Đồ án: "bản thiết kế tính toán động cơ đốt trong" ppsx

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đồ án
"bản thiết kế tính toán động
cơ đốt trong"
MỤC LỤC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1
Đồ án 1
"bản thiết kế tính toán động cơ đốt trong" 1
MỤC LỤC 2
LỜI NÓI ĐẦU
Trong bối cảnh của đất nước ta hiện nay đã và đang phát triển một cách
nhanh chóng và đang trên đà phát triển thành một nước công nghiệp trong thời gian
sắp tới, thì vai trò của ngành động cơ đốt trong nói chung và nền công nghiệp ôtô
nói riêng rất là quan trọng. Cụ thể hơn thì nền công nghiệp ôtô đã góp phần rất
nhiều trong các ngành nông nghiệp ,công nghiệp ,dịch vụ…,và đặc biệt là khả năng
di chuyển rất linh động đã làm cho phần lớn người dân Việt Nam đã chọn ôtô xe
máy làm phương tiện di chuyển qua đó thúc đẩy ngành công nghiệp ôtô phát
triển.Học qua môn kết cấu tính toán động cơ đốt trong đã giúp chúng ta phần nào có
thể hình dung ra được cách tính toán thiết kế ra một động cơ đốt trong.Và dưới đây
là bản thiết kế tính toán động cơ đốt trong mà tôi đã áp dụng những kiến thức về
tính toán động cơ để thiết kế.Hi vọng bạn đọc có thể có góp ý giúp tôi để tôi có thể
rút kinh nghiệm trong những bản thiết kế tiếp theo.Và xin cảm ơn thầy Phạm Hữu
Truyền đã giúp đỡ em tận tình trong quá trình thực hiện bản thiết kế.
Xin chân thành cảm ơn thầy cô!
Vinh,ngày 27 tháng 12 năm 2010
Sinh viên thực hiện
Vũ Đình Công
CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1Trình tự tính toán:
1.1.1 Số liệu ban đầu:

1 – Công suất của động cơ N
e
= 150 ( mã lực
)
2 – Số vòng quay trục khuỷu n = 3100 ( v/ph )
3 – Đường kính xi lanh D = 100 ( mm )
4 – Hành trình piston S = 95 ( mm)
5 – Dung tích công tác V
h
= 0.74613 ( dm
3
)
6 – Số xi lanh i = 8
7 – Tỷ số nén ε = 6.5
8 – Thứ tự làm việc của xi lanh 1 – 5 – 4 – 2 – 6 – 3 – 7 – 8
9 – Suất tiêu hao nhiên liệu g
e
= 220
( g/ml.h)
10 – Góc mở sớm xupap nạp α
1
= 31 (
o
)
Góc đóng muộn xupap nạp α
2
= 83 (
o
)
11 – Góc mở sớm xupap thải β

1
= 67 (
o
)
Góc đóng muộn xupap thải β
2
= 47 (
o
)
12 – Chiều dài thanh truyền l
tt
= 185 ( mm )
13 – Khối lượng nhóm piston m
pt
= 1.187 ( mm )
14 – Khối lượng nhóm thanh truyền m
tt
= 1.272 ( mm )
1.1.2 Các thông số cần chọn:
1. Áp suất môi trường : p
k
= 0.1 ( Mpa)
2. Nhiệt độ môi trường: T
k
= 297 (


o
k )
3. Áp suất cuối quá trình nạp: p

a
= 0.085 ( Mpa)
4. Âp suất khí thải: p
r
= 0.105 ( Mpa)
5. Mức độ sấy nóng môi chất: ∆T = 6 (
o
c)
6. Nhiệt độ khí sót ( khí thải ): T
r
= 1000 (


o
k )
7. Hệ số hiệu đinh nhiệt: λ
t
= 1.1
8. Hệ số quét buồng cháy: λ
2
= 1
9. Hệ số nạp thêm: λ
1
= 1.02
10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại z: ξ
z
= 0.85
11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại b ξ
b
= 0.856

12. Hệ số hiệu đính đồ thị công: φ
d
= 0.929
13. Chỉ số mũ đa biến: m = 1.45
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
dược 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
 
 ÷
 
+ ∆
=
 
−
 ÷
 
=
1
1,45
1.(297 6) 0,105 1
. .
1000 0,085
0,105
6,5.1,02 1,1.1.
0,085
r
γ
 
 ÷
 
+
=

 
−
 ÷
 
= 0.0699
Trong đó: m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót. m = 1,45
1. Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
:
Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
được tính theo công thức:
1
1,45 1
1,45
( ) . . .
1
0,085
(297 6) 1,1.0,0699.1000.
0,105
350,5
1 0,0699
m
m
a
k t r r
r
a
r
a

p
T T T
p
T
T
λ γ
γ
−
 
 ÷
 
−
 
+ ∆ +
 ÷
 
=
+
 
+ +
 ÷
 
= =
+
(
o
K )
T
a
> 310

o
K → đạt yêu cầu
1. Hệ số nạp η
v
:
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
 
 ÷
 
 
 
 
= −
 ÷
 
− +∆

 
 
 
=
1
1,45
1 297 0,085 0,105
. . . 6,5.1,02 1,1.1.
6,5 1 (297 6) 0,105 0,085
v
η
 
 ÷
 
 
 
 
= −
 ÷
 
− +
 
 
 
= 0.8116
2. Lượng khí nạp mới M
1
:
Lượng khí nạp mới M
1

được xác định theo công thức :
3
1
432.10 . .
. .
k v
e e k
p
M
g p T
η
=
Trong đó:
p
e
là áp suất có ích trung bình dược xác định theo công thức:
30. .
. .
e
e
h
N
p
V ni
τ
=
V
h
là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức:
2 2

6
. . 3,14.100 .95
.10 0,74613
4 4
h
D S
V
Π
= = =
( dm
3
)
⇒
30.150.4
0,7155
0,74613.3100.8
e
p = =
⇒
3
1
432.10 .0,1.0,8116
0,5516
220.0.7155.297
M = =
( kmol/kg nhiên liệu )
2. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M
o
:
Lượng không khí lí thuyết cấn để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M

o
được tính
theo công thức :
1
0,5120
0,21 12 4 32
o
C H O
M
 
= + − =
 ÷
 
( kmol/kg nhiên liệu )
Đối với nhiên liệu của động cơ xăng ta có:
C = 0,855 ; H = 0,145.
3. Hệ số dư lượng không khí α:
Trọng lượng phân tử của xăng là μ
nl
= 114 nên đối với động cơ xăng ta
có:
1
1
1
0,5516
114
1,0602
0,5120
nl
o

M
M
µ
α
−
−
= = =
1.2.2 Tính toán quá trình nén:
1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:

19,806 0,00209. 19,806 0,00209.297 19,806
v
mc T= + = + =
( kJ/kmol.độ )
2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy (α = 1).
5
1
'' (17,997 3,504 ) (360,34 252,4 )10
2
v
mc T
α α
−
= + + +
=
5
1
'' (17,997 3,504.1,05) (360,34 252,4.1,05)10
2
v

mc T
−
= + + +
=21,74337T
(kJ/kmol.độ)
3. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp.
Được tính theo công thức:
'' '
'
.
'
1 2
v r v v
v v
r
mc mc b
mc a T
γ
γ
+
= = +
+
Ta đặt :
19,806
v
a =
,
0,0209
2
v

b
=
''
17,997 3,504. 17,997 3,504.1,0602 21,71197
v
a
α
= + = + =
( )
''
5
1
. 360,34 252,4. .10 0,00314
2 2
v
b
α
−
= + =
''
'
.
19,806 0,0699.21,71191
19,930
1 1 0,0699
v r v
v
r
a a
a

γ
γ
+
+
= = =
+ +
''
'
.
2 2
0,00209 0,0699.0,00314
0,0216
2 1 1 0,0699
v v
r
v
r
b b
b
γ
γ
 
+
 ÷
+
 
= = =
+ +
Vậy ta có tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp
'

19,930 0,00216.297 20,5712
v
mc = + =
( kJ/kmol.độ )
4. Chỉ số nén đa biến trung bình n
1
:
Được tính theo công thức:
( )
1
1
'
1
'
8,314
1
. . 1
2
n
v
v a
n
b
a T
ε
−
− =
+ +

( )

1
1
1
8,314
1
19,930 0,00216.350,5. 6,5 1
n
n
−
⇒ − =
+ +

( I )
Ta chọn : n
1
= 1.375 thay vào hai vế của phương trình ( I ) ta được
phương
trình tương đương : 0.375 = 0.3743
Sai số n
1
= 0.1929 < 0.2%
5. Áp suất cuối quá trình nén p
c
:
Áp suất cuối quá trình nén p
c
được xác định theo công thức
1
1,375
. 0,085.6,5 1,1147

n
c a
p p
ε
= = =
( MPa )
6. Nhiệt độ cuối quá trình nén T
c
:
Nhiệt độ cuối quá trình nén T
c
được tính theo công thức :
1
1
1,3750 1
. 350,5.6,5 707,2
n
c a
T T
ε
−
−
= = =
(
o
K)
7.Lượng môi chất công tác của quá trình nén M
c
:
Lượng môi chất công tác của quá trình nén M

c
được tính theo công thức:
M
c
= M
1
+ M
r
= M
1
. ( 1 + γ
r
) = 0.5516.( 1 + 0.0699) = 0.590
1.2.3: Tính toán quá trình cháy :
1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β
o
:
Ta có độ tăng mol ∆M của các loại động cơ được xác định theo công
thức:
∆M = 0.21.( 1 – α ). M
o
+
1
4 32
nl
H O
µ
 
+ −
 ÷

 
Nên hệ số thay đổi phan tử lý thuyết β
o
được xác định theo công thức:
( )
o
1
0.21. 1 – . M
4 32
1
1
.
nl
o
o
nl
H O
M
α
µ
β
α
µ
 
+ + −
 ÷
 
= +
+
=

( )
0,145 1
0.21. 1 – 1,0602 . 0,5120
4 114
1 1.0381
1
1,0602.0,5120
114
o
β
 
+ −
 ÷
 
= + =
+
2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế β ( do có khí sót ).
Được xác định theo công thức:
1,0381 0,0699
1,0356
1 1 0,0699
o r
r
β γ
β
γ
+
+
= = =
+ +

3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z ( β
z
) (do cháy chưa hết ):
Ta có hệ số thay đổi thực tế tại điểm z, β
z
được xác định theo công
thức :
1
1 .
1
o
z z
r
β
β χ
γ
−
= +
+
Trong đó:
0,85
0,9930
0,856
z
z
b
ξ
χ
ξ
= = =

1,0381 1
1 .0,9930 1,0353
1 0,0699
z
β
−
⇒ = + =
+

4. Lượng sản vật cháy M
2
:
Ta có lượng sản vật cháy M
2
được xác định theo công thức:
M
2
= M
1
+ ∆M = β
o
.M
1
= 1,0381+ 0,5516 = 0,5726 ( kmol/kg n.l )
5. Nhiệt độ tại điểm z T
z
:
Đối với động cơ Xăng, nhiệt độ tại điểm z T
z
được xác định bằng cách giải

phương trình cháy :
( )
' ''
.
1
( )
. . . .
1
z H H
v c z vz z
r
Q Q
mc T m c T
M
ξ
β
γ
− ∆
+ =
+
( * )
Trong đó :
Q
H
: nhiệt trị thấp của nhiên liệu ta có, thông thường có thể chọn
Q
H
= 44000 ( kJ/kgnl ).
∆Q
H

: nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi đốt 1 kg
nhiên liệu, thông thường có thể xác định ∆Q
H
theo α bằng công
thức sau:
∆Q
H
= 120.10
3
.(1- α)M
o
(kJ/kgnl) khi α < 1
∆Q
H
= 0 khi α ≥ 1

''
.
vz
m c
: Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được
xác định theo công thức:
( )
( )
''
'' '' ''
. . . 1 . .
. .
. 1
r

o z v z v
o
vz vz vz z
r
o z z
o
m c m c
m c a b T
γ
β χ χ
β
γ
β χ χ
β
 
+ + −
 ÷
 
= = +
 
+ + −
 ÷
 
Ta có:
( )
( )
'' '
''
. . 1 .
. 1

r
o v z z v
o
vz
r
o z z
o
a a
a
γ
β χ χ
β
γ
β χ χ
β
 
+ + −
 ÷
 
=
 
+ + −
 ÷
 
=

( )
( )
0.0699
1,0381.21,71197. 0,9930 1 0,9930 .19,930

1,0381
21,70070
0,0699
1,0381. 0,9930 1 0.9930
1,0381
 
+ + −
 ÷
 
= =
 
+ + −
 ÷
 
( )
( )
'' '
''
. . 1 .
2 2
. 1
v v
r
o z z
o
vz
r
o z z
o
b b

b
γ
β χ χ
β
γ
β χ χ
β
 
+ + −
 ÷
 
=
 
+ + −
 ÷
 
=
( )
( )
0,0699
1,0381.0,0314. 0,9930 1 0,9930 .0,00216
1,0381
0,00313
0,0699
1,0381. 0,9930 1 0,9930
1,0381
 
+ + −
 ÷
 

= =
 
+ + −
 ÷
 
''
21,70070 0,00313.
vz z
mc T⇒ = +
.
Thay vào phương trình ( * ) ta được:
( )
( )
' '' ''
.
1
( )
. . . .
1
z H H
v c z vz vz z z
r
Q Q
mc T a b T T
M
ξ
β
γ
− ∆
+ = +

+
( )
( )
0,85. 44000 0
20,5712.707,2 1,0353. 21,70070 0,00313
0,5516.(1 0,699)
z z
T T
−
⇒ + = =
+
2
0,00324 22,468 83876.71
z z
T T⇔ + =
( )
1
2
2689,1 /
4807,26( i)(â )
z
z
T t m
T loa m
 =
⇔

= −


Vậy nhiệt độ tại điểm z T
z
= 2689.1
6. Áp suất tại điểm z p
z
:
Ta có hệ số tăng áp:

.
3,937
z
z
c
T
T
λ β
= =
Áp suất tại điểm z p
z
được xác định theo công thức:
p
z
= λ.p
c
= 3,937 . 1,1147 = 4,389 (MPa)
1.2.4. Tính toán quá trình giản nở:
1. Hệ số giản nở sớm ρ:
.
.
z z

c
T
T
β
ρ
λ
=
Đối với động cơ xăng: ρ = 1
2. Hệ số giản nở sau δ :
Ta có hệ số giản nở sau δ được xác định theo công thức: δ =
ε
ρ
Với động cơ xăng : δ = ε = 6,5
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:
( )
( ) ( )
( )
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:
T
b
là nhiệt trị tại điểm b và được xác định theo công thức :
2 2
1 1
2689,1
6,5
z
b
n n
T

T
δ
− −
= =
(
o
K )
Q
H
*
: Nhiệt trị tính toán
Đối với động cơ xăng:
Q
H
*
= Q
H
- ∆Q
H

= 4400 – 0 = 4400
( kJ/kg.độ )
Thay vào phương trình;
( )
( )
2
2
2
1
1

8,314
1
0,856 0,85 .44000
2689,1
21,70070 0,00313. 2689,1
2689,1
6,5
0,5516. 1 0,0699 .1,0356. 2659,1
6,5
n
n
n
−
−
− =
−
 
+ + +
 ÷
 
 
+ −
 ÷
 
Chọn n
2
= 1.23 thay vào hai vế của phương trình trên ta được phương trình
tương đương:
0,223 = 0,2303
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
:
2
1
1.23
2689,1
0.439
6,5
z
b
n
T
T
δ
−
= = =
(
o
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 :
2
1,23

4,389
0,439
6,5
z
b
n
p
p
δ
= = =
( MPa )
6. Tính nhiệt độ khí thải T
rt
:
Tính nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức:
1
1.45 1
1.45
0.105
. 1748. 1121.56
0.4390
m
m
r
rt b
b
p
T T
p
−

−
 
 
= = =
 ÷
 ÷
 
 
(
o
K )
Sai số của nhiệt độ khí thải tính toán T
rt
và nhiệt độ khí thải đã chọn
ban đầu T
r
= 1000 không vượt quá 15%, nghĩa là :
1121,56 1000
.100% .100% 0,108% 15%
1121,56
rt r
rt
rt
T T
T
T
− −
∆ = = = <
1.2.5. Tính toán các thông số chu trình công tác.
1. Áp suất chỉ thị trung bình p’

i
:
Với động cơ Xăng áp suất chỉ thị trung bình p’
i
được xác định theo công thức
:
2 1
'
1 1
2 1
1 1 1
. . 1 1
1 1 1
c
i
n n
p
p
n n
λ
ε ε ε
− −
 
   
= − − −
  ÷  ÷
− − −
   
 
=

1,23 1 1,375 1
1,1147 3,937 1 1 1
. . 1 1 0,9411
6,5 1 1,23 1 6,5 1,375 1 6,5
− −
 
   
= − − − =
 
 ÷  ÷
− − −
   
 
( MPa)
2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p
i
:
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung
bình thực tế p
i
được xác định theo công thức :
p
i
= p’
i
. φ
d
= 0,9411 . 0,929 = 0,8743 ( MPa )
Trong đó φ

d
– Hệ số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và chủng
loại động cơ.
3. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g
i
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g
i
:
3
3
1
432.10 . .
432.10 .0,8116.0,1
244,78
. . 0,5516.0,8743.297
v k
i
i k
p
g
M p T
η
= = =
( g/kW.h )
4.Hiệu suất chỉ thị η
i
:
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị η
i

:
3 3
3,6.10 3,6.10
0,3342
44000
.
244,78.
1000
i
i H
g Q
η
− −
= = =
( % )
5. Áp suất tổn thất cơ giới p
m
:
Áp suất tổn thất cơ giới p
m
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 .3100
9,8111167
30 30
tb
S n
v

−
= = =
( m/s )
Theo số liệu thực nghiệm, có thể tính p
m
theo công thức sau:
Đối với động cơ xăng i = 8, S/D < 1:
p
m
= 0.04 + 0.012. v
tb
= 0,04 + 0,012.9,811167 = 0,1578 (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:
p
e
= p
i
– p
m
= 0,8743 – 0,1578 = 0,71648 ( MPa )
Sau khi tính toán được p
e
phải so sánh với trị số p
e
dã tính ở phần tính toán
quá trình nạp. Nếu có sai lệch thì phải tính lại. So với p

e
ở quá trình nạp là p
e
=
0,7155
7. Hiệu suất cơ giới η
m
:
Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:
0,71648
0,8195
0,8743
e
m
i
p
p
η
= = =
( % )
8. Suất tiêu hao nhiên liệu g
e
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:
244,78
298,70
0,8195
i
e
m

g
g
η
= = =
( g/kW.h )
9. Hiệu suất có ích η
e
:
Ta có công thức xác định hiệu suất có ích η
e
được xác định theo công thức:
η
e
= η
m
. η
i
= 0,8195 . 0,3342 = 0,2739
10. Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức:
4.
.
h
kn
V
D
S
π
=
Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức :
.30.

150.30.4
0,74508
. . 0,71648.8.3100
e
h
e
N
V
p i n
τ
= = =
( lít )
2
4.
4.0,74508
.100 99,955014
. 3,14.95.10
h
kn
V
D
S
π
−
⇒ = = =
( mm )
Sai số so với đề bài 0,04498625
1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công
Căn cứ vào các số liệu dã tính p
a

, p
c
, p
z
, p
b
, n
1
, n
2
, ε ta lập bảng tính đường
nén và đường giản nở theo biên thiên của dung tích công tác V
x
= i.V
C
( V
C
:
dung tích buồng cháy)
Với :
1
h
c
V
V
ε
=
−
Ta có bảng tính quá trình nén và giản nở :
( Xuất phát từ p.V

n
= const =>
1 1
. .
n n
x c c
p V p V=
với V
x
= i. V
C
thay vào rút ra)

QUÁ TRÌNH NÉN

QUÁ TRÌNH GIẢN NỞ

i i.Vc
px =pc.
(1/i^n1)
Giá trị biểu
diễn px=pz.(p/i)^n2
Giá trị biểu
diễn
1.00 0.1357 1.1147 55.8790 4.3888 220.0000
1.25 0.1696 0.8202 41.1147 3.3354 167.1950
1.50 0.2035 0.6383 31.9980 2.6654 133.6074
1.75 0.2374 0.5164 25.8864 2.2050 110.5314
2.00 0.2713 0.4298 21.5443 1.8710 93.7898
2.50 0.3391 0.3162 15.8519 1.4219 71.2781

3.00 0.4070 0.2461 12.3369 1.1363 56.9591
4.00 0.5426 0.1657 8.3065 0.7977 39.9842
5.00 0.6783 0.1219 6.1117 0.6062 30.3871
6.00 0.8140 0.0949 4.7565 0.4844 24.2827
6.50 0.8818 0.0850 4.2608 0.4390 22.0059
Để thuận tiện cho việc vẽ đồ thị công ta chọn đường p
o
và 1V
c
lên hai trục
tọa độ. Từ đó ta có bảng số liệu tương ứng là:

QUÁ TRÌNH NÉN

QUÁ TRÌNH GIẢN NỞ

i i.Vc
Giá trị
biểu diễn
px =pc.
(1/i^n1)
Giá trị biểu
diễn px=pz.(p/i)^n2
Giá trị
biểu diễn
1.00 0.1357 30.7692 1.1147 55.8790 4.3888 220.0000
1.25 0.1696 38.4614 0.8202 41.1147 3.3354 167.1950
1.50 0.2035 46.1537 0.6383 31.9980 2.6654 133.6074
1.75 0.2374 53.8460 0.5164 25.8864 2.2050 110.5314
2.00 0.2713 61.5383 0.4298 21.5443 1.8710 93.7898

2.50 0.3391 76.9229 0.3162 15.8519 1.4219 71.2781
3.00 0.4070 92.3075 0.2461 12.3369 1.1363 56.9591
4.00 0.5426 123.0766 0.1657 8.3065 0.7977 39.9842
5.00 0.6783 153.8458 0.1219 6.1117 0.6062 30.3871
6.00 0.8140 184.6150 0.0949 4.7565 0.4844 24.2827
6.50 0.8818 199.9995 0.0850 4.2608 0.4390 22.0059
Tung độ thường chọn tương ứng với p
z
= 220 mm. Từ đó ta có tỷ lệ xích:
4,3888
1 0,0199
220
p
µ
= =
( mm )
Chiều dài hoành độ ta chọn εV
c
= 200 mm. Ta có tỉ lệ xích:
0,8818
1 0,00409
200 200
c
v
V
ε
µ
= = =
( mm )
Từ đó ta có thể vẽ đồ thị công:

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 dặt phía trên đồ thị công:
Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piston S là :
O'
O
c"
c'
c
b'
b"
a
r
P
Z
z
0
95
0,475
200
S
S
S S
gtt
S
gtbd gtbd
µ
= = = =
Thông số kết cấu của động cơ là:
95

0,2566
2. 2.185
tt tt
R S
L L
λ
= = = =
Khoảng cách OO’ là:
. . 0,2566.95
OO' 6,094
2 4 4
R S
λ λ
= = = =

Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị:

OO'
OO'
6.094
12,82
0,475
S
gtt
gtbd
µ
= = =
( mm )
Ta có nửa hành trình của piston là:
95

47,5
2 2
S
R = = =
( mm )
Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :
47,5
100
0,475
R
R
S
gtt
gtbd
µ
= = =
( mm )
Từ gtbd
OO’
và gtbd
R
ta có thể dựng 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 đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xu páp thải β
2
, bán
kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm a’. Từ 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 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 ( động cơ
xăng) nên thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết p
c
đã tính. Theo kinh
nghiệm, áp suát cuối quá trình nén thực tế p’
c
được xác định theo công thức sau:
( ) ( )
'
1 1
. 0,85 1,1127 . 0,85.4,388 1,1127 1,98507
3 3
c c z c
p p p p= + − = + − =
( MPa )
Từ đó ta xác định được tung độ điểm c’ trên đồ thị công:
'
'
1,98507
99,76
0,199
c
c
p
p

y
µ
= = =
( mm )
1.3.3. Hiệu đính điểm phum sớm : ( điểm c’’ )
Do có hiện tượng 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 góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1
điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm 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 – giãn nở không đạt trị số lý thuyết
của động cơ xăng. Theo thực nghiệm, điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc
miền 372
o
÷ 375
o
( tức là 12
o
÷ 15
o
sau ĐCT của quá trình cháy và giãn nở).
* Hiệu đính điểm z:
- Cắt đồ thị công bởi đường 0.85 P
z
- Xác định điểm Z từ góc 12

o
: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác
định góc tương ứng với 372
o
góc quay trục khuỷu, bán kính này cắt vòng
tròn tại 1 điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường
0.85p
z
tại điểm z.
- Dung cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát đường giãn nở.
1.3.5. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ )
Do có hiện tượng mở sớm xupap thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự
diễn ra sớm hơn lí thuyết. Ta xác định điểm b’ bằng cách: Từ điểm O’ trên đồ thị
Brick ta xác định góc mở sớm xupap thải β
1
, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1
điểm . Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’.
1.3.6. Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giãn nở. ( điểm 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 xupap thải mở sớm. theo công thức kinh nghiệm ta có thể
xác định được:
( )
''
1 1
. 0,105 .(0,4389 0,105) 0,24195
2 2
b r b r
p p p p= + − = + − =

( MPa )
Từ đó suy ra tung độ của điểm b’’ là:
''
''
0,27195
13,6658
0,0199
b
b
p
p
y
µ
= = =
( mm )
Sau khi xác định được các điểm b’, b’’ ta dùng cung thích hợp nối với đường
thải rr .
µ
0.00199
ĐỒ THỊ CÔNG
0
-Pj=f(x)
VßNG TRßN BRICK
µ
0409
b'
CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC
2.1. Vẽ các đường biểu diễn các quy luật động học
Các đường biểu diễn này điều vẽ trên một hoành độ thống nhất ứng

với hành trình của piston S = 2R. Vì vậy đồ thị điều lấy hoành độ tương ứng với V
h

của đồ thị công ( từ điểm 1V
c
đến εV
c
).
2.1.1. Đường biểu diễn hành trình của piston x = f ( α ).
Ta tiến hành biểu diễn hành trình của piston theo thứ tự sau:
1. Chọn tỉ lệ xích góc: thường dùng tỉ lệ xích (0.6 ÷ 0.7) (mm/độ)
2. Chọn gốc tọa độ cách gốc của đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm
3. Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10
o
, 20
o
, , 180
o
.
4. Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10
o
, 20
o
, , 180
o

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
o
, 20

o
, , 180
o
.
5.Nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệx= 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, 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 và vòng tròn
tâm O bán kính là Rλ/ 2 thành 18 phần có chiều ngược nhau.
4. Từ các điểm chia 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 trên vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/ 2 tại các
điểm a, b, c,
Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f ( α ) trên tọa độ cực
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 μ
j
= 80 ( m/s
2
.mm )
2. Ta tính được các giá trị:
- Tốc độ góc:
. 3,14.3100
324,47

30 30
n
π
ω
= = =
( rad/s )
- Gia tốc cực đại:
j
max
= R.ω
2
.( 1 + λ) = 0,0475 . 324,47
2
.( 1 + 0,2566 ) = 6284,059 (m/s
2
)
Vậy ta được giá trị biểu diễn j
max
là:
ax
ax
6284,0519
78,55
80
m
m
j
j
j
gtt

gtbd
µ
= = =
( mm )
- Gia tốc cực tiểu:
( ) ( )
2 2
min
. 1 0,0475.324,47 . 1 0,2566 3716,752j R
ω λ
= − − = − = −
( m/s
2
)
Vậy giá trị biểu diễn của j
min
là:
min
min
3716,762
46,5
80
j
j
j
gtt
gtbd
µ
−
= = = −

( mm )
- Xác định giá trị EF:
2 2
EF 3. . . 3.0,0475,0,2566.324,47 3849,64R
λ ω
= − = − = −
( m/s
2
)
Vậy giá trị biểu diễn EF là:
EF
EF
3849,64
48,12
80
j
gtt
gtbd
µ
−
= = = −
( mm )
3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = j
max
, từ điểm B tương ứng
điểm chết dưới lấy BD = j
min
; nối CD cắt trục hoành ở E; lấy EF = - 3.R.λ. ω
2
về

phía BD. Nối CF va FD, chia đoạn này thành 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
).
µ
j
= 80,001
§å THÞ GIA TèC
j
f(x)
2.2. Tính toán động lực học
2.2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến:
- Khối lượng nhóm piston m
npt
được cho trong số liệu ban đầu của đề bài ( kg ).
- Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m
1
có thể tra trong
các sổ tay, có thể căn các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc tính gần đúng theo
bản vẽ.
Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau:
+ Thanh truyền của động cơ ô tô:
m
1
= ( 0.275 ÷ 0.285 ).m
tt
ta chọn m
1
= 0,28.m
tt

Trong đó m
tt
là khối lượng thanh truyền mà đề bài đã cho.
Vậy ta xác định khối lượng chuyển động tịnh tiến:
m = m
npt
+ m
l
= 1,187 + 0,28 . 1,272 = 1,54316 ( kg )
2.2.2. Các khối lượng chuyển động quay:
Khối lượng chuyển động quay của trục khuỷu bao gồm:
- Khối lượng của thanh truyền quy về tâm chốt:
m
2
= ( m
tt
– m
l
) = 1,272 – 0,35616 = 0,91584 ( kg )
- Khối lượng của chốt khuỷu: m
ch
( ) ( )
2 2 2 2
. . 3,14. 0,065 0 .0,048
. .7800 1,241
4 4
ch ch
ch
d lch
m

π δ
ρ
− −
= = =
( kg )
Trong đó ta có:
d
ch
: là đường kính ngoài của chốt khuỷu. d
ch
= 65 ( mm )
δ
ch
: là đường kính trong của chốt khuỷu. δ
ch
= 0 ( mm )
l
ch
: là chiều dài của chốt khuỷu . l
ch
= 48 ( mm )
ρ: là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu. ρ = 7800( kg/mm
3
)
- Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt : m
0m
.
- Khối lượng này tính gần đúng theo phương trình quy dẫn:
0
.

0,26.58
317,47
0,0475
m mk
m
m r
m
R
= = =
Trong đó: m
0m
– khối lượng của má khuỷu
r
mk
– bán kính trọng tâm má khuỷu r
mk
= 58 ( MN/m
2
)
R – bán kính quay của khuỷu
2.2.3. Lực quán tính:
Lực quán tính chuyển động tịnh tiến:
p
j
= - m.j = - mRω
2
( cosα + λcos2α )
Với thông số kết cấu λ ta có bảng tính p
j
:

α
αλα
2coscos +
( )
αλαω
2coscos.
2
+−=−= mRjm
p
j
0 1,31 - 17619,2
10 1,276 - 17161,9
20 1,177 - 15830,4
30 1,021 - 13732,2
40 0,819 - 11015,4
50 0,5889 - 7920,6
60 0,345 - 4640,2
70 0,1045 - 1405,5
80 - 0,1176 1581,7
90 - 0,31 4169,4
100 - 0,465 6254,2
110 - 0,579 7787,4
120 - 0,655 8809,6
130 - 0,697 9374,5
140 - 0,712 9576,3
150 - 0,711 9562,8
160 - 0,702 9441,8
170 - 0,694 9334,2
180 - 0,690 9208,4
2.2.4. Vẽ đường biểu diễn lực quán tính – p

j
= f ( x ).
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo phương pháp Tôlê nhưng
hoành độ đặt trùng với đường p
o
ở đồ thị công va vẽ đường – p
j
= f ( x ) ( tức cùng
chiều với j = f ( x )). Tiến hành vẽ theo các bước sau:
1. Chọn tỉ lệ xích p
j
là μ
p
= 0.0199 ( MPa ), tỉ lệ xích μ
x
cùng tỉ lệ xích với
hoành độ của j = f ( x ).
2. Ta tính được các giá trị:
- Diện tích đỉnh piston:
( )
2
3
2
3
3,14. 98,75.10
7,654.10
4 4
pt
D
F

π
−
−
= = =
( m
2
)
- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại:
( )
max
2
. . . 1
j
pt
m R
p
F
ϖ λ
+
=
( MPa )
Trong đó:
m: Khối lượng chuyển động tịnh tiến: m = 1,54316 (kg )
R : Bán kính quay trục khuỷu:
0,0475
2
S
R = =
( m )
ω: Tốc độ góc trục khuỷu : ω = 324,63 ( rad/s )

λ: Thông số kết cấu: λ = 0,2566
F
pt
: Diện tích đỉnh piston: F
pt
= 7,654 . 10
-3
( m
2
)
Thay vào công thức
axm
j
p
ta được:
( )
ax
2
3
3
1,5316.0,0476.324,63 . 1 0,256
1270,88.10
7,654.10
m
j
p
−
+
= =
( Pa )

ax
1,27088
m
j
p⇔ =
( MPa )
Vậy ta được giá trị biểu diễn
axm
j
p
là:
ax
ax
1,27088
63,86
0,0199
j
m
j
m
p
p
p
gtt
gtbd
µ
= = =
( mm )
- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu:
( ) ( )

min
2 2
3
3
. . . 1 1,54316.0,0475.324,63 . 1 0,2566
750,27.10
7,654.10
j
pt
m R
p
F
ϖ λ
−
− −
= = =
( Pa )
min
0,75027
j
p⇔ =
( MPa )
Vậy ta được giá trị biểu diễn
min
j
p
là:
min
min
0,75027

37,7
0,0199
j
j
p
p
p
gtt
gtbd
µ
= = =
( mm )
- Ta xác định giá trị E’F’ là:
2 2
3
3
3 . . 3.1,54316.0,0475.0,2566.324,63
' ' 776,91.10
7,654.10
pt
m R
E F
F
ϖ
−
−
= = =
( Pa )
' ' 0,77691E F⇔ =
( MPa )