Đồ án Tính toán động cơ đốt trong - Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT 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 các thầy giáo Phạm Hữu Truyền,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.
Qua Đồ án này em cảm thấy mình cần phải có nổ lực cố gắng nhiều hơn nữa, cần
phải có một phương pháp nghiên cứu đúng đắn trên con đường mình đã chọn
.Cũng qua đồ án này em xin bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy giáo Phạm Hữu Truyền
cùng các thầy giao trong khoa đã giúp đỡ, hướng dẩn 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: Hồ Văn Quang
Vinh,ngày 21 tháng01 năm 2019
1
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
NỘI DUNG THỰC HIỆN
Thực hiện trên động cơ IFA W50 các nội dung sau :
A – Phần thuyết minh :
1 – Tính toán chu trình công tác động cơ đốt trong .
2 – Tính toán động học động lực học có kèm theo sơ đồ.
3 – Tính nghiệm bền chi tiết : Thanh truyền có đầy đủ sơ đồ kết cấu và sơ đồ
lực tác dụng.
B – Phần bản vẽ :
1 – Bản vẽ động học , động lực học trên giấy kẻ ly A0
2 – Bản vẽ chi tiết trên giấy A1,A2, hoặc A3 theo tỉ lệ 1:1 hoạc 1:2
Ngày giao đề : 16/01/2019
Ngày hoàn thành : 16/3/2019
2
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC
TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
I ) Trình tự tính toán :
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 đông cơ (với động
cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn pk =po
Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa)
2 )Nhiệt độ môi trường :Tk
Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ
trước xupáp nạp nên :
Tk =T0 =24ºC =297ºK
3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa
Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính năng tốc
độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét đông cơ đang
tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa
Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi:
pa =(0,8-0,9).pk =0,9.0,1 = 0,08-0,09 (MPa)
Căn cứ vào động cơ D12_3 dang tính ta chọn: pa =0,088 (Mpa)
4 )Áp suất khí thải P r
:
3
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như p a
Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi :
p r = (1,05-1,05).0,1 =0,105-0,105 (MPa)
chọn P r =0,11
(MPa)
5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T
Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành
hỗn hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh
Với động cơ diezel : ∆T=20 ºC -40ºC
Vì đây là đ/c D12-3 nên chọn ∆T=29,5ºC
6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) T r
Nhiệt độ khí sót T r phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giãn nở
càng triệt để ,Nhiệt độ T r càng thấp
Thông thường ta có thể chọn : T r =700 ºK -1000 ºK
Thông thường ta có thể chọn : T r =700 ºK
7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ t :
Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λ t được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu
đính .Thông thường có thể chọn λ t theo bảng sau :
α
0,8
1,0
1,2
1,4
λ t
1,13
1,17
1,14
1,11
Đối với động cơ đang tính là động cơ diesel có α > 1,4 có thể chọn λ t =1,10
8 )Hệ số quét buồng cháy λ 2 :
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ 2 =1
9 )Hệ số nạp thêm λ 1
Hệ số nạp thêm λ 1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có thể
chọn λ 1 =1,02÷1,07 ; ta chọn λ 1 =1,0316
10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ z :
4
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ,ξ z phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ
Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : ξ z =0,70-0,85
Chọn : ξ z =0,75
11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ b
:
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ b tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động
cơ điezel .ξ b bao giờ cũng lớn hơn ξ z
Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : ξ b =0,80-0,90
ta chọn ξ b =0,85
12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ d :
Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ với chu
trình công tác thực tế .Sự sai lệch giữa chu trình thực tế với chu trình tính toán của
động cơ xăng ít hơn của động cơ điezel vì vậy hệ số φ d của đ/c xăng thường chọn hệ
số lớn.
Có thể chọn φ d trong phạm vi: φ d =0,92-0,97
Nhưng đây là đ/c điezel nên ta chọn φ d =0,97
II )Tính toán các quá trình công tác :
2.1 .Tính toán quá trình nạp :
1 )Hệ số khí sót γ r :
Hệ số khí sót γ r được tính theo công thức :
γ r =
.
.
Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5
Chọn m =1,5
1(297 29,5) 0,11
1
γ
r
=
. = 0,03823
1
700
0,088
1,5
0,11
16.1,0316 1,1.1.
0,088
2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a
Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a đươc tính theo công thức:
5
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
T a =
ºK
1,51
1,5
0,088
0,11
(297 29,5) 1,1.0,38.700.
1 0,03823
T a =
=340,8 (ºK)
3 )Hệ số nạp η v
η v =
:
.
.
.
1
1,5
1
297
0,088
0,11
0,11
η v =
.
.
.
16.1,0316 1,1.
= 0.8139
116 297 29,5
0,088
4 )Lượng khí nạp mới M 1 :
Lượng khí nạp mới M 1 được xác định theo công thức sau :
M 1 =
(kmol/kgnhiên liệu)
Trong đó p e là áp suất có ích trung bình được xác định thao công thức sau:
30.12.4
p e =
=
=0,59059 (MPa)
0,81515.2200.1
432.103.0,1.0,814
180.0,59059.297
Vậy :
M 1 =
= 0,8191 (kmol/kg nhiên liệu)
5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M o :
Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M o được tính theo công thức :
C
H
O
M 0
=
.
(kmol/kg) nhiên liệu
12
4
32
Vì đây là đ/c điezel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004
M o =
. ( ) =0,4946 (kmol/kgnhiên liệu)
+
-
6 )Hệ số dư lượng không khí α
Vì đây là động cơ điezel nên :
0,8191
α =
=
= 1,6560
0,495
2.2 )Tính toán quá trình nén :
1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
6
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
v
—
= 19,806+0,00209.T =19,806
mc
(kJ/kmol.độ)
2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy :
Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau :
v
-5
—
mc''
=
+
.
.10
( 427 86 + )
T
(kJ/kmol.độ)
,
( 19 876 + )
,
1,634
1,656
187,36
1,656
= 19,876
+
. 427,86
.10 -5 =20,8537
(kJ/kmol.độ)
3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :
v
—
mc'
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén
theo công thức sau :
tính
19,806 0,0382.20,8537
v
—
mc'
=
=
19,845 (kJ/kmol.độ)
1 0,.382
4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 :
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thong số kết cấu và thong số vận
hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng thái nhiệt độ
của động cơ…Tuy nhiên n 1 tăng hay giảm theo quy luật sau :
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n 1 tăng.Chỉ số nén
đa biến trung bình n 1 được xác bằng cách giải phương trình sau :
n 1 -1 =
Chú ý :thông thường để xác định được n 1 ta chọn n 1 trong khoảng 1,340÷1,390
Rất hiếm trường hợp đạt n 1 trong khoảng 1,400 ÷ 1,410
→ (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 )
Vì vậy ta chọn n 1 theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện bài
toán :thay n 1 vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vế của
phương trình thõa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu.
Sau khi chọn các giá trị của n 1 ta thấy n 1 =1,3685 thõa mãn điều kiện bài toán
5 )Áp suất cuối quá trình nén P c
:
7
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Áp suất cuối quá trình nén P c được xác định theo công thức :
= 0,088. 161,3685 = 3,9037 (MPa)
1
P c = P a . ε
n
6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén T c
Nhiệt độ cuối quá trình nén T c được xác định theo công thức
1,36851
1
c
a
n
- 1
T = T . ε
= 340,8. 16
= 944,9 ( ºK )
7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c :
Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c được xác định theo công thức :
M c = M 1 + M r = M 1 .(1r ) = 0,8191.(1+0,03823) = 0,85
kmol/kgn.l
(
)
2.3 )Tính toán quá trình cháy :
1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β 0 :
Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β 0 được xác định theo công thức :
β 0 =
=
= 1+
Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công thức sau:
ΔM = 0,21.(1-α)M o + (
+
)
Đối với động cơ điezel : ΔM = (
+
)
Do đó
0,126 0,004
4
32
β 0 = 1 +
= 1 +
= 1,0386
1,656.0,495
2 )Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót )
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức :
1,0386 0,0382
β =
=
1,0372
1 0,0382
3 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β z : (Do cháy chưa hết )
Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β z được xác định theo công thức :
β z = 1 +
. χ z
Trong đó
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
8
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
χ z =
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
0,75
0,85
=
0,8824
1,0386 1
1 0,0382
Nên:
β z =1 +
0,8824 1,0328 .
4 )Lượng sản vật cháy M 2
:
Ta có lượng sản vật cháy M 2 đươc xác định theo công thức :
M 2 = M 1 +ΔM = β 0 . M 1 = 1,0386.0,8191 =0,8507
kmol/kgn.l
(
)
5 )Nhiệt độ tại điểm z T z
* Đối với động cơ điezel,tính nhiệt độ T z bằng cách giải pt cháy :
:
v
pz
.T c = β z .
. T z
—
—
+
mc' + 8 314.λ
mc ''
(
,
)
Trong đó :
Q H : là nhiệt trị của dầu điezel ,Q H =42,5. 10 3
( kJ/kgn.l )
pz
—
:là tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại z là :
mc ''
pz
vz
—
—
mc ''
=8,314+
mc ''
vz
—
:là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z
mc ''
được
tính theo ct :
vz
= a'' v + b'' v . T z
—
=
mc ''
Chỉnh lý lại ta có :
pz
= a'' p + b'' p .T z
—
mc ''
Thay (2) vào (1) ta được:
0,75.42500
(19,8458,314).944,9 1,0382.( a'' v + b'' v ). T z
0,8191.(1 0,0382)
Giải phương trình trên với a'' p =29,05697 ; b'' p =0,00264 ta được :
T z =2032,7 T z = -6524,06 (loại)
6 )Áp suất tại điểm z p z
Ta có áp suất tại điểm z p z được xác định theo công thức :
;
:
p z =λ. P c
( MPa )
9
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
Với λ là hệ số tăng áp
λ= β z .
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
CHÚ Ý : -Đối với động cơ điezel hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số
chọn. Sau khi tính toán thì hệ số giãn nở ρ (ở quá trình giãn nở) phải đảm
bảo ρ<λ,nếu không thì phải chọn lại λ
-λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,5 ÷2
Ở đây ta chọn λ =1,8
Vậy
p z =1,8.3,9037=7,0267
2.4 )Tính toán quá trình giãn nở :
1 )Hệ số giãn nở sớm ρ :
1,0328.2032,7
1,8.944,9
ρ =
=
1,2344
Qua quá trình tính toán ta tính được ρ = 1,2344 thõa mãn điều kiện ρ < λ
2 )Hệ số giãn nở sau δ :
Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức :
16
δ =
=
12,9619
1,2344
3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 2
:
n 2 –1=
Trong đó :
T b :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức :
T b =
( ºK )
*
Q H
:là nhiệt trị tính toán
*
Đối với động cơ điezel Q H
= Q H Q H = 42.500 (kJ/kg n.l)
Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n 2 =1,244.Thay n 2 vào 2 vế của pt
trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n 2 chọn là đúng
4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T b :
2032,7
12,96191,2441
T b =
=
1088,4
( ºK )
10
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở p b
:
Áp suất cuối quá trình giãn nở P b được xác định theo CT :
7,027
12,96191244
p b =
=
0,2903 (MPa)
6 )Tính nhiệt độ khí thải T rt
:
1,51
1,5
0,11
T rt = T b .
=
1088,4.
=787,65 ( ºK )
0,2903
Ta tính được T rt =787,65 ( ºK ).So sánh với nhiệt độ khí thải đã chon ban đầu
thõa mãn điều kiện không vượt quá 15 %
2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác
1 )Áp suất chỉ thị trung bình p' i
Đây là đông cơ điezel áp suất chỉ thị trung bình P' i được xác định theo CT :
p'
:
i
=
.
Qua tính toán thực nghiệm ta tính được P' i = 0,75919 (MPa)
2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p i :
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình
Trong thực tế được xác định theo công thức :
p i = p'
Trong đó φ d _hệ số hiệu đính đồ thị công.chọn theo tính năng và chung loại
đông cơ.
i
.φ d = 0,75919.0,97 = 0,7364 (MPa)
3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i :
Ta có công thức xác định suất tiêu hoa nhiên liệu chỉ thị g i :
432.103.0,8139.0,1
g i =
=
196,27 (g/kW.h)
0,8191.07364.297
4 )Hiệu suất chỉ thi η i :
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị η i
:
3,6.103
η i =
=
0,4316 ( %)
196,27.42500
11
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
5 )Áp suất tổn thất cơ giới P m
:
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và đươc
biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Ta có
tốc độ trung bình của động cơ là :
115.103.2200
V tb
=
=
8,433
(m/s)
30
Đối với động cơ diesel cao tốc dung cho ôtô (V tb >7) :
P m = 0,015+0,0156.V tb = 0,015+0,0156.8,433 = 0,1466 (MPa)
6 )Áp suất có ích trung bình P e
:
Ta có công thức xđ áp suất có ích trung bình thực tế được xđ theo CT :
P e = P i – P m =0,7364 – 0,1466 = 0,5898 (MPa)
Ta có trị số P e tính quá trình nạp P e (nạp) =0,6768 va P e =0,6736 thì không
có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được
7 )Hiệu suất cơ giới η m
Ta có có thức xác định hiệu suất cơ giới:
:
pe
pi
0,5898
0,7364
η m
=
=
0,8010 %
8 )Suất tiêu hao nhiên liệu g e :
Ta có có thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:
196,27
g e =
=
245,03 (g/kW.h)
0,8010
9 )Hiệu suất có ích η e :
Ta có có thức xác định hiệu suất cơ có ích η e được xác định theo công thức:
η e = η m .η i = 0,8010.0,4316 =0,3457
10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức :
D kn
=
(mm )
14.30.4.0,7355
0,59059
Mặt khác V h =
=
0,81515 ( md3 )
12
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
D kn
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
4.0,81515
3,14.115.103
=
= 0,9502419 (mm)
Ta có sai số so với đề bài là :0,045 (mm)
III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công :
Căn cứ vào các số liệu đã tính pr , p a , p c , p z , p b ,n 1 , n 2 , ε ta lập bảng tính
đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác V x = i.V c
V c : Dung tích buồng cháy
0,81515
V c =
=
= 0,054343 ( dm3 )
16 1
Các thông số ban đầu: p r = 0 ,11 MPa ; p a = 0,088MPa; p c = 3,9037 MPa
p z = 7,027 MPa ; p b = 0,2903 MPa
3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :
- Phương trình đường nén đa biến :
1
n
P.V
= const
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì :
1
1
P c . V c
P x = P c .
= P x .V x
n
n
= P c .
=
n 1 : Chỉ số nén đa biến trung bình n 1 = 1,3685
P c : Áp suất cuối quá trình nén P c = 3,9037 ( MPa)
3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở :
- Phương trình của đường giãn nở đa biến :
2
n
P.V
= const
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì :
2
2
P z . V z
= P x . V x
→ P x = P z .
n
n
Ta có : ρ =
: Hệ số giãn nở khi cháy ρ =
chọn ρ = 1,2344
,
,
( 1 2 ÷ 1 7 )
13
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
V z = ρ.V c Vậy P x = P z .
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
2
n
=
=
= P z
(
)
n 2 : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n 2 = 1,2438
P z : Áp suất tại điểm z : P z = 7,027
(MPa)
3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt :
gttt
1
dm 3 /mm
- Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích : η v =
η p =
[
]
gtbd 265
gttt
1
MPa/mm
[
]
gtbd 36
- Ta có V a = V c + V h = 0,054334 + 0,81515 = 0,8695 ( dm3)
i.V c
P x =
P x =
P z .
Giá trị biểu
Giá trị biểu
diễn :
i
diễn
(
)
n 2
1
0.05434
3.9037 (14,40; 140,3)
=1,1654
(17,8; 105,3)
(28,8; 54,4)
(43,2; 31,2)
(57,6; 21,1)
(72,0; 15,5)
(17,8; 250)
(28,8; 138,8)
(43,2; 83,8)
(57,6; 58,6)
(72,0; 44,4)
0.06711533 2.9240317
0.10868 1.5118785
0.16302 0.8680325
6.94
3.85
2.32
1.62
1.23
2
3
4
0.21736
0.585541
5
0.2717 0.4314555
6
0.32604 0.3361835 (86,4; 12,1)
0.38038 0.2722449 (100,8; 9,8)
0.43472 0.2267764 (115,2; 8,2)
0.98 (86,4; 35,4)
0.81 (100,8; 29,2)
0.68 (115,2; 24,7)
0.59 (129,6; 21,4)
0.52 (144; 18,7)
7
8
9
0.48906
0.5434
0.193017 (129,6; 7)
0.1671 (144; 6)
10
11
12
13
14
0.59774 0.1466664 (158,4; 5,3)
0.65208 0.1302018 (172,8; 4,7)
0.46 (158,4; 16,6)
0.41 (172,8; 14,9)
0.37 ( 187,2; 13,5)
0.34 (201,6; 12,3)
0.70642
0.116693 ( 187,2; 4,2)
0.76076 0.1054387 (201,6; 3,8)
14
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
15 0.8151 0.0959391 (216; 3,5)
0.31 (216; 11,3)
16 0.84944 0.0878291 (225; 3,2)
0.29 (225; 10,5)
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
- Mặt khác ta có : V z = ρ. V c = 1,2344 .0,054334 = 0,6707 ( l )
3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công :
Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là :
115
μ s =
=
=
= 0,546
22515
Thông số kết cấu động cơ là :
115
λ =
Khoảng cách OO’ là :
OO’=
=
=
= 0,28
2.205
0,28.57,5
2
=
= 8,05 ( mm )
= 14,91( mm )
Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị :
8,05
gtbd oo’
=
=
0,546
Ta có nửa hành trình của piton là :
115
R =
=
=57,5 ( mm )
57,5
2
Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :
gtbd R
=
=
= 105,31 ( mm )
0,546
3.5 ) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị :
1 ) Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp : (điểm a)
Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β 2 , bán kính
này cắt đường tròn tại điểm a’ . Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục tung cắt
đường P a tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa đường P r và trục
tung ) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp.
2 ) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’)
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơ điezel ) và
hiện tượng đánh lửa sớm (động cơ xăng ) nên thường chọn áp suất cuối quá trình nén
15
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
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 :
Vì đây là động cơ điezel :
P’ c = P c + .( P z - P c ) = 3,9037 +
.( 7,027- 3,9037 ) = 4,9448 (
MPa )
Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công :
4,9448
y c’
=
=
= 178,0128 (mm )
0,2778
3 ) Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ )
Do hiện tương phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý
thuyết tại điểm c’’. Điểm c’’ được xác định bằng cách .Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta
xác định được góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt vòng tròn
Brick tại 1 điểm . Từ điểm gióng này ta gắn song song với trục tung cắt đường nén tại
điểm c’’. Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’
4 )Hiệu đính điểm đạt P zmax thực tế
Áp suất p zmax thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số như
động cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.V c ) nhưng cũng không đạt được trị số lý thuyết như
động cơ xăng. Theo thực nghiệm ,điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền
vào khoảng 372° ÷ 375° ( tức là 12° ÷ 15° sau điểm chết trên của quá trình cháy và
giãn nở )
Hiệu định điểm z của động cơ điezel :
- Xác định điểm z từ góc 15º .Từ điểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc tương
ứng với 375º góc quay truc khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm . Từ
điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường P z tại điểm z .
- Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở .
5 ) Hiệu định điểm 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 điểm b bằng cách : Từ điểm O’trên đồ thị Brick
16
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ta xác định góc mở sớm xupáp thải β 1 ,bán kính này cắt đường tron Brick tại 1
điểm.Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm
b’.
6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ )
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế P b’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá
trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta có thể
xác định được :
P b’’ = P r + .( P b - P r ) = 0,11 +
.( 0,2903- 0,11 ) = 0,2003
(MPa)
Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là :
0,2003
y b’’
=
=
= 7,209 ( mm )
0,02778
17
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
O
O'
z
PZ
c'
c
c"
a
b'
r
b"
0
Đồ thị công chỉ thị
PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành trình
piston S = 2R .Vì vậy độ thị đều lấy hoành độ tương ứng với V h của độ thị công ( từ
điểm 1.V c đến ε.V c )
1.1 ) Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α)
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau :
1 . Chọn tỉ xích góc : thường dùng tỉ lệ xích ( 0,6 ÷ 0,7 ) ( mm/độ )
18
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ở đây ta chọn tỉ lệ xích 0,7 mm/độ
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
2 . Chọn gốc tọa độ cách gốc cách độ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm
3 . Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10° ,20° ,…….180°
4 . Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10° ,20° ,…….180°
tương ứng trên trục tung của đồ thị của x = ƒ(α) ta được các điểm xác định
chuyển vị x tương ứng với các góc 10°,20°,…..180°
5 . nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x = f(α).
1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α) .
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của píton v = f(α). Theo phương pháp đồ
thị vòng .Tiến hành theo các bước cụ thể sau:
1.Vẻ nửa vòng tròn tâm O bán kính R ,phía dưới đồ thị x = f(α). Sát mép dưới của
bản vẽ
2. Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2
3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2
thành 18 phần theo chiều ngược nhau .
4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tâm tròn bán kính là 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 trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,….
5. Nối tại các điểm a,b,c,…. Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piton
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 α đến đường cong a,b,c….
Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực :
V= f
19
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f(α)
1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x)
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê ta vẽ
theo các bước sau :
1.Chọn tỉ lệ xích μ j phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s 2 .mm )
Ở đây ta chọn μ j = 50 (m/s 2 .mm )
2.Ta tính được các giá trị :
- Ta có góc :
2200.3,14
ω =
=
= 230,3835 (rad /s )
30
- Gia tốc cực đại :
max = R.ω 2 .( 1 + λ ) =57,5 10 -3 .230,3835 2 .( 1 + 0,28 ) = 3,906.10 3 (
j
m/ s 2 )
Vậy ta được giá trị biểu diễn j max là :
3,906.103
gtbd j
=
=
= 78,129 ( mm )
max
50
-Gia tốc cực tiểu :
j min = –R.ω 2 .( 1– λ ) = –57,5.10 -3 .230,3835 2 .( 1–0,28 ) = –2,197.10 3 (
m/ s 2 )
20
Lớp ĐHKT Ôtô A- k4
SVTH : Hồ Văn Quang
Tải về để xem bản đầy đủ
52 trang
28/03/2022
4600
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tính toán động cơ đốt trong - Hồ Văn Quang", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_tinh_toan_dong_co_dot_trong_ho_van_quang.doc
