Đồ án động cơ đốt trong động cơ diesel

ĐỒ ÁN MƠN HỌC: Động Cơ Đốt Trong

Tính tốn kiểm nghiệm động cơ HYUNDAI-D4DB
tại chế độ Nemax và khai thác hệ thớng bơi trơn

Ngành:
Lớp:

Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơtơ


Tên đề tài : Tính tốn kiểm nghiệm đợng cơ HYUNDAI-D4DB
1. Các dữ liệu ban đầu : Các số liệu động cơ HYUNDAI-D4DB
2. Nội dung nhiệm vụ :

Chương 1: Giới thiệu đề tài
Chương 2: Phân tch kêt câu cơ câu khuyu truc thanh truyền đông HYUNDAI-D4DB
Chương 3: Tinh toan chu trinh công tac đông cơ HYUNDAI-D4DB
Chương 4: Tinh toan đông hoc, đông lưc hoc cơ câu khuyu truc thanh truyền động cơ
HYUNDAI-D4DB
Chương 5: Hướng dẫn khai thac hệ thống bôi trơn
Kêt luân, hướng phat triên
3. Kết quả tối thiểu phải có:

1) Thuyết minh đồ án
2) Bản vẽ các đồ thị (Ao)
3) Bản vẽ cắt ngang/cắt dọc (Ao) hoặc mô phỏng cơ cấu phân phới khí đợng cơ
HUYNDAI-D4DB
Ngày giao đề tài:

TP. HCM, ngày 21 tháng 09 năm

Sinh viên thực hiện

2021

(Ký và ghi rõ họ tên các thành viên)

Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)



LỜI NĨI ĐẦU
Đợng cơ đớt trong đóng vai trị quan trọng trong nền kinh tế,là nguồn động lực cho các
phương tiện vận tải như ôtô,máy kéo,xe máy,táu thủy,máy bay và các máy công tác
như máy phát điện,bơm nước….
Sau khi học xong môn học ‘‘ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’, em đã vận dụng những kiến
thức đã học để làm đồ án ‘‘TÍNH TỐN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’. Trong q trình
tính tốn để hoàn thành đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu đã gặp khơng ít
khó khăn bỡ ngỡ nhưng với sự nỗ lực của chính bản thân cùng với sự hướng dẫn và
giúp đỡ hết sức tận tình của Thầy Lê Thanh Tuấn ,giờ đây sau một thời gian làm việc
hết mình, nghiêm túc trong nghiên cứu và tìm hiểu em đã hoàn thành xong đồ án môn
học ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. Tuy nhiên do đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết
đã học, vào tính tốn mợt bài tập cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó
khăn và khơng tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong được sự xem xét, sự giúp
đỡ chỉ bảo và đưa ra ý kiến của các thầy để em hoàn thành đồ án một cách tớt nhất,
đồng thời cũng qua đó rút ra kinh nghiệm, bài học làm giàu kiến thức chuyên môn và
khả năng tự nghiên cứu của mình. Qua Đồ án này em cảm thấy mình cần phải có nổ
lực cớ gắng nhiều hơn nữa, cần phải có mợt phương pháp nghiên cứu đúng đắn trên
con đường mình đã chọn .
Cũng qua đồ án này em xin bày tỏ lịng biết ơn đới với Thầy Lê Thanh Tuấn cùng các

thầy cô trong khoa đã giúp đỡ, hướng dẩn tận tình và đóng góp ý kiến quý báu giúp em
hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất và đúng tiến độ. Đồng thời do trình đợ lý luận
cũng như kinh nghiệm thực tiễn cịn hạn chế nên bài báo cáo khơng thể tránh khỏi
những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của Thầy để em học thêm
được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn bài báo cáo sắp tới.
Em xin chân thành cảm ơn!
TPHCM , ngày 27 tháng 09 năm 2021
Sinh viên thực hiện


Mục lục


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ HUYNDAI-D4DB
Động cơ HUYNDAI-D4DB được lắp trên xe tải Huyndai Mighty HD99, FAW, VEAM
VT750. Động cơ HUYNDAI-D4DB là động cơ 4 xi lanh được bớ trí thẳng hàng, cơ
cấu phân phới khí sử dụng trục cam kép đặt trên nắp máy (DOHC) với 16 xupap, gồm
4 xupap cho mỗi xi lanh, hai xupap nạp và hai xupap thải. Đây là loại động cơ diesel
sử dụng hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp dùng ống dẫn chung Commonrail điều
khiển bởi ECU. Đợng cơ có tổng dung tích xi lanh 3,9l, cơng suất cực đại là 95kw tại
vịng tua máy 2900vg/ph.
Đợng cơ Diesel D4DB cho cơng suất đến 130 mã lực và mô-ment đến 37kg.m ở vịng
tua thấp giúp cho việc kéo tải mợt cách dễ dàng

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH
TRUYỀN:
2.1 Cấu tạo
Đầu nhỏ thanh truyền, thân thanh truyền, đầu to thanh truyền, bạc lót
Đầu nhỏ thanh truyền: Được lắp với chớt piston bên trong có bạc lót, phía trên có lỗ
dầu bơi trơn cho bạc, bạc lót được ghép chặt vào đầu nhỏ thanh truyền.

Thân thanh truyền được nối đầu nhỏ với đầu to.
Đầu to thanh truyền: Được nối với cổ trục khuỷu gồm 2 nửa, nửa trên liền với thanh
truyền, nửa dưới chế tạo rời ghép với nhau bằng bulong thanh truyền.

6


2.2 Cơng dụng của thanh truyền:
Có tác dụng kết nới piston và trục khuỷu. Thanh truyền nhận lực từ chuyển đợng tịnh
tiến của piston sau đó truyền chủn chủn đợng tạo momen quay cho trục khuỷu.
Ngược lại thanh truyền lại nhận lực từ trục khuỷu dẫn động cho piston để nén khí
trong buồng đớt.
Vật liệu và phương pháp chế tạo
Thanh truyền được làm từ thép các bon tốt hoặc thép hợp kim
Chi tiết có thể được chế tạo phơi bằng nhiều phương pháp như đúc, rèn, dập.
Chi tiết có kích thước vừa và nhỏ, nếu sản lượng ít thì phơi được chế tạo bằng rèn tự
do; nếu sản lượng nhiều dùng phương pháp dập.
Phôi đúc dùng cho chi tiết bằng gang, kim loại màu, thép. Tùy theo điều kiện 0

2.3 Trục khủyu
2.3.1 Công dụng
Trục khuỷu là chi tiết nhận lực từ piston qua thanh truyền trong động cơ đốt trong. Là
chi tiết làm biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay để
chuyền công suất ra ngoài và đồng thời nó cũng nhận lực từ bánh đà truyền lực lại cho
7


piston để thực hiện các q trình sinh cơng.
2.3.2 Cấu tạo trục khuỷu
Đầu trục khuỷu : Bộ phận này thường lắp đai ốc khởi động để quay trục khi cần thiết

hoặc để khởi động cơ bằng tay quay. Trên đầu trục có then để lắp puly dẫn đợng quạt
gió, máy phát điện bơm nước của hệ thống làm mát, đĩa giảm dao động xoắn và lắp
bánh răng trục khuỷu để dẫn động trục cam và các cơ cấu khác. Ngoài ra, đầu trục
khuỷu cịn có cơ cấu hạn chế di chuyển dọc trục và tấm chặn để không cho dầu nhờn
lọt ra khỏi đầu trục.
Cổ trục chính: Cổ trục chính được đặt vào gới đỡ ở các te và có bạc lót. Cổ trục được
gia cơng chính xác bề mặt và được nhiệt luyện để nâng cao độ cứng. Số cổ trục có thể
nhiều hơn hay ít hơn sớ xi lanh đợng cơ. Các đợng cơ có đường kính các cổ trục bằng
nhau hoặc đường kính các cổ trục lớn dần từ đầu đến đuôi trục khuỷu.
Chốt khuỷu (cổ biên): Đây là bộ phận để lắp với đầu to thanh truyền để nhận lực từ
piston. Chốt khuỷu được gia công chính xác có đợ bóng cao và được nhiệt lụn để
nâng cao độ cứng. Với động cơ xi lanh một hàng thì sớ chớt khuỷu phải bằng sớ xi
lanh.
Má Khuỷu: Má khuỷu là phần nối liền chốt khuỷu với cổ trục làm thành tay quay trục
khuỷu. Má khuỷu đơn giản, dễ chế tạo có thể là chữ nhật, hình trịn, hình bầu dục.
Đi trục khuỷu: Bợ phận này có mặt bích để lắp bánh đà và được làm rỗng để lắp ổ bi
đỡ trục sơ cấp của hợp sớ.
CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN NHIỆT CHU TRÌNH CƠNG TÁC ĐỘNG CƠ
3.1. Những vấn đề chung
3.1.1. Mục đích tính tốn
Mục đích của việc tính tốn chu trình cơng tác là xác định các chỉ tiêu về kinh tế, hiệu
quả của chu trình cơng tác và sự làm việc của đợng cơ.
Kết quả tính tốn cho phép xây dựng đồ thị công chỉ thị chảu chu trình để làm cơ sở
cho việc tính tốn đợng lực học, tính tốn sức bền và mài mịn các chi tiết của đợng cơ.
Phương pháp chung của việc tính tốn chu trình cơng tác có thể áp dụng để kiẻm
nghiệm đợng cơ sẵn có, đợng cơ được cải tiến hoặc thiết kế mới.
Việc tính tốn kiểm nghiệm đợng cơ có sẵn có cho ta các thơng sớ để kiểm tra tính
8

kinh tế và hiệu qủa của động cơ khi môi trường sử dụng hoặc chủng loại nhiên liệu
thay đổi. Đối với trường hợp này ta phải dựa vào liên kết cụ thể của động cơ và môi
trường sử dụng thực tế để chọn các số liệu ban đầu.
Đối với động cơ được cải tiến hoặc thiết kế mới, kết quả tính tốn cho phép xác định
sớ lượng và kính thước của xy lanh động cơ cũng như mức độ ảnh hưởng của sựu thay
đổi về mặt kết cấu dder quyết định phương pháp hoàng thiện các cơ cấu và hệ thớng
của đợng cơ theo hướng có lợi. Khi phải đựa vào kết quả của việc phân tích thực
nghiệm đới với các động cơ kết cấu tương tự để chọn các sớ liệu ban đầu.
Việc tính tốn chu trình cơng tác được áp dụng khi cường hố đợng cơ và xây dựng
đặc tính tớc đợ bằng phương pháp phân tích lý thuyết nếu các cơ chế tốc độ khác nhau
được khảo sát.

3.1.2 . Chế độ tính tốn
Chế đợ làm việc của động cơ được đặc trưng bằng các thông số cơ bản như cơng
suất ít, mơ men xoắn có ích, tớc độ quay và nhiều thông số khác. Các thông số ấy có
thể ổn định hoặc thay dổi trong phạm vi rộng tuỳ theo công dụng của động cơ.
Mỗi chế độ làm việc của đợng cơ có ảnh hưởng nhất định đến tính kinh tế, hiệu
quả, tuổi thọ, sức bềnh của các chi tiết và các chỉ tiêu khác.
Chế dộ được chọn để tính tốn goi là chế đợ tính tốn. Chế đợ tính tốn phải là
những chế đợ ảnh hưởng đêns nhiều sức bềnh và tuổi thọ của các chi tiết đối với từng
loại động cơ cụ thể và chế đợ phụ tải. Do việc chọn chế đợ tính tốn phải được cân
nhắc kỹ.
Đối với động cơ tĩnh tại, chế đợ tính tốn thường là chế đợ cơng suất định mức. Đới
với đợng cơ trên xe, người ta thường tính cơng suất có ích định mức (đới với đợng cơ
diesel). Chế đợ cơng suất thường được chọn để tính đới với đợng cơ cao tớc, vì ở đó
các khí thể và qn tính đều lớn. Các chế đợ tính tốn phải tiến hành đối với phụ tải
toàn phần ứng với lượng cung cấp nhiên liệu lớn nhất, vì đó trạng thái nhiệt động cơ
và phụ tải cơ học cao nhất.
Những chế đợ tính tốn khác như: chế đợ tải cục bộ, khi thay đổi thành phần hỗ hợp
cháy, thay đổi góc đánh lửa hoặc góc phun sớm nhiên liệu chỉ được tién hành khi cần

khảo sát riêng biệt.
9


Thông thường người ta giả thuyết rằng động cơ làm việc ổn định ở chế đợ tính tốn.
Nhưng thực nghiệm cho thấy là ở cùng một chế độ làm việc của đợng cơ các chu trình
xảy ra khơng hoàn toàn giống nhau. Giá trị của áp suất lớn nhất và áp suất trung bình
có thể chênh lệch nhau khoảng 5÷10%. Điều đó do các yếu tớ như điều kiện khí đợng,
sự biến đợng của q trình cung cấp nhiên liệu, tạo hỗ hợp và cháy v.v… chi phối.
Như vậy các sớ liệu ban đầu và kết quả tính tốn thu được cũng chỉ là giá trị trung bình
mà thơi.
3.1.3. Các dự kiến ban đầu
Các dự kiến ban đầu đối với động cơ đùng làm cơ sở để chọn các số liệu ban đầu
đối với động cơ được cải tiến hoặc thiết kế mới. Đới với đọng cơ kiểm nghiệm thì
những dự kiến ấy đã được biết trước.
Các dự kiến ban đầu quan trọng nhất đối với động cơ như sau:
- Môi trường sử dụng:
- Kiểu, công dụng, số kỳ và cách bớ trí các xy lanh;
- Kiểu làm mát, hệ thớng cung cấp nhiên liệu và khơng khí;
- Kiểu buồng cháy và phương pháp tạo hỗn hợp;
- Cấu tạo và cách bớ trí các đường ớng nạp và thải;
- Sơ đồ tăng áp (đối với động cơ tăng áp), sơ đồ qt khí (đới với đợng cơ hai kỳ).
- Loại nhiên liệu sử dụng.
3.1.4. Chọn các số liệu ban đầu.
Việc chọn các sớ liệu ban đầu để tính tốn các q trình có thể trình bày thành mợt
mục chung ở phần tính tốn chu trình cơng tác hoặc trinhg bày rải rác ở đầu phần tính
tốn của mỗi q trình. Để tiện theo dõi, tài liệu này trình bày việc chọn các số liệu
ban đầu thành một mục riêng. Khi chọn các sớ liệu đó, học liên cần phân tích đẻ sớ
liệu hợp lý nhằm tiếp kiệm thời gian tính tốn và nâng cao đợ chính xác của phép tính.
Các số liệu ban đầu chủ yếu bao gồm:

3.2 Các thông số đầu vào
+ Mơ men xoắn có ích lơn nhất .
Giá trị của được xác định thơng qua đặc tính ngoài của động cơ.

10


+ Sớ vịng quay trong mợt phút của trục khuỷu n.
n=2900v/ph
+ Tớc đợ trung bình của pít tơng
+ Sớ xy lanh của đợng cơ i.
i=4
+ Tỷ sớ giữa hành trình của pít tơng và đường kính xy lanh a=S/D.

Hệ sớ hết cấu .
+ Tỷ số nén
+ Hệ số dư lượng khơng khí α.
α = 1,4
+ Nhiệt đợ mơi trường
= 24°C = 297°K
+ Áp suất khí thể ći q trình thải cưỡng bức .
+ Nhiệt đợ ći q trình thải .
750
+ Đợ sấy nóng khí nạp ∆T
∆T=25°K
+ Chỉ sớ nén đa biến trung bình
1,34
+ Hệ sớ sử dụng nhiệt .
= 0,66
+ Áp suất ći q trình cháy ở đợng cơ diesel

+ Nhiệt độ thấp của nhiên liệu
42,5.103(KJ/kg.nl)
+ Chỉ số giản nở đa biến trung bình .
11


+ Áp suất khí qt
Mpa

3.3 Tính tốn chu trình cơng tác
3.3.1 Tính tốn q trình trao đổi khí
3.3.1.1 Hệ sớ khí sót
=0,03
3.3.1.2 Nhiệt đợ ći q trình nạp
°K

3.3.1.3 Hệ sớ nạp và áp suất ći q trình nạp .
Chọn = 0,112 Mpa
= =0,913

3.3.2 Tính tốn q trình nén
3.3.2.1 Áp suất q trình nén

3.3.2.2 Nhiệt đợ ći q trình nén
-

=334,46.°K

3.3.3 Tính tốn q trình cháy
3.3.3.1 Q trình cháy

Vì

12


3.3.3.2 Tương quan nhiệt đợng

3.3.3.3 Nhiệt đợ ći q trình cháy


(2,637.).
(2,637.).

Loại
3.3.3.4 Tỷ sớ dãn nở sớm

3.3.4 Tính tốn q trình dãn nở
3.3.4.1 Áp suất ći q trình dãn nở
3.3.4.2 Nhiệt đợ ći q trình dãn nở
3.3.4.3 Kiểm tra kết quả tính tốn

3.3.5 Các thơng số chỉ thị
3.3.5.1 Áp suất chỉ thị trung bình lí thuyết
-

=[1,4(1,62-1)+1--(1-)]=

3.3.5.2 áp suất chỉ thị trung binh thực tế

Chọn
13


3.3.5.3 suất tiêu hao nhiên liệu

3.3.5.4 hiệu suất chỉ thị

3.3.5.5 Các thơng sớ có ích
=0,012.10,15=0,2188

3.3.5.6 áp suất cơ ích trung bình

3.3.5.7 Suất tiêu hao nhiên liệu

3.3.5.8 Cơng suất có ích ở sớ vịng quay tính tốn

3.3.5.9 Mơ men xoắn có ích ở sớ vịng quay tính tốn

CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU
TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ

14


15


Đồ thị công chỉ thị p-v

16


17


Đồ thị lực khí thải

18


Đồ thị đặc tính ngồi

19


Đồ thị Vecto phụ tải cổ khuỷu

20


Đồ thị lực tiếp tuyến pháp tuyến lên bề mặt cổ khuỷu

Đồ thị vecto phụ tải tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu

21


Đồ thị mài mòn

22


CHƯƠNG 5: KHAI THÁC HỆ THỐNG BÔI TRƠN
5.1 Hệ thống bơi trơn
5.1.1.Nhiệm vụ
Hệ thớng bơi trơn có nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn đến các bề mặt ma sát để giảm
tổn thất công suất do ma sát gây ra và làm sạch các bề mặt.Ngoài ra hệ thớng
bơi trơn cịn có các nhiệm vụ làm mát,bao kín buồng cháy và chớng oxy hóa.
- Bơi trơn bề mặt ma sát làm giảm tổn thất ma sát.
- làm mát bề mặt làm việc của các chi tiết có chủn đợng tương đới.
- Tẩy rửa bề mặt ma sát.
- Bao kín khe hở các cặp ma sát
- Chớng Oxy hóa.
- Rút ngắn q trình chạy rà đợng cơ.
5.1.2.Phân loại
- Bơi trơn ma sát khô : Bề mặt lắp ghép của hai chi tiết có chủn đợng tương
đới với nhau mà khơng có chất bôi trơn . Ma sát khô sinh ra nhiệt làm nóng các
bề mặt ma sát khiến chúng nhanh mịn hỏng , có thể gây ra mài mịn dính.
- Bơi trơn ma sát ướt : Là dạng bôi trơn mà giữa hai bề mặt của lắp ghép ln
ln được duy trì bằng một lớp dầu bôi trơn ngăn cách.
- Bôi trơn ma sát nửa ướt : Là dạng bôi trơn mà giữa hai bề mặt của cặp lắp
ghép được duy trì bằng một lớp dầu bôi trơn ngăn cách không liên tục mà chủ
23


yếu là độ nhớt của dầu để bôi trơn.
5.1.3.Yêu cầu
- Áp suất bôi trơn phải đảm bảo đủ lượng dầu đi bôi trơn.
- Áp suất của dầu bôi trơn trong hệ thống phải đảm bảo từ 2 -6kg/ .

- Dầu bôi trơn trong hệ thống phải sạch , không bị biến chất,độ nhớt phải phù
hợp.
-Dầu bôi trơn phải đảm bảo đi đến tất cả các bề mặt làm việc của các chi tiết để
bôi trơn và làm mát cho các chi tiết.
5.2 Cấu tạo chung của hệ thống bôi trơn động cơ Hyundai D4DB
5.2.1.Cấu tạo chung

24


Hình 5.1:Hệ thớng bơi trơn đợng cơ

Cấu tạo chung hệ thống bôi trơn gồm
1. Oil pump : Bơm dầu
2. Oil Filter : Lọc dầu
3. Oil Cooler : két làm mát dầu

25