(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm động cơ đốt trong không trục khuỷu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TẤT TRUNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG KHÔNG TRỤC KHUỶU NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 SKC006695 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN TẤT TRUNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG KHÔNG TRỤC KHUỶU NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Hướng dẫn khoa học: TS.NGUYỄN VĂN TRẠNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2020 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Tất Trung Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 25/12/1990 Nơi sinh: Thái Nguyên Quê quán: X.Đồng Liên, H.Phú Bình, T.Thái Nguyên Dân tộc:Kinh Chỗ riêng: SN 96/24, Thạnh Lộc 17, P.Thạnh Lộc, Q12, TP.HCM Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: 0937.07.4554 Fax: Email:tattrung90@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Đại học: Hệ đào tạo: Đại Học quy Thời gian đào tạo từ 09/2011 đến 02/2016 Nơi học (trường, thành phố): Đại Học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên Ngành học:Công nghệ kỹ thuật ô tô Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phanh xe du lịch có trang bị hệ thống ABS i Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 04/01/2016 Người hướng dẫn: TS Lê Văn Quỳnh III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm 2015-2020 Công ty cổ phần kỹ thuật dịch vụ Thành Công TST CORP Trưởng phòng dịch vụ ii  p : áp suất khí thể tính tốn nhiệt MN / m  Áp suất khí thể (MN/m2) p0 : áp suất khí trời  MN / m  Thể tích (cm3) Hình 6.2 Đồ thị P-V thể áp suất xi lanh chu trình Từ đồ thị P-V trên, ta có thể tính lực khí thể hai xi lanh thông qua công thức:  3.25 Fl  Fr   pl  p r  A  N  MN / m2   p l Trong đó: : áp suất sinh xi lanh bên trái trình cháy - giãn nở p r : áp suất dùng để nén hỗn hợp hịa khí xi lanh bên phải  MN / m  Fl : Lực khí thể xi lanh trái (N) Fr : Lực khí thể xi lanh phải (N) 69 m  A : Diện tích đỉnh piston 3.3 Tính tốn  Q trình nạp: Ta có cơng thức tính thể tích cơng tác: Vh  .d S S Suy ra:  cm   3.26  Vh 25, 4.4   2,68  cm  .d .3.42  3.27  Thể tích buồng quét: .d .3, 42 Vtrapped  St  2,68  24,3  cm3  4 Chọn tỉ số nén: V V 25,     h  Vc  h   3,63 cm3 Vc 7   trapped    3.28  Vts 24,3  1  7,69 Vc 3,63  3.29   3.30     Pr  m  Pa  Tk Hệ số nạp: v   trapped 1   t     trapped  Tk   T Pk   Pa       1.4 309,69 1.0637     0,95 7,69.1,02  1,15.1   7,69  309,69  25  1.0637      0,879 70  3.31 Hệ số khí sót: r  2 Pr Tk 0,10637 309, 22   0.115  trapped  1 Pk Tr  7,69  1.0.879 0,11197 460  3.32  Nhiệt độ cuối trình nạp Ta : m1 P  Tk   T   t  r Tr  a   Pr  Ta   r m  0,10637  309, 22  25  1,15.0,115.460    0,10637    0,115 1,4 1  354,31 K   3.33  Quá trình nén Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mới: mc v  19,806  0,00419.T  kJ / kmol.K   3.34  '' mc v  17,997  3,504    360,34  252, 4  105 T sản phẩm cháy: Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình '' mc v  17,997  3,504.0,9    360,34  252, 4.0,9  105 T '' 0.005875.T mc v  21,1506   kJ / kmol.K  Với động xăng,   0,9  71  3.35 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình hỗn hợp khí q trình nén: '' ' mcv   r mc v mcv   r 19,806  ' mcv  ' mc v  19,945   3.36  0.00419 0.005875   T  0,115  21,1506  T 2    0,115 0,00436 T  a ' 19,945  v  b'v 0,00436 Xác định tỷ số nén đa biết trung bình n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình xác định cách gần theo phương trình cân nhiệt trình nén, với giả thiết cho vế trái phương trình thay k1  n1 : 8,314 n1   b ' a 'v  v Ta  trapped n1 1   3.37   n1    8,314 0,00436 19,945  354,31 7.69 n1 1  Giải phương trình tìm Áp suất cuối trình nén   n1  1,372 pc : Pc  Pa ntrapped  0,10637.7,691.372  1.6297  MN / m2  Nhiệt độ cuối trình nén Tc : 72  3.38 1 Tc  Ta ntrapped  354,31.7,691.3721  742,60 K  3.39   Q trình cháy Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu xăng: C H O M0      0, 21  12 32    0,855 0,145 O      0.512  kmol kk / kg nl   0, 21  12 32   3.40  Lượng khí nạp thực tế nạp vào xi lanh M : Đối với động xăng: 1 M1  .M0   0,9.0,512   0, 468  kmol kk / kg nl  n1 114  3.41 Lượng sản vật cháy M : Đối với động xăng: H C  M     0,79M   12  M2   3.42  0,145 0,855   0,79.0,9.0,512  0,508  kmol SVC / kg nl  32 Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết  : M 0,508 0    1,0855 M1 0, 468  3.43 Hệ số thay đổi phân tử thực tế  : B 1 M  M r B0   r 1,0855     1  1  1,077 M1  M r  r 1 r  0,115  3.44  73 Hệ số thay đổi phân tử thực tế điểm z   z  : Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế điểm z xác định theo công thức: 0 1  x  z 1 1 r z    x  z  z b  1,0855  0,8    1  1,0722 z  0,115 0,85  3.45 Tổn thất nhiệt lượng cháy khơng hồn toàn QH : QH  120.103.(1  ).M0  120.103 1  0,9  512  3.46  Q H  6144  kJ / kg nl  Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình mơi chất điểm z:    M  x z  r  mc v ''  M1 1  x z  mc v 0   mc vz ''     M  x z  r   M1 1  x z  0   mc vz ''  21,084   3.47  0,00579.T  kJ / kmol.K  Nhiệt độ cuối trình cháy Tz: z  QH  QH  ' ''  mc v Tc  z mc vz Tz M1 (1   r )  3.48 74  0,8  43960  6144   0,00436  0,00579    19,945  Tz  742,6  1,0722  21,084  Tz  Tz 0, 468(1  0,115)  2    Giải phương trình ta được:  Tz  2476,8  K   Tz  9238,1 K  Suy Tz  2476,8  K  Áp suất cuối trình cháy pz: Đối với động xăng: T 2476,8 pz  z z pc  1,0722 .1,6297  5,83MN / m2 Tc 742,6  3.49   Tính tốn q trình giãn nở Tỷ số giãn nở đầu  : Đối với động xăng:   Tỷ số giãn nở sau  : Đối với động xăng:   trapped  7,69 Nhiệt độ cuối trình giãn nở Tb : T 2476,8 Tb  n2 z1  n 1  trapped 7,69  3.50  Xác định số giãn nở đa biến trung bình n2 :  b  z  QH  mc" T   mc" T  8314  T  .T vb b vz z  z z z b M1 1   r  n2 1  3.51 Ở nhiệt độ 1200- 2600 (K), sai khác tỷ nhiệt không lớn đó ta có thể xem a 'vb  a 'vz 𝑏 = 𝑏 𝛽 = 𝛽 ta có: 𝑏 𝑧 𝑧 75 n2 1   8,314  b  z  QH b  a ''vz  z  Tz  Tb  M1 1   r    Tz  Tb   3.52  8,314  0,85  0,8 43960  2476,8  0, 468 1  0,115  1,077  2476,8  n 1  7,69    21,084  0,00579  2476,8  2476,8   n 1  7,69    n  1, 223 Tb  Suy ra: Tz 2476,8   1589, 4K n 1  7,691,2231 Áp suất cuối trình giãn nở pb : p 5,83 p b  nz2   0,512 1,223  7,69 Đối với động xăng: Nhiệt độ khí sót Tr : Tr  Tb  r  1   r  Tk  1589, 4.0,115  1  0,115  309, 22  456, 440 K  3.53  3.54   3.55 Sai số Tr thể chênh lệch nhiệt độ khí sót tính tốn chọn ban đầu Tr 460  456, 44  100%  0,77%  1% Tr 460  3.56   Tính tốn thơng số đặc trưng của chu trình ' Áp suất thị trung bình tính tốn pi : 76 Pi'                 n1 1 1  trapped   n    ntrapeed n    trapped     Pi'  1,6297  3,5  1         7,69  1, 223   7,691,2231  1,372   7,691,3721   Pc  3.57  Pi'  1,125(MN / m ) Áp suất thị trung bình thực tế pi : Pi  d P 'i  0,94.1,125  1,0575(MN / m )  3.58 Áp suất tổn thất khí pm : Chọn a = 0,039; b = 0,0132 (Động xăng với S/D