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