BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

BÀI TẬP LỚN LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ Bộ môn lý thuyết động cơ đốt trong khoa công nghệ kỹ thuật ô tô trường đại học công nghiệp Hà Nội . Ngoài những kiến thức cơ bản về các quá trình làm việc của động cơ đốt trong, trong này cũng giới thiệu những kiến thức về thay đổi môi chất trong động cơ hai kỳ, tăng áp cho động cơ, cung cấp nhiên liệu và hình thành hòa khí trong động cơ xăng, động cơ điên và tự động điều chỉnh tốc độ động cơ, đó là những vấn đề được phát triển nhanh trong thời gian gần đây, gây ảnh hưởng quyết định tới đặc tính động cơ và tới các tính năng kinh tế kỹ thuật, tuổi thọ, độ tin cậy và mức độ gây ô nhiễm môi trường của động cơ đốt trong.

Trang 1

• BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

… … 🖎🖎✍………

•

BÀI TẬP LỚN

LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ

GVHD:

Sinh viên thực hiện:

Trang 2

Lời mở đầu

Bộ môn lý thuyết động cơ đốt trong khoa công nghệ kỹ thuật ô tô trường đại học công nghiệp Hà Nội Ngoài những kiến thức cơ bản về các quá trình làm việc của động cơ đốt trong, trong này cũng giới thiệu những kiến thức về thay đổi môi chất trong động cơ hai kỳ, tăng áp cho động cơ, cung cấp nhiên liệu và hình thành hòa khí trong động cơ xăng, động cơ điên và tự động điều chỉnh tốc độ động cơ, đó là những vấn đề được phát triển

nhanh trong thời gian gần đây, gây ảnh hưởng quyết định tới đặc tính động cơ và tới các tính năng kinh tế kỹ thuật, tuổi thọ, độ tin cậy và mức độ gây ô nhiễm môi trường của động cơ đốt trong.

•

Trang 3

Chương 1: Thông số cơ bản của động cơ

● Tên đ ng cơ :ộng cơ :

AUDI 2.0

● Loại đ ng cơ:ộng cơ :

Xăng I4 hút khí

tự nhiên

● Thứ tự nổ:

1-3-4-2

● Công suất: 128

hp = 94 kwh

● Tốc đ quay củaộng cơ :

trục khuỷu: 5500

vòng/phút

● Suất tiêu hao nhiên li u: gệu: g c = 178g/ml.h

● Số kỳ : 4 kỳ (τ= 2)τ= 2)

● Đường kính xylanh : D= 82,5 mm

● Hành trình piston : S= 92,8 mm

● Tỷ số nén: ε = 10,7

● Số xylanh :i= 4

● Góc đóng mu n xupap nạp; αộng cơ : 2= 48o

Trang 4

● Góc mở sớm xu pap thải: β1= 32o

● Góc đóng mu n xu pap thải :βộng cơ : 2= 8o

Chương 2: Tính nhiên liệu cháy và hỗn hợp sản phẩm chad 2.1: H s d l ệ số dư lượng không khí ố dư lượng không khí ư lượng không khí ư lượng không khíợng không khí ng không khí

α = 0.8 ÷ 0,9 lấy α = 0,85

2.2: thành ph n xăng có cacbuya ần xăng có cacbuya

gc = 0,855

gh= 0,1455

2.3: l ư lượng không khíợng không khí ng khí lý thuy t đ t cháy 1kg nhiên li u ết đốt cháy 1kg nhiên liệu ố dư lượng không khí ệ số dư lượng không khí

lo = (τ= 2)2,66 gc+ 8.gh )/ 0,23= 14,95 kg kk/kgn.l

2.4: l ư lượng không khíợng không khí ng khí th c t ực tế ết đốt cháy 1kg nhiên liệu

lh= α.lo= 12,7 kg

2.5: thành ph n s n ph m cháy Gi ần xăng có cacbuya ản phẩm cháy Gi ẩm cháy Gi

Ta có: GCO2=11/3.[ gC.(τ= 2)2α-1) + 6gC(τ= 2)α-1)]=1,71435 kg

2.6: T l thành ph n s n ph m cháy ỷ lệ thành phần sản phẩm cháy ệ số dư lượng không khí ần xăng có cacbuya ản phẩm cháy Gi ẩm cháy Gi

Ta có : gi% = Gi/ΣGi = Gi/Σsp cháy

→ gCO = 0,067 ;

Trang 5

→ gN2 =0,707

2.7: h ng s khí n p tr ằng số khí nạp trươc khi cháy ố dư lượng không khí ạp trươc khi cháy ư lượng không khíơc khi cháy c khi cháy

Rhht = gkk.Rkk + gxg.Rxg

gkk = α.lo/(τ= 2) α.lo+1) = 0,927 : tỷ l của không khíệu: g

gxg= 1/ (τ= 2)α.lo+1)= 0,073 : tỷ l của xăng trong hỗn hợpệu: g

Ta có:

Rxg = 8,5 Kgm/kg.động cơ :

Rkk= 29,27 Kgm/kg.động cơ :

→ Rhht=27,755 Kgm/kg.động cơ :

2.8: H ng s khí c a s n ph m cháy ằng số khí nạp trươc khi cháy ố dư lượng không khí ủa sản phẩm cháy ản phẩm cháy Gi ẩm cháy Gi

ΣRspc= Σ(τ= 2)gi.Ri)= gCO2.RCO2+gCO.RCO+gH2O.RH2O+gN2.RN2

Ta có:

RCO2=19,3 Kgm/kg.đ ; ộng cơ :

RCO=30,3 Kgm/kg.đ ;ộng cơ :

RH2O=47,1 Kgm/kg.đ ; ộng cơ :

RN2=30,3 Kgm/kg.đ ;ộng cơ :

→ ΣRspc=30,6218 Kgm/kg.động cơ :

2.9: H S BI N Đ I PHÂN T Ệ SỐ BIẾN ĐỔI PHÂN TỬ Ố BIẾN ĐỔI PHÂN TỬ ẾN ĐỔI PHÂN TỬ ỔI PHÂN TỬ Ử

Β= 1,08 (τ= 2) đ ng cơ xăng)ộng cơ :

2.10: Nhi t dung c a ch t khí ệ số dư lượng không khí ủa sản phẩm cháy ất khí

• Tr ư lượng không khíớc lúc cháy c lúc cháy

Nhi t dung của hỗn hợp tươi: Cvhht = gệu: g kk.Cvkk+gxg.Cvxg Kcal/đ kgộng cơ :

Ta có:

Trang 6

Cvxg= 0,35 Kcal/đ kgộng cơ :

● Sau lúc cháy

Cvspc=Σgi Cvi= gCO2.CvCO2+gCO.CvCO+gH2O.CvH2O+gN2.CvN2 Kcal/đ kgộng cơ :

Ta có:

→Cvspc=0,18745+0,000024181Tz Kcal/đ kgộng cơ :

Trang 7

Chương 3: Quá trình nạp

3.1: Xác đ nh áp su t trung bình c a quá trình n p ịnh áp suất trung bình của quá trình nạp ất khí ủa sản phẩm cháy ạp trươc khi cháy

Pa = 0,76÷0,8 KG/cm2 lấy Pa = 0,8 KG/cm2 (τ= 2) đ ng cơ xăng ko tăng áp)ộng cơ :

3.2: Xác đ nh nhi t đ cu i quá trình n p ịnh áp suất trung bình của quá trình nạp ệ số dư lượng không khí ộ cuối quá trình nạp ố dư lượng không khí ạp trươc khi cháy

T a = (T k+△T)+λ t γ r T r .¿ ¿

T a = (297+10 )+1,17.0,041 930 ¿ ¿

=>T a = 335˚K

3.3: Áp su t và nhi t đ khí sót ất khí ệ số dư lượng không khí ộ cuối quá trình nạp

p r = (1,1 ÷ 1,15)p k = (1,1 ÷ 1,15).1=> chọn p r = 1.1 MPa

T r = (700 ÷ 1000) , chọn T r = 930

◦

3.4: Kh i l ố dư lượng không khí ư lượng không khíợng không khí ng nhi li u n p đ ệ số dư lượng không khí ệ số dư lượng không khí ạp trươc khi cháy ư lượng không khíợng không khí c trong 1 chu kì

◦

◦ G ckl = P a V h (−0,5)

T a R a .(−1) δ

Ta có:

Pa = 0,8 KG/cm2

Vh = 0,5L ứng với dung tích đ ng cơ là 2,0L cho 4 xy lanhộng cơ :

Ta = 335 ˚K

Ra = Rkk = 29,27 Kgm/kg.động cơ :

→ G ckl=428,96 mg/CK.lit

H số napệu: g

Trang 8

ηv = v = G G ckl

¿

Glt: lượng khí lý thuyết được nạp vào ứng với điều ki n tiêu chuẩn Po và To ở ệu: g

đ ngc ơ không tăng ápộng cơ :

3.5: M c tiêu hao nhiên li u trong 1 kỳ ức tiêu hao nhiên liệu trong 1 kỳ ệ số dư lượng không khí

Gnlckl = l G ckl

o+ 1 = 428,9614,95 = 28,7 mg/CKl

Chương 4: Qúa trình nén

4.1: Áp su t cu i quá trình nén ất khí ố dư lượng không khí

P c = P a ❑n1

Ta có: n1– 1 =

8,314

a v '+b ' v

2 .T a (❑n1 −1

4.2: Nhi t đ cu i quá trình ệ số dư lượng không khí ộ cuối quá trình nạp ố dư lượng không khí nén

Tc = Ta.❑n1 −1

Chương 5: Qúa trình cháy

5.1: Xác đ nh nhi t đ cu i quá trình cháy ( nhi t đ cao nh t c a ịnh áp suất trung bình của quá trình nạp ệ số dư lượng không khí ộ cuối quá trình nạp ố dư lượng không khí ệ số dư lượng không khí ộ cuối quá trình nạp ất khí ủa sản phẩm cháy chu trình) Tz

Ta có : h số dư lượng không khí của đ ng cơ xăng α < 1ệu: g ộng cơ :

ξ z .(Q H−△Q)

M1.(1+γ r) +(mc ' v

).T c=β z mc} {T} rsub {z} vz ¿(**)

Trang 9

Trong đó:

Q H là nhiệt trị thấp Q H=44.10 3(kJ/kgmol)

mc ' vc

=a v '

+bv '

mc} = {{β} rsub {0} left ({X} rsub {z} - {{γ} rsub {r}} over {{β} rsub {0}} right ) {mc} rsub {v} rsup {} rsub {r}} over {{β} rsub {0}} right ) {mc} rsub {v} rsup {vz

+(1−X z) mc v ¿

β0.(X z−γ r

β0)+(1− X z)

= 21,619 + 3,112.10 −3.T z = a v

} + {{b} rsub {v} rsup { ¿

2.T z

Thay tất cả vào (**) ta được phương trình cháy:

4,2012.10 −3 T2Z

+27,44406.T Z−88852,95185=0

5.2: H s s d ng nhi t có tính m t nhi t vì phân ly các phân t ệ số dư lượng không khí ố dư lượng không khí ụng nhiệt có tính mất nhiệt vì phân ly các phân tử ệ số dư lượng không khí ất khí ệ số dư lượng không khí

khí

Tz ≥ 2000oC vì cháy , ξ chọn theo tốc động cơ :

5.3: H s bi n đ i phân t t i z ệ số dư lượng không khí ố dư lượng không khí ết đốt cháy 1kg nhiên liệu ổi phân tử tại z ạp trươc khi cháy

β Z = 1+ β 1+γ0−1

r.x z

Trang 10

=> β Z = 1+ 1+0,0411,4−1 .0,8759

0,886 = 1,38

5.4: Xác đ nh áp su t cu i quá trình cháy ( áp su t l n nh t c a chu ịnh áp suất trung bình của quá trình nạp ất khí ố dư lượng không khí ất khí ớc lúc cháy ất khí ủa sản phẩm cháy trình)

Pz= β.pc . Tz Tc KG/cm2

Chương 6: Qúa trình dãn nở

◦

6.1: Ch s dãn n đa bi n n2 ỉ số dãn nở đa biến n2 ố dư lượng không khí ở đa biến n2 ết đốt cháy 1kg nhiên liệu

n2= 1.2 + 0,03.ne n

N: là tốc độ tính toán

6.2: Áp su t cu i quá trình dãn n ất khí ố dư lượng không khí ở đa biến n2

Pb= ε pz n 2 = 4.4 KG/cm2

Pz: áp suất cuối quá trình cháy

ε: tỷ số nén

6.3: Nhi t đ cu i quá trình dãn n ệ số dư lượng không khí ộ cuối quá trình nạp ố dư lượng không khí ở đa biến n2

Tb =ε Tz n 2−1 = 1376 ok

Tz: nhiệt độ cuối quá trình cháy

Trang 11

Chương 7: Các thông số cơ bản của các chu trình

7.1: Áp su t trung bình lý thuy t đi u ki n nén và dãn n đa ất khí ết đốt cháy 1kg nhiên liệu ở đa biến n2 ều kiện nén và dãn nở đa ệ số dư lượng không khí ở đa biến n2

bi n ết đốt cháy 1kg nhiên liệu

Pt’ = ϵ−11 (Pz−εPb n 2−1 −Pc−εPa

n1−1 )

ở đây: Pa: áp suất trung bình quá trình nạp

Pc : áp suất trung bình quá trình nén

Pb : áp suất trung bình quá trình dãn nở

n1: chỉ số nén đa biến

n2: chỉ số dãn nở đa biến

→ Pt`= 12,453 KG/cm2

7.2: Áp su t ch th trung bình ng v i đ th ất khí ỉ số dãn nở đa biến n2 ịnh áp suất trung bình của quá trình nạp ức tiêu hao nhiên liệu trong 1 kỳ ớc lúc cháy ồ thị ịnh áp suất trung bình của quá trình nạp

Pi = μ.Pt’ – Δpipi

μ: 0,92 ÷ 0,97 tính hao nhiệt khi vẽ tròn đồ thị

Δpipi : tính mất nhiệt do bơm của động cơ không tăng áp

ΔpiPi = |Pa – Pr| =0,3

→ Pi = 11,53 KG/cm2

7.3: Hi u su t c h c c a đ ng c ệ số dư lượng không khí ất khí ơc khi cháy ọc của động cơ ủa sản phẩm cháy ộ cuối quá trình nạp ơc khi cháy

ηv = ch= 1-Pc h Pi

Pch: áp suất tổn hao vì nhiệt mất cho công cơ học

Pch = 0,15 + 0,13.Vp

VP= Vtb = 8 ÷17 m/sec lấy Vtb= 10 m/sec

Pi : áp suất chỉ thị trung bìnhứng với đồ thị công của chu trình Pch

→ ηv = ch= 0,874

7.4: Áp su t trung bình th c t Pe ất khí ực tế ết đốt cháy 1kg nhiên liệu

Pe = Pi ηv = ch

→ Pe= 10,077 Kg/CM2

Trang 12

7.5: Su t hao nhiên li u th c t ge ất khí ệ số dư lượng không khí ực tế ết đốt cháy 1kg nhiên liệu

→ ge = 176,2 g/ml.h

7.6: M c tiêu hao nhiên li u trong m t gi ức tiêu hao nhiên liệu trong 1 kỳ ệ số dư lượng không khí ộ cuối quá trình nạp ờ

7.7: Công su t th c t 5500 vòng/phút ất khí ực tế ết đốt cháy 1kg nhiên liệu ở đa biến n2

Ne=Pe ,V h I n 450 τ = 10,077.0,5 4 5500

450.2 =123,16 h p

7.8: Mô men có ích c a đ ng c t i 5500 vòng/phút ủa sản phẩm cháy ộ cuối quá trình nạp ơc khi cháy ạp trươc khi cháy

7.9: Các hiệu suất của động cơ

● Hiệu suất nhiệt

ηt= 1-t= 1- 1

ε k−1

K : trị số đoạn nhiệt

Nếu α<1 thì K= 0,39α+0,0887

→ k = 0,39.0.85+0,887= 1,2185

→ ηt= 0,404t= 0,404

● Hiệu suất chỉ thị

ηt= 1-i= gi hu632

hu: nhiệt trị thấp của nhiên liệu

Nhiệt trị thấp của xăng là 47,3 MJ/kg

→ ηt= 1-i= 0,086

● Hiệu suất thực tế

ηt= 1-e= ¿632 hu= 632

176,2.47,3=0,0758

Trang 13

Chương 8: Xác định kích thước cơ bản của động cơ 8.1: Xác đ nh đ ịnh áp suất trung bình của quá trình nạp ư lượng không khíờ ng kính xy lanh

V h = 30 N p e τ

e n i = 30 N e τ

p e n i = 30.86,789.41,02.5150.4 = 0,496 dm3

D t í n h¿á n¿ =√4 V h

π S = √4.0 496 106

π 92,8 = 82,4886 mm

△D < 0.1 mm (Thỏa mãn)

Trang 14

Chương 9: Vẽ và hiệu đính đồ thị công

9.1: Các thông s đã có ố dư lượng không khí

9.2: Xác đ nh quá trình nén a-c và quá trình giãn n z-b ịnh áp suất trung bình của quá trình nạp ở đa biến n2

Để xác định các quá trình nén và giãn nở ta lập bảng sau:

Quá trình nén:

Ta có pVn1= const ⇒ pxVxn1 = pcVcn1 Đặt Vx = iVc, trong đó i = 1÷εε

⇒ px = pc

1

n c x

V

 

 ÷ε

  = pc

1

n c c

V i.V

 

 ÷ε

  ⇒ px = pc n 1

1 i

Quá trình giãn nở tương tự như vậy với quá trình giãn nở ta có:

⇒ px = pz.1

i n2

V h=π D2 S

¿

V c=V h

V a= ¿ V c+V h= 0,5471(dm3¿

V z=V c=0,051(dm3¿

Các điểm đặc biệt:

a(V a ; P a¿ = ¿ (0,5471; 0,8)

b(V a ; P b¿ = ¿ (0,5471; 0,0651) c(V c ;P c¿ ¿ (0,051; 2,255)

Trang 15

z(V c ;P z¿ = ¿ (0,051;9,22 )

9.3: Vẽ đ th công ồ thị ịnh áp suất trung bình của quá trình nạp

/mm)

Vẽ đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công:

Dùng đồ thị Brick để xác định các điểm:

Trang 16

● Đánh lửa sớm (c’)

● Mở sớm (b’) đóng muộn (r’’) xupap thải

● Mở sớm (r’) đóng muộn (b’’) xupap hút

Áp suất cực đại của chu trình thực tế thường nhỏ hơn áp suất cực đại trong tính toán: P ' z=0,85 Pz(MPa) (Động cơ xăng)

Từ đồ thị Brick ta xác định góc 12˚ gióng xuống cát đoạn đẳng áp tại z’

Áp suất quá trình nén thực tế thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết

do sự đánh lửa sớm

P c= P c+1/3.(0,85.P z+P c)

Nối các điểm c”, c’, z’ thàng đường cong liên tục và dính vào đường dãn nở

Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do mở sớm xupap thải

P b = P r+1/2 ¿)

Nối các điểm c’, c” và tiếp dính với đường thải

Nối các điểm r, r’, r” xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song song với trục tung cắt đường nạp tại r’

Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm ta được đồ thị công thực tế

◦

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	84,14 KB