Tài liệu đồ án về động cơ đốt trong

ĐẠI HỌC SPKT VINH PHẦN I : ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG I ) Trình tự tính toán : 1.1 )Số liệu ban đầu : 1- Công suất của động cơ Ne Ne =145 (mã lực) =106,65 (Kw) 2- Số vòng quay của trục khuỷu n n =1400 (vg/ph) 3- Đường kính xi lanh D D =150 (mm) 4- Hành trình piton S S =180 (mm) 5- Dung tích công tác Vh Vh = π.D2.S = 3,18086 (l) 4 6- Số xi lanh i i=6 7- Tỷ số nén ε ε =14,5 8- Thứ tự làm việc của xi lanh (1-5-3-6-2-4) 9- Suất tiêu hao nhiên liệu ge g e =185 (g/ml.h) 10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1 ; α2 α1 =20(độ) α2 =48 (độ) 11- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải 1 ,  2 1 =48 (độ)  2 =20 (độ) 12- Chiều dài thanh truyền ltt ltt =320 (mm) 13- Khối lượng nhóm pitton mpt mpt =2,37 (kg) 14- Khối lượng nhóm thanh truyền mtt mtt =5,62 (kg) 1.2 )Các thông số cần chọn : 1 )Áp suất môi trường :pk Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (với đông cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn pk =po Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa) 2 )Nhiệt độ môi trường :Tk Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 1 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên : Tk =T0 =24ºC =297ºK 3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính năng tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy pa =0,9.pk =0,9.0,1 = 0,088 (MPa) 4 )Áp suất khí thải Pr : Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như pa Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi : pr= 1,05.0,1 =0,12 (MPa) 5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hh khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh Vì đây là đ/c điezel nên chọn ∆T=36ºC 6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở càng triệt để ,Nhiệt độ Tr càng thấp Thông thường ta có thể chọn : Tr =800 ºK 7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λt : Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λt được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu định .Thông thường có thể chọn λt theo bảng sau : α 0,8 1,0 1,2 1,4 λt 1,13 1,17 1,14 1,11 Ở đây ta chọn λt =1,1 Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 2 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 8 )Hệ số quét buồng cháy λ2 : Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ2 =1 9 )Hệ số nạp thêm λ1 Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có thể chọn λ1 =1,02÷1,07 ; ta chọn λ1 =1,05 10 )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 đọng cơ Với đây là đ/c điezen nên ta chọn ξz=0,77 11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb : Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ điezel .ξb bao giờ cũng lớn hơn ξz Do đây là đ/c điezel ta chọn ξb=0,9 12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φd : 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 giửa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ xăng ít hơn của động cơ điezel vì vậy hệ số φd của đ/c xăng thường chọn hệ số lớn.Nhưng đây là đ/c điezel nên ta chọn φd =0,95 II )Tính toán các quá trình công tác : 2.1 .Tính toán quá trình nạp : 1 )Hệ số khí sót γr : Hệ số khí sót γr được tính theo công thức : γr= 2 (TK  T ) Pr . . Pa Tr 1 pr (m1 ) ε.λ1-λt.λ2.( ) pa Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5 Chọn m =1,5 Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 3 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH γr = ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 297  36  800 . 0,12 . 0, 088 1  0,12  14,5.1, 05  1,1.1   0, 088   1     1,46  . = 0,04094 2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta đươc tính theo công thức: p  (TK  T )  t . r .Tr .  a   pr  Ta= 1  r  m 1     m  ºK  0, 088    1, 46   297  36   1,1.0, 0409.800.  Ta=  1,46 1     1,46  1  0, 04094 =351,3ºK 3 )Hệ số nạp ηv :  1     p  m  1 Tk Pa ηv = . . .  .1  t .2 .  r   ε-1 Tk+∆T Pk  pa     1     1 297 0, 088   0,112  1,46   . . 14,5.1, 05  1,1.1 η =0,8060 .   14,5  1  297  800  0,1   0, 088    4 )Lượng khí nạp mới M1 : Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức sau : M1 = 432.103.Pk.ηv ge.Pe.Tk (kmol/kg) nhiên liệu Trong đó : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 4 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH pe = ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 30.Ne.τ 30.145.4 = =0,4790(MPa) Vh.n.i 3,18086.1400.6 3 Vậy : M1 = 432.10 .0,1.0,8060  0,9732 (kmol/kg) nhiên liệu 185.0, 4790.297 5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M o : Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo được tính theo công thức : M0 = 1 C H O   . (kmol/kg) nhiên liệu 0,21  12 4 32  Vì đây là đ/c điezel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004 Mo = 1 0,87 0,126 0,004 .( + ) =0,4946 (kmol/kg) nhiên liệu 0,21 12 4 32 6 )Hệ số dư lượng không khí α Vì đây là động cơ điezel nên : α= M1 0,9732  1,9676 Mo 0, 4946 2.2 )Tính toán quá trình nén : 1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí : — mcv = 19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ) 2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy : Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau : — mc''v = (19,876  1, 634 1 187,36 )  (427,86  ) .10-5 T  2  (kJ/kmol.độ) 3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp : — Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén mc'v tính theo công Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 5 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG thức sau : — mc'v = — — mcv+γr.mc''v = av '  1+γr b'v T 2 Trong đó : 19,806+(19,876+ a'v = 1,634 1  r  ). r 187,36  5  4,18.103   r  427,86  .10    1  r b'v = Thay số vào ta có : a'v =19,841 ; b'v =0,00211 4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n1: Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thong số kết cấu và thong số vận hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng thái nhiệt độ của động cơ…Tuy nhiên n1 tăng hay giảm theo quy luật sau : Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n1 tăng.Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác bằng cách giải phương trình sau : 8,314 n1-1 = a 'v  '   bv .Ta .  n1 1  1 2 Chú ý :thông thường để xác định được n1 ta chọn n1 trong khoảng 1,340÷1,390 Rất hiếm trường hợp đạt n1 trong khoảng 1,400 ÷ 1,410 → (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 ) Vì vậy ta chọn n1 theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện bài toán :thay n1 vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vế của phương trình thõa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu. Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 6 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH n1-1 = ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 8,314  1,3678 19,841  0, 00211.351,3 14,5n1 1  1   Sau khi chọn các giá trị của n1 ta thấy n1 =1,3678 thõa mãn điều kiện bài toán 5 )Áp suất cuối quá trình nén Pc : Áp suất cuối quá trình nén Pc được xác định theo công thức : n1 Pc = Pa. ε = 0,088. 14,51,3678 = 3,4119(MPa) 6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc được xác định theo công thức Tc = Ta. ε n1-1 = 351,3. 14,51,36781  939,3 ( ºK ) 7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc : Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc được xác định theo công thức : Mc = M1  M r  M1.(1   r )  0,9732.(1  0,04094)  1,013 2.3 )Tính toán quá trình cháy : 1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0 : Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β0 được xác định theo công thức : β0 = M2 M1+ΔM ΔM = = 1+ M1 M1 M1 Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công thức sau: ΔM = 0,21.(1-α)Mo + ( H O 1 +  ) 4 32 μnl Đối với động cơ điezel : ΔM = ( H O + ) 4 32 Do đó H O 0,126 0, 004 +  4 32 4 32 = 1,0325 β0 = 1 + =1+ α.Mo 1,9676.0, 4946 2 )Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót ) Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 7 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức : β= β0+γ r 1, 0325  0, 0409 = =1,0312 1+γ r 1  0, 0409 3 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z βz : (Do cháy chưa hết ) Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β z được xác định theo công thức : βz = 1 + β0-1 . χz 1+γ r Trong đó χz = ξz 0, 77 =  0,8556 ξb 0,9 4 )Lượng sản vật cháy M2 : Ta có lượng sản vật cháy M2 đươc xác định theo công thức M2= M1 +ΔM = β0. M1 = 1,0325.0,9732 =1,0048 5 )Nhiệt độ tại điểm z Tz : * Đối với động cơ điezel,tính nhiệt độ Tz bằng cách giải pt cháy : Trong đó : QH : là nhiệt trị của dầu điezel ,QH =42,5. 103 ( kJ/kgn.l ) — mcpz'' :là tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại z là : — — mcpz''=8,314+ mcvz'' — mcvz'' :là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z được tính theo ct : — mcvz'' = Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 —  γr  — βο.mc''vχz+β +(1-χz).mcv  ο  γr  βο.χz+β +(1-χz)  ο 8 = a''v + b''v . Tz Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ta có: avz ''  20,58169; bvz"  0,00255 Chỉnh lý lại ta có : — mcpz'' = a''p + b''p .Tz ta có: apz"  28,8956; bpz"  0,00255 6 )Áp suất tại điểm z pz : Ta có áp suất tại điểm z pz được xác định theo công thức : pz =λ. Pc ( MPa ) Với λ là hệ số tăng áp λ= βz. Tz Tc CHÚ Ý : -Đối với động cơ điezel hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số chọn. Sau khi tính toán thì hệ số giãn nở ρ (ở quá trình giãn nở) phải đảm bảo ρ<λ,nếu không thì phải chọn lại λ -λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,5 ÷2 Ở đây ta chọn λ = 2 2.4 )Tính toán quá trình giãn nở : 1 )Hệ số giãn nở sớm ρ : ρ= βz.Tz λ.Tc Qua quá trình tính toán ta tính được ρ = 1,654 thõa mãn điều kiện ρ < λ 2 )Hệ số giãn nở sau δ : Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức : δ= ε 14,5 =  12,3936 ρ 1,1700 3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 9 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH n2 –1= ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 8.314 (ξb–ξz).QH* b''vz +a''vz+ .(Tz+Tb) 2 M1.(1+γr).β.(Tz–Tb) Trong đó : Tb :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức : Tz Tb= δ n2–1 ( ºK ) QH* :là nhiệt trị tính toán Đối với động cơ điezel QH*= QH QH = 42.500 (kJ/kg n.l) Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n2 =1,2438.Thay n2 vào 2 vế của pt trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n2 chọn là đúng 4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb : Tb= Tz δ n2–1 = 1926, 7  1043 ( ºK ) 12,39361,2438 5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở pb : Áp suất cuối quá trình giãn nở Pb được xác định theo CT : pb = Pz δ n2 = 6,141  0, 2683 (MPa) 12,39361,2438 6 )Tính nhiệt độ khí thải Trt : Pr (m–1 m ) ( ºK ) Trt = Tb. Pb Ta tính được Trt =809,50( ºK ).So sánh với nhiệt độ khí thải đã chon ban đầu thõa mãn điều kiện không vượt quá 15 % 2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác 1 )Áp suất chỉ thị trung bình p'i : Đây là đông cơ điezel áp suất chỉ thị trung bình P'i được xác định theo CT : p' i = Pc  λ.ρ 1– n1–1 1 1– n1–1 2 1 –.  . λ.(ρ–1)+ . . ε–1  n2–1  δ  n1–1  ε  Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 10 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Qua tính toán thực nghiệm ta tính được P'i = 0,6484(MPa) 2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi : Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình Trong thực tế được xác định theo công thức : pi= p' i .φd=0,9042.0,95= 0,6160(MPa) 3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi : 432.103.ηv.Pk 432.103.0,0409.0,1 g i= =  195,57 (g/kW.h) M1.Pi.Tk 0,9732.0,6160.297 4 )Hiệu suất chỉ thi ηi: ηi = 3,6.103 3,6.103 =  0, 4331 gi.QH 195,57.42,500 5 )Áp suất tổn thất cơ giới Pm : Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và đươc biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Ta có tốc độ trung bình của động cơ là : Vtb = S.n = 30 180.1400  8, 4 (m/s) 30 Vì đây là đông cơ điezel nên τ = 4 ;i =6 , D= 150 mm và là buồng cháy thống nhất : Pm= 0,09+0,0138.Vtb= 0,09+0,0138.8,4 = 0,1460 (MPa) 6 )Áp suất có ích trung bình Pe : Ta có công thức xđ áp suất có ích trung bình thực tế được xđ theo CT : Pe = Pi – Pm =0,6160–0,1460 =0,46997(MPa) Ta có trị số Pe tính quá trình nạp Pe (nạp) =0,46997 va Pe=0,4790 thì không có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được 7 )Hiệu suất cơ giới ηm : ηm = pe 0, 4790  0, 7629 % = pi 0, 6160 8 )Suất tiêu hao nhiên liệu ge : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 11 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ge= gi 195,57 =  256,35 (g/kW.h) ηm 0, 7629 9 )Hiệu suất có ích ηe : ηe = ηm .ηi = 0,7629.0,4331 =0,3304 10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức : 4.Vh π.S Dkn = (mm ) Ne.30.τ 145.30.4 =  3,18248 ( l ) Pe.i.n 0, 4790.6.1400 Mặt khác Vh = 4.3,18248 =1,500762 (mm) 3,14.180 Dkn = Ta có sai số so với đề bài là :0,07617(mm) III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công : Căn cứ vào các số liệu đã tính pr , pa , pc , pz , pb ,n1, n2, ε ta lập bảng tính đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác Vx = i.Vc Vc : Dung tích buồng cháy Vc = Vh 3,18248 =  23562 ( l ) ε–1 14,5  1 Các thông số ban đầu: pr = 0 ,12 MPa ; pa = 0,088MPa; pc= 3,4119 MPa pz = 6,141 MPa ; pb = 0,2683 MPa 3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén : - Phương trình đường nén đa biến : n1 P.V = const Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì : n1 n1 Pc. Vc = Px .Vx Px = Pc. 1 1 Pc = Pc. n1 = n1 Vxn1 i i    Vc  n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 12 n1 = 1,3678 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Pc : Áp suất cuối quá trình nén Pc = 3,4119 ( MPa) 3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở : - Phương trình của đường giãn nở đa biến : n2 P.V = const Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì : n2 n2 Pz. Vz = Px. Vx Ta có : ρ = → Px = Pz. Vz : Hệ số giãn nở khi cháy Vc 1 Vxn2    Vz  ρ = (1,2÷1,7) chọn ρ = 12,3936 n2 n2 Pz.ρ Pz.ρ ρn2 1 Vz = ρ.Vc Vậy Px = Pz. = = n2 = P z  i     Vx n2 Vxn2 i     ρ.Vc  Vc  n2 : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 = 1,2438 Pz : Áp suất tại điểm z : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 Pz = 6,141 13 (MPa) Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Quá trình nén i.Vc Px =  =1,700 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 n1 i i 1 Giá trị biểu Pc diễn Quá trình giãn nở ρn2 Px = Pz. i  Giá trị biểu   diễn : 0.23562 3.4119 138.8871 0.27567 2.7527 112.0532 6.1415 250.0000 0.47124 1.3221 53.8183 3.1524 128.3237 0.70686 0.7593 30.9086 1.9038 77.4974 0.94248 0.5123 20.8540 1.3311 54.1846 1.17810 0.3775 15.3668 1.0085 41.0527 1.41372 0.2942 11.9759 0.8039 32.7241 1.64934 0.2383 9.7004 0.6636 27.0129 1.88496 0.1985 8.0803 0.5621 22.8812 2.12058 0.1690 6.8794 0.4855 19.7631 2.35619 0.1463 5.9554 0.4259 17.3370 2.59181 0.1284 5.2267 0.3783 15.3993 2.82743 0.1140 4.6406 0.3395 13.8199 3.06305 0.1022 4.1602 0.3073 12.5092 3.29867 0.0923 3.7572 0.2802 11.4060 3.53429 0.0840 3.4194 0.2572 10.4698 3.76991 0.0769 3.1303 0.2373 9.6597 4.00553 0.0708 2.8820 0.2201 8.9595 4.24115 0.0655 2.6663 0.205 8.3449 Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 14 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt : - Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích : ηv :0,018 [dm3/mm] ηp : 0,024 [MPa/mm] - Ta có Va = Vc + Vh = 0,23561 + 3,18086 = 3,41647 ( l ) - Mặt khác ta có : Vz = ρ. Vc = 1,1700 .0,23561 = 0,27566 ( l ) 3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công : Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là : μs = gtts S 180  0, 7826 = = gtbds gtbds 230 Thông số kết cấu động cơ là : λ= R S 180  0, 28125 = = Ltt 2.Ltt 2.230 Khoảng cách OO’ là : OO’= λ.R 0, 28125.90  12, 6562 ( mm ) = 2 2 Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị : gtbdoo’ = gttoo’ 1, 6562 =  16,171 ( mm ) μs 0, 7826 Ta có nửa hành trình của piton là : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 15 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH R= ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG S 180  90 ( mm ) 2 2 Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị : gtbdR = gttR 90  0,3913 ( mm ) μs 230 3.5 ) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị : 1 ) Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp : (điểm a) Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β2 , bán kính này cắt đường tròn tại điểm a’ . Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục tung cắt đường Pa tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa đường Pr và trục tung ) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp. 2 ) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’) Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơ điezel ) và hiện tượng đánh lửa sớm (động cơ xăng ) nên thường chọn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết Pc đã tính . Theo kinh nghiệm , áp suất cuối quá trình nén thực tế P’c được xác định theo công thức sau : Vì đây là động cơ điezel : 1 1 P’c = Pc + .( Pz - Pc ) = 3,4119 + .( 6,141- 3,4119 ) = 4,3216 ( MPa ) 3 3 Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công : yc’ = P’c = 161,8445(mm ) ηp 3 ) Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ ) Do hiện tương phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết tại điểm c’’. Điểm c’’ được xác định bằng cách .Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định được góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm . Từ điểm gióng này ta gắn song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c’’. Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’ Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 16 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 4 )Hiệu đính điểm đạt Pzmax thực tế Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số như động cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.Vc ) nhưng cũng không đạt được trị số lý thuyết như động cơ xăng. Theo thực nghiệm ,điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền vào khoảng 372° ÷ 375° ( tức là 12° ÷ 15° sau điểm chết trên của quá trình cháy và giãn nở ) Hiệu định điểm z của động cơ điezel : - Xác định điểm z từ góc 15º .Từ điểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc tương ứng với 375º góc quay truc khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường Pz tại điểm z . - Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở . 5 ) Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ ) Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự diễn ra sớm hơn lý thuyết . Ta xác định điểm b bằng cách : Từ điểm O’trên đồ thị Brick ta xác định góc mở sớm xupáp thải β1,bán kính này cắt đường tron Brick tại 1 điểm.Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’. 6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ ) Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế Pb’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được : 1 1 Pb’’= Pr + .( Pb - Pr ) = 0,12 + .( 0,2683- 0,12 ) = 0,1914 (MPa) 2 2 Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là : yb’’ = Pb’’ 0,1914 =  7,1679 ηp 0, 0267 Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 17 ( mm ) Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG O O' z PZ c' c c" b' r 0 b" a Đồ thị công chỉ th PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 18 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành trình piston S = 2R .Vì vậy độ thị đều lấy hoành độ tương ứng với V h của độ thị công ( từ điểm 1.Vc đến ε.Vc ) 1.1 ) Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau : 1 . Chọn tỉ xích góc : thường dùng tỉ lệ xích ( 0,6 ÷ 0,7 ) ( mm/độ ) 2 . Chọn gốc tọa độ cách gốc cách độ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm 3 . Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10° ,20° ,…….180° 4 . Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10° ,20° ,…….180° tương ứng trên trục tung của đồ thị của x = ƒ(α) ta được các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 10°,20°,…..180° 5 . nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x = f(α). 1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α) . Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của píton v = f(α). Theo phương pháp đồ thị vòng .Tiến hành theo các bước cụ thể sau: 1.Vẻ nửa vòng tròn tâm O bán kính R ,phía dưới đồ thị x = f(α). Sát mép dưới của bản vẽ 2. Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2 3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau . 4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tâm tròn bán kính là R kẻ các đường song song với tung độ , các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất phát từ các điểm chia tương ứng trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,…. 5. Nối tại các điểm a,b,c,…. Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piton thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc α đến đường cong a,b,c…. Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực : V= f   Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 19 Sinh viên : Vũ Đình Công ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f(α) 1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x) Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê ta vẽ theo các bước sau : 1.Chọn tỉ lệ xích μj phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s2 .mm ) Ở đây ta chọn μj = 50 (m/s2 .mm ) 2.Ta tính được các giá trị : - Ta có góc : ω= π.n 1400. = =146,533(rad /s ) 30 30 - Gia tốc cực đại : j max = R.ω2 .( 1 +  ) = 90.103.146,52.(1  0, 28125)  2474,865703 ( m/ s2) Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là : gtbd jmax = gttj max μj = 2474,865703  49 ( mm ) 50 -Gia tốc cực tiểu : jmin = –R.ω2.( 1– λ ) = –90.10-3.146,52.( 1–0,28125 ) =-1388,33929 ( m/ s2) Vậy ta được giá trị biểu diễn của jmin là : Lớp ĐH ÔTÔ A- k4 20 Sinh viên : Vũ Đình Công