Tài liệu thuyet minh do an doc

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
Chương I
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1 Trình tự tính toán :
1.1.1 Số liệu ban đầu:
1 - Công suất của động cơ N
e
= 130.5 (mã lực)
2 - Số vòng quay của trục khuỷu n = 5700 (vòng/phút)
3 - Đường kính xilanh D = 82,5 (mm)
4 - Hành trình của pittong S = 92,8 (mm)
5 - Dung tích công tác V
h
= 0,496 (dm
3
)
6 - Số xilanh i = 4
7 - Tỷ số nén
ε
= 10,3
8 - Thứ tự làm việc cuả xilanh 1- 3 – 4 - 2
9 - Suất tiêu hao nhiên liệu g
e
=180 (g/ml.h)
10 - Góc mở sớm và đống muộn của supap nạp
α
1
= 26
0
;
α

2
= 48
0
11 - Góc mở sớm và đóng muộn của supap thải
β
1
= 32
0
;
β
2
= 8
0
12- Góc đánh lửa sớm φ = 15º
13 - Chiều dài thanh truyền l
tt
= 144 (mm)
14 - Khối lượng nhóm pittong m
pt
= 0,36 (kg)
15 - Khối lượng nhóm thanh truyền m
tt
= 0,64 (kg)
1.1.2. Các thông số cần chọn:
1. Áp suất môi trường : p
k
Áp suất môi trường p
k
là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động
cơ .Với động cơ không tăng áp thì áp suất khí quyển bằng áp suất trước

supap nạp nên ta chọn p
k
= p
0
.
Ở nước ta chọn p
k
= p
0
= 0,1 (MPa)
2. Nhiệt độ môi trường : T
k

SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
1
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
Nhiệt độ môi trường được lựa chọn theo nhiệt độ bình quân cả năm.
với động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trưòng bằng nhiệt độ trước
supap nạp nên :
T
k
= T
0
= 24
0
C = 297
0
K
3. Áp suất cuối quá trình nạp : p
a

Áp suất cuối quá trình nạp p
a
có thể chọn trong phạm vi :
P
a
= (0,8 ÷ 0,9).p
k
chọn p
a
= 0,9.p
k
= 0,9.0,1 = 0,09 (Mpa)
4. Áp suất khí thải: p
r
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như p
a
P
r
=(1,05 ÷ 1,15).p
k
chọn p
r
=1,05.p
k
= 1,05.0,1 = 0,105 ( Mpa)
5. Mức độ sấy nóng môi chất
T∆
:
Mức độ sấy nóng môi chất
T∆

chủ yếu phụ thuộc vào quá trình
hình thành khí hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xilanh
chọn
T∆
=1
0
C =273
0
K
6. Nhiệt độ khí sót (khí thải) : T
r
Nhiệt độ khí sót T
r
phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu quá
trình giản nở càng triệt để thì nhiệt độ T
r
càng thấp.
T
r
=700 ÷ 1000
0
K
chọn T
r
= 860
0
K
7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt:
t
λ

Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng không khí
α

để hiệu đính .Thông thường có thể chọn
α
theo bảng sau:
α
0,8 1,0 1,2 1,4
t
λ
1,13 1,17 1,14 1,11
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
2
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
Động cơ xăng chọn
1=
t
λ
8. Hệ số quét buồng cháy λ
2
:
Động cơ không tăng áp chọn λ
2
=1
9. Hệ số nạp thêm λ
1
:
Hệ số nạp thêm λ
1
phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí . thông

thường λ
1
=1,02 ÷ 1,07 chọn λ
1
=1,02
10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (
ξ
z
) :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (
ξ
z
) phụ thuộc vào chu trình công
tác của động cơ, 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 .
Với động xăng chọn
ξ
z
=0,85÷0,92. Chọn
ξ
z
=0,92
10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (
ξ
b
) :
Với động cơ xăng
ξ
b
=0,85÷0,95. chọn

ξ
b
=0,95
11. Hệ số hiệu đính đồ thị công
ϕ
d
:
Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của
động cơ so với chu trình công tác thực tế .
ϕ
d
=0,92÷0,97. chọn
ϕ
d
=0,97
1.2 . Tính toán các quá trình công tác :
1.2.1 Tính toán quá trình nạp :
1. Hệ số khí sót γ
r
:
Hệ số khí sót γ
r
được tính theo công thức :
γ
r
=
T
TT
r
k

)(
2
∆
+
λ
.
P
P
a
r
.
.

1
2.11
1















−
a
r
P
P
m
λλλε
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
3
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
( )
04353,0
09,0
105,0
.1.102,1.3,10
1
.
09,0
105,0
.
860
1297.1
5,1
1
=







−
+
=
r
γ
Trong đó : m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót
m =1,45÷1,5 chọn m =1,5
2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
:
Nhiêt độ cuối quá trình nạp T
a
được tính theo công thức :
T
a
=
( )
r
m
m
r
a
r
rt
k
p
p
TTT
γ

γλ
+








++






−
∆
1

1
T
a
=
( )
6,319
04353,01
105,0
09,0

.860.04353,0.11297
5,1
15,1
=
+






++
−
(
0
K)
3. Hệ số nạp
v
η
:
Hệ số nạp
v
η
được xác định theo công thức :
( )



















+−
=








−
∆
m
a
r
t
p

p
p
p
TT
T
k
a
k
k
v
1
21

1
1

λλλε
ε
η
8952,0
09,0
105,0
.1.102,1.3,10.
1,0
09,0
.
1297
297
.
13,10

1
5,1
1
=
















−
+−
=
v
η
4. Lượng khí nạp mới M
1
:
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
4

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
Lượng khí nạp mới M
1
được xác định theo công thức :
M
1
=
T
k
ee
vk
pg
p

10.432
3
η
(kmol/kg nhiên liệu)
Trong đó :
e
p
là áp suất có ích trung bình được xác định theo công
thức :
in
p
V
N
h
e
e

30
τ
=
(MPa)

V
h
là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức :
4
.
2
S
D
V
h
π
=
(lít)
49607,0
4
8,92.)5,82.(14,3
2
==
h
V
(lít)
Nên:
38,1
4.5700.49607,0

4.5,130.30
==
e
p
(MPa)
V ậy M
1
=
5242,0
297.38,1.180
8952,0.1,0.10.432
3
=
(kmol/kg nhiên liệu)
5. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M
0
:
Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M
0
được
tính theo công thức:
M
0
=







−+
32
0
41221,0
1 HC
(kmol/kg nhiên liệu)
Đối với nhiên liệu của động cơ xăng ta có : C=0.855 ;H=0,145 ;O=0
M
o
=






−+
0
4
126,0
12
87,0
.
21,0
1
=0,5120 (kmol/kg nhiên liệu)
6. Hệ số dư lượng không khí
α
:
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1

5
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
Đối với động cơ xăng cần phải xét đến hơi nhiên liệu ,vì vậy:
M
M
nl
0
1
1
µ
α
−
=
0067,1
5120,0
114
1
5242,0
=
−
=
α
Trong đó
nl
µ
: trọng lượng phân tử của xăng, thường chọn
nl
µ
=114
1.2.2 Tính toán quá trình nén:

1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
v
mc
=19,806+0,00209.T
2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy :
Khi hệ số dư lượng không khí
α
<1 ,tính theo công thức sau:
″
v
mc
=(17,997+3.504
α
)+
T
5
10)4,25234,360(
2
1
−
+
α
(kJ/kmol. độ)
( ) ( )
Tmc
v
.10.9873,0.4,25224,360.
2
1
9873,0.504,3997,17

5−
+++=
″
=21,45634+0,00305.
T
(kJ/kmol. độ)
3. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính
theo công thức sau :
′
v
mc
=
T
v
v
r
vrv
b
a
mcmc
.
21
.
′
+
′
=
+
″

+
γ
γ
(kJ/kmol. độ)
Tmc
v
.00213,0874,19
+=
′
(kJ/kmol. độ)
4. Chỉ số nén đa biến trung bình n
1
:
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
6
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
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 vòng
quay, phụ tải trạng thái nhiệt độ của động cơ …Tuy nhiên n
1
tăng giảm
theo quy luật sau :
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n
1
tăng .
Chỉ số nén đa biến trung bình n
1
được xác định bằng cách giải phương
trình :
( )

1
2
314.8
1
1
1
1
+
′
+
′
=−
−
n
a
v
v
T
b
a
n
ε
Chú ý : thông thường để xác định n
1
ta phải chọn n
1
trong khoảng
1,340 ÷ 1,390 .Chọn n
1
=1,3745. Ta có :

vế trái =0,3745 sai số =0,0075 <0,2%
vế phải =0,3723 thoả mãn điều kiện
5. Áp suất cuối quá trình nén p
c
:
Áp suất cuối quá trình nén p
c
được xác định theo công thức sau :
ε
n
pp
ac
1
.
=
339,27,10.09,0
3745,1
==
c
p
(MPa)
6. Nhiệt độ cuối quá trình nén T
c
:
Được xác định theo công thức :
ε
1
1
.
−

=
n
TT
ac
9,7737,10.6,333
13745,1
==
−
c
T
(
0
K)
7. Lượng môi chất công tác của quá trình nén M
c
Lượng môi chất công tác của quá trìng nén M
c
được xác định theo công
thức:
M
c
=M
1
+M
r
=M
1
.(1+
r
γ

)
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
7
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
1.2.3. Tính toán quá trình cháy:
1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
0
β
:
Ta có hệ số thay đổi phân tửlý thuyết
0
β
được xác định theo công thức:

0
β
=
1
2
M
M
=
11
1
1
M
M
M
MM
∆

+=
∆+
Trong đó độ tăng mol
M∆
của các loại động cơ được xác định theo
công thức:

=∆M
0.21(1-
α
)M
0
+ (
4
H
+
nl
µ
1
32
−
Ο
)

( )
=







−+−=∆
114
1
4
145,0
512,00067,1121,0M
0,0267
Với động cơ xăng :
nl
nl
M
OH
M
µ
α
µ
α
β
1
.
)
1
324
()1(21,0
1
0
0
0

+
−++−
+=
0510,1
114
1
512,0.0067,1
0267,0
1
0
=
+
+=
β

2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: (Do khí sót)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác định theo công thức:
r
r
γ
γβ
β
+
+
=
1
0
049,1
0412,01
0412,00510,1

=
+
+
=
β
3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z (
z
β
): (Do cháy chưa hết)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế tại điêm z (
z
β
) được xác định
theo công thức:
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
8
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
.
1
1
1
0
r
z
γ
β
β
+
−
+=

χ
z
0475,19684,0.
0412,01
10510,1
1
=
+
−
+=
z
β
Trong đó : χ
z
=
b
z
ξ
ξ
=
9684,0
95,,0
92,0
=
4. Lượng sản vật cháy M
2
:
Ta có lượng sản vật cháy M
2
được xác định theo công thức :

1012
.Μ=∆Μ+Μ=Μ
β
(kmol/kg.nl)
M
2
=1,051.0,5242=0,551 (kmol/kg.nl)
5. Nhiệt độ tại điểm z (T
z
) :
Đối với động cơ xăng ,nhiệt độ tại điểm z (T
z
) bằng cách giải
phương trình cháy :
( )
( )
zvzzcv
r
HHz
TmcTmc
M
QQ

1
.
1
″
=
′
+

+
∆−
β
γ
ξ
Trong đó :
H
Q
: nhiệt trị thấp của nhiên liệu, thông thường có thể chọn
H
Q
=44000 (kJ/kgnl)
H
Q∆
: nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi
đốt 1 kg nhiên liệu , thông thường có thể xác định
H
Q∆
theo α
bằng công thức sau :

0
3
).1.(10.120 MQ
H
α
−=∆
(KJ/kgnl)
Vì α > 1 nên bỏ qua ΔQ
H

tức là ΔQ
H
=0
″
vz
mc
: Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy
được xác định theo công thức:
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
9
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
( )
( )
zvv
r
z
vzv
r
z
vz
Tba
mcmc
mc .
1.
.1
2
0
0
0
0

′′
+
′′
=
−+








+
++
″








+
=
″
χ
β
γ

χβ
χ
β
γ
χβ
vv
vv
cz
mcmc
cmcm
m 805,1''97,0
)9684,01()
051,1
412,0
9684,0(051,1
).9684,01('').
051,1
0412,0
9684,0(051,1
''
+=
−++
+++
=
6. Áp suất tại điểm Z( p
z
) :
Ta có áp suất tại điểm Z( p
z
) được xác định theo công thức :

cz
pp .
λ
=
Pz = λ.Pc = 3,991.2,3395=9,337 (MPa)
Với λ là hệ số tăng áp : λ=
c
z
z
T
T
.
β
=
991,3
9,773
9,2871
0475,1
=
Chú ý : Hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số chọn ,sau
khi tính toán hệ số giản nở
ρ
(ở quá trình giản nở) phải bảo
đảm
λρ
<
, λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,5÷2
1.2.4. Tính toán quá trình giản nở :
1. Hệ số giản nở sớm
ρ

:
c
zz
T
T
.
.
λ
β
ρ
=
Đối với động cơ xăng
1=
ρ
2. Hệ số giản nở sau
δ
:
Ta có hệ số giản nở sau được xác định theo công thức :
ρ
ε
δ
=
Đối với động cơ xăng
εδ
=
=10,7
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
10
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
3. Chỉ số giản nở đa biến trung bình n

2
: Ta có chỉ số giản nở đa biến trung
bình n
2
được xác định từ phương trình cân bằng sau :
( )
( ) ( )
( )
bz
vz
vz
bzr
H
zb
TT
b
a
TTM
Q
n
+
′′
+
′′
+
−+
−
=−
.
2 1.

.
314,8
1
1
*
2
βγ
ξξ
Trong đó :
T
b
: là nhiệt trị tại điểm bvà xác định theo công thức :
1
2
−
=
n
z
b
T
T
δ
(
0
K)
*
H
Q
: Nhiệt trị tính toán
Đối với đọng cơ xăng :

HHH
QQQ
∆−=
*

=
H
Q
44.000 (kJ/kgnl)
0
*
QQQ
HH
∆−=
(ΔQο=0) (kJ/kgnl)
Nên :
000.44
*
=
H
Q
(kJ/kgnl)
Chú ý : thông thường để xác định n
2
ta chọn n
2
trong khoảng
(1,150÷1,250). chọn n
2
=1,2229 . Ta có :

vế trái =0,2229 sai số =0,004<0,2%
vế phải =0,2408 thỏa mãn điều kiện
4. Nhiệt độ cuối quá trình giản nở T
b
:
Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối quá trình giản nở T
b
:
T
b
=
1
2
−n
z
T
δ
(
0
K)
2,1693
7,10
9,2871
12229,1
==
−
b
T
(
0

K)
5. Áp suất cuối quá trình giản nở p
b
:
Áp suất cuối quá trình giản nở p
b
được xác định theo công thức :
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
11
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
2
n
z
b
p
p
δ
=
5145,0
7,10
337,9
2229,1
=
b
p
(MPa)
6. Tính nhiệt độ khí thải T
rt
:
Nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức :

m
m
b
r
brt
p
p
TT
1
.
−








=
9,996
5145,0
105,0
.6,1546
5.1
15,1
=







=
−
rt
T
(
0
K)
Sai số của nhiệt độ khí thải tính toán T
rt
và nhiệt độ khí thải đã chọn ban
đầu không được vượt quá 15% , nghĩa là:

%15%100.
<
−
=∆
rt
rrt
rt
T
TT
T
[ ]
%15%73,13%100.
9,996
8609,996
<=

−
=∆
tr
T

Vậy
tr
T
đã thoả mãn điều kiện trên.
1.2.5. Tính toán các thông số chu kỳ công tác :
1. Áp suất chỉ thị trung bình
′
i
p
được xác định theo công thức:

′
i
p
=













−
−
−






−
−−
−−
1
1
1
2
12
1
1.
1
11
1.
11
nn
c
nn
p
εε

λ
ε
(MP
a
)














−
−
−









−
−−
=
′
−−
13745,112229,1
7,10
1
1.
13745.1
1
7,10
1
1.
12229,1
991,3
17,10
3395,2
i
p
=1,3934 (MP
a
)
2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p
i
:
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
12
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đo ta có áp suất chỉ thị

trung bình thực tế được xác định theo công thức :
dii
pp
ϕ
.
′
=
3516,197,0.3934,1 ==
i
p
(MPa)
Trong đó
d
ϕ
là số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và
chủng loại động cơ .
3. Suất tiêu hao nhiên liệu g
i
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g
i
:
ki
kv
i
TpM
p
g

10.432

1
3
η
=
(g/kW.h)
11,221
297.1379,1.5142,0
1,0.8895,0.10.432
3
==
i
g
(g/kW.h)
4. Hiệu suất chỉ thị
i
η
:
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị :
Hi
i
Qg .
10.6,3
3
=
η

3700,01000.
40000.11,221
10.6,3
3

==
i
η
5. Áp suất tổn thất cơ giới p
m
:
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác
nhau và được biểu diễn bằng nhiều quan hệ tuyến tính với tốc độ trung
bình của động cơ . Ta có tốc độ trung bình của động cơ là :
30
.nS
v
tb
=
(m/s) ,
395,16
30
5300.10.8,92
3
==
−
tb
v
(m/s)
Theo số thực nghiệm có thể tính p
m
theo công thức sau :
Động cơ xăng có I ≤ 6 và S/D> 1 nên :
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
13

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
tbm
vp .015,005,0
+=
(Mpa)
2959,0395,16.015,005,0
=+=
m
p
(Mpa)
6. Áp suất có ích trung bình p
e
:
Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác
định theo công thức :
mie
ppp
−=
(MPa)
05569.12959,03589,1
=−=
e
p
(MPa)
Sau khi tính được p
e
phải so sánh với trị số p
e
đã tính , nếu có sai số
phải tính lại .

7. Hiệu suất cơ giới
m
η
:
Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới :
7811,0
3516,1
05569,1
===
i
e
m
p
p
η
Đối với động cơ phun xăng hiện đai chọn
=
m
η
0,75÷0,93
8. Suất tiêu hao nhiên liệu g
e
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là :
33,238
7811,0
5,186
===
m
i

e
g
g
η
9. Hiệu suất có ích
e
η
:
Công suất có ích được xác định theo công thức sau :
3433,04395,0.7811,0. ===
ime
ηηη
10. Kiểm nghiệm đường kính xilanh theo công thức:
S
V
D
h
kn
.
.4
π
=
(mm)
Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức :
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
14
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
496,0
5300.4.05569,1
7355.0.4.30.126

.30.
===
nip
N
V
e
e
h
τ
( lit )
Ta có :
589,821000.
8,92.14,3
496,0.4
==
kn
D
(mm)
Sai số đường kính là: ∆D=
089,05,82589,82
=−=−
chotruockn
DD
Sai số đường kính không đươc vượt quá 0,1 mm nên thoả mãn điều
kiện.
1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công :
Căn cứ vào các số liệu đã tính p
a
, p

c
, p
z
, p
b
, n
1
, n
2
, ε ta lập đường nén và
đường giản nở theo biến thiên của dung tích công tác V
x
=i.V
c
(V
c
: dung tích
buồng cháy).
với V
c
=
1
−
ε
h
V
Xuất phát từ
n
Vp.
=const , ta có :

Đối với đường nén :
11

n
cc
n
xx
VpVp
=
, với V
x
=i.V
c
1
1
.
n
cx
i
pp =
Đối với đường giản nở :
22

n
cz
n
xx
VpVp
=

2
1
.
n
zx
i
pp
=
Từ đó ta có bảng tính các giá trị của quá trình nén và quá trình giản nở trên
đồ thị như sau :
TT I.Vc
Qúa trình
nén
Quá trình giản nở
I^n1 Px I^n2 Px
Vc= 0.05114
1 0.0511 1.0000 2.3395 1.0000 9.3371
1.0000 0.0511 1.0000 2.3395 1.0000 9.3371
1.25 0.0639 1.3589 1.7216 1.3137 7.1072
1.5 0.0767 1.7460 1.3400 1.6419 5.6868
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
15
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
1.75 0.0895 2.1580 1.0841 1.9825 4.7098
2 0.1023 2.5928 0.9023 2.3342 4.0002
2.5 0.1279 3.5235 0.6640 3.0665 3.0449
3 0.1534 4.5269 0.5168 3.8324 2.4364
3.5 0.1790 5.5953 0.4181 4.6274 2.0178
4 0.2046 6.7225 0.3480 5.4483 1.7138
4.5 0.2301 7.9039 0.2960 6.2924 1.4839

5 0.2557 9.1355 0.2561 7.1576 1.3045
6 0.3068 11.7373 0.1993 8.9454 1.0438
7 0.3580 14.5073 0.1613 10.8012 0.8645
8 0.4091 17.4300 0.1342 12.7171 0.7342
9 0.4603 20.4930 0.1142 14.6873 0.6357
10.7 0.5472 25.9949 0.0900 18.1482 0.5145
Sau khi ta chọn tỷ lệ xích
V
µ
và
P
µ
hợp lý để vẽ đồ thị công . Để trình bày
đẹp thường chọn chiều dài hoành độ tương ứng từ 1V
c
÷ εV
c
là 220 mm trên giấy
kẻ ly.
Tung độ thường chọn tương ứng với p
z
khoảng 250 mm trên giây kẻ ly.
Ta có :
002255,0
220
05114,005114.0.7,10
220
=
−
=

−
=
cc
V
VV
ε
µ

0373,0
250
3371,9
250
===
z
P
p
µ
Từ tỷ lệ xích trên ta tính được các giá trị biểu diễn (gtbd) của quá trình nén
và quá trình giản nở sau:
TT εVc Px gtbd(Px) Pz gtbd(Pz) gtbd(V)
1 0.051 2.340 62.641 9.337 250.000 22.678
1.25 0.064 1.722 46.095 7.107 190.296 28.348
1.5 0.077 1.340 35.877 5.687 152.264 34.018
1.75 0.089 1.084 29.027 4.710 126.104 39.687
2 0.102 0.902 24.160 4.000 107.105 45.357
2.5 0.128 0.664 17.778 3.045 81.527 56.696
3 0.153 0.517 13.837 2.436 65.233 68.035
3.5 0.179 0.418 11.195 2.018 54.026 79.375
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
16

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
4 0.205 0.348 9.318 1.714 45.886 90.714
4.5 0.230 0.296 7.925 1.484 39.731 102.053
5.0 0.256 0.256 6.857 1.304 34.928 113.392
6 0.307 0.199 5.337 1.044 27.947 136.071
7 0.358 0.161 4.318 0.864 23.146 158.749
8 0.409 0.134 3.594 0.734 19.659 181.428
9.7 0.496 0.103 2.758 0.580 15.532 219.981
10.7 0.547 0.090 2.410 0.514 13.775 242.660
Để sau này khai triển đồ thị được dễ dàng, dễ xem, đường biểu diễn áp suất
P
k
song song với hoành độ phải chọn đường đậm của giấy kẻ ly. Đường 1V
c
cũng phải đặt trên đường đậm của tung độ.
Sau khi vẽ đường nén và đường giản nở , vẽ tiếp đường biểu diễn đường nạp
và đường thải lý thuyết bằng hai đường thằng song song với trục hoành đi qua
hai điểm p
a
và p
r
.
Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính đồ thị công để có đồ thị công chỉ thị . Các
bước hiệu đính như sau :
• Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công :
Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình pittong S là :
4218,0
220
8,92
220

====
S
gtbd
gtt
S
S
S
µ
Thông số kết cấu của động cơ là:
3222,0
144.2
8,92
.2
====
tttt
l
S
l
R
λ
Khoảng cách OO
’
là:
475,7
4
8,92.3222,0
2
OO
,
===

R
λ
( mm)
Giá trị biểu diễn OO
’
trên đồ thị:
72,17
4218,0
475,7
'
'
O
O
===
S
O
O
gtt
gtbd
µ
(mm)
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
17
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
Ta có nửa hành trình của pistông là:
4,46
2
8,92
2
===

S
R
(mm)
Giá trị biểu diễn R trên đồ thị :
110
4218,0
4,46
===
S
R
R
gtt
gtbd
µ
(mm).
Từ
'
OO
gtbd
và
R
gtbd
ta có thể vẽ được vòng tròn Brick
• Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị :
1.3.1. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp (điểm a):
Từ điểm O
’
trên đường tròn Brick ta xác định góc đóng muộn của xupáp thải
2
β

bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm a
’
,từ điểm a
’
gióng đường song
song với trục tung cắt đường p
a
tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là giao
điểm giữa đường p
r
và trục tung) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình
thải sang quá trình nạp .
1.3.2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén (điểm c) :
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có hiện tượng đánh lửa sớm nên
thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết p
c
đã tính . Theo kinh
nghiệm áp suất cuối quá trình nén thực tế
'
c
p
được xác định theo công thức sau :
Đối với động cơ xăng :
( )
czcc
pppp
−+=
85,0
3
1

'

( )
205,43395,2337,9.85,0
3
1
3395,2
'
=−+=
c
p
(Mpa)
Từ đó ta xác định được tung độ của điểm c
’
trên đồ thị công:

739,112
0373,0
205,4
'
'
===
p
c
c
p
y
µ
(mm)
1.3.3. Hiệu đính điểm phun sớm (điểm c

’’
):
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
18
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
Do có hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khởi đường
nén lý thuyết tại điểm c
’’
. Điểm c
’’
được xác định bằng cách : Từ điểm O
’
trên đồ
thị Brick ta xác định góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm
θ
, bán kính này cắt
đường tròn Brick tại một điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung
cắt đường nén tại đỉêm c
’’
. Dùng một cung thích hợp nối điểm c
’’
với điểm c
’
.
1.3.4.Hiệu đính điểm đạt p
zmax
thực tế :
Áp suất p
zmax
thực tế trong quá trình cháy - giản nở điểm đạt trị số áp suất

cao nhất là điểm thuộc miền 372
0
÷ 375
0
(tức là 12
0
÷15
0
sau điểm chết trên của
quá trình cháy và giản nở).
 Hiệu đính điểm z của động cơ xăng :
- Cắt đồ thị công bởi 0,85p
z
=0,85.9,337=7,936 (Mpa) , có giá trị biểu
diễn trên đồ thị công là: 212,8 mm.
- Xác định điểm Z từ góc 12
0
. Từ điểm O
’
trên đồ thị Brick ta xác
định góc tương ứng với 372
0
gó quay trục khuỷu ,bán kính này cắt
vòng tròn tại một điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung
cắt đường 0,85P
z
tại điểm Z
- Dùng cung thích hợp nối c
’
với z và lượn sát với đường giản nở

1.3.5. Hiệu đính điiểm 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 biểm b
’
bằng cách : Từ điểm O
’
trên
đường tròn Brick ta xác định góc mở sớm của xupúp thải
1
β
, bán kính này cắt
vòng tròn Brick tại một điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt
đường giản nở tại điểm b
’
.
1.3.6. Hiệu đính diểm kết thúc quá trình giản nở (điểm b
’’
) :
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
19
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
Áp suất cuối quá trình giản nở thực tế
''
b
p
thường thấp hơn áp suất cuối quá
trình giản nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta
có thể xác định được :

( )
rbrb
pppp
−+=
2
1
''
=0,105+0,5(0,5145-0,105)=0,31 (Mpa)
Từ đó ta xác định tung độ của điểm b
’’
là :
304,8
0373,0
31,0
''
''
===
p
b
b
p
y
µ
(mm)
Sau khi xác định được các điểm b
’
,b
’’
ta dùng các cung thích hợp nối với

đường thải rr.
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
20
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
0
ĐỒ TH Ị CÔNG
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
21
R.
λ/2
O'
ÂCD
D
x
S=2R
ÂCT
α
O
α
C
A
B
R
180
α
M
0
X=f(
α)
x

S=2R
(S=Xmax)
90
α
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC , ĐỘNG LỰC HỌC
2.1. Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng
với hành trình của pittông S = 2R. Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương
ứng với v
h
của đồ thị công ( từ điểm 1 v
c
đến
ε
v
c
).
2.1.1. Đường biểu diễn hành trình pittông x =
( )f
α
:
Ta tiến hành vẽ đường hành trình của pittông theo trình tự sau:
1.Chọn tỉ lệ xích góc : Thường dùng tỷ lệ xích (0,6 ÷ 0,7) (mm/độ)
2.Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 (cm)
3. Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10
0
, 20
0

,
….180
0
4. Gióng các điểm đã chia trên cung brick xuống các điểm 10
0
, 20
0
…
180
0
tương ứng trên trục tung của đồ thị x =
( )f
α
ta được các điểm xác định
chuyển vị x tương ứng với các góc 10
0
, 20
0
….180
0
5. Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biể diễn quan hệ x =
( )f
α
Đường biểu diễn hành trình của pittông X= f(α)
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
22
ĐCT
ĐCD
0
1

R1
2
3
V
α
b'
a
A
α
c
b
6'
4
1'
0'
7'
3'
5'
2'
7
g
5
6
e
4'
R2
V=f(
α)
h
B

8
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của pittông v =
( )f
α
:
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị vòng.
Tiến hành theo các bước cụ thể sau :
1. Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x =
( )f
α
, sát mép
dưới của bản vẽ.
2. Vẽ đường tròn tâm O bán kính là R
λ
/2
3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kínhR và vòng tròn tâm O bán kính R
λ
/2
thành 18 phần theo chiều ngược nhau.
4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính 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 của vòng tròn tâmO bán kính R
λ
/2
tại các điểm a, b, c,…….
5. Nối các điểm a, b, c,….tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ
pittông 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 cực.
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
23
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
Đường biểu diễn vận tốc của pittông V=f(α)
2.1.3. Đường biểu diễn gia tốc pittông j =
( )f x
:
Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Toolê.
Ta vẽ theo các bước sau:
1. Chọn tỉ lệ xích
j
µ
=315 (m/s
2
.mm)
2. Ta tính được các giá trị:
- Tốc độ góc :
.
30
n
π
ω
=
=
73,554

30
5300.14,3
=
(rad/s)
- Gia tốc cực đại :
2
ax
. .(1 )
m
j R
ω λ
= +
=0,0464.554,73
2
.(1+0,3222)=18878,98 (m/s
2
)
Vậy ta được giá trị biểu diễn j
max
là :
max
max
j
j
j
gtt
gtbd
µ
=
=

60
315
98,18878
=
(mm)
- Gia tốc cực tiểu :P
j
2
min
. .(1 )j R
ω λ
= − −
=-0,0464.554,73
2
.(1-0,3222)=-9677,938 (m/s
2
)
Vậy ta được giá trị biểu diễn j
min
là :
min
min
j
j
j
gtt
gtbd
µ
=
= -

6,30
315
938,9677
−=
(mm)
- Xác định giá trị EF :
2
3. . .EF R
λ ω
= −
=-3.0,0464.0,3222.554,73
2
=-13801,36 (m/s
2
)
Vậy ta được giá trị biểu diễn EF là :
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
24
3'
1
Jmax
A
ÂCT
F1
C
2
-3
λ
R
ω2

3
E
4
F
1'
2'
S
ÂCD
B
4'
F2
D
Jmin
J=f(s)
TRƯỜNG ĐHSPKT VINH Đồ án động cơ đốt trong
EF
EF
j
gtt
gtbd
µ
=
=
72,43
315
36,13801
−=−
(mm)
3. Từ điểm tương ứng điểm chết trên lấy AC = j
min

, từ điểm B tương ứng
điểm chết dưới lấy BD = j
min
; nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy
2
3. . .EF R
λ ω
= −
về phía BD. Nối CF và FD, chia các đoạn ra thành n
phần, nối 11, 22, 33…Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33….Ta
được các đường cong biểu diễn quan hệ j =
( )f x
.
Đường biểu diễn gia tốc của pittông j=f(x)
2.2. Tính toán động lực học :
2.2.1.Các khối lượng chuyển động tịnh tiến:
- Khối lượng nhóm pittông m
npt
=0,36 (kg) được cho trong số liệu ban đầu
của đề bài (kg).
- Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông m1:
SVTH :…………………….… LỚP ĐHLT CNKT ÔTÔ – K1
25
ĐCT
ĐCD