Đồ án môn học Động cơ đốt trong: Thiết kế động cơ xăng, (không tăng áp), có công suất danh nghĩa Nen = 106 KW, tốc độ quay danh nghĩa nn = 6000 rpm , dùng để trên xe Ô tô KIA carens 2.0 144
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.24 MB, 47 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ĐỀ TÀI : Thiết kế động cơ xăng , (không tăng áp) ,
có công suất danh nghĩa Nen =106 KW , tốc độ quay danh nghĩa
nn = 6000 rpm , dùng để trên xe ô tô KIA carens 2.0 144 hp .
Giáo viên hướng dẫn : TS. LÊ BÁ KHANG
Sinh viên thực hiện : TRẦN DUY ĐẠT
Lớp : 50CKOT
MSSV : 50132162
nha trang , tháng 5 năm 2011
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự hội nhập và phát triển của đất nước, công nghiệp ôtô đang
được đầu tư phát triển mạnh mẽ. Và yêu cầu cấp thiết được đặt ra là đào tạo
đội ngũ kỹ sư, công nhân ô tô lành nghề góp phần xây dựng một nền công
nghiệp đủ mạnh để tạo tiền đề phát triển đất nước. Điều đó đòi hỏi sinh viên
cần trao dồi kiến thức, tìm tòi sáng tạo và áp dụng nhanh chóng vào thực tiễn sản
xuất.
Vì vậy môn học “ Đồ án động cơ đốt trong” là rất cần thiết cho sinh viên
chúng em có vốn hành trang trước khi ra trường. Đây là một môn quan trọng
trong nội dung học tập nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp vận dụng các
kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã có gắng tìm tòi và nguyên cứu một
số tài liệu. Mặc dù vậy nhưng do thời lượng môn học và trình độ có hạn nên
trong quá trình làm đồ án không thể tránh những thiếu sót . Em rất mong nhận
được góp ý của thầy ! em xin chân thành cảm ơn !
Nha trang, tháng 5, năm 2011
Sinh viên thực hiện
PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN
1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ
Đặc điểm động cơ thiết kế
+ Động cơ thiết kế là động cơ Xăng 4 kỳ
+ Động cơ có 4 xy lanh được bố trí thẳng hàng
+ Công suất danh nghĩa của động cơ Nn= 106 kW
+ Số vòng quay danh nghĩa nn= 6000 v/p
Động cơ thiết kế hiện đang được trang bị trên xe ô tô KIA carens 2.0
144 hp
1.2. TỔ CHỨC QUÁ TRÌNH CHÁY
1.2.1. Loại nhiên liệu.
Nhiên liệu dùng cho động cơ là xăng
C = 0,855 ; H = 0,145 ; O = 0 ; S = 0 (TL1/tr 39)
1.2.2 Buồng đốt.
Buồng cháy hình bán cầu
Loại này có đặc điểm là diện tích bề mặt buồng đốt nhỏ gọn. Trong buồng đốt
bố trí một supap nạp và một supap thải, hai supap này bố trí về 2 phía khác nhau.
Trục cam bố trí ở giữa nắp máy và dùng cò mổ để điều khiển sự đóng mở của
supap. Sự bố trí này rất thuận lợi cho việc nạp hỗn hợp khí và thải khí cháy ra
ngoài.
1.2.3 Hệ thống nhiên liệu:
Hệ thống nhiên liệu cung cấp nhiên liệu đến động cơ. Ngoài ra, nó còn có chức
năng loại bỏ những chất bẩn và bụi cũng như điều chỉnh việc cung cấp nhiên
liệu.
Ta chọn hệ thống phun nhiên liệu EFI cho động cơ:
1Bình nhiên liệu: bình dùng để lưu trữ nhiên liệu
2 Bơm nhiên liệu: bơm nhiên liệu từ bình chứa đến động cơ.
3 Lọc nhiên liệu: nó bao gồm có một phần tử lọc để loại bỏ các
chất bẩn trong nhiên liệu.
4 Bộ điều áp nhiên liệu: điều chỉnh áp suất nhiên liệu luôn ở một
giá trị tối ưu, đảm bảo việc phun nhiên liệu ổn định.
5 Vòi phun: phun nhiên liệu vào đường ống nạp cho các xi lanh
tương ứng.
6 Nắp bình nhiên liệu: đậy kín bình nhiên liệu. Có gắn một van để
giữ cho áp suất trong bình không đổi.
*Bơm Nhiên Liệu:
Bơm nhiên liệu từ bình nhiên liệu đến động cơ, do đó cho phép ống nhiên liệu
giữ được một áp suất nhất định.
Có loại bơm trong bình được đặt bên trong bình nhiên liệu và loại bơm trên
đường ống đặt ở giữa đường ống dẫn.
Có nhiều cách dẫn động bơm nhiên liệu khác nhau; Hệ thống EFI (Phun nhiêu
liệu điện tử) dùng bơm có môtơ dẫn động bằng điện.
Loại điện:
Bơm trong bình (loại tuabin)
Bơm trên đường ống (loại rôto)
1 Môtơ
2 Cánh bơm loại tuabin
*Vòi Phun Nhiên liệu
Theo các tín hiệu từ ECU, cuộn dây sẽ hút píttông và mở van để phun nhiên liệu.
Nhiên liệu phun ra từ vòi phun được hoà trộn với không khí, hỗn hợp này được
đưa đến các xi lanh.
Để đạt được tỷ lệ hỗn hợp không khí nhiên liệu tối ưu, ECU điều khiển thời
điểm phun và lượng phun. Lượng phun được điều chỉnh bằng khoảng thời gian
phun.
Bộ Điều Áp Nhiên Liệu
Điều chỉnh áp suất nhiên liệu đến một áp suất nhất định, do vậy việc cung cấp
nhiên liệu luôn được ổn định.
1 Bộ điều áp nhiên liệu
2 Cụm bơm nhiên liệu
1.3. HỆ THỐNG NẠP XẢ
Đối với động cơ 4 kỳ:
Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ điều khiển quá trình thay đổi môi chất công
tác trong động cơ. Thải sạch khí thải khỏi xylanh và nạp đầy không khí
mới vào xylanh động cơ
Điều kiện làm việc:
Tải trọng cơ học cao
Nhiệt độ cao
Tải trọng va đập tốt
Yêu cầu:
Đóng mở đúng quy luật và thời điểm
Độ mở lớn
Đóng kín xupap thải không tự mở trong quá trình nạp
Ít mòn, tiếng ồn nhỏ, dễ dàng điều chỉnh sữa chữa, giá thành chế
tạo thấp
Từ đó ta chọn:
Chọn cơ cấu phân phối khí kiểu xu páp treo
Kiểu truyền động gián tiếp trục cam được truyền động qua trung gian bởi
bánh răng trung gian ( bánh răng nghiêng) ăn khớp êm dịu bền.
Trục cam lắp ở thân máy điều khiển xupap qua trung gian của con đội đũa
đẩy cần mổ
Phương pháp dẫn động: camcon đội đũa đẩy đòn gánh vì kết cấu đơn
giản, Là loại cơ cấu phối khí được dùng phổ biến,có kết cấu dơn giản,
dễ chế tạo dễ điều chỉnh, giá thành không cao lắm.
Điều chỉnh khe hở nhiệt xu páp bằng tay( khe hở nhiệt là khe hở được tạo
ra bởi tất cả các chi tiết từ trục cam đến xupáp khi xupáp đóng. Khe hở
này được biểu thị bằng khoảng cách giữa đuôi xupáp và đầu cò mổ khi
xupáp đóng)
1.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT
Khi động cơ đốt trong làm việc nhiệt lượng do nó sinh ra rất lớn. Nên cần có
hệ thống làm mát để hạ nhiệt cho các chi tiết của động cơ và đảm bảo cho các
chi tiết động cơ làm việc ở nhiệt độ thích hợp. Duy trì mức nhiệt 85950C tốt
nhất cho động cơ ở từng chế độ hoạt
động, khi khởi động động cơ được làm nóng nhanh, khi hoạt động ở cực
đỉnh động cơ phải giải nhiệt tốt
Việc chạy động cơ quá nóng có thể gây ra :
Đánh lửa sớm
Kích nổ
Piston và xupap bị cháy
Các chi tiết có ứng suất nhiệt lớn , sức bền giảm
Hệ thống bôi trơn hỏng
2003000C dầu nhớt bị cháy nhóm piston bị bó kẹt vì giản nở
Hệ thống lám mát điều khiển nhiệt độ động cơ đến giá trị tối ưu (80 đến 90OC
theo nhiệt độ nước làm mát) bằng cách tuần hoàn nước làm mát khắp trong động
cơ.
Quạt làm mát sẽ làm nguội nước làm mát trong két nước và bơm nước sẽ tuần
hoàn nước làm mát qua nắp quy lát và thân máy.
1 Két nước , 2 Bình chứa , 3 Nắp két nước , 4 Quạt làm mát ,
5 Bơm nước , 6 Van hằng nhiệt
Dòng
chảy
nước
làm
mát
Lực
đẩy
của
bơm
nước làm cho nước làm mát tuần hoàn trong mạch nước làm mát. Nước làm
mát hấp thụ nhiệt từ động cơ và phân tán vào không khí qua két nước. Nước
làm mát đã được làm nguội sau đó quay trở về động cơ.
*Két Nước Làm Mát
Két nước làm nguội nước làm mát có nhiệt độ cao. Nước làm mát trong két nước
trở nên nguội đi khi các ống và cánh tản nhiệt của nó tiếp xúc với luồng không
khí tạo bới quạt làm mát và luồng không khí tạo ra bởi sự chuyền động của xe.
*Nắp két nước
Nắp két nước có một van áp suất dùng để nén nước làm mát.
Nhiệt độ của nước làm ở áp suất cao tăng lên vượt quá 1000C, điều này tạo nên
sự khác biệt lớn giữa nhiệt độ nước làm mát và nhiệt độ không khí. Kết quả là
hiệu quả làm mát được cải thiện.
Van áp suất mở và đưa nước làm mát đến bình chứa khi áp suất két nước tăng
lên.
Van chân không mở để xả nước làm mát từ bình chứa khi áp suất cao két nước
giảm xuống.
A Áp suất tăng lên trong quá trình tăng áp (nhiệt độ cao)
B Áp suất giảm đi trong quá trình giảm áp (nguội)
*Quạt làm mát
Quạt này hướng lượng không khí lớn đến két nước nhằm nâng cao hiệu
quả làm mát.
1.5.
THỐNG BÔI TRƠN:
HỆ
Trong động cơ nhiều chi tiết chuyển động ma sát với nhau do đó khi trượt
lên nhau sẽ sinh nhiệt, tiêu hao công suất và mòn nhanh, gây ra tiếng ồng
cho động cơ. Để tránh tác hại trên người ta cho 1 lớp dầu giữa 2 mặt cọ
sát nên phải có hệ thống bôi trơn.
Hệ thông bôi trơn thực hiện các chức năng:
Giảm ma sát của các bộ phận chuyển động
Hấp thụ và giải nhiệt
Làm kín các bạc piston và các thành xylanh
Làm sạch và àm trang ngập các bộ phận chuyển động
Giảm tiếng ồn của động cơ
Ta chọn hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt: dầu nhờn trong hệ thống
được bơm dầu đưa đến các bề mặt ma sát dưới 1 áp suất cần thiết và gần
như nó đửm bảo tốt yêu cầu bôi trơn làm mát tẩy rữa bề mặt ma sát ổ
trục của hệ thồng bôi trơn. Gồm có cacte bơm dầu bầu lọc thô bầu lọc
tinh, két làm mát dầu nhờn và các đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp
suất và đồng hồ báo nhiệt độ của dầu, ngoài ra còn các các van.
Ưu điểm:
Đáp ứng đày đủ các chỉ tiêu : cung cấp khá đầy đủ số lượng, chất lượng
và cả độ tin cậy của hệ thống bôi trơn
Nhược điểm:
Chứa dầu trong cacte nên khi động cơ làm việc ở độ ngiêng lớn dầu nhờn
dòn về 1 phía làm cho việc hút dầu khó khăn vì vậy lượng dầu cung cấp
không đảm bảo đúng yêu cầu.
Nguyên lý hoạt động:
Bơm dầu 3 được dẫn động từ trục khuỷu. Dầu bôi trơn trong cácte
1 được hút vào bơm qua lưới lọc thô 2, lưới lọc để lọc sơ bộ tạp chất có kích
thước lớn. Sau khi qua bơm dầu có áp suất cao dầu đi vào bầu lọc tinh 4 tại đây
dầu được lọc sạch rồi đưa lên bình làm mát 5, dầu được làm mát rồi đưa lên
đường ống dẫn dầu chính 6 đi bôi trơn cho các bộ phận rồi đi về cacte.
1.6. HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG:
Vì động cơ không thể tự khởi động nên cần có 1 ngoại lực để khởi động
cho động cơ. Máy khởi động khởi động động cơ bằng cách cho bánh đà trên trục
khủyu quay thông qua vệc cài khớp. Máy khởi động truyền cơ năng cho trục
khuỷu nên hào khí được hút vào bên trong xylanh được nén và đốt cháy để quay
động cơ.
Yêu cầu:
Máy khởi động phải tạo ra momen lớn từ nguồn điện hạn chế của accu
đồng thời phải gọn nhẹ vì vậy nên dùng moto điện 1 chiều phải đáp ứng
đủ số vòng quay cho bánh đà 80100 vòng/phút.
Nhiệt độ làm việc không quá giới hạn cho phép
Đảm bảo khởi động lại được nhiều lần
Tỷ số truyền của bánh răng máy khởi động và bánh đà nằm trong khoảng
(9:18)
Ta chọn:
Hệ thống truyền động từ máy khởi động đến bánh đà thông qua hộp giảm
tốc vì loại này kích thước máy khởi động nhỏ. Moto có số vòng quay lớn mà
bánh răng ăn khớp có momen lớn nhờ hộp giảm tốc
1Khóa điện
2,3Cuộn dây hút của solenoi
4,5Stato, roto của mô tơ đề
6Ly hợp 1 chiều
7, 8 Bánh răng
Nguyên lý hoạt động của hệ thống :
Khi đóng khóa điện, các cuộn dây hút và giữ của solenoi 2,3 có điện sẽ
hút trục của bánh răng 7 chuyển động qua trái ăn khớp với bánh răng 8 của động
cơ. Đồng thời khi này đĩa tiếp điểm đóng các tiếp điểm để cung cấp điện cho
máy khởi động nên motơ đề sẽ có điện và sẽ quay bánh răng 7, do đó làm quay
bánh răng 8, cuối cùng làm quay trục khuỷu động cơ giúp động cơ khởi động, khi
này cuộn hút 3 bị cắt điện còn cuộn giữ 2 thì vãn có điện để duy trì việc ăn khớp.
Khớp ly hợp 1 chiều có tác dụng cắt dứt dòng mômen truyền từ động cơ lên
motơ đề khi nó đã nổ.
1.7. ĐỘNG CƠ MẪU
Bảng 11: Đặc điểm kỹ thuật của động cơ mẫu
T
T
Đặc điểm kĩ thuật
1
Dung tích xilanh (cm3)
2
Số xilanh (cái)
3
4
5
6
7
8
9
Động cơ mẫu
1998
1999
Ghi chú
2999
4 Xylanh 4 Xylanh 4 Xylanh
thẳng
thẳng
thẳng
hàng
hàng
hàng
Công suất cực đại (mã 145 / 6000 145/ 6000 146/3800
lực/rpm)
Mô men xoắn cực đại 189 / 4250
185 /
294/2000
(Nm/rpm)
4500
Sử dụng nhiên liệu
Tốc độ tối đa (km/h)
Tiêu thụ nhiên
liệu (city,L/100km)
Tiệu thụ nhiên liệu
(highway,L/100km)
Tiệu thụ nhiên liệu
(combined,L/100km)
Xăng
190
10.8
Xăng
194
11.2
Diesel
180
13
6.6
6.2
9
8.1
8.5
11
1.8 KÍNH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ
Thông số
Đơn vị
Đường kính
mm
xylanh (D)
Hành trình piston
mm
(S)
Dung tích công tác
của xylanh (Vs)
mm3
Trị số
Tài liệu tham khảo
101,303
121,563
Vs
D2
.S = 979,299
4
[1,tr.04]
1.9 TỔNG HỢP CÁC THÔNG SỐ
Bảng 12 . Tổng hợp các thông số cho trước và lựa chọn
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
TT
Tên
thông số
Công suất danh nghĩa
Tốc độ quay danh nghĩa
Hệ số kỳ
Số xy lanh
Áp suất khí nạp
Áp suất khí quyển
Nhiệt độ khí quyển
Độ ẩm tương đối của không khí
Hàm lượng C trong nhiên liệu
Hàm lượng H2 trong nhiên liệu
Hàm lượng S trong nhiên liệu
Hàm lượng O2 trong nhiên liệu
Phân tử lượng của nhiên liệu
Nhiệt trị của nhiên liệu
Hệ số dư lượng không khí
Hệ số khí sót
Mức độ làm mát khí nạp
Hệ số Kpa (………………………..)
Tổn thất áp suất trong bình làm mát khí
nạp
Hệ số Kpr (……………………)
Nhiệt độ khí sót
Mức độ sấy nóng khí mới
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
Hệ số nạp thêm
Tỷ số nén
Chỉ số nén đa biến trung bình
Chỉ số dãn nở đa biến trung bình
Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm z
Hệ số điền đầy đồ thị
Hiệu suất cơ học
Tỷ số động học
Bảng 13 . Tổng hợp kết quả tính.
Tên
Ký
hiệu
Đơn
vị
Nen
nn
Z
i
pk
P0
T0
kW
rpm
0
C
H
S
O2
f
H
r
Tm
Kpa
Trị
số
106
6000
2
Cái
4
N/m2
103000
bar
1,03
0
K
297
%
70
0,855
0,145
0
0
Kg/kmol 115
KJ/kg
43960
0,9
0,02
0
0,8
pm
bar
Kpr
Tr
Tk
K
C
0
1
2
n1
n2
z
Kpi
m
KD
Ký
Tài liệu
tham
khảo
Đ/c mẫu
Đ/c mẫu
[1,tr.68]
Đ/c mẫu
[2,tr.17]
[1,tr.69]
[1,tr.69]
[1,tr.69]
[2,tr.51]
[2,tr.51]
[2,tr.51]
[2,tr.51]
[2,tr.51]
[2,tr.51]
[1,tr.129]
[1,tr.108]
[1,tr.106]
0
1,05
980
20
1,16
1,02
10
1,35
1,26
0,87
0,92
0,9
1,2
Đơn
[1,tr.107]
[1,tr.107]
[1,tr.108]
[1,tr.108]
[1,tr.109]
Đ/c mẫu
[2,tr.128]
[2,tr.188]
[2,tr.180]
[2,tr.195]
[2,tr.91]
[6,tr.25]
Kết quả
thông số
hiệu
vị
1
Số kg KK lý thuyết cần thiết ... 1 kg nhiên liệu
L0
kg/kg
14,956
2
3
4
5
Số kmol KK lý thuyết cần thiết ... 1 kg nhiên liệu
Số kg KK thực tế cần thiết ... 1 kg nhiên liệu
Số kmol KK thực tế cần thiết ... 1 kg nhiên liệu
Số kg HHC ứng với 1 kg nhiên liệu
M0
L
M
L1
kmol/kg
kg/kg
kmol/kg
kg/kg
0,511
13,460
0,460
14,460
6
Số kmol HHC ứng với 1 kg nhiên liệu
M1
kmol/kg
0,469
7
Số kmol MCCT tại thời điểm đầu quá trình nén
Ma
kmol/kg
0,469
8
Số kmol MCCT tại thời điểm cuối qua trình nén
Mc
kmol/kg
0,469
9
Hàm lượng CO2 trong sản phẩm cháy
MCO2 kmol/kg
0,056
10
Hàm lượng H2O trong sản phẩm cháy
MH2O kmol/kg
0,066
11
Hàm lượng SO2 trong sản phẩm cháy
MSO2 kmol/kg
0
12
Hàm lượng O2 trong sản phẩm cháy
MO2
kmol/kg
0
13
Hàm lượng N2 trong sản phẩm cháy
MN2
kmol/kg
0,363
14
15
16
17
Lượng sản phẩm cháy ứng với 1 kg nhiên liệu
Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết
Hệ số biến đổi phân tử thực tế tại điểm z
Nhiệt độ khí nạp
M2
kmol/kg
0K
0,507
1,082
1,080
297
18
Mật độ khí nạp
kg/m3
1,209
19
Áp suất cuối quá trình nạp
pa
bar
0,824
20
Áp suất khí sót
pr
bar
1,081
21
Nhiệt độ cuối quá trình nạp
Ta
0K
333,074
22
Hệ số nạp
23
Áp suất cuối quá trình nén
24
0
z
Tk
k
0,792
pc
bar
18,447
Nhiệt độ cuối quá trình nén
Tc
0K
745,659
25
Hệ số tăng áp suất
ψ
26
Nhiệt độ tại điểm z
Tz
0K
2748,061
27
Áp suất cuối quá trình dãn nở
pb
bar
3,429
28
Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở
Tb
0K
1510,171
29
Áp suất chỉ thị trung bình
pi
bar
10,023
30
31
32
Áp suất có ích trung bình
Hiệu suất chỉ thị
Hiệu suất có ích
pe
i
bar
9,020
0,344
0,309
v
e
3,980
33
Suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị
gi
g/kW.h
238,059
34
Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích
ge
g/kW.h
265,024
35
Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ
Ge
kg/h
28,095
36
37
38
39
40
41
42
43
Đường kính của xylanh
Hành trình của piston
Dung tích công tác của xylanh
Tổng nhiệt đưa vào động cơ trong 1đơn vị thời gian
Phần nhiệt biến thành cơ năng có ích
Tổn thất nhiệt do làm mát
Tổn thất nhiệt theo khí xả
Tổn thất còn lại
D
S
VS
QT
Qe
Qm
Qx
Qcl
mm
mm
cm3
kW
kW
kW
kW
kW
101,303
121,563
979,299
343,074
106
68,614
154,889
13,568
PHẦN 2: TÍNH TOÁN CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC
2.1. TÍNH MÔI CHẤT CÔNG TÁC
2.1.1. Lượng không khí
Số kg không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu
(L0):
1
8
c 8h s o f [3,tr.8]
0,23 3
1
8
.0,855 8.0,145 0 0
0,23 3
=14, 956
[kg/kg]
L0
Số kmol không khí lí thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên
liệu(M0 )
M 0
1
c
.
0,21 12
h
4
1
0,855
.
0,21 12
s
32
0,145
4
of
32
[3,tr.8]
0,511 [kmol/kg]
Số kg không khí thực tế cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu (L)
L = .L0 . [3,tr.8]
= 0,9.14,956 = 13,460
[kg/kg]
Số kmol không khí thực tế cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu (M )
.M 0
M
[3,tr.8]
= 0,9.0,511 = 0,460 [kmol/kg]
2.1.2. Lượng hỗn hợp khí công tác
Số kg hỗn hợp cháy ứng với 1 kg nhiên liệu ( L1)
L1 = 1 + λ.L0
[3,tr8]
= 1 + 0,9.14,956= 14,460
[kg/kg]
Số kmol hỗn hợp cháy ứng với 1 kg hoặc 1 kmol nhiên liệu (M1)
M 1
.M 0
1
[3,tr.8]
f
0,9.0,511
1
115
0,459
0,460
[kmol/kg]
Số kmol MCCT tại thời điểm đầu quá trình nén (Ma)
M a M 1 M r M 1 .(1 r )
[3,tr.8]
0.46.(1 0,02) 0,469 [kmol/kg]
Số kmol MCCT tại thời điểm cuối quá trình nén (Mc)
M c M 1 .(1 r ) Ma 0.469 [kmol/kg]
2.1.3. Lượng sản phẩm cháy trong trường hợp cháy không hoàn toàn
M H 2 0,145
0,17 => chọn K=0,45
Ta có: K
M CO 0,855
Hàm lượng CO2 và CO trong sản phẩm cháy
M co
2
M CO
0,855
12
c
[3,tr.8]
12
0,071
[kmol/kg]
Hàm lượng H2O trong sản phẩm cháy
M H O
M H2
0,145
2
2
h
[3,tr.8]
2
0,0725
[kmol/kg]
Hàm lượng SO2 trong sản phẩm cháy
S
[3,tr.9]
32
0
0
[kmol/kg]
32
M SO
2
Hàm lượng N2 trong sản phẩm cháy :
M N 0,79. .M 0 [3,tr.9]
2
0,79.0,9.0,511 0,363
Lượng sản phẩm cháy ứng với 1 đơn vị số lượng nhiên liệu (M2). Khi
nhiên liệu lỏng cháy không hoàn toàn (λ<1).
c h
0,79. .M 0 [3,tr.9]
M 2
12 2
0,855 0,145
0,79.0,9.0,511 0,507 0,5
[kmol/kg]
12
2
Tổng lượng ô xy cần thiết trong trường hợp cháy không hoàn toàn
M H 2O
M CO
2
M CO2
c
12
h
4
0,21
2
of
of
32
32
=0,9.
0,855
12
of
M0
[5,tr.17]
32
0,145
=0,097 [kmol/kg]
4
Hàm lượng các chất khí có trong sản phẩm cháy trong trường hợp cháy
không hoàn toàn
M CO
0,42
= 0,42.
M CO
2
c
12
M H 2
1
M0
1 K
1 0,9
.0,511 = 0,0148 0,015
1 0,45
M CO
2
0,071 0,015
0,42 K
= 0,42.0.45
M H O
h
2
[5,tr.17]
M H2
[kmol/kg]
[kmol/kg]
0,056
1
M 0
1 K
[5,tr.18]
1 0,9
.0,511 = 0,0067
1 0,45
0,0725 0,0067
[kmol/kg]
0,066
[kmol/kg]
2.1.4. Hệ số biến đổi phân tử
sự thay đổi số kmol của MCCT trước và sau khi nhiên liệu cháy
M
M2
1
c
12
M1
h
2
0,79
M0
M0
f
0,21 1
M0
= 0,21.(10,9).0,511+
h
of
4
8
1
f
0,145
1
=0,0383 [kmol/kg]
4
115
Hệ số biến đổi phân tử lí thuyết ( 0)
Đối với động cơ xăng với λ < 1
of
h
0,21.(1
0
).M 0
1
.M 0
4
1
f
8
1
1
f
[3,tr.9]
0,145
0,21.(1 0,9).0,511
1
0
8
4
1
0,9.0,511
115
1
115
1,082
Hệ số biến đổi phân tử thực tế tại điểm z ( z ) :
1
z
0
1
1
1
r
1,082 1
1,080 [3,tr.9]
1 0,02
2.2. QUÁ TRÌNH NẠP XẢ
Áp suất khí nạp (pk )
pk = 1.03
[bar]
Áp suất sau máy nén (ps )
p m p k [3,tr.10]
p s p k
1 .03 [bar]
Nhiệt độ khí nạp (Tk )
m −1
Ps �m
Tk = T0 . �
� � − ∆Tm = T0 = 297 [K]
�P0 �
Mật độ khí nạp ( k )
k
Pk
[3,tr.10]
Rk .Tk
Trong đó : RK : Hằng số kmol khí
8314
286,67
[J/kg.độ]
29
0,103.106
= 1, 209
� ρ k =
[kg/m3]
286, 67.293
RK
Áp suất cuối quá trình nạp (pa )
p a K pa . p k [3,tr.10]
= 0,8.1, 03 = 0,824
[bar]
Áp suất khí sót (pr )
p r K pr .p 0 [3,tr.10]
= 1, 05.1, 03 = 1, 081
[bar]
Nhiệt độ cuối quá trình nạp (Ta )
Tk
Tk
1 . r .Tr
[3,tr.10]
1 r
297 + 20 + 1,16.0, 02.980
= 333, 074 [K]
=
1 + 0, 02
Ta
Hệ số nạp (
v
)
p a Tk
. [3,tr.10]
1 r
1 p k Ta
1
10 0,824 297
.
.
.
= 0, 792
= 1, 02.
1 + 0, 02 10 − 1 1, 03 333, 074
v
2
1
.
.
.
2.3. QUÁ TRÌNH NÉN
2.3.1. Chọn tỉ số nén.
Theo động cơ mẫu ta có tỉ số nén là: 10:1.
2.3.2. Chỉ số nén đa biến trung bình.
Áp suất cuối quá trình nén (pc)
p c p a . n [3, tr.10]
1
= 0,824.101,35 = 18, 447
[bar]
Nhiệt độ cuối quá trình nén (Tc)
Tc Ta . n 1 [3,tr.10]
= 333, 074.101,35−1 = 745, 659 [K]
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí
1
( Cv ) c 19806
4,19.Tc
2
= 19806 +
4,19.745, 659
= 21368,155
2
[J/kmol.deg]
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót :
Cv"
c
17,997 3,504. .103
1
360,34 252,4. .10 2.Tc
2
= ( 17,997 + 3,504.0,9 ) .103 +
1
( 360,34 + 252, 4.0,9 ) .10−2.745, 659
2
= 23340,973 [J/kmol.deg]
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp cháy cuối quá trình nén:
Cv
'
C v
r
. C v''
c
[4,tr.21]
1 r
21368,155 + 0, 02.23340,973
= 21406,837
=
1 + 0, 02
[J/kmol.deg]
2.4. QUÁ TRÌNH CHÁY
Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn ( H)
H 115.10 6.(1 ).M 0 [3,tr.11]
115.10 6.(1 0,9).0,511 5876500
[J/kg]
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy tại điểm z:
1
360,34 252,4. .10 2.Tz [3,tr.20]
2
1
17,997 3,504.0,9 .10 3
360,34 252,4.0,9 .10 2.Tz
2
Cv'' z
17,997 3,504. .10 3
= 21150,6+2,9375.TZ [J/kmol.deg]
Nhiệt độ của môi chất công tác tại điểm z:
.H
M 1. 1
H
z
Cv' c.Tc
r
z
. Cv'' z .Tz [3,tr.11]
�
0,87. ( 43960000 − 5876500 )
+ 21399, 04.745, 659
0, 459. ( 1 + 0, 02 )
1,08.(21150,6 2,9375.Tz ).Tz
� 3,1725.Tz2 + 22842, 648.Tz − 86736391, 25 = 0
Tz = 2748, 061
[K]
Hệ số tăng áp suất ( )
Tz
[3,tr.10]
Tc
2748, 061
= 3,980
= 1, 080.
745, 659
z
.
Áp suất cháy cực đại (pz)
p z 0,85. . pc [3,tr.10]
= 0,85.3,980.18, 447 = 62, 406 [bar]
2.5. QUÁ TRÌNH DÃN NỞ
Áp suất cuối quá trình dãn nở (pb )
pb
=
pz
n2
[3,tr.12]
62, 406
= 3, 429
101,26
[bar]
Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở (Tb ), [K]
Tb
Tz
n2 1
[3,tr.12]
=
2748, 061
= 1510,171
101,26 −1
[K]
2.6. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ
Áp suất chỉ thị trung bình (pi)
pi
K pi . p a .
n1
.
1 n2 1
.1
1
n2 1
1
n1 1
.1
1
n1 1
[3,tr.12]
�
�
101,35 �3,980 �
1 � 1
1 �
�
�
= 0,92. �
0,824.
.�
.�
1 − 1,26−1 �−
.�
1 − 1,35−1 �
�
�
10 − 1 �
1, 26 − 1 � 10
� 1,35 − 1 � 10
�
�
�
= 10.023
[bar]
Áp suất có ích trung bình (pe)
p e
m . p i [3,tr.12]
= 0,9.10, 023 = 9, 020 [bar]
Hiệu suất chỉ thị ( i)
i
10 2.
= 102.
.L0 1 . pi
[3,tr.13]
H f . v. k
( 0,9.14,956 + 1) .10.23 = 0,344
43960.0,792.1, 209
Hiệu suất có ích ( e)
e
m . i [3,tr.13]
= 0,9.0,344 = 0,309
Suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị (gi)
g i
3,6.10 6
[3,tr.13]
Hf. i
=
3, 6.106
= 238, 059
43960.0,344
[g/kW.h]
Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích (ge)
ge
3,6.10 6
[3,tr.13]
Hf. e
3, 6.106
= 265, 024
=
43960.0,309
[g/kW.h]
Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ (Ge)
Ge 10 3.g e .N e [3,tr.13]
= 10−3.265, 204.106 = 28, 095
[kg/h]
2.7 CÂN BẰNG NHIỆT
Tổng lưu lượng nhiệt cấp cho động cơ QT
