Đồ án ‘‘TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’.

Chia sẻ: Dang Van Hoan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:49

Thêm vào BST

Báo xấu

2.797
lượt xem 515
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án ‘‘TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’.

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI ‘‘TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’ Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện : 1 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI .................................................................................................................................. 1 LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................................... 3 PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ................. 3 I ) Trình tự tính toán : .......................................................................................................... 4 II )Tính toán các quá trình công tác : .................................................................................. 6 III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công : .......................................................................................14 PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC .........................................19 I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học : ..................................................................19 II )Tính toán động học : ......................................................................................................23 PHẦN III TÍNH NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH...............................................43 Tài liệu tham khảo .................................................................................................................55 2 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
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: Đặng Văn Hoàn Vinh,ngày 21 tháng12 năm 2010 PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I ) Trình tự tính toán : 1.1 )Số liệu ban đầu : 1- Công suất của động cơ Ne Ne =12 (mã lực) =8,83(Kw) 2- Số vòng quay của trục khuỷu n n =2200 (vg/ph) 3- Đường kính xi lanh D D =95 (mm) 4- Hành trình piton S S =115 (mm) 5- Dung tích công tác Vh π.D2.S Vh = = 0,81515 (dm3) 4 6- Số xi lanh i i=1 7- Tỷ số nén ε ε =1 8- Suất tiêu hao nhiên liệu ge ge =180 (g/ml.h) 9- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1 ; α2 α1 =10 (độ) α2 =29 (độ) 10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải 1 , 2 1 =32 (độ)  2 =7 (độ) 11- Chiều dài thanh truyền ltt ltt =205 (mm) 12- Khối lượng nhóm pitton mpt mpt =1,15 (kg) 13- Khối lượng nhóm thanh truyền mtt mtt =2,262 (kg) 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 4 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 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 Pr : Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như pa Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi : pr= (1,05-1,05).0,1 =0,105-0,105 (MPa) chọn Pr =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) Tr Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giãn nở càng triệt để ,Nhiệt độ Tr càng thấp Thông thường ta có thể chọn : Tr=700 ºK -1000 ºK Thông thường ta có thể chọn : Tr =700 ºK 7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λt : Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λt được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu đính .Thông thường có thể chọn λt theo bảng sau : α 0,8 1,0 1,2 1,4 λt 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 λt=1,10 8 )Hệ số quét buồng cháy λ2 : 5 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ2 =1 9 )Hệ số nạp thêm λ1 Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có thể chọn λ1 =1,02÷1,07 ; ta chọn λ1 =1,0316 10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξz : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ,ξz phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : ξz=0,70-0,85 Chọn : ξz=0,75 11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ điezel .ξb bao giờ cũng lớn hơn ξz Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : ξb =0,80-0,90 ta chọn ξb=0,85 12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φd : 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 φd của đ/c xăng thường chọn hệ số lớn. Có thể chọn φd trong phạm vi: φd =0,92-0,97 Nhưng đây là đ/c điezel nên ta chọn φd =0,97 II )Tính toán các quá trình công tác : 2.1 .Tính toán quá trình nạp : 1 )Hệ số khí sót γr : Hệ số khí sót γr được tính theo công thức : λ2(Tk+∆T) Pr 1 γr= .. p (1) Tr Pa ε.λ1-λt.λ2.( r ) m pa Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5 6 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Chọn m =1,5 1(297  29,5) 0,11 1 γr = . = 0,03823 1 700 0,088  0,11  1,5 16.1,0316  1,1.1.   0,088  2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta đươc tính theo công thức: (Tk+∆T)+λt.γr.TrPa(mm1) -   P r Ta=   ºK   1+γ r  1,5 1     0, 088   1,5  (297  29,5)  1,1.0,38.700.    0,11  Ta= =340,8 (ºK) 1  0, 03823 3 )Hệ số nạp ηv : 1 P ( )  Pr  1 Tk . a . ε.λ1-λt.λ2.P  m  ηv = . ε-1 Tk+∆T Pk   a  1   297 0,088   0,11  1,5  1 ηv= . . . 16.1,0316  1,1. = 0.8139  0,11   0,088   1  16 297  29,5     4 )Lượng khí nạp mới M1 : Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức sau : 432.103.Pk.ηv (kmol/kgnhiên liệu) M1 = ge.Pe.Tk Trong đó pe là áp suất có ích trung bình được xác định thao công thức sau: 30.Ne.τ 30.12.4 pe = = =0,59059 (MPa) Vh.n.i 0,81515.2200.1 432.103.0,1.0,814 Vậy : = 0,8191 (kmol/kg nhiên liệu) M1 = 180.0,59059.297 5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo : Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo được tính theo công thức : 1 C H O (kmol/kg) nhiên liệu M0 = .  0,21  12 4 32  7 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Vì đây là đ/c điezel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004 1 0,87 0,126 0,004 ) =0,4946 (kmol/kgnhiên liệu) Mo = .( + - 0,21 12 4 32 6 )Hệ số dư lượng không khí α Vì đây là động cơ điezel nên : M1 0,8191 α= = = 1,6560 Mo 0,495 2.2 )Tính toán quá trình nén : 1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí : — (kJ/kmol.độ) mcv = 19,806+0,00209.T =19,806 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 : — 1,634 1  187,36  = 19,876+ α  + . 427,86+ α .10-5 T (kJ/kmol.độ) mc''v  2   1 1,634  187,36   -5  .10 =20,8537 (kJ/kmol.độ) = 19,876   + .  427,86  2 1,656  1,656   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 mc'v tính theo công thức sau : — — mcv+γr.mc''v — 19,806  0,0382.20,8537 (kJ/kmol.độ) mc'v = =  19,845 1+γr 1  0,.382 4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n1: 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 n1 tăng hay giảm theo quy luật sau : Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n1 tăng.Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác bằng cách giải phương trình sau : 8 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 8,314 n1-1 = b'v n 1-1 ( ) a'v+ .Ta. ε +1 2 Chú ý :thông thường để xác định được n1 ta chọn n1 trong khoảng 1,340÷1,390 Rất hiếm trường hợp đạt n1 trong khoảng 1,400 ÷ 1,410 → (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 ) Vì vậy ta chọn n1 theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện bài toán :thay n1 vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vế của phương trình thõa mãn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Do đó HO 0,126 0,004 +  4 32 4 32 = 1,0386 β0 = 1 + =1+ α.Mo 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 : β0+γ r 1, 0386  0,0382 β= =  1, 0372 1+γ r 1  0, 0382 3 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z βz : (Do cháy chưa hết ) Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z βz được xác định theo công thức : β0-1 βz = 1 + .χ 1+γ r z Trong đó ξz 0, 75 χz = =  0,8824 ξb 0,85 1, 0386  1 βz =1 + Nên: 0,8824  1, 0328 . 1  0, 0382 4 )Lượng sản vật cháy M2 : Ta có lượng sản vật cháy M2 đươc xác định theo công thức : (kmol/kgn.l) M2= M1 +ΔM = β0. M1 = 1,0386.0,8191 =0,8507 5 )Nhiệt độ tại điểm z Tz : * Đối với động cơ điezel,tính nhiệt độ Tz bằng cách giải pt cháy : — —  ξz.QH + mc'v+8,314.λ.Tc = βz. mcpz'' . Tz M1(1+γ r )   Trong đó : : là nhiệt trị của dầu điezel ,QH =42,5. 103 QH ( kJ/kgn.l ) — mcpz'' :là tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại z là : — — mcpz''=8,314+ mc vz'' 10 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG — mcvz'' :là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z được tính theo ct : —  γr  — βο.mc''vχz+β +(1-χz).mc v —  ο mcvz'' = = a''v + b''v . Tz  γr  βο.χz+β +(1-χz)  ο Chỉnh lý lại ta có : — mc pz'' = a''p + b''p .Tz Thay (2) vào (1) ta được: 0, 75.42500  (19,845  8,314).944,9  1, 0382. ( a''v + b''v ). Tz 0,8191.(1  0, 0382) Giải phương trình trên với a''p =29,05697 ; b''p=0,00264 ta được : (loại) Tz =2032,7 ; Tz= -6524,06 6 )Áp suất tại điểm z pz : Ta có áp suất tại điểm z pz được xác định theo công thức : pz =λ. Pc ( MPa ) Với λ là hệ số tăng áp Tz λ= βz. Tc 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
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 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 : ε 16 δ= =  12, 9619 ρ 1, 2344 3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 : 8.314 n2–1= * (ξb–ξz).QH b'' +a''vz+ vz.(Tz+T b) 2 M1.(1+γ r).β.(Tz–Tb) Trong đó : Tb :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức : Tz Tb= ( ºK ) n2–1 δ QH* :là nhiệt trị tính toán Đối với động cơ điezel QH*= QH QH = 42.500 (kJ/kg n.l) Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n2 =1,244.Thay n2 vào 2 vế của pt trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG thõa mãn điều kiện không vượt quá 15 % 2.5 )Tính toán các thông s ố 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 : 1 1  Pc    λ.(ρ–1)+ λ.ρ .1– n2–1–. 1 .1– n1–1  p' i = . ε –1  n2–1  δ  n1–1  ε       Qua tính toán thực nghiệm ta tính được P'i = 0,75919 (MPa) 2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi : 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 : pi= p' i .φd = 0,75919.0,97 = 0,7364 (MPa) Trong đó φd _hệ số hiệu đính đồ thị công.chọn theo tính năng và chung loại đông cơ. 3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi : Ta có công thức xác định suất tiêu hoa nhiên liệu chỉ thị gi: 432.103.ηv.Pk 432.103.0,8139.0,1 gi= = (g/kW.h)  196, 27 M1.Pi.Tk 0,8191.07364.297 4 )Hiệu suất chỉ thi ηi: Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị ηi : 3,6.103 3, 6.103 ηi = =  0, 4316 ( %) gi.QH 196, 27.42500 5 )Áp suất tổn thất cơ giới Pm : 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 b ình của động cơ.Ta có tốc độ trung bình của động cơ là : S.n 115.103.2200 Vtb = = (m/s)  8, 433 30 30 Đối với động cơ diesel cao tốc dung cho ôtô (Vtb >7) : Pm= 0,015+0,0156.Vtb= 0,015+0,0156.8,433 = 0,1466 (MPa) 13 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 6 )Áp suất có ích trung bình Pe : Ta có công thức xđ áp suất có ích trung bình thực tế được xđ theo CT : Pe = Pi – Pm =0,7364 – 0,1466 = 0,5898 (MPa) Ta có trị số Pe tính quá trình nạp Pe (nạp) =0,6768 va Pe=0,6736 thì không có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được 7 )Hiệu suất cơ giới ηm : Ta có có thức xác định hiệu suất cơ giới: 0,5898 pe ηm = =  0,8010 % 0, 7364 pi 8 )Suất tiêu hao nhiên liệu ge : Ta có có thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là: gi 196, 27 ge= = (g/kW.h)  245, 03 ηm 0,8010 9 )Hiệu suất có ích ηe : Ta có có thức xác định hiệu suất cơ có ích ηe được xác định theo công thức: ηe = ηm .ηi = 0,8010.0,4316 =0,3457 10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức : 4.Vh Dkn = (mm ) π.S Ne.30.τ 14.30.4.0, 7355 Mặt khác Vh = = ( md3 )  0,81515 Pe.i.n 0,59059 4.0,81515 Dkn = = 0,9502419 (mm) 3,14.115.103 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 , pa , pc , pz , pb ,n1, n2, ε ta lập bảng tính đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác Vx = i.Vc Vc : Dung tích buồng cháy 14 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Vh 0,81515 Vc = = = 0,054343 ( dm3 ) ε –1 16  1 Các thông số ban đầu: pr = 0 ,11 MPa ; pa = 0,088MPa; pc= 3,9037 MPa pz = 7,027 MPa ; pb = 0,2903 MPa 3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén : - Phương trình đường nén đa biến : n1 P.V = const Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì : n1 n1 Pc. Vc = Px .Vx 1 1P = Pc. n1 = nc Px = Pc. Vx n1 1 i i   Vc n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình n1 = 1,3685 Pc : Áp suất cuối quá trình nén Pc = 3,9037 ( MPa) 3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở : - Phương trình của đường giãn nở đa biến : n2 P.V = const Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì : 1 n2 n2 → P x = Pz . Pz. Vz = Px. Vx Vxn2   Vz  Vz ρ = (1,2÷1,7) chọn ρ = 1,2344 Ta có : ρ = : Hệ số giãn nở khi cháy Vc n2 n2 Pz.ρ Pz.ρ ρn2 1 Vz = ρ.Vc Vậy Px = Pz. = = n 2 = Pz  i   Vx n2 Vxn2  i    ρ.Vc  Vc  n2 : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 = 1,2438 Pz : Áp suất tại điểm z : Pz = 7,027 (MPa) 15 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt : gttt 1 [dm3/mm] - Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích : ηv =  gtbd 265 gttt 1 [MPa/mm ] ηp =  gtbd 36 - Ta có Va = Vc + Vh = 0,054334 + 0,81515 = 0,8695 ( dm3) - Mặt khác ta có : Vz = ρ. Vc = 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 : gtts S 115 µs = = = = 0,546 gtbds gtbds 225  15 Pc Giá trị biểu Giá trị biểu i.Vc Px = P z Px = n1 diễn diễn : i ρn2 i . i   1 0.05434 3.9037 (14,40; 140,3) (17,8; 105,3) (17,8; 250)  =1,1654 0.06711533 2.9240317 6.94 2 0.10868 1.5118785 (28,8; 54,4) 3.85 (28,8; 138,8) 3 0.16302 0.8680325 (43,2; 31,2) 2.32 (43,2; 83,8) 4 0.21736 0.585541 (57,6; 21,1) 1.62 (57,6; 58,6) 5 0.2717 0.4314555 (72,0; 15,5) 1.23 (72,0; 44,4) 6 0.32604 0.3361835 (86,4; 12,1) 0.98 (86,4; 35,4) 7 0.38038 0.2722449 (100,8; 9,8) 0.81 (100,8; 29,2) 8 0.43472 0.2267764 (115,2; 8,2) 0.68 (115,2; 24,7) 9 0.48906 0.193017 (129,6; 7) 0.59 (129,6; 21,4) 10 0.5434 0.1671 (144; 6) 0.52 (144; 18,7) 11 0.59774 0.1466664 (158,4; 5,3) 0.46 (158,4; 16,6) 12 0.65208 0.1302018 (172,8; 4,7) 0.41 (172,8; 14,9) 13 0.70642 0.116693 ( 187,2; 4,2) 0.37 ( 187,2; 13,5) 14 0.76076 0.1054387 (201,6; 3,8) 0.34 (201,6; 12,3) 0.0959391 6 (216; 3,5) 1 Lớp1ĐHKT Ôtô A- k4 .8151 SVTH0:.31ặng 216; 11,3) Đ ( Văn Hoàn 5 0 16 0.84944 0.0878291 (225; 3,2) 0.29 (225; 10,5)
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Thông số kết cấu động cơ là : R S 115 λ= = = = 0,28 Ltt 2.Ltt 2.205 Khoảng cách OO’ là : λ.R 0, 28.57,5 OO’= = = 8,05 ( mm ) 2 2 Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị : gttoo’ 8, 05 gtbdoo’ = = = 14,91( mm ) µs 0, 546 Ta có nửa hành trình của piton là : S 115 R= = =57,5 ( mm ) 2 2 Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị : gttR 57, 5 gtbdR = = = 105,31 ( mm ) µs 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 β2 , bán kính này cắt đường tròn tại điểm a’ . Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục tung cắt đường Pa 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. 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 lý thuyết Pc 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 : 1 1 P’c = Pc + .( Pz - Pc ) = 3,9037 + .( 7,027- 3,9037 ) = 4,9448 ( MPa ) 3 3 17 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công : P’c 4, 9448 yc’ = = = 178,0128 (mm ) ηp 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 Pzmax thực tế Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số như động cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.Vc ) 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 Pz 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 ta xác định góc mở sớm xupáp thải β1,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 Pb’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta c ó thể xác định được : 18 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 1 Pb’’= Pr + .( Pb - Pr ) = 0,11 + .( 0,2903- 0,11 ) = 0,2003 (MPa) 2 2 Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là : Pb’’ 0, 2003 yb’’ = = = 7,209 ( mm ) ηp 0, 02778 O O' z PZ c' c c" b' r b" 0 a 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 : 19 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 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 Vh của độ thị công ( từ điểm 1.V c đến ε.Vc ) 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 ) ở đây ta chọn tỉ lệ xích 0,7 mm/độ 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 R λ/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   20 Lớp ĐHKT Ôtô A- k4 SVTH : Đặng Văn Hoàn