BÀI tập lớn NGUYÊN lý ĐỘNG cơ đốt TRONG

BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Họ và tên:
Mã sinh viên:
Lớp:
Trường: Đại học Giao thông Vận tải

Đề 10
Nghiên cứu động cơ Diesel Mitsubishi Pajero(4D56).

Thông số kỹ thuật
Đường kính xi lanh D, mm
Hành trình pittông S, mm
Số xi lanh (i)
Tỷ số nén ( )
Công suất động cơ Ne (mã lực)
Số vòng quay n (vòng/phút)
Góc phun sớm s (độ)
Góc mở xupap nạp 1 (độ)
2 (độ)
Góc mở sớm xupap thải 3 (độ)
4 (độ)

Giá trị
91,1
98
4
21
75kW
4000
20o
49o

55o
52o
17o

Chương I: Chọn các thông số cơ bản – Chọn chế độ tính toán.


Với động cơ Diesel ta chọn các thông số cơ bản như sau:
 nmin = 0,4 .nhd = 0,4 .4000 = 1600(vòng/phút).
 nM = 0,6 .nhd = 0,6 .4000 = 2400(vòng/phút).

Chương II: Nhiên liệu và hỗn hợp các sản phẩm cháy.
1. Chọn nhiên liệu và các thành phần của nhiên liệu.
Nhiên liệu Diesel có trị số Xetan 4055
hu= 10000 Kcal/kg
Thành phần gồm có Cacbon (gC ) Hydro(gH ) và Oxy (gO )
gC =0,86 ; gH = 0,126 ; gO = 0,004

2. Chọn hệ số dư không khí :
Chọn = 2,0 Vì động cơ có nhd= 4000 vòng/phút.
3. Lượng không khí lí thuyết L0 cầm để đốt buồng cháy hoàn toàn
1kg nhiên liệu:
14,34(Kgkk/Kgnl)
4. Lượng không khí thực tế để đốt 1kg nhiên liệu:
l = .l0 = 2. 14,34= 28,68(Kgkk/Kgnl)
5. Thành phần sản phẩm cháy Gi :
GCO2 = gC = 0,86 3,15Kg
GO2 =( -1)(gC +8gH – gO)=(2-1)( .0,86+8.0,126 – 0,004)= 3,2973Kg
GH2O = 9.gH = 9.0,126= 1,134Kg
GN2 =0,77..l0 = 0,77.2. 14,34= 22,0836Kg

Kiểm tra lại: i = 29,6649Kg
6. Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy gi :
gCO2 = GCO2/Gspc =3,15/29,6649= 0,1062
gO2 = GCO/Gspc =1,9782/29,6649= 1,2567
gH2O = GH2O/Gspc =1,134/29,6649= 0,0382
gN2 = GN2/Gspc =22,0836/29,6649= 0,7445
∑gi = gCO2 + gO2 + gH20 + gN2 =0,1062 + 1,2567 + 0,0382 + 0,7445= 0,9856.
7. Hằng số của khí nạp trước lúc cháy:
Vì chỉ nạp không khí sau đến cuối quá trình nén mới phun nhiên liệu
nên ở đây là hằng số khí của không khí.
Rhht = Rkk = 29,27 KGm/kg.độ.
8. Hằng số khí của sản phẩm cháy Rspc :
RCO2 =19,3 KGm/kg.độ
RCO =30,3 KGm/kg.độ
RH2O =47,1 KGm/kg.độ
RN2 =30,3 KGm/kg.độ
RO2 =26,5 KGm/kg.độ
Rspc = (giRi)= gCO2.RCO2 + gO2.RO2 + gH2O.RH20 + gN2.RN2


=0,1316.19,3+0,0827.26,5+0,0473.47,1+0,7384.30,3=29,3328
(KGm/kg.độ)
9. Hệ số biến đổi phân tử
= Rspc/Rhht = 29,3328/29,27= 1,0021.
10. Nhiệt dung của chất khí.
I/ Hỗn hợp tươi.
Cvhht = Cvkk
II/ Sản phẩm cháy:
Nhiệt dung của sản phẩm cháy Cvspc
Cvspc = gi.Cvi

CVCO2 = 0,186 + 0,000028.Tz Kcal/kg.độ
CVCO = 0,171 + 0,000018.Tz Kcal/kg.độ
CVO2 = 0,150 + 0,000016.Tz Kcal/kg.độ
CH2O = 0,317 + 0,000067.Tz Kcal/kg.độ
CVN2 = 0,169 + 0,000017.Tz Kcal/kg.độ
Cvspc=gi.Cvi= gCO2.CVCO2+gO2.CVO2 +gH2O.CH2O +gN2.CN2
=0,1316.(0,186+0,000028.Tz) + 0,0827 .(0,150+0,000016.Tz)
+0,0473x(0,317+0,000067.Tz) +0,7384x(0,169+0,000017.Tz)= 0,1822+2,156995
.Tz.

Chương III: Quá trình nạp
1. Xác định áp suất trung bình của quá trình nạp Pa.
Pa=
Trong đó: -n: Tốc độ vòng quay tại chế độ tính toán.
-Vh’=0,001m3

-P0=1KG/cm2
-ftb=fe.(ne/1000)=4.(4000/1000)=m2/lít
-

-: Tỉ số nén của động cơ
-: Hệ số tổn thát ở đường ống nạp, hệ số tốc độ = 0,7.
Với nmin=1600 vòng/phút.
Pa == 0,9856Kg/cm2.
Với nM=2400 vòng/phút.
Pa ==0,9679Kg/cm2.
Với ne= 4000 vòng/phút.
Pa ==0,9127Kg/cm2.
2. Xác định nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta.
Động cơ 4 kỳ không tăng áp:

Ta = 0K
To’ = to + t + 273
to=15oC. 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 (hoặc chấ khí
ở động cơ Diesel) ta chọn theo bảng sau:
: Hệ số khí sót được tính theo công thức sau:
=
,: Áp suất và nhiệt độ đầu quá trình nạp chọn theo bảng sau:
: Hệ số biến đổi phần tử =(Mspc/Mhht)=(Rspc/Phht).
: Tỷ lệ nhiệt dung của khí trước khi cháy và sau khi cháy.
 = 1,1
Tr’= 0K
m=1,28: Chỉ số dãn nở đa biến.
Với nmin ta chọn: t=35 oC, = 1,02KG/cm2, = 9000K.
To’= to + t + 273= 15+35+273=3230K.
Tr’= 0K=900.=893,270K.
== =0,0186.
Ta = = =334 0K.
Với nM ta chọn: t=30 oC, = 1,06KG/cm2, = 9500K.
To’= to + t + 273= 15+30+273=3180K.
Tr’= 0K=950.=939,170K.
== =0,0184
Ta = = =330,32 0K.
Với ne ta chọn: t=25 oC, = 1,12KG/cm2, = 10000K.
To’= to + t + 273= 15+25+273=3130K.
Tr’= 0K=1000.=956,210K.
== =0,0194

Ta = = =326,44 0K.
3. Khối lượng nạp được trong 1 chu kỳ cho Vh=1 lít G nl:
Gckl=G180. mg/ckl
G180 : Khối lượng hỗn hợp tươi(hay không khí) nạp cơ bản :
G180 = mg/ckl
’
V h = 0,001m3 , ε = 21


Ra = Rkk =29,27 KGm/kg.độ
Với nmin=1600 vòng/phút, =1,Pa=0,9856Kg/cm2, Ta=3340K.
G180=.1010=.1010= 1051mg/ckl.
Gckl=G180.=1051mg/ckl.
Với nM=2400 vòng/phút, , =1,02,Pa=0,9679Kg/cm2, Ta=330,32 0K.
G180=.1010=.1010=1043,64mg/ckl.
Gckl=G180.=1043,64.1,02=1064,5128mg/ckl.
Với nhd=4000 vòng/phút, , =1,08,Pa=0,9127Kg/cm2, Ta=326,44 0K.
G180=.1010=.1010=995,81mg/ckl.
Gckl=G180.=995,81.1,08=1075,4748mg/ckl.
4. Hệ số nạp :
v =

Po=1KG/cm2, =21
Với nmin=1600 vòng/phút.
v = .=.=0,89
Với nM= 2400 vòng/phút.
v = .=.=0,88
Với ne= 4000 vòng/phút.
v = .=.=0,84
5. Tính mức tiêu hao nhiên liệu trong một chu kỳ ứng v ới V h’= 1 lít Gnlckl

( cần để tính Tz):
Khi tính Tz sẽ chọn 4550 mg/Ckl.

Chương IV:Quá trình nén.
1. Áp suất cuối quá trình nén Pc:
Pc= Pa. KG/cm2
Với nmin= 1600 vòng/phút.
n1=1,38-0,03.= 1,38-0,03.=1,305
Pc= Pa.= .211.305= 52,38KG/cm2
Với nM= 2400 vòng/phút.
n1=1,38-0,03.= 1,38-0,03.=1,33
Pc= Pa.= 0,9679.211.33= 55,51KG/cm2
Với ne= 4000 vòng/phút.
n1=1,38-0,03.= 1,38-0,03.=1,35
Pc= Pa.= 0,9127.211.35= 55,63KG/cm2
2. Nhiệt độ cuối kỳ nén Tc:
Tc= Ta.0K.
Với nmin= 1600 vòng/phút.


Tc= Ta.=334.211.305-1=845,320K.
Với nM= 2400 vòng/phút.
Tc= Ta.=330,32.211.33-1=902,130K.
Với ne= 4000 vòng/phút.
Tc= Ta.=326,44.211.35-1=947,50K.

ChươngV: Tính quá trình cháy.
1. Xác đinh nhiệt độ cuối quá trình cháy( Nhiệt đ ộ cao nh ất c ủa quá
trình)Tz:
(1)

Với nmin= 1600 vòng/phút.
= 0,75, Gnlckl= 50 mg/Ckl, Gckl =1051mg/Ckl, Cvspc=0,1822+2,15699-5.Tz, =2
Vvkk=0,165+0,000017.Tc=0,165+0,000017. 845,32=0,1794Kcal/kg.độ.
(1) +(0,1794+0,07.2). 845,32=(0,1822+2,15699..Tz+0,07. 1,0021).Tz
620,29=0,2523Tz+2,15699.

Vậy 0K.
Với nM=2400vòng/phút.
= 0,75, Gnlckl= 50 mg/Ckl, Gckl =1064,5128mg/ckl, Cvspc=0,1822+2,15699-5.Tz,
=2
Vvkk=0,165+0,000017.Tc=0,165+0,000017.902,13=0,18Kcal/kg.độ.
(1) +( 0,18+0,07.2). 902,13=(0,1822+2,15699..Tz+0,07. 1,0021).Tz
634,59=0,2523Tz+2,15699.

Vậy 0K.
Với ne=4000vòng/phút.
= 0,75, Gnlckl= 50 mg/Ckl, Gckl =995,81mg/ckl, Cvspc=0,1822+2,15699-5.Tz,
=2
Vvkk=0,165+0,000017.Tc=0,165+0,000017. 947,5=0,1811Kcal/kg.độ.
(1) +( 0,1811+0,07.2). 947,5=(0,1822+2,15699..Tz+0,07. 1,0021).Tz
673,65=0,2523Tz+2,15699.

Vậy 0K.
2. Xác đinh áp suất cuối quá trình cháy (cực đại của chu trình) P z:
Pz=.PcKG/cm2
Với nmin= 1600 vòng/phút.
Pz=. Pc=52,38.2=104,760K.
Với nM= 2400 vòng/phút.
Pz=. Pc=55,51.2=111,020K.

Với ne= 4000 vòng/phút.
Pz=. Pc=55,63.2=111,260K.

ChươngVI: Tính quá trình giản nở.
1. Chỉ số giãn nở đa biến n2:
n2=1,2+0,03.
Với nmin= 1600 vòng/phút.
n2=1,2+0,03.=1,2+0,03.=1,275
Với nM= 2400 vòng/phút.
n2=1,2+0,03.=1,2+0,03.=1,25
Với ne= 4000 vòng/phút.
n2=1,2+0,03.=1,2+0,03.=1,23
2. Áp suất cuối quá trình giãn nở: Pb
Pb=Pz.
=.
Với nmin= 1600 vòng/phút.
= . = .=1,23
Pb=Pz.=104,76.=2,81KG/cm2.
Với nM= 2400 vòng/phút.
= . = .=1.18
Pb=Pz.=111,02.=3,07KG/cm2.
Với ne= 4000 vòng/phút.
= . = .=1.185
Pb=Pz.=111,26.=3,24KG/cm2.
3. Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb:
Tb= Tz
Với nmin= 1600 vòng/phút.
Tb= Tz=.=952,77KG/cm2.
Với nM= 2400 vòng/phút.

Tb= Tz=.=1036,09KG/cm2.
Với ne= 4000 vòng/phút.
Tb= Tz=.=1156,76KG/cm2.

ChươngVII: Các thông số cơ bản của chu trình
1. Tính áp suất trung bình thực tế Pe:
I/ Tính áp suất trung bình lý thuyết ở điều kiện nén và giãn n ở đa bi ến Pt’:
(ở chu trình lý thuyết nén và giãn nở đoạn nhiệt là Pt)
Pt’= KG/cm2
Hay Pt’ = . KG/cm2
Với nmin= 1600 vòng/phút.


Pc= 52,38KG/cm2,=2,=1,23,n1=1,305,n2=1,275, =21,=2.
Pt = .
=.
=9,3 KG/cm2.
Vi nM= 2400 vũng/phỳt.
Pc= 55,51KG/cm2,=2,=1,18,n1=1,33,n2=1,25, =21,=2.
Pt = .
=.
=9,63 KG/cm2.
Vi ne= 4000 vũng/phỳt.
Pc= 55,63KG/cm2,=2,=1,185,n1=1,35,n2=1,23, =21,=2.
Pt = .
=.
=10,25 KG/cm2.
II/ Tớnh ỏp sut ch th trung bỡnh ng vi th ca chu trỡnh Pi.
Pi = .Pt - Pi KG/cm2
= 0,95

Pi = Pa Pr
Vi nmin= 1600 vũng/phỳt.
Pt=9,3 KG/cm2, Pa =0,9856Kg/cm2,= 1,02KG/cm2.
Pi = Pa Pr=0,98561,02=-0,0344
Pi = .Pt - Pi= 0,95. 9,3-(-0,0344)=8,87 KG/cm2.
Vi nM= 2400 vũng/phỳt.
Pt=9,63 KG/cm2, Pa =0,9679Kg/cm2,= 1,06KG/cm2.
Pi = Pa Pr=0,96791,06=-1,27521
Pi = .Pt - Pi= 0,95. 9,63-(-1,27521)=10,42 KG/cm2.
Vi ne= 4000vũng/phỳt.
Pt=10,25 KG/cm2, Pa =0,9127Kg/cm2,= 1,12KG/cm2.
Pi = Pa Pr=0,91271,12=-0,2073
Pi = .Pt - Pi= 0,95. 10,25 -(-0,2073)=9,95 KG/cm2.
III/ Tớnh hiu c hc ca ng c
ch=1Pch: áp suất tổn hao vì nhiệt mất cho công cơ học (khắc
phục ma sát và chuyển động các cơ cấu phụ).
Pi : áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị công của chu
trình Pch tính theo công thức thực nghiệm sau đây:


= 0,8+0,17.
=
S=98mm = 0,098m
Với nmin= 1600 vòng/phút, Pi=8,87 KG/cm2.
= = = 0,087 m/sec.
= 0,8+0,17.=0,8+0,17.0,087=0,815 KG/cm2.
ch=1-=1- = 0,9081
Với nM= 2400 vòng/phút, Pi=10,42 KG/cm2.
= = = 0,1306 m/sec.
= 0,8+0,17.=0,8+0,17.0,1306=0,822 KG/cm2.

ch=1-=1- = 0,921
Với ne= 4000 vòng/phút,Pi=9,95 KG/cm2.
= = = 0,217 m/sec.
= 0,8+0,17.=0,8+0,17.0,217=0,837 KG/cm2.
ch=1-=1- = 0,916
IV/Áp suất trung bình thực tế Pe:
Pe = Pi. KG/c
P tại tốc độ nM
Với nmin= 1600 vòng/phút, Pi=8,87 KG/cm2, ch= 0,9081.
Pe = Pi.= 8,87.0,9081=8,0548 KG/c.
Với nM= 2400 vòng/phút, Pi=10,42 KG/cm2, ch=0,921.
Pe = Pi.= 10,42.0,921=9,5968 KG/c.
Với ne= 4000 vòng/phút,Pi=9,95 KG/cm2, ch=0,916.
Pe = Pi.= 9,95.0,916=9,1142 KG/c.
2: Tính suất tiêu hao nhiên liệu thực tế :
= gam/m.l.h
Với nmin= 1600 vòng/phút, Gnlckl= 50 mg/Ckl, Gckl =1051mg/Ckl, =0,89.
’= = =1,47
= 270000.= 270000.=2,93 kg/m.l.h.
= = =3,23 kg/m.l.h.
Với nM= 2400 vòng/phút, Gnlckl= 50 mg/Ckl, Gckl =1064,5128mg/ckl, =0,88.
’= = =1,485.
= 270000.= 270000.=2,44 kg/m.l.h.
= = =2,65 kg/m.l.h.
Gnlckl= 50 mg/Ckl, Gckl =1075,4748mg/ckl, =0,84.
’= = =1,5.
= 270000.= 270000.=2,414 kg/m.l.h.


= = =2,635 kg/m.l.h.

3: Mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1 giờ :
=. Kg/h
Với nmin= 1600 vòng/phút, Pe = 8,0548
= .= 75. = 26,513 m.l
=.= 3,23.26,513= 85,64 Kg/h.
Với nM= 2400 vòng/phút, Pe = 9,5968
= .= 75. = 47,383 m.l
=.= 2,65.47,383= 125,56 Kg/h.
4: Công suất thực tế ở các tốc độ:
Với nmin= 1600 vòng/phút, Pe = 8,0548
= .= 75. = 26,513 m.l
Với nM= 2400 vòng/phút, Pe = 9,5968
= .= 75. = 47,383 m.l
5: Mô men có ích của động cơ :
= 716,2. KGm
Với nmin= 1600 vòng/phút, = 26,513 m.l
= 716,2.= 716,2.= 11,87KGm.
Với nM= 2400 vòng/phút,= 47,383 m.l
= 716,2.= 716,2.= 14,14KGm.
6. Các hiệu suất của động cơ:
I/ Hiệu suất nhiệt .
= 1- .
Với nmin= 1600 vòng/phút,’=1,47>1: k=1,3099.
= 1- .=1- .=0,515.
Với nM= 2400 vòng/phút,’=1,85>1: k=1,311.
= 1- .=1- .=0,534.
’=1,5>1: k=1,312.
= 1- .=1- .=0,54.
II/ Hiệu suất chỉ thị :
=

hu= 10000 Kcal/kg.
Với nmin= 1600 vòng/phút,= 2,93 kg/m.l.h.
= ==0,0216.
Với nM= 2400 vòng/phút,= 2,44 kg/m.l.h.
= ==0,0259.
Với ne= 4000 vòng/phút, =2,414 kg/m.l.h.
= ==0,0262.


III/ Hiệu suất thực tế :
=-=
Với nmin= 1600 vòng/phút,= 3,23 kg/m.l.h.
= - ===0,0161.
Với nM= 2400 vòng/phút,=2,65 kg/m.l.h.
= - ===0,0238.
Với ne= 4000 vòng/phút, = 2,635 kg/m.l.h.
= - ===0,024.

Chương X
CÁCH DỰNG CÁC ĐỒ THỊ KHI TÍNH NHIỆT
Đ1: Dựng đường đặc tính ngoài:

Me = a. MeN;

nM = b. nN

Nex = Nemax .
Mex = MeN .
gex

= ge1 .

Loại động cơ

a

b

c

d

e

f

k

ge1

Xăng

1,25

0,5

1

1

1,20

1

0,8

geN

Diesel BC TN

1,07

0,65

0,5

1,5

1,55

1,55

1

gehd

Xoáy Lốc

1,12

0,65

0,7

1,3

1,35

1,35

1

gehd

Buồng cháy trước

1,09

0,7

0,6

1,4

1,2

1,2

1

gehd

ne= 4000 vòng/phút,

Với nmin= 1600 vòng/phút, =75.
= . = 31,8
= 11,87.= 12,5822
= 2,635. = 2,56
Với nM= 2400 vòng/phút,=75.


= . = 50,4
= 14,14.= 15,8368
= 2,635. = 2,3715
Với ne= 4000 vòng/phút, =75.
= . = 75
= 13,43.= 13,43
= 2,635. = 2,635