tính nhiệt, động lực học và khai thác hệ thống phun xăng điện tử kiểu l_jectrnic trên động cơ mazda của xe mazda_wagon 0.7

lời nói đầu
Động cơ đốt trong từ khi ra đời đã chứng minh đợc nhiều tính u việt của
nó trong các ngành cơ khí , kỹ thuật và trong thực tế .Tuy nhiên, ở nớc
ta , do điều kiện kinh tế còn cha phát triển nên việc chế tạo động cơ, nhất là
các động cơ mới còn gặp rất nhiều khó khăn .Vì vậy, đại đa số các động cơ
hiện nay mà chúng ta có đợc đều phải nhập từ nớc ngoài nhng do điều kiện
địa hình , khí hậu nên một số các thông số của động cơ bị thay đổi.
Do đó , việc kiểm nghiệm các động cơ là một việc rất quan trọng , nhất
là đối với các học viên ngành xe . Thông qua việc thực hiện và bảo vệ đồ án
tốt nghiệp Động cơ đốt trong , học viên sẽ đợc hiểu biết hơn về các loại
động cơ , đồng thời , học viên đợc tập dợt những phơng pháp giải quyết một
vấn đề kỹ thuật cụ thể nhằm góp phần vào việc hoàn thành nhiệm vụ đồ án
tốt nghiệp cũng nh giải quyết những vấn đề kỹ thuật trong hoạt động thực
tiễn sau này.
Nhiệm vụ của đồ án là tính nhiệt , động lực học và khai thác hệ thống
phun xăng điện tử kiểu L _ Jectronic trên động cơ MAZDA của xe MAZDA
_ WAGON 0.7 bao gồm các nhiệm vụ sau :
- Tìm hiểu về động cơ MAZDA _ WAGON 0.7
- Tính nhiệt động cơ , tính động lực học
- Vẽ đồ thị tính nhiệt , động lực học
- Khai thác hệ thống L Jectronic
- Vẽ máy nén dẫn động cơ giới
- Vẽ nguyên lý hệ thống phun xăng L J và các thành phần
Trong quá trình làm đồ án, do trình độ còn hạn chế nên không thể tránh
khỏi những sai xót . Rất mong đợc sự góp ý của các thầy giáo và của các
bạn đọc
Em xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn của thầy giáo Hà Quang Minh
cùng các thầy giáo trong bộ môn Động cơ đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án
tốt nghiệp này.
Học viên
3

NguyÔn Duy Nam
4
phần 1
giới thiệu chung về động cơ xe MAZDA _ wagon 0.7
Động cơ MAZDA _ WAGON 0.7 là động cơ xăng 4 kỳ, 4 xilanh đợc
bố trí thành một hàng .
- Có đờng kính xilanh D =65(mm)
- Hành trình của pittông S =66 (mm).
- Tỉ số nén =10,5
- Thứ tự công tác của các xilanh là: 1-3-4-2
- Số vòng quay trong một phút của trục khuỷu : n = 6000 ( v/ph)
- Phun xăng nhiều điểm vào cửa nạp
a) . Nhóm chi tiết cố định :
- Hộp trục khuỷu :
+ Dùng để làm bệ lắp các chi tiết , cụm chi tiết
+ Cấu tạo : gồm 2 nửa riêng biệt đợc lắp ghép bằng các gudông . Đ-
ờng tâm trục khuỷu nằm trong mặt phẳng ghép giữa 2 nửa hộp
+ Vật liệu chế tạo : hợp kim nhôm
- Nắp xy lanh :
+ Công dụng : - Tạo nắp kín phía trên khoang công tác . Đồng thời là
chi tiết tạo buồng cháy của động cơ .
- Lắp vòi phun , bố trí xupáp , trục cam
+ Cấu tạo : - Tâm buồng cháy có lỗ lắp vòi phun .
- Giữa nắp và thân xy lanh có đệm làm kín
- Trên nắp của mỗi xy lanh đều có các xupáp nạp và thải .
5
Hình 1 : Vị trí đặt Xuppáp
+ Phơng pháp chế tạo : Đúc
- Thân xy lanh :

+ Công dụng : Định hớng chuyển động cho pittông và tạo thể tích
công tác để thực hiện các kỳ của động cơ .
+ Cấu tạo : Trong thân xy lanh có áo nớc dể làm mát động cơ . Vật
liệu chế tạo là nhôm hợp kim và bằng phơng pháp đúc
b) Nhóm pittông : Gồm có pittông , chốt pittông và xéc măng
+ Pittông : Đợc đúc bằng hợp kim nhôm , pittông có 2 bệ chốt để lắp
chốt pittông , trong mỗi bệ chốt có 2 lỗ để hứng dầu bôi
trơn . Mặt ngoài của pittông có tiện rãnh để lắp vòng găng
+ Chốt pittông : Đợc chế tạo từ thép dạng ống , chốt pittông đợc lắp
với pittông theo kiểu bơi . Mặt làm việc của chốt đợc bôi
trơn bằng cách hứng dầu qua lỗ trên đầu nhỏ thanh truyền .
+ Xécmăng : Đợc chế tạo bằng gang đặc biệt , riêng xécmăng ở trên
cùng đợc làm bằng thép mạ crôm xốp ở mặt ngoài , gồm
xécmăng dầu và xécmăng khí .
c ) Nhóm thanh truyền :
6
+ Vật lệu chế tạo : Thép hợp kim crôm niken
+ Thanh truyền có tiết diện ngang hình chữ I , trên bề mặt của thanh
truyền có gân tăng cứng . Hai nửa đầu to đợc cố định với
nhau bằng khớp bản lề và chốt hình côn
d ) Hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí :
+ Thùng chứa nhiên liệu đợc bố trí bên trái động cơ và cố định bằng
các bu lông
+ Bơm cao áp : Dùng để cung cấp nhiên liệu cho động cơ
+ Bầu lọc không khí : là loại bầu lọc li hợp có bộ phận hút bụi ra
ngoài
e) Hệ thống bôi trơn động cơ :
+ Thùng dầu nhờn dùng để chứa nhiên liệu cần thiết cho động cơ.
+ Bầu lọc dầu dùng để lọc sạch dầu trớc khi đi đến các bề mặt làm
việc

g) Hệ thống làm mát :
+ Két mát là kiểu ống lá tản nhiệt
+ Bình ngng để ngăn ngừa sự mất mát của hệ thống làm mát
phần 2:
tính toán chu trình công tác của động cơ
MAZDA CủA XE MAZDA _ WAGON 0.7
2.1. Mục đích tính toán
Mục đích tính toán chu trình công tác là xác định các chỉ tiêu về kinh tế,
hiệu quả của chu trình công tác và sự làm việc của động cơ
Kết quả tính toán cho phép xây dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình để
làm cơ sở cho việc tính toán động lực học, tính toán sức bền và sự mài mòn
các chi tiết của động cơ.
Phơng pháp chung của việc tính toán chu trình công tác có thể áp dụng để
kiểm tra động cơ có sẵn, động cơ đợc cải tiến hoặc thiết kế mới
7
Việc tính toán kiểm nghiệm động cơ sẵn có cho ta các thông số để kiểm
tra tính kinh tế và hiệu quả của động cơ khi môi trờng sử dụng hoặc chủng
loại nhiên liệu thay đổi. Đối với trờng hợp này, ta phải dựa vào kết cấu cụ
thể của động cơ và môi trờng sử dụng thực tế để chọn các số liệu ban đầu.
Đối với động cơ đợc cải tiến hoặc thiết kế mới , kết quả tính toán cho
phép xác định số lợng và kích thớc của xy lanh động cơ cũng nh mức độ
ảnh hởng của sự thay đổi về mặt kết cấu để quyết định phơng pháp hoàn
thiện các cơ cấu và hệ thống của động cơ theo hớng có lợi . Khi đó phải dựa
vào kết quả của việc phân tích thực nghiệm đối với các động cơ có kết cấu t-
ơng tự để chọn các số liệu ban đầu .
Việc tính toán chu trình công tác còn đợc áp dụng khi cờng hoá động cơ
và xây dựng đặc tính tốc độ bằng phơng pháp phân tích lý thuyết nếu các
chế độ tốc độ khác nhau đợc khảo sát .
Trong nội dung đồ án tốt nghiệp này , việc tính toán chu trình công tác
nhằm mục đích kiểm nghiệm các chỉ tiêu công tác của động cơ MAZDA

của xe MAZDA _ WAGON 0.7
2.2. Chế độ tính toán .
Chế độ làm việc của động cơ đợc đặc trng bằng các thông số cơ bản nh
công suất có ích , mô men xoắn có ích , tốc độ quay và nhiều thông số
khác . Các thông số ấy có thể ổn định hoặc thay đổi trong một phạm vi rộng
tuỳ theo công dụng của động cơ .
Mỗi chế độ làm việc của động cơ có ảnh hởng nhất định đến tính kinh tế ,
hiệu quả , tuổi thọ , sức bền của các chi tiết và các chỉ tiêu khác .
Chế độ đợc chọn để tính toán gọi là chế độ tính toán . Chế độ tính toán
phải là những chế độ có ảnh hởng nhiều đến sức bền và tuổi thọ của các chi
tiết đối với từng loại động cơ cụ thể và chế độ phụ tải .
Đối với động cơ tĩnh tại , chế độ tính toán thờng là chế độ công suất định
mức . Đối với động cơ trên xe ngời ta thờng tính đối với cả hai chế độ mô
men xoắn có ích lớn nhất và công suất có ích lớn nhất ( đối với động cơ
xăng ) hoặc công suất có ích định mức ( đối với động cơ diesel ).
Chế độ công suất thờng đợc chọn để tính đối với động cơ cao tốc , vì ở đó
các lực khí thể và quán tính đều lớn . Các chế độ tính toán phải tiến hành
8
đối với phụ tải toàn phần ứng với lợng cung cấp nhiên liệu lớn nhất vì ở đó
trạng thái nhiệt của động cơ và phụ tải cơ học cao nhất .
Những chế độ tính toán khác nh : chế độ tải cục bộ , khi thay đổi thành
phần hỗn hợp cháy , thay đổi góc đánh lửa hoặc góc phun sớm nhiên liệu
chỉ đợc tiến hành khi cần khảo sát riêng biệt .
Trong đề tài này chế độ tính toán đợc chọn là chế độ ứng với công suất
cực đại Ne
max
.

2.3. Tính toán các quá trình của chu trình công tác
Tính nhiệt động cơ

A. Chọn các số liệu ban đầu
1. Công suất có ích lớn nhất:
Ne
max
= 44 ( kW)
2. Số vòng quay trong một phút của trục khuỷu :
Số vòng quay đặc trng cho vận tốc góc của trục khuỷu và đợc tính bằng
số vòng quay trong một phút ( v/ph) . Tức là tốc độ trục khuỷu hoặc thờng
gọi tắt là số vòng quay . Số vòng quay đợc chọn để tính toán là số vòng
quay ứng với giá trị của công suất có ích lớn nhất .
n

= 6000(v/ph) .
3. Tốc độ trung bình của pittông C
TB
Giá trị của C
TB
đợc xác định thông qua hai thông số đã biết theo biểu
thức sau :
C
TB
=
30
.nS
=
1000.30
6000.66
= 13,2 ( m/s )
Trong đó :
S : Hành trình của pít tông (m) .

n : Số vòng quay của trục khuỷu động cơ ( v/ph)
4. Số xy lanh của động cơ : i = 4
5. Tỷ số giữa hành trình của pittông và đờng kính xy lanh
a=
D
S
=
65
66
=1,015
6. Tỷ số nén : = 10,5
9
7. Hệ số d lợng không khí :
Hệ số d lợng không khí là tỷ số giữa lợng không khí nạp thực tế vào
xy lanh L
1
và lợng không khí lý thuyết cần để đốt cháy hoàn toàn 1 kg
nhiên liệu L
0
:

0
1
L
L
=

Giá trị của

phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh kiểu động cơ , phơng pháp

tạo hỗn hợp công tác , công dụng và chế độ sử dụng của động cơ . Khi tính
toán ở chế độ công suất lớn nhất ( Ne
max
) thì lợng không khí cần nạp thực tế
vào xy lanh là rất lớn do đó giá trị của

phải phù hợp .
Nếu giá trị của

nhỏ quá hay lớn quá thì lợng không khí cần nạp thực tế
vào xy lanh sẽ không đáp ứng đợc những yêu cầu của quá trình cháy dẫn
đến chất lợng quá trình cháy của động cơ không đảm bảo . Vì những lý do
đó ta chọn :


= 0.9
8. Nhiệt độ môi trờng :
Nhiệt độ của môi trờng cũng ảnh hởng đến chất lợng của quá trình trao
đổi khí . T
0
càng cao thì không khí càng loãng nên khối lợng riêng càng
giảm . Giá trị của T
0
thay đổi theo mùa và theo vùng khí hậu , để tiện tính
toán thì ta lấy giá trị trung bình của T
0
cho cả năm , tức là ta chọn :
T
0
=297

0
K
9. áp suất của môi trờng :
Giá trị của p
0
phụ thuộc vào độ cao so với mực nớc biển . Càng lên cao
thì p
0
càng giảm nên không khí càng loãng và ngợc lại càng xuống thấp thì
p
0
càng tăng . Để tiện sử dụng trong tính toán ta thờng lấy giá trị của p
0
ở độ
cao của mực nớc biển , tức là :

p
0
= 0,103 ( MN/m
2
)
10. Hệ số nạp :
Hệ số nạp
v
là tỷ số giữa lợng khí thực tế đợc nạp vào xy lanh động cơ
và lợng khí có thể nạp vào xy lanh trong một hành trình của pít tông khi
nhiệt độ , áp suất trong xy lanh bằng nhiệt độ và áp suất trớc cửa nạp . Giá
10
trị của
v

< 1 vì khí nạp bị loãng do bị sấy nóng trên đờng vào xy lanh động
cơ và do tổn thất thuỷ lực trong đờng ống nạp . Mặt khác giá trị của
v
cũng có ảnh hởng tới hệ số khí sót
r
, nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
và áp
suất cuối quá trình nạp p
a
. Do đó ta chọn :

v
=0.85
11. áp suất khí cuối quá trình thải cỡng bức :
Giá trị của p
r
phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh : thời điểm bắt đầu mở xu
páp thải , số vòng quay của trục khuỷu và sức cản trên đờng ống thải . Vì số
vòng quay của trục khuỷu trên động cơ ta tính có n = 6000 ( v/ph ) do đó ta
chọn :
p
r
= 0,12 ( MP
a
) .
12. Nhiệt độ cuối quá trình thải :
Giá trị của T
r
phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nh tỷ số nén

,
thành phần hỗn hợp

, số vòng quay n , góc đánh lửa sớm . Giá trị của

càng cao thì khí cháy càng dãn nở nhiều nên T
r
thấp . Thành phần hỗn hợp
càng phù hợp thì quá trình cháy xảy ra càng nhanh , ít cháy rớt nên T
r
giảm .
Vì những lí do đó nên ta chọn :
T
r
= 1000
o
K
13. Độ sấy nóng khí nạp :
Trên đờng vào xy lanh động cơ , khí nạp tiếp xúc với các chi tiết có
nhiệt độ cao của động cơ nên nhiệt độ của khí nạp tăng . Giá trị của
T
phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh : kết cấu của thiết bị sấy nóng , kết cấu và
cách bố trí của các đờng ống nạp và thải , số vòng quay , hệ số d lợng không
khí

. Do đó ta chọn :

T
= 20

o
K
14. Chỉ số nén đa biến trung bình :
Chỉ số nén đa biến của quá trình nén thực tế
,
1
n
thay đổi trong khoảng
rộng từ ĐCD đến ĐCT . Giá trị của n
1
đợc xác định theo công thức kinh
nghiệm của Pêtrốp n
1
= 1,41 -
n
100
. Với n = 6000 là số vòng quay của động
cơ .
11

n
1
= 1,39
15. Hệ số sử dụng nhiệt :
Hệ số sử dụng nhiệt là tỷ số giữa lợng nhiệt biến thành công chỉ thị và
tổng lợng nhiệt cung cấp từ đầu quá trình cháy do đốt cháy nhiên liệu
( điểm C ) cho đến ( điểm Z )

z

= 0,9
16. Nhiệt trị thấp của nhiên liệu : Q
T
= 44 .10
3
(
Kgnl
KJ
)
17. Chỉ số dãn nở đa biến trung bình :
Chỉ số dãn nở đa biến thực tế
2
,
n
thay đổi trong một khoảng rộng suốt
quá trình dãn nở . Để thuận tiện trong việc tính toán và vẫn đảm bảo một độ
chính xác nhất định thì ta dụng giá trị trung bình n
2
n
2
= 1,23
2.4. tính toán các quá trình của chu trình công tác .
2.4.1 Tính toán quá trình trao đổi khí .
ở động cơ 4 kỳ không tăng áp ta có:
- Hệ số khí sót :

r
=
( )
vro

or
TP
Tp

1
=
( )
85,0.1000.103,015,10
297.12,0

= 0,04285
- Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
T
a
=
r
rro
TTT


+
++
1
.
=
04285,01
1000.04285,020297
+
++

= 345,0644 (
0
K)
- áp suất cuối quá trình nạp p
a
p
a
=
( )( )
o
aovr
T
TP


+ 11
=
( )( )
297.5,10
0644,345.103,0.85,004285,0115,10 +
= 0,096(MPa)

2.4.2.Tính toán quá trình nén :
- áp suất cuối quá trình nén :
p
c
= p
a
.
1

n

= 0,096.10,5
39,1
= 2,5212(MPa)
12
- Nhiệt độ cuối quá trình nén :
T
c
= T
a
.
1
1
n

= 345,0644. 10,5
39,0
= 863,305 (
0
K)
2.4.3.Tính toán quá trình cháy :
M
0
=
)
32412
(
21,0
1

0
g
g
g
H
c
+
Với : g
c
= 0,855 ; g
H
= 0,145 ; g
0
= 0.
Vậy ta có :
M
0
=
)
32
0
4
145,0
12
855,0
(
21,0
1
+
= 0,5119 (

Kgnl
Kmol
)
- Lợng không khí thực tế nạp vào xy lanh động cơ ứng với 1 Kg nhiên liệu
M
t
M
t
=
0
M

= 0,9.0,5119 = 0,461 (
Kgnl
Kmol
)
- Lợng hỗn hợp cháy M
1
tơng ứng với khối lợng không khí thực tế
đối với động cơ xăng :
M
1
=
110
1
5119,0.9,0
1
.
0
+=+

nl
M
à

= 0,4698 (
Kgnl
Kmol
)
- Số mol của sản vật cháy M
2
:

Mo
gg
M
hc
79.0
212
2

++=
= 0,5077 (
Kgnl
Kmol
)
- Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
0

:

081,1
4698,0
5077,0
1
2
0
===
M
M

- Hệ số thay đổi phân tử thực tế

:

04285,01
04285,0081,1
1
0
+
+
=
+
+
=
r
r



= 1,077

+ Tính toán t ơng quan nhiệt động :
- Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp công tác ở cuối quá
trình nén à
cvc
:
à
cvc
= 20,223+1,742.10
-3
.T
c
= 20,223+1,742.10
-3
.863,305 = 21,727 (
KKmol
KJ
0
)
13
- Nhiệt dung mol đẳng tích trung bình của khí thể tại điểm z :

à
cvz
=
)(.10) 38,155,1(.596,2423,18
0
3
KKmol
KJ
T

z

+++


= 18,423 + 2,596.0,9 + ( 1,55 + 1,38.0,9).
3
10

.T
z
= 20,7594 + 2,792.
3
10

.T
z
- Tổn thất nhiệt do cháy nhiên liệu không hoàn toàn :

0
3
).1.(10.120 MQ
T

=
=120.10
3
(1-0,9).0,5119 = 6,143.10
3
(

kgnl
KJ
)
- Nhiệt độ cuối quá trình cháy T
z
đợc xác định theo phơng trình nhiệt động
của quá trình cháy sau :

( )
( )
ccvc
r
TT
T
M
QQ
.
1.
.
1
à


+
+

=
zcvz
T
à

Thay các giá trị đã biết ta có :
( )
( )
( )
zz
TT
3
33
10.792,27594,20.077,1305,863.727,21
04285,01.4698,0
9,0.10.143,610.44

+=+
+

88299,43= 22,3578.T
z
+ 0,003.T
2
z
T
2
z
+ 7435,315.T
z
29354547 = 0

'

= 43175525
'
= 6570,809
Vậy T
z
= 2853,151 (
K
0
)
- Tỷ số tăng áp suất :

p
===
305,863
151,2853
077,1
c
z
T
T

3,561
- áp suất cuối quá trình cháy :
p
z
=
p
.p
c
= 3,561.2,5212 = 8,9771 (MPa)

2.4.4. Tính toán quá trình dãn nở
- áp suất cuối quá trình dãn nở :
14
P
b

===
23,1
5,10
9771,8
2
n
z
p

0,4978 (Mpa)
- Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở :
T
b
=
1
2
n
z
T

=
=
)123,1(
5,10

151,2853
1661,312 (
0
K)
2.4.5.Kiểm tra kết quả tính toán.
Ta có : T
r
=
3
r
b
b
p
p
T
=
3
12,0
4978,0
312,1661
= 1033,935 (
0
K)

100.
1000
1000935,1033
=
Tr
% = 3,39% < 5%

Kết quả sai số = 3,39%
Kết luận : Vậy các thông số lựa chọn là hợp lý .
2.5. xác định các thông số đánh giá chu trình công tác
và sự làm việc của động cơ
2.5.1. Các thông số chỉ thị :
a. á p suất chỉ thị trung bình lý thuyết p

i
:
+ Đối với động cơ xăng :
p

i
=














)
1

1(
1
1
)
1
1(
11
1
1
2
1
1
2
n
nn
p
n
p
c




(Mpa) p
i

=
=

)
5,10
1
1(
139,1
1
)
5,10
1
1(
123,1
561,3
15,10
5212,2
139,1123,1
1,3077 (Mpa)
b. á p suất chỉ thị trung bình thực tế p
i
:
+Đối với động cơ 4 kỳ :
p

i
= p
i

.
d
(MPa)
Ta chọn
d
= 0,96
Vậy p
i
= 1,3077.0,96 = 1,2554 (Mpa)
c. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị :
15
+Đối với động cơ 4 kỳ :
g
i
=
==
297.2554,1.4698,0
3
10.85,0.103,0.423

1
3
10.423
o
T
i

pM
vo
p

211,42 (
hkW
g
.
)
d. Hiệu suất chỉ thị :
)(699,38100
42,211.44000
3600
100
.
3600
o
o
o
o
o
o
i
g
T
Q
i
===

2.5.2 Các thông số có ích :

+áp suất có ích trung bình :
p
e
= p
i
- p
cơ
(MPa

)
Với p
cơ
= 0,05 + 0,0155.C
TB
= 0,05 + 0,0155.13,2 = 0,2546 (MPa)
Vậy p
e
= 1,001 (MPa)
+ Hiệu suất cơ khí :

cơ
=
797,0
2554,1
001,1
==
i
e
P
P

+ Suất tiêu hao nhiên liệu có ích :
g
e
=
)
.
(152,265
797,0
42,211
hkW
g
i
g
co
==

+ Hiệu suất có ích :

e
=
i
.
cơ
= 38,699.0,797 = 30,843
+ Công suất có ích của động cơ ở số vòng quay tính toán :
Ne =

.30
ni
h

V
e
p
Ta có : V
h
= 0,2189 (dm
3
)
= 4 ( vì động cơ tính toán là động cơ bốn kỳ )
Vậy : Ne =
824,43
4.30
6000.4.2189,0.001,1
=
(kW)
+ Mô men xoắn có ích của động cơ ở số vòng quay max là:
16
M
e
=
70
6000.14,3
824,43.
4
10.3
.
4
10.3
==
n

e
N

(Nm)
Ne =
4.0%100
824,43
44824,43
%100 =

=

tt
e
N
cho
e
N
tt
e
Ne
(%)
Vậy: N
e
= 0,4 % < 5% Thoả mãn yêu cầu
Kết luận : Các thông số lựa chọn là hợp lý .
2.6. Dựng đồ thị công của chu trình công tác
Đồ thị công chỉ thị là đồ thị biểu diễn các quá trình của chu trình công
tác xảy trong xy lanh động cơ trên hệ toạ độ p V . Việc dựng đồ thị đợc
chia làm hai bớc : dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết và hiệu chỉnh đồ thị đó

để đợc đồ thị công chỉ thị thực tế .
Đồ thị công chỉ thị lý thuyết đợc dựng theo kết quả tính toán chu trình
công tác khi cha xét các yếu tố ảnh hởng của một số quá trình làm việc thực
tế trong động cơ .
Đồ thị công chỉ thị thực tế là đồ thị đã kể đến các yếu tố ảnh hởng khác
nhau nh góc đánh lửa sớm hoắc góc phun sớm nhiên liệu , góc mở sớm và
đóng muộn các xu páp cũng nh sự thay đổi thể tích khi cháy .
Sau khi tính toán , để thuận tiện cho việc vẽ và kiểm tra đồ thị, ta chọn tỉ
lệ nh sau:
chọn à
p
=0.0359 (MPa/mm)
chọn à
v
=0.000949 (dm
3
/mm)
Bảng 1.1 . Xác định các điểm trên đờng nén và dãn nở đa biến
e1 Vn=Va/e1 Pn=Pa*e1^n1 Vd=Va/e2 Pd=Pb*e2^n2
1 0.142468 0.096 0.142468 0.4978
2 0.071234 0.251596 0.071234 1.16767448
3 0.047489 0.442048 0.047489 1.92271111
4 0.035617 0.659378 0.035617 2.73897887
5 0.028494 0.899165 0.028494 3.60402668
6 0.023745 1.158514 0.023745 4.51004557
17
7 0.020353 1.435349 0.020353 5.45161881
8 0.017809 1.72809 0.017809 6.42474028
9 0.01583 2.035487 0.01583 7.42631179
10 0.014247 2.356521 0.014247 8.4538569

10.5 0.013568 2.52188 0.013568 8.97672106
Hình 2 : Đồ thị công của động cơ MAZDA- WAGON 0.7 ứng với chế độ
công suất có ích lớn nhất
2.7. Dựng đờng đặc tính ngoài của động cơ
Đặc tính ngoài là đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của các chỉ tiêu nh công suất
có ích Ne, mômen xoắn có ích Me, lợng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ
Gnl và suất tiêu hao nhiên liệu có ích g
e
vào số vòng quay của trục khuỷu
n(vg/ph) khi bớm ga mở hoàn toàn .
18
Với động cơ xăng, ta có :
N
e
=N
emax

+
32
N
n
n
N
n
n
N
n
n
(kW)
M
e
=

+
2
1
N
n
n
N
n
n
N
e
M
(Nm)
g
e

=


















+
2
8,02,1
N
n
n
N
n
n
N
e

g
(g/kWh)
G
nl
=g
e
.N
e
(kg/h)
Trong đó : Ne
max
- công suất có ích lớn nhất tính đợc , (kW)

N
e
M
- mômen xoắn có ích ứng với công suất lớn nhất , (Nm)
ge
N
e
- suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với số vòng quay n
N
,(g/kWh)
n
N
- số vòng quay lớn nhất , (v/ph)
N
e
, M
e

, g
e
: Là các giá trị biến thiên của công suất , mô men xoắn và
suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với từng giá trị số vòng quay
Kết quả tính các thông số công tác của động cơ theo đờng đặc tính
ngoài đợc giới thiệu trong bảng 2.2
Bảng 2.2 . Các thông số công tác của động cơ MAZDA WAGON 0.7
theo đờng đặc tính ngoài
n( v/ph) Ne(Kw) Me(Nm) Ge(g/kWh) Gl(kg/h)
600 4.796 90.47 293.7884 1.409009
800 6.544593 92.59111 286.5999 1.875679
1000 8.351852 94.52778 279.8827 2.337539
1200 10.208 96.28 273.6369 2.793285
1400 12.10326 97.84778 267.8624 3.242009
1600 14.02785 99.23111 262.5594 3.683144
1800 15.972 100.43 257.7277 4.116428
2000 17.92593 101.4444 253.3675 4.541846
19
2200 19.87985 102.2744 249.4786 4.959597
2400 21.824 102.92 246.0611 5.370036
2600 23.74859 103.3811 243.1149 5.773637
2800 25.64385 103.6578 240.6402 6.170941
3000 27.5 103.75 238.6368 6.562512
3200 29.30726 103.6578 237.1048 6.948892
3400 31.05585 103.3811 236.0442 7.330554
3600 32.736 102.92 235.455 7.707854
3800 34.33793 102.2744 235.3371 8.080989
4000 35.85185 101.4444 235.6907 8.449947
4200 37.268 100.43 236.5156 8.814463
4400 38.57659 99.23111 237.8119 9.173972

4600 39.76785 97.84778 239.5796 9.527565
4800 40.832 96.28 241.8186 9.873938
5000 41.75926 94.52778 244.5291 10.21135
5200 42.53985 92.59111 247.7109 10.53758
5400 43.164 90.47 251.3641 10.84988
5600 43.62193 88.16444 255.4887 11.14491
5800 43.90385 85.67444 260.0847 11.41872
6000 44 83 265.152 11.66669

Để vẽ các đờng đặc tính ngoài của động cơ ta chọn tỷ lệ xích nh sau:
à
Ne
= 0,22(kW/mm)
à
Me
= 0,691(Nm/mm)

à
ge
= 5,8757 (g/kWh/mm)
à
Gnl
=0,1166(kg/h/mm)
20
2600
2200
18001400
1000
600 5400
500046004200380034003000 60005800

Hình 3 : Đờng đặc tính ngoài của động cơ MAZDA- WAGON 0.7
phần 3
tính toán động lực học
3.1. Mục đích và nội dung
Phần tính toán động lực học của đồ án nhằm xác định quy luật biến
thiên của lực khí thể , lực quán tính và hợp lực tác dụng lên pít tông cũng
nh các lực tiếp tuyến và pháp tuyến tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu . Trên cơ
sở đó sẽ xây dựng đồ thị véc tơ lực ( phụ tải ) tác dụng lên bề mặt cổ
khuỷu , cổ trục và bạc đầu to thanh truyền cũng nh đồ thị mài mòn bề mặt .
Từ các đồ thị véc tơ phụ tải ta biết đợc một cách định tính tình trạng chịu
lực của bề mặt và mức độ đột biến của tải thông qua hệ số va đập .
21
Phần này gồm những nội dung chính sau :
a- Triển khai đồ thị công chỉ thị thành đồ thị lực khí thể tác dụng lên đỉnh
pít tông .
b- Xây dựng đồ thị lực quán tính của các khối lợng tham gia chuyển động
tịnh tiến .
c- Xác định đồ thị hợp lực của lực khí thể và lực quán tính chuyển động
tịnh tiến .
d- Phân tích hợp lực ra các thành phần nh lực ngang N , lực tiếp tuyến T ,
lực pháp tuyến Z .
e- Xác định các lực quán tính ly tâm P
r2
và P
r
f- Xây dựng đồ thị véc tơ phụ tải (đtvtpt) cổ khuỷu .
g- Triển khai đtvtpt cổ khuỷu thành đồ thị dạng : Q
ck
-

và xác định hệ số
va đập .
h- Xây dựng đtvtpt bạc đầu to thanh truyền .
i- Xây dựng đồ thị mài mòn .
3.2. triển khai đồ thị công chỉ thị p_v thành đồ thị
lực khí thể P
k
tác dụng lên pít tôngtheo góc quay
Đồ thị công chỉ thị thể hiện sự biến thiên áp suất tuyệt đối bên trong xy
lanh theo sự thay đổi thể tích của xy lanh trong suốt một chu trình công tác .
Lực khí thể đợc tạo bởi sự chênh áp suất giữa mặt trên và mặt dới
đỉnh pittông và đợc xác định nh sau:

( )
)(
4
2
MPa
D
ppp
ok

=
Trong đó :
p : áp suất khí thể trong xi lanh,
[ ]
MPa
p
o

: áp xuất phía dới đỉnh pittông,
[ ]
MPa
D : đờng kính danh nghĩa của pittông,
[ ]
m
Lực P
k
đợc coi nh tập trung thành một véc tơ tác dụng dọc theo phơng đờng
tâm xy lanh và cắt đờng tâm chốt pít tông .
22
Trục hoành trùng với đờng p
o
của đồ thị công biểu diễn góc quay
với tỷ lệ xích à

= 1,5 (độ/1mm)
Trục tung biểu diễn lực P
k
với tỷ lệ xích
[ ]
MPa
D
pP
4
2

àà
=
Trong đó

[ ]
MPa
p
à
là tỷ lệ xích áp suất trên đồ thị công
Kết quả triển khai đồ thị công thành đồ thị lực khí thể P
k
theo góc quay
đợc giới thiệu trên hình 4
375150
30
15 135
120
105
90
75
60
45 255
240
225
210195180
165
360
345
330
315
300
285
270 600480
465450435

420
405
390
585570555540525510
495
705
690
675
660
645
630
615
720
Hình 4 : Triển khai đồ thị công thành đồ thị lực khí thể P
k
theo góc quay
23
3.3. quy dẫn khối lợng.
3.3.1. Khối lợng các phần tử tham ra chuyển động tịnh tiến
Khối lợng nhóm pít tông đợc xác định theo biểu thức :
M
np
= m
p
+ m
c
+ m
k
+ m
x

(kg)
trong đó:
m
p
: khối lợng của pittông, (kg)
m
x
: khối lợng của các xéc măng, (kg)
m
c
: khối lợngcủa chốt pittông (kg)
m
k
: Khối lợng của các khoá hãm chốt (kg)
Do tài liệu của động cơ MAZDA WAGON 0.7 không có các thông số về
khối lợng , do đó để giải quyết vấn đề này ta chọn tơng đơng các thông số
khối lợng của động cơ MAZDA WAGON 0.7 với động cơ MeM3-965
của Nga vì động cơ này có đờng kính xy lanh là 67 (mm) . Do đó ta có thể
coi đờng kính của 2 động cơ này là tơng đơng nhau .
Tra bảng 5P trang 174 (HDĐAMHĐCĐT) ta có :
Khối lợng pít tông : m
p
= 0,194 (kg)
m
x
(khí) = 0,0085 (kg) (có hai xéc măng khí) và m
x
(dầu) = 0,01(kg)
m
c

= 0,064 (kg)
m
k
= 0,0011 (kg)
từ đó ta có : m
np
= 0,194+0,064+0,0085.2+0,01+0,0011 = 0.2861(kg)
Khối lợng nhóm pít tông ứng với 1 đơn vị diện tích đỉnh pít tông :

2624,86
4
)065,0.(14,3
2861,0
4
.
2861,0
22
,
====
D
F
m
m
pt
np
pt

(Kg/
2
m

)
Khối lợng m
np
coi nh đợc tập trung tại giao điểm tâm chốt pít tông với đờng
tâm thân thanh truyền và do ta coi CCKTTT là cơ cấu giao tâm nên đờng
tâm chốt pít tông cũng cắt đờng tâm xy lanh . Nh vậy khối lợng m
np
sẽ
chuyển động tịnh tiến qua lại dọc theo đờng tâm xy lanh với chuyển vị , vận
tốc và gia tốc nh của pít tông .
3.3.2. khối lợng thanh truyền và trục khuỷu
24
Khi động cơ làm việc thanh truyền tham gia chuyển động song phẳng ,
đầu nhỏ tham gia chuyển động tịnh tiến cùng nhóm pít tông , đầu to tham
gia chuyển động quay cùng cổ khuỷu và thân chuyển động lắc . Khi quy
dẫn phải dựa trên những nguyên tắc sau :
- Tổng khối lợng sau phân chia phải bằng khối lợng thanh truyền
- Trọng tâm của thanh truyền không thay đổi
- Mô men quán tính đối với trọng tâm của thanh truyền không thay đổi
+ Toàn bộ khối lợng thanh truyền đợc quy dẫn về đờng tâm đầu nhỏ (tham
gia chuyển động tịnh tiến ) và về đờng tâm đầu to ( tham gia chuyển động
quay ) theo nguyên lý sau :
m
tt
= m
1
+m
2
m
1

.l
1
= m
2
.(l l
1
)

Hình 5 : Sơ đồ quy dẫn khối lợng thanh truyền về hai điểm
Phần khối lợng quy dẫn m
2
coi nh tập trung tại tâm cổ khuỷu , quay xung
quanh trục khuỷu với vận tốc

, bán kính R gây nên lực P
r2
Khối lợng thanh truyền và trục khuỷu.
Khối lợng thanh truyền
m
1
= 0,125 ( kg )
m
2
= 0,314 ( kg )
Khối lợng quy dẫn trên 1 đơn vị diện tích đỉnh pít tông :

)/(689,37
4
065,0.14,3
125,0

4
.
125,0
2
22
1
1
,
mKg
D
F
m
m
pt
====

25

)/(675,94
4
065,0.14,3
314,0
4
.
314,0
2
22
2
2
,

mKg
D
F
m
m
pt
====


+ Khối lợng khuỷu trục
Phần khối lợng không cân bằng của hai má khuỷu và cổ khuỷu (sau khi
trừ bỏ phần khối lợng gây lực quán tính tơng đơng với các đối trọng ) đợc
quy dẫn về đờng tâm cổ khuỷu và ký hiệu là m
kh
.Khối lợng không cân bằng
m
kh
cũng quay quanh đờng tâm trục khuỷu với vận tốc góc

và bán kính
quay R gây nên lực quán tính ly tâm P
rk
nhng chỉ tác dụnglên các bạc cổ
trục mà thôi . Trong khi đó P
r2
vừa tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu vừa tác
dụng lên bạc cổ trục .
m
kh
=6,620(kg)

Để xác định khối lợng cha tự cân bằng của trục khuỷu ta chia trục khuỷu
thành 4 phần : a, b, c, d

Hình 6 : Sơ đồ quy dẫn trục khuỷu
26
+ Phần a : là khối lợng cổ khuỷu và 1 phần má khuỷu cha tự cân bằng đợc
quy về đờng tâm chốt khuỷu với bán kính quay R.
+ Phần b : là khối lợng của 2 má khuỷu (2m

m
) cha tự cân bằng với trọng
tâm 0 , có bán kính quay

. Khi tính toán ta quy dẫn 2m

m
về tâm quay cổ
khuỷu với bán kính quay R sao cho lực quán tính ly tâm do khối lợng quay
thay thế m
mr
sinh ra ở bán kính R bằng lực quán tính ly tâm do khối lợng
2m

m
sinh ra ở bán kính

nghĩa là :
m
mr
.R.

2

= m
2



m

do đó : m
mr
=
R
m
m


.
+ Phần c : Là phần khối lợng các cổ trục và một phần các má khuỷu đã tự
cân bằng với tâm quay 0 của trục khuỷu .
+ Phần d : là khối lợng của các đối trọng cha tự cân bằng với tâm quay 0
và có bán kính quay là
d

. Để đơn giản cho việc tính toán ta quy dẫn khối l-
ợng đối trọng M
d
về tâm quay 0 với bán kính quay
d

.
Nh vậy khối lợng tham gia chuyển động quay cha tự cân bằng của trục
khuỷu là:
m
k
= m
ck
+ 2m

m
Khối lợng của cổ khuỷu m
ck
đợc tính :
m
ck
= V
ck
.
thep

Trong đó :
thep

là khối lợng riêng vật liệu làm cổ khuỷu :

thep

= 7,8kg/dm
3

V
ck
: là thể tích cổ khuỷu
V
ck
=
).(
4
.
22
ckck
ck
dD
l


Với : D
ck
- đờng kính ngoài cổ khuỷu : D
ck
= 0,52 (dm)
d
ck
- đờng kính trong cổ khuỷu : d
ck
= 0,45(dm)
l
ck
Chiều dài cổ khuỷu : l
ck

= 0,315 (dm)
27