CHƯƠNG 1:TÍNH TOÁN NHIỆT 1. Trình tự tính toán 1. Số liệu ban đầu Loại động cơ : Diesel (buồng thống nhất, không tăng áp) Số kỳ, : 4 Công suất có ích, Số vòng quay, n(vòng/phút) : 2500 Tỉ số nén, Số xi lanh: 4 1. Các thông số cần chọn Áp suất không khí nạp ( Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển: (MN/ Nhiệt độ không khí nạp mới Nhiệt độ không khí nạp mới phụ thuộc vào nhiệt độ trung bình của môi trường, nơi xe sử dụng.
Nước ta thuộc khu vưc nhiệt đới, nhiệt độ trung bình ngày có thể chọn là. Do đó Áp suất khí nạp trước supap nạp Động cơ 4 kỳ, tăng áp MN/ Nhiệt độ khí nạp trước supap nạp 1 Áp suất cuối quá trình nạp Áp suất cuối quá trình nạp thường được xác định bằng công thức thưc nghiệm. Với động cơ bốn kỳ, không tăng áp. Ta chọnMN/ Chọn áp suất khí sót Đối với động cơ diesel ta có thể chọn: MPa Chọn Nhiệt độ khí sót Phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp khí, mức độ giãn nỡ và sư trao đổi nhiệt trong quá trình giãn nở và thải.
Đối với động cơ diesel: 900 Ta chọn : Độ tăng nhiệt độ khi nạp mới (ΔT) Khi tiến hành tính toán nhiệt của động cơ người ta thường chọn trị số ΔT căn cứ vào số liệu thưc nghiệm. Với động cơ Diesel: ΔT = Chọn ΔT = Chọn hệ số nạp thêm ( Hệ số nạp thêm biểu thị sư tương quan năng lượng tăng đối của hỗn hợp khí công tác sau khi nộp thêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ ở thể tích Hệ số nạp thêm trong giới hạn 2 Chọn Chọn hệ số quét buồng cháy Đối với động cơ không tăng áp chọn Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt ( Phụ thuộc vào thành phần của khí hỗn hợp α và nhiệt độ khí sót. Thông thường tính cho động cơ diesel: Với α = 1,25 1,4 Chọn Với α = 1,5 1,8 Chọn Chọn loại động cơ Diesel có buồng đốt thống nhất: α = 1,45 1,75 => Chọn Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z ( Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z ( phụ thuộc vào chu trình công tác động cơ. Đối với động cơ Diesel ta có thể chọn Ta chọn Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( ) phụ thuộc vào nhiều yếu tố : tốc độ , động cơ , tỷ số nén.
Đối với động cơ Diesel ta có thể chọn Ta chọn Chọn hệ số dư lượng không khí (α) 3 Hệ số ảnh hưởng rất lớn đến quá trình cháy. Ta chọn hệ số dư lương không khí cho động cơ diesel tăng áp nằm trong khoảng α = 1,45 1,75 (buồng cháy thống nhất) Ta chọn α = 1,7 Chọn hệ số điền đầy đồ thị công ( Hệ số điền đầy đồ thị công ( ) đánh giá về phần hao hụt về diện tích của đồ thị công thưc tế so với đồ thị công tính toán. Đối với động cơ diesel có buồng đốt thống nhất. Ta chọn 3 Tỷ số tăng áp ( Là tỷ số giữa áp suất của hỗn hợp khí trong xi lanh ở cuối quá trình cháy và quá trình nén.
Đối với động cơ Diesel có buồng cháy thống nhất: Ta chọn 1. Tính toán các quá trình công tác 1. Quá trình nạp Hệ số nạp Hệ số nạp được xác định theo công thức: Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót có thể chọn: 4 Hệ số khí sót Hệ số khí sót được tính theo công thức: Nhiệt độ cuối quá trình nạp Nhiệt độ cuối quá trình nạp được tính theo công thức: 1. Quá trình nén Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy Khi α > 1 tính cho động cơ diesel theo công thức = 20,8 + 2,66.
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén = 19,83 + 2,11 =. 5 => ; Tỷ số nén đa biến trung bình => Áp suất quá trình nén Nhiệt độ cuối quá nén => Phù hợp với động cơ Diesel 4 kỳ buồng thống nhất tăng áp 1. Quá trình cháy Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Trong đó: C, H, O là thành phần của carbon, hyđro, ôxy tính theo khối lượng. Lượng khí nạp mới thực tế nạp vào xylanh Lượng sản vật cháy Với , lượng sản vật cháy được tính theo công thức : Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết 6 Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn Với động cơ Diesel khi thì Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điểm Z Với Nhiệt độ cuối quá trình cháy Với (kJ/kg)( tra bảng ) Thế số vào, ta được: Giải phương trình ta được: Áp suất cuối quá trình cháy 1.
Quá trình giãn nở Tỷ số giãn nở đầu 7 Hình 8. Đồ thị lực pháp tuyến T 26 *Lực pháp tuyến Z được tính theo công thức: Thay các giá trị chạy từ 0 đến 720 ta được các giá trị của lưc pháp tuyến Z ứng với từng góc. Dùng MATLAB ta vẽ được đồ thị lưc pháp tuyến như sau: Hình 3. Đồ thị lực ngang N 2.8 Moment quay trục khuỷu của một xylanh 27 Hình 10 Đồ thị moment quay trục khuỷu của một xylanh 2.9 Đồ thị vector phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Dùng MATLAB ta vẽ được đồ thị phụ tải như sau: 28 Hình 11.
Đồ thị phụ tải 29 PHỤ LỤC: CODE MATLAB S=10.1; %cm R=S/2; %cm TSN=17; Pa=0.39; %cm3 Va=TSN*Vc; %cm3 Vz=57.43; %MN/m2 Pzc=Pz; %MN/m2 nm=0.83;%hieu suat co gioi %DO THI P-V figure(1); % % TINH TOAN NHIET VA DO THI CONG P-V % QUA TRINH NAP ahc1=[0 10 20 30 40]; %goc dong muon supap thai = 40 Phi4 phc1=[Pr 0.*V+Vc; % the tich p1 = interp1(ahc1,phc1,a1);% ap suat khi the plot(v1,p1,'r','linewidth',1.3); % do hold on; a3 = linspace(180,340,161); %goc phun dau som = 20 Phi5 x3 = R.3); % den hold on; a2 = linspace(40,180,141); x2 = R.*V+Vc; 30 p2 = linspace(Pa,min(p3),141); plot(v2,p2,'m','linewidth',1.3); % tim hold on; % QUA TRINH CHAY % Ve C'-C" Pc2=6.7398; Pc2hc =Pc2; % Ap suat tai diem c" ahc4=[340 350 360]; phc4=[max(p3) (max(p3)+Pc2hc)./2 Pc2hc]; a4 = linspace(340,360,21); x4 = R*(1-cosd(a4)+(lamda/4)*(1-cosd(2*a4))); v4 = x4.*V+Vc; p4 = interp1(ahc4,phc4,a4,'spline'); plot(v4,p4,'b','linewidth',1.3); % da troi hold on; % QUA TRINH GIAN NO a6 = linspace(373,490,118); %Goc mo som suppap thai = 50 phi3 x6 = R.3); % mau vang hold on; %Ve Z'' ahc5=[360 369 373];%367 tinh tu Vz'', 371 tinh tu Vz phc5= [Pc2hc 9.*a5))); v5= x5*V+Vc; p5=interp1(ahc5,phc5,a5,'spline'); plot(v5,p5,'m','linewidth',1.3); hold on % QUA TRINH THAI ahc7=[490 540 720]; Pb2= 0.269; %Pb2 ap suat tai ?iem b" phc7=[min(p6) Pb2 Pr]; a7 = linspace(490,720,231); x7 = R.*V+Vc; p7 = interp1(ahc7,phc7,a7); plot(v7,p7,'g','linewidth',1.3); % xanh la cay hold on; grid on; xlabel('V (cm3)'); 31 ylabel('P (MN/m2)'); title('DO THI CONG P-V'); a=[a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7]; v=[v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7]; x = [x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7]; Pkt=[p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7]; B=[a', v', Pkt',x']; filename = 'bangPV.xlsx'; xlswrite(filename,B); % DO THI CHUYEN VI CUA PISTON figure(2); alpha1 = [0:5:360]; sp1 = R*(1-cosd(alpha1)); %plot(alpha,sp1,'b','linewidth',1.3); hold on; sp2 = R*((lamda*(1-cosd(2*alpha1)))/4); %plot(alpha,sp2,'r','linewidth',1.3); hold on; sp = sp1+sp2; plot(alpha1,sp,'k','linewidth',1.3); hold on; %0,30,60,90,120,150,180,210,240,270,300,330,360 xlabel('Alpha (Do)'); ylabel('Sp (cm)'); title('DO THI CHUYEN VI CUA PISTON'); legend('Sp'); grid on axis([0 360 -1 10.5]) % DO THI VAN TOC CUA PISTON figure(3); alpha1 = [0:5:360]; V1 = R*w*sind(alpha1)*10^(-2); %plot(alpha,V1,'b','linewidth',1.3); hold on; V2 = R*10^(-2)*w*lamda*sind(2*alpha1)/2; %plot(alpha,V2,'y','linewidth',1.3); hold on; V = V1+V2; plot(alpha1,V,'g','linewidth',1.3); hold on; xlabel('Alpha (Do)'); ylabel('Vp (m/s)'); title('DO THI VAN TOC CUA PISTON'); 32 legend('V'); grid on axis([0 360 -30 20]) % DO THI GIA TOC CUA PISTON figure(4); alpha1 = [0:5:360]; J1 = R*10^(-2)*w^2*cosd(alpha1); %plot(alpha,J1,'b','linewidth',1.3); hold on; J2 = R*10^(-2)*w^2*lamda*cosd(2*alpha1); %plot(alpha,J2,'y','linewidth',1.3); hold on J = J1+J2; plot(alpha1,J,'g','linewidth',1.3); hold on; xlabel('GQTK (Do)'); ylabel('jp (m/s^2)'); title('DO THI GIA TOC CUA PISTON'); legend('jp'); grid on axis([0 360 -4000 6000]) C=[alpha1', sp', V',J']; filename = 'bangsolieudonghoc.xlsx'; xlswrite(filename,C); %TINH TOAN DONG LUC HOC CO CAU PISTON - TRUC KHUYU - THANH TRUYEN figure(5); alpha=[a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7]; P=[p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7]; mnp = 19.5; %g/cm^2 %piston hop kim nhom mtt = 29.5; %g/cm^2 %truc khuyu gang duc mA = mtt/3; mB = 2*mtt/3; mj = (mnp + mA)*10;%kg/m2 mr = (mk + mB)*10;%kg/m2 % LUC KHI THE Pkt Pkt = P-P0; plot(alpha,Pkt,'g','linewidth',1.3); hold on; % LUC QUAN TINH Pj 33 Pj=-mj.*alpha))*10^(-6); plot(alpha,Pj,'b','linewidth',1.3); hold on; % LUC TONG HOP P1 P1=Pkt+Pj; plot(alpha,P1,'r','linewidth',1.3); hold on; title('DO THI Pkt, Pj, P1'); xlabel('Goc quay truc khuyu (Do)'); ylabel('Pkt, Pj, P1 (MN/m2)'); legend('Pkt','Pj','P1'); grid on; %DO THI LUC DOC TAM THANH TRUYEN Ptt figure(6) beta=asind(lamda./(cosd(beta)); %MN plot(alpha,Ptt,'linewidth',1.3); hold on; grid on; xlabel('a(do)') ylabel('Ptt(MN)') title('LUC TAC DUNG DOC TAM THANH TRUYEN'); %DO THI LUC NGANG N figure(7) N=P1.*tand(beta); %MN plot(alpha,N,'linewidth',1.3); hold on; grid on; xlabel('a(do)') ylabel('N(MN)') title('LUC NGANG N TAC DUNG LEN VACH XY LANH'); %DO THI LUC T figure(8); T=P1./cosd(beta); plot(alpha,T,'linewidth',1./cosd(beta); plot(alpha,Z,'linewidth',1.3); grid on; title('LUC PHAP TUYEN Z GAY UON TRUC KHUYU'); xlabel('goc quay truc khuyu(do)'); ylabel('Z (MN)'); % Momen lam quay truc khuyu cua mot xy lanh figure(10); Mq=T*R/100;%MN.m plot(alpha,Mq,'linewidth',1.3); grid on; title('MOMENT QUAY TRUC KHUYU CUA MOT XY LANH'); xlabel('goc quay truc khuyu(do)'); ylabel(' (MN)'); % %DO THI PHU TAI figure(11); plot(T,Z,'r','linewidth',1.3) ; ax=gca; ax.XAxisLocation='origin'; ax.YAxisLocation= 'origin'; set ( ax, 'XDir','reverse','YDir','normal' ); axis ij title('DO THI PHU TAI'); xlabel('T(MN)'); ylabel('Z(MN)'); grid on; D=[alpha', P1', Pj', Pkt', T', Z' ]; filename = 'bangdongluchoc. Giáo trình Động cơ Đốt trong 1, Nguyễn Văn Trạng, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Giáo trình Động cơ Đốt trong 2, Nguyễn Văn Trạng, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Lý Vĩnh Đạt, Tính toán nhiệt và động lưc học động cơ đốt trong, Đại học sư phạm kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, 2016.
36 Đồ thị công chỉ thị P - V 37 Đồ thị P – a , Pj, P1 38 Đồ thị quãng đường Sp 39 Đồ thị Vp Đồ thị Jp 40 Đồ thị T(α) 41 Đồ thị Z(α) 42 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt trục khuỷu (T – Z) 43 Bảng số liệu đồ thị P-V 44 Thể Thể Alpha(Độ tích(cm^3 Áp suấất Chuyể n Alpha(Độ tích(cm^3 Áp suấất Chuyể n ) ) (Mpa) v ị(m) ) ) (Mpa) v ị(m) 0 45.103 0 Bảng số liệu động học Alpha Chuyển Vận tốc Gia tốc Alpha Chuyển Vận tốc Gia tốc (Độ) vị (m) (m/s) (m/s^2) (Độ) vị (m) (m/s) (m/s^2) 0 0 0 4455.02 Bảng số liệu động lực học Alpha Pkt (Đ ộ ) P1(Mpa) Pj (Mpa) (Mpa) T(MN) Z(MN) 0 -1.