CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. Các thông số chọn. Số liệu ban đầu: Số liệu ban đầu cần thiết cho quá trình tính toán bao gồm: 1- Công suất động cơ: Ne =355(mã lực)=355*0,736=261,28(kW) 2- Số vòng quay của trục khuỷu: n = 2200(vg/ph) 3- Đường kính xi lanh: D = 120 (mm) 4- Hành trình pittông: S = 145 (mm) 5- Số xi lanh: i = 6 6- Tỷ số nén: = 18 7- Thứ tự làm việc của các xilanh: 1-5-3-6-2-4 8- Suất tiêu thụ nhiên liệu: ge = 215 (g/ml.h) 9- Góc mở sớm xupáp nạp: 1 = 160 10- Góc đóng muộn xupáp nạp: 2 = 360 11- Góc mở sớm xupáp xả: 1 = 600 12- Góc đóng muộn xupáp xả: 2 = 160 13- Góc phun sớm i 130 14- Chiều dài thanh truyền: ltt = 228 (mm) 15- Khối lượng nhóm pittông: mpt = 3,4 (kg) 16- Khối lượng thanh truyền: mtt = 3,9 (kg) 17- Kiểu động cơ: R330- thẳng hàng; động cơ diesel tăng áp. Các thông số cần chọn: 1.
Áp suất môi trường po và Áp suất trước xu páp nạp Pk Áp suất môi trường po là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ. Po thay đổi theo độ cao. Ở nước ta có thể chọn po = 0,1 (Mpa). Đối với động cơ Diesel tăng áp ta có thêm Pk- Áp suất trước xupap nạp, Pk =(1,2-1,35)*Po =0,12 (Mpa) 2.
Nhiệt độ môi trường: Tk Lựa chọn nhiệt độ môi trường theo nhiệt độ bình quân của cả năm. Đồ án động cơ đốt trong 4 SVTH: GVHD: Trần Văn Hiếu Ở nước ta Tk = 240C (2970K) 3. Áp suất cuối quá trình nạp: pa Áp suất môi trường Pa phụ thuộc vào nhiều thông số như chủng loại động cơ, tính năng tốc độ n, hệ số cản trên đường nạp, tiết diện lưu thông…Có thể chọn pa trong phạm vi sau.Đối với động cơ tăng áp : pa = (0,9- 0,96)*pk=0,96*0,12=0,1152 Chọn pa = 0,1152(MPa) 4. Áp suất khí thải: pr Áp suất này cũng phụ thuộc vào các thông số như pa.
Có thể chọn pr trong phạm vi: pr = (1,10 1,15)pk = 1,10*0,12 = 0,132 Chọn pr = 0,132 (MPa) 5. Mức độ sấy nóng môi chất:T Chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xi lanh. Đối với động cơ diezel T = 200400C. Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr Phụ thuộc vào chủng loại động cơ.
Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt:t Tỉ nhiệt của môi chất thay đổi rất phức tạp nên thường phải căn cứ vào hệ số dư lượng không khí để hiệu đính. Có thể chọn t theo bảng sau: 0,8 1,0 1,2 1,4 t 1,13 1,17 1,14 1,11 Chọn t = 1,13 8. Hệ số quét buồng cháy:2 Động cơ tăng áp: Chọn 2 = 0,95 9. Hệ số nạp thêm:1 Phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí.
Thông thường có thể chọn: 1 = 1,02 1,07. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z: Thể hiện lượng nhiệt phát ra của nhiên liệu đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu. Đồ án động cơ đốt trong 5 SVTH: GVHD: Trần Văn Hiếu Đối với động cơ diezel z = 0,7 0,85. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b: b bao giờ cũng lớn hơn z.
Thông thường: Đối với động cơ diezel b = 0,8 0,9. Hệ số điền đầy đồ thị công:d 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 d của động cơ diezel thường chọn trị số nhỏ hơn động cơ xăng. Nói chung có thể chọn trong phạm vi: d = 0,92 0,97.
Tính toán các quá trình công tác: 1.1 Tính toán quá trình nạp. Hệ số khí sót r: 2 (Tk T ) p r 1 r . 1 Tr pa p m 1 t 2 r pa 0,95. Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta: m1 p m Tk ΔT λ t . 0,132 Ta 341( K ) 1 0,02409 Đồ án động cơ đốt trong 6 SVTH: GVHD: Trần Văn Hiếu 3.
Hệ số nạp v: 1 1 Tk pa pr m v . 1 Tk T pk pa 1 1 297 0,1152 0,132 1,5 v . Lượng khí nạp mới M1: Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức : 432 .T k Trong đó: pe là áp suất có ích trung bình được xác định theo công thức: 30.i h V là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức: h 2 D .297 Trong đó: D: Đường kính xilanh. Đồ án động cơ đốt trong 7 SVTH: GVHD: Trần Văn Hiếu S: Hành trình pistông.
n: Số vòng quay động cơ. ge: Suất tiêu hao nhiên liệu. Ne: Công suất động cơ. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0: 1 C H O M0 = (kmol/kg nhiên liệu) 0, 21 12 4 32 Nhiên liệu của động cơ diezel: C = 0,87; H = 0,126; O=0,004 1 0,87 0,126 0,004 Mo=.
Hệ số dư lượng không khí : Đối với động cơ diezel: M1 M 0 0,38765 Thay các giá trị vào ta có : 0, 7837 0, 495 1. Tính toán quá trình nén. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí: mcv 19,806 0,00209.độ) Ta có: av= 19,806 ; bv/2 = 0,00209 2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy: Hệ số dư lượng không khí α =0,7837 ≤ 1 nên tatính theo công thức: 1 mcv (17.
độ) 2 Thay 0, 7837 vào ta tính được av’’ và bv’’/2 3. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp: ' Trong quá trình nén mc v tính theo công thức sau: Đồ án động cơ đốt trong 8 SVTH: GVHD: Trần Văn Hiếu mc r .T 1 r 2 Thay vào các giá trị ta có : b 0.T 2 2 Ta có: av'=19,85212 ; bv'/2=0,00423 4. Chỉ số nén đa biến trung bình n1: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, phụ tải, trạng thái nhiệt của động cơ v v…Tuy nhiên n1 tăng theo quy luật sau: Tất cả những nhân tố làm môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n1 tăng, n1 được xác định bằng các giải phương trình sau: 8. n1 1 1 2 Chọn n1 =1,367 VT – VP=0,000 Thỏa mãn điều kiện, chọn n1 = 1,367 5.
Áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén pc tính theo công thức sau: pc pa. Nhiệt độ cuối quá trình nén: Tc Ta. Lượng môi chất công tác của qúa trình nén: Mc = M1 + Mr = M1.(1+r) Mc = 0,39613 (Kmol/kg nh.liệu) Đồ án động cơ đốt trong 9 SVTH: GVHD: Trần Văn Hiếu 1. Tính toán quá trình cháy.
Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết 0: M2 M 1 M M 0 1 M1 M1 M1 Độ tăng mol M của các loại động cơ xác định theo công thức sau: H O 1 M 0,211 M 0 4 32 nl H O * Đối với động cơ diesel: M 4 32 H O Do đó: 0 1 4 32 1,081 . Hệ số thay đổi phân tử thực tế : 0 r 1,079 1 r 3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z: 0 1 z 1 . Lượng sản vật cháy M2: M2 M1 M 0.M1 0,419 (Kmol/kg nh.
Nhiệt độ tại điểm z: Tz. Đối với động cơ diezel, nhiệt độ Tz được tính từ phương trình cháy: z .Tc z mc pz .Tz (**) M1 1 r Trong đó:QH- Nhiệt trị của dầu diezel QH = 42,5.103 (kJ/kg nh.liệu) ' mc vc Đồ án động cơ đốt trong 10 SVTH: GVHD: Trần Văn Hiếu r " 0 z mv 1 z mv " 0 b" mc vz av" v T r 2 0 z 1 z 0 bp " mcpz " ap " T 2 Thay tất cả vào (**) ta được phương trình cháy. Giải phương trình trên ta được: Tz1 = 2769,057 và Tz2 = -11565,385. Ta chọn giá trị dương.
Áp suất tại điểm z: Pz .p c Trong đó: - là hệ số tăng áp, ta chọn 1,8 như ở trên.4 Tính quá trình giãn nở: 1. Hệ số giãn nở sớm : z. Hệ số giãn nở sau : 10,766 3. Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2: 8,314 n2 1 b z Q * " b vz Tz Tb H " a vz M1 1 r Tz Tb 2 Trong đó: Tz Tb 1608, 66 n 1 2 Đồ án động cơ đốt trong 11 SVTH: GVHD: Trần Văn Hiếu Q *H - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu Đối với động cơ diezel: QH* QH =42500(kJ/kg nl) Chọn n2 = 1,1879, và thay vào hai vế: VT=0,1879 VP=0,1879 VT-VP=0 Vậy ta chọn: 0 Tb 1608, 6 6 ( K) 4.
áp suất cuối quá trình giãn nở: pz pb 0,64 (MPa) n 2 Kiểm tra nhiệt độ của khí thải Trt: m 1 p m 0 Trt Tb r 950, 08 ( K) p b Sai số của Trt so với Tr đã chọn ban đầu được xác định như sau: Tr 5% 15% 1. Tính toán các thông số chu trình công tác: 1. áp suất chỉ thị trung bình p 'i : Đối với động cơ diezel: pc . áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi: pi d.
Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi: 432. pk gi 247,96 (g/KW.Tk Đồ án động cơ đốt trong 12 SVTH: GVHD: Trần Văn Hiếu 4. Hiệu suất chỉ thị i: 3,6. áp suất tổn thất cơ giới pm: Áp suất này thường được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính đối với tốc độ trung bình của pittông.2200 vtb 10, 633 (m/s) 30 30 Đối với động cơ diesel công suất lớn.