BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÀI TẬP LỚN
Môn học: TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Tên nhóm: Nhóm 9

GVHD : Lý Vĩnh Đạt
HVTH :
Tp.Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2


PHẦN 1: TÍNH TOÁN NHIỆT.
Bảng số liệu ban đầu của ĐCĐT
Các số liệu của phần tính toán nhiệt
T

Tên thông số

Ký hiệu

Giá trị

Đơn vị

Ghi chú

T

Đ/cơ
1

xăng,

Kiểu động cơ

turbo
charger
2

Số kỳ

τ

4

kỳ

3

Số xilanh

I

4

-

4


Góc mở sớm xupáp nạp

α1

độ

5

Góc đóng muộn xupáp nạp

α2

độ

6

Góc mở sớm xupáp xả

β1

độ

7

Góc đóng muộn xupáp xả

β2

độ


8

Công suất động cơ

Pmax

188/6500

kW/rpm

9

Thể tích xilanh

Vd

1996

Cc

10

Số vòng quay động cơ

N

6800

v/ph


11

Tỷ số nén

ε

9,8

12 Momen xoắn

Mmax

370/15004000

13 Thông số kết cấu

S/D

85.9/86

Nm/rpm


A- CÁC THÔNG SỐ CẦN CHỌN:
1) Áp suất môi trường p0
Áp suất môi trường p0 là áp suất khí quyển.
P0 = 0,1013 (MPa)
2) Nhiệt độ môi trường T
T0 = 290C = 302 0K

3) Áp suất khí nạp trước quá trình nạp
Động cơ tăng áp nên pk > po: chọn pk = 0,15
4) Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp
Đối với động cơ bốn kì có két nước làm mát trung gian:

Tk= To

 pk 
 
 po 

m −1
m

-

= 302.(

- 25 = 319,22 K

4) Áp suất cuối quá trình nạp pa
Áp suất cuối quá trình nạp pa với động cơ tăng áp ta có thể chọn trong
phạm vi:
Pa = (0,88 – 0,98)pk= 0,9.pk = 0,9.0,15 = 0,135(MPa)
5) Áp suất khí thải pr:
Áp suất khí thải pr có thể chọn trong phạm vi:
pr = (0,11-0,12) chọn pr = 0,11 (MPa)
6) Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới
Mức độ sấy nóng môi chất chủ yếu phụ thuộc vào loại động cơ Xăng hay
Diesel. Với động cơ Xăng 4 kỳ tang áp ta chọn:



7) Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr:
Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Thông thường ta có
thể chọn:
Tr = (900 – 1100) K = 950K
8) Hệ số nạp thêm 1:
Hệ số nạp thêm

1

phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí. Thông thường ta

có thể chọn:
1

= (1,02 – 1,07) = 1,03

9) Hệ số quét buồng cháy 2:
Với các động cơ xăng tăng áp ta thường chọn hệ số quét buồng cháy 2 là:
2

= 0,2

10) Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt :t
Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt t được chọn theo hệ số dư lượng không khí
α để hiệu đính:
α = 0,9
λt = 1,15
11) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z


ξz

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z

:

ξz

phụ thuộc vào chu trình công tác của

động cơ. Với các loại động cơ xăng ta thường chọn:
Chọn

ξz

= 0,8

ξz

= 0,75 – 0,92


12) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b

ξb

:

ξb


Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b

tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay

Diesel. Với các loại động cơ xăng ta chọn:

ξb

= 0,85-0,95

13) Hệ số điền đầy đồ thị công

ϕd

chọn

ξb

= 0,9

:

Hệ số điền đầy đồ thị công

ϕd

phụ thuộc vào loại động cơ Xăng hay

Diesel. Với các động cơ xăng ta chọn:


ϕd

= 0,93-0,97

ta chọn

ϕd

B- TÍNH TOÁN CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC:
I.Tính toán quá trình nạp:
1) Hệ số khí sót
Hệ số khí sót

γr =

γr

γr

:

được tính theo công thức:

λ2 .(Tk + ∆T ) pr
. .
Tr
pa

1

1
 ÷
m

p 
ε .λ1 − λt .λ2 .  r ÷
 pa 

Thay số vào công thức tính

γr

ta được:

γr

2) Nhiệt độ cuối quá trình nạp

Ta

:

=0,0058

= 0,95


Nhiệt độ cuối quá trình nạp

Ta


được tính theo công thức:
 m −1 

÷
m 

 p 
( Tk + ∆T ) + λt .γ r .Tr .  a ÷
 pr 
Ta =
1+ γ r

Thay số vào công thức tính
3) Hệ số nạp
Hệ số nạp

ηv

ηv

Ta

ta được: Ta = 339 K

:

được xác định theo công thức:
1


 ÷
 pr  m  
Tk
pa 
1
ηv =
.
. . ε .λ1 − λt .λ2 . 
÷ 
ε − 1 (Tk + ∆T ) pk 
 pa  



Thay số vào công thức tính

ηv

ta được:

ηv

= 0,966

II. Tính toán quá trình nén:
1) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới:
v

= av + .T = 19,806 + .T


2) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
” = (17,997 + 3,504α) + ( 360,34 + 252,4α)10-5 .T

v

= 21,1506 + 0,0029T
3) Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén:

’=

v

mcv + γ r .mcv "
1+ γ r

= 19,814 + 0,0021T = av’ +

b'
T
2


n1

4) Chỉ số nén đa biến trung bình

n1

Chỉ số nén đa biến trung bình


:
được xác định bằng cách giải phương

trình:
8,314
a'v +

n1 - 1 =

b
.Ta .( ε n1 −1 + 1)
2

Thay số tính được n1 = 1,37
5) Áp suất cuối quá trình nén

pc

:

pc = pa.εn1 = 0,135.9,81.37 = 3,08 MPa
6) Nhiệt độ cuối quá trình nén
Nhiệt độ cuối quá trình nén

Tc

Tc

:


được xác định theo công thức:

Tc = Ta .ε n1 −1
Thay số ta được: Tc = 339.9,81.37-1 = 788,77 K
III. Tính toán quá trình cháy:
1) Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu
Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu
theo công thức:
M0 =

1 C H O
. + − ÷
0, 21  12 4 32 

kmolkk/kg.nl

M0

M0

:
được tính


Đối với nhiên liệu của động cơ Xăng ta có: C= 0.855, H= 0.145, O= 0 nên
thay vào công thức tính

M0

ta được:


M0

2) Lượng khí nạp mới
Lượng khí nạp mới

M1

M1

M1= Mo +

= 0,516 kmolkk/kg.nl

:

được xác định theo công thức:

1
µ n..l

= 0,9.0,516 + = 0,473 kmol kk/kg nl
Chọn µn.l = 114 kg/kmol

3) Lượng sản vật cháy

2

M


=

M2

C H
+ + 0,79αM o
12 2

=

:α<1

0,855 0,145
+
+ 0,79.0,9.0,516 = 0,51
12
2

4) Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết

β0

Ta có hệ số thay đổi phân tử lí thuyết

β0

=

M2
M1


5) Hệ số thay đổi phân tử thực tế

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế

β0

được xác định theo công thức:

0,51
0,473

=

β

:

=1,078

:
β

được xác định theo công thức:


β=

β0 + γ r
1+ γ r

1,078 + 0,0058
1 + 0,0058

Thay số ta xác được: β =

6) Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z

βz

=1,0775

:

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z,

βz

được xác định theo

công thức:
βz = 1+

β0 − 1
.χ z
1+ γ r

Trong đó ta có:

χz =


Thay số ta được:

βz

7) Nhiệt độ tại điểm z

1+

=

Tz

ξz
0,8
=
= 0,89
ξb
0,9

1,078 − 1
.0,89 = 1,069
1 + 0,0058

:

Đối với động cơ Xăng, nhiệt độ tại điểm z

Tz

được xác định bằng cách


giải phương trình sau:

(

)

''
ξ z (.QH − ∆QH )
,
+ mc vc .Tc = β z .mcvz .Tz (**)
M 1 .(1 + γ r )

Trong đó:

QH

là nhiệt trị thấp của nhiên liệu ta có:

QH

= 43960 kJ/kg


∆QH

là nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi đốt 1kg

nhiên liệu.trong điều kiện α<1 xác định như sau:
∆Q H


mcvz''

= 120.103(1-α).Mo = 120.103.(1-0,9).0,516 = 6192 kJ/kg nl

là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được xác

định theo công thức:

γ 
β 0  x z + r  × mcv " + (1 − x z ) mcv
βo 
b ''
mcvz ' ' = 
= a vz ' '+ v Tz
2

γ 
β 0  x z + r  + (1 − x z )
βo 


Thế số vào ta được

mcvz ' ' 21,013 +

=

0,0056
Tz

2

Thay các giá trị vào phương trình (**) ta tính được:
Tz =2618,11(K)
5) Áp suất tại điểm z: (

pz

)

Ta có áp suất tại điểm z được xác định theo công thức:

pz= βz.

Tz
Tc

.pc = 1,069..3,08 = 10,93 MPa

IV. Tính toán quá trình giãn nở:
1)

Tỷ số giãn nở đầu ρ:

Tỷ số giãn nở đầu

ρ

của động cơ xăng:
ρ=1


2)

δ

Tỷ số giãn nở sau :


3)

Tỷ số giãn nở sau của động cơ xăng:
δ=ε=9,8
n2
Chỉ số giãn nở đa biến trung bình :
Ta có chỉ số giãn nở đa biến trung bình

n2

được xác định từ phương

trình cân bằng sau:

(ξ b − ξ z ).QH
8,314
= β mcvb ".Tb − β z .mcvz ".Tz +
.( β z .Tz − β .Tb )
M 1 (1 + γ r )
n2 − 1

Trong đó:


Tb

***

là nhiệt trị tại điểm b và được xác định theo công thức:

Tb =

δ

Tz

n2 −1

=

Tz

ε n2 −1

Thay Tb vào *** rồi Thay các giá trị n2 =1,19÷1,27 vào 2 vế phương trình
tìm được n2=1,22
4) Áp suất cuối quá trình giãn nở
Áp suất cuối quá trình giãn nở

pb =

pz
δ n2


pb

=

pb

:

được xác định trong công thức:

10,93
9,81, 22

= 0,675 MPa

5) Tính nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb:
Nhiệt độ cuối quá trình giản nở được tính theo công thức:

Tz
Tb =

δ

n2 −1

=

2618,11
= 1584,59K

9,81.22-1


Tr =
3

Tb
pb
pr

Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr:

= 865K

Điều kiện:
 ∆Tr

 Tr

 ∆Tr

 Tr





=



 ≤ 10%


950 − 865
.100 = 8,9%
950