Bài tập lớn động cơ đốt trong

BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
Đề bài tập:
Loại động cơ
Lắp trên
xe
S/D V
h
(lit)

Nemax/ne
(ml/v/ph)
Memax/me
(KG.m/v/ph)

i
T110 Xe Dodge 107,8/87 6.8 7,0 120/3200 54/1660 4 6L
Ch ơng 1
Chọn các thông số cơ bản và chọn chế độ tính toán
Từ dữ liệu đề cho đã biết N
emax
/n
e
ta tiến hành chọn các thông số cơ bản và chế
độ tính toán nh sau:
n
min
là tốc độ tối thiểu mà động cơ làm việc đợc ở chế độ toàn tải nếu thấp hơn
một chút động cơ sẽ chết máy.
n
M
: Tốc độ lúc đạt mômen có ích cực đại ở chế độ toàn tải (M

emax
).
n
e
: Tốc độ đạt công suất cực đại ở chế độ toàn tải (N
emax
).
Các tốc độ chọn nh sau
n
min
= 20% .n
e
= 0,2.3200 = 640 (vòng /phút).
n
M
50% .n
e
= 0,5.3200 = 1660 (vòng/ phút ).
Ch ơng 2
Tính nhiên liệu và hỗn hợp các sản phẩm cháy
1. Chọn nhiên liệu và thành phần của nhiên liệu
Dựa theo tỷ số nén ta chọn:
= 7 Xăng có nhiệt trị thấp h
u
= 10500 Kcal/kg
Thành phần của xăng:
g
C
= 0,85 và g
H

= 0,15 hoặc
2. Chọn hệ số d không khí
Trong trờng hợp này ta chọn:
= 0,90
Lợng nhiệt tổn hao do thiếu ôxy cháy không hết vì <1. Theo lý thuyết =1 thì
xăng cháy hoàn toàn nhng thực tế < 1 nên khi cháy bao giờ cũng tổn hao một lợng
nhiệt h
u
h
u
= 14740 (1- ) = 14740.(1-0,9) = 1474 (Kcal/kg)
3. Lợng không khí lý thuyết l
0
cần để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu
H Vn Dng - 1 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
l
0
=
23,0
.8.
3
8
0
ggg
Hc
+
=
23,0
015,0.885,0.

3
8
+
=15,072 (Kg/Kgn.l)
4. Lợng không khí thực tế để đốt 1kg nhiên liệu
l = .l
0
= 0,9.15,07 = 13,563 (Kg/Kgn.l)
5. Thành phần sản phẩm cháy G
2
CO
G
=
3
11
[ g
C
(2 - 1) + 6g
H
( - 1) ]
=
3
11
[0,85.(2.0,9-1) + 6.0,15.(0,90-1)] = 2,16 (Kg)
G
CO
=
3
7
[ 2(1 - ) (g

C
+ 3g
H
)]
=
3
7
[ 2.(1-0,9).(0,85 + 3.0,15)] = 0,61 (Kg)
OH
2
G
= 9g
H
= 9.0,15 = 1,35 (Kg)

2
N
G
= 0,77 .l
0
= 0,77.0,90.15,07 = 10,44 (Kg)
Kiểm tra lại:


G
i
=
2
CO
G

+
CO
G
+
OH
G
2
+
2
N
G
= 2,16 + 0,61 + 1,35 + 10,44 = 14,56 (Kg)


l
0
+ 1 = l + 1= 13,563 + 1 = 14,563
Chỉ cho sai số tính toán không vợt quá 5%
6. Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy g
i

148,0
56,14
16,2
%
2
2
===

i

CO
CO
G
G
g
042,0
56,14
61,0
% ===

i
CO
CO
G
G
g
093,0
56,14
35,1
%
2
2
===

i
OH
OH
G
G
g

717,0
56,14
44,10
%
2
2
===

i
N
N
G
G
g
1717,0093,0042,0418,0
222
=+++=+++=

NOHCOCOi
ggggg
7. Hằng số của khí nạp trớc lúc cháy
Hằng số khí của hỗn hợp tơi R
hht
R
hht
=g
kk
.R
kk
+ g

xg
.R
xg
H Vn Dng - 2 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
g
kk
=
1.
.
+
o
o
l
l


=
931,0
563,14
563,13
=
Tỷ lệ của không khí
g
xg
=
1.
1
+
o

l

=
069,0
563,14
1
=
Tỷ lệ của xăng trong hỗn hợp
R
xg
= 8,5 KGm/kg.độ Hằng số khí của hơi xăng
R
kk
=29,27 KGm/kg.độ Hằng số khí của không khí.
R
hht
=g
kk
.R
kk
+ g
xg
.R
xg
=0,931.29,27 + 0,069.8,5= 27,844 KGm/kg.độ
8. Hằng số khí của sản phẩm cháy R
spc


R

spc
=

(g
i
R
i
)
R
CO2
= 19,3 KGm/kg.độ
R
CO
= 30,3 KGm/kg.độ
R
H2O
= 47,1 KGm/kg.độ
R
N2
= 30,3 KGm/kg.độ
R
O2
= 26,5 KGm/kg.độ


R
spc
=

(g

i
R
i
)= 0,148.19,3+0,042.30,3+0,093.47,1+0,717.30,3=
=30,223 KGm/kg.độ
9. Hệ số biến đổi phân tử

=
hht
spc
à
à
=
hht
spc
R
R
=
844,27
223,30
=1,085
10.Nhiệt dung của chất khí
* Hỗn hợp tơi
Nhiệt dung của hỗn hợp tơi C
vhht
C
vhht
= g
kk
.C

vkk
+ g
xg
.C
vxg
Nhiệt dung của không khí:
C
vkk
= 0,165 + 0,000017.T
c
Kcal/kg.độ
Nhiệt dung của hơi xăng:
C
vxg
= 0,35 Kcal/kg.độ
Vậy ta có C
vhht
= g
kk
.C
vkk
+ g
xg
.C
vxg
=0,931.(0,165 + 0,000017.T
c
)+0,069.0,35=
= 0,178 + 0,000015T
c

Kcal/kg.độ
* Sản phẩm cháy
Nhiệt dung sản phẩm cháy C
vspc
C
vspc
= g
i
.C
vi
C
VCO2
= 0,186 + 0,000028.T
z
Kcal/kg.độ
C
VCO
= 0,171 + 0,000018.T
z
Kcal/kg.độ
C
VO2
= 0,150 + 0,000016.T
z
Kcal/kg.độ
C
H2O
= 0,317 + 0,000067.T
z
Kcal/kg.độ

C
VN2
= 0,169 + 0,000017.T
z
Kcal/kg.độ
H Vn Dng - 3 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
Động cơ xăng
C
vspc
= g
i
.C
vi
= g
CO2
.C
VCO2
+ g
CO
.C
VCO
+ g
H2O
.C
H2O
+ g
N2
.C
N2

=0,148.(0,186 + 0,000028.T
z
) + 0,042.(0,171+ 0,000018.T
z
) +
+ 0,093.(0,317 + 0,000067.T
z
) + 0,717.(0,169 + 0,000017.T
z
)
= 0,185 + 0,0000233T
z
Kcal/kg.độ
Ch ơng 3
Quá trình nạp
1. Xác định áp suất trung bình của quá trình nạp Pa
Tính theo nhiều tốc độ (n
min
, n
M
, n
e
) ở chế độ toàn tải dùng công thức gần đúng
sau đây của Giáo s tiến sĩ Lenin J.M
Pa =
5,3
2
22
2'

6
2
0
1
.
1

10.520
1

tb
h
f
V
n
P
Trong đó:
n - Tốc độ vòng quay tại chế độ tính toán;
V
h

- Thể tích công tác của 1 xi lanh qui ớc, tính bằng m
3
;
V

h

=
13,1
6
8,6
==
i
V
h
lít = 0,001 m
3
.
f
tb
= f
e
.(n
e
/1000) =3,0.10
-4
.(3200/1000)= 0,001 (m
2
/lít) - Tiết diện lu thông cần
để phát huy N
emax
ở tốc độ n
e
(hay N
ehd

ở n
hd
) ứng với thể tích công tác là 1 lít;
Po = 1 KG/cm
2
;
f
e
: Tiết diện lu thông riêng ứng với 1 lít thể tích công tác và mỗi 1000vòng/phút;
Động cơ 4 kỳ không tăng áp
Động cơ xăng: f
e
= 2,5ữ3,0 cm
2
/lít.1000v/phút
5.0
.
.
=
ra
ar
TP
TP

: Tỷ số nén của động cơ.
: Hệ số tổn thất ở đờng ống nạp = 0,85
a. Tính ở tốc độ n
min
:
Pa( n

min
) =
5,3
2
22
2'
6
2
min
0
1
.
1

10.520
1

tb
h
f
V
n
P
=
5,3

2
22
2
6
2
17
5,00,7
.
85,0
1
.
001,0
001,0
.
10.520
640
11

= 0,995 KG/cm
2

b. Tính ở tốc độ n
M
:
H Vn Dng - 4 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
Pa( n
M

) =
5,3
2
22
2'
6
2
0
1
.
1

10.520
1

tb
h
M
f
V
n
P
=
5,3
2

22
2
6
2
17
5,00,7
.
85,0
1
.
001,0
001,0
.
10.520
1600
11

=0,968 KG/cm
2
c. Tính ở tốc độ n
e
:
Pa( n
e
) =
5,3
2
22

2'
6
2
0
1
.
1

10.520
1

tb
he
f
Vn
P
=
5,3
2
22
2
6
2
17
5,00,7

.
85,0
1
.
001,0
001,0
.
10.520
3200
11

=0,884 KG/cm
2
2. Xác định nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta
Động cơ 4 kỳ không tăng áp
Ta =


.1

''
0
r
rr
+
+

0
K
Trong đó:
T
o
= t
o
+ t + 273
t
o
= 15
o
C - Nhiệt độ khí quyển ở điều kiện bình thờng theo tiêu
chuẩn quốc tế;
t

- Nhiệt độ do các chi tiết nóng truyền cho hỗn hợp ta chọn theo
bảng dới đây.

r
- Hệ số khí sót, đợc tính theo công thức sau:

r
=
( )
rra
r

.
'
0

Pr, Tr - áp suất và nhiệt độ đầu quá trình nạp, chọn theo bảng 1;
- Hệ số biến đổi phần tử ;
= (M
spc
/M
hht
) = (R
spc
/P
hht
)=0,085
- Tỷ lệ nhiệt dung của khí trớc khi cháy và sau khi cháy;
=
( )
( )
cvhht
zvspc
C
C


.
.
= 1,2 Đối với động cơ xăng.
H Vn Dng - 5 - Lp TH TK C khớ K47

BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
T
r
=
m
m
r
a
r
1
.













0
K
m = 1,38 - Chỉ số dãn nở đa biến.
Bảng để chọn Pr, Tr, và t cho động cơ 4 kỳ.
Bảng 1
Thông

số
Thứ
nguyên
Động cơ Cacbuara tơ
n
min
n
M
n
e
Pr KG/cm
2
1,03 1,05 1,15
Tr
o
K
1000 1100 1200
t
o
C
30 25 20

a. Tính ở tốc độ n
min
:
T
o
= t
o
+ t + 273 = 15 + 30 + 273 = 318

o
K

r
=
( )
rra
r



.
'
0

=
( )
1000.085,1.03,1995,0.0,7
318.03,1

= 0,051
T
r
=
m
m
r
a
r

1
.












= 1000.
38,1
138,1
03,1
995,0







= 990,566
0
K
T

a
(nmin)
=


.1

''
0
r
rr
+
+
=
2,1.051,01
566,990.2,1.051,0318
+
+

= 356,668


0
K
b. Tính ở tốc độ n
M
:
T
o
= t

o
+ t + 273 = 15 + 25 + 273 = 313

o
K

r
=
( )
rra
r



.
'
0

=
( )
1100.085,1.05,1968,0.0,7
313.05,1

= 0,048
T
r
=
m
m
r

a
r
1
.












= 1100.
38,1
138,1
05,1
968,0







= 1075,549
0

K
T
a(nM)
=


.1

''
0
r
rr
+
+
=
2,1.048,01
549,1075.2,1.048,0313
+
+

= 354,603


0
K

c. Tính ở tốc độ n
e
:
T

o
= t
o
+ t + 273 = 15 + 20 + 273 = 308

o
K
H Vn Dng - 6 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni

r(ne)
=
( )
rra
r



.
'
0

=
( )
1200.085,1.15,1884,0.0,7
308.15,1

= 0,054
T
r(ne)

=
m
m
r
a
r
1
.












= 1200.
38,1
138,1
15,1
884,0

= 1116,045
0
K
T
a(ne)
=


.1

''
0
r
rr
+
+
=
2,1.054,01
045,1116.2,1.054,0308
+
+

= 357,173


0
K
3. Khối lợng nạp đợc trong 1 chu kỳ cho Vh = 1 lít G

nl
ở động cơ có 5000 vòng/ phút sẽ có 2500 chu kỳ n loại động cơ 4 kỳ. ở đây
tính cho Vh = 1 lít vì ta cha xác định Vh của 1 xi lanh.
G
ckl
= G
180
.
d
mg/ck lít.
G
180
: Khối lợng hỗn hợp tơi(hay không khí) nạp cơ bản:
( )
( )
10
aa
,
ha
180
10.
1 R
15,0.V.
G


=
mg/ckl
Pa - áp suất trung bình cuối kỳ nạp KG/cm
2

;
V

h
= 0,001m
3
;
Ta Nhiệt độ trung bình cuối kỳ nạp
o
K;
Ra = Rhht = 27,844 KGm/kg.độ

d
Hệ số điền đầy xi lanh do tính góc đóng muộn
2
của xupap nạp, chọn nh
sau:
Bảng 2
Loại động cơ n
min
n
M
n
e,
n
hd
Động cơ các bua ra tơ (xăng) 0,9 1,00 1,2

a. Tính ở tốc độ n
min

:
( )
( )
10
,
180
10.
1
5,0


=


aa
ha
R
V
G
=
( )
( )
10
10.
17.668,356.844,27
5,07.001,0.995,0


= 1085,560 mg/ckl
G

ckl
= G
180
.
d
= 1085,560.0,9 = 977,004 mg/ck lít.
b. Tính ở tốc độ n
M
:
( )
( )
10
,
180
10.
1
05,0


=


aa
ha
R
V
G
=
( )
( )

10
10.
17.603,354.844,27
5,07.001,0.968,0


= 1061,753 mg/ckl
G
ckl
= G
180
.
d
= 1061,753.1 = 1061,753 mg/ck lít.
c. Tính ở tốc độ n
e
:
( )
( )
10
,
180
10.
1
05,0


=

aa
ha
R
V
G
=
( )
( )
10
10.
17.173,357.844,27
5,07.001,0.884,0


= 962,621 mg/ckl
H Vn Dng - 7 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni

d
= 1,2
G
ckl
= G
180
.
d
=962,621.1,2 = 1155,146 mg/ck lít.
4. Hệ số nạp
v

v
=
lt
ckl
G
G
; G
lt
=
00
0
.
.


R
V
h
hay G
lt
=
kk
hk
R
V


.
.
Ro = Rhht =27,844 KGm/kg.độ

T
0
= 15 + 273 = 288
o
K
Có thể tính
v
cho động cơ 4 kỳ không tăng áp bằng công thức sau:

v
=
( )
t
ra
+



0
0
0
.
1.
.


a. Tính ở tốc độ n
min
:

v
=
( )
t
ra
+



0
0
0
.
1.
.


=
( )
30288
288
.
17.1
03,1995,0.7
+

= 0,896
b. Tính ở tốc độ n
M
:

v
=
( )
t
ra
+



0
0
0
.
1.
.


=
( )
25288
288
.
17.1
05,1968,0.7
+

= 0,878
c. Tính ở tốc độ n
e

:

v
=
( )
t
ra
+



0
0
0
.
1.
.


=
( )
20288
288
.
17.1
15,1884,0.7
+

= 0,785
5. Tính mức tiêu hao nhiên liệu trong một chu kỳ G

nlckl
ứng với V
h

= 1 lít
(cần để tính Tz )
Động cơ xăng
G
nlckl
=
1.
0
+l
G
ckl

a. Tính ở tốc độ n
min
:
G
nlckl
=
1.
0
+l
G
ckl

=
1072,15.9,0

004,977
+
= 67,078 mg/ck lít.
b. Tính ở tốc độ n
M
:
G
nlckl
=
1.
0
+l
G
ckl

=
1072,15.9,0
1061,753
+
= 72,896 mg/ck lít.
c. Tính ở tốc độ n
e
:
G
nlckl
=
1.
0
+l
G

ckl

=
1072,15.9,0
1155,146
+
= 79,309 mg/ck lít.
H Vn Dng - 8 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
Ch ơng 4
Quá trình nén
1. áp suất cuối quá trình nén Pc
Pc = Pa .
1
n

KG/cm
2
Trong đó:
n
1
- Chỉ số nén đa biến, tính theo công thức thực nghiệm sau đây:
n
1
= 1,38 - 0.03.
tt
e
n
n

n
e
- Tốc độ tính toán lúc đạt N
emax
(hoặc n
hd
khi đạt N
hdmax
);
n
tt
- Tốc độ tính toán (n
tmin
, n
tmax
, n
e
).
a. Tính ở tốc độ n
min
: n
1
= 1,38 - 0.03.
min
n
n
e
= 1,38 - 0,03.
640
3200

= 1,23
Pc = Pa .
1
n

= 0,995.
23,1
7
= 10,898 KG/cm
2
b. Tính ở tốc độ n
M
: n
1
= 1,38 - 0.03.
M
e
n
n
= 1,38 - 0,03.
1660
3200
= 1,322
Pc = Pa .
1
n

= 0,968.
322,1
7

= 12,679 KG/cm
2
c. Tính ở tốc độ n
e
: n
1
= 1,38 - 0.03.
e
e
n
n
= 1,38 - 0,03= 1,35
Pc = Pa .
1
n

= 0,884.
35,1
7
= 12,223 KG/cm
2
2. Nhiệt độ cuối kỳ nén Tc
Tc = Ta.
n1-1
a.
Tính ở tốc độ n
min
: Tc = Ta.
n1-1
= 356,668.

123,1
7

= 558,004
o
K
b.
Tính ở tốc độ n
M
: Tc = Ta.
n1-1
= 354,603 .
1322,1
7

= 663,754
o
K
c.
Tính ở tốc độ n
e
: Tc = Ta.
n1-1
= 357,173 .
135,1
7

= 705,770
o
K

Ch ơng 5
H Vn Dng - 9 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
Tính quá trình cháy
1. Xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy (Nhiệt độ cao nhất của chu trình) Tz
Động cơ xăng
( )
( )
cvhhtzvsfc
rckl
nlckluu
CC
G
Gh
=
+


1.



G
nlckl
- Mức nhiên liệu trong một chu kỳ sống với Vh = 1 lít;
G
ckl
- Khối lợng nạp đợc trong một chu kỳ cho Vh = 1 lít;
- Hệ số d không khí;
l

0
- Lợng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu;
- Hệ số sử dụng nhiệt có tính mất nhiệt vì phân ly các phần tử khí, chọn theo
tốc độ (bảng 5)
Bảng 5:
Loại động cơ
n
min
n
M
n
e
,
hd
Động cơ xăng 0,85 0,89 0,91
a. Tính ở tốc độ n
min
:
( )
( )
cvhhtzvsfc
rckl
nlckluu
CC
G
Gh
=
+

1.




( )
( )
( ) ( )
cczz
TT ++=
+

.000015,0178,0.000023,0185,0
051,01.004,977
078,67.147410500.85,0
501,182 = 0,000023.
2
z
T
+ 0,185
z
T
- (0,178+0,000015 T
c
) T
c
Ta đã biết đợc Tc = 558,004
o
K tính trong quá trình nén thay vào và rút gọn ph-
ơng trình trên sẽ trở thành phơng trình bậc 2 nh sau:

0615,605.185,0.000023,0
2
=+
zz
Sau khi giải ta lấy nghiệm dơng T
z
=2497,883
o
K
b. Tính ở tốc độ n
M
:
( )
( )
cvhhtzvsfc
rckl
nlckluu
CC
G
Gh
=
+


1.




( )

( )
( ) ( )
cczz
TT ++=
+

.000016,0178,0.000023,0185,0
048,01.1061,753
72,896.147410500.89,0
Ta đã biết đợc Tc = 663,754
o
K tính trong quá trình nén thay vào và rút gọn ph-
ơng trình trên sẽ trở thành phơng trình bậc 2 nh sau:
0355,650.185,0.000023,0
2
=+
zz
Sau khi giải ta lấy nghiệm dơng T
z
=2645,397
o
K
c. Tính ở tốc độ n
e
:
H Vn Dng - 10 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
( )
( )
cvhhtzvsfc

rckl
nlckluu
CC
G
Gh
=
+


1.




( )
( )
( ) ( )
cczz
TT ++=
+

.000016,0178,0.000023,0185,0
054,01.1155,146
79,309.147410500.91,0
Ta đã biết đợc Tc = 705,770
o
K tính trong quá trình nén thay vào và rút gọn ph-
ơng trình trên sẽ trở thành phơng trình bậc 2 nh sau:
0022,667.185,0.000023,0
2

=+
zz
Sau khi giải ta lấy nghiệm dơng T
z
= 2699,520
o
K
2. Xác định áp suất cuối quá trình cháy (cực đại của chu trình) P
z
Đối với động cơ xăng
P
z
=
c
z
c




KG/cm
2
Tính ở 3 tốc độ n
min
n
M
n
e
( KGm/kg.độ)
1,085 1,085 1,085

P
c
(KG/cm
2
) 10,898 12,679 12,223
T
z
(
o
K) 2497,883 2645,397 2699,520
T
c
(
o
K) 558,004 663,754 705,770
P
z
=
c
z
c




(KG/cm
2
)
52,955 54,852 50,784
Ch ơng 6

Tính quá trình dãn nở
Chỉ số dãn nở đa biến n
2
n
2
= 1,20 + 0,03.
n
n
e
n
e
-

Tốc độ lúc đạt N
emax
n - Tốc độ tính toán n
min
, n
M
, n
e
.
a. Tính ở tốc độ n
min
:
n
2
= 1,20 + 0,03.
min
n

n
e
= 1,20 +0,03.
640
3200
= 1,35
áp suất cuối qúa trình dãn nở P
b
H Vn Dng - 11 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
P
b
=
2
n
z


=
828,3
7
955,52
35,1
=
KG/cm
2
Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở T
b
T
b

=
1
2


n
z

=
1264,119
7
883,2497
135,1
=


o
K
b. Tính ở tốc độ n
M
:
n
2
= 1,20 + 0,03.
M
e
n
n
= 1,20 +0,03.
1660

3200
= 1,258
áp suất cuối qúa trình dãn nở P
b
P
b
=
2
n
z


=
745,4
7
852,54
258,1
=
KG/cm
2
Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở T
b
T
b
=
1
2


n

z

=
1601,763
7
2645,397
1258,1
=


o
K
c. Tính ở tốc độ n
e
:
n
2
= 1,20 + 0,03.
M
e
n
n
= 1,20 +0,03.
3200
3200
= 1,23
áp suất cuối qúa trình dãn nở P
b
P
b

=
2
n
z


=
634,4
7
784,50
23,1
=
KG/cm
2
Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở T
b
T
b
=
1725,496
7
2699,520
123,1
1
2
==


n
z

o
K
Ch ơng 7
Các thông số cơ bản của chu trình
1. Tính áp suất trung bình thực tế P
e
* Tính áp suất trung bình lý thuyết ở điều kiện nén và dãn nở đa biến Pt
Động cơ xăng

( )














=
1
.
1

.
.
1
1
12
'
nn
P
acbz
t


KG/cm
2
a. Tính ở tốc độ n
min
:

'
t
P
=
( )
606,9
123,1
995,0.7898,10
135,1
828,3.7955,52
.
17

1
=












KG/cm
2

H Vn Dng - 12 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
b. Tính ở tốc độ n
M
:
'
t
P
=
( )
10,933
1322,1
968,0.7679,12

1258,1
745,4.7852,54
.
17
1
=












KG/cm
2
c. Tính ở tốc độ n
e
:
'
t
P
=
( )
10,394
135,1

884,0.7223,12
123,1
634,4.7784,50
.
17
1
=












KG/cm
2
* Tính áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị của chu trình Pi
Đối với động cơ 4 kỳ
Pi = à.Pt - Pi KG/cm
2
à = 0,95 - Tổn hao nhiệt do vẽ tròn đồ thị;
Pi = Pa - Pr
Pi - Tính mất nhiệt cho công bơm ở động cơ không tăng áp (công nạp
và thải khí).
a. Tính ở tốc độ n

min
:
Pi = Pa - Pr = 0,995 - 1,03 = -0,035 KG/cm
2
Pi
min
= à.Pt - Pi = 0,95.9,606 + 0,035 = 9,160 KG/cm
2
b. Tính ở tốc độ n
M
:
Pi = Pa - Pr = 0,968 - 1,05 = -0,082 KG/cm
2
Pi
M
= à.Pt - Pi = 0,95.10,933 + 0,082 = 10,469 KG/cm
2
c. Tính ở tốc độ n
e
:
Pi = Pa - Pr = 0,884 - 1,15 = -0,266 KG/cm
2
Pi
e
= à.Pt - Pi = 0,95.10,394 + 0,266 = 10,140 KG/cm
2
* Tính hiệu suất cơ học của động cơ

ch

ch
= 1-
i
ch


P
ch
- áp suất tổn hao vì nhiệt mất cho công cơ học (khắc phục ma sát và chuyển
động các cơ cấu phụ);
P
i
- áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị công của chu trình.
Động cơ không tăng áp hoặc tăng áp bằng tuốc bin khí
Động cơ xăng
P
ch
= 0,5 + 0,13.V
p
(KG/cm
2
)
V
p
=
30
S.n
(m/s)
V
p

- Vận tốc trung bình của pittông ở tốc độ tính toán n;
S - Hành trình của pittông;
n - Số vòng quay của động cơ ở chế độ tính toán.
H Vn Dng - 13 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
Dựa trên Vtb đã chọn theo số vòng quay ở chế độ tính toán ta xác định Vtb ở các
chế độ này để tính
ch
.
a. Tính ở tốc độ n
min
:
V
pmin
=
2,300
1000.30
640.8,107
30
S.n
min
==
(m/s)
P
chmin
= 0,5 + 0,13.V
p
=0,5 + 0,13.2,3= 0,799 (KG/cm
2
)

chmin
=
0,913
9,160
0,799
11
min
min
==



i
ch
b. Tính ở tốc độ n
M
:
V
pM
=
5,965
1000.30
1660.8,107
30
S.n
M
==
(m/s)
P

chM
= 0,5 + 0,13.V
p
=0,5 + 0,13. 5,965 = 1,275 (KG/cm
2
)

chM
=
0,878
10,469
1,275
11
==



i
ch
c. Tính ở tốc độ n
e
:
V
pe
=
11,499
1000.30
3200.8,107
30
S.n

e
==
(m/s)
P
che
= 0,5 + 0,13.V
p
=0,5 + 0,13.11,499 = 1,995 (KG/cm
2
)

che
=
0,803
10,140
1,995
11
==



i
ch
* áp suất trung bình thực tế Pe
Pe = Pi.
ch
KG/cm
2
Pe
max

tại tốc độ n
M
a. Tính ở tốc độ n
min
:
Pe
min
= Pi
min
.
chmin
= 9,160.0,913 = 8,361 KG/cm
2
b. Tính ở tốc độ n
M
:
Pe
M
= Pi
M
.
chM
= 10,469.0,878 = 9,193 KG/cm
2
c. Tính ở tốc độ n
e
:
Pe
e
= Pi

e
.
che
= 10,140.0,803 = 8,145 KG/cm
2
2. Tính suất tiêu hao nhiên liệu thực tế g
e
g
e
=
ch
i
g

gam/m.l.h (gam/ mã lực. giờ)
Trong đó:

ch
- Hiệu suất cơ học;
g
i
- Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị.
Động cơ xăng:
H Vn Dng - 14 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
g
i
=
( )
1

.
.270000
00
0
+

lR
hhti
v


kg/m.l.h
a. Tính ở tốc độ n
min
:
g
imin
=
( )
=
+

1
.
.270000
00min
min0
lR
hhti
v

=
( )
226,116
1072,15.9,0.288.844,27.160,9
896,0.1
.270000 =
+
(g/m.l.h)
g
emin
=
247,723
913,0
226,116
min
min
==
ch
i
g

gam/m.l.h
b. Tính ở tốc độ n
M
:
g
iM
=

( )
=
+

1
.
.270000
00
0
lR
hhtiM
vM


=
( )
193,825
1072,15.9,0.288.844,27.469,10
1000.878,0.1
.270000 =
+
(g/m.l.h)
g
eM
=
220,715
878,0
825,193
==
chM

iM
g

gam/m.l.h
c. Tính ở tốc độ n
e
:
g
ie
=
( )
=
+

1
.
.270000
00
0
lR
hhtie
e



=
( )
178,912
1072,15.9,0.288.844,27.140,10
785.1

.270000 =
+
(g/m.l.h)
g
ee
=
222,728
803,0
912,178
==
che
ie
g

gam/m.l.h
3. Công suất thực tế N
e
ở các tốc độ
N
e
=

.450
niV
he

m.l
Do ta cha xác định V
h
của 1 xi lanh nên tại các tốc độ n

min
, n
M
phải xác định N
e
dựa vào tỷ lệ.
N
emax
= 120 (ml); N
emin
= N
emax
.
eeN
e
n
n
.
.
minmin


; N
eM
= N
emax
.
eeN
MeM
n

n
.
.


a. Tính ở tốc độ n
min
:
N
emin
= N
emax
.
eeN
e
n
n
.
.
minmin


=120.
24,636
3200.145,8
640.361.8
=
m.l
b. Tính ở tốc độ n
M

:
N
eM
= N
emax
.
eeN
MeM
n
n
.
.


= 120.
70,259
3200.145,8
1660.193,9
=
m.l
H Vn Dng - 15 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
4. Mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1 giờ G
nl
G
nl
=
1000
.g
e e

N
Kg/h
a. Tính ở tốc độ n
min
:
G
nlmin
=
1000
.g
minemin e
N

=
1000
,636247,723.24
= 6,103 Kg/h
b. Tính ở tốc độ n
M
:
G
nlM
=
1000
.g
eM eM
N

=
1000

,259220,715.70
= 15,507 Kg/h
c. Tính ở tốc độ n
e
:
G
nle
=
1000
.g
ee ee
N

=
1000
0222,728.12
= 26,727 Kg/h
5. Mô men có ích của động cơ M
e
M
e
= 716,2.
n
N
e
KGm
N
e
- Công suất thực tế (mã lực).
n - Tốc độ vòng quay (vòng/phút).

a. Tính ở tốc độ n
min
:
M
emin
= 716,2.
min
min
n
N
e
=716,2.
27,569
640
636,24
=
KGm
b. Tính ở tốc độ n
M
:
M
eM
= 716,2.
M
eM
n
N
=716,2.
30,313
1660

259,70
=
KGm
c. Tính ở tốc độ n
e
:
M
ee
= 716,2.
e
ee
n
N
=716,2.
26,858
3200
120
=
KGm
6. Các hiệu suất của động cơ
* Hiệu suất nhiệt

t
(ứng với chu trình lý thuyết)
Động cơ xăng

t
= 1-
1
1

k

k - Trị số đoạn nhiệt, xác định tuỳ thuộc :


1 k = 0,39. + 0,887

1 k = 0,07. + 1,207
Ta có: k = 0,39.0,9 + 0,887 = 1,238
H Vn Dng - 16 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni

t
= 1-
1
1
k

=1-
1238,1
7
1

= 0,371
* Hiệu suất chỉ thị (ứng với đồ thị công)

i
(mới tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí và cháy).

i

=
ui
hg .
632
Chú ý: g
i
(g/ml.h)
a. Tính ở tốc độ n
min
:

imin
=
ui
hg .
1000.632
min
=
27,0
10500.116,226
1000.632
=
b. Tính ở tốc độ n
M
:

iM
=
uiM
hg .

1000.632
=
311,0
10500.825,193
1000.632
=
c. Tính ở tốc độ n
e
:

ie
=
uie
hg .
1000.632
=
336,0
10500.912,178
1000.632
=
* Hiệu suất thực tế

e
(Tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí, cháy và công cơ học).

e
=


i

-
ch
=
ue
hg .
632
a. Tính ở tốc độ n
min
:

emin
=
243,0
10500.723,247
1000.632
.
632
min
==
ue
hg
b. Tính ở tốc độ n
M
:

eM
=

273,0
10500.715,220

1000.632
.
632
==
ueM
hg
c. Tính ở tốc độ n
e
:

e e
=

27,0
10500.728,222
1000.632
.
632
==
uee
hg
(Trong tính toán chính xác:
t
>
i
>
e
)
Ch ơng 8
Xác định các kích thớc cơ bản của động cơ

Việc xác định các kích thớc cơ bản của động cơ xuất phát từ các thông số:
N
emax
- Công suất lớn nhất tại số vòng quay n
e
;
H Vn Dng - 17 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
N
ehd
- Công suất lớn nhất tại số vòng quay n
hd
;
P
eN
- áp suất trung bình thực tế tại số vòng quay đạt N
emax
, N
ehd
.
Từ công thức: N
emax
=

.450

ehe
niV

1,381

3200.6.145,8
4.450.120

.450.
max
===
ee
e
h
niP
N
V

(lít)
Ch ơng 9
Cân bằng nhiệt của động cơ
Trong phần cân bằng nhiệt này sẽ tính xem toàn bộ lợng nhiệt do hỗn hợp cháy
phát ra Q
1
(ở chu trình lý thuyết là lợng nhiệt cấp vào) phân bố nh thế nào cho phần
nhiệt sinh công có ích thực sự (N
e
) tức là Q
e
. Phần nhiệt Q
lm + x
theo nớc làm mát và
khí xả ra ngoài (ở chu trình lý thuyết đây là Q
2
đa ra nguồn lạnh, mất theo định luật 2

của nhiệt động học). Phần Q
ch
mất cho công cơ học. Phần Q
lhlt
các tổn thất do cháy
không hoàn toàn
Tại mỗi tốc độ tính toán các phần nhiệt trên tính nh sau:
Q
1
= 100%; Q
e
=
e
.100%; Q
lm+x
= (1-
t
).100%
Q
lh.lt
= (
t
-
i
).100%; Q
ch
= (
i
-
e

).100%;
Nếu tính ở 3 chế độ ta có thể lập bảng sau đây để xác định các Q thành phần
cần cho dựng đồ thị cân bằng nhiệt.
Các loại Q n
min
n
M
n
e

Q
e
=
e
.100%
24,3 27,3 27
Q
lm+x
= (1-
t
).100%
62,9 62,9 62,9
Q
ch
= (
i
-
e
).100%
2,7 3,8 6,6

Q
lhlt
= (
t
-
i
).100%
10,1 6 3,5
Cộng 100% 100% 100%

H Vn Dng - 18 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
Đồ thị cân bằng nhiệt
Ch ơng 10
Cách dựng các đồ thị khi tính nhiệt
1. Dựng đờng đặc tính ngoài N
e
, M
e
, G
e
H Vn Dng - 19 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
Đờng đặc tính ngoài
2. Xây dựng đồ thị công P-V
B ớc 1: Chọn tỷ lệ xích cho bản vẽ và chế độ xây dựng
Trục tung thể hiện cột áp suất.
Trục hoành biểu thị thể tích đợc chia thành các đoạn.
l
c

= 40 mm : Thể hiện thể tích buồng cháy (buồng nén).
l
a
= 280 mm : Thể hiện thể tích toàn bộ xi lanh.
l
vh
= 240 mm

: Thể tích làm việc của xi lanh
H Vn Dng - 20 - Lp TH TK C khớ K47
Ne(ml)
20
40
60
80
120
0
640
1280
1920 2560
3200
100
10
40
50
100
20
30
200
300

M
e(kG.m)
g
e
(g/ml.h)
Me
Ne
ge
n
min
n
M
n
max
140
n(v/p)
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
Chọn tỉ lệ xích:
à
P
=
276,8
748,50
420
==
Z
P
P
l

)
/
(
2
cmkG
mm
. à
V
=
296,35
933,7
280
==
a
V
V
l

)(
l
mm
B ớc 2: Tìm các điểm trung gian
a/ Dựng đờng nén đa biến a-c:
Từ công thức P
c
= P
a
.
1
n

= P
a
.
11
.
n
c
a
a
n
c
a
l
l
V
V








=

P
ci
= P
a
.
1
1
n
i
a
a
n
ci
a
l
l
.
V
V

=








Từ đây ta lập bảng các thông số nh sau:
i /i ( /i)
n1
Pa(kG/cm
2
) Pci(kG/cm
2
) lci(mm)
7 1.000 1.000 0.884 0.884 280
6 1.167 1.231 0.884 1.089 240
5 1.400 1.575 0.884 1.392 200
4 1.750 2.129 0.884 1.882 160
3 2.333 3.139 0.884 2.775 120
2 3.500 5.426 0.884 4.797 80
1 7.000 13.832 0.884 12.227 40
b/ Dựng đờng dãn nở đa biến z-b:
Từ công thức: P
b
=
2

22
.
n
a
c
z
n
c
a
z
n
z
l
l
V
V








=

=


P
bi

2
2
.
n
i
c
z
n
c
i
z
l
l
l
l

=









=
Ta có bảng các thông số nh sau:
i /i (/i)
n2
Pz (kG/cm2) P
bi
(kG/cm2) l
Z
(mm)
1.0 1.000 1.000 50.748 50.748 40
2.0 0.500 0.426 50.748 21.635 80
3.0 0.333 0.259 50.748 13.139 120
H Vn Dng - 21 - Lp TH TK C khớ K47
BM ng c t trong i hc GTVT H Ni
4.0 0.250 0.182 50.748 9.223 160
5.0 0.200 0.138 50.748 7.009 200
6.0 0.167 0.110 50.748 5.601 240

7.0 0.143 0.091 50.748 4.634 280
Từ các bảng trên ta dựng đợc đồ thị công của động cơ xăng 4 kỳ ở tốc độ n
e
:
Hình vẽ chỉ mang tính chất minh hoạ,
Chi tiết xem trong bản vẽ A
0
./.
H Vn Dng - 22 - Lp TH TK C khớ K47
p
v
o
o'
c
c
c''
z
z'
b
b1
a
r
b
Đct
Đcd
r

/2