bài tập lớn động cơ

QUY ĐỊNH THỰC HIỆN Sinh viên phải tham gia đầy đủ các buổi hướng dẫn hang tuần của Giáo viên hướng dẫn để đảm bảo tiến độ thực hiện như sau : 1 Tính toán chu trình công tác của Động cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ Độc lập –Tự Do –Hạnh Phúc MÔN : ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Giáo viên hướng dẫn : PHẠM MINH HIẾU

Họ tên sinh viên : PHẠM BÁ TÙNG

Lớp: ĐH Ô TÔ 1 - K13

Thời gian thực hiện : từ……….đến………

Dự kiến bảo vệ : ………

I NỘI DUNG

Thực hiện trên Động cơ đốt trong xe Mekong các nội dung sau:

A.Phần thuyết minh

1 Tính toán chu trình công tác của động cơ đốt trong

2 Tính toán động học và động lực học có kèm sơ đồ

3 Tính bền chi tiết : Trục khuỷu

B Phần bản vẽ

1 Bản vẽ động học va động lực học trên giấy kẻ ly A0

2 Bản vẽ chi tiết trên khổ giấy A1, A2 hoặc A3 theo tỷ lệ 1:1 hoặc 1:2

II QUY ĐỊNH THỰC HIỆN

Sinh viên phải tham gia đầy đủ các buổi hướng dẫn hang tuần của Giáo viên hướng dẫn để đảm bảo tiến độ thực hiện như sau :

1 Tính toán chu trình công tác của Động cơ đốt trong 2 tuần

2 Tính toán động học và động lực học có kèm sơ đồ 4 tuần

3 Tính bền chi tiết : Trục khuỷu 2 tuần

5 Hoàn thành thuyết minh, bản vẽ và chuẩn bị cho bảo

vệ

1 tuần

TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

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 ởthành 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 thầy giáo Phạm Minh Hiếu, 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 sốcho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót Vì vậy emrất mong được sự xem xét, sự giúp đỡ chỉ bảo và đưa ra ý kiến của các thầy để emhoàn thành đồ án một cách tốt nhất, đồng thời cũng qua đó rút ra kinh nghiệm, bàihọc làm giàu kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình

Cũng qua đồ án này em xin bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy giáo Phạm Minh Hiếu cùng các thầy giáo trong khoa đã giúp đỡ, hướng dẫn 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: PHẠM BÁ TÙNG

Hà Nội,ngày tháng năm 2020

NHẬN XÉT,ĐÁNH GIÁ BÀI TẬP LỚN Giáo viên hướng dẫn:

Kết quả đánh giá:

Giáo viên chấm:

Mục lục

1.1 Các thông số chọn 8

1.1.1 áp suất và nhiệt độ của môi trường 8

1.2 Các thông số tính toán 9

1.2.1 Quá trình nạp: 9

1.2.1.1 Hệ số khí sót 9

1.2.1.2 Nhiệt độ cuối hành trình nạp 9

1.2.1.3 Hệ số nạp 9

1.2.1.4 Lượng khí nạp mới: 9

1.2.1.5 Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu :10 1.2.1.6 Hệ số dư lượng không khí : 10

1.2.2 Quá trình nén 10

1.2.2.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới: 10

1.2.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót : 10

1.2.2.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp công tác: 11 1.2.2.4 Chỉ số nén đa biến n 1 : 11

1.2.2.5 áp suất cuối quá trình nén: 11

1.2.2.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén: 11

1.2.2.7 Lượng môi chất công tác của quá trình nén: 11

1.2.3 Quá trình cháy 11

1.2.3.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết: 11

1.2.3.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế : 11

1.2.3.3 Hệ số thay đổi phân tử tại z : 11

1.2.3.4 Nhiệt độ tại z: 12

1.2.3.5 Tỷ số tăng áp suất : 13

1.2.3.6 áp suất tại điểm z: 13

1.2.3.7 Tỷ số giãn nở sớm : 13

1.2.3.8 Tỷ số giãn nở sau : 13

1.2.4 Quá trính giãn nở 13

1.2.4.1 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình: 13

1.2.4.2 áp suất cuối quá trình giãn nở : 15

1.2.4.3 Kiểm tra nhiệt độ khí sót: 15

1.2.5 Tính toán các thông số của chu trình công tác 15

1.2.5.1 áp suất trung bình chỉ thị lý thuyết : 15

1.2.5.2 áp suất trung bình chỉ thị thực tế: 15

1.2.5.3 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị: 15

1.2.5.4 Hiệu suất chỉ thị: 16

1.2.5.5 áp suất tổn thất cơ khí: 16

1.2.5.6 áp suất có ích trung bình: 16

1.2.5.7 Hiệu suất cơ giới: 16

1.2.5.8 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích: 16

1.2.5.9 Hiệu suất có ích : 16

1.2.5.10 Kiểm nghiệm đường kính xy lanh: 16

1.2.6 Vẽ và hiệu đính đồ thị công 17

1.2.6.1 Xác định dung tích buồng cháy: 17

1.2.6.2 Xác định quá trình nén ac và quá trình giãn nở zb: 17

2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học 23

2.1.1 Đường biểu diễn hành trình pittông x = 23

2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ của pittông v = f( ) 24.

.

Số liệu ban đầu

1 Kiểu động cơ: Động cơ Mekong Star , một hàng xy lanh, không tăng áp

6 Hệ số quét buồng cháy

2 = 1 (do không tăng áp)

 

m a

r t

a

r r

k r

p p p

p T

T T

1 2

1

2

.

1

r

a r r t a

p

p T T

1 0

1,5 1 1,5

0,083 (297 20) 1,1.0,0314.710.

r t

k

a k

k v

P

p p

p T T T

1 2

v k

T p g

P M

10

432 3 1





(*)

Ta có i V n

N P

h

e

.30 



Trong đó Vh = S

D

4

.0,7201.2970.7355

21

,

0

(kmol/kgnl )Đối với nhiên liệu diesel C=0,87; H=0,126; 0= 0,004

v r v v

mc mc

314 , 8 1

1

' ' 1

v

v b T a

1.2.2.5 áp suất cuối quá trình nén:

32

0 4 1

Với  z =

0,7

0,778 0,9

z b

.314,81

v z

r z v vz

mc mc

' 1

.

0 0

0

'' 0 ''

0,0314

1,0390,0314

1.2.3.8 Tỷ số giãn nở sau :

 =

201,351

H z

T T M

* 2

1

314,81

Với Tb = 2 1 1.3402 1

2064,879

1109,251( )15,541

z n

20,937 0,00275(2197,5 1165,5) 0,817 1 0,0314 1,0375 2064,879 1109,251

1.2.4.2 áp suất cuối quá trình giãn nở :

8,348

0,307 15,541

z n

b

r

p p

0,120,307



  =811,198KKiểm tra :

Tr = .100

) (

r

r r

T

chon T

T 

% =

811,198 710

.100811,198



% = 12,47% < 15% Vậy Tr chọn như ở trên là đúng

10.1.5 Tính toán các thông số của chu trình công tác

10.1.5.1 áp suất trung bình chỉ thị lý thuyết :

'

1 2

1 1 1

1 1

1 1

1

c i

n n

p p

.89429,

0.6676,0

0.8104

1,0.10.432

10

0 1

3

h Kw g T

p M

p g

i

v o

3

432.10 0,1.0,801

169,759 0,810.0,865851.297

10.1.5.4 Hiệu suất chỉ thị:

0,42902 42500

441 , 197

10 6 ,

3

10 6 ,

i

Q g



3

3,6.10

0, 499 169,759.42500 

10.1.5.5 áp suất tổn thất cơ khí:

pm = 0,09+0,012.Vtb=0,09+0,012.7,0533=0,187336 (MPa)

Với Vtb=

2 92.10 4600

e hTinh

et

N V

Giả thiết quá trình nạp áp suất bằng hằng số và bằng pa=0,083 MPa

Giả thiết quá trình thải áp suất bằng hằng số và bằng pr=0,113 MPa

10.1.6.2 Xác định quá trình nén ac và quá trình giãn nở zb:

n1 pc pz n21.34020 4.91 8.348 1.2041

Sau khi ta chọn tỷ lệ xích μV và μP hợp lý để vẽ đồ thị công Để trình bày đẹp

thường chọn chiều dài hoành độ tương ứng từ 1Vc÷ εVVc là 220 mm trên giấy kẻ ly.Tung độ thường chọn tương ứng với pz khoảng 250 mm trên giây kẻ ly

Sau khi vẽ đường nén và đường giản nở , vẽ tiếp đường biểu diễn đường nạp vàđường thải lý thuyết bằng hai đường thằng song song với trục hoành đi qua hai điểm

0,3407

270 270

S S

O O

S

gtt gtbd

R R S

gtt gtbd

Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị :

b Hiệu đính các điểm trên đồ thị:

1 Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp :

Từ tâm 0’ của đồ thị Brick xác định góc đóng muộn 2 = 45 của xupáp thải, bánkính này cắt Brick ở a’, từ a’ gióng đường song song với tung độ cắt đường pa ở d nốiđiểm r trên đường thải Ta có đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình thải

2 Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén (điểm c):

Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có hiện tượng đánh lửa sớm nên thường lớnhơn 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 p c' p c13 p z p c

Từ đó ta xác định được tung độ của điểm c’ trên đồ thị công:

'

' 6,997

182,7 0,033

c c p

p y



Cũng từ 0’ của đồ thị Brick xác định góc phun sớm p =15 0 bán kính này cắt đồ thịBrick tại c’’’, từ c’’’gióng đường song song với tung độ cắt đường nén tại điểm c’’

Trên đoạn cz lấy c’ sao cho cc’ = 3cz

1.Dùng một cung cong thích hợp, nối 2 điểm c’’

và c’

1.3.3 Hiệu đính điểm phun sớm (điểm c ’’ ):

Do có hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khởi đường nén lýthuyết tại điểm c’’ Điểm c’’ được xác định bằng cách : Từ điểm O’ trên đồ thị Brick

ta xác định góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm θ , bán kính này cắt đường tròn

Brick tại một điểm Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tạiđỉêm c’’ Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’

3 Hiệu đính điểm đạt điểm p max thực tế :

Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy - giản nở điểm đạt trị số áp suất cao nhất làđiểm thuộc miền 3720 ÷ 3750 (tức là 120÷150 sau điểm chết trên của quá trình cháy vàgiản nở)

Trên đoạn zz’ lấy điểm z’’ sao cho z z z z

' '' '

3

2



Dùng thước cong nối z’’ và c’’ và ttiếp

tuyến với đường zb ta có đường chuyển tiếp từ quá trình nén sang quá trình giãn nở

4 Hiệu đính điểm bắt đầu thải thực tế :

Hiệu đính điểm b căn cứ vào góc mở sớm xupáp thải áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế b’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở

b b p

p y

2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :

Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng

với hành trình của pittông S = 2R Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương ứngvới vh của đồ thị công ( từ điểm 1 vc đến vc)

2.1.1 Đường biểu diễn hành trình pittông x = f( ) :

Ta tiến hành vẽ đường hành trình của pittông theo trình tự sau:

1.Chọn tỉ lệ xích góc : Thường dùng tỷ lệ xích (0,6 ÷ 0,7) (mm/độ)

2.Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 (cm)

3 Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 100, 200,….1800

4 Gióng các điểm đã chia trên cung brick xuống các điểm 100, 200…1800tương ứng trên trục tung của đồ thị x = f( ) ta được các điểm xác định chuyển vị xtương ứng với các góc 100, 200….1800

5 Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biể diễn quan hệ x = f( )

Đường biểu diễn hành trình của pittông X= f(α))

CT ĐCT

CD ĐCT

4

1'

0' 7'

3'

5' 2'

7 g

5

6

e 4'

R2

V=f( 

h

B 8

2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ của pittông v = f( ) :

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị vòng Tiếnhành theo các bước cụ thể sau :

1 Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x = f( ) , sát mép dướicủa bản vẽ

2 Vẽ đường tròn tâm O bán kính là R/2

3 Chia nửa vòng tròn tâm O bán kínhR và vòng tròn tâm O bán kính R/2 thành

18 phần theo chiều ngược nhau

4 Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đường song songvới tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất phát

từ các điểm chia tương ứng của vòng tròn tâmO bán kính R/2 tại các điểm a,

b, c,……

5 Nối các điểm a, b, c,….tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ pittôngthể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bánkính R tạo với trục hoành góc  đến đường cong a, b, c…

đồ thị này biểu diễn quan hệ v= f( ) trên tọa độ cực

Đường biểu diễn vận tốc của pittông V=f(α))

2.1.3 Đường biểu diễn gia tốc pittông j = f x( ):

Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Toolê

Ta vẽ theo các bước sau:

1 Chọn tỉ lệ xích j=90 (m/s2.mm)

2 Ta tính được các giá trị:

- Tốc độ góc :

.30

j j

j

gtt gtbd

j j

j

gtt gtbd

gtt gtbd

3 Từ điểm tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmin, từ điểm B tương ứng điểm

chết dưới lấy BD = jmin; nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy EF 3 .R 2 vềphía BD Nối CF và FD, chia các đoạn ra thành n phần, nối 11, 22, 33…Vẽđường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33….Ta được các đường cong biểu diễnquan hệ j = f x( )

Đường biểu diễn gia tốc của pittông j=f(x)

CD ĐCT CT

ĐCT