đồ án động cơ đốt trong.. ae nào cần vào tham khảo nhé.. tất cả đều free nhé anh em.........................................................................................................................................................
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT – HUNG
KHOA Ô TÔ
BỘ MÔN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
-o0o -ĐỒ ÁN Học phần: Động cơ đốt trong Ngành: Công nghệ kỹ thuật Ô tô
Sinh viên thực hiện:……… Giáo viên hướng dẫn:………
Trang 2HÀ NỘI - 11/2015
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1 Mục đích thực hiện đồ án
- Vận dụng các kiến thức của học phần “ Nguyên lý động cơ đốt trong ” để lựa chọn các thong số tối ưu của quá trình công tác trong động cơ đốt trong để tính toán quá trình nhiệt động , xác định các chỉ tiêu kinh tế , kỹ thuật và kiểm lại các kích thước cơ bản của động cơ đốt trong Dựa vào các kết quả đã tính toán quá trình nhiệt động , sinh viên xây dựng đồ thị công lý thuyết của động cơ
- Trên cơ sở tính toán quá trình nhiệt động và các kiến thức về động lực học , dao động xoán của động cơ đốt trong, sinh viên tiến hành tính toán lực học , tìm hiểu các quy luật tác động của các lực trên xylanh và cơ cấu trục khuỷu , thanh truyền, biết cách xây dựng các đồ thị biểu diễn quy luật động học và động lực học
- Dựa vào các kiến thức và kết cấu , tính toán kết cấu động cơ đốt trong , sinh viên biết vận dụng các kiến thức đó để tính nghiệm bền các chi tiết , hệ thống cơ bản của động cơ đốt trong
- Vận dụng các kiến thức các học phần cơ sở nghành để thực hiện các nội dung liên quan đến đồ án
- Là điều kiện thuận lợi cho sinh viên khi thực hiện đồ án tốt nghiệp
1.2 Nội dung đồ án
Đồ án động cơ đốt trong bao gồm các nội dung sau :
- Tính chu trình công tác của động cơ đốt trong (tính toán nhiệt)
- Tính toán động học , động lực học
- Tính kiểm nghiệm bền các chi tiêt , hệ thống
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 ô tô, máy kéo, xe máy, tàu thuỷ, máy bay và các máy công tác như máy phát điện, bơm nước… Động cơ đốt trong là nguồn cung cấp 80% năng lượng hiện tại của thế giới Chính vì vậy việc tính toán và thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong đóng vai trò hết sức quan trọng đối với các sinh viên chuyên ngành động cơ đốt trong Đồ án tính toán thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong là đồ án đòi hỏi người thực hiện phải sử dụng tổng hợp rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức của các môn học cơ sở Trong quá trình hoàn thành đồ án không những đã giúp cho em củng cố được rất nhiều các kiến thức đã học và còn giúp em mở rộng và hiểu sâu hơn về các kiến thức chuyên ngành của mình cũng như các kiến thức tổng hợp khác Đồ án này cũng là một bước tập dượt rất quan trọng cho em trước khi tiến hành làm đồ án tốt nghiệp sau này Mặc dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất, song do những hạn chế về kiến thức cũng như những kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình làm không tránh được sai sót chính vì vậy em rất mong được sự đóng góp của các thầy cô cũng như toàn thể các bạn để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn NGUYỄN VĂN BĂNG cũng như toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ môn Động Cơ Đốt Trong đã tạo mọi điều kiện giúp em hoàn thành đồ án tốt đẹp Sinh viên: TRẦN TRÍ QUỐC
Trang 3PHẦN I :Tính Nhiệt
Số liệu ban đầu của đồ án môn học ĐCĐT (số 1)
1.1 số liệu ban đầu (cho trước)
1 Công suất của động
2 Số quay của trục
9 Suất tiêu hao nhiên
10 Góc mở sớm và
đóng muộn của xupáp nạp
11 Góc mở sớm và
đóng muộn của xupáp thải
12 Chiều dài thanh
13 Khối lượng nhóm
14 Khối lượng nhóm
thanh truyền kg
1.2 các thông số cần chọn : là các thông số chọn theo điều kiện môi trường , đặc điểm động cơ … bao gồm
1.2.1 áp suất môi trường
Áp suất môi trường là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ , thay đổi theo độ cao Ở nước ta nên chọn == 0,1 (MPa)
Trang 41.2.2 Nhiệt độ môi trường
Nhiệt độ môi trường được chọn theo nhiệt độ bình quân của cả năm Với động cơ không tăng áp nên ta chọn nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupáp nạp :
= = C=K
1.2.3 Áp suất cuối quá trình nạp
Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại động cơ , tính năng tốc độ n, hệ số cản trên đường nạp , tiết diện lưu thông… vì vậy cần xem xét động cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa áp suất cuối quá trình nạp Pa có thể chọn trong phạm vi :
- Động cơ không tăng áp : Pa = (0,8-0,9) (MPa)
Pa=0,9.0,1=0,09 (MPa)
1.2.4 Áp suất khí thải
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như Pa áp suất khí thải có thể trọn trong phạm vi:
= (1,10-1,15) pk (MPa) = 1,10.0,1=0,11 (MPa)
1.2.5 Mức độ sấy nóng của môi chất
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 xăng : ∆T =0ᵒC-20ᵒK
=3ᵒK
1.2.6 Nhiệt độ khí sót (khí thải)
Nhiệt độ khí sót phụ thuộc vào chủng loại động cơ Nếu quá trình giãn nở càng triệt để , nhiệt độ càng thấp
Thông thường ta có thể chọn : = 900 - 1000ᵒK=910ᵒK
1.2.7.Hệ số hiệu định tỉ nhiệt
Hệ số hiệu định tỷ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiểu đính Thông thường có thể chọn λt theo bảng sau :
Đối với động cơ đang tính là động cơ xăng có α > 1,4 có thể chọn λt = 1,16
1.2.8 Hệ số quét buồng cháy
- Động cơ không tăng áp ta nên chọn
1.2.9 Hệ số nạp thêm
- = (1,02÷1,07) chọn = 1,05
1.2.10 Hệ số lợi dụng tại điểm ȥ
Hệ số lợi dụng tại điểm z phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ thông thường ta nên chọn :
= (0,85 0,92) đối với động cơ xăng chọn = 0,88
1.2.11 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
Hệ số lợi dụng nhiệt tại diểm b tùy thuộc vào loiaj động cơ xăng hay động cơ diesel bao giờ cung lớn hơn
- Với động cơ xăng ta thường chọn = (0,850,95) chọn = 0,9
1.2 12 Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công
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 tinh toán của động cơ xăng ít hơn của động cơ diesel vì vậy hệ số của động cơ xăng thường chọn hệ số lớn có thể chọn trong phạm vi:
=(0,920,97) chọn = 0,97
Trang 51.3 Tính toán các quá trình công tác
1.3.1 Tính toán quá trình nạp
1.3.1.1 Hệ số khí sót
=
Trong đó m là chỉ số giản nở đa biến của khí sót có thể chọn m = (1,451,5) chọn = 1,5
= 0,04659
1.3.1.2.Nhiệt độ cuối quá trình nạp
=
Thay số vào công thức tính ta được :
= = 330,59409 (K)
1.3.1.3 Hệ số nạp
=
Thay số vào công thức tính ta được :
9,5.1,05-1,16.1 =0,91979⦋ ⦌
1.3.1.4 Lượng khí nạp mới :
= (kmol/kg nhiên liệu) Trong đó :
– là áp suất có ích trung bình được xác định theo công thức :
= (MPa) Với là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức :
= () Thay số vào các công thức trên ta được :
= 0,31926(= 0,31926 (l) = 0,85226 (MPa) =0,50638 (kmol/kg.nl) 1.3.1.5 Lượng không khí lý thuyết khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu
= ( (kmol/kg nhiên liệu)
- Đối với động cơ xăng : C=0,855 ; H=0,145 ; O=0
Ta thay vào công thức =.( - ) =0,512 (kmol/kg.nl)
1.3.1.6 Hệ số dư lượng không khí
Đối với động cơ xăng do phải xét đến bay hơi nhiên liệu nên ta có công thức:
= Trong đó : =114
Thay số vào công thức hệ số dư lượng không khí ta được :
= = 0,97208
1.3.2 Tính toán quá trình nén
1.3.2.1 Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
=19,806+0,00209.T (KJ/kmol.do)
Trang 61.3.2.2 Tỷ số mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy :
- Khi hệ số dư lượng không khí λ 1 tính theo công thức sau :
= (17,997+3,504.) +(360,34+252,4.) Thay số vào ta được :
= (17,997+3,504.0,97208) +(360,34+252,4.0,97208) T
=21.40317 +0.5.0.00605.T 1.3.2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗ hợp :
Tính theo công thức :
= = + T =
= 19,87709+0,5.0.00426.T
Do đó ta có :
= + T
1.3.2.4 Chỉ số nén đa biến trung bình
Chỉ số nén đa biến trung bình được xác định bằng các giải phương trình :
Thay = 1,372 vào hai vế của phương trình ta được :
=0,372
Và
=
=0,37436 Vậy ta có sai số giữa hai phương trình là :
∆ = 100 =0,0063 Vậy ta có ngiệm của phương trình : =1,372
1.3.2.5 Áp suất cuối quá trình nén
Áp suất cuối quá trình nén được xác định theo công thức :
= (MPa) = 0,09 =1,97551 (MPa) 1.3.2.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén
Nhiệt độ cuối quá trình nén được xác đinh :
= ( Thay số ta được :
= =763,85033 () 1.3.2.7 Lượng môi chất công tác của quá trình nén
Lượng môi chất công tấc của quá trình nén được xác định qua công thức:
= = (1+) (kmol/kg nhiên liệu) Thay số vào ta được :
Trang 7= 0,50638 () =0,52997 (kmol/kg.nl)
1.3.3 Tính toán quá trình cháy :
1.3.3.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
Ta có hệ số thay đổi phân tử lý thuyết được xác định theo công thức :
= = = 1+
Với động cơ xăng ta sử dụng công thức :
= 1+
Thay số vào ta dược :
= 1+ = 1,0601 1.3.3.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế (do có khí sót )
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế được xác định theo công thức :
= Thay số ta được :
= = 1,05675 1.3.3.3 Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z (do khí cháy chưa hết )
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z đưuọc xác định theo công thức :
= 1+ Trong đó ta có :
= = = 0,97778 Thay số ta được :
=1+ 0,97778 =1,05615 1.3.3.4 Lượng sản vật cháy
Ta có lượng sản vật cháy được xác định theo công thức :
= (kmol/kg.nl) Thay số ta được :
= 0,50638= 0,53681 (kmol/kg.nl) 1.3.3.5 Nhiệt độ tại điểm z
Ta có nhiệt độ tại điểm z được xác định bằng cách giải phương trình sau :
+( ) = (**) Trong đó :
là nhiệt trị thấp cua nhiên liệu xăng ta có = 44000 (KJ/kg.nl)
là nhiệt lượng tổn thất do nguyên liệu cháy không hết khi đốt 1kg nhiên liệu trong điều kiện xác định như sau :
= 120 .(1-).=1715,4048 (KJ/kg.nl)
là tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được xác định theo công thức :
= = +
Thay số vào ta xác định được :
=
Trang 8=19,85378+0,5.0,00423.T
Mặt khác ta có:
=+
Thay các giá trị vào phương trình (**) ta tính được :
= 2309,608 1.3.3.6 Ap suất tại điểm z
Ta có áp suất tại điểm z được xác định bằng công thức :
Trong đó :
λ là hệ số tăng áp :
λ= = 1,05615.=3,19342 Thay số ta được :
3,19342.1,97551=6,30863
1.3.4 Tính toán quá trình giãn nở
1.3.4.1 Hệ số giãn nở sớm ρ
Hệ số giãn nở ρ được xác định theo công thức :
ρ = Với động cơ xăng ta có ρ =1
1.3.4.2 Hệ số giãn nở sau :
Ta có hệ số giãn nở sau được xác định theo công thức :
= Với động cơ xăng
1.3.4.3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình
Ta có chỉ số giãn nở đa biến trung bình được xác định từ phương trình cân bằng sau :
-1 = Trong đó:
là nhiệt trị tại điểm b và được xác định theo công thức :
= Thay số vào ta được :
= =1541,831 (K)
là nhiệt trị thấp của nhiên liệu
Với động cơ xăng
= -∆=44000-1715,4048 =42284,5952(KJ/kg.nl) Thay = 1,1795 ta được:
Trang 9=
=
=0,1792 Vậy ta có sai số của hai phương trình là :
∆ = =0,00167 = 1,1795 1.3.4.4 Áp suất cuối quá trình giãn nở
Áp suất cuối quá trình giãn nở được tính theo công thức :
= Thay số vào ta được :
= =0,44331 1.3.4.5 Tính nhiệt độ khí thải
Nhiệt độ khí thải được tính theo công thức :
= Thay số vào ta được :
= 1541,831=968,869(K) Vậy ta có sai số khi tính toán và chọn nhiệt độ khí thải là :
==.100=6,0760
Vậy giá trị nhiệt độ khí thải chọn và tính toán thõa mãn yêu cầu
1.3.5 Tính toán các thông số chu trình công tác.
1.3.5.1 áp suất chỉ thị trung bình
Với động cơ xăng thì áp suất chỉ thị trung bình được xác định theo công thức:
=
Thay số vào công thức trên ta được :
=.=1,02025 1.3.5.2 Ap suất chỉ thị trung bình thực tế
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 :
=
Với = 0,97
Thay số vào công thức trên ta được :
=1,02025.0,97=0,98964(MPa) 1.3.5.3 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị
=
==266,9698(g/KW.h) 1.3.5.4 Hiệu suất chỉ thị
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị :
Trang 10=0,30647 1.3.5.5 Áp suất tổn thất cơ giới
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tình và tốc độ trung bình của động cơ ta có tốc độ trung bình của động cơ là :
=
==5,9483(m/s)
Do =0,5091 (m/s) nên áp suất tổn thất cơ giới được tính cho động cơ xăng có i=4 và S/D < 1
Vậy ta có công thức xác định là :
=0,0+0,015 (MPa) Thay số ta được :
=0,05+0,015.5,9483=0,139224 (MPa) 1.3.5.6 áp suất có ích trung bình
Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo công thức :
= Thay số vào công thức trên ta được :
=0,98964-0,139224=0,85041 1.3.5.7 Hiệu suất cơ giới
Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới :
= Thay số vào công thức trên ta được :
==0,85931 1.3.5.8 Hiệu suất tiêu hao nhiên liệu
Ta có công thức xác định hiệu suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:
= Thay số vào ta được :
==310,679(g/KW.h) 1.3.5.9 hiệu suất có ích
Ta có công thức xác định hiệu suất có ích đk xác định theo công thức :
= Thay số vào công thức ta được:
=0,85931.0,30647=0,26335 1.3.5.10 Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức
Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức :
= Thay số vào ta được :
==0,31995 (l)
Ta có công thức kiểm nghiệm đường kính xy lanh :
Trang 11Thay số vào ta được:
==0,70075 (dm) =70,075 (mm) Vậy ta xác định được sai số đường kính giữa tính toán và thực tế là :
∆D===0,075 ∆D < 0,1
.1.3.6 Vẽ và hiệu đính đồ thị công
Ta chọn tỷ lệ xích biễu diễn áp suất trong xylanh và dung tích công tác của xylanh trong quá trình nén và giãn nở lần lượt là:
=
==0,03154 (MPa/mm)
=
==0,00159(l/mm)
Ta có bảng để tính đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác =i (trong đó là dung tích buồng cháy)
= ==0,03764 (l)
biểu diễn
Px=pc/ Giá trị biểu
diễn
Px=pz/ Giá trị biễu
diễn
Giá trị biểu diễn trục hoành theo:=200
Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình piston S là :
====0,415
Ta có thông số kết cấu động cơ là :
λ ====0,20146 vậy ta được khoảng cách OO’ là :
OO’==4,1803 (mm) Gía trị biểu diễn OO’ là :
===10,073 (mm)
Ta có nữa hành trình của piston là :
R== (mm) ==100(mm)
Trang 12+ Từ các giá trị biểu diễn trên ta vẽ được đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công Sau đó tiến hành lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị.
1.3.6.1 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, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm
'
a
, Từ
'
a
gióng đường song song với trục tung cắt đường a
p
tại điểm a Nối điểm r trên đường thải (là điểm giao giữa đường r
p
và trục tung) ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp
1.3.6.2 Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm
'
c )
áp suất cuối quá trình nén do có hiện tượng đánh lửa sớm nên thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết c
p
đã tính
Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá trình nén thực tế
'
c
p
được xác định theo công thức sau:
=.(0,85 -) (MPa)
=1,97551+.(0,85 6,30863-1,97551)=3,10445 (MPa) + Điểm c được biễu diễn trên đồ thị công có tung độ là :
===98,428(mm) Điểm c” điểm đường nén thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết xác định theo góc đánh lửa sớm φi=15,5ᵒ đặt trên đồ thị Brick rồi gióng xuống đường nén để xác định điểm c” dung cung thích hợp nối c”với c’
1.3.6.3.Hiệu đính điểm đạt điểm pz max thực tế :
Áp suất pz max thực tế trong quá trình cháy giãn nở không đạt trị số lý thuyết do đó ta có cách hiệu đính điểm z của động cơ xăng như sau :
a) Cắt đồ thị công bởi đường 0,85pz Ta vẽ đường 0.85pz
Giá trị biễu diễn ==170,017 b).Từ đồ thị Brick xác định góc 120 gióng song song với trục tung cắt đường đẳng áp 0,85pz để xác định điểm z
c) Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở
1.3.6.4 Hiệu đính điểm bắt đầu thải thực tế :
Do có hiện tượng mở sớm xupáp nên trong thực tế quá trình thải được thực hiện sớm hơn quá trình thải lý thuyết Ta xác định điểm b’ bằng cách từ điểm O trên đường tròn Brick ta xác định góc mở sớm xupáp xả, bán kính này cắt đường tròn Brick tại 1 điểm Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại b’
- Hiệu đính điểm b’ căn cứ vào góc mở sớmβ1 của xupáp thải
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế pb’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupáp xả mở sớm
Xác định điểm b’’ :
=+.( (MPa)
=0,11+.(0,44331-0,11)=0,27665 (MPa) Giá trị biễu diễn ===8,77140 (mm) Sau khi xác định được điểm b’và b” dung cung thích hợp nối với đường thải rr ta được đồ thị công thực tế :
Phần 2: Tính toán động học, động lực học.