Xem mẫu
- 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.TrPa(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''vχz+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 115.103.2200
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)
3,14.115.103
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
Vxn2
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 ρn2
1
Vz = ρ.Vc Vậy Px = Pz. = = n 2 = Pz i
Vx n2 Vxn2
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 ρn2
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
nguon tai.lieu . vn