Đồ án môn học thiết kế động cơ đốt trong

Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh
Khoa Kỹ Thuật Giao Thông
   

ĐỒ ÁN
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Năm học 2019 – 2020


GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

2


MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU-------------------------------------------------------------------------6
THƠNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ SAU KHI TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ--------7
PHẦN 1 : TÍNH TỐN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG------------------12
I. Giới thiệu-----------------------------------------------------------------------------------13
II. Các thông số cho trước của động cơ-------------------------------------------------13
III. Chọn các thơng số cho tính tốn nhiệt-----------------------------------------------13
IV. Tính tốn nhiệt động cơ đốt trong----------------------------------------------------16
1.Q trình nạp----------------------------------------------------------------------------16
2.Q trình nén----------------------------------------------------------------------------16
3.Q trình cháy---------------------------------------------------------------------------17
4.Q trình giãn nở-----------------------------------------------------------------------18
5.Tính tốn các thơng số đặc trưng của chu trình---------------------------------20
6.Tính thơng số kết cấu của động cơ------------------------------------------------21
7.Bảng kết quả tính tốn---------------------------------------------------------------22
8.Bảng so sánh chế độ làm việc tương ứng với -------------------------------------hệ số dư lượng khơng khí α khác nhau----------------------------------------------22

PHẦN 2 : BẢN VẼ ĐỒ THỊ-----------------------------------------------------26
I. Đồ thị công chỉ thị------------------------------------------------------------------------27
II. Đồ thị lực khí thể--------------------------------------------------------------------------32

PHẦN 3 : TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC--------------------------------------33
I. Phân tích động học của cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền---------------------34
II. Động học của Pittông -------------------------------------------------------------------34
1.Chuyển vị của Pit-tông----------------------------------------------------------------34
2.Vận tốc của Pit-tông-------------------------------------------------------------------35
3.Gia tốc của Pit-tông--------------------------------------------------------------------36
III. Động lực học của cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền :---------------------------42
1.Sơ đồ lực và Moment tác dụng lên cơ cấu thanh truyền – trục khuỷu-----42
2.Lực khí thể Pkt---------------------------------------------------------------------------44
3.Lực quán tính của các chi tiết chuyển động--------------------------------------45
4.Hệ lực tác dụng lên cơ cấu thanh truyền – trục khuỷu------------------------49
5.Moment quay của trục khuỷu động cơ một xy-lanh----------------------------50
6.Moment quay của trục khuỷu động cơ nhiều xy-lanh-------------------------50
7.Moment quay trung bình của trục khuỷu động cơ nhiều xy-lanh -----------51
8.Lực tác dụng lên chốt khuỷu---------------------------------------------------------51
GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

3


PHẦN 4 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHÁT LỰC----------------56
I. Các thông số ban đầu--------------------------------------------------------------------57
II. Pit-tông--------------------------------------------------------------------------------------58
1.Công dụng--------------------------------------------------------------------------------58
2.Điều kiện làm việc của Pit-tơng----------------------------------------------------58

3.Kết cấu-----------------------------------------------------------------------------------58
4.Tính tốn bền Pit-tơng----------------------------------------------------------------58
III. Chốt Pit-tơng-------------------------------------------------------------------------------62
1.Cơng dụng--------------------------------------------------------------------------------62
2.Điều kiện làm việc và u cầu------------------------------------------------------62
3.Vật liệu chế tạo------------------------------------------------------------------------62
4.Tính tốn bền chốt Pit-tơng----------------------------------------------------------63
IV. Séc-măng------------------------------------------------------------------------------------66
1.Điều kiện làm việc---------------------------------------------------------------------66
2.Vật liệu chế tạo------------------------------------------------------------------------66
3.Tính tốn bền Séc-măng--------------------------------------------------------------66
V. Nhóm thanh truyền-----------------------------------------------------------------------69
1.Tính tốn bền đầu nhỏ thanh truyền----------------------------------------------69
2.Tính tốn bền đầu nhỏ thanh truyền----------------------------------------------70
3.Tính tốn bền thân thanh truyền---------------------------------------------------79
4.Tính tốn bền đầu to thanh truyền------------------------------------------------80
5.Tính tốn bền bu-lông thanh truyền-----------------------------------------------81
VI. Trục khuỷu---------------------------------------------------------------------------------82
1.Nhiệm vụ---------------------------------------------------------------------------------82
2.Điều kiện làm việc---------------------------------------------------------------------82
3.Yêu cầu kỹ thuật------------------------------------------------------------------------82
4.Chọn phương án thiết kế-------------------------------------------------------------82
5.Thông số kết cấu-----------------------------------------------------------------------82
6.Kiểm nghiệm bền trục khuỷu-------------------------------------------------------83
VII. Bánh đà------------------------------------------------------------------------------------102
1.Công dụng của bánh đà--------------------------------------------------------------102
2.Vật liệu chế tạo-----------------------------------------------------------------------102
3.Tính tốn sức bền và kích thước bánh đà---------------------------------------103

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

4


PHẦN 5 : THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ-109109
I.
II.
III.

IV.
V.

Nhiệm vụ và yêu cầu-------------------------------------------------------------------110
1.Nhiệm vụ-------------------------------------------------------------------------------110
2.Yêu cầu ---------------------------------------------------------------------------------110
Phân loại cơ cấu phân phối khí------------------------------------------------------110
Các phương án thiết kế cơ cấu phân phối khí------------------------------------112
1.Phương án bố trí Xupáp-------------------------------------------------------------112
2.Phương án dẫn động Xupáp--------------------------------------------------------114
3.Phương án dẫn động trục cam----------------------------------------------------115
Thiết kế bố trí chung-------------------------------------------------------------------117
Thiết kế kỹ thuật-----------------------------------------------------------------------117
1.Tính các thơng số cơ bản và kết cấu Xupáp------------------------------------117
2.Tính tốn cam--------------------------------------------------------------------------119
3.Tính tốn lị xo Xupáp----------------------------------------------------------------123
4.Tính bền các chi tiết------------------------------------------------------------------125

PHẦN 6 : QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO XU-PÁP----------------130
I.
II.

III.
IV.

Kết cấu và yêu cầu sử dụng của Xu-páp-------------------------------------------131
Chọn phơi và phương pháp chế tạo phơi------------------------------------------136
Trình tự các ngun cơng--------------------------------------------------------------137
Các phương pháp gia cơng------------------------------------------------------------137

PHẦN 7 : QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA-------------------142
I. Tháo nhóm pit-tơng, séc-măng, thanh truyền3
II. Kiểm tra tình trạng kỹ thuật nhóm pit-tơng, séc-măng, thanh truy ền 7
III. Sửa chữa nhóm pit-tơng, séc-măng, thanh truyền50
IV. Tháo lắp nhóm trục khuỷu, bánh đà3
V. Kiểm tra – Sửa chữa nhóm trục khuỷu, bánh đà7
VI. Tháo lắp cơ cấu phân phối khí3
VII.Kiểm tra tình trạng kỹ thuật cơ cấu phân phối khí 5
VIII.Sửa chữa các chi tiết cơ cấu phân phối khí 3
GVHD : HUỲNH THANH CƠNG

5


LỜI NĨI ĐẦU
Trong xã hội hiện đại cơng nghiệp ngày nay, khơng ai có th ể phủ nhận vai trị quan
trọng của động cơ đốt trong. Động cơ đốt trong xuất hiện trên nhi ều lĩnh v ực thi ết y ếu
của cuộc sống như: sản xuất công nghiệp, nông nghiệp hay giao thông v ận t ải. Ở các n ước
có nền cơng nghiệp phát triển song đều có một nền công nghi ệp s ản xu ất, ch ế t ạo đ ộng
cơ tiên tiến, không những để đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn để xuất khẩu .
Việt Nam có nền khoa học cơng nghệ cịn lạc hậu, chưa th ể tự s ản xuất được những
động cơ tốt, cơng suất lớn nhưng khơng vì thế mà chúng ta xem nh ẹ vi ệc phát tri ển ngành

công nghiệp chế tạo động cơ đốt trong. Hiện nay, nhờ sự tập trung nghiên cứu cũng nh ư
chuyển giao cơng nghệ, chúng ta đã có thể sản xuất được các động c ơ diesel cỡ nh ỏ và
trong tương lai sẽ ngày càng hoàn thiện hơn .
Trong chương trình đào tạo kỹ sư ơ tơ của khoa Kỹ Thu ật Giao Thông, tr ường Đ ại
học Bách Khoa TP HCM, đồ án môn học Thiết kế động cơ đốt trong là m ột môn h ọc t ối
quan trọng, nhằm trang bị cho sinh viên về phương pháp luận đ ể thi ết kế động cơ đốt
trong cũng như những hiểu biết sâu sắc về kết cấu và tính tốn thi ết kế động cơ . Đ ể giúp
sinh viên nắm vững những lý thuyết đã học cũng như để làm quen v ới trình t ự thi ết k ế
động cơ theo như thực tế ở bên ngồi, vì vậy bộ mơn ơ tơ đã đ ưa vào môn h ọc Đ ồ án thi ết
kế động cơ đốt trong này .
Vì đây là lần đầu tiên thực hiện một đồ án chuyên ngành v ề đ ộng c ơ đ ốt trong nên
không tránh khỏi những sai xót, chúng em kính mong q Thầy (Cơ) góp ý và ch ỉ ra nh ững
thiếu xót, khuyết điểm của chúng em trong Đồ án này, để em có th ể rút kinh nghi ệm và c ố
gắng hoàn thiện tốt hơn kiến thức chuyên ngành của mình . Chúng em xin chân thành cám
ơn quý thầy cô !

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

6


THƠNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ
SAU KHI TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

7


I. Tính tốn nhiệt động cơ đốt trong :

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

8


TT

Thơng số

Đơn vị

 = 1,6

Đơn vị

 = 1,6

1

ne

v/ph

2800

19

Tz

K

2063

2

Ne

kW

26,1

20

Tb

K

1005

3



18

21

Po

MPa

0,1

4

S

mm

92,2

22

Pa

MPa

0,085

5

D

mm

86,8

23

Pr

MPa

0.11

6

To

K

302

24

Pc

MPa

4,4374

7

T

K

15

25

p

8

1

1,02

26

Pz

MPa

8,8748

9

t

1,11

27

Pb

MPa

0,2728

10

d

0,95

28

Pi(ttế)

MPa

0,7589

11

r

0,03

29

Pm

MPa

0,07589

12

v

0,8118

30

Pe

MPa

0,683

13

b

0,85

31

m

%

90

14

n1

1,3684

32

e

%

39,3

15

n2

1,2487

33

gi

g/kW.h

193,8

743

34

ge

g/kW.h

215,38

16 Tr (tính tóan)
K
GVHD : HUỲNH THANH CƠNG
17

Ta

K

TT Thơng số

2

9

331,5

35

Ne

kW

26,10426

II. Hệ thống phát lực :
1. Pit-tông :

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

10


STT

Thơng số

Đơn vị

Số liệu

1

Đường kính pit-tơng (D)

mm

87

2

Chiếu dày đỉnh pit-tơng (  )

mm

9,2

3

Khoảng cách c từ đỉnh đến séc-măng thứ nhất
(c)

mm

15

4

Chiều dày của phần đầu (s)

mm

7,5

5

Chiều cao của pit-tông (H)

mm

98

6

Vị trí của chốt pit-tơng (H-h)

mm

51

7

Đường kính chốt pit-tơng (dcp)

mm

26

8

Đường kính bệ chốt pit-tơng (db)

mm

34

9

Đường kính lỗ trên chốt pit-tơng (do)

mm

16

10

Chiều dày phần thân (s1)

mm

3

11

Số séc-măng khí

mm

3

12

Chiều dày hướng kính t của séc-măng khí (t)

mm

4,5

13

Chiều dày bờ rãnh séc-măng khí (a)

mm

2,4

14

Chiều dày rãnh séc-măng khí (a1)

mm

2,5

mm

1

15
Số sec-măng dầu
GVHD : HUỲNH THANH CÔNG
16

Chiều dày rãnh sec-măng dầu (a2)

11

mm

4


2. Thanh truyền :

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

12


STT

Thơng số

Đơn vị

Số liệu

1

Đường kính trong bạc lót đầu nhỏ thanh truyền
(do)

mm

26

2

Đường kính trong đầu nhỏ thanh truyền (d1)

mm

31

3

Đường kính ngồi đầu nhỏ thanh truyền (d2)

mm

39

4

Đường kính trong bạc lót đầu to thanh truyền (Do)

mm

51

5

Đường kính trong đầu to thanh truyền (D1)

mm

55

6

Đường kính ngồi đầu to thanh truyền (D2)

mm

63

7

Bề rộng bao của thanh truyền (l1)

mm

67

8

Khoảng cách tâm bulong thanh truyền (l2)

mm

83

9

Bề dày đầu to thanh truyền (C)

mm

45

10

Bề dày đầu nhỏ thanh truyền (ld)

mm

34

11

Khoảng cách 2 mép ngoài của thân thanh truyền
(H)

mm

27,7

12 Khoảng cách 2 mép trong của thân thanh truyền (h)

mm

15,26

13

Chiều dày thân thanh truyền (a)

mm

10

14

Chiều dày bao thân thanh truyền (B)

mm

22

15

Bề dày mép cạnh thanh truyền (ts)

mm

6
13

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG
16

Khoảng cách 2 tâm đầu nhỏ và đầu to thanh truyền
(l)

mm

17077


3. Trục khuỷu :

STT

Thơng số

Đơn vị

Số liệu

1

Đường kính ngồi chốt khuỷu (dch)

mm

51

2

Chiều dài chốt khuỷu (lch)

mm

45

3

Chiều rộng má khuỷu (h)

mm

100

4

Chiều dày má khuỷu (b)

mm

20

5

Độ trùng điệp (  )

mm

9,4

6

Khối lượng má khuỷu (mmk)

kg

0,537

7

Khối lượng đối trọng (mđt)

kg

0,525

8

Đường kính ngồi cổ trục khuỷu (dct)

mm

60

9

Chiều dài cổ trục khuỷu (lct)

mm

30

10

Vận tốc gốc ( ω )

rad/s

293,21

0

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

14


III. Hệ thống phân phối khí :
1. Xu-páp :

STT

Thơng số

Đơn vị

Xupáp nạp Xupáp thải

1

Đường kính mặt nấm xupáp

mm

36

34

2

Đường kính họng đế xupáp

mm

31

29

3

Đường kính thân xupáp

mm

10

10

4

Chiều dài xupáp

mm

100

100

5

Góc mặt cơn xupáp

độ

300

450

6

Chiều rộng b của mặt côn trên xupap

mm

2,5

2,5

7

Fmax tác dụng lên xupáp

N

112

248

8

Khoảng cách giữa hai đường tâm
xupáp

mm

110

2. Trục cam :

STT

Thông số

Đơn vị

1

Góc lệch giữa 2 đỉnh cam

độ

2

Vịng chuẩn (R1)

mm

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

Cam nạp

Cam thải

1050

12

12
15


3

Góc làm việc của cam

độ

1250

1300

4

Vịng đỉnh cam (r)

mm

3

4

5

Chiều cao nâng cam (h)

mm

7

7

6

D

mm

16

15

7

Bán kính cong (đ)

mm

66,28

60,47

3. Lị xo :

STT

Thơng số

Đơn vị

Số liệu

1

Đường kính dây lị xo (d)

mm

4

2

Số vịng làm việc (n)

vịng

4

3

Số vịng lị xo (no)

vịng

7

4

Đường kính trung bình của lị xo (D)

mm

28

5

Đường kính ngồi của lị xo (Dng)

mm

32

6

Bước của lị xo (p)

mm

6,66

7

Chiều cao ban đầu của lò xo (Ho)

mm

38,64

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

16


8

Độ cứng (k)

N/mm

30

PHẦN 1 :
TÍNH TỐN NHIỆT
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

17


I. Giới thiệu :
Tính tốn nhiệt đơng cơ đốt trong (ĐCĐT) chủ yếu là xây dựng trên lý thuy ết
đồ thị công chỉ thị của một động cơ cần được thiết kế thơng qua vi ệc tính tốn các
thơng số nhiệt đơng học của chu trình cơng tác trong động c ơ gồm các quá trình : Nạp
– Nén – Cháy – Dãn nở
II. Các thông số cho trước của động cơ :

Trường hợp thiết kế mới động cơ :
1. Loại động cơ :
Diesel DI / 3 xylanh / Áp suất phun 175-220 bar
2. Công suất :
Ne/ nN = 26,1 / 2800 [kW/ v/p]
3. Số vòng quay :
nmax = 2800 [v/p]
4. Tỷ số nén :
 = 18
5. Các thông số kết cấu :
Tỷ số S / D = 92,4 / 87 [mm x mm]
Suy ra : Dung tích xylanh V = 1647 [cm3]

III. Chọn các thơng số cho tính tốn nhiệt :
1. Áp suất khơng khí nạp (po) :
GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

18


[MN/m2]

Áp suất khơng khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển :

po

=

0,1

2. Nhiệt độ khơng khí nạp mới (T0) :
o

29 C

Nước ta khu vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình trong ngày có th ể ch ọn là t kk =
Do đó: To = (tkk + 273)K = 29 + 273 = 302 K

3. Áp suất khí nạp trước xupap nạp (pk) :
Động cơ bốn kỳ không tăng áp: pk = po = 0,1 [MN/m2]
4. Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (Tk) :
Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp Tk = To = 302 K
5. Áp suất cuối quá trình nạp (pa) :
Đối với động cơ khơng tăng áp, áp suất cuối q trình n ạp th ường nh ỏ h ơn áp
suất
khí quy ển, do có t ổn th ất trên ống n ạp và b ầu l ọc gây
nên :
pa = 0,85.po = 0,85 . 0,1=0,085 [MN/m2]
6. Chọn áp suất khí sót (pr) :
Đối với động cơ xăng chọn pr = 0,11 [MN/m2]
7. Nhiệt độ khí sót (Tr) :
Động cơ xăng chọn: Tr = 800 K
8. Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (T) :
Chọn T = 15 oC
9. Chọn hệ số nạp thêm  1 :
Hệ số nạp thêm 1 biểu thị sự tương quan lượng tương đối của hỗn hợp khí
cơng tác sau khi nạp thêm so với lượng khí cơng tác chi ếm chỗ thể tích V a.
GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

19

Chọn : 1 = 1.02
10.

Chọn hệ số quét buồng cháy  2 :
Động cơ khơng tăng áp do khơng có quét buồng cháy nên chọn 2 = 1

11.

Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt  t :

Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t phụ thuộc vào thành phần khí hỗn hợp  và nhiệt
độ khí sót Tr
Đối với động cơ Diesel  = 1,42 – 1,75 ta chọn t =1,11

12.

Hệ số lợi dung nhiệt tại điểm Z ( Z) :

Là thông số số biểu thị mức độ lợi dụng nhi ệt của quá trình cháy, hay t ỷ l ệ
lượng nhiên liệu đã cháy tại điểm Z.
Căn cứ theo bảng 1.7 chọn Z = 0,70
13.

Hệ số lợi dung nhiệt tại điểm b ( b) :

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b b phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Khi tốc độ
động cơ càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn đến nhỏ.
Căn cứ theo bảng 1.8 chọn b = 0,85

14.

Chọn hệ số dư lượng khơng khí  :
Lượng khơng khí đi vào xy lanh M1 có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn Mo
 = M1/Mo

Trong đó : M1 - lương khơng khí thực tế nạp vào xylanh
Mo - lượng khơng khí lý thuyết cần thiết đốt cháy hồn tồn 1kg nhiên

liệu

Theo đề bài :
15.

 = 1,42 – 1,75

Chọn hệ số điền đầy đồ thị công ( d) :

Hệ số điền đây đồ thị công đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị cơng
thực tế so với đồ thị cơng tính tốn
GVHD : HUỲNH THANH CƠNG

20


Theo bảng 1.10 chọn d = 0,95
16.

Chọn tỷ số tăng áp :

Là tỷ số giữa áp suất hỗn hợp khí trong xylanh ở cu ối quá trình cháy và quá
trình nén:
p 

Trong đó:

pz
pc

pz - áp suất cuối q trình cháy
pc - áp suất cuối q trình nén

chọn

p  2

(*)

IV. Tính tốn nhiệt động cơ đốt trong :
1. Q trình nạp :
-

Hệ số nạp (v) :
1
�
�
m
�p r �
pa �
1

Tk
ηv 
.
ελ1  λ t λ 2 � � �
ε  1 TK  T p k �
�p a � �
�
�

1
�
�
1.5
1
302
0, 085 �
�0,11 �
�

�
�
�18 �1, 02  1,11��
1 �
�  0,8118
18  1 302  15 0,1 �
�0, 085 � �
�
�

Trong đó: m = 1,5 - là chỉ số đa biến trung bình của khơng khí

-

Hệ số khí sót (r) :
r 

-

2
P T
1
0,11 302
. r. k 
�
�
 0.03
   1 V Pk Tr  18  1 �0,8118 0,1 800

Nhiệt độ cuối quá trình nạp ( Ta) :
m 1

1,5 1

�P �m
�0, 085 �1,5
Tk  T  t  rTr � a �
302  15  1,11�0, 03 �800 ��
�
�Pr � 
�0,11 �  331,5 K
Ta 

1  r
1  0, 03

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

21


2. Q trình nén :
-

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới
mcv  19,806 

-

0, 00419.T
 19,806  0, 002095.T  kJ / Kmol.K 
2

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy
"
1, 634 � 1 �
184,36 � 5
�
mcv  �
19,806 
427,38 
.10 .T
� �

2 � 2�
 �
�
�
 20,623  0, 002713 �T  kJ / Kmol.K 

-

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong q trình nén
mcγv mcr
mc 
1γ r
'
v

-

"
v

b
 19,8298  0, 002113 �T  av'  .T  kJ / kmol.K 
2

Xác định chỉ số nén đa biến trung bình n1 :
n1  1 

8,314
b
n1 1

a 'v  Tε
1
a 
2





8,314
19,8298+0,002113 �331,5 � 18n1 1  1

Bằng cách thay dần các giá trị n 1 vào hai vế của phương trình
trên đến khi cân bằng nhau ta được giá trị : n1 = 1,3684
-

Áp suất quá trình nén pc :
Pc  Pa n1  0, 085 �181,3684  4, 4374  MPa 

-

Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc :
Tc  Ta n1 1  331,5 �18(1,3684 1)  961, 45 K

3. Q trình cháy :
-

Lượng khơng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu xăng
Mo 

-

1 �C H O � 1 �0,87 0,126 0,004 �
��   �
��


=0,4946
�
0,21 �
12 4 32 � 0, 21 �12
4
32 �
[kmol kk/kg nl]

Lượng khí nạp mới thực tế vào xylanh

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

22


M 1   �M 0  1, 6 �0, 4946  0,7913

-

Lượng sản vật cháy
M2 

-

M 2 0,8229

 1, 0399
M 1 0, 7913

Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế


-

O H
0, 004 0,126
   .M 0 

 1, 6 �0, 4946  0,8229
32 4
32
4
[kmol kk/kg nl]

Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết
0 

-

[kmol kk/kg nl]

 1
M 2  M r 0   r

1, 0399  1

 1 0
 1
 1, 0387
M1  M r
1  r
1  r
1  0, 03

Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm z
z  1

0  1
1, 0399  1 0, 7
�xz  1 
�
 1, 0319
1  r
1  0, 03 0,85
xz 

Với xz là phần nhiên liệu đã cháy tại điểm z :
-

ξz
0,7

ξ b 0,85

Tổn thất nhệt lượng cháy khơng hồn tồn QH
QH  0

-

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của mơi chất tại điêm Z
� γ �
M 2 �x z  r �mc�
v  M1  1  x z  mc v
β
''
b
o �
�
mc vz 
 19,8258  0, 00211�T  avz'  z .T
2
� γ �
M 2 �x z  r � M1  1  x z 
� βo �

-

Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz





''

ξ z .Q H
� �
�
�
mc vc  8,314 � p �
.Tβ
+8,314
T *z 
vz
c  mc
z
M1 (1γ ) r �
�



với : QH = 42530 (kJ/kg)
GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

23


�
Thế mc vc , mc vz vào công thức (*) sẽ đưa đến một phương trình bậc 2:
"

0, 002799 �Tz2  29,86 �Tz  75353  0

Giải phương trình đó và chọn nghiệm dương là giá trị Tz = 2063 oK
-

Áp suất cuối quá trình cháy
pz   p . pc  2 �4, 4374  8,8748

MN/m2

4. Quá trình giãn nở :
-

Tỷ số giãn nở đầu


-

Tỷ số giãn nở sau


xem:

 z Tz 1, 0319 2063
� 
�
 1,107
 p Tc
2
961, 45


18


 16, 26
 1,107

Xác định chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2

Ở nhiệt độ từ 1200 – 2600 oK, sai khác của tỷ nhiệt khơng lớn lắm do đó ta có th ể
a’vb = a’vz ; bb = bz ; và  = z ta có :
n2 1 

Tb 

8,314
(ξ b  ξ z )Q H
b
 a'vz  z (Tz  Tb )
M1 (1γ ) r ( z T ) b
2

Tz
2063
 n 2 1
n 2 1
ε
18
( Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở )

Giải hệ phương trình trên bằng cách thay dần từng cặp các giá tr ị n 2 và
Tb vào các phương trình giải bằng cách lặp lại nhiều lần, ta nhận được giá trị :
n2 = 1,2487
Tb = 1005K

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

24


-

Áp suất cuối quá trình giãn nở
Pb 

-

Pz
8,8748

 0, 2728
n2

16, 261,2487
MN/m2

Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr
m 1

1,5 1

�P �m
� 0,11 �1,5
Tr  Tb � r �  1005 �
�  743K

�0, 2728 �
�Pb �

-

Sai số :
Tr
800  743
�100% 
�100%  7, 67%
Tr
743
< 10%

� Kết quả nhận được cho thấy nhiệt độ khí sót chọn lúc ban đ ầu là ch ấp
nhận được.

5. Tính tốn các thơng số đặc trưng của chu trình :
-

�
Áp suất chỉ thị trung bình tính toán pi :
Pi�




 . p . � 1 � 1
�
Pc �

� 1 �
��
 p .    1 
��
1  n2 1 �
��
1  n1 1 �
�
ε 1 �
n2  1 � 
� n1  1 �  �
�

�
4.4374 �
1,107 �2 �1, 0387 �
1
1
1 �
�
�
2 � 1,107  1 
1

��
1  1,3684 1 �
�
�
�
1,2487 1 �

18  1 �
1, 2487  1
�
� 16, 26
� 1,3684  1 � 18
�

= 0,7989 MN/m2
-

Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi :
Pi  d �Pi '  0,95 �0, 7989  0, 7589  MN / m 2 

-

Áp suất tổn thất cơ khí pm
Chọn hiệu suất tổn thất cơ giới  m  0.9
Pm  (1   m ) Pi  (1  0,9) �0, 7589  0, 07589  MN / m 2 

GVHD : HUỲNH THANH CÔNG

25