Đồ án động cơ đốt trong tính toán động cơ đốt trong
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.13 MB, 61 trang )
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ Ô TÔ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập –Tự Do –Hạnh Phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Giáo viên hướng dẫn :
Họ tên sinh viên
:
Lớp:
Thời gian thực hiện :
Dự kiến bảo vệ
:
NGUYỄN VĂN ĐẠI
NGUYỄN DANH NHÂN
ĐH Ô TÔ K12B
từ………………….đến………………..
…………………….
I. NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Thực hiện trên Động cơ đốt trong Audi các nội dung sau:
A.Phần thuyết minh
1. Tính toán chu trình công tác của động cơ đốt trong.
2. Tính toán động học và động lực học có kèm sơ đồ.
3. Tính bền chi tiết : Trục khuỷu
B. Phần bản vẽ
1. Bản vẽ động học va động lực học trên giấy kẻ ly A0.
2. Bản vẽ chi tiết trên khổ giấy A1, A2 hoặc A3 theo tỷ lệ 1:1 hoặc 1:2.
II. QUY ĐỊNH THỰC HIỆN
Sinh viên phải tham gia đầy đủ các buổi hướng dẫn hang tuần của Giáo viên hướng dẫn để
đảm bảo tiến độ thực hiện như sau :
TT
1
2
3
4
5
Nội dung
Tính toán chu trình công tác của Động cơ đốt trong.
Tính toán động học và động lực học có kèm sơ đồ.
Tính bền chi tiết : Trục khuỷu
Vẽ bản vẽ chi tiết.
Hoàn thành thuyết minh, bản vẽ và chuẩn bị cho bảo vệ.
TRƯỞNG BỘ MÔN
Nguyễn Ngọc Tú
SVTH:Nhân
Thời lượng
2 tuần
4 tuần
2 tuần
1 tuần
1 tuần
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Nguyễn Văn Đại
1
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế,là nguồn động lực
cho các phương tiện vận tải như ôtô,máy kéo,xe máy,táu thủy,máy bay và các máy
công tác như máy phát điện,bơm nước … Mặt khác động cơ đốt trong đặc biệt là động
cơ ôtô là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường,nhất là ở thành
phố.
Sau khi học xong môn học ‘‘ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’, em đã vận dụng những kiến
thức đã học để làm đồ án ‘‘TÍNH
TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’.
Trong quá trình tính
toán để hoàn thành đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu đã gặp không ít khó
khăn bỡ ngỡ nhưng với sự nỗ lực của chính bản thân cùng với sự hướng dẫn và giúp
đỡ hết sức tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Đại, giờ đây sau một thời gian làm việc
hết mình, nghiêm túc trong nghiên cứu và tìm hiểu em đã hoàn thành xong đồ án môn
học ĐỘNG CƠ ĐỐT
TRONG.
Tuy nhiên do đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã
học, vào tính toán một bài tập cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó
khăn và không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong được sự xem xét, sự giúp
đỡ chỉ bảo và đưa ra ý kiến của các thầy để em hoàn thành đồ án một cách tốt nhất,
đồng thời cũng qua đó rút ra kinh nghiệm, bài học làm giàu kiến thức chuyên môn và
khả năng tự nghiên cứu của mình.
Cũng qua đồ án này em xin bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy giáo Nguyễn Văn Đại
cùng các thầy giáo trong khoa đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình và đóng góp ý kiến quý
báu giúp em hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất và đúng tiến độ.
Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy.
Em xin chân thành cảm ơn!
SVTH: Nguyễn Danh Nhân
Vinh,ngày
SVTH:Nhân
tháng năm 2020
2
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
NHẬN XÉT,ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN
Giáo viên hướng dẫn:
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
Kết quả đánh giá:
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
Giáo viên chấm:
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
SVTH:Nhân
3
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
Chương I
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1 Trình tự tính toán :
1.1.1 Số liệu ban đầu:
1 - Công suất của động cơ Ne = 130 (mã lực)
2 - Số vòng quay của trục khuỷu n = 5600 (vòng/phút)
3 - Đường kính xilanh D = 82,5 (mm)
4 - Hành trình của pittong S = 92,8 (mm)
5 - Dung tích công tác Vh = 0,496 (dm3)
6 - Số xilanh i = 4
7 - Tỷ số nén = 10,5
8 - Thứ tự làm việc cuả xilanh 1- 3 – 4 - 2
9 - Suất tiêu hao nhiên liệu ge =178 (g/ml.h)
10 - Góc mở sớm và đống muộn của supap nạp 1 = 260 ; 2 = 480
11 - Góc mở sớm và đóng muộn của supap thải 1 = 320 ; 2 = 80
12- Góc đánh lửa sớm
φ = 15º
13 - Chiều dài thanh truyền ltt = 144 (mm)
14 - Khối lượng nhóm pittong mpt = 0,36 (kg)
15 - Khối lượng nhóm thanh truyền mtt = 0,64 (kg)
1.1.2. Các thông số cần chọn:
1. Áp suất môi trường : pk
Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động
cơ .Với động cơ không tăng áp thì áp suất khí quyển bằng áp suất trước
supap nạp nên ta chọn pk = p0 .
Ở nước ta chọn pk = p0 = 0,1 (MPa)
2. Nhiệt độ môi trường : Tk
SVTH:Nhân
4
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
Nhiệt độ môi trường được lựa chọn theo nhiệt độ bình quân cả năm.
với động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trưòng bằng nhiệt độ trước
supap nạp nên :
Tk = T0 = 240C = 2970K
3. Áp suất cuối quá trình nạp : pa
Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi :
Pa = (0,8 ÷ 0,9).pk
chọn pa = 0,9.pk = 0,9.0,1 = 0,09
(Mpa)
4. Áp suất khí thải: pr
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như pa
Pr =(1,05 ÷ 1,15).pk
chọn pr =1,05.pk = 1,05.0,1 = 0,115 ( Mpa)
5. Mức độ sấy nóng môi chất T :
Mức độ sấy nóng môi chất T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình
hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xilanh
chọn T =25 0C =2980K
6. Nhiệt độ khí sót (khí thải) : Tr
Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu quá
trình giản nở càng triệt để thì nhiệt độ Tr càng thấp.
Tr =700 ÷ 1000 0K
chọn Tr = 8500K
7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt: t
Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng không khí
để hiệu đính .Thông thường có thể chọn theo bảng sau:
0,8
1,0
1,2
1,4
t
1,13
1,17
1,14
1,11
Động cơ xăng chọn t 1
8. Hệ số quét buồng cháy λ2 :
SVTH:Nhân
5
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
Động cơ không tăng áp chọn λ2 =1
9. Hệ số nạp thêm λ1 :
Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí . thông
thường λ1 =1,02 ÷ 1,07 chọn λ1 =1,03
10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( z ) :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( z ) phụ thuộc vào chu trình công
tác của động cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với
lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu .
Với động xăng chọn z =0,85÷0,92. Chọn z =0,0.75
11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( b) :
Với động cơ xăng b =0,85÷0,95. chọn b =0,82
12. Hệ số hiệu đính đồ thị công d :
Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của
động cơ so với chu trình công tác thực tế . d =0,92÷0,97. chọn d =0,95
1.2 . Tính toán các quá trình công tác :
1.2.1 Tính toán quá trình nạp :
1. Hệ số khí sót γr :
Hệ số khí sót γr được tính theo công thức :
1
γr=
2 (T k T )
T
r
P
.
P
r
.
a
1. 297 25 0,115
r
.
.
850
0,09
Pr
P
a
1
m
.
.1 1. . 2 .
1
0,115
10,5.1,03 1.03.1.
0,09
1
1, 5
0,0510
Trong đó : m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót
m =1,45÷1,5 chọn m =1,5
SVTH:Nhân
6
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta :
Nhiêt độ cuối quá trình nạp Ta được tính theo công thức :
Ta =
T T
k
p
t .r .T r . a
pr
1 r
m 1
m
0,09
0,115
297 25 1.13.0,0510.8500.
Ta=
1,5 1
1, 5
1 0,0510
349.3
(0K)
3. Hệ số nạp v :
Hệ số nạp v được xác định theo công thức :
v
1
Tk
.
1 T k T
pa
. . .
1
pk
p
t .2. r
pa
1
m
1
1
1
297
0,09
0,115 ,5
v
.
.
. 10,5.1,03 1.13.1.
0,8288
10,5 1 297 25 0,1
0,09
4. Lượng khí nạp mới M1 :
Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức :
432.10 3. p k . v
M1 =
g e . p e .T k
(kmol/kg nhiên liệu)
Trong đó : pe là áp suất có ích trung bình được xác định theo công
thức :
pe
SVTH:Nhân
30. N e .
V
h
.n.i
(MPa)
7
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
V
h
Đồ án động cơ đốt trong
là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức :
V
h
2
D .S
(lít)
4
Vh
3,14.(82,5) 2 .92,8
0,49607
4
Nên: pe
(lít)
30.130.0,7355.4
1,0326 (MPa)
0,49607.5600.4
432.103.0,1.0,8288
0,4824 (kmol/kg nhiên liệu)
V ậy M1=
178.1,0326.297
5. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0:
Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M 0 được
tính theo công thức:
M0 =
1 C H 0
0,21 12 4 32
(kmol/kg nhiên liệu)
Đối với nhiên liệu của động cơ xăng ta có : C=0.855 ;H=0,145
;O=0
Mo=
1 0,87 0,126
.
0 =0,5120
0,21 12
4
(kmol/kg nhiên
liệu)
6. Hệ số dư lượng không khí :
Đối với động cơ xăng cần phải xét đến hơi nhiên liệu ,vì vậy:
1
M
M
1
nl
0
1
114 0.9753
0,4946
0,4824
Trong đó nl : trọng lượng phân tử của xăng, thường chọn nl =114
1.2.2 Tính toán quá trình nén:
SVTH:Nhân
8
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
mcv =19,806+0,00209.T
2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy :
Khi hệ số dư lượng không khí <1 ,tính theo công thức sau:
1
5
mcv =(17,997+3.504 )+ (360,34 252,4 )10 T (kJ/kmol. độ)
2
1
mcv 17,997 3,504.0.9753 . 360,24 252,4.0,9753.10 5.T
2
=21,44233+0,00310. T
(kJ/kmol. độ)
3. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính
theo công thức sau :
= mcv r .mcv a bv.
mcv
v
T
1 r
2
mcv 19,890 0,00214.T
(kJ/kmol. độ)
(kJ/kmol. độ)
4. Chỉ số nén đa biến trung bình n1 :
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu
và thông số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng
quay, phụ tải trạng thái nhiệt độ của động cơ …Tuy nhiên n 1 tăng giảm
theo quy luật sau :
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n1 tăng .
Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 được xác định bằng cách giải phương
trình :
8.314
n1 1
av
SVTH:Nhân
bv
.T a . n1 1 1
2
9
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
Chú ý : thông thường để xác định n1 ta phải chọn n1 trong khoảng
1,340 ÷ 1,390 .Chọn n1=1,3707. Ta có :
vế trái =0,3707
sai số =0,0170 <0,2%
vế phải =0,3723
thoả mãn điều kiện
5. Áp suất cuối quá trình nén pc :
Áp suất cuối quá trình nén pc được xác định theo công thức sau :
p
c
p . n1
a
pc 0,09.10,51,3707 2,2594
(MPa)
6. Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc :
Được xác định theo công thức :
T T . n
1
1
c
a
Tc 349,3.10,51,3707 1 835.2
(0K)
7. Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc
Lượng môi chất công tác của quá trìng nén M c được xác định theo
công thức:
Mc=M1+Mr=M1.(1+ r )
1.2.3. Tính toán quá trình cháy:
1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết 0 :
Ta có hệ số thay đổi phân tửlý thuyết 0 được xác định theo công thức:
0 =
M 2 M 1 M
M
1
=
M1
M1
M1
Trong đó độ tăng mol M của các loại động cơ được xác định theo
công thức:
M 0.21(1- )M0 + (
1
H
+
)
4 32 nl
0,145 1
M 0,211 0.9576 0,4946
0,0318
114
4
SVTH:Nhân
10
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
H O
1
)
4 32 nl
1
.M 0
nl
0,21(1 ) M 0 (
Với động cơ xăng : 0 1
0 1
0,0318
1
0,9473.0,4946
114
1,4511
2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: (Do khí sót)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác định theo công thức:
0 r
1 r
1,4511 0,0510
1,4292
1 0,0510
3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z ( z ): (Do cháy chưa hết)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế tại điêm z ( z ) được xác định
theo công thức:
z 1
0 1
.χz
1 r
z 1
1,4511 1
.0,9146 1,3926
1 0,0510
Trong đó : χ z=
z 0,75
0,9146
=
b 0,82
4. Lượng sản vật cháy M2 :
Ta có lượng sản vật cháy M2 được xác định theo công thức :
2 1 0 . 1
M2=1,4511.0,8424=0,7
(kmol/kg.nl)
(kmol/kg.nl)
5. Nhiệt độ tại điểm z (Tz ) :
Đối với động cơ xăng ,nhiệt độ tại điểm z (T z ) bằng cách giải
phương trình cháy :
SVTH:Nhân
11
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
z . QH QH
mc v .Tc z .mcvz .Tz
M 1 1 r
Trong đó :
QH : nhiệt trị thấp của nhiên liệu, thông thường có thể chọn
QH =42500 (kJ/kgnl)
QH : nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi
đốt 1 kg nhiên liệu , thông thường có thể xác định QH theo α
bằng công thức sau :
QH 120.103.(1 ).M 0
(KJ/kgnl)
Vì α > 1 nên bỏ qua ΔQH tức là ΔQH =0
mcvz : Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy
được xác định theo công thức:
0 . z r .mcv 1 z .mcv
0
mcvz
av bv.Tz
r
0 . z 1 Z
0
m '' cz
0,0510
1,0607 (0,9146
).mc' 'v (1 0,9146).mcv
1,0607
0,97mc' 'v 1,805mcv
0,0510
1,0607 (0,9146
) (1 0,9146)
1,0607
6. Áp suất tại điểm Z( pz) :
Ta có áp suất tại điểm Z( pz) được xác định theo công thức :
p z . p c
Pz = λ.Pc = 1.55.2,594=3.5027 (MPa)
Với λ là hệ số tăng áp :
SVTH:Nhân
λ= z .
Tz
1922.5
2,3018
= 1,3999
835.2
Tc
12
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
Chú ý : Hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số chọn ,sau
khi tính toán hệ số giản nở (ở quá trình giản nở) phải bảo
đảm , λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,5÷2
1.2.4. Tính toán quá trình giản nở :
1. Hệ số giản nở sớm :
z .Tz
.Tc
Đối với động cơ xăng 1
2. Hệ số giản nở sau :
Ta có hệ số giản nở sau được xác định theo công thức :
Đối với động cơ xăng =10,7
3. Chỉ số giản nở đa biến trung bình n2 : Ta có chỉ số giản nở đa biến trung
bình n2 được xác định từ phương trình cân bằng sau :
n2 1
8,314
b z .Q * H
b
avz vz .Tz Tb
M 1 .1 r . .Tz Tb
2
Trong đó :
Tb : là nhiệt trị tại điểm bvà xác định theo công thức :
Tb
Tz
n2 1
(0K)
*
QH : Nhiệt trị tính toán
Đối với đọng cơ xăng : Q H * Q H Q H
QH 44.000
*
QH QH Q0
(kJ/kgnl)
(ΔQο=0)
Nên : QH * 44.000
(kJ/kgnl)
(kJ/kgnl)
Chú ý : thông thường để xác định n2 ta chọn n2 trong khoảng
(1,150÷1,250). chọn n2=1,2146 . Ta có :
SVTH:Nhân
vế trái =0,2229
sai số =0,004<0,2%
vế phải =0,2408
thỏa mãn điều kiện
13
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
4. Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb:
Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb:
Tb=
Tz
(0K)
n2 1
1922,5
Tb
1160 .7
10,51, 2146 1
(0K)
5. Áp suất cuối quá trình giản nở pb :
Áp suất cuối quá trình giản nở pb được xác định theo công thức :
pb
pb
pz
n2
3,502
0,4898
5,40941, 2146
(MPa)
6. Tính nhiệt độ khí thải Trt :
Nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức :
p
Trt Tb . r
pb
m 1
m
0,105
Trt 1365,3.
0,4898
1, 5 1
1.5
996,9
(0K)
Sai số của nhiệt độ khí thải tính toán Trt và nhiệt độ khí thải đã chọn ban
đầu không được vượt quá 15% , nghĩa là:
Trt
Ttr
Trt Tr
Trt
.100% 15%
996,9 860 .100% 13,73% 15%
996,9
Vậy Ttr đã thoả mãn điều kiện trên.
1.2.5. Tính toán các thông số chu kỳ công tác :
1. Áp suất chỉ thị trung bình pi được xác định theo công thức:
SVTH:Nhân
14
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
pc .1 1 1 .1 1
pi =
1 n2 1 n2 1 n1 1 n1 1
(MPa)
1
1
1
2,2594 1,55
pi
.1
.1
1, 2146 1
1, 3707 1 =1,0731 (MPa)
10,5 1 1,2146 1 10,5
1.3707 1 10,5
2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi :
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đo ta có áp suất chỉ thị
trung bình thực tế được xác định theo công thức :
pi pi . d
pi 1,0731.0,95 1,0194
(MPa)
Trong đó d là số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và
chủng loại động cơ .
3. Suất tiêu hao nhiên liệu gi :
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi :
432.103.v . pk
gi
M 1. pi .Tk
gi
(g/kW.h)
432.103.0,828.0,1
245,13
0,4824.1,0914.297
(g/kW.h)
4. Hiệu suất chỉ thị i :
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị :
3,6.10 3
i
g i .QH
3,6.103
i
.1000 0,3456
245,13.42500
5. Áp suất tổn thất cơ giới pm :
SVTH:Nhân
15
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác
nhau và được biểu diễn bằng nhiều quan hệ tuyến tính với tốc độ trung
bình của động cơ . Ta có tốc độ trung bình của động cơ là :
vtb
S .n
(m/s) ,
30
vtb
92,8 .5600
16,322667 (m/s)
30
Theo số thực nghiệm có thể tính pm theo công thức sau :
Động cơ xăng có I ≤ 6 và S/D> 1 nên :
p m 0,05 0,015.vtb
(Mpa)
pm 0,05 0,015.17,322667 0,3291
(Mpa)
6. Áp suất có ích trung bình pe :
Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác
định theo công thức :
pe pi p m
(MPa)
pe 1,0194 0,3291 0,69038
(MPa)
Sau khi tính được pe phải so sánh với trị số p e đã tính , nếu có sai số
phải tính lại .
7. Hiệu suất cơ giới m :
Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới :
m
pe 0,69038
0,7772
pi
1,0149
Đối với động cơ phun xăng hiện đai chọn m 0,75÷0,93
8. Suất tiêu hao nhiên liệu ge :
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là :
g
245,13
ge i
315,4
m 0,7772
9. Hiệu suất có ích e :
Công suất có ích được xác định theo công thức sau :
SVTH:Nhân
16
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
e m .i 0,6772.0,3456 0,2340
10. Kiểm nghiệm đường kính xilanh theo công thức:
Dkn
4.Vh
.S
(mm)
Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức :
Vh
Ta có : Dkn
N e .30.
130.30.4
0,496
pe .i.n
0,69038.4.5600
( lit )
4.0,496
.1000 82,589 (mm)
3,14.92,8
Sai số đường kính là: ∆D= Dkn Dchotruoc 82,589 82,5 0,089
Sai số đường kính không đươc vượt quá 0,1 mm nên thoả mãn điều
kiện.
1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công :
Căn cứ vào các số liệu đã tính pa , pc , pz , pb , n1 , n2 , ε ta lập đường nén và
đường giản nở theo biến thiên của dung tích công tác V x =i.Vc (Vc: dung tích
buồng cháy).
với Vc =
Vh
Xuất phát từ p.V n =const , ta có :
1
n
n
Đối với đường nén : p x .V x 1 p c .Vc 1 , với Vx=i.Vc
p x pc .
1
in1
n
n
Đối với đường giản nở : p x .V x 2 p z .Vc 2
px pz .
1
i n2
Từ đó ta có bảng tính các giá trị của quá trình nén và quá trình giản nở trên
đồ thị như sau :
TT
SVTH:Nhân
I.Vc
Qúa trình
nén
I^n1
Quá trình giản nở
Px
I^n2
Px
17
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Vc=
1
2,0795
1.25
1.5
1.75
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
6
7
8
9
10.7
0.05222
0.0522
0.10859
0.0639
0.0767
0.0895
0.1023
0.1279
0.1534
0.1790
0.2046
0.2301
0.2557
0.3068
0.3580
0.4091
0.4603
0.5472
Đồ án động cơ đốt trong
1.0000
1.0000
1.3589
1.7460
2.1580
2.5928
3.5235
4.5269
5.5953
6.7225
7.9039
9.1355
11.7373
14.5073
17.4300
20.4930
25.9949
2.3395
2.3395
1.7216
1.3400
1.0841
0.9023
0.6640
0.5168
0.4181
0.3480
0.2960
0.2561
0.1993
0.1613
0.1342
0.1142
0.0900
1.0000
1.0000
1.3137
1.6419
1.9825
2.3342
3.0665
3.8324
4.6274
5.4483
6.2924
7.1576
8.9454
10.8012
12.7171
14.6873
18.1482
9.3371
9.3371
7.1072
5.6868
4.7098
4.0002
3.0449
2.4364
2.0178
1.7138
1.4839
1.3045
1.0438
0.8645
0.7342
0.6357
0.5145
Sau khi ta chọn tỷ lệ xích V và P hợp lý để vẽ đồ thị công . Để trình bày
đẹp thường chọn chiều dài hoành độ tương ứng từ 1V c÷ εVc là 220 mm trên giấy
kẻ ly.
Tung độ thường chọn tương ứng với pz khoảng 250 mm trên giây kẻ ly.
Ta có : V
Vc Vc 10,7.0.05114 0,05114
0,002255
220
220
P
pz
9,3371
0,0373
250
250
Từ tỷ lệ xích trên ta tính được các giá trị biểu diễn (gtbd) của quá trình nén
và quá trình giản nở sau:
TT
1
1.25
1.5
1.75
2
2.5
3
SVTH:Nhân
εVc
0.051
0.064
0.077
0.089
0.102
0.128
0.153
Px
2.340
1.722
1.340
1.084
0.902
0.664
0.517
gtbd(Px)
62.641
46.095
35.877
29.027
24.160
17.778
13.837
Pz
9.337
7.107
5.687
4.710
4.000
3.045
2.436
gtbd(Pz)
250.000
190.296
152.264
126.104
107.105
81.527
65.233
gtbd(V)
22.678
28.348
34.018
39.687
45.357
56.696
68.035
18
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
3.5
4
4.5
5.0
6
7
8
9.7
10.7
Đồ án động cơ đốt trong
0.179
0.205
0.230
0.256
0.307
0.358
0.409
0.496
0.547
0.418
0.348
0.296
0.256
0.199
0.161
0.134
0.103
0.090
11.195
9.318
7.925
6.857
5.337
4.318
3.594
2.758
2.410
2.018
1.714
1.484
1.304
1.044
0.864
0.734
0.580
0.514
54.026
45.886
39.731
34.928
27.947
23.146
19.659
15.532
13.775
79.375
90.714
102.053
113.392
136.071
158.749
181.428
219.981
242.660
Để sau này khai triển đồ thị được dễ dàng, dễ xem, đường biểu diễn áp suất
Pk song song với hoành độ phải chọn đường đậm của giấy kẻ ly. Đường 1Vc
cũng phải đặt trên đường đậm của tung độ.
Sau khi vẽ đường nén và đường giản nở , vẽ tiếp đường biểu diễn đường
nạp và đường thải lý thuyết bằng hai đường thằng song song với trục hoành đi
qua hai điểm pa và pr .
Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính đồ thị công để có đồ thị công chỉ thị . Các
bước hiệu đính như sau :
Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công :
Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình pittong S là :
S
gtt S
S
92,5
0,4204
gtbd S 220 220
Thông số kết cấu của động cơ là:
R
S
92,5
0,3211
ltt 2.ltt 2.144
Khoảng cách OO’ là:
OO,
R 0,3211 .92,5
7,425
2
4
( mm)
Giá trị biểu diễn OO’ trên đồ thị:
gtbd OO'
SVTH:Nhân
gttOO'
S
7,425
17,603
0,4218
(mm)
19
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
Ta có nửa hành trình của pistông là:
S 92,5
R
49,25
2
2
(mm)
Giá trị biểu diễn R trên đồ thị :
gtbd R
gtt R
46,4
110,37
S
0,4204
(mm).
Từ gtbd OO ' và gtbd R ta có thể vẽ được vòng tròn Brick
Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị :
1.3.1. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp (điểm a):
Từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc đóng muộn của xupáp
thải 2 bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm a ’ ,từ điểm a’ gióng đường
song song với trục tung cắt đường p a tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là
giao điểm giữa đường pr và trục tung) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá
trình thải sang quá trình nạp .
1.3.2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén (điểm c) :
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có hiện tượng đánh lửa sớm nên
thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết p c đã tính . Theo kinh
'
nghiệm áp suất cuối quá trình nén thực tế p c được xác định theo công thức sau
'
Đối với động cơ xăng : p c pc
pc' 2,2594
1
0,85 p z pc
3
1
0,85.3,502 2,2594 2,4985
3
(Mpa)
Từ đó ta xác định được tung độ của điểm c’ trên đồ thị công:
pc'
2,4985
yc'
5,943
p 0,4204
(mm)
1.3.3. Hiệu đính điểm phun sớm (điểm c’’ ):
Do có hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khởi đường
nén lý thuyết tại điểm c’’ . Điểm c’’ được xác định bằng cách : Từ điểm O’ trên đồ
SVTH:Nhân
20
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
thị Brick ta xác định góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm , bán kính này cắt
đường tròn Brick tại một điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung
cắt đường nén tại đỉêm c’’. Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’.
1.3.4.Hiệu đính điểm đạt pzmax thực tế :
Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy - giản nở điểm đạt trị số áp suất
cao nhất là điểm thuộc miền 3720 ÷ 3750 (tức là 120÷150 sau điểm chết trên của
quá trình cháy và giản nở).
Hiệu đính điểm z của động cơ xăng :
- Cắt đồ thị công bởi 0,85pz =0,85.3,502=2,9767 (Mpa) , có giá trị
biểu diễn trên đồ thị công là: 212,8 mm.
- Xác định điểm Z từ góc 12 0 . Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác
định góc tương ứng với 3720 gó quay trục khuỷu ,bán kính này cắt
vòng tròn tại một điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục
tung cắt đường 0,85Pz tại điểm Z
- Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giản nở
1.3.5. Hiệu đính điiểm bắt đầu quá trình thải thực tế (điểm b’) :
Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực
sự diễn ra sớm hơn lý thuyết .Ta xác định biểm b’ bằng cách : Từ điểm O’ trên
đường tròn Brick ta xác định góc mở sớm của xupúp thải 1 , bán kính này cắt
vòng tròn Brick tại một điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt
đường giản nở tại điểm b’.
1.3.6. Hiệu đính diểm kết thúc quá trình giản nở (điểm b’’) :
Áp suất cuối quá trình giản nở thực tế pb thường thấp hơn áp suất cuối quá
''
trình giản nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta
có thể xác định được :
pb'' p r
1
pb p r =0,115+0,5(0,4898-0,115)=0,3024
2
(Mpa)
SVTH:Nhân
21
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
Từ đó ta xác định tung độ của điểm b’’ là :
yb''
pb'' 0,3024
0,719
p 0,4204
(mm)
Sau khi xác định được các điểm b’ ,b’’ ta dùng các cung thích hợp nối với
0
đường thải rr.
SVTH:Nhân
22
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
ĐỒ TH Ị CÔNG
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC , ĐỘNG LỰC HỌC
2.1. Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng
với hành trình của pittông S = 2R. Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương
ứng với vh của đồ thị công ( từ điểm 1 vc đến vc).
2.1.1. Đường biểu diễn hành trình pittông x = f ( ) :
Ta tiến hành vẽ đường hành trình của pittông theo trình tự sau:
1. Chọn tỉ lệ xích góc : Thường dùng tỷ lệ xích (0,6 ÷ 0,7) (mm/độ)
2. Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 (cm)
3. Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 100, 200,….1800
4. Gióng các điểm đã chia trên cung brick xuống các điểm 10 0, 200…
1800 tương ứng trên trục tung của đồ thị x = f ( ) ta được các điểm xác định
chuyển vị x tương ứng với các góc 100, 200….1800
5. Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biể diễn quan hệ x = f ( )
A
ĐCT
ÂCT
0
C
180
x
x
B
90
M
S=R
R
R.
O
X=f(
S=R
(S=Xmax)
O'
D ÂCD
ĐCD
Đường biểu diễn hành trình của pittông X= f(α)
2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của pittông v = f ( ) :
SVTH:Nhân
23
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị vòng.
Tiến hành theo các bước cụ thể sau :
1. Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x = f ( ) , sát mép
dưới của bản vẽ.
2. Vẽ đường tròn tâm O bán kính là R /2
3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kínhR và vòng tròn tâm O bán kính R /2
thành 18 phần theo chiều ngược nhau.
4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đường song
song với tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ
xuất phát từ các điểm chia tương ứng của vòng tròn tâmO bán kính R /2
tại các điểm a, b, c,…….
5. Nối các điểm a, b, c,….tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ
pittông thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt
vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc đến đường cong a, b, c….
đồ thị này biểu diễn quan hệ v= f ( ) trên tọa độ cực.
'
b
1'
a
A
0
R
3'
V=f(
c
V
0'
7'
6'
1
5'
8
h
e
g
R1
B
4'
b'
7
6
3
4
5
Đường biểu diễn vận tốc của pittông V=f(α)
SVTH:Nhân
24
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH
Đồ án động cơ đốt trong
2.1.3. Đường biểu diễn gia tốc pittông j = f ( x) :
Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Toolê.
Ta vẽ theo các bước sau:
1. Chọn tỉ lệ xích j =315 (m/s2.mm)
2. Ta tính được các giá trị:
- Tốc độ góc :
.n 3,14.5600
586,13
=
30
30
(rad/s)
- Gia tốc cực đại :
jmax R. 2 .(1 ) =0,0464.586,132.(1+0,3211)=21059,18 (m/s2)
Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là :
gtbd jmax
gtt jmax
=
j
21059,18
66,85
315
(mm)
- Gia tốc cực tiểu :Pj
jmin R. 2 .(1 )
=-0,0464.586,132.(1-0,3211)=-10822,103
(m/s2)
Vậy ta được giá trị biểu diễn jmin là :
gtbd jmin
gtt jmin
j
=-
9677,938
30,6
315
(mm)
- Xác định giá trị EF :
EF 3.R.. 2
=-3.0,0464.0,3211.586,132=-14426,96
(m/s2)
Vậy ta được giá trị biểu diễn EF là :
gtbd EF
SVTH:Nhân
gttEF
14426,96
45,79
=
315
j
(mm)
25
