Tính toán động cơ đốt trong KIA CERATO HATCHBACK 2005

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM


MƠN HỌC: TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

BÀI TẬP LỚN:
KIA CERATO HATCHBACK 2005

Tp. Hồ Chí Minh, tháng năm


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SP KT TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Đơc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN ĐỘNG CƠ

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN

MÔN TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
 Số liệu ban đầu:
Loại động cơ: 1,5 CRDi, động cơ 1

hàng, tăng áp, buồng cháy thống Số kỳ, : 4
nhất
Cơng suất có ích, Pmax (kW): 75 Số vòng quay, n (vòng/phút): 4000 (vòng/phút)
(KW)
Tỉ số nén, : 17,8

Hệ số dư lượng khơng khí, (): 2 (chọn theo

loại động cơ diesel tăng áp)
Làm mát bằng: nước

Số xylanh i: 4

 Nội dung thuyết minh:
2.1 Tính tốn nhiệt và xây dựng giản đồ công chỉ thị động cơ.
2.2 Tính tốn động lực học cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền.
 Nội dung bản vẽ:
3.1 Bản vẽ đồ thị công chỉ thị P – V
3.2 Bản vẽ đồ thị P – , PJ, P1
3.3 Bản vẽ đồ thị quảng đường SP, vận tốc VP, gia tốc JP của piston.
Ngày giao nhiệm vụ: ........................................................
Ngày hoàn thành: .............................................................
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên)

1


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

DANH MỤC CÁC HÌNH.
Hình 3.1: Bản vẽ đồ thị cơng chỉ thị P-V....................................................................... 20
Hình 3.2: Bản vẽ đồ thị P – , PJ, P1............................................................................. 23
Hình 3.3: Bản vẽ đồ thị quãng đường SP.......................................................................29
Hình 3.4: Bản vẽ đồ thị vận tốc VP................................................................................30
Hình 3.5: Bản vẽ đồ thị gia tốc JP..................................................................................31

2


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

DANH MỤC CÁC BẢNG.
Bảng 2.1: Bảng hệ số hiệu đính tỷ nhiệt........................................................................ 8
Bảng 2.2: Bảng hệ số lợi dụng nhiệt tại Z......................................................................9
Bảng 2.3: Bảng hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b............................................................. 9
Bảng 2.4: Bảng hệ số dư lượng khơng khí.....................................................................9
Bảng 2.5: Bảng hệ số hiệu đính đồ thị cơng.................................................................. 10
Bảng 2.6: Bảng thơng số tính tốn đã chọn................................................................... 11
Bảng 2.7 Đặc tính nhiên liệu lỏng dùng cho động cơ....................................................14

3


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

MỤC LỤC.
NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN.........................................................................................1
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................2
DANH MỤC CÁC HÌNH............................................................................................ 3
DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................................4
MỤC LỤC......................................................................................................................5
NỘI DUNG THUYẾT MINH..................................................................................... 4
2.1 Các thông số cho trước của động cơ................................................................ 6
2.2 Chọn các thơng số tính tốn nhiệt.................................................................... 7
2.3 Tính tốn nhiệt................................................................................................... 12
2.3.1 Quá trình nạp................................................................................................ 12
2.3.2. Quá trình nén............................................................................................... 12
2.3.3. Quá trình cháy..............................................................................................14
2.3.4. Q trình giản nở......................................................................................... 16
2.4 Tính tốn các thơng số đặc trưng của chu trình.............................................18
NỘI DUNG BẢN VẼ....................................................................................................20
3.1 Bản vẽ đồ thị công chỉ thị P – V.......................................................................... 20
3.2 Bản vẽ đồ thị P – , PJ, P1...................................................................................23
3.3 Bản vẽ đồ thị quảng đường SP, vận tốc VP, gia tốc JP của piston..................... 29
KẾT LUẬN....................................................................................................................36

4


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

NỒI DUNG THUYẾT MINH
2.1 Các thông số cho trước của động cơ:
2.1.1 Kiểu động cơ: 1,5 CRDi, động cơ 1 hàng, tăng áp, buồng cháy thống nhất
2.1.2 Số kỳ: τ = 4 (kỳ)
2.1.3 Số xilanh i = 4
2.1.4 Thứ tự làm việc cuả xylanh 1- 3 - 4 - 2
2.1.5 Hành trình piston: S = 84,5 (mm)
2.1.6 Đường kính xilanh: D = 75 (mm)
2.1.7 Góc mở sớm xupáp nạp:  1 = 60
2.1.8 Góc đóng muộn của xupáp nạp:  2 = 340
2.1.9 Góc mở sớm xupáp xả:  1 = 460
2.1.10 Góc đóng muộn xupáp xả:  2 = 40
2.1.11 Góc phun sớm: φi = 30º
2.1.12 Chiều dài thanh truyền: Ltt = 135 (mm)
2.1.13 Công suất định mức: Ne = 76 (kW)
2.1.14 Số vòng quay định mức: n = 4000 (vòng/phút)
2.1.15 Suất tiêu hao nhiên liệu: ge = 1,66 (g/ml.h)
2.1.16 Tỷ số nén:  = 17,8
2.1.17 Khối lượng thanh truyền: mtt = 650 (gam)
2.1.18 Khối lượng nhóm piston: mpt = 400 (gam)
2.1.19 Momen xoắn: 235 Nm (2000 vòng / phút )
2.1.20 Kiểu buồng cháy và phương pháp tạo hỗn hợp: buồng cháy thống nhất
2.1.21 Kiểu làm mát: Làm mát bằng dung dịch

5


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

2.2 Chọn các thơng số tính tốn nhiệt:
2.2.1 Áp suất khơng khí nạp (Po):
Áp suất khơng khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển, giá trị po phụ thuộc vào độ
cao so với mực nước biển. Càng lên cao thì po càng giảm do khơng khí càng lỗng, tại độ
cao so với mực nước biển:
Po = 0,1 ( MN/m2 )
2.2.2 Nhiệt độ khơng khí nạp mới (To):
Nhiệt độ khơng khí nạp mới phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ trung bình của mơi
trường, nơi xe được sử dụng. Điều này hết sức khó khăn đối với xe thiết kế để sử dụng ở
những vùng có khoảng biến thiên nhiệt độ trong ngày lớn. Miền Nam nước ta thuộc khi
vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình trong ngày có thể chọn là:
To = 27 oC = 300 ( oK )
2.2.3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp (Pk):
Áp suất mơi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ .Với động cơ
tăng áp thì áp suất khí quyển nhỏ hơn áp suất trước xupáp nạp nên ta chọn Pk > P0.
Ta có thể chọn:

Pk = 0,12 ( MN/m2 )

2.2.4 Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (Tk):
Nhiệt độ mơi trường được lựa chọn theo nhiệt độ bình quân của cả năm. Với động cơ
tăng áp ta có nhiệt độ mơi trưịng bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên:
�� = ��. (

0,12 1,4 − 1
�� �−1
) � = 300. (
) 1,4 ≈ 316 ( � � )
0,1

��

Trong đó: m là chỉ số nén đa biến trung bình của khí nén, phụ thuộc vào loại máy
nén (m = 1,5÷1,65) , thông thường hiện nay chọn m = 1,4
2.2.5 Áp suất cuối quá trình nạp ( Pa ):
Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại động cơ, tính năng tốc độ,
hệ số cản trên đường nạp, tiết diện lưu thông…Do sử dụng động cơ diesel nên. áp suất
cuối q trình nạp Pa có thể chọn trong phạm vi:
Pa = (0,88 ÷ 0,98). Pk
Ta chọn: Pa = 0,9. 0,12 ≈ 0,108 ( MN/m2 )

2.2.6 Áp suất khí sót ( Pr ):

Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như Pa .
6


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

Áp suất khí thải có thể chon trong phạm vi:
Pr = (1,06 ÷ 1,15) . Po ; chọn Pr = 1,1 . 0,1 = 0,11 ( MN/m2 )
2.2.7 Nhiệt độ khí sót (khí thải) (Tr):
Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu quá trình giản nở càng
triệt để thì nhiệt độ Tr càng thấp.
Thơng thường ta có thể chọn:
Tr = 700 ÷ 900 oK, chọn Tr = 850 ( oK )
2.2.8 Độ tăng nhiệt độ khi nạp mới ( T ):
Khí nạp mới khi chuyển động trong đường ống nạp vào trong xylanh của động cơ do

tiếp xúc với vách nóng nên được sấy nóng lên một trị số nhiệt độ là ΔT. Khi tiến hành
tính toán nhiệt của động cơ người ta thường chọn trị số ΔT căn cứ vào số liệu thực
nghiệm.
Đối với động cơ diesel chọn:  T = 20 ( oC )
2.2.9 Hệ số nạp thêm (λ1):
Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí. Thơng thường có thể
chon: λ1 = 1,02 ÷ 1,07, chọn λ1 = 1,02
2.2.10 Hệ số quét buồng cháy (λ2):
Động cơ tăng áp chọn λ2 = 0,4
2.2.11 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt (λt):
Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng khơng khí  để hiệu đính.
Thơng thường có thể chọn  theo bảng sau:


0,8

1,0

1,2

1,4

t

1,13

1,17

1,14

1,11

Bảng 2.1: Bảng hệ số hiệu đính tỷ nhiệt.
Động cơ diesel tăng áp có 1,7 ≤ α ≤ 2,2 nên chọn �� = 1,11

2.2.12 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (  z):

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (  z) phụ thuộc vào chu trình cơng tác của động cơ,
thể hiện lượng nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy
hoàn toàn 1kg nhiên liệu.
7


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

Loại động cơ

ξZ

Xăng

0,75 ÷ 0,92

Diesel

0,65÷ 0,85

Gas

0,80 ÷ 0,85

Bảng 2.2: Bảng hệ số lợi dụng nhiệt tại Z.
Với động diesel ta chọn  z = 0,7
2.2.13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (  b):
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b 

b

tuỳ thuộc vào loại động cơ xăng hay động cơ

diesel.
Loại động cơ

ξb

Xăng

0,85 ÷ 0,95

Diesel:
- Tốc độ trung bình

0,85÷ 0,90

- Cao tốc

0,80 ÷ 0,90

- Tăng áp

< 0,92

Bảng 2.3: Bảng hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
Với động cơ diesel tăng áp ta chọn  b = 0,9
2.2.14 Hệ số dư lượng khơng khí ( α ):
Hệ số α ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy.
Đối với động cơ đốt trong, tính tốn nhiệt thường phải tính ở chế độ công suất cực
đại, hệ số dư lượng không khí chọn trong pham vi cho trong bảng sau:
Loại động cơ

α

Xăng

0,85 ÷ 0,95

Diesel:
- Buồng đốt thống nhất
- Buồng đốt xốy lốc

1,45 ÷ 1,75
1,40 ÷ 1,65

- Buồng đốt dự bị

1,35 ÷ 1,45

- Tăng áp

1,70 ÷ 2,20

Bảng 2.4: Bảng hệ số dư lượng khơng khí.

Ta chọn hệ số dư lượng khơng khí thuộc loại động cơ diesel tăng áp có α = 2
8


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

2.2.15 Hệ số hiệu đính đồ thị cơng (  d ):
Hệ số điền đầy đủ đồ thị công φd đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị cơng
thực tế so với đồ thị cơng tính tốn.
Hệ số điền đầy đủ đồ thị φd chọn theo số liệu kinh nghiệm theo bảng sau:
Loại động cơ

φd

Xăng

0,93 ÷ 0,97

Diesel:
- Buồng cháy thống nhất
- Buồng cháy ngăn cách

0,90 ÷ 0,95

0,92 ÷ 0,96

Bảng 2.5: Bảng hệ số hiệu đính đồ thị cơng.
Đối với động cơ diesel buồng đốt thống nhất chọn  d = 0,9

9


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

2.2.16 Tỷ số tăng áp:
Động cơ diesel: λ = 1,5
Tên thông số

Ký hiệu

Áp suất khơng khí nạp

Giá trị

Đơn vị

Po

0.1

MN/m2

Pk

0,12

MN/m2

Nhiệt độ khí nạp

To

300

K

Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp

Tk

316

K

Hệ số dư lượng khơng khí

α

2

Áp suất cuối kỳ nạp

Pa

0,108

MN/m2

Áp suất khí sót

Pr

0,11

MN/m2

Nhiệt độ khí sót

Tr

850

K

Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới

ΔT

20

K

Hệ số lợi dụng nhiệt tại z

ξZ

0,7

Hệ số lợi dụng nhiệt tại b

ξb

0,9

Tỷ số tăng áp suất

λ

1,5

Hệ số nạp thêm

λ1

1,02

Hệ số quét buồn cháy

λ2

0,4

Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt

λt

1,11

Chỉ số nén đa biến

m

1,4

Hệ số điền đầy đủ đồ thị cơng

φd

0,9

Áp suất khí nạp trước xupap
nạp

Bảng 2.6: Bảng thơng số tính tốn đã chọn.
10

theo α


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

2.3 Tính tốn nhiệt
2.3.1 Q trình nạp:
2.3.1.1. Hệ số nạp ( ηV ):

ηv =

Pr
1
Tk
Pa
ηV =
⋅
⋅ ⋅ ε ⋅ λ1 − λt ⋅ λ2 ⋅
ε − 1 Tk + ΔT Pk
Pa

1

316

.

17,8 −1 316+ 20

.

0,108
0,12

1
m
1

0,11 1,4
0,108

. 17,8 . 1,02 − 1,11 . 0,4 .

= 0,89

Trong đó m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót có thể chọn:
m =1,45 ÷ 1,5, chọn m =1,4
2.3.1.2. Hệ số khí sót γr:
Hệ số khí sót γr được tính theo cơng thức:
γr =

λ2 ⋅ Tk + ∆T Pr
⋅ ⋅
Tr
Pa

1

Pr
ε. λ1 − λ1 ⋅ λ2 ⋅
Pa

1
m

Hệ số khí sót có thể xác định bằng công thức đơn giản hơn:
γr =

λ2
P r Tk
0,4
0,11.316
⋅ ⋅ =
.
= 0,01
(ε − 1) ⋅ ηv Pk Tr
(17,8 − 1) . 0,89 0,12.850

2.3.1.3 Nhiệt độ cuối quá trình nạp ( Ta ):

Nhiêt độ cuối q trình nạp Ta được tính theo công thức:

Ta =

Ta =

Tk + ∆T + λt . γr . Tr ⋅
1 + γr

316 + 20 + 1,11 . 0,01 . 850 .

2.3.2. Quá trình nén:

1 + 0,01

Pa
Pr

0,108
0,11

m−1
m

1,4−1
1,4

≈ 342( °K )

2.3.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới:
mcv = av +

bv
0,00419
⋅ T = 19,806 +
.T
2
2

Ta có: av = 19,806; bv = 0,00419

11

kJ/kmolo K

Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

2.3.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
Khi hệ số dư lượng khơng khí  > 1, tính theo cơng thức sau:
mcv ″ = 19,867 +

1,634
a

+

1
184,36
427,38 +
2
a

Thay số vào cơng thức trên ta có:
mcv ″ = (19,867 +

1,634
2

1

) + (427,38 +

2

184,36
2

. 10−5 . Tc ( kJ/ kmol°K )
). 10−5 . Tc

<=> mcv ″ = 20,684 + 0,0026 . Tc ( kJ/ kmol°K )

=> av’’ = 20,684;

�� ''
2

= 0,0026

2.3.2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong q trình nén:

<=> mcv ' =

mcvc ' =

mcv + γr . mcv ″
1+ γr

19,806 + 0,002095 . T + 0,01 . ( 20,684 + 0,0026. T)
1 + 0,01

mcv ' = 19,815 + 0,0021. T ( kJ/ kmol°K )

a’v = 19,815; b’v = 0,0042

2.3.2.4 Tỷ số nén đa biến trung bình n1:

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thơng số
vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng thái nhiệt
độ của động cơ…Tuy nhiên n1 tăng giảm theo quy luật sau:
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n1 tăng. Chỉ số nén đa
biến trung bình xác định gần đúng theo phương trình cân bằng nhiệt của quá trình nén,
với giả thiết quá trình nén là quá trình đoạn nhiệt nên cho vế trái của phương trình này
bằng 0 và thay k1 = n1 ta có:
n1 − 1 =

8,314

b'v
⋅ Ta ⋅ εn1 −1 + 1
2
8,314
<=> n1 − 1 =
0,0042
19,815 +
⋅ 342 ⋅ 17,8n1 −1 + 1
2
a'v +

<=> n1 = 1,365
12

Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

2.3.2.5 Áp suất quá trình nén:
Pc = Pa ⋅ εn1

Pc = 0,108. 17,81,365 = 5,5

( MPa )

2.3.2.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc:

Tc = Ta ⋅ εn1 −1

2.3.3. Quá trình cháy:

Tc = 342. 17,81,365−1 = 978 ( °K )

2.3.3.1 Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo
Mo =

1
C H O
+ −
⋅
21 12 4 32

(���� ��/��. ��)

Trong đó : C,H,O- là thành phần của Cacbon, Hydro, Oxy tính theo khối lượng,
tham khảo bảng 2.7

Thành phần trong 1kg nhiên liệu [kg]
Nhiên liệu

Khối lượng

Nhiệt trị

phân tử
[kg/kmol]

thấp, ��

C

H

O

Xăng ô tơ

0,855

0,145

-

110-120

43960

Dầu Diesel

0,870

0,126

0,004

180-200

42530

[kJ/kg]

Bảng 2.7 Đặc tính nhiên liệu lỏng dùng cho động cơ
Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg dầu diesel:
Mo = 0,4357 (���� ��/��. ��)

2.3.3.2 Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh M1
Đối với động cơ diesel:

M1 = α ⋅ Mo = 2 . 0,4357 = 0,87 ( kmol kk /kg.nl )

2.3.3.3 Lượng sản vật cháy M2:

Với α = 2 > 1 : M2 được tính theo cơng thức sau

O H
+ + α ⋅ M0
32 4
0,004 0,126
+
<=> M2 =
+ 2 ⋅ 0,4357 = 0,9( ���� ���/��. �� )
32
4

M2 =

13


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

2.3.3.4 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết  0 :
Ta có hệ số thay đổi phân tử lý thuyết  0 được xác định theo công thức:
β0 =

M2
0,9
=
= 1,034 ( ���� ���/��. �� )
M1 0,87

2.3.3.5 Hệ số thay đổi phân tử khí thực tế β:

Trong thực tế do ảnh hưởng khí sót cịn lại trong xilanh từ chu trình trước nên hệ số
biến đổi phân tử khí thực tế β được xác định theo công thức sau:

Thay số vào ta có: β =

1,034 + 0,01
1+0,01

β=1+

≈ 1,034

β0 − 1
1 + γr

2.3.3.6. Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế tại điểm z (  z ):
βz = 1 +

β0 − 1 ξ z
⋅
1 + γr ξb

<=> βz = 1 +

1,034 − 1 0,7
.
= 1,026
1 + 0,01 0,9

2.3.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn tồn
Đối với động cơ diesel

α > 1 thì ΔQH = 0

2.3.3.8 Tỷ nhiệt mol đẳng tính trung bình của mơi chất tại điểm Z
γr
⋅ mcvz ' + M1 1 − Xz mcvz
M2 Xz +
β
0
mcvz ″ =
γr
M 2 Xz +
+ M1 1 − X z
β0
Với:

mcvz ' = 19,815 + 0,0021. Tz

<=> mcvz =
″

0,9

mcvz = 19,806 +

0,7
0,01
+

0,9 1,034

0,00419
. Tz
2

0,7
0,9
0,7
1−
0,9

⋅ (19,815 + 0,0021.Tz )+0,87 1−
0,9

0,7
0,01
+
0,9 1,034

+ 0,87

. ( 19,806 +

0,00419
.Tz
2

<=> mcvz ″ = 19,813 + 0,0021. Tz

2.3.3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy TZ :

Đối với động cơ diesel được tính theo cơng thức:
ξz ⋅ QH

M1 1+γr

+ mcvc ' + 8,314λ ⋅ Tc = βz ⋅ mcvz '' + 8,314 ⋅ Tz (1)
14

)


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

Với:
- QH = 42530 (kJ/ kgnl): Nhiệt trị thấp của nhiên liệu
- mcvc ' = 19,815 + 0,0021. ��

- mcvz″ = 19,813 + 0,0021. Tz
- Tc = 978 ( °K )

Phương trình (1)

0,7 . 42530
+ (19,815 + 0,0021.978 + 8,314 . 1,5 ) . 978
0,87. ( 1 + 0,01 )
= 1,026. (19,813 + 0,0021. Tz + 8,314 ). ��

<=>

<=> 0,0022 Tz 2 + 28,86 Tz − 67465 = 0

Tz = 2025 ( °K )

( thoải mãn )
( loại )

Tz = − 15143 ( °K )

2.3.3.10 Áp suất cuối quá trình cháy Pz
Đối với động cơ diesel

Pz = λ ⋅ Pc = 1,5 . 5,5 = 8,25 ( MPa )

2.3.4. Quá trình giản nở:

2.3.4.1 Tỷ số giãn nở đầu  :

ρ=

2.3.4.2 Tỷ số giản nở sau  :

βz .Tz
λ.Tc

=

1,026 . 2025
1,5 . 978

= 1,42

Ta có hệ số giản nở sau δ được xác định theo công thức:
δ=

ε 17,8
=
= 12,54
ρ 1,42

2.3.4.3 Xác định chỉ số giản nở đa biến trung bình n2:
ξb − ξz ⋅ QH
8,314
= β ⋅ mcvb '' ⋅ Tb − βz ⋅ mcvz'' ⋅ Tz +
⋅ βz ⋅ T z − β ⋅ Tb
M1 ⋅ 1 + γr
n2 − 1

Ta có chỉ số giản nở đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình cân bằng
sau :

n2 − 1 =

8,314

ξb − ξz . QH
M1 . 1 + γr . β. Tz − Tb

15

″

b
″
+ avz + z . Tz + Tb
2

(2)


Tính tốn động cơ đốt trong

Với :

Tb =

Tz
n
δ 2−1

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

là nhiệt độ cuối quá trình giản nở

Phương trình (2) tương đương với :
n2 − 1 =

8,314

0,9 − 0,7 . 42530

+ 19,813 + 0,0021. 2025 +

2025
0,87 . 1+ 0,01 .1,034 . 2025 −
12,54 n2 −1

2025

12,54n2 −1

<=> n2 = 1,22

2.3.4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb:
Đối với động cơ diesel:

<=> Tb =

Tz

δn2−1

Tb =

=

Tz
n

δ 2 −1

2025
= 1161 ( °K )
12,541,22−1

2.3.4.5 Áp suất cuối quá trình giản nở Pb:
Đối với động cơ diesel

Pb =

Pz
8,25
= 0,377 (MPa)
=
δn2 12,541,22

2.3.4.6 Kiểm nghiệm nhiệt độ khí thải Tr:

Nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức:
Pr
Tr = Tb ⋅
Pb

0,11
Tr = 1161.
0,377

2.3.4.7 Sai số khí sót
ΔTr

Tr

=

m−1
m
1,4−1
1,4

≈ 817 ( °K )

817 − 850
. 100% = 3.9% < 5%
850

16


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

2.4 Tính tốn các thơng số đặc trưng của chu trình
2.4.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính tốn:
Pi ' =

1
1
1
PC

ρ. λ. β
λ. ρ. (ρ − 1) +
1 − n2−1 −
1 − n1−1
n2 − 1
n1 − 1
ε−1
δ
ε

<=> Pi ' =

, MPa

5,5
1,42. 1,5. 1,034
1
1,5.1,42. (1,42 − 1) +
1−
17,8 − 1
1,22 − 1
12,541,22−1
1
1
−
1−
1,365 − 1
17,81,365−1
<=> Pi ' = 1,108 ( MPa )

2.4.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế

Pi = φd . Pi ' = 0,9 . 1,108 = 0,99 ( MPa )

Trong đó: φd là hệ số điền đầy đồ thị

2.4.3 Áp suất tổn thất cơ khí Pm

Pm = a + b ⋅ Vb + Pr − Pa

Trong đó:
+ Vb =

S. n
84,5 . 10−3 . 4000
m
=
= 11,27 ( )
30
30
s

+ a = 0,089 ; b = 0,0118

<=> Pm = 0,089 + 0,0118. 11,27 + ( 0,115 − 0,1056 ) = 0,234 ( MPa )

2.4.4 Áp suất có ích trung bình Pe:

�� = �� − �� = 0,99 − 0,234 = 0,756

2.4.5 Hiệu suất cơ giới

ηM =

2.4.6 Hiệu suất chỉ thị.

( ��/�2 )

ηe Pe
Pm
0,234
=
=1−
=1−
= 0,76
ηi Pi
Pi
0,99

Là tỷ số giữa phần nhiệt lượng chuyển thành công mà ta thu được và nhiệt lượng
mà nhiên liệu tỏa ra khi đốt cháy 1kg nhiên liệu dạng lỏng hay 1 m3 nhiên liệu ở dạng khí.
Đối với động cơ dùng nhiên liệu lỏng ta có:
ηi = 8,314.

M1 ⋅ Pi ⋅ Tk
0,87. 0,99. 316
= 8,314.
= 0,49
QH ⋅ ηv ⋅ Pk
42530 . 0,89 . 0,12

Trong đó Pk và Tk – thay gần đúng bằng Po và To
Qh tính theo J/kg; M1 tính theo kmol/kg

17


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

2.4.7 Hiệu suất có ích
ηe = 8,314

M1 ⋅ Pe ⋅ Tk
0,87. 0,756. 316
= 8,314
= 0,38
QH ⋅ ηv ⋅ Pk
42530. 0,89. 0,12

2.4.8 Tính suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi
gi =

3600
3600
kg
=
= 0,173 (
)

QH ⋅ ηi 42530.0,49
kW. h

2.4.9 Tính suất tiêu hao nhiên liệu ge
ge =

3600
kg
= 0,223 (
)
QH ⋅ ηe
kW. h

2.4.10 Tính tốn thơng số kết cấu của động cơ
Thể tích cơng tác một xylanh: Vh

Vh của động cơ 4 xilanh là: 1,493 ( ��3 )

=> Vh của 1 xilanh là: 0,3732 (��3 )
�� =

�ℎ
0,3732
=
= 0,0222 (��3 )
� − 1 17,8 − 1

�� = �� + �ℎ = 0,0222 + 0,3732 = 0,3954 (��3 )

Đường kính của piston: D = 75 ( mm )

Hành trình piston: S= 84,5 ( �� )

18


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

NỘI DUNG BẢN VẼ.

3.1 Bản vẽ đồ thị công chỉ thị P – V
Hình 3.1: Bản vẽ đồ thị cơng chỉ thị P-V

 Code của đồ thị P-V:
clc
clear
%diem a
a1=linspace(4,180,100);
R=0.4225;
lamda=42.25/135;
x1=R*(1-cosd(a1))+R*(lamda/4)*(1-cosd(2*a1));
V1=((x1*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
P1=linspace(0.108,0.108,100);
plot(V1,P1);
19


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

hold on
%diem c
a2=linspace(180,330,100);
x2=R*(1-cosd(a2))+R*(lamda/4)*(1-cosd(2*a2));
V2=((x2*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
P2=(0.108*0.3954.^1.365)*(V2.^1.365).^-1;
plot(V2,P2);
hold on
%diem c' c''
Pcc =(8.25-5.5)/3 + 5.5;
ahc3 = [330 345 360];
phc3 = [max(P2) 3.56 Pcc];
a3 = linspace(330,360,100);
x3 = R*(1-cosd(a3)+(lamda/4)*(1-cosd(2*a3)));
V3=((x3*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
P3 = interp1(ahc3,phc3,a3, 'sline');
plot(V3,P3)
hold on
%diem z''
xz = R*(1-cosd(370) + (lamda/4).*(1-cosd(2.*370)));
Vz = ((xz*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
%diem b
a4=linspace(370,494,100);
x4=R*(1-cosd(a4))+R*(lamda/4)*(1-cosd(2*a4));
V4=((x4*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
P4=(8.25*Vz.^1.22)*[(V4.^1.22).^-1];
plot(V4,P4)
hold on

20


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

%diem z'
ahc5=[360 365 370];
phc5=[Pcc 7.33 max(P4)];
a5=linspace(360,370,100);
x5 = R*(1-cosd(a5))+R*(lamda/4)*(1-cosd(2*a5));
V5=((x5*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
P5 = interp1(ahc5,phc5,a5,'sline');
plot(V5,P5)
hold on
% Diem b’
Pb= min(P4);
% Diem b”
Vbb = 0.03954;
Pbb =(0.377-0.11)/2+0.11;
ahc6 = [494 540 580];
phc6 = [Pb Pbb 0.11];
a6 = linspace(494,580,100);
x6 =R*(1-cosd(a6))+R*(lamda/4)*(1-cosd(2*a6));
V6 = ((x6*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
P6 = interp1(ahc6,phc6,a6,'sline');
plot(V6,P6)
hold on
%diem r

a7=linspace(580,720,100);
x7=R*(1-cosd(a7))+R*(lamda/4)*(1-cosd(2*a7));
V7=((x4*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
P7=linspace(0.11,0.11,100);
plot(V7,P7)
21


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

hold on
%diem r'
ahc8 = [0 2 4];
phc8 = [0.11 0.1 0.108];
a8 = linspace(0,4,100);
x8 = R*(1-cosd(a8))+R*(lamda/4)*(1-cosd(2*a8));
V8=((x8*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
P8 = interp1(ahc8,phc8,a8, 'sline');
plot(V8,P8)
hold on
title('DO THI P-V');
xlabel('The tich V (dm3)');
ylabel('Ap suat P (MN/m2)');
grid on

22

Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

3.2 Bản vẽ đồ thị P – , PJ, P1.
Hình 3.2: Bản vẽ đồ thị P – , PJ, P1.

 Code của đồ thị P – , PJ, P1:
clc
clear
lamda=42.25/135;
omega=(400*pi)/3;
%diem a
a1=linspace(4,180,100);
R=0.4225;
lamda=42.25/135;
x1=R*(1-cosd(a1))+R*(lamda/4)*(1-cosd(2*a1));
V1=((x1*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
Pkt=linspace(0.108,0.108,100);
23


Tính tốn động cơ đốt trong

GVHD: PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

Pj=-37.5*R*(omega.^2)*(10.^(-6))*(cosd(a1)+lamda*(cosd(2*a1)));
P1=Pkt+Pj;
plot(a1,Pkt,'r');
hold on

plot(a1,Pj,'g');
hold on
plot(a1,P1,'b');
hold on
%diem c
a2=linspace(180,330,100);
x2=R*(1-cosd(a2))+R*(lamda/4)*(1-cosd(2*a2));
V2=((x2*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
Pkt2=(0.108*0.3954.^1.365)*(V2.^1.365).^-1;
Pj2=-37.5*R*(omega.^2)*(10.^(-6))*(cosd(a2)+lamda*(cosd(2*a2)));
P2=Pkt2+Pj2;
plot(a2,Pkt2,'r');
hold on
plot(a2,Pj2,'g');
hold on
plot(a2,P2,'b');
hold on
%diem c' c''
Pcc =(8.25-5.5)/3 + 5.5;
ahc3 = [330 345 360];
phc3 = [max(Pkt2) 3.56 Pcc];
a3 = linspace(330,360,100);
x3 = R*(1-cosd(a3)+(lamda/4)*(1-cosd(2*a3)));
V3=((x3*pi*0.75*0.75)/4)+0.0222;
24