BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ đốt TRONG đề tài KIA SORENTO (d)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÀI TẬP LỚN MƠN HỌC: TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Đề Tài: KIA SORENTO (D) GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt Thành viên: Nguyễn Xuân Trường MSSV 19145054 Phạm Duy Minh MSSV 19145268 Nguyễn Quang Sự MSSV 19145301 Tp.HCM, Tháng 12 Năm 2021 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Điểm: Chữ ký giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC PHẦN 1: SỐ LIỆU BAN ĐẦU I Các Thông Số Cho Trước Của Động Cơ PHẦN 2: TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I CHỌN CÁC THƠNG SỐ TÍNH TỐN NHIỆT Áp suất khơng khí nạp: Nhiệt độ khơng khí nạp: Áp suất khí nạp trước xuppap nạp: Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp: Áp suất cuối trình nạp: Áp suất khí sót: Nhiệt độ khí sót: 8 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới: Chọn hệ số nạp thêm: 10 Chọn hệ số quét buồng cháy: 11 Chọn hệ số hiệu đỉnh tỷ nhiệt: 12 Hệ số nhiệt lợi dụng điểm z: 13 Hệ số nhiệt lợi dụng điểm b: 14 Chọn hệ số dư lượng khơng khí: 15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công: 16 Tỷ số tăng áp: II TÍNH TỐN NHIỆT 10 Quá trình nạp: 10 Quá trình nén: 10 Quá trình cháy: 11 Quá trình giãn nở: 13 4.1 Hệ số giãn nở sớm ρ: 13 4.2 Hệ số giãn nở sau δ: 14 4.3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 : 14 4.4 Nhiệt độ cuối trình giãn nở Tb : 14 4.5 Áp suất cuối trình giãn nở Pb : 14 4.6 Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr : 14 Tính Tốn Các Thơng Số Đặc Trưng Của Chu Trình 14 5.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính tốn: 14 5.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế 15 5.3 Áp suất tổn thất khí Pm 15 5.4 Áp suất có ích trung bình Pe 15 5.5 Hiệu suất giới 15 5.6 Hiệu suất chỉ thị 15 5.7 Hiệu suất có ích 15 5.8 Tính suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi 15 5.9 Tính suất tiêu hao nhiên liệu ge 15 5.10 Tính tốn thơng số kết cấu động 16 Vẽ đồ thị công chỉ thị 18 PHẦN 3: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PISTON - TRỤC KHUỶU - THANH TRUYỀN 25 I ĐỘNG HỌC CỦA PISTON 25 Chuyển vị Piston 26 Tốc độ Piston 26 Gia tốc Piston 26 II ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU PISTON - KHUỶU TRỤC - THANH TRUYỀN 31 Lực khí thể 31 Lực quán tính chi tiết chuyển động 33 Hệ lực tác dụng cấu trục khuỷu - truyền 35 PHẦN 4: BẢN VẼ CÁC ĐỒ THỊ - CODE ĐỒ THỊ 42 I ĐỒ THỊ 42 Đồ thị công P-V 42 Đồ thị công P-α 43 Đồ thị biểu diễn lực N-α 44 4.Đồ thị biểu diễn lực T-α 45 Đồ thị biểu diễn lực Z-α 46 Đồ thị T-Z 47 Đồ thị chuyển vị piston x-α 48 Đồ thị vận tốc piston v-α 49 Đồ thị gia tốc piston j-α 50 II CODE ĐỒ THỊ 51 Phân chia công việc Tên nhiệm vụ Sinh viên thực Tra thông số ban đầu, thông số hiệu chỉnh Nguyễn Xuân Trường Phạm Duy Minh Chọn thơng số tính tốn nhiệt Nguyễn Quang Sự Tính tốn nhiệt Nguyễn Quang Sự Nguyễn Xn Trường Phạm Duy Minh Vẽ đồ thị P-V, P-𝜑 Phạm Duy Minh Tính tốn động lực học Nguyễn Xuân Trường Vẽ đồ thị Nguyễn Quang Sự Động cơ: KIA SORENTO 2.2L PHẦN 1: SỐ LIỆU BAN ĐẦU I Các Thông Số Cho Trước Của Động Cơ STT Tên Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Ghi Smartstream diesel 2.2L Loại động - - - Số xylanh i - Số kỳ τ kỳ Dung tích xylanh Vd 2151 cm3 Công suất động Ne 198/ 3800 Hp/rpm Số vòng quay động n 3800 v/ph Momen xoắn Me 440/ 2750 Nm/rpm Tỷ số nén ε 16 - Phun nhiên liệu sớm θs 15 độ 10 Góc mở sớm xúpap nạp φ1 12 độ 11 Góc đóng muộn xúpap nạp φ2 28 độ 12 Góc mở sớm xúpap xả φ3 45 độ 13 Góc đóng muộn xúpap xả φ4 14 độ 14 Hành trình piston S 96 mm 15 Đường kính xy lanh D 85,4 mm PHẦN 2: TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I CHỌN CÁC THƠNG SỐ TÍNH TỐN NHIỆT Áp suất khơng khí nạp: Áp suất khơng khí nạp chọn áp suất khí quyển: p0 = 0,1 (MN/m2) Nhiệt độ khơng khí nạp: Nước ta thuộc khu vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình ngày chọn Tkk = 29oC, T0 = (tkk + 273)oK = (29 + 273)oK = 302oK Áp suất khí nạp trước xuppap nạp: Động Diesel bốn kì tăng áp ta có pk > p0 pk = 0,2 (MN/m2) Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp: Vì động kỳ tăng áp nên ta có: 𝑃 Tk = T0( 𝑘 ) 𝑃𝑂 𝑚−1 𝑚 - Tm = 355,5oK Chọn: m = 1,5 Tm = 25 oK Áp suất cuối q trình nạp: Động Disel bốn kì khơng tăng áp: pa = (0,88 ÷ 0,98).pk (MN/m2), ta chọn: Pa= 0,9.Pk= 0,9.0,2=0,18 (MN/m2) Áp suất khí sót: Đối với động Disel: pr = (0,106 ÷0,115 ), có tốc độ cao nên chọn: Pr = 0,11 (MN/m2) Nhiệt độ khí sót: Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại đơng cơ.Nếu q trình giản nở triệt để ,Nhiệt độ Tr thấp Đối với động Disel Tr = (700o ÷ 900)oK, ta chọn: Tr =750o K Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới: Khí nạp chuyển động đường ống nạp vào xilanh động Disel tiếp xúc với vách nóng lên sấy nóng lên trị số nhiệt độ ΔT Đối với động Disel ∆T = (20 ÷ 40)oK, ta chọn ∆T = 25oK Chọn hệ số nạp thêm: Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí thơng thường chọn giới hạn λ1 = 1,02 ÷ 1,07, ta chọn: λ1 = 1,06 10 Chọn hệ số quét buồng cháy: Đối với động Disel tăng áp ta chọn: λ2 = 0.2 11 Chọn hệ số hiệu đỉnh tỷ nhiệt: Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp ⍺ nhiệt độ khí sót Tr Đối với động Disel có ⍺ = 1,7 thì: λt = 1,11 12 Hệ số nhiệt lợi dụng điểm z: Đối với động Diesel thì, ξ z = (0,65 ÷ 0,85), ta chọn: ξz = 0,8 13 Hệ số nhiệt lợi dụng điểm b: Hệ số lợi dụng nhiệt điểm b phụ thuộc vào tốc độ động tỷ số nén Khi động hoạt động chế độ tồn tải tốc độ động thấp, trình cháy rớt giảm nên dẫn đến ξb lớn, từ ta chọn: ξb = 0,9 14 Chọn hệ số dư lượng khơng khí: Đối với động Disel có buồng cháy dự bị, α = (1,7 ÷ 2,2) , ta chọn α = 1,7 15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công: Hệ số điền đầy đồ thị công đánh giá phần hao hụt diện tích đồ thị cơng thực tế so với đồ thị cơng tính tốn, có buồng cháy ngăn cách φd = (0,92 ÷0,96) ta chọn : φd = 0,94 16 Tỷ số tăng áp: Tỷ số tăng áp 𝜆 tỷ số áp suất hỗn hợp khí xi lanh cuối trình cháy & trình nén: 𝜆 = 𝑃𝑧 × 𝑃𝑐 Đối với động Diesel 𝜆 = (1,35 ÷ 2,4) Ta chọn: 𝜆=2 II TÍNH TỐN NHIỆT Q trình nạp: 1.1 Hệ số khí sót  r : r = 2 (Tk + T ) Pr Tr  Pa   Pr  Pa 1 − t 2      m Trong m chỉ số giãn nở đa biến trung bình khí sót m =1,45÷1,5 Ta chọn m =1,4 γr = 0.2 (355,5 + 25) 0,11 750 0,18 16.1,06 − 1,11.0,2 ( 1.5 = 0,0037 0,11 0,18) Giá trị γr động Diesel khơng tăng áp 0.02 ÷ 0.05 1.2 Nhiệt độ cuối trình nạp Ta: m−1 m p Tk + ΔT + λt ⋅ γr ⋅ Tr ( a ) pr Ta = + γr Ta = (355,5+25)+1,11.0,0037.750.( 1+0,0037 1,5−1 0,18 1,5 ) 0,11 ≈ 382,710K 1.3 Hệ số nạp ƞv: 1 Tk pa pr m ηv = ⋅ ⋅ [ε λ1 − λt λ2 ( ) ] ε − Tk + ΔT pk pa 1 355,5 0,18 0,11 ƞv= 16−1 355,5+25 0,2 [16.1,06 − 1,11.0,2 (0,18)1.5 ] Quá trình nén: 2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình khí nạp mới: 10 = 0,94 Đồ thị biểu diễn lực N-𝛂 44 4.Đồ thị biểu diễn lực T-𝛂 45 Đồ thị biểu diễn lực Z-𝛂 46 Đồ thị T-Z 47 Đồ thị chuyển vị piston x-𝛂 48 Đồ thị vận tốc piston v-𝛂 49 Đồ thị gia tốc piston j-𝛂 50 II CODE ĐỒ THỊ phis = 15; phi1 = 12; phi2 = 28; phi3 = 45; phi4 = 14; S = 0.096; B = 0.854; R = 0.048; Sx = (pi)*(B^2)/4; Vd = Sx*0.096; Vc = Vd/(16-1); Va = Vd + Vc; lamda = 0.25; n = 3800; pa = 0.18; n1 = 1.38; n2 = 1.2; ro = 1.07; Vz = ro*Vc; pz = 16.5; pr = 0.11; %hieu chinh as=[0 10 26]; ps=[0.104 0.114 0.18]; a1=linspace(0,26,1000); X1=R*(1-cosd(a1)+lamda*(1-cosd(2.*a1))./4); 51 V1=X1.*Sx+Vc; p1=interp1(as,ps,a1,'pchip'); %phan nap a2=linspace(26,180,1000); X2=R*(1-cosd(a2)+lamda*(1-cosd(2.*a2))./4); V2=X2.*Sx+Vc; p2=linspace(pa,pa,1000); %phan nen a3=linspace(180,350,1000); X3=R*(1-cosd(a3)+lamda*(1-cosd(2.*a3))./4); V3=X3.*Sx+Vc; p3=pa.*(Va./V3).^n1; %nen - chay as = [350 355 360]; % goc danh lua som toi 360 ps=[6.87 7.7 10];% ap suat tuong ung a4=linspace(350,360,1000); X4=R*(1-cosd(a4)+lamda*(1-cosd(2.*a4))./4); V4=X4.*Sx+Vc; p4=interp1(as,ps,a4,'pchip'); % phan bo cong chay - gian no as=[360 365 370]; ps=[10 14.5 pz]; a5=linspace(360,370,500); X5=R*(1-cosd(a5)+lamda*(1-cosd(2.*a5))./4); V5=X5.*Sx+Vc; p5=interp1(as,ps,a5,'pchip'); %%%%%%%%%% 52 as=[370 375 380]; ps=[pz 15 11.2]; a6=linspace(370,380,500); X6=R*(1-cosd(a6)+lamda*(1-cosd(2.*a6))./4); V6=X6.*Sx+Vc; p6=interp1(as,ps,a6,'pchip'); %phan gian no a7=linspace(380,490,500); X7=R*(1-cosd(a7)+lamda*(1-cosd(2.*a7))./4); V7=X7.*Sx+Vc; p7=pz.*(Vz./V7).^n2; %gian no - thai as=[490 515 540]; ps=[0.7854 0.505 0.3676]; a8=linspace(490,540,500); X8=R*(1-cosd(a8)+lamda*(1-cosd(2.*a8))./4); V8=X8.*Sx+Vc; p8=interp1(as,ps,a8,'pchip'); %%%%%%%%% as=[540 555 575]; ps=[0.3676 0.11 0.11]; a9=linspace(540,572,1000); X9=R*(1-cosd(a9)+lamda*(1-cosd(2.*a9))./4); V9=X9.*Sx+Vc; p9=interp1(as,ps,a9,'pchip'); %ph7an thai a10=linspace(572,720,1000); 53 X10=R*(1-cosd(a10)+lamda*(1-cosd(2.*a10))./4); V10=X10.*Sx+Vc; p10=linspace(pr,pr,1000); %%%%%%%%%% a=[a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 a10];%do X=[X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10];%m V=[V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10];%m3 p=[p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 p10];%MN/m2 plot(V,p,'k','linewidth',2); title('DO THI P-V'); xlabel('The tich V (m3)'); ylabel('Ap suat P (MN/m2)'); grid on; figure(2) plot(a,p,'k','linewidth',2); title (' DO THI P - PHI '); xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Ap suat P (MN/m2)'); grid on; figure(3) plot(a,X,'k','linewidth',2); grid on title('DO THI CHUYEN VI'); xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Chuyen vi x (m)') ; figure(4) Vp=R*((2*pi*n)/60).*(sind(a)+lamda*(sind(2.*a))./2); 54 plot(a,Vp,'k','linewidth',2); grid on title('DO THI VAN TOC PISTON'); xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Van toc v (m/s) '); figure(5) J=(R*((2*pi*n)/60)^2).*(cosd(a)+lamda.*cosd(2.*a));%m/s2 plot(a,J,'k','linewidth',2); grid on title('DO THI GIA TOC PISTON'); xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Gia toc j (m/s2) '); figure(6) Pj=(-0.0003605*R*((2*pi*n)/60)^2).*(cosd(a)+lamda.*cosd(2.*a)); Pkt=p-0.1; P1=Pkt+Pj;%hop luc plot(a,Pkt,'r','linewidth',2); hold on plot(a,Pj,'k','linewidth',2); hold on plot(a,P1,'g','linewidth',2); grid on title('DO THI Pkt Pj P1'); xlabel('Goc quay truc khuyu (Do)'); ylabel('Pkt (MN/m2) Pj (MN/m2) P1 (MN/m2)'); legend('Pkt','Pj','P1'); figure(7) 55 T=P1.*sind(a+asind(lamda.*sind(a)))./cosd(asind(lamda.*sind(a))); plot(a,T,'k','linewidth',2); grid on title('DO THI T'); xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('T (MN/m2)'); figure(8) Z=P1.*cosd(a+asind(lamda.*sind(a)))./cosd(asind(lamda.*sind(a))); plot(a,Z,'k','linewidth',2); grid on title('DO THI Z'); xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Z (MN/m2)'); figure(9) N=P1.*tand(asind(lamda.*sind(a))); plot(a,N,'k','linewidth',2); grid on title('DO THI LUC NGANG'); xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('N (MN/m2)'); figure(10) plot(T,Z,'k','linewidth',2); axis ij; ax = gca; ax.XAxisLocation='top'; ax.YAxisLocation='right'; grid on 56 title('DO THI VECTO PHU TAI'); xlabel('T (MN/m2)'); ylabel('Z (MN/m2)'); figure(11) A1 = [a1 a2]; P1 = [p1 p2]; Pj1=(-0.0003605*R*((2*pi*n)/60)^2).*(cosd(A1)+lamda.*cosd(2.*A1)); Pkt1=P1-0.1; P11=Pkt1+Pj1; A2 = [a3 a4]; P2 = [p3 p4]; Pj2=(-0.0003605*R*((2*pi*n)/60)^2).*(cosd(A2)+1/4.*cosd(2.*A2)); Pkt2=P2-0.1; P12=Pkt2+Pj2; A3 = [a5 a6 a7 a8]; P3 = [p5 p6 p7 p8]; Pj3=(-0.0003605*R*((2*pi*n)/60)^2).*(cosd(A3)+1/4.*cosd(2.*A3)); Pkt3=P3-0.1; P13=Pkt3+Pj3; A4 = [a9 a10]; P4 = [p9 p10]; Pj4=(-0.0003605*R*((2*pi*n)/60)^2).*(cosd(A4)+1/4.*cosd(2.*A4)); Pkt4=P4-0.1; P14=Pkt4+Pj4; T1=P11.*sind(A1+asind(lamda.*sind(A1)))./cosd(asind(lamda.*sind(A1))); T2=P12.*sind(A2+asind(lamda.*sind(A2)))./cosd(asind(lamda.*sind(A2))); T3=P14.*sind(A4+asind(lamda.*sind(A4)))./cosd(asind(lamda.*sind(A4))); 57 T4=P13.*sind(A3+asind(lamda.*sind(A3)))./cosd(asind(lamda.*sind(A3))); plot(A1,T1.*R,'k','linewidth',2); hold on plot(A2-180,T2.*R,'g','linewidth',2); hold on plot(A4-540,T3.*R,'r','linewidth',2); hold on plot(A3-360,T4.*R,'b','linewidth',2); hold on plot(A1,(T1+T2+T3+T4).*R,'y','linewidth',2); grid on title('DO THI MOMEN QUAY TRUC KHUYU'); xlabel('Goc quay truc khuyu (do)'); ylabel('Mq (MN/m2)'); legend('May1','May2','May3','May4','Tong'); 58 ... P-