Bài tập lớn Nguyên lý động cơ đốt trong

Nội dung trình bày của đề tài gồm: Nhiệm vụ tính toán, tính nhiên liệu và hỗn hợp sản phẩm cháy, quá trình nạp, quá trình nén, tính toán quá trình cháy, quá trình giãn nở, các thông số cơ bản của chu trình, cân bằng nhiệt của động cơ, cách dựng đồ thị khi tính nhiệt. Để biết rõ hơn về nội dung chi tiết, mời các bạn cùng tham khảo.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG                     Giáo viên hướng dẫn :    Nguyễn Cao Văn                                 Sinh  viên thực hiện   :      Lưu văn Hồng                                 Mã sinh viên               :               151300660                                 Lớp : Cơ khí giao thơng cơng chính 1­K56                                 Đề số                   :  09 – Động cơ xăng 1RZ HÀ NỘI - 2017                    BÀI TẬP LỚN MƠN            NGUN 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 Hồng                Mã sinh viên : 151300660                Lớp : Cơ khí giao thơng cơng chính 1­ K56 STT Phân loại Thơng số               Loại động cơ                     Xăng               Kiểu động cơ                     1RZ               Đường kính xy lanh                       86 (mm)               Hành trình piston                     86 (mm)             Lắp trên xe             Toyota Hiace             Dung tích xylanh                1,998 (lít)             Tỷ số nén                     09             Số kỳ                     09             Nemax/ne                 100,6/5400 10             Nemax/nm                16,5/2600 Chương I : Nhiệm vụ tính tốn 1, Nhiệm vụ     + Tính tốn thiết kế động cơ     + Tính tốn kiểm nghiệm động cơ ( bơi trơn, làm mát ) hệ  thống phối khí 2, Lựa chọn chế độ tính tốn ­ Nhận xét : Để  xây dựng đặc tính ngồi của động cơ   ở  chế độ “ Tồn tải ” người ta tính tốn 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             C       85 (%)    Xăng H       15(%)       O             Hu  10400 ( kcal/kg) 2,Chọn hệ số dư khơng khí  α  ­ Với động cơ xăng : α = 0.9 3, Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hồn tồn  1kg  nhiên liệu xăng                                    L0 =  ( gc + 8gh ) = (  .0,85 + 8.0,15 ) =15 (kg) 4,Lượng khơng khí thục tế đốt cháy 1kg nhiên liệu              L = αL0 = 0,9.15=13,5 (kg) 5,Thành phần sản phẩm cháy của động cơ xăng .     Gco2  =  [gc (2α­1 ) + 6gh (α ­1 )] = [0,85 (1,8 ­1 ) + 6.0,15( 0,9­1)           = 2,15 (kg)    Gco  = [ 2(1­ α)(gc +3gh)] = [2(1­0,9)(0,85 +3.0,15)] = 0,6 (kg)    Gh2O  = 9gh =9.0,15 =1,35 (kg)    GN2 =0,77.αL0 =0,77.0,9.0,15 = 10,4 (kg)    Kiểm tra lại αL0 +1 =13,5 + 1 = 14,5(kg) =Gspc     Gspc =Gco2 + Gco + Gh2O + GN2 = 2,15 + 0,6 + 1,35 + 10,4 =14,5 (kg) 6, Phần tram khối lượng sản phẩm cháy         gi =  . Ta có :  gco2 =  = 0,148 ,  gh2O =  = 0,093 gco =  , gN2 =  = gco2 + gco + gh2o + gN2 =0,148 + 0,041 + 0,093 + 0,78 =1 7, Hằng số khí nạp trước lúc cháy      Rhht =gkk.Rkk – gxăng.Rxăng         Ta có : gkk =       gxăng =                    Rkk =29,27 kGm/kg.độ ;     Rxăng =8,5 kGm/kg.độ   Rhht = kGm/kg.độ 8,   Hằng số khí của sản phẩm cháy Rspc : Rspc = ; Rco2 =19,3 kGm/kg.độ ;   Rco =30,3 kGm/kg.độ       Rh2o =47,1 kGm/kg.độ ;   RN2 =30,3 kGm/kg.độ ;         Ro2 =26,5 kGm/kg.độ .           Ta có : R spc = 0,148.19,3 +0,041.30,3 + 0,093.47,1 + 0,718.30,3 =  30,23 kGm/kg.độ 9, Hệ số biến đổi phần tử lý thuyết             β =  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) ; Cvhht  =  c) + = 0,93.(0,165 + 0,000017Tc ) +  =  0,178 + 0,000017Tc       b, Sau lúc cháy  :     Cvspc =                   Cvco2 = 0,186 + 0,000028 Tz                   Cvco  = 0,171 + 0,000018 Tz                                 Cvo2 =  0,15 + 0,000016 Tz Cvh2o = 0,317 + 0,000067 Tz                    Cvh2 = 0,169 + 0,0000017 Tz            Tính : Cvspc =   =0,148(0,186+0,000028Tz)+ 0,041(0,171+0,000018T z ) +0,093(0,317   + 0,000067Tz) + 0,718( 0,169 + 0,000017Tz ) = 0,185 + 23.10­5 Tz                                                                                     CHƯƠNG III: Q TRÌNH NẠP 1, Xác định áp suất trung bình cuối q trình nạp        Cơng thức gần đúng của của giáo sư Leenin J.M :                    Trong đó :  n : Là tốc độ quay tại chế độ tính tốn ( đơn vị vòng/phút ) h V  : Là thể tích cơng tác của một xylanh ( đơn vị là m  ) P  : Là áp suất khí quyển ( đơn vị kg/m  ) tb f   : Là tiết diện lưu thơng cần thiết .Nó đc tính bằng cơng  thức tb e e f  = f (n  /1000)  .đơn vị là [cm /lít] e + Với động cơ xăng : f  =2,5 ÷ 3,0 (cm /lít.1000v/phút) : 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.m2/lít.1000v/phút ;   ;  = 0,65 => Ta có : ftb = fe. = 2,5.10­4.  =1,35.10­3 (m3/lít )   Với n=nmin =1080 (v/ph ) :      Pa= 1. 0,988(kg/cm2)   Với n=nM=3240 (v/ph) :     Pa=1.kg/cm2)  Với n=ne = 5400 (v/ph) : Pa =1.0,740(kg/cm2)      Tóm lại :  n = nmin  = 1080 (v/ph)  Pa = 0,988 (kg/cm2) n = nM  =  3240 (v/ph)  Pa = 0,901 (kg/cm2) n = ne     = 5400(v/ph)    Pa = 0,740 (kg/cm2) 2, Hệ số khí sót                     r =        Trong đó :   T’o = To + t = to + t + 273  : là hệ số biến nhiệt  ( =)  Pr và Tr : là áp suất ,nhiệt độ đầu cuối q trình  nạp nêu trong bảng sau :   Pr (kg/cm2)   Tr(     To(       1,06    1000     30     327 n = nM   = 3240  (v/ph)       1,18    1100     25     322 n = ne      = 5400 (v/ph)    1200     20     317 n = nmin = 1080 (v/ph)       1,29 o Giá trị  Pr  được tính bằng cơng thức :                  Pr =  +1  (kg/cm2) Giá trị của Tr và  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 (v/ph) :                              r =   =  = 0,0408 Với  n = nM = 3240 (v/ph) :                                       r =   =  = 0,0459 Với   n = ne = 5400 (v/ph) :     r =   =  = 0,0585 3, Nhiệt độ cuối kỳ nạp       Đối với động cơ 4 kỳ khơng tăng áp                                           Ta =                 Trong đó :  =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            = Tr. (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.= 980,81 K    4,Mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1h (Gnl)  Gnl = ge. Ne       (kg/h) Trong đó :      Ne =    Đây là cơng suất của động cơ                         Pe  : là áp suất trung bình (kg/cm2) PeN  : là áp suất trung bình thực tế (kg/cm2) Vh : là Thể tích cơng tác của 1 xylanh  (lít) i  : là Số xylanh  n : là tốc độ vòng quay của động cơ (v/ph)  : 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 :   =         Suy ra : Nemin =Nemax.  Khi n=nmin =1080(v/ph)               Nemin = 100,6 . = 24,099  Khi n =nM =3240(v/ph)   Nemin =100,6.  = 75,471 Khi n =ne =5400(v/ph) Nemin = Nemax = 100,6 5, Momen có ích của động cơ    Me =716,2.  (kg.m)    Trong đó :                                 Ne  : là cơng 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 .  = 15,98 (kgm) Khi n=nM =3240 (v/ph)    Suy ra  :     Me =716,2.  = 16,68 (kgm) Khi n =ne =5400(v/ph) Suy ra :      Me = 716,2.  = 13,34 (kgm) 6, Mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1h (Gnl) Gnl =ge.Ne Khi  n=nmin =1080(v/ph) Gnl = 214,372. 24,099 = 5166,15 Khi n=nM =3240(v/ph) Gnl =207,486. 75,471 =15659,17 Khi n = ne =5400(v/ph)     Gnl = 230,863. 100,6 = 23224,82 7, Hiệu suất nhiệt   ηt = 1­    trong đó :         ηt : là hiệu suất nhiệt của q trình  k : là trị số đoạn nhiệt quy ước  xác định như sau :  k = 0,39. + 0,887 = 0,39. 0,9 + 0,887             = 1,238 Suy ra :    ηt =1­  = 0,407  8, Hiệu suất chỉ thị  ηi =   Trong đó:                   gi  : là Suất hao nhiên liệu chỉ thị tính bằng  kg/mlh  hu : là Nhiệt trị thấp của nhiên liệu  (Kcal/kg ) Khi n=nmin  =1080(v/ph) Suy ra :     ηi =   = 0,312  Khi n =nM =3240(v/ph)       Suy ra :      ηi =  = 0,345 Khi n =ne =5400(v/ph)           Suy ra :         ηi = = 0,348 9, Hiệu suất thục tế   (tính đến mức hồn thiện q trình phối  khí ,cháy và cơng cơ học )    ηe =ni – nch =   Khi n =nmin =1080(v/ph) ηe =  =  0,283 Khi n =nM = 3240(v/ph)                                                  ηe =  = 0,293 Khi n =ne =5400(v/ph)      ηe =  =  0,263 T.số   Wp (m/s)        Pck       η ck Pe(kg/cm2)         nmin    2,808    0,865    0,908    8,588         nM    8,424    1,595    0,849    8,965         ne    14,04    2,325    0,775    7,170 T.độ Bảng 1:   Bảng 2 :          T.số        Ne      Me        Gnl        ge          nmin      24,099      15,98      5166,15    214,372          nM      75,471      16,68    15659,17    207,486          ne      100,6      13,34    23224,82    230,863 T.độ Bảng 3:             T.số             η e              η t            η i         nmin        0,283        0,407       0,312         nM        0,293        0,407       0,345          ne        0,263        0,407       0,348    T.độ                                             Chương IX : Cân bằng nhiệt của động cơ   *Trong phần cân bằng nhiệt này sẽ  tính xem tồn bộ  lượng  nhiệt do hỗn hợp cháy phát ra Q1 (ở chu trình lý thuyết lượng  nhiệt cấp vào ) phân bố như thế nào cho phần nhiệt sinh cơng  có ích thực sự (Ne) tức là Qe     Phần nhiệt ( Qlm + x )  theo nước làm mát và khí xả ra ngồi  (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 cơng cơ học                      + Phần Qlhlt các tổn thất do cháy khơng hồn tồn   tại mỗi tốc độ tính tốn 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% Khi n= nmin =1080(v/ph) Qe  = 0,283.100 = 28,3 Qlm +x = (1­ 0,407).100 =59,3 Qch = ( 0,312­ 0,283) .100 = 2,9 Qlmlt = ( 0,407 ­0,312).100 = 9,5 Khi n = nM =3240(v/ph)                          Qe = 0,293.100 = 29,3                          Qlm+x = (1­ 0,407).100 =59,3                            Qch = ( 0,345­ 0,293). 100 =5,2                            Qlmlt = (0,407 – 0,345) .100 = 6,2 Khi n = ne =5400 (v/ph)                  Qe = 0,263. 100 =26,3 lm+x    Q  =(1­ 0,407). 100 = 59,3 ch    Q  = (0,348 – 0,263).100 = 8,5 lmlt    Q  = (0,407­ 0,348 ).100 = 5,9 *Bảng tổng kết tính tốn chương 9 :  M e         n           n           n e          28,3          29,3         26,3 lm+x          59,3          59,3         59,3     Thông số         Q         Q ch           2,9           5,2           8,5         Q lmlt           9,5           6,2           5,9         Tổng         100%         100%        100%         Q Chương X : Cách dựng đồ thị khi tính nhiệt      e  e e        Bài 1 : Dựng đường đặc tính ngồi : N M  G        Bài 2 : Cách xây dựng đồ thị cơng P v e *Xây dựng đồ thị cơng ứng với chế độ n  : 1, Đường kính của xy lanh D (mm)     86 2, Hành trình của piston S (mm)     86 3, 4, 5, Tỷ số nén       9 a    0,740 Áp suất cuối kỳ nạp P (kg/ cm ) c   15,25 Áp suất cuối kỳ nén P  (kg/cm ) z 6, Áp suất cuối kỳ cháy P  (kg/cm ) 7, b Áp suất cuối quá trình giãn nở P  (kg/cm ) 8, Áp suất của quá trình thải P  ( kg/cm ) r   56,86 2     3,81     1,29        Thể tích làm việc của xy­lanh :                                             Vh  = (cm3)   Suy ra :        Vh = .8,6 =499,30 (cm3) Thể tích buồng cháy :     Vc = =  = 62,41 (cm3) Thể tích của xy­lanh :     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 lệ xích 0P  :                         =   =  = 0,227     Pa (mm)      Pc (mm)     Pr (mm) Pz (mm)   Pb (mm)      3,26     67,18      5,68      250,48      16,78 Hồnh độ biểu diễn thể tích xy­lanh tại các vị trí ,chọn :   = 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  =1 : n1 = = 1,37 n2 =   = 1,23 Các giá trị tìm được cho trong bảng ở bên dưới   :        Bảng áp suất trong xy­lanh :             Quá  trình  nén      Quá trình giãn nở           Px =          Px = .Pz     1,00     1,00    67,18     1,00    250,48     2,00     2,585    25,99     2,35    106,59     3,00      4,5    14,93     3,86    64,89     4,00      6,68    10,05    5,50    45,54     5,00     9,07    7,40    7,24    34,59     6,00     11,64    5,77    9,06    27,65     7,00    14,38    4,67    10,95    22,87     8,00    17,27    3,89    12,90    19,41     9,00    20,29    3,31    14,92    16,79        i, Vc   ... NỘI - 2017                    BÀI TẬP LỚN MƠN            NGUN 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 Hồng... 2,Tính áp suất chỉ thị trung bình úng với đồ thị của chu trình Pi   +> , Đối với động cơ 4 kỳ :               Trong đó :  Pi =.Pt’ ­ Pi  (kg/cm2)  = 0,92  0,97 Pi : Tính mất nhiệt cho cơng bơm ở động cơ khơng tăng áp (cơng  nạp và khí thải ) :                                                       Pi = Pa – Pr ...     + Tính tốn thiết kế động cơ     + Tính tốn kiểm nghiệm động cơ ( bơi trơn, làm mát ) hệ  thống phối khí 2, Lựa chọn chế độ tính tốn ­ Nhận xét : Để  xây dựng đặc tính ngồi của động cơ   ở  chế độ “ Tồn tải ” người ta tính tốn nhiệt động cơ ở 3