bai tap lon nguyen ly dong co dot trong

Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong

GVHD:Dương Việt Dũng

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

NHÓM 10
Danh sách thành viên:
1.
2.
3.
4.
5.

Nguyễn Bá Nhật Nam (nhóm trưởng )
Lê Trọng Hiếu
Nguyễn Văn Trình
Nguyễn Văn Hậu
Hà Văn Minh

Phân công nhiệm vụ các thành viên:
Phương pháp làm việc :
Các thành viên trong nhóm tự đọc qua và nghiên cứu hướng dẫn đã cho
trước. Dựa vào yêu cầu của bài tập là phải tính toán các số liệu theo thứ tự
các bước trong hướng dẫn,vì các thông số tinh toán bước sau đều dựa vào
các thông số đã tính ở bước trước đó.
Để tiện cho viêc tính toán và điều chỉnh thông số nhóm thống nhất phương án
lập các công thức tính toán trên exel. Sau đó từng thành viên trong nhóm
tiến hành ráp số liệu, kiểm tra lại thông số tính toán và tiến hành điều chỉnh
cho phù hợp.

Nhóm thống nhất phân chia nhiệm vụ như sau:
Lập bảng số liệu tính toán trên exel : Nguyễn Bá Nhật Nam
1. Chọn thông số động cơ : Lê Trọng Hiếu, Nguyễn Văn Trình
Tính toán quá trình nạp : Nguyễn Văn Hậu
Tính toán quá trình nén : Hà Văn Minh
Tính toán quá trình cháy : Lê Trọng Hiếu
Tính toán quá trình giản nở :Nguyễn Bá Nhật Nam
Tính các thông số chỉ thị và thông số có ích : Nguyễn Văn Trình
Tính toán xây dựng đường nén : Nguyễn Văn Hậu
Tính toán xây dựng đường giản nở : Hà Văn Minh
Vẽ đồ thị công : Nguyễn Bá Nhật Nam

SVTH: Nhóm 10

1


Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong

GVHD:Dương Việt Dũng

MỤC LỤC
t
rang
1.THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ............................3
2. THÔNG SỐ CHỌN CỦA ĐỘNG CƠ........................................3
3.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA CHU TRÌNH.................4
3.1 Tính quá trình nạp.................................................................4
3.2. Tính quá trình nén................................................................5
3.3. Tính quá trình cháy..............................................................6

3.4. Tính quá trình giản nở..........................................................7
3.5. Các thông số chỉ thị............................................................ .8
3.6. Các thông số có ích..............................................................8
4.VẼ ĐỒ THỊ CÔNG.....................................................................9

SVTH: Nhóm 10

2


Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong

GVHD:Dương Việt Dũng

TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ
1.Thông số cho trước của động cơ :
Động cơ xăng 2NZ-FE cho trước với các thông số sau :
Tên thông số

Ký hiệu

Thứ
nguyên

Giá trị

Công suất có ích
Tỷ số nén
Số vòng quay
Đường kính xilanh

Hành trình piston
Số xilanh
Số kỳ
Góc mở xupáp nạp
Góc đóng muộn xupáp nạp
Góc mở xupáp thải
Góc đóng muộn xupáp thải
Loại buồn cháy
Kiểu xupáp
Suất tiêu hao nhiên liệu

Ne

N
D
S
i

1
2
3
4

Kw

110
9,2
5750
90
86

4
4

ge

g/Km.h

Vòng/phút
mm
mm

Độ
Đô
Độ
Đô
Xupáptreo
330

2.Thông số chọn của động cơ :
Tên thông số
Áp suất khí nạp
Nhiệt độ khí nạp
Hệ số dư lượng không khí
Áp suất cuối kỳ nạp
Áp suất khí sót
Nhiệt độ khí sót
Độ sấy nóng khí nạp mới
Chỉ số đoản nhiệt
Hệ số lợi dụng nhiệt tại z
Hệ số lợi dụng nhiệt tai b

Tỷ số tăng áp suất
hệ số nạp thêm
Hệ số quét buồn cháy
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt

SVTH: Nhóm 10

Ký
hiệu
pk
Tk

pa
pr
Tr
T
m
z
b

1
2
t

Thứ nguyên

Giá trị

MN/m2
K

0,09
300
0,9
0,0765
0,118
900
20
1,45
0,85
0,89
3,45
1,07
0,99
1,17

MN/m2
MN/m2
K

Khoảng giá trị

(0,85 - 1,15)

(0,8-0,9) pk
(0,101 - 0,118)
(900-1000 tr102)
(0-20)
(1.45-1,5)
(0,85 - 0,92)

(0,85 - 0,95)
(2-4)
(1,02-107) tr106
0.99 tr107
theo 

3


Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong
d

Hệ số điền đầy đồ thị

GVHD:Dương Việt Dũng
0,97

(0,95-0,97)

3.Tính toán các thông số của chu trình:
3.1.Tính quá trình nạp :
1.Tính hệ số khí sót  r :

r 

2 .(Tk  T ) pr
. .
Tr
pa

1
1

 p m
1  t .2 . r 
 pa 
0,99.(300+20) 0,118
1
=
.
.
=0.066
1
900
0,0765
1.45
�0,118 �
9,2.1,07-1,17.0,99. �
�
�0,0765 �
2.Tính hệ số nạp :
1


m


Tk
Pa. 
pr

1
v 
 1   t. 2   

(  1) (Tk  T) Pk
 pa  


1
�
�
1,45
1
300
0, 0765 �
�0,118 �
�
v 
9, 2.1, 07  1,17.0.99 �
� � 0.805
(9, 2  1) (300  20) 0, 09 �
0,
0765
�
�
�
�

3.Tính nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta (K) :
p 

Tk  T   t r .Tr  a 
 pr 
Ta 
(1 r )

m 1
m

1,45 1

�0, 0765 �1,45
300  20  1,17.0, 066.900. �
�
�0,118 �  357, 2(K)

(1  0, 066)

4.Tính số mol không khí để đốt cháy một kg nhiên liệu M0 (kmolKk/kgnl) :
1  C H Onl 
1  0,855 0,145 0 
M0 

  0,512 (kmolKk/kgnl)
  


0,21  12 4 32  0,21  12
4
32 
5.Tính số mol khí nạp mới M1 :

1
M 1   .M 0 
(động cơ dùng chế hòa khí)
nl

SVTH: Nhóm 10

4


Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong
M 1  0,9.0,512 

GVHD:Dương Việt Dũng

1
 0, 47
(Kmol)
114

3.2.Tính quá trình nén:
6.Tỷ nhiệt của không khí mCvkk (kJ/kmol.K)
b
0,00419
0, 00419
mCvkk  av  v T  19,806 
.T  19,806 
.357, 2  20,554(kJ/kmol.K)
2
2

2
7.Tỷ nhiệt mol của sản phẩm cháy mC//v (kJ/kmol.K) :
b
m Cv av  v T
2
Nếu 0,71 thì:
a "v  17,997  3,504.  17,997  3,504.0,9  21,151
b "v   360,34  252, 4.  .105   360,34  252, 4.0,9  .10 5  6.103
�
bv�
6.103
T  21,151 
.357, 2  22, 223
2
2
8.Tỷ nhiệt của hỗn hợp cháy mC/v (kJ/kmol.K) :
�
�
mCv�
 av�


mC vkk  r .mC v//
1  r
Có thể viết dưới dạng:
b
m Cv av  v T
2
Trong đó:
� 19,806  0, 066.21,151

av   r .av�
av�

 19,889
1  r
1  0, 066
mC v/ 

bv�

� 0, 00419  0, 066.6.103
bv   r .bv�

 0, 0043
1  r
1  0, 066


=> mCv� av�

bv�
0, 0043
T  19,889 
.357, 2  20, 657
2
2

9.Tính chỉ số nén đa biến trung bình n1 :
Chọn trước n1, thế vào phương trình sau, giải bằng phương pháp mò nghiệm.
Chọn n1= 1,3711

8,314
8,314
n1  1 
 1
 1,3710
�
b
0, 0043
19,889 
357, 2(9, 21,37111  1)
av�
 v Ta ( n1 1  1)
2
2
khi sai số hai vế nhỏ hơn 0,001 thì lấy giá trị đã chọn.

SVTH: Nhóm 10

5


Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong

GVHD:Dương Việt Dũng

10.Tính nhiệt độ cuối kỳ nén Tc (K):
Tc = Ta.  n1 1 = 357,2×9,2 (1,3711-1) = 813,85 (K)
11.Tính áp suất cuối kỳ nén pc (MN/m2) :
pc= pa.  n1 = 0,0765×9,21,3711 =1,604 (MN/m2)

3.3.Tính quá trình cháy

12.Tính M :
Động cơ xăng khi 0,7< 1 thì:

C H
1 

M    0,79. .M 0    .M 0 
12 2
 nl 

0,855 0,145
1 �
�


 0, 79 �0,9 �0,512  �
0,9 �0,512 
� 0.0382
12
2
114 �
�
13.Tính số mol sản phẩm cháy M2 (kmol/kgnl):
M2 = M1 + M = 0,47 + 0,0382 = 0,5082 (kmol/kgnl)
14.Hệ số đổi phân tử lý thuyết.
M 2 0,5082

 1, 081

0 
M1
0, 47
15.Hệ số biến đổi phân tử thực tế :
   1, 081  0, 066
 o r 
 1, 076
1  r
1  0, 066
16.Hệ số biến đổi phân tử tại z :
 1 
1, 081  1 0,85
z  1 o . z  1
.
 1, 073
1   r b
1  0, 066 0,89
17.Tính hệ số toả nhiệt xz tại z:

0,85
xz  z 
 0,955
b 0,89
18.Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn :
 <1 thì  QH = 120000(1-)M0 (động cơ đánh lửa cưỡng bức)
= 120000.(1-0,9)×0,512=6144(KJ/kg.nl)
19.Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z :
� avz�
� bvz�
�

mCvz�
Tz

 
  a v.M 1 1  x z 
a v.M 2  x z 

o 

a vz 

 
M 2  x z  r   M 1 1  x z 
o 

0, 066 �
�
21,151�0,5082 �
0,955 
 19,889 �0, 47 � 1  0,955 
1, 081 �
�
�

 21,101
0, 066 �
�
0,5082 �
0,955 
 0, 47  1  0,955 

1, 081 �
�
�

SVTH: Nhóm 10

6


Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong

GVHD:Dương Việt Dũng


 
  bv.M 1 1  x z 
bv.M 2  x z 
 o 

bvz 

 
M 2  x z  r   M 1 1  x z 
o 

0, 066 �
�
0, 006 �0,5082 �
0,955 
 0, 0043 �0, 47 � 1  0,955 

1, 081 �
�
�

 0, 00593
0, 066 �
�
0,5082 �
0,955 
 0, 47  1  0,955 
1, 081 �
�
�
� avz�
� bvz�
�
mCvz�
Tz  21,101  0, 00593 �1859,18  32,126
20.Nhiệt độ cực đại của chu trình Tz (K):
� 1, 073 �0, 00593  0, 0064
A=  z .bvz�
� 1, 073 �21,101  22, 641
B=  z .avz�
 z (QH  QH )
0,85(43995000  6144000)

 64215,7
C= 
M 1.(1   r )
470 �(1  0,066)

Ta có phương trình bật hai : AT z2  BTz  C 0
2
 0.0064Tz  22, 641Tz  64215, 7  0


Tz1= 1859,18
Tz2= -5396,84
Chọn Tz= 1859,18 (K)
21.Áp suất cực đại chu trình pz.
pz= pc. = 1,604×3.45 =5,534 (MN/m2)

3.4.Tính quá trình giản nở:
22.Tỷ số giản nở sớm :
 1 (động cơ đánh lửa cưỡng bức)
23.Tỷ số giản nở sau:
    9, 2
24.Kiểm nghiệm lại trị số n2:
Chọn trước n2 = 1,246 theo công thức:
8,314
n2 
1
( b   z ).(QH  QH )
bz//
//
 a vz  .(Tz  Tb )
M 1 (1  r ). .(Tz  Tb )
2
8,314
n2 
 1  1, 245

(0,89  0,85).(43995000  6144000)
0, 00593
 21,101 
.(1859,18  1077, 036)
470 �(1  0,066) �1, 076 �(1859,18 1077, 036)
2
1859,18
T
Trong đó : Tb  n2z 1 =
=1077,036(K)
9, 21,246 1

25.Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb (K) :

SVTH: Nhóm 10

7


Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong

GVHD:Dương Việt Dũng

1859,18
1,246 1 =1077,036(K)
 n2  1 9, 2
26.Áp suất cuối quá trình giản nở pb (MN/m2):
p
5,534
pb  nz2 

 0,348 (MN/m2)

9, 21,246
27.Kiểm tra lại nhiệt độ khí sót :
Tb 

Tz

=

m 1

1,45 1

�P �m
�0,118 �1,45
Trtính  Tb � r �  1077, 036 �
�  769,949 (K)
�0,348 �
�Pb �
Trtính  Trchon
769,949  900

 0,145  15% Thỏa mãn điều kiện.
Sai số
Tr
900

3.5.Các thông số chỉ thị :
28.áp suất chỉ thi trung bình lý thuyết (MN/m2):

trong trường hợp động cơ Xăng :
p'i 

pc   
1 
1 
1 
.
.1  n2  1  
.1  n1  1  
  1  n2  1 


 n1  1 


�
1, 604 � 3, 45 �
1
1
1
�
�
�
.�
.�
1

.�
1

� 0,858
1,246 1 �
1,37111 �
9, 2  1 �
1, 246  1 � 9, 2
� 1,3711  1 � 9, 2
�
�
2
29.Áp suất chỉ thi trung bình (MN/m ):
pi  pi�
.d  0,858 �0,97  0,832 (MN/m2)
30.Hiệu suất chỉ thị động cơ  i :
8,314.M 1. pi .Tk 8,314 �470 �0,858 �300
i 

 0,3 06
QH .v . pk
43995000 �0,805 �0, 09
31.suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi (g/kw.h):
3600000
3600000
gi 

 267 (g/kw.h)
QH .i
43995 �0,306
=

3.6.Các thông số có ích :

32.Tổn thất cơ giới pm (MN/m2) :
Theo công thức kinh nghiệm :
Vì : S/D=86/90<1
Pm = a + b.Cm + pr -pa

a = 0,04
b = 0,0135

Pm = 0,04+0,0135×16,483 + 0,118 -0,0765 = 0,304
S .n 0.086 �5750

 16, 483(m / s )
Trong đó : Cm =
30
30
33.Áp suất trung bình (MN/m2) :
pe = pi - pm = 0,832 - 0,304= 0,528
34.Hiệu suất cơ giới (%) :
p
0, 528
m  e 
 0, 635
pi 0,832
35.Suất tiêu hao nhiên liệu có ích:

SVTH: Nhóm 10

8

Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong

GVHD:Dương Việt Dũng

gi
267
=
 420 (g/kw.h)
m
0, 635
36.Hiệu suất có ích (%):
   . = 0,635×0,306 = 0,194
e
m i
ge 

37.Thể tích công tác của đông cơ (dm3) :

Vh 

N e .30.
110 �30 �4

 1, 087 (dm3)
pe .i.n
0,528 �4 �5750

38.Kiểm nghiệm đường kính xilanh (dm):

4.Vh

4 �1, 087.103
Dt 

 0,127 (m)
 .S
3,14 �86.103

4. Vẽ đồ thị công:
39.Xác định các điểm trên đường nén với chỉ số đa biến

.

Phương trình đường nén : . = const , gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì

Pnx  Pc .

Pc .Vcn1  PnxVnxn1 Pc.Vc = PnxVnxn1 . Rút ra

Đặt

1
n1

�
Vnx �
� �
�Vc �

Vnx
P

 i ta có Pnx  nc , với n1 là chỉ số đa biến trung bình
Vc
i1

40.Xây dựng đường cong áp suất trên đường giãn nở
Phương trình của đường giãn nở đa biến P. = const , gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn
nở thì Pz. =Pgnx. . Rút ra

Pgnx  Pz .

1

Trong đó = . , Đặt = i ta có Pgnx 
Ta đã có : Pc  1,604

Pz  5,534
Pa  0,0765
Pb  0,348

Pr  0,118
n1  1,3711
n2  1, 246
SVTH: Nhóm 10

n

Vgnx �2
�
� �
�Vz �

Pz . n2
i n2 , với là chỉ số đa biến trung bình
[MN/m2];
[MN/m2]
[MN/m2];
[MN/m2];
[MN/m2];

9


Bi Tp : Nguyờn Lý ng C t Trong

GVHD:Dng Vit Dng

9, 2
1
Ta cú :

Vh 1087
Vc 132,56
Va Vh Vc 1219,56
Vz .VC 132,56

[ mm3] ;
[ mm3] ;
[ mm3] ;
[ mm3] ;

Cac im c bit :

r (Vc ; Pr ) r (132,56;0,118)

c(Vc ; Pc ) c(132,56;1,604)
a (Va ; Pa ) a (1219,56;0,0765)
b(Va ; Pb ) b(1219,56;0,348)
y (Vc ; Pz ) y (132,56;5,534)
z (Vz ; Pz ) z (132,56;5,534)
Ni cac im trung gian ca ng nộn va ng gión n vi cac im c bit s c
th cụng lý thuyờt

Xaùc õởnh caùc õióứm:
aùnh lổớa sồùm (f).
oùng muọỹn (a) xupaùp naỷp.
Mồớ sồùm (e) xupaùp thaới.
Xac nh cac im k
Trón õoaỷn ba lỏỳy õióứm b1vồùi bb1 = 1/2ba
Aùp suỏỳt cổỷc õaỷi bũng (0,85 - 0,9) pz : Xac nh z
Ni cac im ó xac nh va ng gión n thanh dng cong liờn tc ti CT va CD
va tiờp xỳc vi ng thi s nhõn c th cụng ó hiu chnh
Bng xỏc nh ng nộn v ng gión n

Vx

i

ng nộn

ng gin n

in1

1/in1

Pc/in1

in2

1/in2

Pz* n2 /in2

1Vc

0.133

1

1.00

1.00

1.60

1.00

1.00

5.53

1.2Vc

0.159

1.2

1.28

0.78

1.25

1.26

0.80

4.41

1.5Vc

0.199

1.5

1.74

0.57

0.92

1.66

0.60

3.34

2Vc

0.265

2

2.59

0.39

0.62

2.37

0.42

2.33

3Vc

0.398

3

4.51

0.22

0.36

3.93

0.25

1.41

4Vc

0.53

4

6.69

0.15

0.24

5.63

0.18

0.98

5Vc

0.663

5

9.09

0.11

0.18

7.43

0.13

0.74

6Vc

0.795

6

11.67

0.09

0.14

9.32

0.11

0.59

7Vc

0.928

7

14.41

0.07

0.11

11.30

0.09

0.49

8Vc

1.06

8

17.31

0.06

0.09

13.34

0.07

0.41

9Vc

1.193

9
9.20

20.34
20.96

0.05
0.05

0.075
0.075

15.45
15.88

0.06
0.06

0.36
10
0.35

SVTH:
Nhúm 1.22
10
9.2Vc


Bài Tập : Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong

GVHD:Dương Việt Dũng

Đồ thị công
SVTH: Nhóm 10

11