ĐỒ án môn học ĐỘNG cơ đốt TRONG đề tài thiết kế động cơ xăng, không tăng áp, có công suất nen=117 KW, tốc độ quay nn=5400, dùng trên xe ô tô LEXUS RX 300

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

ĐỀ TÀI :

Thiết kế động cơ xăng, khơng tăng áp, có cơng suất

N en=117 KW , tốc độ quay nn=5400, dùng trên xe ô tô LEXUS RX-300.

GVHD : ĐOÀN PHƯỚC THỌ
LỚP :

61.CNOT3

SVTH : VÕ CHÁNH HUY
HOÀNG KIM LONG

TIEU LUAN MOI download :


CHƯƠNG 2: CH
Đơn vị và kí hiệu

Nemax (KW
M emax ( Nm

α
T o (° K

P
o

T r (° K)
∆T (° K

Pz
QT


TIEU LUAN MOI download :


1-

Cơng suất có ích lớn nhất Nemax = 117 Kw

2-

Momem xoắn có ích lớn nhất Me = 210 Nm

3-

Số vịng quay trong 1 phút của trục khuỷu ứng với công suất lớn nhất:

n=5400 vịng/phút
4-

Tốc độ trung bình của pít tơng CTB =

5-

Số xylanh của động cơ: i=6

6-

Tỷ số giữa hành trình piston và đường kính xyl

7-

Hệ số kết cấu : =

8-

Hệ số nén : =

Trong đó: Vh là thể tích cơng tác của 1 xylanh:

Vh =

4

Vc là thể tích buồng cháy:

V

Vc = − 1h = 5,2.10-2 (dm3)

L

Hệ số dư lượng khơng khí : α= 1 = 0.9 ( tự chọn dựa vào kiểu động
L0
cơ,phương pháp tạo hỗn hợp và chế độ sử dụng của động cơ).
10-

Nhiệt độ môi trường To = 297K ( nhiệt độ trung bình nước ta là 24◦C

11-

Áp suất môi trường p0 = 0.103

biển)
1213Động cơ xăng pr = 0.11÷0.12 ( Mpa ), chọn pr=0.11 ( Mpa )

Hệ số nạp

η

v

= 0.75 ( chọn theo

Áp suất khí thể ở cuối quá trình thải


TIEU LUAN MOI download :


14-

Nhiệt độ cuối quá trình thải Tr :

Động cơ xăng : Tr = 900÷1100K chọn Tr = 1000K
15-

Độ sấy nóng khí nạp ∆T :

Động cơ xăng : ∆T= 10÷30K chọn 15K
16-

Chỉ số nén đa biến trung bình n1 :

Động cơ xăng : n1 = 1,34÷1,37, chọn n1 = 1,37
17-

Hệ số sử dụng nhiệt ξ :

Động cơ xăng : ξ = 0,85÷0,92, chon ξ = 0,85.
18- Áp suất cuối q trình cháy của động cơ diesel pz= 9 (Mpa) (vì là buồng
cháy không phân chia)
19-

Nhiệt trị thấp của nhiên liệu Qr :

KJ

Với 1 kg nhiên liệu, đối với động cơ xăng : Qr = 44.103 ( kgml

20-

)

Chỉ số giãn nỡ đa biến trung bình n2 :

Vì chọn hệ số sử dụng nhiệt thấp nên chĩ số giãn nở đa biến trung bình
thấp Đối với động cơ xăng n2 = 1,23÷1,27, chọn n2 =1.23.
VÌ LÀ ĐỘNG CƠ 4 KỲ NÊN KHƠNG CẦN CHỌN THÊM CÁC THƠNG
SỐ NHƯ TRONG BÀI HƯỚNG DẪN.

II, TÍNH TỐN CÁC Q TRÌNH CỦA CHU TRÌNH CƠNG TÁC

2.1 Tính tốn q trình trao đổi khí.
-Hệ số khí sót :

γr =
-Nhiệt độ cuối quá trình nạp :

TIEU LUAN MOI download :


T a=

T +∆ T +γ . T
o

r

r

= 279+15+0,0445.1000 = 341,31°K

1+γ r1+0,0445
- Áp suất cuối kì nạp:

p ¿ (ε−1) (1+ γr ) po ηv T a
εT

a

o

¿ (10,5−1) (1+ 0,0445)0,75.0,103 .341,31
10,5.297

=0,0838 MPa
2.2 Tính tốn q trình nén :
-Áp suất cuối q trình nén :
pc= pa . εn =0,0838 .10,51,37 =2,1 MPa
1

-Nhiệt độ cuối q trình nén :
T c=T

a

.ε

n −1
1

=341,31.10,51,37−1=814,68 ° K

-2.3 Tính tốn q trình cháy.
+Tính tốn tương quan nhiệt hóa.

Lượng khơng khí lý thuyết cần biết để đốt cháy hồn tồn 1kg nhiên liệu thể lỏng.
M o=

0,21

1

(12g

c

+

g H
go
4 − 32

)

(

Kmol

kgnl )

Trong đo đối với nhiên liệu xăng : gc=0,855; gH =0,145 ; go=0

1

M o= 0,21

(0,85512 + 0,1454 )=0,5119( KmolKgn )

-Lượng không khí thực tế nạp vào xylanh động cơ ứng với 1kg nhiên liệu M t:
M t =α . M 0=0,9.0,5119=0,46071(

Kmol

kgnl )

-Lượng hỗn hợp cháy M 1tương ứng với lượng khí thể thực tế M t đối với động cơ
xăng:

TIEU LUAN MOI download :


M 1=α .M0+

1

1

=0,9.0,5119+

=0,4696 (

Kmol

kgnl )

μ nl112

-Trong đó : μnl là năng lượng phân tử của nhiên liệu .
Đối với động cơ xăng μnl =110-114,chọn μnl=112(

Kmol
kgnl )

-Số mol của sản vật c háy M 2:

gc

Khi α=0,9<1 : M 2= 12
M 2=

+

g

0,855

h
2 + 0,79 α . M0 (

+

0,145

Kmol

kgnl )

+0,79.0 .9 .0,5119=0,5077

(

Kmol

kgnl

)

122
-Hệ số thay đổi phần tử lý thuyết βo:

β o=

M

2

M

=0,5077 =1,0811( Kmol )
1

0,4696kgnl

-Hệ số thay đổi phân tử thực tế β :

+Tính tốn tươn
-Khi 0,7

-Nhiệt
dung mol
đẳng tích
của hỗn
hợp cơng
tác ở cuối
q trình
nén :


μcvc =20,223+1,74.10−3 T

c

¿ 20,223+1,74. 10−3 814,68

=21,642 (

KJ

)
Kmol. độ

TIEU LUAN MOI download :



-Tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn tồn :
∆ QT =120. 10

−3

(1−a ) Mo=120. 103 (1−0,9) .0,5119

¿ 6142,857( kgnl

KJ

)

-Nhiệt độ cuối quá trình cháy T Z được xác định theo phương pháp nhiệt động của
quá trình cháy sau :
¿¿¿

(¿) ⇔

(44. 103−6142,875 ). 0,85

+21,642.814,68=1,0776.(20,7594

3

+2,792.10− . T Z ). T z 0,4696 (1+ 0,0445)
⇔ 83229,703=22,37 T

z

+3,0086.10−3 T

-Giải phương trình ta được:
T z 1=2723,21° K T
z 2=−10158,56°

-Chọn T

z 1=2723,21°

K

K

-Tỷ số tăng áp suất:

-Áp suất cuối q trình cháy:
pz=γ p . pc=3,602.2,1=7,5642(Mpa)
2.4 Tính tốn quá trình dãn nở
-Áp suất cuối quá trình cháy:
pb=
-Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở:

2
z

TIEU LUAN MOI download :


2.5 Kiểm tra kết quả tính tốn:
-Sau khi kêt thúc việc tính tốn các q trình của chu trình cơng tác, ta có thể
đung cơng thức kinh nghiệm sau đây để kiểm tra kết quả việc chọn và tính các
thơng số.

-Sai số

BI ,XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHU TRÌNH CƠNG TÁC

VÀ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ
3.1 Các thơng số chỉ thị
a) Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết p,i:

2,1

[

10,5−1
b) Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi :
¿

trong đo φd=0,9÷ 0,98 chọn φd=0,98
pi= pi, . φd =1,099. 0,98=1,077( MPa)
c) Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị:

g i=

423. Po ηv 103
M1


TIEU LUAN MOI download :


d) Hiệu suất chỉ thị.
η

=

-Trong đó QT được tính bằng (KJ/kgl) và gi được tính bằng (kg/KWh)

3.2 Các thơng số có ích:
- Áp suất tổn hao cơ khí trung bình Pcơ
pcơ =0,025+0,012. CTB=0,025+
0,012.14,94=0.204 - Áp suất có ích trung bình
Pe=1,077−0.2024=0,873(MPa)
- Hiệu suất cơ khí :

ηcơ =
-Suất tiêu hao nhiên liệu có ích:
g
e

-Hiệu suất có ích
ηe=ηi ηcơ=0,371.0,8105=0,3

-Cơng suất có ích của động cơ ở số vung quay tính tốn :
P V
e

Q g
T

i

N e=

3600

h

in

= 0,873.0,4934 .6 .5400 =116,299( KW )

30 τ30.4
-Mô men xoăn có ích của động cơ ở số vịng quay tính tốn.
M e= 3.104 N e = 3.104 .72 .116,299 =205,64 ( Nm)
π .nπ .5400

Δ N e=
-Kết quả tính Ne và M e nhỏ hơn 3%, vậy thông sô thỏa yêu cầu.

i

TIEU LUAN MOI download :


-Vậy các thơng số đã chọn là chính xác

ĐỒ THỊ CÔNG CHỈ THỊ.
1.

Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị cơng.
Điểm a : điểm cuối q trình hút, có áp suất pa và thể tích Va
Va=Vs + Vc
V
0,4934
Mà Vc= ε −h1= 10,5
−1
=0,052 ( dm3 ) Vh=0,4934 (dm3)

Vậy Va=0,5454 ( dm3 )
Pa= 0.0835 (Mpa)
Điểm c : điểm cuối hành trình
nén Vc= 0,052 (dm3)
Pc= 2,1 (Mpa)
Điểm z : điểm cuối quá trình cháy

Vz=Vc= 0.052 (dm3) ( vì động cơ xăng khơng tăng áp nên tỷ số dãn nở sớm
=1)
Pz=7.6723 (Mpa)
Điểm b : điểm cuối quá trình dãn
nở Vb=Va=0.5454 (dm3)
Pb=0.42 (Mpa)

Điểm r : điểm cuối quá trình xả
Vr=Vc=0.052 (dm3)
Pr=0.11 (Mpa)
Lập bảng các điểm trên đường nén và dãn nở đa biến.
Vì động cơ xăng không tăng áp nên tỷ số dãn nở muộn bằng hệ số nén
e1= e2=1÷ε
Pn=Pa.e1n1 ( Mpa)

TIEU LUAN MOI download :


e1=e2
1.0

Vn
(dm3)
0.5454

2.0

0.2727

3.0

0.1818

4.0

0.1364

5.0

0.1100

6.0

0.0910

7.0

0.0780

8.0

0.0682

9.0

0.0606

10.0
10.5

0.0545
0.0520

TIEU LUAN MOI download :


Hiệu chính đồ thị cơng chỉ thị lý thuyết thành đồ thị công chỉ thị thực tế .

Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết thành đồ thị công chỉ thị thực tế khi kê
đến các yếu tố ánh hưởng như góc đánh lửa sớm: Góc mở sớm hay góc đóng
muộn xupáp cũng như ánh hưởng của sự thay đổi thê tích khi cháy. Đề dựng đồ
thị cơng chỉ thị thực tế a’-c’-c’’-z’-b’-b’’-a’ ta gạch bỏ các diện tích I, II, III và
IV trong đồ thị công chỉ thị lý thuyết.

Dựng đường đặc tính ngồi của động cơ.
Mục đích: đề biểu thị sự phụ thuộc của các chỉ tiêu như cơng suất có ích (N e),
mơ men xoắn có ích (Me), lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ (G nl) và suất
tiêu hao nhiên liệu có ích (g e) vào số vòng quay của trục khuÿu (n (v/ph)) khi
bướm ga mở hồn tồn. Qua đó để đánh giá sự thay đồi các chỉ tiêu chính của
động cơ khi số vịng quay trục khuỷu thay đơi.
Đề dựng đường đặc tính, ta chọn trước một số giá trị trung gian của số vòng
quay n trong giới hạn giữa nmin và nmax rồi tính các giá trị biến thiên tương ứng
của Ne, Me, Gnl, ge theo các biêu thức sau:

 Ne = Nemax.[

 Me = M eN [1+

(


TIEU LUAN MOI download :


2

(n )

 ge=gNe .[ 1,2− n
Trong đó :

N

(n )

+0.8 . n

N

] (g/KW.h)

Memax: Cơng suất có ích lớn nhất được tính ( KW)
nN: Số vịng quay ứng với cơng suất lớn nhất (v/ph)
M

N

e

: Mơ men xoăn có ích ứng với sơ vịng quay nụ (Nm).

geN: Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với số vòng quay nN (g/KWh)
N e, M e, ge: Là các giá trị biến thiên của công suất, mô mem xoắn và
các suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với từng giá trị số vịng quay được chọn
trước.
*Giá trị biến thiên của Gnl được xác định theo từng cặp giá trị tương
ứng của gevà Ne theo biểu thức:
Gnl=ge.Ne (kg/h)

Trong đó:
g; được tính bằng (kg/KW.h) và N : (KW).
Ta có Nemax = 117 (KW), tương ứng với số vòng Ne, Me, ge, Gnl ứng với từng
giá trị n.

TIEU LUAN MOI download :


TIEU LUAN MOI download :



350
300
250
200
150
100
50
0
0
6

0

8

0

1

TIEU LUAN MOI download :