích trung bình pe pe  pi m  0,81.0,9  0,73(MPa) Áp suất tổn thất khí Pm pm  pi  pe  0,81  0,73  0,08(MPa) Hiệu suất thịi ηi  8,314 M1.pi Tk 0, 4732.0,81.302  8,314  0,3 QH pk ηv 43960.0,1.0, 757 Hiệu suất có ích  e e  8,314 M1.pe Tk 0, 4732.0, 73.302  8,314  0, 26 QH v pk 43960.0, 757.0,1 Suất tiêu hao nhiên liệu thị gi 3600.103 3600.103 gi    273( g / k W h) QH i 43960.0,3 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge ge  432.103 0,1.0, 757  313( g / kW h) 0, 4732.0, 73.302 Tính thông số kết cấu động Tính thể tích công tác Vh  30. Ne 30.4.60   1(dm3 ) Pe ne i 0, 73.2400.4 D 4.Vh 4.1 3  1,1dm  S    D S S    D  1.1,1  1,1dm D Vc  Vh   0,14 dm3   8,  Vẽ đồ thị công thị Xác định điểm đặc biệt đồ thị công Điểm a: điểm cuối hành trình hút, có áp suất thể tích: Va  Vc  Vh  0,14   1,14 dm3  điểm a có tọa độ  va ; pa  a  (1,14;0,08) Điểm c ( ; ) điểm cuối hành trình nén c  (0,14;1, 42) Điểm z( ; )điểm cuối hành trình cháy Vz  .Vc  1.0,14  0,14 dm3 z  (0,14;5) Điểm b( ; )điểm cuối hành trình giãn nở, với vb  va  1,14 b  (1,14;0,353) Điểm r( ; ) điểm cuối hành trình thải r  (0,14;0,11) Dựng đường cong nén pa Van1  pxn Vxnn1  const pxn,Vxn áp suất thể tích khí điểm đướng nén pxn  pa ( Va n1 ) Vxn Vxn chạy từ Va đến Vc Vxn (cm3) 1140 Đường nén Pn (MN/m2) 0.08 1100 1060 0.084012064 0.088385413 1020 0.093168134 980 940 900 0.098416952 0.104199221 0.110595484 860 820 780 0.117702789 0.125639053 0.134548862 740 700 660 0.144611282 0.156050555 0.16915095 620 0.1842778 580 540 0.201907886 0.222674344 500 460 0.24743477 0.277377611 420 380 340 0.314194158 0.360367906 0.419685067 300 0.498188289 260 220 0.606088644 0.761957171 180 140 1.00305859 1.415318633 Dựng đường cong dãn nở pz Vzn2  pxg Vxng2  const pxg  pz ( Vz n2 ) Vxg Vxg chạy từ Vz đến Vb Vx (cm3) 140 180 220 260 300 340 380 420 460 500 540 580 620 660 700 740 780 820 860 900 940 980 1020 1060 1100 1140 Đừng giản nở Pgn (MN/m2) 3.642906066 2.829037808 2.292054346 1.913896941 1.634661725 1.420901581 1.252556207 1.116905582 1.00551632 0.912588921 0.834011535 0.766792401 0.708705773 0.658063494 0.613563283 0.57418538 0.539120536 0.507718842 0.479452699 0.453889602 0.430671838 0.409501138 0.390126938 0.372337301 0.355951819 ... trình nạp lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg xăng M  0,516 (kmol kk) Lượng khí nạp thực tế nạp vào xy lanh M1 Đối với động xăng 1 M1   M  0.9.0,516   0, 4732 (kmol kk/kgnl)... 1024( K )  0,353  Tr 1024  950   0, 072  7, 2% Tr 1024 Tính toán thông số đặc trưng chu trình Áp suất thị trung bình tính toán (Pi’) pi'  pa  p   n      p    1  1 ... 1  1  n 1   1  n 1    1  n2 1    n1     Đối với động xăng có   1,    Nên ta có cống thức tính Pi’ pi'  pc        1  n2 1   1  n1 1      n2