BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Bi Tp Ln ng c t
trong
BI TP LN NGUYấN Lí NG C T TRONG
Loi ng c Lp trờn xe S/D V
h
(lớt)

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

i
2.4L 14
Honda
Accord EX 99/87 2,354 10,5 190/7000 22/4400 4 4L
I. Mục đích, ý nghĩa
Muốn thiết kế động cơ mới, hoặc sau đại tu phải tính nhiệt để nghiên cứu chu trình
theo yêu cầu đề ra cho động cơ mới (tỷ số nén, công suất cực đại, mômen có ích lớn
nhất) qua các thông số: tổn thất nhiệt, chỉ tiêu công suất, về hiệu suất, Qua đồ thị
công, đờng đặc tính ngoài và đồ thị cân bằng nhiệt để xác định các kích thớc cơ bản
của động cơ đủ đảm bảo chỉ tiêu công suất (và có khi đảm bảo điều kiện sử dụng cho
trớc).
II. Nhiệm vụ
Bài tập lớn ĐCĐT bao gồm: Thuyết minh và 01 bản vẽ
Thuyết minh: Khoảng 20 trang, viết tay hoặc đánh máy, gồm 10 chơng với nội
dung tính nhiệt cho một loại động cơ cụ thể.
Bản vẽ: Dùng giấy ôly A
0
, gồm 3 đồ thị:
Đồ thị cân bằng nhiệt

Xây dựng đờng đặc tính ngoài
Đồ thị công
Vẽ tay, có khung tên
III. Nội dung tính toán cụ thể (Phần thuyết minh)
Phân tích các dữ liệu có trong đề:
- Loại động cơ: Xăng hay Diesel
- Tỷ số nén của động cơ xăng và động cơ Diesel khác nhau
- Chú ý đơn vị trong quá trình tính toán
Chơng 1
Chọn các thông số cơ bản - và chọn chế độ tính toán

Mai Vn Tiờn 1 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
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
).
Động cơ xăng không có hạn chế tốc độ:
n
min
= (15ữ 20)% .n
e
= 20%.7000 = 1400 (vòng /phút).
n
M
= 4400 50% .n
e
(vòng/ phút ).
Chơng 2
Tính nhiên liệu và hỗn hợp các sản phẩm cháy
1. Chọn nhiên liệu và thành phần của nhiên liệu
Chọn nhiên liệu cho động cơ xăng
Do = 10,5 ta có cách chọn nh sau:
Xăng có nhiệt trị thấp h
u
=10400 (Kcal/kg)
Thành phần của xăng
g
C
= 0,855
g
H
= 0,145

g
O
= 0
2. Chọn hệ số d không khí
Vì tính nhiệt độ ở chế độ toàn tải nên phải chọn công suất:
Với động cơ xăng = 0,9

Mai Vn Tiờn 2 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
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
= 14.740 (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

957,14
23,0
145,0.8855,0.
3
8
23,0
.8.
3
8

0
=
+
=
+
HC
gg
l
(Kg/Kgn.l)
4. Lợng không khí thực tế để đốt 1kg nhiên liệu
l
H
= .l
0
= 0,9.14,450 = 13,461 (Kg/Kgn.l)
5. Thành phần sản phẩm cháy G
i
2
CO
G
=
3
11
[ g
C
(2 - 1) + 6g
H
( - 1) ]=
=
3

11
[0,855.0,8 + 0,145.(0,1)] = 2,189 (Kg)
G
CO
=
3
7
[ 2(1 - ) (g
C
+ 3g
H
)] =
=
3
7
.2.(1 0,9)(0,855 + 3.0,145) = 0,602 (Kg).
OH
2
G
= 9g
H
= 9.0,145 = 1,305 (Kg).
2
N
G
= 0,77 .l
0
= 0,77.0,9.14,957 = 10,365 (Kg).
Kiểm tra lại:

G
i
=

l
0
+ 1 = l + 1
1461,131957,14.9,0
++
461,14461,14
=
6. Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy g
i

Mai Vn Tiờn 3 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
Ta có:
%g
CO2
= (G
CO2
/G
i
).100%= (G
CO2
/ Gspc).100% =
= (2,189/14,461).100% = 15,137%
%g
CO

= (G
CO
/G
i
).100%= (G
CO
/ Gspc).100% =
= (0,062/14,461).100% = 4,163%
%g
H2O
= (G
H2O
/G
i
).100%= (G
H2O
/ Gspc).100% =
= (1,305/14,461).100% = 9,024%
%g
N2
= (G
N2
/G
i
).100%= (G
N2
/ Gspc).100% =
= (10,365/14,461).100% = 71,675%

%675,71%024,9%163,4%137,15

222
+++=+++=

NOHCOCOi
ggggg

%999,99
=
.
7. Hằng số của khí nạp trớc lúc cháy
Đối với động cơ xăng
Tỷ lệ của không khí:
( )
931,0
1957,14.9,0
957,14.9,0
1
0
0
=
+
=
+
=
al
l
g
kk

Tỷ lệ của xăng trong hỗn hợp:

( )
609,0
1957,14.9,0
1
1
1
0
=
+
=
+
=
al
g
xg
Hằng số khí của hơi xăng
R
xg
= 8,5 KGm/kg.độ
Hằng số khí của hỗn hợp tơi R
hht
R
hht
=g
kk
.R
kk
+ g
xg
.R

xg

= 0,931.29,27 +0,069.8,5
= 27,837.
8. Hằng số khí của sản phẩm cháy R
spc
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
Vậy ta có:

Mai Vn Tiờn 4 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong

R
spc
=

(g
i

R
i
) =
= 15,137%.19,3 + 4,163.30,3 + 9,024%.47,1 + 71,675.30,3 =
= 30,151
9. Hệ số biến đổi phân tử

=
à
spc
/
à
hht
= R
spc
/R
hht
= 30,151/27,834=1,083
10. Nhiệt dung của chất khí
* Hỗn hợp tơi
Đối với động cơ xăng
Ta có nhiệt dung của hỗn hợp tơi C
vhht
C
vhht
= g
kk
.C
vkk
+ g

xg
.C
vxg
Mà:
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
( )
C
vhht
T
C
5
10.583,1178,0
35,0.069,0 c0,000017.T 0,165.931,0

+=
++=
* 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
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

( ) ( )
++++=
ZZ
TT 000018,0171,0.04163,0000028,0186,0.15137,0
( ) ( )
=++++
ZZ

TT 000017,0169,0.71675,0000067,0317,0.09024,0
Z
T
5
10.322,2185,0
+=

Mai Vn Tiờn 5 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
Chơng 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:
Po = 1 (KG/cm
2
);
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

= 1 lít = 0,001m
3
.
Vì cha xác định đợc V
h
thể tích công tác của 1 xi lanh;
f
tb
= f
e
.(n
e
/1000) 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;
f
e
: Tiết diện lu thông riêng ứng với 1 lít thể tích công tác và mỗi 1000vòng/phút;
Với động cơ xăng: f
e

= 2,5ữ3,0 cm
2
/lít.1000v/phút.
Chọn f
e
= 3 cm
2
/lít.1000v/phút = 3.10
-4
cm
2
/lít.1000v/phút.
)/(0021,0
1000
7000
.10.3)
1000
.(
24
lm
n
ff
e
etb
===

5.0
.
.
=

ra
ar
TP
TP

= 10,5 : Tỷ số nén của động cơ.
= 0,7: Hệ số tổn thất ở đờng ống nạp
Pa =
5,3
2
22
2
6
2
15,10
5,05,10
.
7,0
1
.
0021,0
001,0
.
10.520
11

n
a. Với n = n

min
= 1400 (Vòng/phút)

Mai Vn Tiờn 6 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
Ta có:
)/(99325,0
15,10
5,05,10
.
7,0
1
.
0021,0
001,0
.
10.520
1400
1
2
5,3
2
22
2
6
2
min
CmKG
Pa

n
=
=

=
b. Với n = n
M
= 4400 (Vòng/phút)
Ta có:
)/(93476,0
15,10
5,05,10
.
7,0
1
.
0021,0
001,0
.
10.520
4400
1
2
5,3
2
22
2
6
2

CmKG
Pa
nM
=
=

=
c. Với n = n
e
= 7000 (Vòng/phút)
Ta có:
)/(84086,0
15,10
5,05,10
.
7,0
1
.
0021,0
001,0
.
10.520
7000
1
2
5,3
2
22
2

6
2
CmKG
Pa
ne
=
=

=
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.
+)
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.
= 1,083 : Hệ số biến đổi phần tử;

+) - Tỷ lệ nhiệt dung của khí trớc khi cháy và sau khi cháy;

Mai Vn Tiờn 7 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
=
( )
( )
cvhht
zvspc
C
C


.
.
Đối với động cơ xăng: = 1,2
T
r
=
m
m
r
a
r
1
.

0
K
Với 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
1,01 1,07 1,15
Tr

o
K 1000 1100 1200
t
o
C 30 25 20
a. Với n = n
min
= 1400 (Vòng/phút):
Pr = 1,01 KG/cm
2
Tr = 1000
o
K
t = 30
o
C
Pa = 0,99325 (KG/Cm
2
)
= 1,2
= 1,083
Vậy:
T
o
= t
o
+ t + 273 = 15 + 30 + 237 = 318
o
K

r
=
( )
0315,0
1000.083,1).01,199325,0.5,10(
318.01,1

.
'
0
=

=


rra
r

T
r
=
406,995
01,1
99325,0
.1000.
38,1
138,1
1
=

=













m
m
r
a
r

0
K
673,342
2,1.0315,01
406,995.2,1.0315,0318

.1

''
0
=
+
+
=
+
+
=


r
rr
a
T



0
K

Mai Vn Tiờn 8 Lp THTK C Khớ K47
Bài Tập Lớn Động cơ đốt
trong
b. Víi n = n
M
= 4400 (Vßng/phót):
Pr = 1,07 KG/cm

2
Tr = 1100
o
K
∆t = 25
o
C
Pa = 0,93476 (KG/Cm
2
)
ψ = 1,2
β = 1,083
VËy:
T
o
’ = t
o
+ ∆t + 273 = 15 + 25 + 237 = 313
o
K
γ
r
=
( )
0321,0
1100.083,1).07,193476,0.5,10(
313.07,1

.
'

0
=
−
=
ΤΡ−Ρ
ΤΡ
rra
r
βε
T
r
’=
82,1059
07,1
93476,0
.1100.
38,1
138,1
1
=






=









Ρ
Ρ
Τ
−
−
m
m
r
a
r

0
K
7,340
2,1.0321,01
82,1059.2,1.0321,0313
.1

''
0
=
+
+
=
+

Τ+Τ
=⇒
ψγ
ψγ
r
rr
a
T



0
K
c. Víi n = n
e
= 7000 (Vßng/phót):
Pr = 1,15 KG/cm
2
Tr = 1200
o
K
∆t = 20
o
C
Pa = 0,84086 (KG/Cm
2
)
ψ = 1,2
β = 1,083
VËy:

T
o
’ = t
o
+ ∆t + 273 = 15 + 20 + 237 = 308
o
K.
γ
r
=
( )
0355,0
1200.083,1).15,184086,0.5,10(
308.15,1

.
'
0
=
−
=
ΤΡ−Ρ
ΤΡ
rra
r
βε

Mai Văn Tiên 9 Lớp TĐHTK Cơ Khí K47
Bi Tp Ln ng c t
trong

T
r
=
88,1100
15,1
84086,0
.1200.
38,1
138,1
1
=






=

m
m
r
a
r

0
K
4,340
2,1.0355,01
88,1100.2,1.0355,0308
.1

''
0
=
+
+
=
+
+
=


r
rr
a
T

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
,
180
10.
1
5,0


=

aa
ha
R
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 = 27,8337 (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
Động cơ các bua ra tơ (xăng) 0,9 1 1,2
a. Với n = n
min
= 1400 (Vòng/phút):

d
= 0,9
Pa = 0,99325 (KG/Cm
2
)
T
a
= 342,673
0
K
V
h
= 1 lít = 0,001 (m
3
)
R
a
= 27,8337 KGm/Kgđộ
G
180
: Khối lợng hỗn hợp tơi (hay không khí) nạp cơ bản:
( )

( )
)/(19,1096
10.
)15,10.(673,342.8337,27
)5,05,10.(001,0.99325,0
10.
1
5,0
1010
,
180
cklmg
R
V
G
aa
ha
=
=


=


=



Mai Vn Tiờn 10 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t

trong
G
ckl
= G
180
.
d
= 1096,19.0,9 = 986,571 (mg/ckl).
b. Với n = n
M
= 4400 (Vòng/phút):

d
= 1
Pa = 0,95836 (KG/Cm
2
)
T
a
= 340,7
0
K
V
h
= 1 lít = 0,001 (m
3
)
R
a
= 27,8337 KGm/Kgđộ

G
180
: Khối lợng hỗn hợp tơi (hay không khí) nạp cơ bản:
( )
( )
)/(61,1037
10.
)15,10.(7,340.8337,27
)5,05,10.(001,0.93476,0
10.
1
15,0
1010
,
180
cklmg
R
V
G
aa
ha
=
=


=


=

G
ckl
= G
180
.
d
= 1037,61.1 = 1037,61 (mg/ckl).
c. Với n = n
e
= 7000 (Vòng/phút):

d
= 1,2
Pa = 0,84086 (KG/Cm
2
)
T
a
= 340,4
0
K
V
h
= 1 lít = 0,001 (m
3
)
R
a
= 27,8337 KGm/Kgđộ

G
180
: Khối lợng hỗn hợp tơi (hay không khí) nạp cơ bản:
( )
( )
)/(2,934
10.
)15,10.(4,340.8337,27
)5,05,10.(001,0.84086,0
10.
1
15,0
1010
,
180
mklmg
R
V
G
aa
ha
=
=


=


=

G
ckl
= G
180
.
d
= 934,2.1,2 = 1121,04 (mg/ck lít).
4. Hệ số nạp
v
Có thể tính
v
cho động cơ 4 kỳ không tăng áp bằng công thức sau:

v
=
( )
t
ra
+



0
0
0
.
1.
.

Với T
O
= 15 + 273 = 288
0
K
a. Với n = n
min
= 1400 (Vòng/phút):
Pa = 0,99325 (KG/Cm
2
)

Mai Vn Tiờn 11 Lp THTK C Khớ K47
Bài Tập Lớn Động cơ đốt
trong
Pr = 1,01 KG/cm
2
T
o
’ = t
o
+ ∆t + 273 = 15 + 30 + 237 = 318
o
K
851,0
318
273
.
5,9

01,199325,0.5,10288
.
5,9
.5,10
/
0
=
=
−
=
Τ
Ρ−Ρ
=⇒
ra
v
η
b. Víi n = n
M
= 4400 (Vßng/phót):
Pa = 0,93476 (KG/Cm
2
)
Pr = 1,07 KG/cm
2
T
o
’ = t
o
+ ∆t + 273 = 15 + 25 + 237 = 313
o

K
803,0
318
273
.
5,9
07,193476,0.5,10273
.
5,9
.5,10
/
0
=
=
−
=
Τ
Ρ−Ρ
=⇒
ra
v
η
c. Víi n = n
e
= 7000 (Vßng/phót):
Pa = 0,84086 (KG/Cm
2
)
Pr = 1,15 KG/cm
2

T
o
’ = t
o
+ ∆t + 273 = 15 + 20 + 237 = 308
o
K
716,0
308
273
.
5,9
15,184086,0.5,10273
.
5,9
.5,10
/
0
=
=
−
=
Τ
Ρ−Ρ
=⇒
ra
v
η
5. TÝnh møc tiªu hao nhiªn liÖu trong mét chu kú G
nlckl

øng víi V
h
’
= 1 lÝt (cÇn ®Ó
tÝnh Tz )
§éng c¬ x¨ng
G
nlckl
=
1.
0
+
l
G
ckl
α
a. Víi n = n
min
= 1400 (Vßng/phót):
G
ckl
= 986,571 (mg/ck lÝt).
1.
0
+l
α
= 14,461
G
nlckl
=

223,68
461,14
571,986
1.
0
==
+
l
G
ckl
α

Mai Văn Tiên 12 Lớp TĐHTK Cơ Khí K47
Bài Tập Lớn Động cơ đốt
trong
b. Víi n = n
M
= 4400 (Vßng/phót):
G
ckl
= 1037,61 (mg/ck lÝt).
1.
0
+l
α
= 14,461
G
nlckl
=
752,71

461,14
61,1037
1.
0
==
+
l
G
ckl
α
c. Víi n = n
e
= 7000 (Vßng/phót):
G
ckl
= 1121,04 (mg/ck lÝt).
1.
0
+l
α
= 14,461
G
nlckl
=
522,77
461,14
04,1121
1.
0
==

+
l
G
ckl
α

Mai Văn Tiên 13 Lớp TĐHTK Cơ Khí K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
Chơng 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
= 1,39 - 0.03.
tt
e
n
n
n

e
= 7000 ( Vòng/Phút) là tốc độ tính toán lúc đạt N
emax
n
tt
- Tốc độ tính toán (n
tmin
, n
tmax
, n
e
).
a. Với n
tt
= n
min
= 1400 (Vòng/phút):
Pa = 0,99325 (KG/Cm
2
)
n
1
= 1,39 - 0.03.
tt
e
n
n
=1,39 0,03.
1400
7000

= 1,24
Pc = Pa .
1
n

=0,99325.10,5
1,24
= 18,337
b. Với n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):
Pa = 0,93476 (KG/Cm
2
)
n
1
= 1,39 - 0.03.
tt
e
n
n
=1,39 0,03.
4400
7000
= 1,342
Pc = Pa .
1
n

=0,93476.10,5
1,342
= 21,935
c. Với n
tt
= n
e
= 7000 (Vòng/phút):
Pa = 0,84086 (KG/Cm
2
)
n
1
= 1,39 - 0.03.
tt
e
n
n
=1,39 0,03.
7000
7000
= 1,36
Pc = Pa .
1
n

=0,84086.10,5
1,36
= 20,585

2. Nhiệt độ cuối kỳ nén Tc
Tc = Ta.
n1-1
a. Với n
tt
= n
min
= 1400 (Vòng/phút):

Mai Vn Tiờn 14 Lp THTK C Khớ K47
Bài Tập Lớn Động cơ đốt
trong
T
a
= 342,673
0
K
Tc = Ta.ε
n1-1
= 342,673.10,5
0,24
= 602,51
0
K
b. Víi n
tt
= n
M
= 4400 (Vßng/phót):
T

a
= 340,7
0
K
Tc = Ta.ε
n1-1
= 340,7.10,5
0,342
= 761,41
0
K
c. Víi n
tt
= n
e
= 7000 (Vßng/phót):
T
a
= 340,4
0
K
Tc = Ta.ε
n1-1
= 340,4.10,5
0,36
= 793,63
0
K
Ch¬ng 5
TÝnh qu¸ tr×nh ch¸y

1. X¸c ®Þnh nhiÖt ®é cuèi qu¸ tr×nh ch¸y (NhiÖt ®é cao nhÊt cña chu tr×nh) Tz
§éng c¬ x¨ng
( )
( )
cvhhtzvsfc
rckl
nlckluu
CC
G
Gh
Τ−Τ=
+
∆−

1.

γ
ξ

Mai Văn Tiên 15 Lớp TĐHTK Cơ Khí K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
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
Loại động cơ n
min
n
M
n
e
,
hd
Động cơ xăng 0,85 0,89 0,91
Ta đã biết đợc Tc tính trong quá trình nén thay vào và rút gọn phơng trình trên sẽ
trở thành phơng trình bậc 2 nh sau:
0
2
=++ CBA
zz
; Sau khi giải ta lấy nghiệm dơng
a.Với n
tt
= n
min
= 1400 (Vòng/phút):
( )
( )
( )
( )

( )
KT
TT
TT
T
CC
G
Gh
O
Z
ZZ
ZZ
zZ
cvhhtzvsfc
rckl
nlckluu
38,2546
064,621185,010.322,2
10.322,2185,011364,508
51,602.51,602.10.583,1178,0).10.322,2185,0(
0315.01.571,986
223,68.147410400.85,0

1.

25
25
55
=
=+

++=
++=
+


=
+






b.Với n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):
( )
( )
( )
( )
( )
KT
TT
TT
T
CC
G
Gh

O
Z
ZZ
ZZ
zZ
cvhhtzvsfc
rckl
nlckluu
06,2712
052,672185,010.322,2
10.322,2185,026,14026,532
36,739.36,739.10.583,1178,0).10.322,2185,0(
0321.01.61,1037
752,71.147410400.89,0

1.

25
25
55
=
=+
++=
++=
+


=
+

c.Với n
tt
= n
e
= 7000 (Vòng/phút):

Mai Vn Tiờn 16 Lp THTK C Khớ K47
Bài Tập Lớn Động cơ đốt
trong
( )
( )
( )
( )
( )
KT
TT
TT
T
CC
G
Gh
O
Z
ZZ
ZZ

zZ
cvhhtzvsfc
rckl
nlckluu
25,2777
066,693185,010.322,2
10.322,2185,022,15144,542
63,793.63,793.10.58,1178,0).10.322,2185,0(
0355.01.04,1121
522,77.147410400.91,0

1.

25
25
55
=⇒
=−+⇔
++−=⇔
+−Τ+=
+
−
⇔
Τ−Τ=
+
∆−
−
−
−
γ

ξ
2. X¸c ®Þnh ¸p suÊt cuèi qu¸ tr×nh ch¸y (cùc ®¹i cña chu tr×nh) P
z
§èi víi ®éng c¬ x¨ng
P
z
=
c
z
c
Τ
Τ
Ρ
β
KG/cm
2
a. n
tt
= n
min
= 1400 (Vßng/phót):
T
Z
= 2546,38
0
K
T
C
= 602,51
0

K
P
z
=
93,83
51,602
38,2546
.337,18.083,1
==
Τ
Τ
Ρ
c
z
c
β
KG/cm
2
b. n
tt
= n
M
= 4400 (Vßng/phót):
T
Z
= 2712,06
0
K
T
C

= 761,41
0
K
P
z
=
61,84
41,761
06,2712
.935,21.083,1
==
Τ
Τ
Ρ
c
z
c
β
KG/cm
2
c. Víi n
tt
= n
e
= 7000 (Vßng/phót):
T
Z
= 2777,25
0
K

T
C
= 793,63
0
K
P
z
=
01,78
63,793
25,2777
.585,20.083,1
==
Τ
Τ
Ρ
c
z
c
β
KG/cm
2

Mai Văn Tiên 17 Lớp TĐHTK Cơ Khí K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
Chơng 6
Tính quá trình dãn nở
1. Chỉ số dãn nở đa biến n
2

n
2
= 1,20 + 0,03.
n
n
e
n
e
, n
hd
-

Tốc độ lúc đạt N
emax
n - Tốc độ tính toán n
min
, n
M
, n
e
.
a.n
tt
= n
min
= 1400 (Vòng/phút):
n
2
= 1,20 + 0,03.
35,1

1400
7000
.03,020,1
=+=
n
n
e
b.n
tt
= n
min
= 4400 (Vòng/phút):
n
2
= 1,20 + 0,03.
2477,1
4400
7000
.03,020,1
=+=
n
n
e
c.Với n
tt
= n
e
= 7000 (Vòng/phút):
n
2

= 1,20 + 0,03.
23,1
7000
7000
.03,020,1
=+=
n
n
e
2. áp suất cuối qúa trình dãn nở P
b
P
b
=
2
n
z


KG/cm
2
a. n
tt
= n
min
= 1400 (Vòng/phút):
P
b
=
51,3

5,10
93,83
35,1
2
==

n
z

KG/cm
2
b. n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):

Mai Vn Tiờn 18 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
P
b
=
5,4
5,10
61,84
2477,1
2
==

n
z

KG/cm
2
c. Với n
tt
= n
e
= 7000 (Vòng/phút):
P
b
=
326,4
5,10
01,78
23,1
2
==

n
z

KG/cm
2
3. Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở T
b
Động cơ xăng
T
b

=
1
2


n
z

K
O
a. n
tt
= n
min
= 1400 (Vòng/phút):
T
b
=
17,1118
5,10
38,2546
135,11
2
==


n
z

K

O
b. n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):
T
b
=
78,1514
5,10
06,2712
12477,11
2
==


n
z

K
O
c. Với n
tt
= n
e
= 7000 (Vòng/phút):
T
b
=

12,1617
5,10
25,2777
123,1
1
2
==



n
z

K
O
Chơng 7

Mai Vn Tiờn 19 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
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. n
tt

= n
min
= 1400 (Vòng/phút):
( )
( )
)KG/cm(69,10
124,1
99325,0.5,10337,18
135,1
51,3.5,1093,83
.
15,10
1
1
.
1
.
.
1
1
2
12
'
=

=














=
nn
P
acbz
t


b. n
tt

= n
M
= 4400 (Vòng/phút):
( )
( )
)KG/cm(34,12
1342,1
93476,0.5,10935,21
12477,1
5,4.5,1061,84
.
15,10
1
1
.
1
.
.
1
1
2
12
'
=

=














=
nn
P
acbz
t


c. Với n
tt

= n
e
= 7000 (Vòng/phút):
( )
( )
)KG/cm(48,11
136,1
84086,0.5,10585,20
123,1
326,4.5,1001,78
.
15,10
1
1
.
1
.
.
1
1
2
12
'
=

=














=
nn
P
acbz
t


* 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 = 0,92ữ0,97 - 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. n
tt
= n
min
= 1400 (Vòng/phút):
Pi = Pa Pr = 0,99325 1,01 = -0,01675

Mai Vn Tiờn 20 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
Pi = à.Pt - Pi = 0,95.10,69 + 0,01675 = 10,1723 KG/cm
2
b. n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):
Pi = Pa Pr = 0,93476 1,07 = - 0,13524
Pi = à.Pt - Pi = 0,95.12,34 + 0,13524 = 11,858 KG/cm
2
c. Với n
tt
= n
e

= 7000 (Vòng/phút):
Pi = Pa Pr = 0,84086 1,15 = - 0,30914
Pi = à.Pt - Pi = 0,95.11,48 + 0,30914 = 11,22 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
- Vận tốc trung bình của pittông ở tốc độ tính toán n;
a. n
tt
= n
min
= 1400 (Vòng/phút):
62,4
30
1400.099,0
30
.
min
===
nS
V
P
P
ch
= 0,5 + 0,13.V
p
= 0,5 + 0,13.4,62 = 1,1006
892,0
1723,10
1006,1
11
==

=
i
ch
ch

b. n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):
52,14
30
4400.099,0
30
.
min
===
nS
V
P
P
ch
= 0,5 + 0,13.V
p
= 0,5 + 0,13.14,52= 2,3876
799,0
858,11
3876,2
11
==

=
i
ch
ch

KG/cm
2
c. Với n
tt
= n
e
= 7000 (Vòng/phút):

Mai Vn Tiờn 21 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
1,23
30
7000.099,0
30
.
min
===
nS
V
P
P
ch

= 0,5 + 0,13.V
p
= 0,5 + 0,13.23,1 = 3,503
688,0
22,11
503,3
11
==


=
i
ch
ch

KG/cm
2
* áp suất trung bình thực tế Pe
Pe = Pi.
ch
KG/cm
2
Pe
max
tại tốc độ n
M
a. n
tt
= n
min

= 1400 (Vòng/phút):
Pe = Pi.
ch
= 10,1723.0,892 = 9,07 KG/cm
2
b. n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):
Pe = Pi.
ch
= 11,858.0,799 = 9,475 KG/cm
2
c. Với n
tt
= n
e
= 7000 (Vòng/phút):
Pe = Pi.
ch
= 11,22.0,688= 7,72 KG/cm
2
2. Tính suất tiêu hao nhiên liệu thực tế g
e
g
e
=
ch
i

g

gam/ml.h (gam/ mã lực, giờ)
Trong đó:

ch
- Hiệu suất cơ học;
g
i
- Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị.
Động cơ xăng:
g
i
=
( )
1
.
.270000
00
0
+

lR
hhti
v


kg/m.l.h
a. n
tt

= n
min
= 1400 (Vòng/phút):

( )
)kg/m.l.h(83,194
461,14.288.837,27.1723,10
10.851,0.1
.270000
1
.
.270000
3
00
0
==
+

=
lR
g
hhti
v
i




Mai Vn Tiờn 22 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t

trong
42,218
892,0
83,194
===
ch
i
e
g
g

gam/ml.h (gam/ mã lực, giờ)
b. n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):
( )
)kg/m.l.h(72,157
461,14.288.837,27.858,11
10.803,0.1
.270000
1
.
.270000
3
00
0
==
+

=
lR
g
hhti
v
i



4,197
799,0
72,157
===
ch
i
e
g
g

gam/ml.h (gam/ mã lực, giờ)
c. Với n
tt
= n
e
= 7000 (Vòng/phút):
( )
)kg/m.l.h(62,148
461,14.288.837,27.22,11
10.716,0.1

.270000
1
.
.270000
3
00
0
==
+

=
lR
g
hhti
v
i



02,216
688,0
62,148
===
ch
i
e
g
g

gam/ml.h (gam/ mã lực, giờ)

3. Công suất thực tế N
e
ở các tốc độ
N
e
=

.450
niV
he

m.l
Nhng đến đây 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.
a.
Công suất thực tế N
e
ở chế độ N
min
N
emin
= N

emax
.
65,44
7000.72,7
1400.07,9
.190
.
.
minmin
==


eeN
e
n
n
(ml)
b.
Công suất thực tế N
e
ở chế độ N
M
N
eM
= N
emax
.
58,146
7000.72,7
4400.475,9

.190
.
.
==


eeN
MeM
n
n
(ml)
c.
Công suất thực tế N
e
ở chế độ N
e
N
e
= N
emax
= 190 (ml)
4. Mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1 giờ G
nl
G
nl
= g
e
N
e
Kg/h

a. n
tt
= n
min
= 1400 (Vòng/phút):

Mai Vn Tiờn 23 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
G
nl
= g
e
N
e
= 218,42.44,65 = 9752,453 Kg/h
b. n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):
G
nl
= g
e
N
e
= 197,4.146,58= 28934,89 Kg/h
c. Với n
tt

= n
e
= 7000 (Vòng/phút):
G
nl
= g
e
N
e
= 216,02.190= 41043,8 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. n
tt
= n
min
= 1400 (Vòng/phút):
M
e

= 716,2.
71,22
1400
65,44
.2,712
==
n
N
e
KGm
b. n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):
M
e
= 716,2.
73,23
4400
58,146
.2,712
==
n
N
e
KGm
c. Với n
tt
= n

e
= 7000 (Vòng/phút):
M
e
= 716,2.
33,19
7000
190
.2,712
==
n
N
e
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 , do = 0,9:

1 nên k = 0,39. + 0,887 = 1,238
429,0
5,10
1
1
1
1
238,01
===
k
t


* 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

Mai Vn Tiờn 24 Lp THTK C Khớ K47
Bi Tp Ln ng c t
trong
a. n
tt
= n

min
= 1400 (Vòng/phút):

i
=
312,010.
10400.83,194
632
.
632
3
==
ui
hg
b. n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):

i
=
385,010.
10400.72,157
632
.
632
3
==
ui

hg
c. Với n
tt
= n
e
= 7000 (Vòng/phút):

i
=
409,010.
10400.62,148
632
.
632
3
==
ui
hg
* 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. n
tt
= n
min
= 1400 (Vòng/phút):

e =

i
-
ch
=
278,010.
10400.42,218
632
.
632
3
==
ue
hg
n
tt
= n
M
= 4400 (Vòng/phút):

e =

i
-
ch
=
308,010.
10400.4,197
632
.
632
3
==
ue
hg
b. Với n
tt
= n
e
= 7000 (Vòng/phút):

e =

i
-
ch
=
281,010.
10400.02,216
632
.

632
3
==
ue
hg
Trong tính toán chính xác:
t
>
i
>
e

Mai Vn Tiờn 25 Lp THTK C Khớ K47