ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG THỰC HIỆN TRÊN XE DIESEL.240

Trường: ĐHSPKT Vinh Khoa: Cơ khí Động Lực
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM KỸ THUẬT VINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
THỰC HIỆN TRÊN XE DIESEL.240
Giáo viên hướng dẫn : DƯƠNG XUÂN MỸ
Sinh Viên Thực Hiện : PHAN VĂN NGỌC
Lớp : ĐHCN OTO B_K3
GVHD: D¬ng Xu©n Mü 1 SVTH: Phan Văn Ngọc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc
Vinh, thỏng 06/2011
NHậN xét - đánh giá Đồ áN
Giáo viên hớng dẫn:
Kết quả đánh giá






Giáo viên bảo vệ:
Kết quả đánh giá







lời nói đầu
Ôtô ngày càng đợc sử dụng rộng rãi ở nớc ta nh một phơng tiện đi lại

cá nhân cũng nh vận chuyển hành khách, hàng hoá rất phổ biến. Sự gia tăng
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 2 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc
nhanh chóng số lợng ôtô trong xã hội, đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang
kéo theo nhu cầu đào tạo rất lớn về nguồn nhân lực phục vụ trong nghành
công nghiệp ôtô nhất là trong lĩnh vực thiết kế.
Sau khi học xong giáo trình Động cơ đốt trong chúng em đợc tổ
bộ môn giao nhiệm vụ làm đồ án môn học. Vì bớc đầu làm quen với công
việc tính toán, thiết kế ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vớng mắc.
Nhng với sự quan tâm, động viên, giúp đỡ, hớng dẫn tận tình của thầy giáo
Dơng Xuân Mỹ, cùng các Thầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắng
hết sức để hoàn thành đồ án trong thời gian đợc giao. Qua đồ án này giúp
sinh viên chúng em nắm đợc các lực tác dụng, công suất của động cơ và
điều kiện đảm bảo bền của một số nhóm chi tiết ô tô,máy kéo. Vì thế nó
rất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ôtô.
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều không
tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận đợc sự quan tâm
đóng góp ý kiến của các Thầy, các bạn để em có thể hoàn thiện đồ án của
mình hơn và cũng qua đó rút ra đợc những kinh nghiệm qúi giá cho bản thân
nhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập và công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Vinh,Ngày tháng năm 2011
Sinh viên thực hiện
Phan Vn Ngc
CHƯƠNG I
TíNH TOáN CHU TRìNH CÔNG TáC CủA ĐộNG CƠ ĐốT TRONG.
1.1 Trình tự tính toán:
1.1.1. Số liệu ban đầu:
1. Công suất của động cơ
e

N
= 80 (mã lực)
2. Số vòng quay trục khuỷu
220n =
(v/ph)
3. Đờng kíng xilanh D = 110 (mm)
4. Hành trình pistong S = 125 (mm)
5. Dung tích công tác
h
V
= 1.18791 (
3
dm
)
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 3 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc
6. Số xilanh i = 4
7. Tỉ số nén
4.16=

8. Thứ tự làm việc của xilanh 1-2-4-3
9. Suất tiêu hao nhiên liệu
183=
e
g
(g/ml.h)
10. Góc mở sớm xupap nạp
10
1
=

( độ )
11. Góc đóng muộn xupap nạp
40
2
=

(độ )
12. Góc mở sớm xupap thải
40
1
=

(độ )
13. Góc đóng muộn xupap thải
10
2
=

( độ )
14. Chiều dài thanh truyền
230=
tt
l
( mm )
15. Khối lợng nhóm piston
2,2=
pt
m
( kg )

16. Khối lợng nhóm thanh truyền
9.3=
tt
m
( kg )
17. Góc phun sớm
22=
i

(độ)

1.1.2. Các thông số cần chọn :
1. áp suất môi trờng
k
p
:
áp suất môi trờng
k
p
là áp suất khí quỷên trớc khi nạp vào động cơ ( với động cơ
không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trớc xupap nạp nên ta chọn
0
pp
k
=
) .
ở nớc ta chọn
0
pp
k

=
= 0,1 (MPa)
2. Nhiệt độ môi trờng
k
T
:

Nhiệt độ môi trờng đợc chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm . Với động
cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trờng bằng nhiệt độ trớc xupap nạp nên:

)297(24
00
0
KCTT
k
==
3. áp suất cuối quá trình nạp
a
p
:
áp suất cuối quá trình nạp
a
p
phụ thuộc vào rất nhiều thông số của động cơ nh
chủng loại của động cơ , tính năng tốc độ n, hệ số cản trên đờng nạp , tiết diện lu thông
Vậy cần xem xét động cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn
a
p
.
áp suất cuối quá trình nạp

a
p
có thể chọn trong phạm vi:

ka
pp ữ= )9,08,0(
. Ta chọn
a
p
= 0,089 ( MPa )
4. áp suất khí thải
r
p
:
áp suất khí thải
r
p
cũng phụ thuộc các thông số nh
a
p
:
áp suất khí thải
r
p
có thể chọn trong phạm vi:

r
p
= (1,05
ữ

1,15).
k
p
; Ta chọn
r
p
= 0,115 (MPa)
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 4 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc
5. Mức độ sấy nóng môi chất

:
Mức độ sấy nóng môi chất

chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hỗn
hợp ở bên ngoài hay bên trong xilanh :

Với động cơ Điêzen : C =
C
00
4020 ữ
; Ta chọn:

=
C
0
30

6. Nhiệt độ khí sót (khí thải)
r

T
:
Nhiệt độ khí sót
r
T
phụ thuộc vào chủng loại động cơ . Nếu quá trình giãn nở càng triệt
để , nhiệt độ
r
T
càng thấp :

Thông thờng ta chọn :
r
T
=
K
0
1000700 ữ
; Ta chọn
r
T
= 900
K
0
7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt
t

:
Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt
t

đợc chọn theo hệ số d lợng không khí

để hiệu
đính. Thông thờng có thể chọn
t

theo bảng sau:

0.8 1.0 1.2 1.4
t

1.13 1.17 1.14 1.11
với các loại động cơ diezen có
1.4

f
có thể chọn
t

= 1,11
8. Hệ số quét buồng cháy
2

:
Với động cơ không tăng áp ta thờng chọn
2

= 1.
Với động cơ tăng áp ta thờng chọn

2
0.9 0.95

= ữ
9. Hệ số nạp thêm
1

:
Hệ số nạp thêm
1

phụ thuộc vào pha phối khí . Thông thờng ta có thể chọn:

07,102,1
1
ữ=

; Ta chọn
1

= 1,02
10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z
z

:
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z
z

phụ thuộc vào chu trình công tác của động
cơ , thể hiện nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn

1kg nhiên liệu :
Với động cơ Điêzen ta thờng chọn :
z

=
85,070,0 ữ
; Ta chọn
z

= 0,75
11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
b

:

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
b

tùy thuộc vào động cơ Xăng hay Điêzen,
b

bao giờ
cũng lớn hơn
z

:

GVHD: Dơng Xuân Mỹ 5 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc
Với động cơ Điêzen thờng chọn :

b

=
90,08,0 ữ
; Ta chọn
b

= 0,82
12. Hệ số hiệu đính đồ thị công
d

:
Hệ số hiệu đính đồ thị công
d

thờng chọn trong phạm vi:

d

= (
97,092,0 ữ
) ; Ta chọn
d

= 0,97
13. Hệ số tăng áp ; Ta chọn

= 1,8
14. Chỉ số giản nở đa biến trung bình cuả khí sót m:
Thờng đợc chọn : m =

)5,145,1( ữ
; Ta chọn m= 1,5
1.2. Tính toán các quá trình công tác:
1.1.2.Tính toán quá trình nạp:
1. Hệ số khí sót
r

:
Hệ số khí sót
r

đợc tính theo công thức :

( )
2
1
( )
1 2
1
1.5
( )
1
0,0304
. . .( )
1.(297 30) 0.115 1
0.0304
720 0.089
0.115
16.4 1.02 1.02 1.1
0.089

k
r
r
r a
r
m
t
a
p
p
p
p



+
= ì ì =


+
= ì ì =

ì ì ì
ữ


2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp
a

:

Nhiệt độ cuối quá trình nạp
a

đợc tính theo công thức sau:

a

=
1
( )
( ) . . .( )
1
m
a
m
k t r r
r
r
p
T
p



+ +
+
(
)
0
K

( )
1.5 1
1.5
0.089
297 30 1.1 0.03044 900
0.115
344.2( )
1 0.0344
o
k


+ + ì ì ì
ữ

= =
+
3. Hê số nạp
v

:
Hê số nạp
v

đợc tính theo công thức:
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 6 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc

1
( )

1 2
1
( )
1 ( )
k a
r
m
v t
k k a
p
p
p p




= ì ì ì ì ì ì

+


1
1.5
1 297 0.089 0.115
16.4 1.02 1.1 0.8096
16.4 297 30 0.1 0.089
v

= ì ì ì =
ữ

+


4. Lợng khí nạp mới
1

:
Lợng khí nạp mới
1

đợc xác định theo công thức sau:

1

=
kee
vk
pg
p

10.342
3

(kmol/kg nhiên liệu)
Trong đó :

h
V
: là thể tích của động cơ đợc xác định theo công thức :

( )
2
3 3
2
3.14. 110.10 .125.10
. .
1,18791
4 4
h
D S
V


= = =
(
3
dm
)
e
p
: là áp suất trung bình đợc xác định theo công thức:

. .
30.80.4
0.9183

. . 1.18791.2200.4
e
e
h
p
V n i


= = =
(MPa)
Vậy thay các thông số vào ta có:
1

=
kee
vk
pg
p

10.342
3


=
3
342.10 .0,1.0,8096
0,70074
183.0,9183.297
=
(kmol/kg nhiên liệu)

5. Lợng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu
0
M
:
Lợng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu
0
M
đợc tính theo công
thức:








+=
3241221,0
1
0
OHC
M
(kmol/kg nhiên liệu)
Đối với động cơ Điêzen ta có ; C = 0,855 ; H = 0,145 ; O = 0,004
Vậy:
0
1 1 0.87 0.126 0.004
0.4946
0,21 12 4 32 0.21 12 4 32

C H O
M

= ì + = + =
ữ ữ

(kmol/kg nl)
6. Hệ số d lợng không khí

:
Đối với động cơ Điêzen :
1
0
0.70074
1,4166635
0.4946
M
M

= = =
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 7 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc
1.2.2. Tính toán quá trình nén:
1. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :

19,806 0,00209. .
2
v
bv
mc T av T= + = +

(kJ/kmol.độ)
Có
19.806
v
a =
,
0.00209
2
bv
=
2. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
Do hệ số d lợng không khí
4804,1=

> 1 , tính theo công thc sau:

"
5
1,634 1 187,36
19,876 427,86 10
2
v
mc



= + + ì + ì ì
ữ ữ

(kJ/kmol.độ)

5
"
''
1.634 1 187.36
19,876 427,86 .10 .
1,4166635 2 1,4166635
21,02041 0,002626. .
2
v
v
T
b
T a T


= + + + =
ữ ữ

= + = +
Vậy
''
''
21.02041; 0.002626
2
v
v
b
a = =
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
. .
2 2
.
.
1 1 2
v
r c v
v v
r
v v
r
v r v v
v
r r
mc mc b

mc a
b b
T
a a b
a T





+
= = + =
+

+
ữ
+

= + = +
+ +
"
'
"
'
.
19,806 0.034.21,02041
19,842
1 1 0,034
.
0,00209 0.0304.0,002626

2 2
0,00211
2 1 1 0,0304
v r v
v
r
v v
r
v
r
a a
a
b b
b





+
+
= = =

+ +




+

+
= = =
+ +



4. Chỉ số đa biến trung bình
1
n
:
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 8 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc
Chỉ số đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số
vận hành nh kích thớc xilanh, loại buồng cháy , số vòng quay, phụ tải, trạng thái nhiệt của
động cơ Tuy nhiên
1
n
tăng giảm theo quy luật sau:
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho
1
n
tăng.
Chỉ số đa biến trung bình
1
n
đợc xác định bằng cách giải phơng trình:

( )
1
2

314,8
1
1
'
'
1
1
++
=
n
a
v
v
b
a
n

Ta chọn
1
n
= 1,3678
Thay vào VT = 0,3678
Thay vào VP=
( )
( )
1,3678 1
8,314
0,3678
19,842 0,00211.344,2 16,4 1

=
+ +
Với sai số
0,2%p
thỏa mãn. Vậy
1
1,3678N =
5. áp suất cuối quá trình nén
c
p
:
áp suất cuối quá trình nén
c
p
đợc xác định theo công thức:

( )
( )
1
1,3678 1
. 0,089.16,4 4,0837
n
c a
p p Mpa


= = =


6. Nhiệt độ cuối quá trình nạp

c
T
:
Nhiệt độ cuối quá trình nạp
c
T
đợc xác định theo công thức :

( )
1
1,3678 1
1
. 344,2.16,4
n
c a
T T



= = =
963 (
K
0
)
7. Lợng môi chất công tác của quá trình nén
c
M
:
Lợng môi chất công tác của quá trình nén
c

M
đợc xác định theo công thức:

( )
1
1 0,70074.(1 0,03044) 0,722
c r r r
M M M M

= + = + = + =
( kmol/kgn.l )
1.2.3. Tính toán quá trình cháy:
1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
0

:
Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
0

đợc xác định theo công thức:

2 1
0
1 1 1
1
M M M M
M M M

+
= = = +

Trong đó độ tăng mol
M
của các loại động cơ đợc xác định theo công thức:
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 9 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc

( )








++=
nl
OH
MM
à

1
324
.1.21,0
0
Đối với động cơ Điêzen:

+=
324
OH
M
Do đó : Với động cơ Điêzen:
0
0
0,87 0,004
4 32 4 32
1 1 1.0451
. 1,4166635
H O
M


+ +
= + = + =
2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế

: ( Do khí sót )
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế

đợc xác định theo công thức:

0
1,0451 0,0304
1.0438
1 1 0,0304

r
r



+
+
= = =
+ +

3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z
z

: ( Do cháy cha hết )
Trong đó :
9146,0==
b
z
z



Ta có hệ số thay đổi phân tử tại điểm z
z

đợc xác định theo công thức:

0
1
1,0438

1 . 1 1,0401
1 1 0,0304
z z
r




= + = + =
+ +
4. Lợng sản vật cháy
2
M
:
Ta có lợng sản vật cháy
2
M
đợc xác định theo công thức sau:

2
M
=
1 0 1
. 1,0401.0,70074 0.7323M M M

+ = = =
(kmoll/kg n.l)
5. Nhiệt độ tại điểm z
z
T

:
Đối với động cơ Điêzen, tính nhiệt độ
z
T
bằng cách giải phơng trinh cháy

( )
(
)
zpzzcv
r
Hz
TmcTmc
M
Q
314,8
1.
.
"'
1



=++
+
Trong đó:
H
Q
- Nhiệt trị của dầu Điêzel ,
H

Q
= 42,5.
3
10
( kJ/kgn.l )

"
pz
mc
- Tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại z:

""
314,8
vzpz
mcmc +=
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 10 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc

"
vz
mc
- Tỉ nhiệt đẳng tích của sản vật cháy tại điểm z đợc tính :
( )
( )
( ) ( ) ( )
( )
"
0
0
" " "

0
0
" " "
. 1 .
.
. 1
0,0304
1,0451. 21,02041 0,002626. . 0,9146 1 0,9146 . 19,806 0,00209.
1,0401
0,0304
1,0451. 0,9146 1 0,9146
1,0401
.
r
v z z v
vz v v
r
z z
vz v v
mc x x mc
mc a b T
x x
T T
mc a b

+ +
ữ

= = +

+ +
ữ


+ + + +
ữ

=

+ +
ữ

= + 20,92654 0,00274.
z z
T T= +
Chỉnh lý lại ta có :
zzpppz
TTbamc .00274,024054,29
"""
+=+=

" "
8,314 8,314 20,92654 0,00274. 29,24054 0,00274.
pz vz z z

mc mc T T= + = + + = +
Thay các thông số tính đợc vào phơng trình cháy ta có:
0,75.42500
(19,842 0,0211. 8,314.1,8).963
0,70074.(1 0,0304)
1,0401.(29,24054 0,00274. ).
z z
T
T T
+ + +
+
= +
Giải phơng trình =>
0
2174,5( )
z
T k =
6. áp suất tại điểm z
z
p
:
Với

là hệ số tăng áp :
8,1. ==
c
z
z
T
T

Ta có áp suất tại điểm z
z
p
đợc tính theo công thức sau:

. 1,8.4,0837 7,351
z c
p p

= = =
(MPa)
Chú ý: - Hệ số tăng áp

đợc chọn sơ bộ ở bộ phận thông số chọn. Sau khi tính toán hệ số
giãn nở

( ở quá trình giãn nở) phảI đảm bảo

p
, nếu không thì phải chọn lại

.


đợc chọn sơ bộ trong khoảng
1,5 2ữ
1.2.4 Tính toán quá trình giãn nở:
1. Hệ số giãn nở sớm

:

. 1,0401.2174,5
1,3048
. 1,8.963
z z
c
T
T



= = =
( Thỏa mạn vì

<
)
2. Hệ số giãn nở sau

:
Ta có hệ số giãn nở sau

đợc xác định theo công thức sau:

16,4
12,5693
1,3048

= = =

3. Chỉ số giãn nở đa biến trung bình
2
n
:
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 11 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc
Ta có chỉ số giãn nỡ đa biến trung bình
1
n
đợc xác định từ phơng trình cân bằng
sau:

( )
( ) ( )
( )
bz
vz
vz
bzr
Hzb
TT
b
a
TTM
Q
n
+++
+

=
.
2 1.
.
314,8
1
"
"
1
*
2



Trong đó:

b
T
là nhiệt trị tại điểm b và xác định theo công thức:

1.1173
1
2
==
n
z
b
T
T

(
K
0
)

*
H
Q
: Nhiệt trị tính toán, đối với động cơ Điêzen:
42500
*
==
HH
QQ
( kJ/kgn.l )
Chú ý: Thờng để xác định
2
n
ta có thể chọn
2
1,15 1,25n = ữ
. Ta chọn
2
1,2438n =
.
Thay
2
n
vào hai vế của phơng trình và so sánh:

VT=0,2438
( )
( ) ( )
( )
8,314
0,82 0,75 .42500
0,00272
20,92654 . 2174,5 1173,1
0,7007. 1 0,0304 .1,0438. 2174,5 1173,1 2
0,2442
VP =

+ + +
+
=
Sai số 0,0004 < 0,2% . Vậy
2
n
=1,2438
4. Nhiệt cuối quá trình giãn nở
b
T
:
Ta có công thức xác định nhiệt cuối quá trình giãn nở
b
T
:

2
1

1,3438 1
2174,5
1173.1
12,569
z
b
n
T
T



= = =
(
K
0
)
5. áp suất cuối quá trình giãn nở
b
p
:
áp suất cuối quá trình giãn nở
b
p
đợc xác định theo công thức :

2
1,3438
7,351
0,3155

12,5693
z
b
n
p
p

= = =
( MPa )
6. Tính nhiệt độ khí thải
tr
T
:
Tính nhiệt độ khí thải đợc tính theo công thức:

1
1,5 1
1,5
0,115
. 1173,1. 838,01
0,3155
m
m
r
rt b
b
p
T T
p

= = =
ữ
ữ


(
K
0
) ;
Ta chọn ban đầu
r
T
= 900 (
K
0
)
Sai số của nhiệt độ khí thải tính toán
tr
T
và nhiệt độ khí thải đã chọn ban đầu:
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 12 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc

838,1 900
.100% .100% 7,5% 15%
838,1
rt r

rt
rt
T T
T


= = = <
thoả mản
1.2.5. Tính toán các thông số chu trình công tác.
1. áp suất chỉ thị trung bình
'
i
p
:
Với động cơ Điêzen áp suất chỉ thị trung bình
'
i
p
đợc xác định theo công thức:

'
i
p
=
( )
8585,0
1
1
1
11

1
1
.
1.
1
1
1
1
2
12
=

+

nn
c
nn
p




( MPa )
2. áp suất chỉ thị trung bình thực tế
i
p
:
Do có sự khác nhau giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung
bình trong thực tế đợc xác định theo công thức:

'
. 0,8585.0,97 0,8328
i i d
p p

= = =
( MPa )
Trong đó:

97,0=
d

là hệ số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và
chủng loại động cơ.
3. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị
i
g
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao chỉ thị
i
g
:

i
g
=
3
3
1
432.10 . .
432.10 .0,8096.0,1
201,8
. . 0,70074.0,8328.297
v k
i k
p
M p T

= =

( g/kW.h )
4. Hiệu suất chỉ thị
i

:
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị :


3 3
3,6.10 3,6.10
0,4197
. 201,8.42500
i
i H
g Q

= = =
( % )
5. áp suất tổn thất cơ giới
m
p
:
áp suất tổn thất cơ giới đợc xác định theo nhiều công thức khác nhau và đợc biểu
diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ. Ta có tốc độ trung bình
của động cơ:
v
3
. 125.10 .2200
9,1666667
30 30

tb
S n

= = =
( m/s )
Theo số thực nghiệm , có thể tính
m
p
theo công thức sau:
- Đối với động cơ Điêzen có
4=

, i = 4 , D = 110 ( mm ) buồng cháy thống
nhất :

0,09 0,0138. 0,09 0,0138.9,16667 0,1580
m tb
p v= + = + =
( MPa )
6. áp suất có ích trung bình
e
p
:
Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế xác địng theo công
thức sau:
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 13 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc

67478,0==
mie

ppp
( MPa )
áp suất
e
p
đã tính ở quá trình nạp là
e
p
= 0,67478 ( MPa ) nên thõa mãn.
7. Hiệu suất cơ giới
m

:
Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:

0,67478
0,8103
0,8328
e
m
i
p
p

= = =
8. Suất tiêu hao nhiên liệu
e
g
:
Công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu là:

201,80
249,05
0,8103
i
e
m
g
g

= = =
( g/kw.h )
9. Hiệu suất có ích
e

:
Hiệu suất có ích
e

đợc xác định theo công thức sau:

. 0,8103.0,4197 0,3401
e m i

= = =


10. Kiểm nghiệm đờng kính xilanh D theo công thức :

4.

.
h
kn
V
D
S

=
Ta có thể tích công tác tính toán đợc xác định theo công thức sau:

18907,1

.30.
==
nip
N
V
e
e
h

(
3
dm
)
Vậy :
4.
4.1,18907
110,08148
. 3,14.0,125

h
kn
V
D
S

= = =
( mm )
Sai số với đề bài là 110,08-110= 0,08147728 ( mm ) không quá 0,1 mm
1.3 Vẽ và hiệu đính đồ thị công:
Căn cứ vào số liệu đã tính pa, pc, pz, pb, n1, n2,

ta lập bảng tính đờng nén, đờng
giãn nở theo biến thiên dung tích công tác Vx= i.Vc ( Vc - dung tích buồng cháy)
Ta có
)(07714.0
14.16
18791.1
1
3
dm
V
V
h
c
=

=

=

- Khi vẽ trên đồ thị chọn tơng ứng với Pz khoảng 25 cm trêngiấy kẻ ly. Từ đó ta có tỉ
lệ xích

0294,0
250
351,7
===
P
P
P
gtbd
gtt
z
à
(MPa/mm)
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 14 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc
- Trên đồ thị thờng chọn chiều dài hoành độ tơng ứng
22=
C
V

cm trên giấy kẻ ly. Từ
đó ta có tỉ lệ xích
00575,0
220
07714.04.16
=

==
C
C
V
V
V
gtbd
gtt


à
(dm
3
/mm)
Ta có bảng tính quá trình nén và quá trình giãn nở:
TT

.Vc
gtbdV
Quá trình nén
Quá trình giãn nở
I^n1 P
gtbdPn
1 I^n2 P
gtbdPn
2
Vc= 0.077
1 0.077 13.42 1.00 4.084 138.90 1.00 0.00
1.3048 0.101 17.50 1.44 2.838 96.53 1.39 7.3507 250.02

2 0.154 26.83 2.58 1.582 53.82 2.37 4.3212 146.98
3 0.231 40.25 4.49 0.909 30.91 3.92 2.6096 88.76
4 0.309 53.66 6.66 0.613 20.85 5.61 1.8247 62.06
5 0.386 67.08 9.04 0.452 15.37 7.40 1.3824 47.02
6 0.463 80.49 11.60 0.352 11.98 9.29 1.1019 37.48
7 0.540 93.91 14.32 0.285 9.70 11.25 0.9097 30.94
8 0.617 107.32 17.19 0.238 8.08 13.28 0.7705 26.21
9 0.694 120.74 20.19 0.202 6.88 15.38 0.6655 22.64
10 0.771 134.15 23.32 0.175 5.96 17.53 0.5837 19.86
11 0.849 147.57 26.57 0.154 5.23 19.74 0.5185 17.64
12 0.926 160.98 29.93 0.136 4.64 21.99 0.4653 15.83
13 1.003 174.40 33.39 0.122 4.16 24.30 0.4212 14.33
14 1.080 187.81 36.96 0.111 3.76 26.64 0.3841 13.07
15 1.157 201.23 40.61 0.101 3.42 29.03 0.3525 11.99
16 1.234 214.64 44.36 0.092 3.13 31.45 0.3253 11.07
16.4 1.265 220.01 45.88 0.089 3.03 32.44 0.3155 10.73


GVHD: Dơng Xuân Mỹ 15 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc
Đồ thị công của động cơ diesel
* Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công
Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piston S là:

125
0,576
216
S
S
S S

gtt
S
gtbd gtbd
à
= = = =

Thông số kết cấu của động cơ là:
2717,0
460
125
.2
====
tttt
L
S
L
R

Khoảng cách
OO

là :
49.8
2
==

R
OO

( mm)

Giá trị biểu diễn
OO

trên đồ thị :

14
60386,0
49,8
===


S
OO
OO
gtt
gtbd
à
( mm )
Ta có nửa hành trình của piston là:

5.62
2
125
2
===
S
R
( mm )
Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị:

5,103
60386,0
5,62
===
S
R
R
gtt
gtbd
à
( mm )
Từ
OO
gtbd

và
R
gtbd
ta có thể xây dựng đợc vòng tròn Brick.
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 16 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc

* Lần lợt 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 xupap thải
2

, bán kính
này cắt vòng tròn Brick tại điểm
a

, từ
a

gióng đờng song song với trục tung cắt đờng
a
P
tại điểm a . Nối điểm r trên đờng thải với a ta đợc đờng chuyển tiếp từ quá trình thải
sang quá trình nạp.
1.3.2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: ( điểm
C

)
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 17 SVTH: Phan Vn Ngc
Trng: HSPKT Vinh Khoa: C khớ ng Lc
áp suất cuối quá trình nén thực tế do có hiện tợng phun sớm nên thờng 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
đợc xác định theo công thức:

( ) ( )

1729,50837,4351,7
3
1
0837,4
3
1
=+=+=

czcc
PPPP
( MPa )
Từ đó xác định tung độ điểm
C

trên đồ thị công:

176
0294,0
1729,5
==

=

P
C
C
P
y
à
(mm)

1.3.3. Hiệu đính điểm phun sớm : ( điểm
C

)
Do có hiện tợng phun sớm nên đờng nén trong thực tế tách khỏi đờng nén lý
thuyết tại điểm
C

. Điểm
C

đợc xác định bằng cách: Từ điểm
O

trên đồ thị Brick ta
xác định góc phun sớm
i

, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại một điểm. Từ điểm này
ta dóng song song với trục tung cắt đờng nén tại
C

. Dùng một cung thích hợp nối điểm
C

với
C

.
1.3.4. Hiệu đính điểm đạt

maxZ
P
thực tế.
áp suất
maxZ
P
thực tế trong quá trình cháy- giãn nở không duy trì hằng số nh
động cơ Điêzen nhng cũng không đạt trị số lý thuyết nh động cơ xăng. Theo thực nghiệm,
điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền
0
375372 ữ
o
( tức là
00
1512 ữ
sau điểm
chết trên của quá trình cháy và giãn nở)
* Hiệu đính điểm z của động cơ Điêzen:
Xác định điểm Z từ góc
0
15
, từ
O

trên đồ thị Brick ta định góc tơng ứng với
0
375
góc quay trục khuỷu , bán kính này cắt vòng tại 1 điểm. Từ điểm này ta dóng song
song với trục tung cắt đờng
z

P
tại điểm z . Dùng cung thích hợp để
C

với z và lợn sát
với đờng giãn nở.
1.3.5. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế: ( điểm
b

)
Do có hiện tợng mở sớm của xupap thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự
diễn ra sớm hơn lý thuyết . Ta xác định điểm
b

bằng cách : Từ điểm
O

trên đồ thị Brick
ta xác định góc mở sớm của xupap thải
1

, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm.
Từ điểm này ta dóng đờng song song với trục tung cắt đờng giãn nở tại
b

.
1.3.6. Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giãn nở: (
b

)

áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế
b
P

thờng 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 đợc :

( ) ( )
2152.0115,03155,0
2
1
115,0
2
1
=+=+=

rbrb
PPPP
( MPa )
Sau đó ta suy ra tung độ điểm b

là
"
"
0,2152
7.34
0,0294
b
b

p
p
y
à
= = =
(mm)
GVHD: Dơng Xuân Mỹ 18 SVTH: Phan Vn Ngc
Trường: ĐHSPKT Vinh Khoa: Cơ khí Động Lực



CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC , ĐỘNG LỰC HỌC
GVHD: D¬ng Xu©n Mü 19 SVTH: Phan Văn Ngọc
R.
λ/2
O'
ÂCD
D
x
S=2R
ÂCT
α
O
α
C
A
B
R
180

α
M
0
X=f(
α)
x
S=2R
(S=Xmax)
90
α
Trường: ĐHSPKT Vinh Khoa: Cơ khí Động Lực
2.1. Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất
ứng với hành trình của pittông S = 2R. Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ
tương ứng với v
h
của đồ thị công ( từ điểm 1 v
c
đến
ε
v
c
).
2.1.1. Đường biểu diễn hành trình pittông x =
( )f
α
:
Ta tiến hành vẽ đường hành trình của pittông theo trình tự sau:
1.Chọn tỉ lệ xích góc : Thường dùng tỷ lệ xích (0,6 ÷ 0,7) (mm/độ)
2.Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 (cm)

3. Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10
0
, 20
0
,
….180
0
4. Gióng các điểm đã chia trên cung brick xuống các điểm 10
0
,
20
0
…180
0
tương ứng trên trục tung của đồ thị x =
( )f
α
ta được các điểm
xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 10
0
, 20
0
….180
0
5.Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biể diễn quan hệ x =
( )f
α
Đường biểu diễn hành trình của pittông X= f(α)
2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của pittông v =
( )f

α
:
GVHD: D¬ng Xu©n Mü 20 SVTH: Phan Văn Ngọc
ĐCD
ĐCT
0
1
R1
2
3
V
α
b'
a
A
α
c
b
6'
4
1'
0'
7'
3'
5'
2'
7
g
5
6

e
4'
R2
V=f(
α)
h
B
8
Trường: ĐHSPKT Vinh Khoa: Cơ khí Động Lực
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị
vòng. Tiến hành theo các bước cụ thể sau :
1. Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x =
( )f
α
, sát
mép dưới của bản vẽ.
2. Vẽ đường tròn tâm O bán kính là R
λ
/2=8.49
Gtbd= 14.9 (mm)
3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kínhR và vòng tròn tâm O bán kính R
λ
/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau.
4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đường
song song với tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song với
hoành độ xuất phát từ các điểm chia tương ứng của vòng tròn tâmO
bán kính R
λ
/2 tại các điểm a, b, c,…….
5. Nối các điểm a, b, c,….tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc

độ pittông thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các
điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc
α
đến đường cong
a, b, c….
đồ thị này biểu diễn quan hệ v=
( )f
α
trên tọa độ cực.
GVHD: D¬ng Xu©n Mü 21 SVTH: Phan Văn Ngọc
Trường: ĐHSPKT Vinh Khoa: Cơ khí Động Lực

Đường biểu diễn vận tốc của pittông V=f(α)
2.1.3. Đường biểu diễn gia tốc pittông j =
( )f x
:
Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Tôlê.
Ta vẽ theo các bước sau:
1. Chọn tỉ lệ xích
j
µ
phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s
2
.mm)
Ta chọn
j
µ
= 80 (m/s
2
.mm)

2. Ta tính được các giá trị:
- Tốc độ góc :
.
30
n
π
ω
=
=
27,230
30
2200.14,3
=
(rad/s)
- Gia tốc cực đại :

2 2 2
max
0.125
(1 ) (1 ) 230,27 (1 0,2717) 4204,55
2 2
s
j R
ω λ ω λ
= − + = + = × + =
(m/s
2
)
Vậy ta được giá trị biểu diễn j
max

là :
max
max
j
j
j
gtt
gtbd
µ
=
=
4204,55
40,55
80
=
(mm)
- Gia tốc cực tiểu :P
j
GVHD: D¬ng Xu©n Mü 22 SVTH: Phan Văn Ngọc
3'
1
Jmax
A
ÂCT
F1
C
2
-3
λ
R

ω2
3
E
4
F
1'
2'
S
ÂCD
B
4'
F2
D
Jmin
J=f(s)
Trường: ĐHSPKT Vinh Khoa: Cơ khí Động Lực
2
min
. .(1 )j R
ω λ
= − −
=
2
0,125
230,27 (1 0,2717) 2407.94
2
− × × − = −
(m/s
2
)

Vậy ta được giá trị biểu diễn j
min
là :

min
min
2407.94
30,099
80
j
j
j
gtt
gtbd
µ
= = − = −
( mm )
- Xác định giá trị EF :

2 2
0,125
3. . . 3 .0,2717.230,27 2694,92
2
EF R
λ ω
= − = − = −
(m/s
2
)
Vậy ta được giá trị biểu diễn EF là :

2694,92
33,6865
80
EF
EF
j
gtt
gtbd
µ
= − = − = −
( mm )
3. Từ điểm tương ứng điểm chết trên lấy AC = j
max
từ điểm B tương ứng
điểm chết dưới lấy BD = j
min
; nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy
2
3. . .EF R
λ ω
= −
về phía BD. Nối CF và FD, chia các đoạn ra thành
n phần, nối 11, 22, 33…Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22,
33….Ta được các đường cong biểu diễn quan hệ j =
( )f x
.

GVHD: D¬ng Xu©n Mü 23 SVTH: Phan Văn Ngọc
Trường: ĐHSPKT Vinh Khoa: Cơ khí Động Lực

Biểu diễn gia tốc của pittông j=f(x)
2.2. Tính toán động lực học :
2.2.1.Các khối lượng chuyển động tịnh tiến:
- Khối lượng nhóm pittông m
npt
=2,2 (kg) được cho trong số liệu ban
đầu của đề bài (kg).
- Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông m1:
Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông m1 có thể
tra trong các sổ tay, có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc có
thể 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
(kg)
=0,28.3,9=1,092 (kg)
trong đó mtt=3,9 (kg) là khối lượng thanh truyền đề bài đã cho.
Vậy ta xác định được khối lượng tịnh tiến: m = m
npt
+ m
1
Trong đó
npt pt chpt xm
m m m m= + +
, với đề bài đã cho m
pt

=2,2 (kg)
m
chpt
= ρ.v khối lượng chốt pisttong và nòng hãm: Có
( )
3
7800 /kg m
ρ
=
là khối
lượng riêng của chốt piston.

( )
2 2
.
4
nch tch
d d l
v
π
−
=
Với d
nch
=38 (mm) là đường kính ngoài chốt píton
d
tch
=21 (mm) là đường kính trong của chốt piton.
l= 92 (mm) là chiều dài chốt piston.
GVHD: D¬ng Xu©n Mü 24 SVTH: Phan Văn Ngọc

Trường: ĐHSPKT Vinh Khoa: Cơ khí Động Lực

( )
( )
( )
2 2
2 2
.
3,14. 38 21 .92
72,43
4 4
nch tch
d d l
v mm
π
−
−
= = =
->khối lượng chốt piston là :
( )
6
. 7800.72,43.10 0,5649
chpt
m v kg
ρ
−
= = =
Khối lượng xecmăng.
. .
xm i

m v n
ρ
=
Trong đó D=110 (mm),
( )
3
6,8 /kg dm
ρ
=
khối riêng vật liệu, n số xecmăng .
. . .
i
v l h t
ρ
→ =

mà
( )
110 4,8
2 . 2 . 2.3,14. 0,5 329,8
2 2
tb
D t
l R f f mm
π π
− −
   
= − = − = − =
 ÷  ÷
   

( )
3 3
. . . 329,8.3.4,8 4,749.10
i
v l h t dm
ρ
−
→ = = =
.
Khối lượng xecmăng là:
( )
3
. . 6,8.4,749.10 .5 0,160
xm i
m v n kg
ρ
−
= = =
.
Do đó khối lượng nhóm piston là:
( )
2,2 0,569 0,16 2,925
npt pt chpt xm
m m m m kg= + + = + + =
Vậy ta xác định được khối lượng tịnh tiến:
m = m
npt
+ m
1
=2,925 + 1,092 = 4,017 (kg)

2.2.2. Các khối lượng chuyển động quay:
Khối lượng chuyển động quay của một khuỷu bao gồm :
- Khối lượng tịnh tiến của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt khuỷu
m
2
= (m
tt
– m
1
)=3,9 – 1,092= 2,808 (kg)
- Khối lượng chốt khuỷu :

2 2
.( ).
.
4
ch ch ch
ch
d l
m
π δ
ρ
−
=

=
kg1108.7
4
46)3168(14.3
6

22
=⋅
⋅−⋅
−

Trong đó ta có:
d
ch
: là đường kính ngoài của chốt khuỷu. d
ch
=68 (mm)
GVHD: D¬ng Xu©n Mü 25 SVTH: Phan Văn Ngọc