Báo cáo Bài tập lớn động cơ đốt trong

Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Chương 1
CHỌN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN VÀ CHỌN CHẾ ĐỘ TÍNH TOÁN
Đề bài số 35
STT
Loại
động
cơ
Lắp trên xe S/D V
h
(lít)
ε
N
emax
/n
e
(ml/v/ph)
M
emax
/n
M
(KG.m/v/ph)
τ
i
35 3.5L
Toyota
Camry LE
V6.6
83/94 3,456 10,8 268/6200 33,6/4700 4 V6
Phân tích dữ liệu trong đề
– Loại động cơ: Động cơ Xăng 3.5L

– Tỷ số nén:
8,10=
ε
– Các dữ liệu đề cho:
N
emax
/n
e
=268/62000 (ml/v/ph)
M
emax
/n
M
= 33,6/4700 (KG.m/v/ph)
S/D = 83/94
V
h
= 3,456 (lít)
τ
= 4
i = V6
– Chọn các thông số cơ bản và chế độ tính toán:
n
min
: Tốc độ tối thiểu mà động cơ làm việc được ở chế độ toàn tải,
nếu thấp hơn một chút động cơ sẽ chết máy.
n
M
: Tốc độ lúc mômen có ích cực đại ở chế độ toàn tải (M
emax

).
Các tốc độ chọn như sau
– Động cơ xăng không có hạn chế tốc độ
n
min
= 20%.n
e
= 1240 (v/ph).


Nguyễn Đức Thiện 1 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Chương 2
TÍNH NHIÊN LIỆU VÀ HỖN HỢP CÁC SẢN PHẨM CHÁY
1. Chọn nhiên liệu và thành phần của nhiên liệu
Dựa theo
8,10=
ε
ta chọn h
u
= 10600 Kcal/kg
Thành phần của xăng
g
C
= 0,85 ; g
H
= 0,15 và g
O
= 0
2. Chọn hệ số dư không khí

α
Vì tính nhiệt độ ở chế độ toàn tải nên ta chọn
α
công suất đối với động cơ
xăng là
9,0=
α
Lượng nhiệt tổn hao do thiếu ôxy cháy không hết vì
1
<
α
. Theo lý thuyết
1
=
α
thì xăng cháy hoàn toàn nhưng thực tế
1
<
α
nên khi cháy bao giờ cũng
tổn hao một lượng nhiệt
u
h∆

u
h∆
= 14740(1-
α
) = 14740.(1 – 0,9) = 1474 (Kcal/kg)
3. Lượng không khí lý thuyết l

o
cần để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu
l
0
=
23,0
.8.
3
8
0
ggg
Hc
−+
=
23,0
015.0.885,0.
3
8
−+
=15,0725 (Kg/Kg nl)
4. Lượng không khí thực tế để đốt 1kg nhiên liệu
l
H
=
α
.l
0
= 0,9.15,0725 = 13,5652 (Kg/Kg nl)
5. Thành phần sản phẩm cháy G
i

2
CO
G
=
3
11
[ g
C
(2
α
-1) + 6g
H
(
α
- 1)]
=
3
11
[0,85.(2.0,9 – 1) + 6.0,15.(0,9 – 1) = 2,16333 Kg
G
co
=
3
7
[2(1 -
α
)(g
C
+ 3g
H

)]
=
3
7
[2(1 – 0,9 )(0,85 + 3.0,15)] = 0,60667 Kg

OH
G
2
= 9g
H
= 9.0,15 = 1,35 Kg

2
N
G
= 0,77.
α
.l
0
= 0,77.0,9.15,0725 = 10,4452 Kg
Kiểm tra lại:
Σ
G
i
=
α
l
0
+ 1 = l + 1 = 14,5652 Kg

Nguyễn Đức Thiện 2 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
6. Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy g
i
%g
i
= G
i
/
Σ
G
i
= G
i
/G
spc
Suy ra:
=
2
CO
g
2,16333/14,5652 = 0,14853 %
=
CO
g
0,60667/14,5652 = 0,04165 %
=
OH
g
2

1,35/14,5652 = 0,09269 %
=
2
N
g
10,4452/14,5652 = 0,71713 %
1
222
=+++=
∑
NOHCOCOi
ggggg
Suy ra
Σ
G
i
= 0,14853 + 0,04165 + 0,09269 + 0,71713 = 1
Vậy sai số tính toán g
i
là 0 đối với
Σ
G
i
7. Hằng số của khí nạp trước lúc cháy
Hằng số khí của hỗn hợp tươi R
hht
R
hht
= g
kk

.R
kk
+ g
xg
.R
xg
R
kk
= 29,27 Hằng số của không khí
g
kk
=
α
l
0
/(
α
l
0
+ 1) = 0,93134 Tỷ lệ của không khí
g
xg
= 1/(
α
l
0
+ 1) = 0,06866 Tỷ lệ của xăng trong hỗn hợp
R
xg
= 8,5 KGm/kg.độ Hằng số khí của hơi xăng

Suy ra:
R
hht
= 0,93134.29,27 + 0.,06866.8,5 = 27,844 KGm/kg.độ
8. Hằng số khí của sản phẩm cháy R
spc
Σ
R
spc
=
Σ
(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
Suy ra:
Σ
R
spc
= 0,14853.19,3 + 0,04165.30,3 + 0,09269.47,1 + 0,71713.30,3
+ 0.26,5 = 30,2233 KGm/kg.độ
Nguyễn Đức Thiện 3 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
9. Hệ số biến đổi phân tử
β
β
=
µ
spc
/
µ
hht
= R
spc
/R
hht
Suy ra:
β
=
844,27
2233,30
= 1,08545
10. Nhiệt dung của chất khí
*) Hỗn hợp tươi

Nhiệt dung của hỗn hợp tươi 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 xăng:
C
vxg
= 0,35 (Kcal/kg.độ)
Suy ra:
C
vhht
= 0,93134.(0,165 + 0,000017.T
c
) + 0,06866.0,35
C
vhht

= 0,1777 + 0,000016.T
c
(Kcal/kg.độ)
Với:
T
c
= T
a
.
1−n
ε
n = 1,39 – 0,03.
tt
e
n
n
n
tt
: Tốc độ tính toán (ở 3 chế độ n
min
; n
M
; n
e
)
*) Sản phẩm cháy
Nhiệt dung sản phẩm cháy C
vspc
C
vspc

=
Σ
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
Suy ra :
C
vspc
=
Σ
g
i
.C
vi
= g
CO2
.C
VCO2
+ g
CO
.C
VCO
+ g
H2O
.C
H2O
+ g
N2
.C
N2

C
vspc
= 0,185 + 0,000023T

z
Kcal/kg.độ
Nguyễn Đức Thiện 4 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Trong đó:
T
z
=
λ
.Ta Với:
λ
: là tỉ số tăng áp
Chương 3
QUÁ TRÌNH NẠP
1. Xác định áp suất trung bình của quá trình nạp P
a
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 sư tiến sĩ Lenin J.M
Pa =
5,3
2
22
2'
6

2
0
1
.
1

10.520
1














−
−

















−
ε
δε
ξ
tb
h
f
Vn
P
Trong đó:
n – Tốc độ vòng quay tại chế độ tính toán (ở 3 chế độ)
V
h
’
– Thể tích công tác của 1 xilanh quy ước, tính bằng m
3

V
h
’

= 1 lít = 0,001m
3
. Vì chưa xác định V
h
thể tích công tác của 1
xilanh
f
tb
= f
e
.(n
e
/1000) m
2
/lít – Tiết diện lưu thông cần để phát huy N
emax
ở
tốc độ n
e
(hay N
hd
ở tốc độ n
hd
) ứng với thể tích công tác là 1 lít
Po = 1 KG/cm
2
f
e
: Tiết diện lưu thông riếng ứng với 1 lít thể tích công tác và mỗi
1000 vòng/phút

Động cơ 4 kỳ không tăng áp
Đối với động cơ xăng: f
e
= 2,7 cm
2
/lít.1000 vòng/phút
5.0
.
.
≈=
ra
ar
TP
TP
δ
ε
: Tỷ số nén của động cơ
ξ
: Hệ số tổn thất ở đường ống nạp:
ξ
= 0,65
÷
0,85
Với n = n
min ;

ξ
=0,65
P
a

=
5,3
2
222
2
6
2
18,10
5,08,10
.
65,0
1
.
2,6.7,2
001,0
.
10.520
1240
11















−
−
















−
= 0,9922 KG/cm
2
Với n = n
M ;

ξ
=0,85
P

a
=
5,3
2
222
2
6
2
18,10
5.08,10
.
85,0
1
.
2,6.7,2
001,0
.
10.520
4700
11















−
−
















−
= 0,9358KG/cm
2
Nguyễn Đức Thiện 5 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Với n = n
e
;

ξ
=0,7
P
a
=
5,3
2
222
2'
6
2
18,10
5,08,10
.
7,0
1
.
2,6.7,2
001,0
.
10.520
6200
11















−
−
















−
= 0,8413 KG/cm
2
2. Xác định nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a

Động cơ 4 kỳ không tăng áp
T
a
=
ψγ
ψγ
.1

''
0
r
rr
+
Τ+Τ



0
K
Trong đó:
T
o
’ = t
o
+
∆
t + 273
t
o
= 15

o
C – Nhiệt độ khí quyển ở điều kiện bình thường theo tiêu
chuẩn quốc tế
∆
t – Nhiệt độ do các chi tiết nóng truyền cho hỗn hợp, ta chọn theo
bảng 1.
γ
r
– Hệ số khí sót, được tính theo công thức sau:
γ
r
=
( )
rra
r
ΤΡ−Ρ
ΤΡ

.
'
0
βε
P
r
, T
r
– Áp suất và nhiệt độ đầu quá trình nạp, chọn theo bảng 1.
β
– Hệ số biến đổi phần tử
β

= (M
spc
/M
hht
) = (R
spc
/P
hht
)=1.08545
ψ
– Tỷ lệ nhiệt dung của khí trước khi cháy và sau khi cháy
ψ
=
( )
( )
cvhht
zvspc
C
C
Τ
Τ
.
.
Đối với động cơ xăng:
ψ
= 1,2
T
r
’=
m

m
r
a
r
1
.
−








Ρ
Ρ
Τ

0
K
m = 1,39 – Chỉ số dãn nở đa biến
Bảng 1 – Bảng để chọn Pr, Tr, và
∆
t cho động cơ 4 kỳ
Thông
số
Thứ
nguyên
Động cơ xăng

n
min
n
M
n
e
P
r
KG/cm
2
1,03 1,05 1,24
Nguyễn Đức Thiện 6 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
T
r
o
K 1000 1100 1200
∆t
o
C 30 25 20

Ứng với số vòng quay n
min
ta có:
Chọn P
r
= 1,03 KG/cm
2
T
0

’
= 15 + 30 + 273 = 318
o
K
γ
r
=
( )
1000.08545,1.03,19922,0.8,10
318.03,1
−
= 0.0312
T
r
’
=
39,1
139,1
03,1
9922,0
.1000
−






= 988.85
o

K
T
a
=
2,1.0312,01
85,984.2,1.0312,0318
+
+
= 342.18
o
K
Ứng với số vòng quay n
M
ta có:
Chọn P
r
= 1,05 KG/cm
2
T
0
’
= 15 + 25 + 273 = 313
o
K
γ
r
=
( )
1100.08545,1.05,19358,0.8,10
313.05,1

−
= 0,0304
T
r
’
=
39,1
139,1
05,1
9358,0
.1100
−






= 1026,7
o
K
T
a
=
2,1.0304,01
7,1026.2,1.0304,0322
+
+
= 339,38
o

K
Ứng với số vòng quay n
e
ta có:
Chọn P
r
= 1,24 KG/cm
2
T
0
’
= 15 + 20 + 273 = 308
o
K
γ
r
=
( )
1200.08545,1.24,18413,0.8,10
308.24,1
−
= 0,0374
T
r
’
=
39,1
139,1
24,1
8413,0

.1200
−






= 1068,2
o
K
T
a
=
2,1.0374.01
2,1068.2,1.0374,0308
'
+
+
= 340,63
o
K
3. Khối lượng nạp được trong 1 chu kỳ cho V
h
= 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 V
h
’

= 1 lít vì ta chưa xác định V
h
của 1 xilanh.
G
ckl
= G
180
.
γ
d
mg/ckl
Nguyễn Đức Thiện 7 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
G
180
: Khối lượng hỗn hợp tươi (hay không khí) nạp cơ bản
( )
( )
10
,
180
10.
1
15,0
−Τ
−Ρ
=
ε
ε
aa

ha
R
V
G
Mg/ckl
Trong đó:
P
a
- Áp suất trung bình cuối kỳ nạp KG/cm
2
V
’
h
= 0,001m
3
T
a
– Nhiệt độ trung bình cuối kỳ nạp
o
K
R
a
= R
hht
= 27,844 KGm/kg.độ
γ
d
– Hệ số điền đầy xilanh do tính góc đóng muộn
ϕ
2

của xupáp nạp,
chọn theo bảng 2.
Bảng 2
Loại động cơ n
min
n
M
n
e
Động cơ xăng 0,9 1 1,2
Ứng với số vòng quay n
min
ta có:
G
180
=
( )
( )
10
10.
18,10.18,342.844,27
5,08,10.001,0.9922,0
−
−
= 1094,5 mg/ckl
G
ckl
= 1094,5.0,9 = 985,08 mg/ckl
Ứng với số vòng quay n
M

ta có:
G
180
=
( )
( )
10
10.
18,10.38,339.844,27
15,08,10.001,0.9358,0
−
−
= 1040,8 mg/ckl
G
ckl
= 1040,8.1 = 1040,8 mg/ckl
Ứng với số vòng quay n
e
ta có:
G
180
=
( )
( )
10
10.
18,10.63,340.844,27
15,08,10.001,0.8413,0
−
−

= 932,31 mg/ckl
G
ckl
= 932,31.1,2 = 1118,8 mg/ckl
4. Hệ số nạp
v
η
η
v
=
lt
ckl
G
G
; G
lt
=
00
0
.
.
Τ
Ρ
R
V
h
hay G
lt
=
kk

hk
R
V
Τ
Ρ
.
.
R
0
= R
hht

Có thể tính
η
v
cho động cơ 4 kỳ không tăng áp bằng công thức sau:
η
v
=
( )
t
ra
∆+Τ
Τ
−Ρ
Ρ−Ρ
0
0
0
.

1.
.
ε
ε
Nguyễn Đức Thiện 8 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Thay số vào ta được:
Ứng với chế độ n
min
, chọn P
r
= 1,03 ta có:
η
v
=
( )
318
288
.
18,10.1
03,19922,0.8,10
−
−
= 0,8951
Ứng với chế độ n
M
, chọn P
r
= 1,05 ta có:
η

v
=
( )
313
288
.
18,10.1
05,19358,0.8,10
−
−
= 0,8504
Ứng với chế độ n
e
, chọn P
r
= 1,15 ta có:
η
v
=
( )
308
288
.
18,10.1
24,18413,0.8,10
−
−
= 0,7486
5. Tính mức tiêu hao nhiên liệu trong một chu kỳ G
nlck1

ứng với
'
h
V
= 1 lít
(cần để tính T
z
)
Đối với động cơ xăng, ta có công thức tính như sau:
G
nlckl
=
1.
0
+l
G
ckl
α
Với 3 chế độ tính toán G
ckl
ta tính được G
nlckl
với 3 chế độ tương ứng:
Ứng với số vòng quay n
min
ta có:
G
nlckl
=
10725,15.9,0

08,985
+
= 67,632 mg/ckl
Ứng với số vòng quay n
M
ta có:
G
nlckl
=
10725,15.9,0
8,1040
+
=71,461 mg/ckl
Ứng với số vòng quay n
e
ta có:
G
nlckl
=
10725,15.9,0
8,1118
+
=76,811 mg/ckl
Nguyễn Đức Thiện 9 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Chương 4
QUÁ TRÌNH NÉN
1. Áp suất cuối quá trình nén P
c
P

c
= P
a
.
1
n
ε
KG/cm
2
Trong đó:
n
1
– Chỉ số đa biến, Tính theo công thức thực nghiệm sau đây:
n
1
= 1,39 - 0.03.
tt
e
n
n
n
e
– Tốc độ tính toán lúc đạt N
emax

n
tt
– Tốc độ tính toán (n
tmin
, n

tmax
, n
e
).
Thay số ta được:
Ứng với chế độ n
min
n
1
= 1,39 – 0,03.
1240
6200
= 1,24
P
c
= 0,9922.10,8
1,24
= 18,969 KG/cm
2
Ứng với chế độ n
M
n
1
= 1,39 – 0,03.
4700
6200
= 1,35
P
c
= 0,9358.10,8

1,35
= 23,268 KG/cm
2
Ứng với chế độ n
e

n
1
= 1,39 – 0,03.
6200
6200
= 1,36
P
c
= 0,8413.10,8
1,36
= 21,4 KG/cm
2
2. Nhiệt độ cuối kỳ nén T
c
T
c
= T
a
.
ε
n1-1
Suy ra ta tính T
c
như sau:

Ứng với chế độ n
min
T
c
= 342,18.10,8
1,24-1
= 605,72
o
K
Ứng với chế độ n
M
T
c
= 339,38.10,8
1,35-1
= 781,31
o
K
Nguyễn Đức Thiện 10 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Ứng với chế độ n
e
T
c
= 340,63.10,8
1,36-1
= 802,25
o
K
Chương 5

QUÁ TRÌNH CHÁY
1. Xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy (nhiệt độ cao nhất của chu trình)
T
z
Đối với động cơ xăng:
( )
( )
cvhhtzvspc
rckl
nlcklhuu
CC
G
Gh
Τ−Τ=
+
∆−

1.

γ
ξ
G
nlckl
– Mức nhiên liệu trong 1 chu kỳ sống với V
h
’ = 1 lít
G
ckl
– Khối lượng nạp được trong 1 chu kỳ cho V
h

’ = 1 lít
α
- Hệ số dư không khí
l
0
– Lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu
ξ
- Hệ số sử dụng nhiệt có tính mất nhiệt vì phân li các phần tử khí, chọn
theo tốc độ bảng sau:
Loại động cơ n
min
n
M
n
e
Động cơ xăng 0,85 0,89 0,91
Ta đã biết được T
c
tính trong quá trình nén thay vào và rút gọn phương trình
trên sẽ trở thành phương trình bậc 2 như sau:
( )
( )
cczz
rckl
nlcklhuu
TT
G
Gh
Τ+−Τ+=
+

∆−
).000016,01777,0().000023,0185,0(
1.

γ
ξ
⇒
( )
( )
0).000016,01777,0(
1.

185,0000023,0
2
=+−
+
∆−
−+
cc
rckl
nlcklhuu
zz
TT
G
Gh
TT
γ
ξ
Hay viết dưới dạng:
0

2
=+Τ+Τ CBA
zz
Trong đó:
A = 0,000023
B = 0,185






++
+
∆−
−=
cc
rckl
nlckluu
TT
G
Ghh
C ).000016,01777,0(
)1.(
) (
γ
ξ
Sau khi giải phương trình bậc hai trên ta lấy nghiệm dương.
Nguyễn Đức Thiện 11 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong

Thay số ta có:
Ứng với chế độ n
min






++
+
−
−= 72,605).72,605.000016,01777,0(
)0312,01.(08,985
632,67).147410600.(85,0
C

= - 629,99
Suy ra:
099,629.185,0.000023,0
2
=−Τ+Τ
zz
Phương trình có 2 nghiệm
T
z
= 2578,67
o
K
T

z
= -10622,14 < 0 (loại)
Ứng với chế độ n
M






++
+
−
−= 31,781).31,781.000016,01777,0(
)0304,01.(8,1040
461,71).147410600.(89,0
C

= - 689,8
Suy ra:
08,689.185,0.000023,0
2
=−Τ+Τ
zz
Phương trình có 2 nghiệm
T
z
= 2772,79
o
K

T
z
= -10861,27 < 0 (loại)
Ứng với chế độ n
e








++
+
−
−= 25,802).25,802.000016,01777,0(
)0374,01.(8,1118
811,76).147410600.(91,0
C
= - 702,5
Suy ra:
0702,5.185,0.000023,0
2
=−Τ+Τ
zz
Phương trình có 2 nghiệm
T
z
= 2813,31

o
K
T
z
= -10856,78 < 0 (loại)
2. Xác định áp suất cuối quá trình cháy (cực đại của chu trình) P
z

P
z
=
c
z
c
Τ
Τ
Ρ
β
KG/cm
2
Suy ra ta tinh P
z
như sau
Ứng với chế độ n
min
Nguyễn Đức Thiện 12 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
P
z
=

72,605
7,2578
.969,18.08545,1
= 87,656 KG/cm
2
Ứng với chế độ n
min
P
z
=
31,781
8,2772
.268,23.08545,1
= 89,631 KG/cm
2
Ứng với chế độ n
min
P
z
=
25,802
3,2813
.4,21.08545,1
= 81,457 KG/cm
2
Nguyễn Đức Thiện 13 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Chương 6
TÍNH QUÁ TRÌNH DÃN NỞ
1. Chỉ số dãn nở đa biến n

2
n
2
= 1,20 + 0,03.
tt
e
n
n

Trong đó:
n
e
, n
hd
-

Tốc độ lúc đạt N
emax
n - Tốc độ tính toán n
min
, n
M
, n
e
.
Thay số vào ta được
Ứng với chế độ n
min
n
2

= 1,20 + 0,03.
1240
6200
= 1,35
Ứng với chế độ n
min
n
2
= 1,20 + 0,03.
4700
6200
= 1,24
Ứng với chế độ n
min
n
2
= 1,20 + 0,03.
6200
6200
= 1,23
2. Áp suất cuối quá trình dãn nở P
b
P
b
=
2
n
z
ε
Ρ

KG/cm
2
Thay số vào ta được
Ứng với chế độ n
min
P
b
=
35,1
8,10
656,87
= 3,529 KG/cm
2
Ứng với chế độ n
min
P
b
=
24,1
8,10
631,89
= 4,693 KG/cm
2
Ứng với chế độ n
min
Nguyễn Đức Thiện 14 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
P
b
=

23,1
8,10
457,81
= 4,363 KG/cm
2
3. Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở T
b
T
b
=
1
2
−
Τ
n
z
ε
Thay số vào ta được
Ứng với chế độ n
min
T
b
=
135,1
8,10
7,2578
−
= 1121,2
o
K

Ứng với chế độ n
min
T
b
=
124,1
8,10
8,2772
−
= 1568
o
K
Ứng với chế độ n
min
T
b
=
123,1
8,10
3,2813
−
= 1627,5
o
K
Nguyễn Đức Thiện 15 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Chương 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 P
t
’
( )








−
Ρ−Ρ
−
−
Ρ−Ρ
−
=
1
.
1
.
.
1
1
12
'
nn
P

acbz
t
εε
ε
KG/cm
2
Thay số vào ta được
Ứng với chế độ n
min
( )
935,10
124,1
9922,0.8,10969,18
135,1
529,3.8,10656,87
.
18,10
1
'
=






−
−
−
−

−
−
t
P
o
K
Ứng với chế độ n
M
( )
756,12
135,1
9358,0.8,10268,23
124,1
693,4.8,10631,89
.
18,10
1
'
=






−
−
−
−
−

−
t
P
o
K
Ứng với chế độ n
e
( )
742,11
136,1
8413,0.8,104,21
123,1
363,4.8,10457,81
.
18,10
1
'
=






−
−
−
−
−
−

t
P
o
K
*) Tính áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị của chu trình P
i
Đối với động cơ 4 kỳ
P
i
=
µ
.P
t
’ -
∆
P
i
KG/cm
2
Trong đó
µ
= 0,92
÷
0,97 - Tổn hao nhiệt do vẽ tròn đồ thị;
Chọn
µ
= 0.95
∆
P
i

= P
a
– P
r
∆
P
i
- Tính mất nhiệt cho công bơm ở động cơ không tăng áp (công
nạp và thải khí).
Thay số vào ta được
Ứng với chế độ n
min
P
i
= 0,95.10,935 – (0,9922 – 1,03) = 10,426 KG/cm
2
Nguyễn Đức Thiện 16 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Ứng với chế độ n
M
P
i
= 0,95.12,756 – (0,9358 – 1,03) = 12,232 KG/cm
2
Ứng với chế độ n
e
P
i
= 0,95.11,742 – (0,8413 – 1,03) = 11,553 KG/cm
2

*) Tính hiệu suất cơ học của động cơ
η
ch
η
ch
= 1-
i
ch
Ρ
Ρ
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
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.
Thay số vào ta được
Ứng với chế độ n
min
4307,3
30
1240.083,0
30
.
min
===
nS
V
P
P
ch
= 0,5 + 0,13.V
p
= 0,5 + 0,13.3,4307 = 0,946
9093,0
426,10
946,0
11
=−=
Ρ

Ρ
−=⇒
i
ch
ch
η
KG/cm
2
Ứng với chế độ n
M
003,13
30
4700.083,0
30
.
min
===
nS
V
P
P
ch
= 0,5 + 0,13.V
p
= 0,5 + 0,13.13,003 = 2,1904
8209,0
232,12
1904,2
11
=−=

Ρ
Ρ
−=⇒
i
ch
ch
η
KG/cm
2
Ứng với chế độ n
e
Nguyễn Đức Thiện 17 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
153,17
30
6200.083,0
30
.
min
===
nS
V
P
P
ch
= 0,5 + 0,13.V
p
= 0,5 + 0,13.17,153 = 2,7299
7637,0
553,11

7299,2
11
=−=
Ρ
Ρ
−=⇒
i
ch
ch
η
KG/cm
2
*) Áp suất trung bình thực tế Pe
P
e
= P
i
.
η
ch
KG/cm
2
Thay số ta được
Ứng với chế độ n
min
P
e
= 10,426.0,9093 = 9,4797 KG/cm
2
Ứng với chế độ n

min
P
e
= 12,232.0,8209 = 10,042 KG/cm
2
Ứng với chế độ n
min
P
e
= 11,553.0,7637 = 8,8235 KG/cm
2
2. Tính suất tiêu hao nhiên liệu thực tế g
e
g
e
=
ch
i
g
η
gam/ml h (gam/mã lực giờ)
Trong đó:
η
ch
- Hiệu suất cơ học;
g
i
- Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị.
g
i

=
( )
1
.
.270000
00
0
+ΤΡ
Ρ
lR
hhti
v
α
η
kg/ml h
Thay số vào ta được
Ứng với chế độ n
min
47,198
)10725,15.9,0.(288.844,27.426,10
10.8951,0.1
.270000
3
=
+
=
i
g
g/ml h
27,218

9093,0
47,198
===
ch
i
e
g
g
η
g/ml h
Ứng với chế độ n
M
Nguyễn Đức Thiện 18 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
7,160
)10725,15.9,0.(288.844,27.232,12
10.8504,0.1
.270000
3
=
+
=
i
g
g/ml h
75,194
8209,0
7,160
===
ch

i
e
g
g
η
g/ml h
Ứng với chế độ n
e
79,149
)10725,15.9,0.(288.844,27.553,11
10.7486,0.1
.270000
3
=
+
=
i
g
g/ml h
13,196
7637,0
79,149
===
ch
i
e
g
g
η
g/ml h

3. Công suất thực tế N
e
ở các tốc độ
N
e
=
τ
.450
niV
he
Ρ
ml
Nhưng đến đây ta chưa 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.
Ứng với chế độ n
min
586,57
6200.8235,8
1240.4797,9
.268
.
.
.

minmin
maxmin
===
eeN
e
ee
nP
nP
NN
ml
Ứng với chế độ n
M
21,231
6200.8235,8
4700.042,10
.268
.
.
.
max
===
eeN
MeM
eeM
nP
nP
NN
ml
Ứng với chế độ n
e

268
max
==
eee
NN
ml
4. Mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1 giờ G
nl
G
nl
= g
e
N
e
Kg/h
Thay số vào ta được
Ứng với chế độ n
min
G
nl
= 218,27.57,586 = 12570 Kg/h
Ứng với chế độ n
M
G
nl
= 194,75.231,217 = 45029 Kg/h
Ứng với chế độ n
e
G
nl

= 196,13.268 = 52564 Kg/h
Nguyễn Đức Thiện 19 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
5. Mô men có ích của động cơ M
e
M
e
= 716,2.
n
N
e
KGm
Trong đó
N
e
- Công suất thực tế (mã lực).
n - Tốc độ vòng quay (vòng/phút).
Thay số vào ta được
Ứng với chế độ n
min
M
e
= 716,2.
1240
586,57
= 33,261 KGm
Ứng với chế độ n
M
M
e

= 33,6 KGm
Ứng với chế độ n
e
M
e
= 716,2.
6200
268
= 30,958 KGm
6. Các hiệu suất của động cơ
*) Hiệu suất nhiệt
η
t
(ứng với chu trình lý thuyết)
η
t
= 1 -
1
1
−k
ε
Trong đó
k - Trị số đoạn nhiệt, xác định tuỳ thuộc
α
vì
α

≤
1 nên k = 0,39.
α

+ 0,887
Suy ra
k = 0,39.0,9 + 0,887 = 1,238
4324,0
8,10
1
1
1
1
238,01
=−=−=⇒
−k
t
ε
η
*) Hiệu suất chỉ thị (ứng với đồ thị công)
η
i
(Mới tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí và cháy).
η
i
=
ui
hg .
632
Thay số vào ta được
Ứng với chế độ n
min
η
i

=
3
10.
10600.47,198
632
= 0,3004
Nguyễn Đức Thiện 20 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Ứng với chế độ n
M
η
i
=
3
10.
10600.7,160
632
= 0,371
Ứng với chế độ n
e
η
i
=
3
10.
10600.79,149
632
= 0,398
*) Hiệu suất thực tế
η

e
(Tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí, cháy và công cơ học).
η
e =
η
i
-
η
ch
=
ue
hg .
632
Thay số vào ta được
Ứng với chế độ n
min
η
e
=
273,010.
10600.27,218
632
.
632
3
==
ue
hg
Ứng với chế độ n
M

η
e
=
306,010.
10600.75,194
632
.
632
3
==
ue
hg
Ứng với chế độ n
e
η
e
=
294,010.
10600.13,196
632
.
632
3
==
ue
hg
Trong tính toán chính xác:
η
t
>

η
i
>
η
e
=> Thỏa mãn.
Nguyễn Đức Thiện 21 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Chương 8
XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ
Việc xác định các kích thước cơ bản của động cơ xuất phát từ các thông số:
N
emax
- Công suất lớn nhất tại số vòng quay n
e
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
=
τ

.450
niV
he
Ρ
⇒
V
h
=
i.n .P
. 450 .N
e
emax
τ
(lít)
Thay số ta được
V
h
=
6.6200 8,8235.
4 . 450 268.
= 1,47 (lít)
Nguyễn Đức Thiện 22 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Chương 9
CÂN BẰNG NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ
Trong phần cân bằng nhiệt này sẽ tính xem toàn bộ lượng nhiệt do hỗn hợp
cháy phát ra Q
1
(ở chu trình lý thuyết là lượng nhiệt cấp vào) phân bố như thế nào
cho phần nhiệt sinh công có ích thực sự (N

e
) tức là Q
e
. Phần nhiệt Q
lm + x
theo nước
làm mát và khí xả ra ngoài (ở chu trình lý thuyết đây là Q
2
đưa 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 như sau:
Q
1
= 100%
Q
e
=
η
e
.100%
Q
lm+x
= (1-
η
t

).100%
Q
lh.lt
= (
η
t
-
η
i
).100%
Q
ch
= (
η
i
-
η
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
= η

e
.100%
27,32 30,6 29,4
Q
lm+x
= (1- η
t
).100%
55,76 55,76 55,76
Q
ch
= (η
i
- η
e
).100%
2,7 6,5 10,4
Q
lhlt
= (η
t
- η
i
).100%
13,22 6,14 3,44
Tổng cộng 100% 100% 100%
Nguyễn Đức Thiện 23 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong
Nguyễn Đức Thiện 24 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47
Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Bộ Môn Động Cơ Đốt Trong

Đồ thị cân bằng nhiệt
CHƯƠNG 10
CÁCH DỰNG CÁC ĐỒ THỊ KHI TÍNH NHIỆT
1. Dựng đường đặc tính ngoài N
e
, M
e
, G
e
Tính ở 3 chế độ tốc độ ta có 3 điểm cho mỗi đường cong trên và vẽ chúng
theo dạng các đồ thị mẫu qua 3 điểm đó (chú ý: N
emax
tại n
e
, M
emax
tại n
M
, và g
emin
tại
n
min
trong khoảng n
m
-n
e
).
Nguyễn Đức Thiện 25 Lớp TĐHTK Cơ Khí – K47