Đồ án môn học đề tài động cơ diesel

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.27 MB, 38 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

TRƯỜNG ĐH SPKT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VN

 Số liệu ban đầu

Cơng suất có ích, Ne (kW): 102 Số vịng quay, n (vòng/phút): 3200 Tỷ số nén, ε : 16,5 Hệ số dư lượng khơng khí α: 1,45

 Nội dung thuyết minh

2.1 Tính tốn nhiệt và xây dựng giản đồ cơng chỉ thị động cơ. 2.2 Tính tốn động lực học cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền. 2.3 Tính tốn đặc tính ngồi động cơ

Ngày giao nhiệm vụ : Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên)

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

THỜI GIAN THỰC HIỆN

3. Tính và vẽ đặc tính ngồi của động cơ: 4. Viết thuyết minh và chuẩn bị báo cáo:

 Nội dung qui định:

1. Bản vẽ đồ thị công chỉ thị, động lực học, đồ thị mài mòn....

2. Thuyết minh viết trên khổ giấy A4 (in và file). Nội dung thuyết minh gồm: -Nhiệm vụ bài tập lớn được GV hướng dẫn thông qua

- Phần số liệu tính tốn nhiệt, động học và động lực học có kèm theo các đồ thị - Phần số liệu tính tốn đặc tính ngồi động cơ và hình vẽ kèm theo

- Kết luận của bài tập lớn.

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

Chương 1: TÍNH TỐN NHIỆT

1.1Chọn các thơng số tính tốn nhiệt.

1.1.1Áp suất khơng khí nạp (Po):

Áp suất khơng khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển, giá trị po phụ thuộc vào độ cao so với mực nước biển. Càng lên cao thì po càng giảm do khơng khí càng lỗng, tại độ cao so với mực nước biển:

1.1.2Nhiệt độ khơng khí nạp mới (To):

Nhiệt độ khơng khí nạp mới phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ trung bình của mơi trường, nơi xe được sử dụng. Điều này hết sức khó khăn đối với xe thiết kế để sử dụng ở những vùng có khoảng biến thiên nhiệt độ trong ngày lớn. Miền Nam nước ta, cụ thể là khu vực thành phố Hồ Chí Minh thuộc khi vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình trong ngày có thể chọn là:

1.1.3Áp suất khí nạp trước xupap nạp (Pk):

1.1.4Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (Tk):

Nhiệt độ mơi trường được lựa chọn theo nhiệt độ bình qn của cả năm. Với động cơ không tăng áp ta có Tk được xác định bằng cơng thức:

−∆ Tm=302.¿

Trong đó: m là chỉ số nén đa biến trung bình của khí nén, phụ thuộc vào loại máy nén (m = 1,5 ÷1,65) , thơng thường hiện nay chọn m = 1,4

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

Áp suất cuối quá trình nạp (Pa):

Đối với động cơ không tăng áp:

không tăng áp thường được xác định bằng công thức thực nghiệm:

Ta chọn: P = 0,9.0,1013 a ≈ 0,0912 (MN/m2)

1.1.6Áp suất khí sót (Pr):

Đối với động cơ diesel, áp suất khí thải có thể chọn trong

1.1.8Độ tăng nhiệt độ khi nạp mới ( ΔT):

Khí nạp mới khi chuyển động trong đường ống nạp vào trong xylanh của động cơ do tiếp xúc với vách nóng nên được sấy nóng lên một trị số nhiệt độ là ΔT. Khi tiến hành tính tốn nhiệt của động cơ người ta thường chọn trị số ΔT căn cứ vào số liệu

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Hệ số quét buồng cháy (λ2):

1.1.11Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt (λt):

Bảng 1.1 Bảng hệ số hiệu đính tỷ nhiệt.

1.1.12Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( ξZ):

thể hiện lượng nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu.

1.1.13Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (  b):

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Hệ số dư lượng khơng khí ( α ):

Hệ số α ảnh hưởng rất lớn đến q trình cháy.

Đối với động cơ đốt trong, tính tốn nhiệt thường phải tính ở chế độ cơng suất cực đại, hệ số dư lượng khơng khí chọn trong pham vi cho trong bảng sau:

Bảng 1.4 Bảng hệ số dư lượng khơng khí.

Ta chọn hệ số dư lượng khơng khí thuộc loại động cơ diesel khơng tăng áp có α = 1,45

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Hệ số điền đầy đồ thị công ( d ):

công thực tế so với đồ thị cơng tính tốn.

Đối với động cơ diesel λ = 1,35 ÷ 2,40 . Ta chọn λ = 1,6

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Áp suất khí sót Pr 0,106 MN/m

Bảng 1.6 Bảng thơng số tính tốn đã chọn.

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

1.2.2.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:

Khi hệ số dư lượng khơng khí α> 1, tính theo cơng thức sau:

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

1.2.2.4 Tỷ số nén đa biến trung bình n : 1

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, số vịng quay, phụ tải trạng thái

đa biến trung bình xác định gần đúng theo phương trình cân bằng nhiệt của quá trình nén, với giả thiết quá trình nén là quá trình đoạn nhiệt nên cho vế trái của phương trình

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

1.2.3 Quá trình cháy:

1.2.3.1 Lượng khơng khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo

Trong đó: C,H,O- là thành phần của Cacbon, Hydro, Oxy tính theo khối lượng,

Bảng 1.7 Đặc tính nhiên liệu lỏng dùng cho động cơ Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg dầu diesel

M = 0,4357 (o 𝑘𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑘)

Đối với động cơ diesel

0,4375=1,522(kmol SCV /kg . nl )

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

1.2.3.5 Hệ số thay đổi phân tử khí thực tế β:

Trong thực tế do ảnh hưởng khí sót cịn lại trong xilanh từ chu trình trước nên hệ số biến đổi phân tử khí thực tế β được xác định theo công thức sau:

1.2.3.7 Tổn thất nhiệt do cháy khơng hồn tồn

Đối với động cơ diesel vì >1, α 𝛥QH = 0

1.2.3.8 Tỷ nhiệt mol đẳng tính trung bình của mơi chất tại điểm Z

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

1.2.3.9 Nhiệt độ cuối quá trình cháy T : Z

Đối với động cơ diesel được tính theo cơng thức:

Với:

là tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm C của hỗn hợp khí nén mcvz' '=20,297+0,0021587. Tz

là tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình tại điểm Z của sản vật cháy - Tc nhiệt độ cuối quá trình nén ( T = 889,33 ( K) ) c o

Đối với động cơ diesel:

Pz =  .Pc =1,6 . 4,14 = 6,624 (MPa)

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

εn2−1 là nhiệt độ cuối quá trình giản nở Phương trình (2) tương đương với :

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

1.2.4.4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T : b

Đối với động cơ diesel

Đối với động cơ diesel:

❑n2= 6,624

8,8471,254=0,4 (MPa)

Nhiệt độ khí thải được xác định theo cơng thức:

1.3 Tính tốn các thơng số đặc trưng của chu trình 1.3.1 Áp suất chỉ thị trung bình tính tốn:

Thay ρ = 1 và δ = ε ta có áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết đối với chu trình cháy đẳng tích khi (v = const), cơng thức tính Pi' của động cơ xăng dưới đây:

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

 P ’ = 1,54(MPa)i

1.3.2 Áp suất chỉ thị trung bình thực tế

Pi = φ . P ′ = 0,9 . 1,54 = 1,386 ( MPa )di

1.3.3 Hiệu suất cơ giới

Là tỷ số giữa phần nhiệt lượng chuyển thành công mà ta thu được và nhiệt lượng

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

1.3.9 Tính suất tiêu hao nhiên liệu ge

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Tỷ số nén đa biến trung bình n 11,361

Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n21,254

Nhiệt độ khơng khí nạp mới T o302 °K

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Nhiệt độ cuối quá trình nạp T α323,26°K Nhiệt độ cuối quá trình nén T c889,33°K Nhiệt độ cuối quá trình cháy T z1868,9 °K Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb1074,236°K Áp suất khơng khí nạp P o0,1013 MN/m 2 Áp suất cuối quá trình nạp P a0,0912 MN/m 2 Áp suất khí sót P r0,106 MN/m 2 Áp suất quá trình nén P c4,14MN/m 2 Áp suất cuối quá trình cháy P z6,624MN/m 2 Áp suất cuối quá trình giãn nở P b0,43 MN/m 2

Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i0,1407kg/kW.h Suất tiêu hao nhiên liệu g e0,176kg/kW.h

Bảng 1.8 Bảng kết quả thơng số tính tốn nhiệt động cơ

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

1.4 Xây dựng giản đồ công chỉ thị động cơ

- Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị cơng + Điểm a: cuối q trình hút, áp suất P , thể tích Vaa

Các điểm hiệu đính đồ thị cơng:

+ Ở động cơ diesel, áp suất cực đại tại điểm z’ (Vc,pz).

+ Điểm z’’ điểm áp suất cực đại của đường cong hiệu chỉnh pz’’=pz’ là trung điểm đoạn thẳng qua z’ song song với trục hoành và cắt đường cong dãn nở.

+ Điểm c’’ lấy trên đoạn cz’ với cc’’ = cz’/3

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

+ Điểm b’’ là trung điểm của đoạn ab.

+ Hiệu chỉnh để có được đường cong đi qua những điểm trên ở các quá trình nén, cháy giãn nở và thải.

Hình 1.9 Đồ thị P-V

Chương 2: TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PISTON TRỤC KHUỶU –THANH TRUYỀN

Vì chu kỳ của chuyển vị, vận tốc và gia tốc lặp lại nên chỉ cần xét ,360   0oo

Chọn thông số kết cấu của ô tô có giá trị (1/2,9 – 1/4,2 ) .Chọn λ=3,51

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

2.1 Động học của piston2.1.1 Chuyển vị của piston

Khi trục khuỷu quay một góc α thì piston dịch chuyển một khoảng Sp so với vị trí ban đầu. Chuyển vị của piston trong xilanh được tính bằng cơng thức: Trong đó: λ – thơng số kết cấu động cơ

L – chiều dài thanh truyền

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Trong đó ω =

- Tốc độ chuyển động của piston :

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

2.2.2 Lực quán tính của các chi tiết chuyển động

- Lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến xác định bằng:

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Pj = - m .J = -m . Rω (cosα + λcos2α)jj - Khối lượng của các chi tiết chuyển động tịnh tiến

- Khối lượng của các chi tiết chuyển động quay:

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

Hình 2.4 Đồ thị P , P , Pktj1

2.2.3 Hệ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền

Lực tổng tác dụng lên chốt piston

- Là hợp lực của lực khí thể Pkt và lực qn tính tịnh tiến Pj, có giá trị bằng tổng đại số của hai lực này: P = P + P (MN/m )∑ ktj 2

- Lực tác dụng dọc tâm thanh truyền: với β = arcsin(λ.sinα)

Ptt = cosβP∑ (MN/m )2

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

2.2.4. Lực quán tính ly tâm Plytam của khối lượng quy về đầu to thanh truyền

𝑃𝑙𝑦𝑡𝑎𝑚 = −𝑚𝐵. . 𝑅 𝜔2. 10 = −20,181.0,0563. (100−6 𝜋)2. 10 = −0,1121 −6 𝑀𝑁 2.2.5 Phụ tải tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu là:

Hình 2.9 Đồ thị lực Q tác dụng lên trục khuỷu

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

2.3 Momen tổng cộng tác dụng lên trục khuỷu động cơ.

Động cơ đã cho là động cơ diesel 4 xylanh, lập bảng thứ tự nổ của động cơ như sau:

Đối với động cơ 4 xylanh có thứ tự làm việc 1-3-4-2, tại vị trí đầu tiên khi khuỷu trục của xylanh 1 nằm ở = 0° (hoặc = 720° ) thì:𝛼1 𝛼1

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Thời gian ngắn nhất tính theo góc quay của trục khuỷu, giữa lần nổ trong hai xylanh kề

- Vẽ 1 đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu với bán kính bất kỳ, chia đường trịn thành 24 phần bằng nhau (mỗi phần 15°) và đánh số thứ tự (0, 1, 2, …23) theo chiều quy ước ngược chiều kim đồng hồ.

- Lấy 24 giá trị của Qch tương ứng với góc quay trục khuỷu từ 0-360°, mỗi giá trị cách

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

nhau 15° góc quay trục khuỷu, làm tương tự ứng với góc quay trục khuỷu từ 360°-720° sau đó ghi vào bảng bên dưới và tính hợp lực∑ Qi của các lực tác dụng trên các điểm 0, 1, 2, …, 23.

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

- Ghi các giá trị của các ∑ Qitrong phạm vi tác dụng vào bảng bên dưới (phạm vi tác dụng giả thiết là 120o, nên tương ứng với 9 ô trong bảng).

- Cộng trị số của ∑ Q theo chiều dọc từ trên xuống ta được các giá trị ∑ Qo, ∑ Q1, …, ∑ Q23.

- Sau khi có được các giá trị của ∑ Qita tiến hành như sau:

- Đặt các đoạn thẳng đại diện cho ∑ Q ở các điểm 0, 1, 2, …, 23 từ đường tròn hướng về tâm theo thứ tự các điểm.

- Nối các điểm lại với nhau bằng một đường cong thích hợp ta được đường cong thể hiện độ mài mòn chốt khuỷu.

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

+ Đường đặc tính momen Me:

</div>

Đồ án môn học đề tài động cơ diesel

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM</b>

<b>Chương 1: TÍNH TỐN NHIỆT</b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về