Tài liệu được sưu tầm bởi Tài Liệu IT về một số bài tập lớp trong nguyên lý động cơ đốt trong , sẽ giúp các bạn được phần nào trong quá trình học tập.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN ĐỘNG CƠ ĐÔỐT TRONG
BÀI TẬP LỚN
NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Giáo viên hướng dẫn :
Nguyễn Cao Văn
Sinh viên thực hiện :
Mã sinh viên
:
Tài Liệu IT
151300660
Lớp : Cơ khí giao thông công chính 1-K56
Đề số
: 09 – Động cơ xăng 1RZ
HÀ NỘ I - 2019
BÀI TẬP LỚN MÔN
NGUYÊN LÝ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Cao Văn
Đề số : 09 - Động cơ xăng 1RZ
Họ và Tên sinh viên : Tài Liệu IT
Mã sinh viên : 151300660
Lớp : Cơ khí giao thông công chính 1- K56
STT
Phân loại
Thông số
1
Loại động cơ
Xăng
2
Kiểu động cơ
1RZ
3
Đường kính xy lanh
86 (mm)
4
Hành trình piston
86 (mm)
5
Lắp trên xe
6
Dung tích xylanh
7
Tỷ số nén
09
8
Số kỳ
09
9
Nemax/ne
100,6/5400
10
Nemax/nm
16,5/2600
Chương I : Nhiệm vụ tính toán
Toyota Hiace
1,998 (lít)
1, Nhiệm vụ
+ Tính toán thiết kế động cơ.
+ Tính toán kiểm nghiệm động cơ ( bôi trơn, làm mát ) hệ
thống phối khí.
2, Lựa chọn chế độ tính toán
- Nhận xét : Để xây dựng đặc tính ngoài của động cơ ở chế
độ “ Toàn tải ” người ta tính toán nhiệt động cơ ở 3 chế
độ :
nmin = 0,2.5400 = 1080 (v/ph)
nM = 0,6.5400 = 3240 (v/ph)
ne = 5400 (v/ph)
CHƯƠNG II : Tính nhiên liệu và hỗn hợp sản phẩm cháy
1, Chọn nhiên liệu và thành phần nhiên liệu.
C
85 (%)
Xăng
H
15(%)
O
Hu
10400 ( kcal/kg)
2,Chọn hệ số dư không khí α
- Với động cơ xăng : α = 0.9
3, Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg
nhiên liệu xăng.
1
8
1
8
L0 = 0.23 ( 3 gc + 8gh )
= 0.23 ( 3 .0,85 + 8.0,15 ) =15 (kg)
4,Lượng không khí thục tế đốt cháy 1kg nhiên liệu.
L = αL0 = 0,9.15=13,5 (kg)
5,Thành phần sản phẩm cháy của động cơ xăng .
11
11
Gco2 = 3 [gc (2α-1 ) + 6gh (α -1 )] = 3 [0,85 (1,8 -1 ) + 6.0,15( 0,91)
= 2,15 (kg)
7
7
Gco = 3 [ 2(1- α)(gc +3gh)] = 3 [2(1-0,9)(0,85 +3.0,15)] = 0,6 (kg)
Gh2O = 9gh =9.0,15 =1,35 (kg)
GN2 =0,77.αL0 =0,77.0,9.0,15 = 10,4 (kg)
Kiểm tra lại : ∑ G=¿ ¿αL0 +1 =13,5 + 1 = 14,5(kg) =Gspc
Gspc =Gco2 + Gco + Gh2O + GN2 = 2,15 + 0,6 + 1,35 + 10,4 =14,5 (kg)
6, Phần tram khối lượng sản phẩm cháy
Gi
2,15
1,35
gi = Gspc . Ta có : gco2 = 14,5 = 0,148 , gh2O = 14,5 = 0,093
0,6
10,4
gco = 14,5 =0,041 , gN2 = 14,5 =0,78
∑ g i = gco2 + gco + gh2o + gN2 =0,148 + 0,041 + 0,093 + 0,78 =1
7, Hằng số khí nạp trước lúc cháy
Rhht =gkk.Rkk – gxăng.Rxăng
α Lo
13,5
Ta có : gkk = 2 Lo+1 = 14,5 ;
1
Rkk =29,27 kGm/kg.độ ;
13,7
1
gxăng = 2 Lo+1 = 14,5 ;
Rxăng =8,5 kGm/kg.độ
1
Rhht = 14,5 .29,27+ 14,5 .8,5=27,838 kGm/kg.độ
8, Hằng số khí của sản phẩm cháy Rspc :
Rspc =∑ (gi, Ri) ; Rco2 =19,3 kGm/kg.độ ; Rco =30,3 kGm/kg.độ
Rh2o =47,1 kGm/kg.độ ; RN2 =30,3 kGm/kg.độ ;
Ro2 =26,5 kGm/kg.độ .
Ta có : R spc = 0,148.19,3 +0,041.30,3 + 0,093.47,1 + 0,718.30,3
= 30,23 kGm/kg.độ
9, Hệ số biến đổi phần tử lý thuyết
Rspc
30,2
β = Rhht = 27,8 =1,084
10, Nhiệt dung riêng của sản phẩm cháy
a, Trước lúc cháy
Cvhht =gkk .Cvkk + gxăng.Cvxăng
Ta có : Cvkk = 0,165 + 0,000017Tc (kcal/kg.độ ) ;
Cvxăng = 0,35(kcal/kg.độ) ;
13,5
1
Cvhht = 14,5 ¿c) + 14,5 .0,35
0,35
= 0,93.(0,165 + 0,000017Tc ) + 14,5
= 0,178 + 0,000017Tc
b, Sau lúc cháy :
Cvspc =∑ ( gi ,Cv )
Cvco2 = 0,186 + 0,000028 Tz
Cvco = 0,171 + 0,000018 Tz
Cvo2 = 0,15 + 0,000016 Tz
Cvh2o = 0,317 + 0,000067 Tz
Cvh2 = 0,169 + 0,0000017 Tz
Tính : Cvspc = ∑ (gi, Cv)
=0,148(0,186+0,000028Tz)+ 0,041(0,171+0,000018Tz ) +0,093(0,317
+ 0,000067Tz) + 0,718( 0,169 + 0,000017Tz ) = 0,185 + 23.10-5 Tz
CHƯƠNG III: QUÁ TRÌNH NẠP
1, Xác định áp suất trung bình cuối quá trình nạp
Công thức gần đúng của của giáo sư Leenin J.M :
[
(
Pa =P0 1−
V 'h2
)( ) ( )]
2
2
n
1 ε −δ
. 2 . 2
6
520 . 10
f tb ξ ε−1
3,5
Trong đó :
n : Là tốốc độ quay tại chếố độ tnh toán ( đ ơn v ị vòng/phút )
Vh : Là thể tch cống tác của một xylanh ( đ ơn v ị là m3 ).
P0 : Là áp suấốt khí quyển ( đơn vị kg/m2 )
fb : Là tếốt diện lưu thống cấần thiếốt .Nó đc tnh bằầng cống th ức
fb = fe.(ne /1000) .đơn vị là [cm2/lít]
+ Với động cơ xằng : fe =2,5 ÷ 3,0 (cm2/lít.1000v/phút)
: Là hệ số tổn thất đường ống nạp . ( =0,65 ÷ 0,85 ).
Đối với động cơ xăng ta chọn như sau :
fe =2,5.10-4.m2/lít.1000v/phút ; δ =0,5 ; = 0,65
=> Ta có : ftb = fe.
ne
5400
= 2,5.10-4. 1000 =1,35.10-3 (m3/lít ).
1000
Với n=nmin =1080 (v/ph ) :
10802
1−
Pa= 1.
520.106
[
(
)(
0,0012
1 9−0,5
2
−3 2
( 1,35.10 ) 0,65 9−1
) (
2
3,5
)]
=¿0,988(kg/cm2)
Với n=nM=3240 (v/ph) :
[ (
2
3240
Pa=1. 1−
6
520.10
)(
2
0.001
1
9−0,5
−3
2
1,35.10
0,65 9−1
)
(
2
)]
3,5
=0,901 ¿kg/cm2)
Với n=ne = 5400 (v/ph) :
2
[ (
1080
Pa =1. 1−
6
520.10
)(
2
0,001
1
9−0,5
−3
2
1,35.10
0,65 9−1
)
(
2
)]
3,5
=¿ 0,740(kg/cm2)
Tóm lại :
n = nmin = 1080 (v/ph) Pa = 0,988 (kg/cm2)
n = nM = 3240 (v/ph) Pa = 0,901 (kg/cm2)
n = ne = 5400(v/ph) Pa = 0,740 (kg/cm2)
2, Hệ số khí sót
γr =
Pr T ΄ 0
( εP a−Pr ) . β .T r
Trong đó :
T’o = To + ∆ t = to + ∆ t + 273
M
R
spc
spc
β : là hệ số biến nhiệt ( β = M = R =1,084 )
hht
hht
Pr và Tr : là áp suất ,nhiệt độ đầu cuối quá trình
nạp nêu trong bảng sau :
Pr (kg/cm2)
Tr(° K ¿
∆ t (° K)
T΄o(° K ¿
n = nmin = 1080 (v/ph)
1,06
1000
30
327
n = nM = 3240 (v/ph)
1,18
1100
25
322
n = ne = 5400 (v/ph)
1,29
1200
20
317
o Giá trị Pr được tính bằng công thức :
Pr =
0,55 n
2
10000 +1 (kg/cm ).
Giá trị của Tr và ∆ t cho trong bảng được quy ước từ đầu .
Từ các giá trị trong bảng ta tìm được hệ số khí sót ứng với các giá
trị tương ứng như sau :
Với n = nmin =1080 (v/ph) :
γr
=
Pr T ΄ 0
( εP a−Pr ) . β .T r
=
1,06.327
( 9.0,988−1,06 ) .1,084 .1000
= 0,0408
Với n = nM = 3240 (v/ph) :
γr
=
Pr T ΄ 0
( εP a−Pr ) . β .T r
=
1,18.322
( 9.0,901−1,18 ) .1,084 .1100
= 0,0459
Với n = ne = 5400 (v/ph) :
γr
=
Pr T ΄ 0
( εP a−Pr ) . β .T r
=
3, Nhiệt độ cuối kỳ nạp
1,29.317
( 9.0,740−1,29 ) .1,084 .1200
= 0,0585
Đối với động cơ 4 kỳ không tăng áp
Ta =
'
'
T 0 + γr ᴪ T 0
1+ γ r ᴪ
Trong đó : T '0 =t0 + ∆ t + 273( ° K)
ᴪ
:là tỉ lệ nhiệt dung của khí trước và sau khí cháy .Ở động cơ
xăng thì
ᴪ =1,2
Pa
T = Tr.
Pr
'
r
( )
m−1
m
(° K)
với : m là chỉ số dãn nở đa biến t của khí sót từ r đến r’.
Khi n =nmin = 1080 (v/ph) :
T’r =1000. 0,988
1,06
(
Suy ra :
Ta =
)
1,38−1
1,38 ¿
¿
= 980,81 ° K
327+1,2.0,0405 .980,81
= 357,30 ° K
1+ 0,0405.1,2
Khi n =nM =3240 (v/ph) :
0,901
T’r = 1100. 1,18
(
Suy ra : Ta =
)
1,38−1
1,38
= 1021,25 ° K
322+ 1,2.0,0459.1021,25
1+ 0,0459.1,2
Khi n = ne =5400(v/ph) :
= 358,50°K
(
0,740
T’r = 1200. 1,29
Suy ra : Ta =
)
1,38−1
1,38
=1029,72° K
317+1,2.0,0585 .1029,72
= 363,75° K.
1+ 0,0585.1,2
4, Khối lượng hỗn hợp (Xăng + không khí) nạp vào xylanh động
cơ trong một chu trình
Gck =G180. γ d (mg/ckl)
Trong đó :
G180 : là khối lượng hỗn hợp tươi (hay không khí ) nạp
chính trong piston đi từ điểm chết trên đến điểm chết dưới
P a . V 'h .(ε −0,15)
G180=
.106 (mg/ckl)
R a . T a . (ε−1)
Với : Pa là áp suất cuối quá trình nạp (đổi ra kg/m2)
V’h = 0,001(m3)
Ta : là nhiệt độ trung bình cuối kỳ nạp (° K)
Ra = Rhht =27,383 KG.m/kg.độ
Động cơ xăng
nmin
0,9÷ 0,95
nm
1,00 ÷ 1,05
n= nmin =1080 (v/ph)→
4
0,988.10 .0,001.( 9−0,15)
Gck=
.
106.0,9 =988,69
27,838.357,40 .(9−1)
ne
1,1 ÷ 1,2
n= nM = 3240 (v/ph)→
4
0,901.10 .0,001.( 9−0,15)
Gck =
.106.1 = 998,73
27,838.358,50 .(9−1)
n =ne =5400 (v/ph) →
4
Gck =
0,740.10 .0,001.( 9−0,15)
.106.1,1 = 889,27
27,838.363,75 .(9−1)
5, Mức tiêu hao năng lượng trong một chu trình
Công thức tính :
G ck
Gnl = ∝. l + 1
0
988,69
Khi n = nmin= 1080 (v/ph) → Gnl = 14,5 = 68,18
998,73
Khi n =nM = 3240 (v/ph) → Gnl = 14,5 = 68,88
889,27
Khi n = ne = 5400 (v/ph) → Gnl = 14,5 = 61,33
6,Hệ số nạp
ηv =
G tt
G¿
=
G ck
G¿
;
Glt =
10000.0,001
P0 .V 'h
.106
R hht .T 0
Trong đó : Glt = 27,838.(273+24) .106 = 1209,499
V’h =0,001 (m3),
P0 = 10000 (kg/cm2 )
Khi n =nmin =1080 (v/ph)
ηv =
988,69
1209,499 = 0,817
Khi n = nM =3240 (v/ph) :
ηv =
998,73
1209,499 =0,826
Khi n= ne =5400 (v/ph) :
ηv =
889,27
=¿
1209,499 0,735
Bảng tổng kết chương 3 (Số liệu đã tính toán được ở trên ).
Thông
Pa
T’r
Tr
γr
Pr
Ta
Gnl
Gck
ηv
1,06
357,30
68,18
988,69
0,817
Số
nmin=1080
0,988
980,81
1000
0,0408
nM = 3240
0,901
1021,2
5
1100
0,0459
1,18
358,50
68,88
998,73
0,826
ne =
0,740
1029,7
2
1200
0,0585
1,29
363,75
61,33
889,27
0,735
5400
Chương IV : Quá trình nén
Tính áp suất ở cuối quá trình nén Pc
Pc =Pa .ε n (kg/cm2 )
1
Trong đó :
n1 – là chỉ số nén đa biến được tính theo công thức sau :
ηc
n1= 1,38- 0,03. η
tt
Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc : Tc =Ta.ε n −1 ¿ ).
1
4800
Khi ntt = nmin =1080(v/ph) → n1 =1,38- 0,03. 1080 =1,247
suy ra :
Pc = 0,988.91,247 = 15,300(kg/cm2)
và Tc = 357,30.91,247-1 = 614,79 ¿ ).
4800
Khi ntt =nM =3240 (v/ph) → n1 =1,38-0,03. 3240 =1,336
Pc = 0,901.91,336 = 16,97(kg/cm2)
suy ra :
và Tc = 358,50.91,336-1 = 750,09 ¿ ).
4800
Khi ntt = ne =5400(v/ph) → n1 =1,38-0,03. 5400 =1,377
suy ra :
Pc =0,740.91,377 = 15,25
và Tc = 363,75.91,377-1 = 832,82 ¿ ).
Bảng tổng kết chương 4 (số liệu đã tính toán được):
Thông sôố
n1
Pc (kg/cm2)
Tc ¿ )
nmin = 1080
1,247
15,30
614,79
nM = 3240
1,336
16,97
750,09
ne = 5400
1,377
15,25
832,82
Chương V : Tính toán quá trình cháy
1,Tính nhiệt độ cuối quá trình cháy
*Khi α <1 →
ξ . ( hu −∆u ) . Gnlckl
=Cvsfc.Tz -Cvhht.Tc
Gckl . (1+ γ r)
Trong đó :
Gnlckl : là mức nhiên liệu trong một chu trình sống với V’h =1 lít
α
: là hệ số dư không khí
l0 : lượng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1kg nguyên liệu
Bảng thông số cho động cơ xăng :
Loại động cơ
ξnmin
ξnM
ξne
Động cơ xăng
0,85
0,89
0,91
Khi n=nmin =1080(v/ph)
→
0,85. ( 10400−1474 ) .68,18
= (0,185+ 23.10-6Tz)Tz – (0,178 + 15,8.10-6Tc)Tc
988,69.(1+ 0,0408)
→ 502,69 =0,185Tz +23.10-6.T2z – (0,178+15,8.10-6.614,79).614,79
→ 502,69 = 0,185Tz + 23.10-6.T2z -115,40
→ Tz=2539,35 ° K
Khi n= nM= 3240 (v/ph)
→
0,89. ( 10400−1474 ) .68,88
= (0,185+ 23.10-6Tz)Tz
998,73.(1+0,0459)
– (0,178 +15,8.10 T T
-6
c)
c
→532,84 = 0,185Tz + 23.10-6Tz – 142,40
→ Tz=2726,05 ° K
Khi n =ne= 5400(v/ph)
→
0,91. ( 10400−1474 ) .61,33
889,27 (1+ 0,0585)
= (0,185+ 23.10-6Tz)Tz – (0,178 + 15,8.10-6Tc)Tc
→ 559,52 = 0,185Tz + 23.10-6T2z – (0,178 +15,8.10-6.832,82).832,82
→ 559,52 = 0,185Tz + 23.10-6T2z -159,20
→ Tz =2864,70 ° K
Tz
Xác định áp suất của quá trình : Pz = β .Pc. T
c
Khi n =nmin =1080 (v/ph)
→ Pz =
1,084.15,30. 2539,35
= 68,50 (kg/cm2)
614,79
Khi n =nM =3240(v/ph)
→ Pz =
1,084.16,97.2726,05
= 66,85 (kg/cm2)
750,09
Khi n =ne = 5400(v/ph)
→ Pz =
1,084.15,25.2864,70
= 56,86 (kg/cm2)
832,82
Bảng tổng kết chương V :
Thông số
Pz(kg/cm2)
Tz(kg/cm2)
T.độ
nmin=1080
68,50
2539,25
nM =3240
66,85
2726,05
ne = 5400
56,86
2864,70
Chương VI : Quá trình giãn nở
1,Các thông số của quá trình giãn nở
Chỉ số giãn nở đa biến n2 :
ne
n2 =1,2 + 0,03. n
tt
5400
Khi ntt =nmin =1080(v/ph) → n2 = 1,2 + 0,03. 1080 =1,35
5400
Khi ntt = nM =3240(v/ph) → n2 =1,2 + 0,03. 3240 = 1,25
5400
Khi ntt =ne =5400(v/ph) → n2 =1,2 + 0,03. 5400 = 1,23
- Xem thêm -