Bài tập lớn Nguyên lý động cơ đốt trong

Chương I : Nhiệm vụ tính toán 1, Nhiệm vụ + Tính toán thiết kế động cơ.. + Tính toán kiểm nghiệm động cơ bôi trơn, làm mát hệ thống phối khí... 7, Hằng số khí nạp trước lúc cháy Rhht

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Đề số : 09 – Động cơ xăng 1RZ

H À N ỘI - 2017

BÀI TẬP LỚN MÔN

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Cao Văn

Đề số : 09 - Động cơ xăng 1RZ

Họ và Tên sinh viên : Lưu văn Hoàng

Mã sinh viên : 151300660 Lớp : Cơ khí giao thông công chính 1- K56

1 Loại động cơ Xăng

Chương I : Nhiệm vụ tính toán

1, Nhiệm vụ + Tính toán thiết kế động cơ

+ Tính toán kiểm nghiệm động cơ ( bôi trơn, làm mát ) hệ thống phối khí

2, Lựa chọn chế độ tính toán

- Nhận xét : Để xây dựng đặc tính ngoài của động cơ ở chế

độ “ Toàn tải ” người ta tính toán nhiệt động cơ ở 3 chế

độ :

nmin = 0,2.5400 = 1080 (v/ph)

nM = 0,6.5400 = 3240 (v/ph)

ne = 5400 (v/ph)

CHƯƠNG II : Tính nhiên liệu và hỗn hợp sản phẩm cháy

1, Chọn nhiên liệu và thành phần nhiên liệu

Xăng 85 (%) 15(%) 10400 ( kcal/kg)

2,Chọn hệ số dư không khí α

- Với động cơ xăng : α = 0.9

3, Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu xăng

7, Hằng số khí nạp trước lúc cháy

Rhht =gkk.Rkk – gxăng.Rxăng

10, Nhiệt dung riêng của sản phẩm cháy

a, Trước lúc cháy Cvhht =gkk Cvkk + gxăng.Cvxăng

CHƯƠNG III: QUÁ TRÌNH NẠP

1, Xác định áp suất trung bình cuối quá trình nạp

Công thức gần đúng của của giáo sư Leenin J.M :

5 , 3 2 2

2 tb

2 ' h 6

2 0

a

1

1.f

V.10.520

n1

PP

V h : Là thể tích công tác của một xylanh ( đơn vị là m 3 )

P0 : Là áp suất khí quyển ( đơn vị kg/m 2 )

f tb : Là tiết diện lưu thông cần thiết Nó đc tính bằng công thức

Pr = 100000,55𝑛 +1 (kg/cm2)

Giá trị của Tr và ∆𝑡 cho trong bảng được quy ước từ đầu

Từ các giá trị trong bảng ta tìm được hệ số khí sót ứng với các giá

trị tương ứng như sau :

 Với n = n e = 5400 (v/ph) :

𝛾r = (𝜀𝑃 𝑃𝑟 𝑇΄0

𝑎 −𝑃𝑟).𝛽.𝑇𝑟 =

1,29.317 (9.0,740−1,29).1,084.1200 = 0,0585

ᴪ :là tỉ lệ nhiệt dung của khí trước và sau khí cháy Ở động cơ xăng thì ᴪ =1,2

𝑻𝒓′ = Tr.(𝑃𝑎

𝑃𝑟)

𝑚−1 𝑚

(°K) với : m là chỉ số dãn nở đa biến t của khí sót từ r đến r’

 Khi n =n min = 1080 (v/ph) :

T’r =1000.(0,9881,06 )

1,38−1 1,38

= 980,81 °K

Suy ra : Ta = 327+1,2.0,0405.980,81

1+0,0405.1,2 = 357,30 °K

 Khi n =n M =3240 (v/ph) :

T’r = 1100.(0,9011,18)

1,38−1 1,38

1,38−1 1,38

=1029,72°K

Suy ra : Ta = 317+1,2.0,0585.1029,72

1+0,0585.1,2 = 363,75°K

4, Khối lượng hỗn hợp (Xăng + không khí) nạp vào xylanh động

cơ trong một chu trình

Gck =G180.𝛾d (mg/ckl) Trong đó :

G180 : là khối lượng hỗn hợp tươi (hay không khí ) nạp

chính trong piston đi từ điểm chết trên đến điểm chết dưới

G180= 𝑃𝑎.𝑉ℎ

′ (𝜀−0,15)

𝑅𝑎.𝑇𝑎.(𝜀−1) 106 (mg/ckl) Với : Pa là áp suất cuối quá trình nạp (đổi ra kg/m 2)

V’h = 0,001(m3)

Ta : là nhiệt độ trung bình cuối kỳ nạp (°K)

Ra = Rhht =27,383 KG.m/kg.độ Động cơ xăng nmin nm ne

0,9÷0,95 1,00 ÷ 1,05 1,1 ÷1,2

 n= n min =1080 (v/ph) →

Gck= 0,988.104.0,001.(9−0,15)

27,838.357,40.(9−1) .106.0,9 =988,69

 n= n M = 3240 (v/ph) →

P0 = 10000 (kg/cm2 )

 Khi n =n min =1080 (v/ph)

𝜂v =

988,69 1209,499 = 0,817

 Khi n = n M =3240 (v/ph) :

Bảng tổng kết chương 3 (Số liệu đã tính toán được ở trên )

Bảng tổng kết chương 4 (số liệu đã tính toán được):

Chương V : Tính toán quá trình cháy

1,Tính nhiệt độ cuối quá trình cháy

nmin=1080 68,50 2539,25

nM =3240 66,85 2726,05

ne = 5400 56,86 2864,70

Chương VI : Quá trình giãn nở

1,Các thông số của quá trình giãn nở Chỉ số giãn nở đa biến n2 :

2,Áp suất cuối quá trình giãn nở (P b )

Đối với động cơ xăng : P b = 𝑷𝒛

𝜺𝒏𝟐

 Khi ntt = nmin =1080(v/ph) → Pb =68,5

91,35 =3,53

Pt’ =(𝜺−𝟏)𝟏 . (𝑷𝒛 −𝜺𝑷𝒃

𝒏𝟐−𝟏 − 𝑷𝒄 −𝜺𝑷𝒂

𝒏𝟏−𝟏 ) (kg/cm 2 )

Trong đó :

Pa : là Áp suất trung bình của quá trình nạp

Pc : là Áp suất của cuối quá trình nén

Pb : là Áp suất cuối quá trình giãn nở

2,Tính áp suất chỉ thị trung bình úng với đồ thị của chu trình P i

+> , Đối với động cơ 4 kỳ :

 Khi n =n M =3240 (v/ph)

 ∆Pi = 0,901 – 1.18 = -0,279 Suy ra : Pi =0,95.10,823 – (-0,279) = 10,560

 Khi n =n e =5400(v/ph)

 ∆Pi = 0,740 – 1,29 = -0,55 Suy ra : Pi = 0,95.9,418 – (-0,55) =9,497

3,Tính hiệu suất cơ học của động cơ

: là số kỳ của động cơ

Do chưa xác định được Vh của 1 xylanh nên tại các tốc độ quay nmin

,nM ta phải xách định Ne dựa trên tỷ lệ :

Nemin = 100,6 8,588.1080

7,17.5400 = 24,099

 Khi n =nM =3240(v/ph)

Ne : là công suất thục tế (hay còn gọi là mã lực )

n : là tốc độ quay (v/ph)

 Khi n =nmin =1080(v/ph) Suy ra : Me = 716,2 24,099

7, Hiệu suất nhiệt

ηt = 1- 1

𝑒 𝑘 −1

trong đó : ηt : là hiệu suất nhiệt của quá trình

k : là trị số đoạn nhiệt quy ước xác định như sau :

gi : là Suất hao nhiên liệu chỉ thị tính bằng kg/mlh

hu : là Nhiệt trị thấp của nhiên liệu (Kcal/kg )

 Khi n =ne =5400(v/ph) Suy ra : ηi = 174,302 10400632.103 = 0,348

9, Hiệu suất thục tế (tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí ,cháy và công cơ học )

ηe =ni – nch = 632

𝑔𝑒ℎ𝑢

 Khi n =nmin =1080(v/ph)

ηe = 632.103214,372.10400 = 0,283

 Khi n =nM = 3240(v/ph)

n min 2,808 0,865 0,908 8,588

n M 8,424 1,595 0,849 8,965

n e 14,04 2,325 0,775 7,170

có ích thực sự (Ne) tức là Qe Phần nhiệt ( Qlm + x ) theo nước làm mát và khí xả ra ngoài (ở chu trình lý thuyết đây là Q2 đưa ra nguồn lạnh, mất theo định luật 2 của nhiệt động học )

+ Phần Qch mất cho công cơ học + Phần Qlhlt các tổn thất do cháy không hoàn toàn tại mỗi tốc độ tính toán các phần nhiệt trên tính như sau :

Q1 =100% ; Qe =ηe.100%

Qch =( ηi – ηe).100% ; Qlm + x =(1- ηt).100%

Qlmlt =(ηt –ηi ).100%

Qe = 0,263 100 =26,3

Qlm+x =(1- 0,407) 100 = 59,3

Qch = (0,348 – 0,263).100 = 8,5

Qlmlt = (0,407- 0,348 ).100 = 5,9

Bài 2 : Cách xây dựng đồ thị công Pv

*Xây dựng đồ thị công ứng với chế độ ne :

1, Đường kính của xy lanh D (mm) 86

2, Hành trình của piston S (mm) 86

4, Áp suất cuối kỳ nạp P a (kg/ cm2) 0,740

5, Áp suất cuối kỳ nén P c (kg/cm2) 15,25

6, Áp suất cuối kỳ cháy P z (kg/cm2) 56,86

7, Áp suất cuối quá trình giãn nở P b (kg/cm2) 3,81

8, Áp suất của quá trình thải P r ( kg/cm2) 1,29

Thể tích làm việc của xy-lanh :

Thể tích của xy-lanh : Va =Vh + Vc =499,30 + 62,41 = 561,71 (cm3)

Vẽ trục P0V có tung độ 0P biểu diễn các giá trị của áp suất Chọn tỷ

Hoành độ biểu diễn thể tích xy-lanh tại các vị trí ,chọn :

𝜇𝑣 = 3 (sao cho 0P = 1,2 OV )

lh (mm) lc (mm) la (mm) 166,43 20,80 187,24

*Dựng đường nén và giãn nở :

Đối với động cơ xăng 𝜌 =1 :

n1 =

𝑙𝑛𝑃𝑎𝑃𝑐𝑙𝑛𝜀 = 1,37

n2 =

𝑙𝑛𝑃𝑏 𝑃𝑧

𝑙𝑛𝜌𝜀 = 1,23 Các giá trị tìm được cho trong bảng ở bên dưới ↓ :

Bảng áp suất trong xy-lanh :