Thuyết minh Đồ án động cơ đốt trong

Đồ án môn học động cơ đốt trong
Lời nói đầu
Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, là nguồn động
lực cho các phương tiện vận tải như ô tô, máy kéo, xe máy, tàu thuỷ, máy bay
và các máy công tác như máy phát điện, bơm nước…. Động cơ đốt trong là
nguồn cung cấp 80% năng lượng hiện tại của thế giới. Chính vì vậy việc tính
toán và thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong đóng vai trò hết sức quan
trọng đối với các sinh viên chuyên ngành động cơ đốt trong.
Đồ án tính toán thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong là đồ án đòi hỏi
người thực hiện phải sử dụng tổng hợp rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng
như kiến thức của các môn học cơ sở. Trong quá trình hoàn thành đồ án không
những đã giúp cho em củng cố được rất nhiều các kiến thức đã học và còn giúp
em mở rộng và hiểu sâu hơn về các kiến thức chuyên ngành của mình cũng như
các kiến thức tổng hợp khác. Đồ án này cũng là một bước tập dượt rất quan
trọng cho em trước khi tiến hành làm đồ án tốt nghiệp sau này.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất, song
do những hạn chế về kiến thức cũng như những kinh nghiệm thực tế nên trong
quá trình làm không tránh được sai sót chính vì vậy em rất mong được sự đóng
góp của các thầy cô cũng như toàn thể các bạn để đồ án của em được hoàn
chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Hoàng Đình Long cũng như
toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ môn Động Cơ Đốt Trong đã tạo mọi điều
kiện giúp em hoàn thành đồ án tốt đẹp.
Sinh viên
Nông Minh Toàn
1
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
Phần 1: Tính Nhiệt.
Số liệu ban đầu của đồ án môn học ĐCĐT ( Số 1)
Họ và tên sinh viên: Nông Minh Toàn Khóa: 51

Các số liệu của phần tính toán nhiệt
TT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn
vị
Ghi chú
1 Kiểu động cơ ZIL 130 Chữ V góc V=
90
0
Đ/cơ Xăng,
không tăng áp
2 Số kỳ
τ
4 kỳ
3 Số xilanh i 8 -
4 Thứ tự nổ 1-5-4-2-6-3-7-8 -
5 Hành trình piston S 95 mm
6 Đường kính xilanh D 100 mm
7 Góc mở sớm xupáp nạp
α
1
31 độ
8 Góc đóng muộn xupáp nạp
α
2
83 độ
9 Góc mở sớm xupáp xả
β
1
67 độ
10 Góc đóng muộn xupáp xả
β

2
47 độ
11 Góc phun sớm
ϕ
i
15 độ
12 Chiều dài thanh truyền l
tt
185 mm
13 Công suất động cơ N
e
152 ml 111.796kWh
14 Số vòng quay động cơ n 3250 v/ph
15 Suất tiêu hao nhiên liệu g
e
245 g/ml.h 333.107g/kWh
16 Tỷ số nén
ε
6.5
17 Trọng lượng thanh truyền m
tt
1,272 kg
18 Trọng lượng nhóm piston m
pt
1,187 kg
1.1. Các thông số chọn.
1) áp suất môi trường p
0
2
Nông Minh Toàn Động Cơ

Đồ án môn học động cơ đốt trong
- Áp suất môi trường p
0
là áp suất khí quyển. Với động cơ không tăng áp ta có
áp suất khí quyển bằng áp suất trước xupap nạp nên ta chọn:
P
0
= 0,1(Mpa)
2) Nhiệt độ môi trường T
0
- Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm. Với
động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupap nạp
nên:
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
với động cơ không tăng áp ta có thể chọn trong
phạm vi:
P
a
= (0,8 – 0,9)p
0

= 0.85.p
0
= 0,09.0,1 = 0.09 (MPa)
4) Áp suất khí thải p
r
:
- Áp suất khí thải p
r
có thể chọn trong phạm vi:
p
r
= (1,10-1,15).p
k
= 1,15p
k
= 1,15.0,1 = 0,115 (MPa)
5) Mức độ sấy nóng môi chất
Mức độ sấy nóng môi chất chủ yếu phụ thuộc vào loại động cơ Xăng hay
Diesel. Với động cơ Xăng ta chọn:
6) Nhiệt độ khí sót (khí thải) T
r
:
Nhiệt độ khí sót T
r
phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Thông thường ta có thể
chọn:
T
r
= (800 – 1000) = 1000
7) 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:
3
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
t
= 1.16
8) Hệ số quét buồng cháy
2
:
Với các động cơ không tăng áp ta thường chọn hệ số quét buồng cháy
2
là:
2
= 1
9) 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
10) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z

z
ξ
:
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z
z
ξ
phụ thuộc vào chu trình công tác của động
cơ. Với các loại động cơ Xăng ta thường chọn:
0,85 0,92 0,88
z
ξ
= ÷ =
11) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
b
ξ
:
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
b
ξ
tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay Diesel.
Với các loại động cơ Xăng ta chọn:
0,85 0,95 0,9
b
ξ
= ÷ =
12) Hệ số hiệu đính đồ thị công
d
ϕ
:
Hệ số hiệu đính đồ thị công

d
ϕ
phụ thuộc vào loại động cơ Xăng hay Diesel.
Với các động cơ Xăng ta chọn:
0,92 0,97 0,97
d
ϕ
= ÷ =
4
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
1.2. Tính toán các quá trình công tác:
1.2.1. Tính toán quá trình nạp:
1) Hệ số khí sót
r
γ
:
Hệ số khí sót
r
γ
được tính theo công thức:
2
1
1 2
.( )
1
. .
. . .
k
r

r
r a
m
r
t
a
T T
p
T p
p
p
λ
γ
ε λ λ λ
 
 ÷
 
+ ∆
=
 
−
 ÷
 
Trong đó
m
là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót có thể chọn:
1,45 1,5 1,47m = ÷ =
Thay số vào công thức tính
r
γ

ta được:
1
1,47
1.(297 20) 0,115 1
. . 0,07507
1000 0,09
0,115
6,5.1,03 1,16.1.
0,09
r
γ
 
 ÷
 
+
= =
 
−
 ÷
 
2) Nhiệt độ cuối quá trình nạp
a
T
:
Nhiệt độ cuối quá trình nạp
a
T
được tính theo công thức:
( )
1

. . .
1
m
m
a
k t r r
r
a
r
p
T T T
p
T
λ γ
γ
−
 
 ÷
 
 
+ ∆ +
 ÷
 
=
+
Thay số vào công thức tính
a
T
ta được:
( )

1,47 1
1,47
0,09
297 20 1,16.0,07507.1000.
0,115
369,762( )
1 0,07507
a
T K
−
 
 ÷
 
 
+ +
 ÷
 
= =
+
3) Hệ số nạp
v
η
:
Hệ số nạp
v
η
được xác định theo công thức:
1
1 2
1

. . . . . .
1 ( )
m
k a
r
v t
k k a
T p
p
T T p p
η ε λ λ λ
ε
 
 ÷
 
 
 
 
= −
 ÷
 
− + ∆
 
 
 
5
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
Thay số vào công thức tính
v

η
ta được:
( )
1
1,47
1 297 0,09 0,115
. . . 6,5.1,03 1,16.1. 0,8163
6,5 1 297 20 0,1 0,09
v
η
 
 ÷
 
 
 
 
= − =
 ÷
 
− +
 
 
 
4) Lượng khí nạp mới
1
M
:
Lượng khí nạp mới
1
M

được xác định theo công thức:
2
1
432.10 . .
. .
k v
e e k
p
M
g p T
η
=
Trong đó:
e
p
là áp suất có ích trung bình được xác định theo công thức:
30. .
. .
e
e
h
N
p
V n i
τ
=
h
V
là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức:
2

. .
4
h
D S
V
π
=
Thay số vào các công thức trên ta được:
2
3
.1 .0,95
0,74575( ) 0,74575( )
4
h
V dm l
π
= = =
30.111,796.4
0,6919( )
0,74575.3250.8
e
p MPa
= =
3
1
432.10 .0,1.0,8163
0,5152( / . )
333,107.0,6919.297
M kmol kg nl
= =

5) Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu
0
M
:
Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu
0
M
được tính theo
công thức:
0
1
.
0,21 12 4 32
C H O
M
 
= + −
 ÷
 
Đối với nhiên liệu của động cơ Xăng ta có:
0,855; 0,145; 0C H O
= = =
nên thay
vào công thức tính
0
M
ta được:
6
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong

0
0,512( / . )M kmol kg nl=
6) Hệ số dư lượng không khí
α
:
Đối với động cơ Xăng hệ số dư lượng không khí
α
được xác định theo công
thức:
1
0
1
nl
M
M
µ
α
−
=
Trong đó: µ
nl
= 114
Thay số vào công thức tính hệ số dư lượng không khí
α
ta được:
1
0,5152
114
0,9891
0,512

α
−
= =
1.2.2. Tính toán quá trình nén:
1) Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:
19,806 0,00209. ( / . )
v
mc T kJ kmol do
= +
2) Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
Với các động cơ Xăng có hệ số dư lượng không khí
1
α
<
do đó tỉ nhiệt mol
đẳng tích trung bình của không khí được xác định theo công thức:
( ) ( )
'' 5
1
17,977 3,504. . 360,34 252,4. .10 .
2
v
mc T
α α
−
= + + +
Thay số ta được:
( ) ( )
'' 5
1 0,0061

17,997 3,504.0,9891 . 360,34 252,4.0,9891 .10 . 21,4627 .
2 2
v
mc T T
−
= + + + = +
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
'
v
mc
tính theo
công thức:
'' '
' '
.
. ( / . )
1 2
v r v v
v v
r
mc mc b
mc a T kJ kmol do
γ
γ
+
= = +
+
Thay số ta được:
7

Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
'
0,0061
19,806 0,00209. 0,07507. 21, 4627 .
0,004314
2
19,9217 . ( / . )
1 0,07507 2
v
T T
mc T kJ kmol do
 
+ + +
 ÷
 
= = +
+
Do ta có:
'
' '
.
2
v
v v
b
mc a T
= +
'
'

19,9217
0,004314
v
v
a
b

=
→

=

4) Chỉ số nén đa biến trung bình
1
n
:
Chỉ số nén đa biến trung bình
1
n
được xác định bằng cách giải phương trình:
( )
1
1
1
' '
8,314
1
. . 1
n
v v a

n
a b T
ε
−
− =
+ +
Thay
1
1,375n
=
vào hai vế của phương trình ta được:
1
1 0,375n
− =
và
( )
( )
1
'
1,375 1
1
'
8,314 8,314
0,37235
0,004314
19,9217 .369,762. 6,5 1
. . 1
2
2
n

v
v a
b
a T
ε
−
−
= =
+ +
+ +
Vậy ta có sai số giữa hai vế của phương trình là:
1
0,37235 0,375
.100% 0,193% 0,2%
0,375
n
−
∆ = = <
Vậy ta có nghiệm của phương trình là:
1
1,375n
=
5) áp suất cuối quá trình nén
c
p
:
áp suất cuối quá trình nén
c
p
được xác định theo công thức:

1
.
n
c a
p p
ε
=
Thay số ta xác định được:
1,375
0,09.6,5 1,18( )
c
p MPa
= =
8
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
6) Nhiệt độ cuối quá trình nén
c
T
:
Nhiệt độ cuối quá trình nén
c
T
được xác định theo công thức:
1
1
.
n
c a
T T

ε
−
=
Thay số ta được:
1,375 1
369,762.6,5 746,04( )
c
T K
−
= =
7) Lượng môi chất công tác của quá trình nén
c
M
:
Lượng môi chất công tác của quá trình nén
c
M
được xác định theo công thức:
( )
1 1
. 1
c r r
M M M M
γ
= + = +
Thay số ta được:
( )
0,5152. 1 0,07507 0,5539( / . )
c
M kmol kg nl

= + =
1.2.3. Tính toán quá trình cháy:
1) Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết
0
β
:
Ta có hệ số thay đổi phân tử lí thuyết
0
β
được xác định theo công thức:
2 1
0
1 1 1
1
M M M M
M M M
β
+ ∆ ∆
= = = +
Với động cơ xăng ta sử dụng công thức :
nl
nl
M
M
OH
µ
α
α
µ
β

1
)1(21,0)
1
324
(
1
0
0
0
+
−+−+
+=
Thay số ta được:
0
0,145 0 1
( ) 0,21(1 0,9891).0,512
4 32 114
1 1,05562
1
0,9891.0,512
114
β
+ − + −
= + =
+
2) Hệ số thay đổi phân tử thực tế
β
:
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế
β

được xác định theo công thức:
9
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
0
1
r
r
β γ
β
γ
+
=
+
Thay số ta xác được:
1,05562 0,07507
1,05173
1 0,07507
β
+
= =
+
3) Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z
z
β
:
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z
z
β
được xác định theo công thức:

0
1
1 .
1
z z
r
β
β χ
γ
−
= +
+
Trong đó ta có:
0,88
0,97778
0,9
z
z
b
ξ
χ
ξ
= = =
Thay số ta được:
1,05562 1
1 .0,97778 1,05058
1 0,07507
z
β
−

= + =
+
4) Lượng sản vật cháy
2
M
:
Ta có lượng sản vật cháy
2
M
được xác định theo công thức:
2 1 0 1
.M M M M
β
= + ∆ =
Thay số ta được:
2
1,05562.0,5152 0,54383( / . )M kmol kg nl
= =
5) Nhiệt độ tại điểm z
z
T
:
Đối với động cơ Xăng, nhiệt độ tại điểm z
z
T
được xác định bằng cách giải
phương trình sau:
( )
(
)

zvzzcv
r
Hz
TmcTmc
M
QQ

1.
)(.
'',
1
β
γ
ξ
=+
+
∆−
(**)
Trong đó:
H
Q
là nhiệt trị thấp của nhiên liệu Xăng ta có:
44000( / . )
H
Q kJ kg nl
=
10
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
Q

∆
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
∆
=120.10
3
(1-
α
)M
0
=669,696 (
nlkgKJ .
)
''
vz
mc
là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được xác định theo
công thức:
( )
( )
''
0
''
'' ''0
0
0
. . 1 .
.
2

. 1
r
z v z v
v
vz v z
r
z z
mc mc
b
mc a T
γ
β χ χ
β
γ
β χ χ
β
 
+ + −
 ÷
 
= = +
 
+ + −
 ÷
 
Thay số vào ta xác định được:
( ) ( )
( )
''
0,07507 0,0061

1,05562. 0,97778 . 21,4627 . 1 0,97778 . 19,806 0,00209.
1,05562 2
0,07507
1,05562. 0,97778 1 0,97778
1,05562
z z
vz
T T
mc
 
 
+ + + − +
 ÷
 ÷
 
 
=
 
+ + −
 ÷
 
''
0,00606
21,43012 .
2
vz z
mc T
→ = +
Mặt khác ta có:
''

'' ''
.
2
vz
vz vz z
b
mc a T
= +
''
''
21,43012
0,00606
vz
vz
a
b

=
→

=

Thay các giá trị vào phương trình (**) ta tính được:
T
z
=2725,85 (K)
6) Áp suất tại điểm z
z
p
:

Ta có áp suất tại điểm z
z
p
được xác định theo công thức:
.
z c
p p
λ
=
Trong đó λ là hệ số tăng áp :
2725,85
. 1,05058. 3,8386
746,05
z
z
c
T
T
λ β
= = =
11
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
Thay số ta được:
3,8386.1,18 4,531( )
z
p MPa
= =
1.2.4. Tính toán quá trình giãn nở:
1) Hệ số giãn nở sớm

ρ
:
Hệ số giãn nở sớm
ρ
được xác định theo công thức sau:
.
.
z z
c
T
T
β
ρ
λ
=
Với động cơ xăng ta có: ρ =1
2) Hệ số giãn nở sau
δ
:
Ta có hệ số giãn nở sau
δ
được xác định theo công thức:
ε
δ
ρ
=
Với động cơ xăng :
6,5
δ ε
= =

3) Chỉ số giãn nở đa biến trung bình
2
n
:
Ta có chỉ số giãn nở đa biến trung bình
2
n
được xác định từ phương trình cân
bằng sau:
( )
( ) ( )
( )
2
''
''
1
8,314
1
.
.
. 1 . . 2
b z H
vz
vz z b
r z b
n
Q
b
a T T
M T T

ξ ξ
γ β
− =
−
+ + +
+ −
Trong đó:
b
T
là nhiệt trị tại điểm b và được xác định theo công thức:
2
1
z
b
n
T
T
δ
−
=
Thay số vào ta được:
1,225 1
2725,85
1788,943( )
6,5
b
T K
−
= =
Q

H
*
: là nhiệt trị thấp của nhiên liệu.
Với động cơ xăng :
12
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
*
44000 3339,9 40660,1( / . )
H H H
Q Q Q kJ kg nl
= − ∆ = − =
Thay
2
1,225n
=
ta được:
2
1 0,225n
− =
( )
( ) ( )
( )
*
''
''
1
8,314
.
.

. 1 . . 2
b z H
vz
vz z b
r z b
Q
b
a T T
M T T
ξ ξ
γ β
=
−
+ + +
+ −
( )
( ) ( )
( )
8,314
0,22637
0,9 0,88 .40660,1
0,00606
21,43012 . 2725,85 1788,943
0,5152. 1 0,07507 .1,05173. 2725,85 1788.943 2
= =
−
+ + +
+ −
Vậy ta có sai số giữa hai vế của phương trình là:
2

0,22637 0,225
.100% 0,112% 0,2%
0,225
n
−
∆ = = <
2
1,225n
→ =
4) áp suất cuối quá trình giãn nở
b
p
:
áp suất cuối quá trình giãn nở
b
p
được xác định trong công thức:
2
z
b
n
p
p
δ
=
Thay số vào ta được:
1,225
4,531
0,45745( )
6,5

b
p MPa
= =
5) Tính nhiệt độ khí thải
rt
T
Nhiệt độ khí thải được tính theo công thức:
1
.
m
m
r
rt b
b
p
T T
p
−
 
=
 ÷
 
Thay số vào ta xác định được:
1,47 1
1,47
0,115
1788,943. 1150,5( )
0,45745
rt
T K

−
 
= =
 ÷
 
Vậy ta có sai số khi tính toán và chọn nhiệt độ khí thải là:
13
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
1050,5 1000
.100% .100% 13,08%
1150,5
rt r
rt
rt
T T
T
T
− −
∆ = = =
15%
rt
T
→ ∆ <
Vậy giá trị nhiệt độ khí thải chọn và tính toán thoả mãn yêu cầu.
1.2.5. Tính toán các thông số chu trình công tác.
1) áp suất chỉ thị trung bình
'
i
p

:
Với động cơ Xăng áp suất chỉ thị trung bình
'
i
p
được xác định theo công thức:
[ ]
)
1
1
1(
1
1
)
1
1
1(
11
12
12
'
−
−
−
−
−
−
−−
=
nn

c
i
nn
P
p
εε
λ
ε
Thay số vào công thức trên ta được:
[ ]
'
1,225 1,375
1,180 3,8386 1 1 1
(1 ) (1 ) 0,8817
6,5 1 1,225 1 6,5 1 1,375 1 6,5 1
i
p
= − − − =
− − − − −
2) áp suất chỉ thị trung bình thực tế
i
p
:
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:
'
.
i i d
p p
ϕ

=
Với φ
d
= 0,97
Thay số vào công thức trên ta được:
0,8817.0,97 0,85526( )
i
p MPa
= =
3) Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị
i
g
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị
i
g
:
3
1
432.10 . .
. .
v k
i
i k
p
g
M p T
η
=
Vậy thay số vào ta xác định được:

3
432.10 .0,8163.0,1
269,48( / . )
0,5152.0,85526.297
i
g g KW h= =
14
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
4) Hiệu suất chỉ thị
i
η
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị:
3
3,6.10
.
i
i H
g Q
η
=
Thay số ta được:
3
3,6.10
0,30361
269,48.44
i
η
= =
5) áp suất tổn thất cơ giới

m
p
:
áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được
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:
3
. 95.10 .3250
10,2917( / )
30 30
tb
S n
v m s
−
= = =
Do
10,2917( / )
tb
v m s
=
nên áp suất tổn thất cơ giới được tính cho động cơ xăng có
i = 8 và S/D < 1.
Vậy ta có công thức xác định
m
p
là:
0,04 0,0120. ( )
m tb
p v MPa
= +

Thay số ta được:
0,04 0,0120.10,2917 0,16350( )
m
p MPa
= + =
6) áp suất có ích trung bình
e
p
:
Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo
công thức:
e i m
p p p
= −
Thay số vào công thức trên ta được:
0,85526 0,16350 0,69176( )
e
p MPa
= − =
7) Hiệu suất cơ giới
m
η
:
Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:
15
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
e
m
i

p
p
η
=
Thay số vào công thức trên ta được:
0,69176
0,809
0,85526
m
η
= =
8) Suất tiêu hao nhiên liệu
e
g
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:
i
e
m
g
g
η
=
Vậy thay số vào ta được:
269,48
333,174( / . )
0,809
e
g g KW h
= =

9) Hiệu suất có ích
e
η
:
Ta có công thức xác định hiệu suất có ích
e
η
được xác định theo công thức:
.
e m i
η η η
=
Thay số vào công thức trên ta được:
0,809.0,30361 0,2456
e
η
= =
10) Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức:
Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức:
.30.
. .
e
h
e
N
V
p i n
τ
=
Vậy thay số vào ta được:

111,796.30.4
0,74589( )
0,69176.8.3250
h
V l
= =
Ta có công thức kiểm nghiệm đường kính xy lanh
kn
D
:
4.
.
h
kn
V
D
S
π
=
Thay số vào ta được:
16
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
4.0,74589
1,000094( ) 100,0094( )
3,14.0,95
kn
D dm mm
= = =
Vậy ta xác định được sai số đường kính giữa tính toán và thực tế là:

100 100,0094 0,0094( )
kn
D D D mm
∆ = − = − =
0,1( )D mm
→ ∆ <
Vậy đường kính xy lanh giữa tính toán và thực tế thoả mãn yêu cầu.
1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công.
Ta chọn tỉ lệ xích biểu diễn áp suất trong xylanh và dung tích công tác của
xylanh trong quá trình nén và giãn nở lần lượt là:
4.531
0,022655( / )
200 200
z
p
p
Mpa mm
µ
= = =
.
6,5.0,1356 0.1356
0,003729( / )
200 200
c c
v
V V
l mm
ε
µ
−

−
= = =
Ta có bảng để tính đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích
công tác
.
x c
V iV
=
(Trong đó
c
V
là dung tích buồng cháy):
0,74589
0,1356( )
1 6,5 1
h
c
V
V l
ε
= = =
− −
Thể Tích Quá trình nén Quá trình giãn nở
17
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
i i.Vc
Giá trị
biểu diễn
px=pc/(i^n1)

Giá trị
biểu diễn
px=pz/(i^n2)
Giá trị biểu
diễn
1,00 0,1356 36,36 1,1800 52,09 4,5310 200,00
2,00 0,2712 72,73 0,4550 20,08 1,9384 85,56
3,00 0,4068 109,09 0,2605 11,50 1,1796 52,07
4,00 0,5425 145,45 0,1754 7,74 0,8292 36,60
5,00 0,6780 181,82 0,1291 5,70 0,6309 27,85
6,00 0,8136 218,18 0,1004 4,43 0,5046 22,27
6,50 0,8814 236,36 0,0900 3,97 0,4575 20,19
Giá trị biểu diễn trên trục hoành theo εV
c
: εV
c
= 200 (mm)
i.Vc 0,1356 0,2712 0,4068 0,5424 0,6780 0,8136 0,8814
Giá trị biểu
diễn(mm) 36,36 72.73 109.09 145,45 181,82 218,18 236,36
Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piston
S
là:
95
0,475
200
S
S
S S
gtt

S
gtbd gtbd
µ
= = = =
Ta có thông số kết cấu của động cơ là:
95
0,2568
2. 2.185
tt tt
R S
L L
λ
= = = =
Vậy ta được khoảng cách
'
OO
là:
'
. 0,2568.95
6,099( )
2 4
R
OO mm
λ
= = =
Giá trị biểu diễn 00’ là:
18
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
'

'
6,099
12,84( )
0,475
OO
OO
S
gtt
gtbd mm
µ
→ = = =
Ta có nửa hành trình của piston là:
95
47,5( )
2 2
S
R mm
= = =
47,5
100( )
0,475
R
R
S
gtt
gtbd mm
µ
→ = = =
Từ các giá trị biểu diễn trên ta vẽ được đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công.
Sau đó tiến hành 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 đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải
0
2
47
β
=
,
bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm
'
a
, Từ
'
a
gióng đường song song với
trục tung cắt đường
a
p
tại điểm
a
. Nối điểm
r
trên đường thải (là điểm giao
giữa đường
r

p
và trục tung) 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 do có hiện tượng phun sớm nên thường lớn hơn áp
suất cuối quá trình nén lý thuyết
c
p
đã tính. Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá
trình nén thực tế
'
c
p
được xác định theo công thức sau:
( )
'
1
. 0,85
3
c c z c
p p p p
= + −
Thay số vào công thức trên ta được:
( )
'
1
1,180 . 0,85.4,531 1,180 2,07045( )

3
c
p MPa
= + − =
Điểm
c
được biểu diễn trên đồ thị công sẽ có tung độ là:
'
'
2,07045
91,39( )
0,022655
c
c
p
p
y mm
µ
= = =
19
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
Điểm c
’’
- điểm đường nén thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết, xác định theo
góc đánh lửa sớm φ
i
= 15° đặt trên đồ thị Brick rồi gióng xuống đường nén để
xác định điểm c
’’

. Dùng cung thích hợp nối c
’’
với c
’
.
1.3.3.Hiệu đính điểm đạt điểm p
z max
thực tế :
Áp suất p
z max
thực tế trong quá trình cháy giãn nở không đạt trị số lý thuyết
do đó ta có cách hiệu đính điểm z của động cơ xăng như sau :
a). Cắt đồ thị công bởi đường 0,85p
z
. Ta vẽ đường 0.85p
z
Giá trị biểu diễn:
0,85.4,531
170( )
0,022655
mm= =
b).Từ đồ thị Brick xác định góc 12
0
gióng xuống đoạn đẳng áp 0,85p
z
để xác
định điểm z
c). Dùng cung thích hợp nối c
’
với z và lượn sát với đường giãn nở.

4) Hiệu đính điểm bắt đầu thải thực tế :
Hiệu đính điểm b’ căn cứ vào góc mở sớm β
1
của xupáp thải.
-Từ đồ thị Brick xác định góc mở sớm xupáp thải β
1
= 67
o
cắt vòng tròn
Brick tại một điểm, từ điểm đó gióng đường song song với trục tung cắt đường
giãn nở lý thuyết tại b
’
.
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế p
b’’
thường thấp hơn áp suất cuối quá
trình giãn nở lý thuyết do xupáp xả mở sớm
Xác định điểm b
’’
:
Theo công thức thực nghiệm:
''
1
( )
2
b r b r
p p p p
= + −
thay số ta có:
''

1
0,115 (0,45745 0,115) 0,286225( )
2
b
p MPa= + − =
20
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
Giá trị biểu diển điểm b’’:
''
0,286225
12,63( )
0.022655
b
p
p
mm
µ
= =
Sau khi xác định được điểm b’ và b’’ dùng cung thích hợp nối với đường thải ta
được đồ thị công thực tế.
21
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
O
O'
p
V
x
=

f
(
a
)
a
v=f(a)
x
j
=
f
(
x
)
-
p
j
=
f
(
x
)
v=f(x)
b''
b
b'
r
a
c''
c
c'

0,85p
z
z
22
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
Phần 2: Tính toán động học, động lực học.
2.1. Vẽ các đường biểu diễn các quy luật động học:
2.1.1 Đường biểu diễn hành trình của piston
( )
x f
α
=
.
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau:
1) Chọn tỉ lệ xích. 0,7 (mm/độ)
2) Chọn hệ trục toạ độ như trong hình vẽ.
3) Từ tâm
'
O
của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với
0 0 0
10 ,20 180
.
4) Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm
0 0 0
10 ,20 180
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
0 0 0
10 ,20 180
5) Nối các điểm xác định chuyển vị
x
ta được đồ thị biểu diễn quan hệ
( )
x f
α
=
.
2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của piston
( )
v f
α
=
.
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của piston
( )
v f
α
=
theo phương
pháp đồ thị vòng. Tiến hành theo các bước cụ thể sau:
1) Vẽ nửa vòng tròn tâm

O
bán kính
R
.
2) Vẽ vòng tròn tâm
O
bán kính là
.
2
R
λ
3) Chia nửa vòng tròn tâm
O
bán kính
R
và vòng tròn tâm
O
bán kính là
.
2
R
λ
thành 18 phần theo chiều ngược nhau.
. 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
phằtt các điểm chia tương ứng trên vòng tròn tâm

O
bán kính là
.
2
R
λ
tại các
điểm
, , , a b c
4) Nối các điểm
, , , a b c
tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ
piston 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
23
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong
2.1.3. 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
2

46,05( / / )
j
m s mm
µ
=
.
2) Ta tính được các giá trị:
Tốc độ góc:
. .3250 3,14.3250
340,167( / )
30 30 30
n
rad s
π π
ω
= = = =
Thông số kết cấu :
95
0,2568
2. 2.185
tt tt
R S
L L
λ
= = = =
Gia tốc cực đại:
( )
2
max
. . 1j R

ω λ
= +
Thay giá trị vào ta được:
( ) ( )
2
2
0,0475. 340,167 . 1 0,2568 6907,87( / )
max
j m s
= + =
Vậy ta được giá trị biểu diễn
max
j
là:
6907,87
150( )
46,05
max
max
j
j
j
gtt
gtbd mm
µ
= = =
Gia tốc cực tiểu:
( )
2
min

. . 1j R
ω λ
= − −
Thay giá trị vào ta được:
( ) ( )
2
2
min
0,0475. 340,167 . 1 0,2568 4084,92( / )j m s
= − − = −
Vậy ta được giá trị biểu diễn
min
j
là:
min
min
4084,92
88.7( )
46,05
j
j
j
gtt
gtbd mm
µ
−
= = = −
24
Nông Minh Toàn Động Cơ
Đồ án môn học động cơ đốt trong

Ta xác định giá trị EF:
2
3. . .EF R
λ ω
= −
Thay giá trị vào ta được:
2 2
3.0,0475.0,2568.(340,167) 4234,42( / )EF m s
= − = −
Vậy ta được giá trị biểu diễn EF là:
4234,42
92( )
46,05
EF
EF
j
gtt
gtbd mm
µ
−
= = = −
3) Cách vẽ: Từ điểm
A
tương ứng điểm chết trên lấy
max
AC j
=
, từ điểm
B
tương ứng điểm chết dưới lấy

min
BD j
=
; nối
CD
cắt trục hoành ở
E
; lấy
2
3. . .EF R w
λ
= −
về phía
BD
. Nối
CF
và
FD
, chia các đoạn này ra làm 8 phần, nối
11,22,33,
Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với
11,22,33,
ta được đường cong
biểu diễn quan hệ
( )
j f x
=
2.2. Tính toán động lực học:
2.2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến:
Khối lượng nhóm piston

pt
m
được cho trong số liệu ban đầu của đề bài là:
1,187( )
pt
m kg
=
Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston có thể tính theo công
thức kinh nghiệm với thanh truyền của động cơ ô tô:
( )
1
0,275 0,285 . (0,275 0,285).1,272 0,3498 0,36252
tt
m m
= ÷ = ÷ = ÷
Chọn:
1
0,35( )m kg
=
Vậy ta xác định được khối lượng chuyển động tịnh tiến:
1
1,272 0,35 1,622( )
pt
m m m kg
= + = + =
2.2.2. Lực quán tính:
Lực quán tính chuyển động tịnh tiến:
( )
( )
2

. . . . . 2.
j
P m j m R cos cos
ω α λ α
= = +
Với thông số kết cấu
0,2568
λ
=
ta có bảng tính
j
p
theo
α
.
25
Nông Minh Toàn Động Cơ