Bài tập lớn Nguyên lý động cơ đốt trong - Lưu văn Hoàng
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
BÀI TẬP LỚN
NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Cao Văn
Sinh viên thực hiện : Lưu văn Hoàng
Mã sinh viên
:
151300660
Lớp : Cơ khí giao thông công chính 1-K56
Đề số : 09 – Động cơ xăng 1RZ
HÀ NỘI - 2017
BÀI TẬP LỚN MÔN
NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Cao Văn
Đề số : 09 - Động cơ xăng 1RZ
Họ và Tên sinh viên : Lưu văn Hoàng
Mã sinh viên : 151300660
Lớp : Cơ khí giao thông công chính 1- K56
STT
1
Phân loại
Thông số
Loại động cơ
Xăng
Kiểu động cơ
1RZ
2
3
4
5
Đường kính xy lanh
Hành trình piston
Lắp trên xe
86 (mm)
86 (mm)
Toyota Hiace
6
Dung tích xylanh
Tỷ số nén
1,998 (lít)
09
7
8
Số kỳ
09
9
Nemax/ne
Nemax/nm
100,6/5400
16,5/2600
10
Chương I : Nhiệm vụ tính toán
1, Nhiệm vụ
+ Tính toán thiết kế động cơ.
+ Tính toán kiểm nghiệm động cơ ( bôi trơn, làm mát ) hệ
thống phối khí.
2, Lựa chọn chế độ tính toán
- Nhận xét : Để xây dựng đặc tính ngoài của động cơ ở chế
độ “ Toàn tải ” người ta tính toán nhiệt động cơ ở 3 chế
độ :
nmin = 0,2.5400 = 1080 (v/ph)
nM = 0,6.5400 = 3240 (v/ph)
ne = 5400 (v/ph)
CHƯƠNG II : Tính nhiên liệu và hỗn hợp sản phẩm cháy
1, Chọn nhiên liệu và thành phần nhiên liệu.
C
H
O
Hu
Xăng
85 (%)
15(%)
10400 ( kcal/kg)
2,Chọn hệ số dư không khí α
- Với động cơ xăng : α = 0.9
3, Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg
nhiên liệu xăng.
1
L0 = 0.23 ( 83 gc + 8gh )
1
=
0.23 ( 83 .0,85 + 8.0,15 ) =15 (kg)
4,Lượng không khí thục tế đốt cháy 1kg nhiên liệu.
L = αL0 = 0,9.15=13,5 (kg)
5,Thành phần sản phẩm cháy của động cơ xăng .
Gco2 = 11 [gc (2α-1 ) + 6gh (α -1 )] = 11[0,85 (1,8 -1 ) + 6.0,15( 0,9-
3
3
1)
= 2,15 (kg)
Gco = 73[ 2(1- α)(gc +3gh)] = 73[2(1-0,9)(0,85 +3.0,15)] = 0,6 (kg)
Gh2O = 9gh =9.0,15 =1,35 (kg)
GN2 =0,77.αL0 =0,77.0,9.0,15 = 10,4 (kg)
∑
Kiểm tra lại
αL +1 =13,5 + 1 = 14,5(kg) =G
퐺 =
:
0
spc
Gspc =Gco2 + Gco + Gh2O + GN2 = 2,15 + 0,6 + 1,35 + 10,4 =14,5 (kg)
6, Phần tram khối lượng sản phẩm cháy
퐺푖
gi = 퐺푠푝푐 . Ta có : gco2 = 124,1,55 = 0,148 , gh2O = 114,3,55 = 0,093
0,6
14,5 = 0,041
gco =
, g =10,4
14,5 = 0,78
N2
∑
= g + g + g + g =0,148 + 0,041 + 0,093 + 0,78 =1
푔푖
co2
co
h2o
N2
7, Hằng số khí nạp trước lúc cháy
Rhht =gkk.Rkk – gxăng.Rxăng
13,5
1
αLo
Ta có : gkk = 2Lo + 1
1
gxăng
=
=
;
=
;
14,5
14,5
2퐿표 + 1
Rkk =29,27 kGm/kg.độ ; Rxăng =8,5 kGm/kg.độ
1
Rhht =13,7
kGm/kg.độ
14,5.29,27 + 14,5.8,5 = 27,838
8, Hằng số khí của sản phẩm cháy Rspc :
∑
Rspc =
; R =19,3 kGm/kg.độ ; R =30,3 kGm/kg.độ
(푔푖,푅푖)
co2
co
Rh2o =47,1 kGm/kg.độ ; RN2 =30,3 kGm/kg.độ ;
Ro2 =26,5 kGm/kg.độ .
Ta có : R spc = 0,148.19,3 +0,041.30,3 + 0,093.47,1 + 0,718.30,3
= 30,23 kGm/kg.độ
9, Hệ số biến đổi phần tử lý thuyết
30,2
27,8
푅푠푝푐
푅ℎℎ푡
β =
=
= 1,084
10, Nhiệt dung riêng của sản phẩm cháy
a, Trước lúc cháy
Cvhht =gkk .Cvkk + gxăng.Cvxăng
Ta có : Cvkk = 0,165 + 0,000017Tc (kcal/kg.độ ) ;
Cvxăng = 0,35(kcal/kg.độ) ;
13,5
1
Cvhht
=
) +
14,5.0,35
14,5(0,165 + 0,000017푇c
= 0,93.(0,165 + 0,000017Tc ) + 104,3,55
= 0,178 + 0,000017Tc
∑
b, Sau lúc cháy : Cvspc =
(푔푖,퐶푣)
Cvco2 = 0,186 + 0,000028 Tz
Cvco = 0,171 + 0,000018 Tz
Cvo2 = 0,15 + 0,000016 Tz
Cvh2o = 0,317 + 0,000067 Tz
Cvh2 = 0,169 + 0,0000017 Tz
∑
Tính : Cvspc =
(푔푖,퐶푣)
=0,148(0,186+0,000028Tz)+ 0,041(0,171+0,000018Tz ) +0,093(0,317
+ 0,000067Tz) + 0,718( 0,169 + 0,000017Tz ) = 0,185 + 23.10-5 Tz
CHƯƠNG III: QUÁ TRÌNH NẠP
1, Xác định áp suất trung bình cuối quá trình nạp
Công thức gần đúng của của giáo sư Leenin J.M :
2 3,5
n2
Vh 1
'2
P P 1
.
.
2
0
a
6
2
1
520.10
ftb
Trong đó :
n : Là tốc độ quay tại chế độ tính toán ( đơn vị vòng/phút )
Vh : Là thể tích công tác của một xylanh ( đơn vị là m3 ).
P0 : Là áp suất khí quyển ( đơn vị kg/m2 )
ftb : Là tiết diện lưu thông cần thiết .Nó đc tính bằng công thức
ftb = fe.(ne /1000) .đơn vị là [cm2/lít]
+ Với động cơ xăng : fe =2,5 ÷ 3,0 (cm2/lít.1000v/phút)
: Là hệ số tổn thất đường ống nạp . ( =0,65 ÷ 0,85 ).
• Đối với động cơ xăng ta chọn như sau :
fe =2,5.10-4.m2/lít.1000v/phút ;
; = 0,65
휹 = 0,5
푛푒
=> Ta có : ftb = fe.1000 = 2,5.10-4. 15040000 =1,35.10-3 (m3/lít ).
❖ Với n=nmin =1080 (v/ph ) :
3,5
2
10802
520.106 (1,35.10―3 2
0,0012
1
9 ― 0,5
Pa=
1.
1 ―
=
)
0,652 9 ― 1
0,988(kg/cm2)
❖ Với n=nM=3240 (v/ph) :
3,5
2
2
32402
0.001
1
9 ― 0,5
P =1.
a
kg/cm2)
1 ―
= 0,901(
520.106 1,35.10―3 0,652 9 ― 1
❖ Với n=ne = 5400 (v/ph) :
3,5
2
2
10802
0,001
1
9 ― 0,5
P =1.
a
0,740(kg/cm2)
=
1 ―
520.106 1,35.10―3 0,652 9 ― 1
Tóm lại :
• n = nmin = 1080 (v/ph) Pa = 0,988 (kg/cm2)
• n = nM = 3240 (v/ph) Pa = 0,901 (kg/cm2)
• n = ne = 5400(v/ph) Pa = 0,740 (kg/cm2)
2, Hệ số khí sót
푃푟 푇΄0
=
훾r
(휀푃푎 ― 푃푟).훽.푇푟
Trong đó :
• T’ = T + t = t + t + 273
∆
∆
o
o
o
푀푠푝푐
푀ℎℎ푡
푅푠푝푐
푅ℎℎ푡
•
: là hệ số biến nhiệt ( =
)
= 1,084
훽
훽
=
• Pr và Tr : là áp suất ,nhiệt độ đầu cuối quá trình
nạp nêu trong bảng sau :
Pr (kg/cm2)
1,06
T (
°퐾)
T (
΄o °퐾)
∆푡(°퐾)
r
1000
1100
1200
30
327
322
317
n = nmin = 1080 (v/ph)
n = nM = 3240 (v/ph)
n = ne = 5400 (v/ph)
1,18
1,29
25
20
o Giá trị Pr được tính bằng công thức :
0,55푛
Pr = 10000 +1 (kg/cm2).
Giá trị của T và cho trong bảng được quy ước từ đầu .
∆푡
r
Từ các giá trị trong bảng ta tìm được hệ số khí sót ứng với các giá
trị tương ứng như sau :
• Với n = nmin =1080 (v/ph) :
1,06.327
푃 푇΄
푟
0
=
=
(휀푃 ― 푃 ).훽.푇
푟
=
훾r
(9.0,988 ― 1,06).1,084.1000
푎
푟
0,0408
• Với n = nM = 3240 (v/ph) :
1,18.322
푃 푇΄
푟
0
=
=
(휀푃 ― 푃 ).훽.푇
푟
=
훾r
(9.0,901 ― 1,18).1,084.1100
푎
푟
0,0459
• Với n = ne = 5400 (v/ph) :
1,29.317
푃 푇΄
푟
0
=
=
(휀푃 ― 푃 ).훽.푇
푟
=
훾r
(9.0,740 ― 1,29).1,084.1200
푎
푟
0,0585
3, Nhiệt độ cuối kỳ nạp
Đối với động cơ 4 kỳ không tăng áp
′
푇 + 훾 ᴪ푇
′
푟
0
0
Ta =
1 + 훾 ᴪ
푟
′
Trong đó :
=t + t + 273( K)
∆ °
푇0
0
ᴪ :là tỉ lệ nhiệt dung của khí trước và sau khí cháy .Ở động cơ
xăng thì ᴪ =1,2
푚―1
푚
푃푎
푃푟
′
= Tr.
( K)
°
푻풓
với : m là chỉ số dãn nở đa biến t của khí sót từ r đến r’.
• Khi n =nmin = 1080 (v/ph) :
1,38―1
1,38
0,988
1,06
T’r =1000.
= 980,81 K
°
327 + 1,2.0,0405.980,81
1 + 0,0405.1,2
Suy ra : Ta =
= 357,30 K
°
• Khi n =nM =3240 (v/ph) :
1,38―1
1,38
0,901
T’r = 1100.
= 1021,25 K
°
1,18
322 + 1,2.0,0459.1021,25
1 + 0,0459.1,2
Suy ra : Ta =
= 358,50 K
°
• Khi n = ne =5400(v/ph) :
1,38―1
1,38
0,740
1,29
317 + 1,2.0,0585.1029,72
T’r = 1200.
=1029,72 K
°
Suy ra : Ta =
= 363,75 K.
°
1 + 0,0585.1,2
4, Khối lượng hỗn hợp (Xăng + không khí) nạp vào xylanh động
cơ trong một chu trình
G =G . d (mg/ckl)
180 훾
ck
Trong đó :
G180 : là khối lượng hỗn hợp tươi (hay không khí ) nạp
chính trong piston đi từ điểm chết trên đến điểm chết dưới
′
G180= 푃 .푉 .(휀 ― 0,15).106 (mg/ckl)
푎
ℎ
푅푎.푇푎.(휀 ― 1)
Với : Pa là áp suất cuối quá trình nạp (đổi ra kg/m2)
V’h = 0,001(m3)
T : là nhiệt độ trung bình cuối kỳ nạp ( K)
°
a
Ra = Rhht =27,383 KG.m/kg.độ
Động cơ xăng
nmin
0,9 0,95
nm
1,00
ne
1,1 1,2
1,05
÷
÷
÷
• n= nmin =1080 (v/ph)
→
4
0,988.10 .0,001.(9 ― 0,15)
Gck=
.106.0,9 =988,69
27,838.357,40.(9 ― 1)
• n= nM = 3240 (v/ph)
→
4
0,901.10 .0,001.(9 ― 0,15)
27,838.358,50.(9 ― 1)
Gck =
.106.1 = 998,73
• n =n =5400 (v/ph)
→
e
4
0,740.10 .0,001.(9 ― 0,15)
27,838.363,75.(9 ― 1)
Gck =
.106.1,1 = 889,27
5, Mức tiêu hao năng lượng trong một chu trình
퐺
푐푘
Công thức tính :
Gnl =
∝ .푙 + 1
0
988,69
• Khi n = n = 1080 (v/ph) G =
= 68,18
= 68,88
= 61,33
→
min
nl
14,5
998,73
• Khi n =nM = 3240 (v/ph)
Gnl =
→
→
14,5
889,27
• Khi n = ne = 5400 (v/ph)
Gnl =
14,5
6,Hệ số nạp
퐺푡푡 퐺푐푘
=
퐺푙푡 퐺푙푡
푃0.푉′ℎ
Glt =
.106
휂v
;
=
푅ℎℎ푡.푇0
10000.0,001
27,838.(273 + 24)
Trong đó : Glt =
.106 = 1209,499
V’h =0,001 (m3),
P0 = 10000 (kg/cm2 )
• Khi n =nmin =1080 (v/ph)
988,69
0,817
휂v =
1209,499 =
• Khi n = nM =3240 (v/ph) :
998,73
=
=0,826
휂v
1209,499
• Khi n= ne =5400 (v/ph) :
889,27
휂v =
=
0,735
1209,499
Bảng tổng kết chương 3 (Số liệu đã tính toán được ở trên ).
Thông
Pa
T’r
Tr
Pr
Ta
Gnl
Gck
휸풓
휼풗
Số
0,988 980,81 1000
0,901 1021,25 1100
0,0408 1,06
0,0459 1,18
357,30 68,18 988,69
358,50 68,88 998,73
0,817
0,826
nmin=1080
nM = 3240
0,740 1029,72 1200
0,0585 1,29
363,75 61,33 889,27
0,735
ne = 5400
Chương IV : Quá trình nén
➢ Tính áp suất ở cuối quá trình nén Pc
풏ퟏ
P =P .
(kg/cm2 )
휺
a
c
Trong đó :
n1 – là chỉ số nén đa biến được tính theo công thức sau :
n1= 1,38- 0,03.휼
풄
휼풕풕
a 휺풏 ―ퟏ (°퐾
ퟏ
Nhiệt độ cuối quá trình nén T : T =T .
c
c
).
4800
1080
▪ Khi ntt = nmin =1080(v/ph) n =1,38- 0,03.
=1,247
→
1
suy ra : Pc = 0,988.91,247 = 15,300(kg/cm2)
và Tc = 357,30.91,247-1 = 614,79
).
(°퐾
4800
▪ Khi n =n =3240 (v/ph)
n1 =1,38-0,03.
=1,336
→
tt
M
3240
suy ra :
Pc = 0,901.91,336 = 16,97(kg/cm2)
và Tc = 358,50.91,336-1 = 750,09
).
(°퐾
4800
5400
▪ Khi n = n =5400(v/ph) n =1,38-0,03.
=1,377
→
1
tt
e
suy ra : Pc =0,740.91,377 = 15,25
và Tc = 363,75.91,377-1 = 832,82
).
(°퐾
Bảng tổng kết chương 4 (số liệu đã tính toán được):
n1
Pc (kg/cm2)
T
)
c (°푲
Thông số
nmin = 1080
nM = 3240
ne = 5400
1,247
1,336
1,377
15,30
16,97
15,25
614,79
750,09
832,82
Chương V : Tính toán quá trình cháy
1,Tính nhiệt độ cuối quá trình cháy
휉.(ℎ푢 ― ∆푢).퐺푛푙푐푘푙
*Khi <1
=Cvsfc.Tz -Cvhht.Tc
휶
→
퐺푐푘푙.(1 + 훾푟)
Trong đó :
Gnlckl : là mức nhiên liệu trong một chu trình sống với V’h =1 lít
: là hệ số dư không khí
휶
l0 : lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nguyên liệu
Bảng thông số cho động cơ xăng :
Loại động cơ
Động cơ xăng
ξnmin
ξnM
ξne
0,85
0,89
0,91
• Khi n=nmin =1080(v/ph)
0,85.(10400 ― 1474).68,18
= (0,185+ 23.10-6Tz)Tz – (0,178 + 15,8.10-
→
988,69.(1 + 0,0408)
6Tc)Tc
502,69 =0,185T +23.10-6.T2 – (0,178+15,8.10-6.614,79).614,79
→
→
z
z
502,69 = 0,185T + 23.10-6.T2 -115,40
z
z
T =2539,35
z
→
°퐾
• Khi n= nM= 3240 (v/ph)
0,89.(10400 ― 1474).68,88
= (0,185+ 23.10-6Tz)Tz – (0,178 +15,8.10-
→
998,73.(1 + 0,0459)
6Tc)Tc
532,84 = 0,185T + 23.10-6T – 142,40
→
→
z
z
T =2726,05
°퐾
z
• Khi n =ne= 5400(v/ph)
0,91.(10400 ― 1474).61,33 = (0,185+ 23.10-6Tz)Tz – (0,178 + 15,8.10-
→
889,27(1 + 0,0585)
6Tc)Tc
559,52 = 0,185T + 23.10-6T2 – (0,178 +15,8.10-6.832,82).832,82
→
→
→
z
z
559,52 = 0,185T + 23.10-6T2 -159,20
z
z
T =2864,70
z
°퐾
푇푧
c 푇푐
Xác định áp suất của quá trình : P = .P .
훽
z
• Khi n =nmin =1080 (v/ph)
1,084.15,30. 2539,35
P =
= 68,50 (kg/cm2)
→
z
614,79
• Khi n =nM =3240(v/ph)
1,084.16,97.2726,05
P =
z
= 66,85 (kg/cm2)
= 56,86 (kg/cm2)
→
750,09
• Khi n =ne = 5400(v/ph)
1,084.15,25.2864,70
P =
z
→
832,82
Bảng tổng kết chương V :
Thông số
Pz(kg/cm2)
68,50
T.độ
Tz(kg/cm2)
2539,25
2726,05
2864,70
nmin=1080
nM =3240
ne = 5400
66,85
56,86
Chương VI : Quá trình giãn nở
1,Các thông số của quá trình giãn nở
Chỉ số giãn nở đa biến n2 :
n2 =1,2 + 0,03.
풏
풏
풆
풕풕
5400
1080
• Khi ntt =nmin =1080(v/ph) n = 1,2 + 0,03.
=1,35
→
2
5400
3240
• Khi n = n =3240(v/ph) n =1,2 + 0,03.
= 1,25
→
2
tt
M
5400
• Khi n =n =5400(v/ph) n =1,2 + 0,03.
= 1,23
→
2
tt
e
5400
2,Áp suất cuối quá trình giãn nở (Pb)
푷
풛
Đối với động cơ xăng : Pb =
풏
휺
ퟐ
68,5
1,35
• Khi n = n =1080(v/ph) P =
=3,53
→
b
tt
min
9
66,85
1,25
• Khi n =n =3240(v/ph) P =
= 4,29
→
b
tt
M
9
56,86
1,23
• Khi n =n =5400(v/ph) P =
= 3,81
→
b
tt
e
9
3,Nhiệt độ cuối quá tình giãn nở
1
푛 ―1
Tb = Tz.
휀
2
1
• Khi n = n =1080(v/ph) T =2539,25.
=1176,85 K
°
→
b
tt
min
91,35―1
1
• Khi n = n = 3240(v/ph) T = 2726,05.
=1573,88 K
°
→
b
tt
M
91―1,25
1
• Khi n = n =5400(v/ph) T = 2864,70.
=1728,24 K
°
→
b
tt
e
91―1,23
Bảng tổng kết chương VI :
T.số
Pb(kg/cm2)
n2
T ( K)
°
b
T.độ
3,53
4,29
3,81
1,35
1,25
1,23
1176,85
1573,88
1728,24
nmin = 1080
nM = 3240
ne = 5400
Chương VII : Các thông số cơ bản của chu
trình
Bài 1: Tính Áp suất trung bình thực tế Pe
1, Tính áp suất trung bình lý thuyết ở điều kiện nén va dãn nở đa
biến Pt’ ( ở chu trình lý thuyết nén và giãn nở đoạn nhiệt Pt)
+ Đối với động cơ xăng :
ퟏ
푷 ― 휺푷
풛
푷 ― 휺푷
풄
풃
풂
Pt’ =
.
―
(휺 ― ퟏ)
풏 ― ퟏ
ퟐ
풏 ― ퟏ
ퟏ
(kg/cm2)
Trong đó :
Pa : là Áp suất trung bình của quá trình nạp
Pc : là Áp suất của cuối quá trình nén
Pb : là Áp suất cuối quá trình giãn nở
Tải về để xem bản đầy đủ
37 trang
28/03/2022
4681
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài tập lớn Nguyên lý động cơ đốt trong - Lưu văn Hoàng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_tap_lon_nguyen_ly_dong_co_dot_trong_luu_van_hoang.docx
