Đề tài TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ CỦA XE KIA CERATO

CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ .... CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT .... Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp T k .... CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ Kiểu, loại động cơ động cơ xăng,

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

Mã môn học: ICEC320430 Lớp thứ 3 tiết 1-2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

Họ và tên sinh viên thực hiện :

PGS.TS Lý Vĩnh Đạt

MỤC LỤC

I CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ 1

II CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT 1

1 Áp suất không khí nạp (P 0 ) 1

2 Nhiệt độ không khí nạp mới (T 0 ) 2

3 Áp suất khí nạp trước xupap nạp (p k ) 2

4 Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp (T k ) 2

5 Áp suất cuối quá trình nạp (P a ) 2

6 Chọn áp suất khí sót P r 2

7 Nhiệt độ khí sót (T r ) 2

8 Độ tăng nhiệt độ khi nạp mới 2

9 Chọn hệ số nạp thêm λ 1 2

10 Chọn hệ số quét buồng cháy λ 2 2

11 Hệ số dư lượng không khí α 2

12 Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λ t 2

13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (ξ Z ) 3

14 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (ξ b ) 3

15 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công φ d 3

16 Tỷ số tăng áp 3

III TÍNH TOÁN NHIỆT 3

3.1 Quá trình nạp 3

3.1.1 Hệ số nạp (𝛈𝐯) 3

3.1.2 Hệ số khí sót (γr) 3

3.1.3 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a 4

3.2 Quá trình nén 4

3.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy: 4

3.2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén: 4

3.2.4 Tỷ số nén đa biến trung bình n 1 : 5

3.3 Quá trình cháy 5

3.3.1 Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M 0 5

3.3.2 Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh M1 5

3.3.3 Lượng sản vật cháy M 2 5

3.3.4 Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết β 0 6

𝛽0 = 𝑀2𝑀1 = 0,5110,473 = 1,08 kmolSCV/kgnl 3.3.5 Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β 6

3.3.6 Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm β z 6

3.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn 6

3.3.8 Tỷ nhiệt mol đẳng tính trung bình của môi chất tại điểm Z 6

3.3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy 𝐓z 6

3.3.10 Áp suất cuối quá trình cháy 𝐏Z 7

3.4 Quá trình giãn nở: 7

3.4.1 Tỷ số giãn nở đầu: 𝜌 = 1 7

3.4.2 Tỷ số giãn nở sau: 𝛿 = 𝜀 = 10,5 7

3.4.3 Xác định chỉ số giãn nở đa biến trung bình: 7

3.4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T b 8

3.4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở P b 8

3.4.6 Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót T r 8

3.4.7 Sai số khí sót 8

3.5 Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình 8

3.5.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính toán 8

3.5.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế 8

3.5.3 Áp suất tổn thất cơ khí P m 9

3.5.4 Áp suất có ích trung bình Pe 9

3.5.5 Hiệu suất cơ giới 9

3.5.6 Hiệu suất chỉ thị 9

3.5.7 Hiệu suất có ích 9

3.5.8 Tính suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i 9

3.5.9 Tính suất tiêu hao nhiên liệu g e 9

IV VẼ ĐỒ THỊ CÔNG CHỈ THỊ 12

4.1 Đồ thị công P – V 15

4.2 Đồ thị công P - Phi 16

16 BẢNG SỐ LIỆU 17

5.1 Trị số áp suất của quá trình nén và giãn nở tính toán 17

5.2 Bảng giá trị của đồ thị P – Phi 18

CODE MATLAB 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

I CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ

Kiểu, loại động cơ (động cơ xăng, động cơ diesel ): Động cơ xăng không tăng áp

Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích, g𝑒(g/Kw.h):

Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp và thải:

Góc mở sớm của supap nạp (𝛼1) = 8° Trước ĐCT

Góc mở sớm của supap thải (𝛽1) = 50° Trước ĐCD

Góc đóng muộn của supap nạp (𝛼2) = 30° Sau ĐCD

Góc đóng muộn của supap thải (𝛽2) = 5° Sau ĐCT

Chiều dài thanh truyền, L (mm) :130.8

Khối lượng nhóm piston, 𝑚𝑛𝑝 (kg)

Khối lượng nhóm thanh truyền, 𝑚𝑡𝑡 (kg)

II CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT

Thông số tính toán nhiệt

p0 = 0.1013 MN/m2

2 Nhiệt độ không khí nạp mới (T 0 )

Chọn tkk = 29°C (Nhiệt độ trung bình của nước ta)

To = (29+ 273)°K = 302°K

Động cơ bốn kỳ không tăng áp: pk = p0 = 0.1013 MN/m2

Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp:

Tk = T0 = 302°K

Đối với động cơ không tăng áp:

13 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (ξ Z )

Động cơ xăng: không chọn trước

III TÍNH TOÁN NHIỆT

0,11 0,0912 )

1 1,45

γr = 0,8 ∙(302 + 15)

0,110,0912 ∙

110,5 ∙ 1,05 − 1,05 ∙ 0,8 ∙ (0,09120,11 )

1 1,45

= 0,03

3.1.3 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T a

Ta = (Tk+∆T)+λt.γr.Tr.(

Pa

Pr)

m−1 m

1+γr

Ta = (302+15)+1,15∙0,03∙1000∙(

0,0912 0,11 )

1,45−1 1,45

3.3.1 Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M 0

- Lượng không khí lý thuyết để đốt cháy 1kg xăng:

M0 =0,516 kmol kk

3.3.2 Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh M1

Đối với động cơ xăng:

M1 = α M0+ 1

μn.l = 0,9.0,516 + 1

110 = 0,473 (kmol kk /kg.nl) Trong đó: 𝜇n.l – trọng lượng phân tử của xăng; 𝜇n.l = 110 kg/kmol

3.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn

Đối với động cơ xăng vì 𝛼 < 1, thiếu ô xy nên nhiên liệu cháy không hoàn toàn, do đó gây tổn thất một lượng nhiệt, ký hiệu là ∆QH và được tính theo công thức sau:

𝛥𝑄H = 120.103.(1 − 𝛼)𝑀0 = 120.103.(1 – 0,9).0,516 = 6192 (KJ/kg.nl)

3.3.8 Tỷ nhiệt mol đẳng tính trung bình của môi chất tại điểm Z

𝑚𝑐 ̅̅̅̅̅̅̅ = 𝑣𝑧′′ 𝑀2(𝑋𝑧+

𝛾𝑟 𝛽0).𝑚𝑐𝑣

1,08 )∙(19,845+2,469∙10−3𝑇) +0,473(1−0,8

0,9 )(19,806 +0.00419

2 𝑇) 0,511(0,8

𝑚𝑐̅̅̅̅̅ = 19,806 +𝑣 0,00419

2 𝑇

𝑋𝑧 = ξ𝑧

ξ𝑏

3.3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy 𝐓z

Đối với động cơ xăng được tính theo công thức:

̅̅̅̅̅̅̅ ∶ tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm Z của sản vật cháy

3.3.10 Áp suất cuối quá trình cháy 𝐏Z

Đối với động cơ xăng:

3.4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T b

Đối với động cơ xăng: 𝑇𝑏 = 𝑇𝑧

𝜀 (𝑛2−1) = 2794.837

10,5 (1,218−1) = 1673,93 (oK)

3.4.5 Áp suất cuối quá trình giãn nở P b

Đối với động cơ xăng: 𝑃𝑏 = 𝑃𝑧

3.5 Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình

3.5.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính toán

110,51,218−1) − 1

1,367 − 1(1 −

110,51,367−1)]

3.5.3 Áp suất tổn thất cơ khí P m

pm = a + b Vp + (pr− pa) = 0,048 + 0,01512.17,934 + (0,11 − 0.0912) =0,338 [MN/m2]

𝑛e – số vòng quay của động cơ ở công suất thiết kế

𝑁e – công suất động cơ thiết kế, kW

38 gi Kg/kW.h 0,2272

IV VẼ ĐỒ THỊ CÔNG CHỈ THỊ

Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công

Điểm a (Va, Pa): điểm cuối hành trình hút, có áp suất 𝑃𝑎 và thể tích: + Thể tích ∶ Va = 𝑉ℎ + 𝑉𝐶= 0,5486 + 0,058 = 0,6066 (l)

𝑃𝑥𝑛, 𝑉𝑥𝑛 là áp suất và thể tích tại một điểm bất kì trên đường cong nén

Pxn = Pa (Va

Vxn)

n1

Bằng cách cho các giá trị 𝑉𝑥𝑛 đi từ 𝑉𝑎 đến 𝑉𝑐 ta lần lượt xác định được các giá trị 𝑃𝑥𝑛

Dựng đường cong giãn nở

Trong quá trình giãn nở, khí cháy được giãn nở theo chỉ số đa biến n2

Điểm z’’:

xz′′ = R (1 − cos 375° +λ

4(1 − cos(2.375°))) Điểm b’:

4.1 Đồ thị công P – V

4.2 Đồ thị công P - Phi

BẢNG SỐ LIỆU

5.1 Trị số áp suất của quá trình nén và giãn nở tính toán

5.2 Bảng giá trị của đồ thị P – Phi

n1 = 1.367; %Chi so nen da bien trung binh

n2 = 1.218; %Chi so dan no da bien trung binh

% qua trinh nap

a1 = linspace (5,180,100);

x1 = R.*((1-cosd(a1))+(lambda/4).*(1-cosd(2.*a1)));

Fp = (pi*(D^2))/4;

% qua trinh chay - gian no

% hieu chinh doan c'-c"

a2hc = linspace (345,360,100);

x2hc = R.*((1-cosd(a2hc))+(lambda/4).*(1-cosd(2.*a2hc))); V2hc = x2hc*Fp + Vc;

%xac dinh diem b'''

atong = [a1hc,a1,a2,a2hc,a3hc,a3,a4hc,a5hc,a4];

jtong = R*(w^2).*(cosd(atong)+lambda.*cosd(2.*atong)); Vtong = [V1hc,V1,V2,V2hc,VZ,V3,V1b,V2b,V4];

title('DO THI CONG CHI THI P-V');

xlabel('The tich V (lit)');

xlabel('Goc quay truc khuyu (Do)');

ylabel('Ap suat P (MN/dm2)');

grid on

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] TS Nguyễn Văn Trạng “Động cơ đốt trong 1,2” Trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật

TP Hồ Chí Minh

[2] Kolchin – Demidov “DESIGN OF AUTOMOVIE ENGINES”