Bài tập lớn nguyên lý động cơ đốt trong

BÀI TẬP LỚN MÔN NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 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 STT Phân loại Thông số 1 Loại động cơ Xăng 2 Kiểu động cơ 1RZ 3 Đường kính xy lanh 86 (mm) 4 Hành trình piston 86 (mm) 5 Lắp trên xe Toyota Hiace 6 Dung tích xylanh 1,998 (lít) 7 Tỷ số nén 09 8 Số kỳ 09 9 Nemaxne 100,65400 10 Nemaxnm 16,52600 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 (vph) n¬M¬ = 0,6.5400 = 3240 (vph) ne = 5400 (vph) CHƯƠNG II : Tính nhiên liệu và hỗn hợp sản phẩm cháy 1, Chọn nhiên liệu và thành phần nhiên liệu. C H O Hu Xăng 85 (%) 15(%) 10400 ( kcalkg) 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. L¬0¬ = 10.23 (83 g¬c¬ + 8g¬h¬ ) = 10.23( 83 .0,85 + 8.0,15 ) =15 (kg) 4,Lượng không khí thục tế đốt cháy 1kg nhiên liệu. L = αL¬0¬ = 0,9.15=13,5 (kg) 5,Thành phần sản phẩm cháy của động cơ xăng . G¬co2 ¬= 113 g¬c¬ (2α1 ) + 6g¬h¬ (α 1 ) = 1130,85 (1,8 1 ) + 6.0,15( 0,91) = 2,15 (kg) G¬co¬ =73 2(1 α)(g¬c¬ +3g¬h¬) = 732(10,9)(0,85 +3.0,15) = 0,6 (kg) G¬¬h2O ¬¬= 9g¬h¬ =9.0,15 =1,35 (kg) G¬N2¬ =0,77.αL¬0¬ =0,77.0,9.0,15 = 10,4 (kg) Kiểm tra lại∶∑▒〖G=〗αL¬0¬ +1 =13,5 + 1 = 14,5(kg) =G¬spc¬ G¬spc¬ =G¬co2¬ + G¬co¬ + G¬h2O¬ + G¬N2¬ = 2,15 + 0,6 + 1,35 + 10,4 =14,5 (kg) 6,Phần tram khối lượng sản phẩm cháy g¬i¬ = (G¬i)Gspc . Ta có : g¬co2¬= 2,1514,5 = 0,148 , g¬h2O ¬= 1,3514,5 = 0,093 g¬co¬= 0,614,5=0,041 , g¬N2¬ =10,414,5=0,78 ∑▒〖g¬i〗 = gco2¬ + g¬co¬ + g¬h2o¬ + g¬N2¬ =0,148 + 0,041 + 0,093 + 0,78 =1 7, Hằng số khí nạp trước lúc cháy R¬hht¬ =g¬kk¬.R¬kk¬ – g¬xăng¬.R¬xăng¬ Ta có : g¬kk =αLo(2Lo+1)=13,514,5 ; g¬xăng¬ =1(2Lo+1 )=114,5; R¬kk¬ =29,27 kGmkg.độ ; R¬xăng =8,5 kGmkg.độ  R¬hht¬ =13,714,5.29,27+114,5.8,5=27,838 kGmkg.độ 8,Hằng số khí của sản phẩm cháy Rspc : R¬spc¬ =∑▒〖(gi,Ri)〗 ; R¬co2¬ =19,3 kGmkg.độ ; R¬co¬ =30,3 kGmkg.độ R¬h2o¬ =47,1 kGmkg.độ ; R¬N2¬ =30,3 kGmkg.độ ; R¬o2¬ =26,5 kGmkg.độ . Ta có : R ¬spc¬ = 0,148.19,3 +0,041.30,3 + 0,093.47,1 + 0,718.30,3 = 30,23 kGmkg.độ 9,Hệ số biến đổi phần tử lý thuyết β = RspcRhht=30,227,8=1,084 10,Nhiệt dung riêng của sản phẩm cháy a,Trước lúc cháy C¬¬v¬hht¬ =g¬kk¬ .Cv¬kk¬ + g¬xăng¬.Cv¬xăng Ta có : Cv¬kk = 0,165 + 0,000017T¬c¬ (kcalkg.độ ) ; Cv¬xăng = 0,35(kcalkg.độ) ; Cv¬hht¬ =13,514,5(0,165+0,000017T¬c¬) +114,5.0,35 = 0,93.(0,165 + 0,000017T¬c¬ ) + 0,3514,5 = 0,178 + 0,000017T¬c¬ b,Sau lúc cháy : Cv¬spc¬ =∑▒(gi,Cv) Cv¬co2¬ = 0,186 + 0,000028 T¬z¬ Cv¬co¬ = 0,171 + 0,000018 T¬z ¬Cv¬o2= 0,15 + 0,000016 T¬z ¬Cv¬h2o¬ = 0,317 + 0,000067 T¬z¬ Cv¬h2¬ = 0,169 + 0,0000017 T¬z¬ Tính : Cv¬spc¬ = ∑▒〖(gi,Cv)〗 =0,148(0,186+0,000028T¬z¬)+ 0,041(0,171+0,000018T¬z¬ ) +0,093(0,317 + 0,000067T¬z¬) + 0,718( 0,169 + 0,000017T¬z¬ ) = 0,185 + 23.105 T¬z ¬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 : Trong đó : n : Là tốc độ quay tại chế độ tính toán ( đơn vị vòngphút ) Vh : Là thể tích công tác của một xylanh ( đơn vị là m3 ). P0 :Là áp suất khí quyển ( đơn vị kgm2 ) ftb : Là tiết diện lưu thông cần thiết .Nó đc tính bằng công thức ftb = fe.(ne 1000) .đơn vị là cm2lít + Với động cơ xăng : fe =2,5 ÷ 3,0 (cm2lít.1000vphút) : Là hệ số tổn thất đường ống nạp .(=0,65÷ 0,85 ). Đối với động cơ xăng ta chọn như sau : fe =2,5.104.m2lít.1000vphút ; δ=0,5 ; = 0,65 => Ta có :ftb = fe.n_e1000= 2,5.104. 54001000 =1,35.103 (m3lít ). Với n=nmin =1080 (vph ) : Pa= 1. 1(〖1080〗2〖520.10〗6 )(〖0,001〗2(〖1,35.10〗(3) )2 ) 1〖0,65〗2 ((90,5)(91))2 3,5=0,988(kgcm2) Với n=nM=3240 (vph) : Pa=1.1(〖3240〗2〖520.10〗6 ) (0.001〖1,35.10〗(3) )2 1〖0,65〗2 ((90,5)(91))2 3,5=0,901(kgcm2) Với n=ne = 5400 (vph) : Pa =1.1(〖1080〗2〖520.10〗6 ) (0,001〖1,35.10〗(3) )2 1〖0,65〗2 ((90,5)(91))2 3,5=0,740(kgcm2) Tóm lại : n = nmin= 1080 (vph)  Pa = 0,988 (kgcm2) n = nM = 3240 (vph)  Pa = 0,901 (kgcm2) n = ne = 5400(vph)  Pa = 0,740 (kgcm2) 2,Hệ số khí sót γr =(P_(r ) 〖T΄〗_0)((〖εP〗_aP_r ).β.T_r ) Trong đó : T’o = To +∆t = to + ∆t + 273 β : là hệ số biến nhiệt ( β =M_spcM_hht =R_spcR_hht =1,084) Pr và Tr : là áp suất ,nhiệt độ đầu cuối quá trình nạp nêu trong bảng sau : Pr (kgcm2) Tr(°K) ∆t(°K) T΄o(°K) n =nmin =1080 (vph) 1,06 1000 30 327 n =nM=3240 (vph) 1,18 1100 25 322 n = ne = 5400 (vph) 1,29 1200 20 317 Giá trị Pr được tính bằng công thức : Pr = 0,55n10000 +1 (kgcm2). 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 = nmin =1080 (vph) : γr = (P_(r ) 〖T΄〗_0)((〖εP〗_aP_r ).β.T_r ) = 1,06.327((9.0,9881,06).1,084.1000) = 0,0408 Với n = nM = 3240 (vph) : γr = (P_(r ) 〖T΄〗_0)((〖εP〗_aP_r ).β.T_r ) = 1,18.322((9.0,9011,18).1,084.1100) = 0,0459 Với n = ne = 5400 (vph) : γr = (P_(r ) 〖T΄〗_0)((〖εP〗_aP_r ).β.T_r ) = 1,29.317((9.0,7401,29).1,084.1200) = 0,0585 3, Nhiệt độ cuối kỳ nạp Đối với động cơ 4 kỳ không tăng áp Ta = (T_0+γ_r ᴪT_0)(1+γ_r ᴪ) Trong đó :T_0 =t0 + ∆t + 273( °K) ᴪ:là tỉ lệ nhiệt dung của khí trước và sau khí cháy .Ở động cơ xăng thì ᴪ=1,2 T_r = Tr.(P_aP_r )((m1)m) (°K) với : m là chỉ số dãn nở đa biến t của khí sót từ r đến r’. Khi n =nmin = 1080 (vph) : T’r =1000.(0,9881,06)█((1,381)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 =nM =3240 (vph) : T’r = 1100.(0,9011,18)((1,381)1,38)= 1021,25°K Suy ra : Ta = (322+1,2.0,0459.1021,25)(1+0,0459.1,2) = 358,50°K Khi n = ne =5400(vph) : T’r = 1200.(0,7401,29)((1,381)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 (mgckl) Trong đó : G180 : là khối lượng hỗn hợp tươi (hay không khí ) nạp chính trong piston đi từ điểm chết trênđến điểm chết dưới G180=(P_a.V_h.(ε0,15))(R_a.T_a.(ε1)).106 (mgckl) Với : Pa là áp suất cuối quá trình nạp (đổi ra kgm2) V’h = 0,001(m3) Ta : là nhiệt độ trung bình cuối kỳ nạp (°K)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

BÀI TẬP LỚN

NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Sinh viên thực hiện : Lưu văn Hoàng

Mã sinh viên : 151300660

Lớp : Cơ khí giao thông công chính 1-K56

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 ) hệthống 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.

10, Nhiệt dung riêng của sản phẩm cháy

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

Ta có : Cvkk = 0,165 + 0,000017Tc (kcal/kg.độ ) ;

Cvxăng = 0,35(kcal/kg.độ) ;

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 :

P a=P0[1−(520 10n2 6).(V h ' 2

f tb2 ) 1

ξ2(ε −δ ε−1)2]3,5

Trong đó :

n : Là tốc độ quay tại chế độ tính toán ( đơn vị vòng/phút )

Vh : Là thể tích công tác của một xylanh ( đơn vị là m3 ).

P0 : Là áp suất khí quyển ( đơn vị kg/m2 )

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

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 :

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

T r ' = Tr.(P a

P r)m−1 m

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

 Khi n =nmin = 1080 (v/ph) :

T’r =1000.(0,9881,06 )

1,38−1 1,38

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= P a V h ' .(ε−0,15)

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

 Tính áp suất ở cuối quá trình nén Pc

Chương V : Tính toán quá trình cháy

1,Tính nhiệt độ cuối quá trình cháy

Chương VI : Quá trình giãn nở

1,Các thông số của quá trình giãn nở

Chỉ số giãn nở đa biến n2 :

n 2 =1,2 + 0,03.n e

n tt

 Khi n tt =nmin =1080(v/ph) → n2 = 1,2 + 0,03.54001080 =1,35

 Khi n tt = nM =3240(v/ph) → n2 =1,2 + 0,03.54003240 = 1,25

 Khi n tt =ne =5400(v/ph) → n2 =1,2 + 0,03.54005400 = 1,23

2,Áp suất cuối quá trình giãn nở (Pb)

Đối với động cơ xăng : P b =P z

ε n2

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

91,35 =3,53

Bài 1: Tính Áp suất trung bình thực tế P e

1, Tính áp suất trung bình lý thuyết ở điều kiện nén va dãn nở đa biến Pt’ ( ở chu trình lý thuyết nén và giãn nở đoạn nhiệt Pt)

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

n1 : là Chỉ số nén đa biến

n2 : là Chỉ số nén giãn nở đa biến

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

+> , Đối với động cơ 4 kỳ :

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 :

5, Momen có ích của động cơ

Me =716,2 N e

n (kg.m) Trong đó :

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

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 )

Chương IX : Cân bằng nhiệt của động cơ

*Trong phần cân bằng nhiệt này sẽ tính xem toàn bộ lượngnhiệt do hỗn hợp cháy phát ra Q1 (ở chu trình lý thuyết lượngnhiệt cấp vào ) phân bố như thế nào cho phần nhiệt sinh công

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%

Qch = (0,348 – 0,263).100 = 8,5 Qlmlt = (0,407- 0,348 ).100 = 5,9

*Bảng tổng kết tính toán chương 9 :

Thông số nmin nM ne

Qe 28,3 29,3 26,3 Qlm+x 59,3 59,3 59,3 Qch 2,9 5,2 8,5 Qlmlt 9,5 6,2 5,9 Tổng 100% 100% 100%

Chương X : Cách dựng đồ thị khi tính nhiệt

Bài 1 : Dựng đường đặc tính ngoài : Ne Me Ge

Bài 2 : Cách xây dựng đồ thị công Pv

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

3, Tỷ số nén 9

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

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

Thể tích làm việc của xy-lanh :

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 :

Đối với động cơ xăng ρ =1 :