Mẫu đồ án thiết kế động cơ đốt trong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ Họ tên ……… Lớp………… ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đề tài: THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ …………… (DIÊZEN, XĂNG), (tăng áp), công suất danh nghĩa Nen= ……… kW, tốc độ quay danh nghĩa nn= ………….rpm, dùng để ………………………………………………………………………… TPHCM, tháng 11/2009 QUI ĐỊNH VỀ VIỆC THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG THỰC HIỆN Thực theo hướng dẫn HÌNH THỨC TRÌNH BÀY 2.1 Khổ giấy: A4, trình bày mặt 2.2 Font chữ lề: Soạn thảo môi trường Windows Microsoft tương đương với font: Times New Roman, size: 13 14, line spacing: at least: 18-20, lề trên: 20 mm, lề dưới: 20 mm, lề trái: 30 mm, lề phải: 20 mm, số trang đánh phía đầu trang Các tiêu đề cấp viết chữ in hoa 2.3 Bố cục: Theo mẫu 2.4 Cách ghi thứ tự, viết tắt: 2.4.1 Thứ tự Phần mục: Phần mục ký hiệu số Arap cách dấu chấm sau: + Phần: Phần 1, Phần 2, Phần + Mục cấp 1- ví dụ: 3.1 ; 3.2 ; 3.3 + Mục cấp - ví dụ 3.2.1 ; 3.2.2 ; 3.2.3 … + Mục cấp - ví dụ 3.3.1.1 ; 3.3.1.2 ; 3.3.1.3 Các ý mục ký hiệu dấu: -, +, •, *… 2.4.2 Thứ tự hình, Biểu bảng cơng thức tốn học: Hình vẽ, ảnh, đồ thị biểu bảng ghi nhóm có số Arap cách dấu chấm (.) gạch ngang (-) Cơng thức tốn học ghi theo số thứ tự nhóm số Arap cách dấu chấm (.) Nhóm số đầu số thứ tự chương, nhóm số sau số thứ tự hình, biểu bảng cơng thức tốn học Ví dụ: Hình 3-12: ; Bảng 3-12: ; (3.12) hình, bảng cơng thức thứ 12 chương Số thứ tự tiêu đề hình ghi phía hình, số thứ tự tiêu đề bảng ghi phía bảng, số thứ tự cơng thức tốn học để ngoặc đơn đặt phía lề bên phải Đối với cơng thức tốn học, phải thích ký hiệu xuất lần biểu thức Có thể tổng hợp tất ký hiệu chữ viết tắt sử dụng thuyết minh nghĩa chúng thành danh mục đặt phần đầu thuyết minh Ghi chú: Các công thức phải đủ phần chữ số, ví dụ: ηe= ηi ηm = 0,38* 0,86 = 0,3268 ≈ 0,32 2.3 Viết tắt Chỉ viết tắt cụm từ lặp lại nhiều lần thuyết minh, không viết tắt cụm từ dài Những cụm từ viết tắt sau lần viết đầy đủ cách đặt chữ viết tắt ngoặc đơn, ví dụ: ” nhiều đề đề tài nghiên cứu khoa học (NCKH) có giá trị ” ĐƠN VỊ VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA CÁC ĐẠI LƯỢNG 3.1 Đơn vị: Tất số liệu tính tốn chọn phải có đơn vị kèm theo Nguyên tắc chung đơn vị phải phù hợp với Hệ đơn vị quốc tế (m, kg, N, s, ) Riêng đơn vị đại lượng cần chuyển đổi sau : p [N/m bar], t [0C], T [K], n [rpm], N [kW HP], gi ge [g/kW.h g/HP.h] 3.2 Độ xác : • Kích thước dài (D, S, L, ) : • Áp suất : • Nhiệt độ : • Suất tiêu thụ nhiên liệu : • Hiệu suất : ± ± ± ± ± mm 1,00 N/m2 0C g/kW.h g/HP.h 0,01 % PHỤ LỤC Phụ lục : catalogue, văn pháp qui liên quan trực tiếp đến nội dung đồ án, phương pháp tính mới, v.v Bố trí Phụ lục (nếu có) trước phần Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo hiểu ấn phẩm lưu hành thức lưu hành nội tác giả, quan cụ thể mà học viên có sử dụng tư liệu Mọi ý kiến, kết luận, công thức thực nghiệm riêng tác giả trích dẫn từ tài liệu tham khảo phải ghi rõ nguồn gốc Không ghi nguồn gốc trích dẫn với kiến thức phổ thơng u cầu trung thực, xác sử dụng tài liệu tham khảo Sau lần trích dẫn, sử dụng số liệu công thức, v.v tài liệu nào, phải ghi ngoặc vuông số thứ tự tài liệu Ví dụ : Thời gian mạ crom tính theo cơng thức sau [3, tr 128] : t= 1000 ⋅ h ⋅ γ k ⋅D⋅ f Tài liệu tham khảo sách, luận văn, báo cáo ghi đầy đủ thông tin theo thứ tự sau : Tên tác giả quan ban hành • Năm xuất (đặt ngoặc đơn, dấu phẩy sau ngoặc đơn) • Tên sách, luận văn báo cáo (in nghiêng, dấu phẩy cuối tên) • Nhà xuất (dấy phẩy cuối tên nhà xuất bản) • Nơi xuất (dấu chấm kết thúc tài liệu tham khảo) • Tài liệu tham khảo báo tạp chí, sách, v.v ghi sau : Tên tác giả • Năm cơng bố (đặt ngoặc đơn, dấu phẩy sau ngoặc đơn) • Tên báo (đặt ngoặc kép, không in nghiêng, dấu phẩy cuối tên) • Tên tạp chí sách (in nghiêng, dấu phẩy cuối tên) • Tập sách • Số tạp chí (đặt ngoặc đơn, dấu phẩy sau ngoặc đơn) • Các số trang (gạch ngang hai chữ số, dấu chấm kết thúc) • Ví dụ cách ghi tài liệu tham khảo : Nguyễn Văn Ba (1995), Nghiên cứu ảnh hưởng khe hở lắp ghép tốc độ quay đến khả mang tải ổ trục chân vịt dùng bạc lót gỗ, bôi trơn nước biển, Luận văn thạc sĩ, trường Đại học Thuỷ sản Dương Đình Đối (1998), Sửa chữa máy tàu thủy, NXB Nông nghiệp UBND tỉnh Bình Thuận (2002), Báo cáo tổng kết năm (1997-2002) thực chương trình khai thác hải sản xa bờ tỉnh Bình Thuận, UBND tỉnh Bình Thuận Anderson J E (1985), "The Relative Inefficiency of Quota, The Cheese Case", American Economic Review, 75(1), pp 178-190 CÁCH THỨC ĐÁNH GIÁ ĐAMH ĐCĐT • • • • Điểm kiểm tra hình thức chấm thảo : 25 % Điểm thi tối thiểu bảo vệ : 75 % Sinh viên có điểm kiểm tra điểm thi tối thiểu đạt loại trở lên có tinh thần học tập tốt miễn công đoạn bảo vệ Trong trường hợp này, điểm ĐAMH trung bình cộng điểm kiểm tra điểm thi tối thiểu ĐAMH ĐCĐT đánh giá không đạt yêu cầu vi phạm điều sau : 1) Không nộp thảo thời gian qui định 2) Bản khơng đủ nội dung theo đề cương 3) Vi phạm qui định khác trình bày ĐAMH > lần TÀI LIỆU THAM KHẢO GS.TS Nguyễn Tất Tiến (1994, 2000), Nguyên lý động đốt trong, NXB Giáo dục PGS.TS Nguyễn Văn Nhận, TS Lê Bá Khang, Bài giảng Nguyên lý động đốt 2007 Văn Thị Bơng (2002), Tính toán nhiệt động lực học động đốt trong, NXB Đại Học Quốc Gia, Tp.HCM Hồ Tấn Chẩn - Nguyễn Đức Phú - Trần Văn Tế - Nguyễn Tất Tiến (1996), Kết cấu tính tốn động đốt trong, tập1, 2, NXB Giáo Dục Nguyễn Văn Nhận (2007), Hướng dẫn đồ án môn học Động đốt trong, No-1 Nguyễn Văn Nhận (2007), Hướng dẫn đồ án môn học Động đốt trong, No-2 Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại học Quốc Gia Tp.HCM Catalogue hãng SX NỘI DUNG Lời nói đầu GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ - Số xy lanh cách bố trí xy lanh: Động thiết kế loại kỳ hay kỳ, có … xylanh, bố trí thẳng hàng hay chữ V + Cơng suất danh nghĩa: + Số vịng quay danh nghĩa: - Động sử dụng trang bị phương tiện, ô tô loại ? 1.2 TỔ CHỨC QUÁ TRÌNH CHÁY 1) Loại nhiên liệu - Nhiên liệu dùng cho động xăng điêzen - Các thành phần có nhiên liệu: C, H, O, S [chọn tài liệu nào, trang số ] 2) Buồng đốt - Phân tích chọn loại buồng cháy (thống nhất, cháy trước hay xốy lốc)? Hình vẽ minh họa 3) Hệ thống nhiên liệu - Sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu xăng điêzen (kèm CHK, BCA ) cổ điển, đời hay phun xăng điều khiển điện tử, phun dầu điều khiển điện tử (Common Rail), lý (hệ thống tạo nên hồ khí có tỷ lệ lý tưởng cho xylanh chế độ hoạt động động hay không)? - Nhiên liệu cung cấp theo hình thức (thời điểm, hay liên tục), thời điểm cung cấp lượng nhiên liệu cung cấp ? ví dụ nhiên liệu điêzen phun vào BC động theo thời điểm (phun lần – động kiểu cũ) không liên tục (Common Rail – phun liên tục), Quá trình phun (thời điểm phun lượng nhiên liệu phun) thực theo yếu tố nào? Góc quay trục khuỷu góc quay trục cam hay tín hiệu khối lượng khơng khí nạp vào tín hiệu vận tốc trục khuỷu động - Vẽ sơ đồ cấu tạo, trình bày nguyên lý hoạt động ưu nhược điểm hệ thống có thích đầy đủ 1.3 HỆ THỐNG NẠP - XẢ 1, Đối với động kỳ - Chọn cấu phân phối khí kiểu xupáp treo hay xu páp đặt – lý ? - Phương pháp dẫn động: đai, trục cam hay cấu cam - đội - đũa đẩy đòn gánh, lý ? - Phương pháp điều chỉnh khe hở nhiệt xu páp cấu liên quan giảm áp (nếu có) ? - Vẽ sơ đồ cấu tạo, trình bày nguyên lý hoạt động ưu nhược điểm hệ thống có thích đầy đủ 2, Đối với động kỳ - Phân tích chọn phương án quét khí: quét thẳng, quét vịng (thường chọn qt thẳng qua xu páp thải, có phải điều chỉnh khe hở nhiệt xu páp ?) * Hình dáng kích thước cửa : chữ nhật, hình trịn (nên chọn hình dáng hình chữ nhật, cửa quét bố trí theo chu vi, dãy) * Kích thước cửa : Khi chọn kích thước bố trí cửa quét khí nên ưu tiên chiều rộng cửa (nhưng không vượt giá trị cho phép) cách tăng số cửa sổ (phải đảm bảo độ bền đường gân) giúp cho khơng khí phân bố xung quanh xi lanh, giảm bớt mức độ hịa trộn khơng khí nạp với sản phẩm cháy Việc tăng chiều rộng cửa quét có tác dụng làm giảm tổn thất hành trình cho khí qt - Vẽ sơ đồ cấu tạo, trình bày nguyên lý hoạt động ưu nhược điểm hệ thống có thích đầy đủ 1.4 HỆ THỐNG LÀM MÁT - Lý phải làm mát cho động ? - Phân tích chọn hệ thống làm mát (kiểu kín hay hở, tơ thường làm mát kiểu kín, lấy nhiệt nhờ quạt gió…bởi nhiệt độ nước làm mát cao, thiết lập ổn định chế độ nhiệt có lợi cho làm việc động chế độ tải định mức chế độ khác, giảm tổn thất nhiệt cho nước làm mát, tăng hiệu suất thị, giảm hao mòn lót xi lanh – xéc măng, tăng độ bền nhiệt cho lót xi lanh) - Chọn loại nước làm mát ? - Làm mát piston ? làm mát vòi phun ? - Vẽ sơ đồ cấu tạo, trình bày nguyên lý hoạt động thích liên quan 1.5 HỆ THỐNG BÔI TRƠN - Lý phải bôi trơn cho động hoạt động, đứng n ? - Phân tích chọn hệ thống bơi trơn - Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hoạt động ưu nhược điểm 1.6 HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG - Nhiệm vụ, yêu cầu hệ thống khởi động động ? - Chọn hệ thống khởi động, lý ? - Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý hoạt động thích 1.7 ĐỘNG CƠ MẪU Bảng1-1: Đặc điểm kỹ thuật động mẫu (3 động cơ) T T Đặc điểm kĩ thuật Động mẫu Dung tích xilanh (cm3) Số xilanh (cái) Công suất cực đại (mã lực/rpm) Mô men xoắn cực đại (Nm/rpm) Sử dụng nhiên liệu Tốc độ tối đa (km/h) Tiêu thụ nhiên liệu (city,L/100km) Tiệu thụ nhiên liệu (highway,L/100km) Tiệu thụ nhiên liệu (combined,L/100km) 1.8 KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ 1, Đường kính xylanh (D) D=3 ⋅ Ne ⋅ z π ⋅ k D ⋅ pe ⋅ n ⋅ i [mm] Ghi 2, Hành trình piston (S) S = kD ⋅ D [mm] 3, Dung tích cơng tác xylanh (VS) π ⋅ D2 VS = ⋅S [mm3] 1.9 TỔNG HỢP THÔNG SỐ CƠ BẢN Bảng 1-2 Tổng hợp thông số cho trước lựa chọn TT Tên thông số Ký hiệu Đơn vị 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Công suất danh nghĩa Tốc độ quay danh nghĩa Hệ số kỳ Số xy lanh Áp suất khí nạp Áp suất khí Nhiệt độ khí Độ ẩm tương đối khơng khí Hàm lượng C nhiên liệu Hàm lượng H2 nhiên liệu Hàm lượng S nhiên liệu Hàm lượng O2 nhiên liệu Phân tử lượng nhiên liệu Nhiệt trị nhiên liệu Hệ số dư lượng khơng khí Hệ số khí sót Mức độ làm mát khí nạp Hệ số Kpa (……………………… ) Tổn thất áp suất bình làm mát khí nạp Hệ số Kpr (……………………) Nhiệt độ khí sót Mức độ sấy nóng khí Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt Nen nn Z i pk P0 T0 ϕ0 kW rpm C H S O2 µf H λ γr ∆Tm Cái bar bar K % Kg/kmol KJ/kg Kpa ∆p m Kpr Tr ∆Tk λ1 bar K C Trị số Tài liệu tham khảo 24 25 26 27 28 29 30 31 … Hệ số nạp thêm Tỷ số nén Chỉ số nén đa biến trung bình Chỉ số dãn nở đa biến trung bình Hệ số sử dụng nhiệt điểm z Hệ số điền đầy đồ thị Hiệu suất học Tỷ số động học … λ2 ε n1 n2 ξz Kpi ηm KD Bảng 1-3 Tổng hợp kết tính Tên thơng số Số kg KK lý thuyết cần thiết kg nhiên liệu Ký Đơn hiệu vị L0 kg/kg Số kmol KK lý thuyết cần thiết kg nhiên liệu Số kg KK thực tế cần thiết kg nhiên liệu Số kmol KK thực tế cần thiết kg nhiên liệu Số kg HHC ứng với kg nhiên liệu M0 L M L1 kmol/kg kg/kg kmol/kg kg/kg Số kmol HHC ứng với kg nhiên liệu M1 kmol/kg Số kmol MCCT thời điểm đầu trình nén Ma kmol/kg Số kmol MCCT thời điểm cuối qua trình nén Mc kmol/kg Hàm lượng CO2 sản phẩm cháy MCO2 kmol/kg 10 Hàm lượng H2O sản phẩm cháy MH2O kmol/kg 11 Hàm lượng SO2 sản phẩm cháy MSO2 kmol/kg 12 Hàm lượng O2 sản phẩm cháy MO2 kmol/kg 13 Hàm lượng N2 sản phẩm cháy MN2 kmol/kg 14 15 16 17 Lượng sản phẩm cháy ứng với kg nhiên liệu Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết Hệ số biến đổi phân tử thực tế điểm z Nhiệt độ khí nạp M2 β0 βz 18 Mật độ khí nạp Tk ρk kmol/kg K 19 Áp suất cuối trình nạp pa bar 20 Áp suất khí sót pr bar 21 Nhiệt độ cuối trình nạp Ta TT kg/m3 K Kết px , Tx - áp suất nhiệt độ khí thải, pa - áp suất cuối q trình nạp, pr - áp suất khí sót Như biết, hoạt động ĐCĐT có tính chu kỳ, tức có chu trình cơng tác Để thực chu trình cơng tác tiếp theo, phải xả hết khí thải khỏi khơng gian cơng tác xylanh nạp vào khí Q trình nạp khí xả khí thải có liên quan mật thiết với gọi chung q trình nạp-xả q trình thay đổi khí q trình trao đổi khí Do thay đổi tiết diện lưu thông vận tốc piston ảnh hưởng hàng loạt tượng khí động khác nên áp suất MCCT xylanh trình nạp-xả biến đổi phức tạp H 2.1-2 giới thiệu ví dụ đồ thị cơng thu dùng thiết bị ghi áp suất có độ nhạy cao Tuy nhiên, dao động áp suất MCCT q trình nạp-xả có ảnh hưởng khơng đáng kể đến tổng diện tích đồ thị cơng nên tính vẽ chu trình, người ta thường qui ước áp suất MCCT thời gian diễn trình xả nạp khơng đổi (H 2.1-1b H 2.1-1c) H 2.1-2 Áp suất MCCT trình nạp-xả đo thiết bị có độ nhạy cao 1) Áp suất khí nạp (pk ) Áp suất khí nạp (pk) áp suất xác định khơng gian chứa khí nạp trước vào khơng gian công tác xylanh (trước xupáp nạp động kỳ trước cửa nạp động kỳ) 2) Áp suất sau máy nén (ps ) Áp suất sau máy nén (ps) định phương pháp tăng áp mức độ cường hoá động ps = pk + ∆pm (2.1-1) : ∆pm - tổn thất áp suất lực cản thiết bị làm mát khí tăng áp, 3) Nhiệt độ khí nạp (Tk ) Nhiệt độ khí nạp (Tk) nhiệt độ xác định không gian chứa khí nạp trước vào khơng gian cơng tác xylanh p  Tk = T0 ⋅  s   p0  m −1 m (2.2-2) − ∆Tm : po - áp suất khí quyển; T0 - nhiệt độ khí quyển; ps - áp suất khí nạp sau máy nén; m - số nén đa biến ; ∆Tm - mức độ làm mát khí tăng áp Chỉ số nén đa biến máy nén tăng áp (m) phụ thuộc vào loại máy nén Mức hạ nhiệt độ qua thiết bị làm mát khí tăng áp (∆Tm) phụ thuộc vào mức độ tăng áp, thiết bị phương pháp làm mát khí tăng áp ∆Tm = 250 ÷ 500C m = 1,45 ÷ 1,60 - Máy nén piston m = 1,65 ÷ 1,80 - Máy nén roto m = 1,45 ÷ 1,80 - Máy nén ly tâm Bảng 2.1-1 Áp suất khí nạp ĐCĐT Động thấp tốc, cơng suất lớn Áp suất khí nạp (pk) Tăng áp truyền Tăng áp động khí turbine khí thải (1,1 ÷ 1,2) p0 (1,3 ÷ 1,7) p0 Động có cơng suất tốc độ trung bình (1,2 ÷ 1,4) p0 (1,5 ÷ 3,0) p0 Động ơtơ, máy kéo (1,2 ÷ 1,5) p0 (1,5 ÷ 1,7) p0 Loại động Động cường hoá cao → 5,0 p0 4) Áp suất cuối trình nạp (pa ) Áp suất cuối trình nạp (pa) thông số liên quan trực tiếp đến lượng khí nạp vào khơng gian cơng tác xylanh chu trình, từ định cơng suất mà động phát Để hiểu rõ ảnh hưởng yếu tố khác đến pa , viết phương trình Bernoullie cho dịng khí nạp vị trí trước sau cửa nạp sau : pk wk2 pa wn2 wn + g ⋅ Hk + = + βn ⋅ + ξn ⋅ + g ⋅ Ha ρk ρa 2 (2.2-3) : pk , pa - áp suất khí nạp trước cửa nạp áp suất xylanh; H k , Ha độ cao cửa nạp độ cao không gian cơng tác vị trí xét; ρa - mật độ khí nạp xylanh; wk - vận tốc khí nạp trước cửa nạp; w n - vận tốc trung bình khí nạp cửa nạp; βn - hệ số tính đến ảnh hưởng tiết diện lưu thông cửa nạp; ξn - hệ số cản đường ống nạp Có thể xem Hk ≈ Ha , ρk ≈ ρa wk