MÔN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

de thi giua kì mon dong co dot trongđáp an môn động cơ đốt trongbài giảng môn học nguyên lý động cơ đốt trong chương 3thiet ke mon hoc dong co dot trongtài liệu động cơ đốt trongtính toán động cơ đốt trongtìm hiểu động cơ đốt trongde thi giua kì mon dong co dot trongđáp an môn động cơ đốt trongbài giảng môn học nguyên lý động cơ đốt trong chương 3thiet ke mon hoc dong co dot trongtài liệu động cơ đốt trongtính toán động cơ đốt trongtìm hiểu động cơ đốt trongde thi giua kì mon dong co dot trongđáp an môn động cơ đốt trongbài giảng môn học nguyên lý động cơ đốt trong chương 3thiet ke mon hoc dong co dot trongtài liệu động cơ đốt trongtính toán động cơ đốt trongtìm hiểu động cơ đốt trong

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT – HUNG

KHOA CƠ KHÍ - Ô TÔ – XÂY DỰNG

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

-ĐỒ ÁN HỌC PHẦN HỌC PHẦN: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Ngành: Công nghệ kỹ thuật Ô tô

Trang 2

TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1. Mục đích thực hiện đồ án

Vận dụng các kiến thức của học phần “Nguyên lý động cơ đốt trong” để lựa chọn các thông số tối ưu của quá trình công tác trong động cơ đốt trong để tính toán quá trình nhiệt động, xác định các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật và kiểm nghiệm lại các kích thước cơ bản của động cơ đốt trong Dựa vào các kết quả đã tính toán quá trình nhiệt động, sinh viên xây dựng đồ thị công lý thuyết của động cơ

Trên cơ sở tính toán quá trình nhiệt động và các kiến thức về động lực học, dao động xoắn của động cơ đốt trong, sinh viên tiến hành tính toán động lực học, tìm hiểu các quy luật tác động của các lực trên xylanh và cơ cấu trục khuỷu, thanh truyền, biết cách xây dựng các đồ thị biểu diễn quy luật động học và động lực học.Dựa vào các kiến thức về kiết cấu, tính toán kết cấu động cơ đốt trong, sinh viên biết vận dụng các kiến thức đó để tính nghiệm bền các chi tiết, hệ thống cơ bản của động cơ đốt trong

Vận dụng kiến thức các học phần cơ sở ngành để thực hiện các nội dung lien quan đến đồ án

Là điều kiện thuận lợi cho sinh viên khi thực hiện đồ án tốt nghiệp ở học kỳ cuối khóa học

2. Nội dung đồ án

Đồ án động cơ đốt trong bao gồm các nội dung sau:

Tính toán các quá trình công tác của động cơ đốt trong (tính toán nhiệt)

Cân bằng động cơ

Tính toán động học, động lực học

Tính ngiệm bền các chi tiết chính

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, là nguồn động lực cho các phương tiện vận tải như ô tô, máy kéo, xe máy, tàu thuỷ, máy bay và các máy công tác như máy phát điện, bơm nước… Động cơ đốt trong là nguồn cung cấp 80% năng lượng hiện tại của thế giới Chính vì vậy việc tính toán và thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong đóng vai trò hết sức quan trọng đối với các sinh viên chuyên ngành động cơ đốt trong.

Đồ án tính toán thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong là đồ án đòi hỏi người thực hiện phải sử dụng tổng hợp rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức của các môn học cơ sở Trong quá trình hoàn thành đồ án không những đã giúp cho em củng cố được rất nhiều các kiến thức đã học và còn giúp em mở rộng và hiểu sâu hơn về các kiến thức chuyên ngành của mình cũng như các kiến thức tổng hợp khác Đồ án này cũng là một bước tập dượt rất quan trọng cho em trước khi tiến hành làm

đồ án tốt nghiệp sau này.

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất, song do những hạn chế về kiến thức cũng như những kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình làm không tránh được sai sót chính vì vậy em rất mong được sự đóng góp của các thầy cô cũng như toàn thể các bạn để

đồ án của em được hoàn chỉnh hơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Hữu lý cũng như toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ môn Động Cơ Đốt Trong đã tạo mọi điều kiện giúp em hoàn thành đồ án tốt đẹp.

Sinh viên

Đặng Thái Sơn

Trang 5

Hệ số quét buồng cháy

Hệ số quét buồng cháy:

9.

Hệ số nạp thêm 10.

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z 11.

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b 12.

Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công

Vẽ và hiệu đính đồ thị công (………)

PHẦN II: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC

Đường biểu diễn tốc độ của piston v= f ( )α

3.

Đường biểu diễn gia tốc của piston: j= f x( )II

Tính toán động lực học:

Trang 6

Đường biểu diễn v= f x( )

5.

Khai triển đồ thị công P V− thành p kt = f ( )α

6.

Khai triển đồ thị p j = f x( )

thành p j = f ( )α

7.

Vẽ đồ thị p∑ = f ( )α

8.

Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = f ( )α

và đồ thị lực pháp tuyến

( )

9.

Vẽ đường biểu diễn ∑ =T f ( )α

của động cơ nhiều xy lanh.

Trang 7

PHẦN I: TÍNH NHIỆT

I. Các thông số cho trước

Các số liệu của phần tính toán nhiệt

1 Kiểu động cơ

8 Góc đóng muộn xupáp

10 Góc đóng muộn xupáp

15 Suất tiêu hao nhiên liệu g e 251 g/kW.h

Trang 8

Do quá trình cháy không hết nên xảy ra hiện tượng nhả khói đen nên em xin thầy cho em đổi thông số D=145 S=135

1.2

1) Áp suất môi trường )

- Áp suất môi trường p0 là áp suất khí quyển Với động cơ không tăng áp ta có ápsuất khí quyển bằng áp suất trước xupap nạp nên ta chọn:

P0 = 0,1(Mpa)

2) Nhiệt độ môi trường )

- Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm Vớiđộng cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupap nạpnên:

Ở nước ta: T0 = 240C = 2970K (HD ĐAMH [12])

3) Áp suất cuối quá trình nạp p a

- Áp suất cuối quá trình nạp pa với động cơ không tăng áp ta có thể chọn trongphạm vi:

5) Mức độ sấy nóng môi chất

Mức độ sấy nóng môi chất chủ yếu phụ thuộc vào loại động cơ Xăng hayDiesel Với động cơ Diesel ta chọn:

0K (GT NLĐCĐT [102])

Ta chọn = 200K

6) Nhiệt độ khí sót (khí thải) T r :

Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động cơ.Nếu quá trình giản nởcàng

Triệt để,nhiệt độ Tr càng thấp

Động cơ diesel: Tr = (700 ÷ 900) 0K = 820 0K (GT NLĐCĐT [102])

Trang 9

7) Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt : t

Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt t được chọn theo hệ số dư lượng không khí α

để hiệuđính:

α 0,8 1,0 1,2 1,4

λ 1,13 1,17 1,14 1,11

Các loại động cơ diesel có 1,5 có thể chọnt =1,1 (GT NLĐCĐT [103])

8) Hệ số quét buồng cháy 2

Với các động cơ không tăng áp ta thường chọn hệ số quét buồng cháy 2 là:

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξz

phụ thuộc vào chu trình công tác của động

cơ Với các loại động cơ Diesel ta thường chọn:

ξz

= 0,700.85 =0,75

11) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb

:

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb

tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay Diesel.Với các loại động cơ Diesel ta chọn:

ξb

= 0.800,90 = 0,85

12) Hệ số hiệu đính đồ thị công ϕd

:

Trang 10

Thể hiên sự sai lệch khi tinh toán lý thuyết chu trình tính toán của động cơ vớichu trình công tác thực tế do không xét đến pha phối khí,tổn thất lưu động củadòng khí,thời gian cháy và tốc độ tăng áp suất sự sai lệch giữa chu trình thực tếvới chu trình tính toán của động cơ xăng ít hơn của động cơ diesel vì vậy hệ số

1.3) Tính toán các quá trình công tác

1.3.1) Tính toán quá trình nạp:

1) Hệ số khí sót γr

:Hệ số khí sót γr

được tính theo công thức:

a

p p

λ γ

m m a

r a

r

p

p T

λ γγ

Trang 11

3) Hệ số nạp ηv

Hệ số nạp ηv

được xác định theo công thức:

4) Lượng khí nạp mới M1:

Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức:

h

N p

Trang 12

5) Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M0:

Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M0 được tính theocông thức:

0

1

được xác định theo côngthức:

α =

Thay số vào công thức tính hệ số dư lượng không khí α

ta được:

α = = 1,5661

1.3.2 Tính toán quá trình nén:

1) Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:

19,806 0,00209 ( / )

v

2) Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:

Với các động cơ Diesel có hệ số dư lượng không khí do đó tỉ nhiệt mol đẳngtích trung bình của không khí được xác định theo công thức:

Trang 13

Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén

'

v

mc

tính theocông thức:

4) Chỉ số nén đa biến trung bình n1:

Chỉ số nén đa biến phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số vậnhành như kích thước xilanh,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng tháinhiệt của động cơ.v.v…tuy nhiên n1tăng giảm theo quy luật sau Tất cả các yếutố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n1giảm Giả thiết quá trình nén làđoạn nhiệt ta có thể xác định n1bằng cách giải phương trình:

8,314 1

1 2

n v

Trang 14

Và =0,3683

Vậy ta có sai số giữa hai vế của phương trình là:

= ||.100 =0,081

Vậy ta có nghiệm của phương trình là: n1=1,3686

5) áp suất cuối quá trình nén c

p

:áp suất cuối quá trình nén p c được xác định theo công thức:

6) Nhiệt độ cuối quá trình nén T c :

Nhiệt độ cuối quá trình nén T c được xác định theo công thức:

7) Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c:

Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c được xác định theo công thức:

1.3.3 Tính toán quá trình cháy:

1) Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0

:

Trang 15

Ta có hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z βz

Trang 16

Ta có lượng sản vật cháy M2 được xác định theo công thức:

5) Nhiệt độ tại điểm z T z :

Đối với động cơ Diesel, nhiệt độ tại điểm z T z được xác định bằng cách giảiphương trình cháy sau:

(+ 8,314.) = (** )

Trong đó:

H

Q

là nhiệt trị thấp của nhiên liệu diesel ta có: =42,5.(kJ/kg.nl)

là tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại điểm z được xác định = 8,314 + (kJ/kmol độ)

Xác định tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm z bằng công thức:

Trang 17

Ta có áp suất tại điểm z p z được xác định theo công thức:

p =λ p

Trong đó λ là hệ số tăng áp suất khi cháy :

CHÚ Ý: đối với động cơ diesel hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số

chọn/ sau khi tính toán thì hệ số giản nở ρ phải đảm bảo ρ < λ,nếu không phảichọn lại λ

λ được chọn trong khoảng 1,2-2,4 (GT NLĐCĐT[180]

Ta chọn λ = 1,68

Thay số ta được:

=1,68.4,8077= 8,0769

1.3.4 Tính toán quá trình giãn nơ:

1) Hệ số giãn nở sớm ρ

:Hệ số giãn nở sớm ρ

được xác định theo công thức sau:

ρ == =1,5822 (GT LTĐCĐT [86])

2) Hệ số giãn nở sau δ

:

Ta có hệ số giãn nở sau δ

δ

= = = 11,7557

3) Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2:

Ta có chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình cânbằng sau:

.

1 2

Trang 18

Trong đó: T b là nhiệt trị tại điểm b và được xác định theo công thức:

: nhiệt trị tính toán

: nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Thay số vào ta được:

b

T

=

Đối với động cơ diesel : = ; =42500 (kJ/kg.nl)

Chọn.=1,22 Thay =1,22 ta được:

1 2

5) Áp suất cuối quá trình giãn nở p b:

áp suất cuối quá trình giãn nở p b được xác định trong công thức:

Trang 19

Nhiệt độ khí thải được tính theo công thức:

1

.

m m r

Vậy giá trị nhiệt độ khí thải chọn và tính toán thoả mãn yêu cầu

5 Tính toán các thông số chu trình công tác.

a) áp suất chỉ thị trung bình :

Với động cơ diesel áp suất chỉ thị trung bình được xác định theo công thức: (GTNLĐCĐT trang 194)

Thay số vào công thức trên ta được:

b) áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi :

Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình.Trong thực tế được xác định theo công thức:

Với φd – hệ số hiệu đính đồ thị công chọ theo tính năng và chủng loạiđộng cơ φd = 0,97

c) Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị : (GT NLĐCĐT trang 201)

Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị :

i k

p g

M p T

η

=

(g/kW.h)d) Hiệu suất chỉ thị ηi

Trang 20

Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị:

e) Thể tích công tác của tính toán:

f) Áp suất tổn thất cơ giới pm:

Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và đượcbiểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ Ta có tốcđộ trung bình của động cơ là:

=10.125

Pm=0.09+0.0138.vtb =0,2297

g) áp suất có ích trung bình pe:

Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theocông thức:

h) Hiệu suất cơ giới ηm:

Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:

i) Suất tiêu hao nhiên liệu g e:

Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:

j) Hiệu suất có ích ηe

:

Ta có công thức xác định hiệu suất có ích ηe

k) Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức:

Ta có công thức kiểm nghiệm đường kính xy lanh D kn:

30

e tb

S n

Trang 21

Vậy ta xác định được sai số đường kính giữa tính toán và thực tế là:

– dung tích buồng cháy:

– Chỉ số nén đa biến trung bình

- Áp suất cuối quá trình nén

a) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén:

- Phương trình đường nén đa biến

Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường né thì:

b) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở

- Phương trình của đường giãn nở đa biến

Khi đó x là điểm bất kỳ trên đuoèng gĩn nở thì:

Có: Hệ số giãn nở khi cháy ta tính được 1.601

vậy – Chỉ số giãn nở đa biến trung bình

Áp suất tại điểm z

Cắt đồ thị công bởi đường , vẽ đường

_ Giá trị biểu diễn: =250 n1= 1,3686

Trang 22

c) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt:

Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích

(MPa/mm)

(dm3/mm)

Có (dm3)

- Mặt khác ta có:

- Cắt đồ thị công bởi đường 0,85pz, ta vẽ đường 0,85pz

- Giá trị biểu diễn: pz =

- Giá trị biểu diễn của pr là:

- Giá trị biểu diễn của pa là:

Giá trị biểu diễn của pk là:

BẢNG BIỂU DIỄNTHỂ TÍCH QUÁ TRÌNH NÉN QUÁ TRÌNH GIÃN NỞ

1.6 0.202659501 17.20 2.526850101 140.63 4.491970059 250.00 2.6 0.329321689 27.96 1.300186234 72.36 2.496343133 138.93

15.6 1.975930136 167.74 0.111950945 6.23 0.285588863 15.89 16.6 2.102592324 178.49 0.102824867 5.72 0.264905665 14.74 17.6 2.229254512 189.25 0.094913819 5.28 0.246803721 13.74

d) Vẽ vòng tròn Brick nằm phía trên đồ thị công

- Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piston S là:

Trang 23

- Thông số kết cấu động cơ là:

- Nửa hành trình piston:

- Khoảng cách OO’ là:

- Giá trị biểu diễn OO’ trên đồ thị:

e) Hiệu đính các điểm trên đồ thị

- Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình napj (điểm a)

Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đống muộn xupap thải β2,bán kính này cắt đường tròn tại điểm a’ Từ a’ gióng đường thẳng songsong với trục tung cắt đường Pa tại điểm a Nối điểm r trên đường thải(giao điểm giữa đường Pr và cắt trục tung) với a ta được đường chuyểntiêps từ quá trình thải sang quá trình napj

- Hiệu đính aps suất cuối quá trình nén (điểm c)

Aps suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơdiesel) và hiện tượng đánh lửa sớm (động cơ xăng) nên thường chọn apssuất cuối quá trình nén lý thuyết Pc đã tính Theo kinh nghiệm, aps suấtcuối quá trình nén thực tế P’c của động cơ diesel được xác định theo côngthức:

Từ đó xác đinhj được tung độ điểm c’ trên đồ thị công

- Hiệu đính điểm phun sớm (điểm c”)

Do hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đườngnén lý thuyết tại điểm c” Điểm c” được xác định bằng cách, từ điểm O’trên đồ thị Brick ta xác định góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm θ, bánkính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm Từ điểm gióng này ta gắn songsong với trục tung cắt đường nén tại điểm c” dùng một cung thích hợpnối điểm c’ với điểm c”

- Hiệu đính điểm đạt Pzmax thực tế

Aps suất Pzmax thực tế trong quá trình cháy-giãn nở không duy trì hằng sốnhư động cơ diesel(đoạn nối với ρ.Vc) nhưng cũng không đạt được tỉ số lýthuyết như động cơ xăng Theo thực nghiệm, điểm đạt số aps suất caonhất là điểm thuộc mền vào khoảng 372ᵒ-375ᵒ (tức là 12-15ᵒ sau điểm chếttrên của quá trình cháy và giãn nở)

Hiệu đính điểm z của động cơ diesel:

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	363,91 KB