tính toán động cơ đốt trong nộp

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
-----***-----

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

SV thực hiện:
Lớp: TC CKĐL 16
GV hướng dẫn: NGUYỄN TRƯỜNG LĨNH

Tp hồ chí minh, tháng…….năm…….


TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
………….

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
………….

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

HỌ VÀ TÊN:
NGÀNH:

MSSV: 0223161
Ô TÔ
LỚP: TC CKĐL 16

1. Nhiệm vụ đồ án: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT CỦA ĐỘNG CƠ

2. Số liệu ban đầu:
 i
n
4 4 5800

D S
79 82

Ne
78kw

ԑ
l
φđls
9.5 254 19

φtms
26

φtđm
43

Loại
xăng

3. Nội dung thuyết minh:
1/Các thông số ban đầu

2/Tính toán chu trình nhiệt
3/Các thông số cơ bản
4/Xây dựng đồ thị công
4. Nội dung bản vẽ: 1 bản vẽ đồ thị p-V và đồ thị p-φ
Ngày giao nhiệm vụ: 32/03/2018
Ngày hoàn thành: 01/06/2018
Nội dung và yêu cầu ĐAMH
đã được thông qua bộ môn.
Ngày
tháng
năm
Bộ môn ôtô

Ngày
tháng
năm
Giáo viên hướng dẫn

Vh
1598


A-PHẦN THUYẾT MINH: Tinh toán theo trinh tự như sau:
1.CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU
1.1. Tốc độ trung binh của pít tông
Được tính theo công thức: Cm = = = 15,853 m/s
Với: S: hành trình pít tông (m)
n: số vòng quay trục khuỷu (v/p)
Kết luận: Động cơ có tốc độ cao có: Cm >9m/s
1.2. Nhiệt độ sấy nóng môi trường mới: chọn:

Đối với động cơ xăng: ∆T = 100
1.3. Áp suất và nhiệt độ môi chất mới
Đối với động cơ không tăng áp;
Pk = p0 = 0,1 Mpa
Tk = T0 = 2970K
Vớp p0, T0: áp suất và nhiệt độ khí trời
1.4. Áp suất khí sót: chọn:
Đối với động cơ tốc độ cao: pr = 1,10p0 = 1,10.0,1 = 0,11 Mpa
1.5. Nhiệt độ khí sót: chọn:
Đối với động cơ xăng: Tr = 9000K
1.6. Áp suất cuối quá trình nạp: chọn:
Đối với động cơ 4 thì không tăng áp:
pa = 0,8pk = 0,8.0,1=0,08 Mpa


2. TÍNH TOÁN CHU TRÌNH NHIỆT
2.1.QUÁ TRÌNH NẠP
2.1.1 Hệ số khí sót γr
Tính theo công thức: γr = = = 5,7726.
2.1.2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp
Ta = = = 339,360K
2.1.3. Hệ số nạp
ηv = λ1 = 1,02

= 0,7546

λ1 đối với động cơ nằm trong khoảng 1,02
2.1.4. Lượng không khí cần thiết để đốt cháy 1kgnl
M0 = = = = 0,5119 kmol/kgnl
2.1.5. Lượng nhiệu liệu nạp vào trong 1 chu trình

Chọn: ge = 180 (g/ mã lực giờ)
gCT = 10-3 = = kmol/kgnl
Ne: công suất có ích (mã lực)
n: số vòng quay trục khuỷu (v/p)
: số thì của động cơ
2.1.6. Lượng môi chất mới
M1 = = = 0,44488 kmol/kgnl
Trong đó: pk: (pa), i: số xy lanh của động cơ, Vh: (m3), Tk: (0K), R= 8314 (J/kmolđộ)
2.1.7. Lượng khí sót
Mr = γrM1 = 5,7726.. 0,44488 = 0,025681 kmol/kgnl
2.1.8 Hệ số dư lượng không khí
Động cơ xăng: α = = = 0,8519
Với nl = 114: trọng lượng phận tử của xăng
2.1.9. Lượng sản vật cháy
2.1.9.2. khi đốt cháy không hoàn toàn ( <1)
M2 = + 0,79M0 = 8519= 0.48825 kmol/kgnl
2.1.10. Lượng thay đổi thể tích khi cháy


∆M = M2 – M1 = 0,48825 – 0,44488 = 0,04337 kmol/kgnl
2.1.11. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
= = = 1,0974
2.2 QUÁ TRÌNH NÉN
2.2.1. Chỉ số đa biến trung bình
- Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của mỗi chất mới
(mCv)tb = 19,806 + 0,00491Ta = 19,806 +.0,00491. 339,36= 20,639 kJ/kmolđộ
- Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót:
+ Khi :
(mC’’v)tb = + .10-5Tr
= + .10-5.900

= 23,571 kJ/kmolđộ
- Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp;
(mC’v)tb = = a’v +
= = a’v +
 a’v =19.965 KJ/kmolđộ
- Chỉ số nén đa biến trung bình:
Ta có phương trình:
n1 – 1 =
n1 = +1
n1 =
 n1 = 1,3680

chọn n1 = 1,3680

n1 =
 n1 = 1,3661

chọn n1 = 1,3661

n1 =
 n1 = 1,3662

chọn n1 = 1,3662

n1 =
 n1 = 1,3662

vậy chọn n1 = 1,3662

2.2.2. Nhiệt độ cuối quá trình nén

Tc = Ta = 339,36.9,51,3662-1 = 773.93 0k
2.2.3. Áp suất cuối quá trình nén
pc = pa = 0,08.9,51,3662 = 1,7332 Mpa
2.3 QUÁ TRÌNH CHÁY
hê số lợi dụng nhiệt tại z và b
chọn ξz = 0,85 ξz = 0,87
Phần nhiên liệu đang cháy tại z, xz = = = 0,977
2.3.1. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại z
Ta có:
βz = 1+ = 1+ = 1,0899
2.3.2. Nhiệt dộ cuối quá trình cháy
2.3.2.1. Động cơ xăng: Ta có phương trình của động cơ xăng:
QH = 44.103
∆QH =120.106(1 – α)M0 = 120.106 (1 – 8519= 9097486,8
+ (mC’v)tbc Tc = βz (mC’v)tbz Tz

()

= = 63046
(mC’v)tbc =

(1)

(mCv)tbc = 19,806 + 0,00491Tc = 19,806 +.0,00491. 773.93 = 21,705 (KJ/kmolđộ)
(mC’’v)tbc = + .10-5Tc
= + .10-5 . 773,93 = 23,208 (KJ/kmolđộ)
(1) (mC’v)tbc = = = 21,787 (KJ/kmolđộ)
(mC’v)tbc Tc = 21,787.773,93= 16,861 (KJ/kmolđộ)

(mC’’v)tbz TZ=
=
= 20,982.TZ + 2,8853.10-3.
βz (mC’v)tbz Tz = 1,0899.( 20,982.TZ + 2,8853.10-3.)
= 22,868.TZ + 3,1446.10-3.
() (=)63046+ 16861 = 22,868.TZ + 3,1446.10-3.
79907= 22,868.TZ + 3,1446.10-3.
 3,1446.10-3. + 22,868.TZ -79907 =0




vậy chọn Tz = 2579,3 (0k)

2.3.3. Áp suất cuối quá trình cháy
λ = = = 3,6323
pz = λpc = 3,6323.1,7332 = 6,2955 Mpa
p= =
Do đó thể tích cuối quá trình cháy
Vc = =
Vz = pVc = 1.188= 188 (cm3) = 1,88.10-4 (m3)
2.4.QUÁ TRÌNH DÃN NỞ
2.4.1. Chỉ số dãn nở đa biến trung bình
Kết hợp với phương trình:
Tb = Tz = . = 1536,8

(1)

Trong đó: tỉ số dãn nở sau khi cháy
δ = = =9,5

β: hệ số thay đổi phân tử thực tế
β: =1 + = 1+ = 1,0920
chọn n2 = 1,23
Đối với động cơ xăng khi α < 1, QH = QH - ∆QH
Ta có phương trình:
= β(mC’’v)tbbTb - βz (mC’’v)tbz Tz + (βzTz – βTb) (2)
= = 1483,4
βz (mC’’v)tbz Tz = β
=1,0920.(20,982.Tb + 2,8767.10-3.)
=22,912.Tb + 3,1413.10-3. =42630,1 (3)
βz (mC’’v)tbz Tz = βz
=.( 20,982.Tz + 2,8767.10-3.)
=22,868.Tz + 3,1353.10-3.
= 79841.9

(4)

(1),(2),(3),(4) (=)1483,4= 42630,1 – 79841.9 + 1132,99
n2 = 1,2434

chọn n2 = 1.2434


thế vào (1) Tb = 1491,1
thế vào (3) β(mC’’v)tbz Tb = 41148,3
1483,4 = 41148,3– 79841.9+ 1182,8
n2 = 1,2447 chọn n2 = 1.2447
thế vào (1) Tb = 1486,8
thế vào (3) β(mC’’v)tbz Tb = 41009,6
1483,4 = 41009,6– 79841.9 + 1187,5

n2 = 1,2448

chọn n2 = 1.2448

thế vào (1) Tb = 1486,4
thế vào (3) β(mC’’v)tbz Tb = 40996,7
1483,4 = 40996,7– 79841.9 + 1188
n2 = 1,2449

chọn n2 = 1.2449

thế vào (1) Tb = 1486,1
thế vào (3) β(mC’’v)tbz Tb = 40987
1483,4 = 40987– 79841.9 + 1188,3
n2 = 1,2449

vậy chọn n2 = 1.2449

2.4.2. Áp suất cuối quá trình dãn nở
Pb = = = 0,3818 Mpa

2.4.3. Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở
Tb = = = 1486,10k
3.CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN
3.1.CÁC THÔNG SỐ CHỈ THỊ
3.1.1. Áp suất chỉ thị trung bình
3.1.1.1. Động cơ xăng: công thức lý thuyết
p'i = pa
=0,08 = 0,96912 MPa

Chọn = 0,92


Thực tế pi = p'i = 0,92. 0,96912= 0,89159

MPa

3.1.2. Công suất chỉ thị
Ni = = = 68,86

kW

3.1.3. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị
gi = 432 = 432 = 0,2767

kg/kWh

3.1.4. Hiệu suất chỉ thị
ηi = 3,6 = 3,6 = 0,2956= 29,56
3.2.CÁC THÔNG SỐ CÓ ÍCH
3.2.1.Áp suất tổn thất cơ giới trung bình
3.2.1.1.Động cơ xăng
- i < 6, > 1 (=) = 1,0379 > 1 pm = 0,05 + 0,0155Cm = 0,05 + 0,0155.15,85
= 0,2956 MPa
3.2.2.Áp suất có ích trung bình
Pe = pi – pm = 0,89159– 0,29567= 0,59592 MPa
3.2.3 Công suất có ích
Ne = = = 46,026 kW
(so sánh với Ne đã cho, sai số không quá 5)

3.2.4. Hiệu suất cơ giới
ηm = = = 0,6683 = 66,83 %
3.2.5. Hiệu suất có ích
ηe = ηiηm = 0,2956. 0,6683 = 0,1975 = 19,75 %
3.2.6. Suất tiêu hao nhiên liêu có ích
ge = = = 0,41403 kg/kWh
3.2.7 Lượng tiêu hao nhiên liệu trong 1 giờ
Gnl = geNe = 0,41403. 46,026= 19,056 kg/kWh
3.3.KIỂM TRA KÍCH THƯỚC ĐỘNG CƠ
3.3.1. Thể tích xylanh
Vh = = = 0.39949

dm3

3.3.2. Đường kính xylanh


D = = =0,78759

dm

3.3.3. Hành trình pít tông
S = = = 0,820

dm

4.XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG
4.1.TÍNH TOÁN ĐƯỜNG NÉN VÀ ĐƯỜNG GIẢN NỞ
4.1.1.Đường nén: Ta có:
pc = pnx = const

 pnx = pc = =
4.1.2 .Đường giãn nở: Ta có:
pz = pgnx = const
 Pgnx = pz =
Biết rằng:
=

 pgnx = =
a) Đối với động cơ xăng: vì Vz = Vc, p = 1 nên pgnx = . Khi Vgnx biến đổi từ Vz đến Va
thì i biến đổi từ 1 đến ԑ và pgnx biến đổi từ pz đến pb.

 pgnx

(lít)
1,88.10-4
2,82.10-4
3,76.10-4
4,7.10-4
5,64.10-4
,

i
1
1,5
2
2,5
3

pnx (MPa)
1,7332

0,99603
0,67232
0,49565
0,38637

Pgnx (MPa)
3,8002
2,6563
2,0120
1,6034


9.4.10-4
1,316.10-3
1,504.10-3
1,598.10-3
1,692.10-3
1,786.10-3

5
7
8
8,5
9
9,5

0,19227
0,12141
0,10116
0,09312

0,08613
0,07999

0,8489
0,5584
0,4729
0,4385
0,4084
0,3818

4.3XÂY DỰNG VÀ GỌT ĐỔ THỊ CÔNG
4.3.1.Đồ thị p-V:
Căn cứ vào bảng số liệu đã lập được để vẽ đồ thị công p-V với:
4.3.1.1. Đối với động cơ xăng:
- pzt = 0,85pz = 0,85. = 5,3511
- cc’ = => pc’ = (pz – pc) + pc = ( – ) +
= 3,2539
4.3.2. Đồ thị p-V:dưa vào đồ thị p-V để triển khai thành đồ thị p-V như sau:
OO’ = = = 3,30903(mm)
Với R: bán kính quay trục khuỷu (mm)
l: chiều dài thanh truyền (mm)