Đồ án môn học tính toán thiết kế động cơ đốt trong x74 0413

Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU 7
Huế, ngày 24 tháng 05 năm 2013 8
Sinh Viên Thực Hiện 8
1. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ X74-
0413 9
1.1. Xây dựng đồ thị công 9
1.1. Xây dựng đồ thị công 9
1.1.1. Các thông số xây dựng đồ thị 9
1.1.1. Các thông số xây dựng đồ thị 9
1.1.1.1. Các thông số cho trước 9
1.1.1.2. Các thông số tính chọn 9
1.1.1.2. Các thông số tính chọn 9
1.1.2. Xây dựng đường nén 11
1.1.2. Xây dựng đường nén 11
1.1.3. Xây dựng đường giãn nở 11
1.1.3. Xây dựng đường giãn nở 11
1.1.4. Biểu diễn các thông số 12
1.1.4. Biểu diễn các thông số 12
1.1.5. Xác định các điểm đặc biệt 13
1.1.5. Xác định các điểm đặc biệt 13
Bảng 1-3: Giá trị biểu diễn các điểm áp suất trên đường nén và đường giãn nở 15
1.1.6 Vẽ và hiệu chỉnh đồ thị công 15
1.1.6 Vẽ và hiệu chỉnh đồ thị công 15
1.2. Động học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền động cơ 18
1.2. Động học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền động cơ 18
1.2.1. Xây dựng đồ thị chuyển vị piston bằng phương pháp đồ thị Brick 18
1.2.1. Xây dựng đồ thị chuyển vị piston bằng phương pháp đồ thị Brick 18
1.2.2. Xây dựng đồ thị vận tốc 19

1.2.2. Xây dựng đồ thị vận tốc 19
1
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
1.2.3. Xây dựng đồ thị gia tốc bằng phương pháp đồ thị Tôlê 21
1.2.3. Xây dựng đồ thị gia tốc bằng phương pháp đồ thị Tôlê 21
1.3. ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN ĐỘNG
CƠ 23
1.3. ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN ĐỘNG
CƠ 23
1.3.1. Xác định khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến 23
1.3.1. Xác định khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến 23
1.3.2. Xây dựng đồ thị lực quán tính –PJ – V 24
1.3.2. Xây dựng đồ thị lực quán tính –PJ – V 24
1.3.3. Vẽ đồ thị khai triển Pkt - α 25
1.3.3. Vẽ đồ thị khai triển Pkt - α 25
1.3.4. Vẽ đồ thị khai triển PJ - α 26
1.3.4. Vẽ đồ thị khai triển PJ - α 26
1.3.5. Vẽ đồ thị P1 - α 26
1.3.5. Vẽ đồ thị P1 - α 26
1.3.6. Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N theo α
29
1.3.6. Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N theo α.29
32
Hình 1-7: Đồ thị T - α; Z - α; N - α 32
1.3.7. Xây dựng đồ thị ΣT - α 32
1.3.7. Xây dựng đồ thị ΣT - α 32
1.3.8. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 34
1.3.8. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu 34
1.3.9. Khai triển đồ thị Q - α 36
1.3.9. Khai triển đồ thị Q - α 36

1.3.10. Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền 39
1.3.10. Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền 39
43
2
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
Hình 1-11: Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền 43
1.3.11. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 43
1.3.11. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 43
46
Hình 1-12: Đồ thị mài mòn chốt khuỷu 46
2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHỌN THAM KHẢO–1TR-FE
LẮP TRÊN XE INOVA CỦA HÃNG TOYOTA 47
2.1 Thông số kỹ thuật động cơ chọn tham khảo 1TR – FE 47
2.1 Thông số kỹ thuật động cơ chọn tham khảo 1TR – FE 47
2.2. Phân tích một số đặc điểm kết cấu của động cơ 1TR – FE 47
2.2. Phân tích một số đặc điểm kết cấu của động cơ 1TR – FE 47
Hình 2-1 Động cơ 1TR-FE 48
48
2.2.1. Nhóm piston, thanh truyền, trục khuỷu 49
2.2.1. Nhóm piston, thanh truyền, trục khuỷu 49
2.2.1.1. Piston 49
2.2.1.1. Piston 49
2.2.1.2. Thanh truyền 50
2.2.1.2. Thanh truyền 50
2.2.1.3. Trục khuỷu 50
2.2.1.3. Trục khuỷu 50
2.2.2. Cơ cấu phân phối khí 51
2.2.2. Cơ cấu phân phối khí 51
2.2.3. Hệ thống bôi trơn, làm mát 52
2.2.3. Hệ thống bôi trơn, làm mát 52

2.2.3.1. Hệ thống bôi trơn 52
2.2.3.1. Hệ thống bôi trơn 52
2.2.3.1. Hệ thống làm mát 53
2.2.3.1. Hệ thống làm mát 53
2.2.4. Hệ thống nhiên liệu 54
2.2.4. Hệ thống nhiên liệu 54
3
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
2.2.5. Hệ thống đánh lửa 55
2.2.5. Hệ thống đánh lửa 55
3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ĐỘNG CƠ X74-0413 56
3.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, sơ đồ nguyên lý của hệ thống nhiên liệu động cơ xăng
EFI 56
3.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, sơ đồ nguyên lý của hệ thống nhiên liệu động cơ
xăng EFI 56
3.1.3. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống phun xăng động
cơ X74-0413 57
Sơ đồ cấu tạo 57
1:Bình Xăng; 2:Bơm xăng điện; 3:Cụm ống của đồng hồ đo xăng và bơm; 4:Lọc
Xăng; 5:Bộ lọc than hoạt tính; 6:Lọc không khí; 7:Cảm biến lưu lượng khí nạp;
8:Van điện từ; 9: Môtơ bước; 10:Bướm ga; 11:Cảm biến vị trí bướm ga; 12:Ống
góp nạp; 13:Cảm biến vị trí bàn đạp ga; 14:Bộ ổn định áp suất;15:Cảm biến vị
trí trục cam; 16:Bộ giảm chấn áp suất nhiên liệu; 17:Ống phân phối nhiên liệu;
18:Vòi phun; 19:Cảm biến tiếng gõ; 20:Cảm biến nhiệt độ nước làm mát;
21:Cảm biến vị trí trục khuỷu; 22:Cảm biến ôxy 57
3.2. Ưu nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI 58
3.2. Ưu nhược điểm của hệ thống phun xăng điện tử EFI 58
3.2.1. Ưu điểm 58
3.2.1. Ưu điểm 58
3.2.2. Nhược điểm 58

3.2.2. Nhược điểm 58
3.3.Đặc điểm, kết cấu các cụm chi tiết trong hệ thống nhiên liệu 59
3.3.Đặc điểm, kết cấu các cụm chi tiết trong hệ thống nhiên liệu 59
3.3.1. Bơm nhiên liệu 59
3.3.1. Bơm nhiên liệu 59
59
Hình 3-2: Kết cấu của bơm xăng điện 59
1:Van một chiều; 2:Van an toàn; 3:Chổi than; 4:Rôto; 5:Stato; 6,8:Vỏ bơm; 59
7,9:Cánh bơm; 10:Cửa xăng ra; 11:Cửa xăng vào 59
4
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
Rôto (4) quay, dẫn động cánh bơm (7) quay theo, lúc đó cánh bơm sẽ gạt nhiên
liệu từ cửa vào (11) đến cửa ra (10) của bơm, do đó tạo được độ chân không tại
cửa vào nên hút được nhiên liệu vào và tạo áp suất tại cửa ra để đẩy nhiên liệu
đi 60
Van an toàn (2) mở khi áp suất vượt quá áp suất giới hạn cho phép (khoảng 6
kG/cm2) 60
Van một chiều (1) có tác dụng khi động cơ ngừng hoạt động. Van một chiều kết
hợp với bộ ổn định áp suất duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu khi
động cơ ngừng chạy, do vậy có thể dễ dàng khởi động lại. Nếu không có áp suất
dư thì nhiên liệu có thể dễ dàng bị hoá hơi tại nhiệt độ cao gây khó khăn khi
khởi động lại động cơ 60
3.3.2. Bộ lọc nhiên liệu 60
3.3.2. Bộ lọc nhiên liệu 60
4: Cửa xăng ra; 5:Tấm đỡ; 6:Cửa xăng vào 60
Xăng từ bơm nhiên liệu vào cửa (6) của bộ lọc, sau đó xăng đi qua phần tử lọc
(2).Lõi lọc được làm bằng giấy, độ xốp của lõi giấy khoảng 10µm. Các tạp chất
có kích thước lớn hơn 10µm được giữ lại đây.Sau đó xăng đi qua tấm lọc (3) các
tạp chất nhỏ hơn 10µm được giữ lại và xăng đi qua cửa ra (5) của bộ lọc là xăng
tương đối sạch cung cấp quá trình nạp cho động cơ 60

3.3.3. Bộ ổn định áp suất 60
3.3.3. Bộ ổn định áp suất 60
Hình 3-4: Kết cấu bộ ổn định áp suất 61
1:Khoang thông với đường nạp khí; 2:Lò xo; 3:Van; 4:Màng; 61
5: Khoang thông với dàn ống xăng; 6:Ðường xăng hồi về thùng xăng 61
Nhiên liệu có áp suất từ dàn ống phân phối sẽ ấn màng (4) làm mở van (3). Một
phần nhiên liệu chạy ngược trở lại thùng chứa qua đường nhiên liệu trở về thùng
(6). Lượng nhiên liệu trở về phụ thuộc vào độ căng của lò xo màng, áp suất
nhiên liệu thay đổi tuỳ theo lượng nhiên liệu hồi. Ðộ chân không của đường ống
nạp được dẫn vào buồng phía chứa lò xo làm giảm sức căng lò xo và tăng lượng
nhiên liệu hồi, do đó làm giảm áp suất nhiên liệu. Nói tóm lại, khi độ chân
5
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
không của đường ống nạp tăng lên (giảm áp), thì áp suất nhiên liệu chỉ giảm
tương ứng với sự giảm áp suất đó. Vì vậy áp suất của nhiên liệu A và độ chân
không đường nạp B được duy trì không đổi. Khi bơm nhiên liệu ngừng hoạt
động, lò xo (2) ấn van (3) đóng lại.Kết quả là van một chiều bên trong nhiên liệu
và van bên trong bộ điều áp duy trì áp suất dư trong đường ống nhiên liệu 61
3.3.4. Các cảm biến 61
3.3.4. Các cảm biến 61
Cảm biến nhiệt độ khí nạp lắp bên trong cảm biến lưu lượng khí nạp và theo
dõi nhiệt độ khí nạp. Cảm biến nhiệt độ khí nạp sử dụng một nhiệt điện trở -
điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ khí nạp, có đặc điểm là điện trở của nó
giảm khi nhiệt độ khí nạp tăng. Sự thay đổi của điện trở được thông tin gửi đến
ECU dưới sự thay đ 62
ổi của điện áp 62
1:Nhiệt điện trở; 2:Vỏ cảm biến 62
Hình 3-7:cảm biến vị trí bướm ga 63
1:Các IC Hall; 2:Các nam châm; 3:Bướm ga 63
Hình 3-8: Kết cấu cảm biến ôxy 63

1: Nắp; 2:Phần tử Zirconia; 3:Bộ sấy; 4:Không khí; 5: Phần tử Platin 63
Hình 3-9: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 64
1:Điện trở; 2:Thân cảm biến; 3:Lớp cách điện; 4:Giắc cắm dây 64
1: Cuộn dây; 2: Thân cảm biến ; 3: Lớp cách điện; 4: Giắc cắm 65
g. Cảm biến vị trí trục khuỷu 65
Hình 3-11: Cảm biến vị trí trục khuỷu 65
1:Cuộn dây; 2: Thân cảm biến ; 3: Lớp cách điện; 4: Giắc cắm 65
h. Cảm biến vị trí bàn đạp ga: 66
Hình 3-12: Kết cấu cảm biến vị trí bàn đạp ga 66
1:Mạch IC Hall; 2:Nam châm 66
3.3.5. Vòi phun xăng điện tử 67
3.3.5. Vòi phun xăng điện tử 67
67
Hình 3-13: Kết cấu vòi phun nhiên liệu 67
6
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
1:Thân vòi phun ;2:Giắc cắm; 3:Đầu vào; 4:Gioăng chữ O; 5:Cuộn dây; 67
6:Lò xo; 7:Piston ; 8:Đệm cao su; 9:Van kim 67
3.3.6. Bộ lọc khí: 68
3.3.6. Bộ lọc khí: 68
KẾT LUẬN 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO 70
[1] Nguyễn Đức Phú , Hồ Tấn Chuẩn , Trần Văn Tế , Nguyễn Tất Tiến - Kết cấu và tính
toán động cơ đốt trong tập I, II, III 70
[2] GS.TS. Nguyễn Tất Tiến – Nguyên lý động cơ đốt trong – Nhà xuất bản giáo dục ,
năm 2000 70
[3] Trần Thanh Hải Tùng – Kết cấu tính toán động cơ đốt trong – Trường đại học Bách
khoa Đà nẵng 70
[4] Nguyễn Văn Yến - Giáo trình chi tiết máy – Nhà xuất bản giao thông vận tải.70
Ngoài ra còn có tham khảo một số tài liệu: Giáo trình giảng dạy của các thầy trong bộ

môn động cơ đốt trong - Khoa cơ khí giao thông - ĐHBK – Đai Học Đà Nẵng và một số
tài liệu lấy từ trên mạng internet 70
LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh
đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ,trong đó có ngành cơ khí động lực
nói chung. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải
tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành cơ khí động
lực của ta mới phát triển được.
Sau khi được học hai môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý
động cơ đốt trong và Kết cấu động cơ đốt trong) cùng một số môn cơ sở khác (sức
bền vật liệu, cơ lý thuyết, ), sinh viên được giao nhiệm vụ làm đồ án môn học
“Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong”. Đây là một phần quan trọng trong nội dung học
tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến
thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài
liệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất. Tuy
7
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không
thể không có những thiếu sót, mong quý thầy cô góp ý giúp đỡ thêm để em hoàn
thành tốt nhiệm vụ.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình
truyền đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn
đến thầy Nguyễn Quan Trung đã quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình
làm đồ án. Em rất mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy để
em ngày càng hoàn thiện kiến thức của mình.
Huế, ngày 24 tháng 05 năm 2013
Sinh Viên Thực Hiện
8
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413

1. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG
CƠ X74-0413
1.1. Xây dựng đồ thị công
1.1.1. Các thông số xây dựng đồ thị
1.1.1.1. Các thông số cho trước
- Nhiên liệu: Gasoline
- Số xilanh / số kỳ / số kỳ : 4/4/In – line
- Thứ tự làm việc: 1-3-4-2
- Tỷ số nén ε: 9,5
- Đường kính D / hành trình piston S [mm] : 81 / 85,5
- Công suất cực đại Ne[KW]: 77.7
- Số vòng quay n [v/ph]: 5120
- Tham số kết cấu λ: 0,25
- Áp suất cực đại p
z
[MN/m
2
]: 4,4
- Góc phun sớm α
s
[độ]: 21
- Góc phân phối khí [độ]:
+ α
1
: 6
+ α
2
: 46
+ α
3

: 42
+ α
4
: 5
1.1.1.2. Các thông số tính chọn
- Tốc độ trung bình của piston
30
S.n
v
tb
=
(1.1)[1]
[m/s]592,14
30
00,0855.512
==
- Áp suất khí nạp p
k
: Đối với động cơ xăng bốn kỳ không tăng áp, p
k
được
chọn:
Chọn p
k
= p
0
= 0,1[MN/m
2
]
- Áp suất khí cuối kỳ nạp p

a
: Đối với động cơ bốn kỳ tăng áp, p
a
được tính
chọn trong khoảng:
9
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
p
a
= (0,8 ÷ 0,9).p
k
[MN/m
2
] ta chọn là 0,80 [1]
vậy p
a
= 0,80.0,1 = 0,08 [MN/m
2
]
- Áp suất khí sót p
r
: Đối với động cơ xăng bốn kỳ không tăng áp được chọn:
pr = (1.05-1.1)p
k
ta chọn là 1,07
p
r
= 1,07 . p
k
= 1,07.0,1 = 0,107 [MN/m

2
] [1]
- Chỉ số nén đa biến trung bình n
1
: thường chọn trong khoảng
n
1
= 1,32÷ 1,39; Chọn n
1
= 1,34 [1]
- Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n
2
: thường chọn trong khoảng
n
2
= 1,25÷ 1.29; Chọn n
2
= 1,25 [1]
- Tỷ số giãn nở sớm ρ: Đối với động cơ Xăng được chọn:
ρ = 1 [1]
- Áp suất cuối quá trình giãn nở p
b
:
22
n
z
n
z
b
ρ

ε
p
δ
p
p








==
(1.2)[1]
246,0
1
9,5
4,4
1,25
=






=
[MN/m
2

]
- Thể tích công tác V
h
][dm
4
π.D
S.V
3
2
h
=
(1.3)[1]
][dm440581,0
4
π.0,81
.855,0
3
2
==
- Thể tích buồng cháy V
c
][dm
1ε
V
V
3
h
c
−
=

(1.4)[1]
][0518331,0
15,9
440581,0
3
dm=
−
=
- Tốc độ góc của trục khuỷu ω:
1651,536
30
5120π
30
π.n
ω
=
⋅
==
[rad/s] (1.5)[1]
10
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
1.1.2. Xây dựng đường nén
Gọi p
nx
, V
nx
là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình nén của động cơ.Vì
quá trình nén là quá trình đa biến nên:
constVp
1

n
nxnx
=⋅
(1.6)[1]
⇒
11
n
cc
n
nxnx
VpVp
⋅=⋅
⇒
1
n
nx
c
cnx
V
V
pp






=
Đặt:
c

nx
V
V
i
=
Khi đó ta có áp suất nén tại điểm bất kỳ x :
1
n
c
nx
i
p
p
=
[MN/m
2
] (1.7)[1]
Trong đó:
- p
c
[MN/m
2
]: áp suất cuối kỳ nén
1
n
ac
εpp
⋅=
(1.8)[1]
1,34

9,50,08
⋅=
1,634
=
[MN/m
2
]
1.1.3. Xây dựng đường giãn nở
Gọi p
gnx
, V
gnx
là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của động
cơ.Vì quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên ta có:
constVp
2
n
nxnx
=⋅
(1.9)[1]
⇒
22
n
zz
n
gnxgnx
VpVp
⋅=⋅
⇒
2

n
gnx
z
zgnx
V
V
pp








=
Ta có: V
z
= ρ.V
c
⇒
22
n
c
gnx
z
n
z
gnx
z

gnx
Vρ
V
p
V
V
p
p








⋅
=






=
11
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
Đặt:
c
gnx

V
V
i
=
Khi đó ta có áp suất giãn nở tại điểm bất kỳ x:
2
2
n
n
z
gnx
i
ρp
p
⋅
=
(1.10)[1]
1.1.4. Biểu diễn các thông số
- Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn V
cbd
= 10 [mm]
⇒
cbd
c
V
V
V
μ
=
[dm

3
/mm] (1.11)[1]
00518331,0
10
0,0518331
==
[dm
3
/mm]
- Biểu diễn thể tích công tác:
V
h
hbd
μ
V
V
=
[mm] (1.12)[1]
0441,85
0,00518331
0,44081
==
[mm]
- Biểu diễn áp suất cực đại:: p
zbd
= 160 - 220 [mm] Chọn p
zbd
= 180 [mm]
⇒
zbd

z
p
p
p
μ
=
[MN/(m
2
.mm)] (1.13)[1]
024444,0
180
4,4
μ
p
==
[MN/(m
2
.mm)]
12
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công
V
x
i
Đường nén Đường giản nở
i
n1
1/i
n1
p

c
.(1/i
n1
) i
n2
1/i
n2
p
z
.ρ
n2
.(1/i
n2
)
Vc 1.0 1.000 1.000 1.634 1.000 1.000 4.400
1.5Vc 1.5 1.722 0.581 0.949 1.66 0.602 2.649
2.5Vc 2.5 3.414 0.293 0.479 3.144 0.318 1.399
3.0Vc 3.0 4.359 0.229 0.374 3.948 0.253 1.113
3.5Vc 3.5 5.359 0.187 0.306 4.787 0.209 0.92
4.0Vc 4.0 6.409 0.156 0.255 5.657 0.177 0.779
4.5Vc 4.5 7.504 0.133 0.217 6.554 0.153 0.673
5.0Vc 5.0 8.642 0.116 0.19 7.477 0.134 0.59
5.5Vc 5.5 9.819 0.102 0.167 8.423 0.119 0.524
6.0Vc 6.0 11.034 0.091 0.149 9.391 0.106 0.466
6.5Vc 6.5 12.283 0.081 0.132 10.379 0.096 0.422
7.0Vc 7.0 13.565 0.074 0.121 11.386 0.088 0.387
7.5Vc 7.5 14.879 0.067 0.109 12.412 0.081 0.356
8.0Vc 8.0 16.223 0.062 0.101 13.454 0.074 0.326
8.5Vc 8.5 17.596 0.057 0.093 14.514 0.069 0.304
9.0Vc 9.0 18.997 0.053 0.087 15.588 0.064 0.282

9.5Vc 9.5 20.424 0.049 0.08 16.678 0.06 0.264
10Vc 10.0 1 1 1.634 1 1 4.4
10.5Vc 10.5 1.722 0.581 0.949 1.66 0.602 2.649
1.1.5. Xác định các điểm đặc biệt
- Điểm a (V
a
; p
a
):
V
a
= 0,492414 [dm
3
] ⇒ V
abd
= 142,49999 [mm]
p
a
= 0,08 [MN/m
2
] ⇒ p
abd
= 3,273[mm]
⇒a (142,49999 ; 3,273)
- Điểm b (V
b
; p
b
):
V

b
= V
a
= 0,492414 [dm
3
] ⇒ V
bbd
= 142,49999 [mm]
13
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
p
b
= 0,264 [MN/m
2
] ⇒ p
bbd
= 10,8 [mm]
⇒b (142,49999 ;10,8)
- Điểm phun sớm c’: xác định từ đồ thị Brick ứng với góc phun sớm ϕ
s
;
- Điểm c(V
c
;P
c
):
V
c
= 0,0518331 [dm
3

] ⇒ V
cbd
= 15 [mm]
p
c
= 1,634 [MN/m
2
] ⇒ p
cbd
= 66,845 [mm]
⇒c (15 ; 66,845)
- Điểm bắt đầu quá trình nạp r(V
c
;P
r
):
V
c
= 0,0518331 [dm
3
] ⇒ V
cbd
= 15 [mm]
p
r
= 0,107 [MN/m
2
] ⇒
37728,4
024444,0

107,0
μ
p
p
p
r
rbd
===
[mm] (1.14)[1]
⇒r (15 ; 4,37728)
- Điểm mở sớm của xu páp nạp r’: xác định từ đồ thị Brick ứng với α
1
- Điểm đóng muộn của xupáp thải r’’: xác định từ đồ thị Brick ứng với α
4
- Điểm đóng muộn của xupáp nạp a’: xác định từ đồ thị Brick ứng với α
2
- Điểm mở sớm của xupáp thải b’: xác định từ đồ thị Brick ứng với α
3
- Điểm y (V
c
; P
z
):
V
c
= 0,0518331 [dm
3
] ⇒ V
cbd
= 15 [mm]

p
z
= 4,4 [MN/m
2
] ⇒ p
zbd
= 153 [mm]
⇒y (15 ; 153)
- Điểm áp suất cực đại lý thuyết z (ρV
c,
P
z
):
ρV
c
= 0,0518331 [dm
3
] ⇒ρV
cbd
= 15 [mm]
p
z
= 4,4 [MN/m
2
] ⇒ p
zbd
= 180 [mm]
⇒ z4 (15 ; 180)
- Điểm áp suất cực đại thực tế z”: z” trung điểm của yz
- Điểm c’’: cc”=1/3cy = 28,7182 [mm]

nên p
bdc’’
=66,845 + 28,7182= 95,5636[mm]
⇒c’’ (15; 95,5636)
- Điểm b’’: bb’’=1/2ba = 3,7636 [mm]
14
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
Nên p
bdb’’
= 10,8 – 3,7636 = 7,03634[mm]
⇒b’’ (149,49999; 7,2)
Bảng 1-2: Giá trị các điểm đặc biệt
Giá trị thật Giá trị vẽ
Điểm V (lit) p (MN/m
2
) V (mm) p (mm)
a (V
a
, p
a
) 0.492414364 0.08 142.4999999 3.2727272
c (V
c
, p
c
) 0.051833091 1.634 15 66.8454545
z (V
z
, p
z

) 0.051833091 4.4 15 180
b (V
b
, p
b
) 0.492414364 0.264 142.4999999 10.8
r (V
r
, p
r
) 0.051833091 0.107 15 4.377272727
y(V
c
, p
z
) 0.051833091 3.74 15 153
c’’ 15 95.5636
b’’ 142.4999999 7.03634
Bảng 1-3: Giá trị biểu diễn các điểm áp suất trên đường nén và đường giãn nở
Giá trị vẽ
Vx p
nén
p
giản nở
p
0
15 66.845 180 4.090909091
22.5 38.823 108.368 4.090909091
37.5 19.595 57.232 4.090909091
45 15.3 45.532 4.090909091

52.5 12.518 37.636 4.090909091
60 10.432 31.868 4.090909091
67.5 8.877 27.532 4.090909091
75 7.773 24.136 4.090909091
82.5 6.832 21.436 4.090909091
90 6.095 19.064 4.090909091
97.5 5.4 17.264 4.090909091
105 4.95 15.832 4.090909091
112.5 4.459 14.564 4.090909091
120 4.132 13.336 4.090909091
127.5 3.805 12.436 4.090909091
135 3.559 11.536 4.090909091
142.5 3.273 10.8 4.090909091
1.1.6 Vẽ và hiệu chỉnh đồ thị công
Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau:
15
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
+ Chọn tỉ lệ xích: Biểu diễn áp suất cực đại P
zbd
= 160 220 mm
zbd
z
p
p
p
μ
=
[MN/(m
2
.mm)]

024444,0
180
4,4
μ
p
==
[MN/(m
2
.mm)]
Biểu diễn thể tích buồng cháy V
cbd
= 10mm
cbd
c
V
V
V
μ
=
[dm
3
/mm]
00518331,0
10
0,0518331
==
[dm
3
/mm]
+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xi lanh, trục tung

biểu diễn áp suất khí thể.
+ Từ các số liệu đã cho ta xác định được các tọa độ điểm trên hệ trục tọa độ.
Nối các tọa độ điểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và
đường cong giãn nở.
+ Vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đường thẳng
song song với trục hoành đi qua hai điểm P
a
và P
r
. Ta có được đồ thị công lý
thuyết.
Vẽ đồ thị brick phía trên đồ thị công. Lấy bán kính cung tròn R bằng ½ khoảng
cách từ V
a
đến V
c
.
- Tỉ lệ xích đồ thị brick:
- Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng :
- Giá trị biểu diễn :
- Dùng đồ thị Brick để xác định các điểm:
16
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
• Đánh lửa sớm (c’).
• Mở sớm (b’) đóng muộn (r’’) xupap thải.
• Mở sớm (r’) đóng muộn (a’) xupap hút.
- Áp suất cực đại của chu trình thực tế thường nhỏ hơn áp suất cực đại trong
tính toán :
p
z’

= 0,85.p
z
= 0,85.4,4 = 3,74 (MN/m
2
)
Vẽ đường đẳng áp p
z’
= 3,74 (MN/m
2
).
Từ đồ thị Brick xác định góc 10
0
gióng xuống cắt đoạn đẳng áp tại z’.
- Áp suất cuối quá trình nén thực tế p
c’’
:
Áp suất cuối quá trình nén thực tế thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý
thuyết do sự đánh lửa sớm.
Nối các điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên tục và dính vào đường giãn
nở.
- Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế p
b’’
:
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế thường thấp hơn áp suất cuối quá trình
giãn nở lý thuyết do mở sớm xupap thải.
Nối các điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải p
rx
.
- Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thị công thực tế.
17

Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
1.2. Động học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền động cơ
1.2.1. Xây dựng đồ thị chuyển vị piston bằng phương pháp đồ thị Brick
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
Hình 1-1: Phương pháp xây dựng đồ thị chuyển vị piston bằng đồ thị Brick

- Vẽ vòng tròn tâm O, bán kính
75,42
2
5,85
2
S
R
===
[mm] (1.15)
- Chọn tỷ lệ xích µ
s
sao cho S/µ
s
= V
h
/µ
v
0,670588
0,440581
45585,5.0,003
V
S.
μ
h
v
s
===
µ
[mm/mm] (1.16)
- Giá trị biểu diễn của R là :

75,63
0,670588
42,75
μ
R
R
S
bd
===
[mm] (1.17)
- Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía điểm chết dưới một đoạn :
2
λR
OO'
⋅
=
[mm] (1.18)[1]
34375,5
2
0,2575,42
=
⋅
=
[mm]
Trong đó:
+ λ: thông số kết cấu, λ = 0,25
- Giá trị biểu diễn của OO’
969,7
0,670588
5,34375OO'

OO'
bd
===
s
µ
[mm] (1.19)
18
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
- Muốn xác định chuyển vị của piston ứng với góc quay trục khuỷu là α =10
o
,
20
o
, 30
o
, ta làm như sau: từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má
khuỷu OB (hình 1.2). Hạ MC vuông góc với AD. Điểm A ứng với góc quay
α=0
0
(vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi α=180
0
(vị trí điểm chết
dưới).Theo Brick đoạn AC = x.
- Thật vậy, ta có thể chứng minh điều này rất dễ dàng.
Từ hình 1.1 ta có:
AC = AO - OC = AO - (CO’ - OO’) = R - MO’.Cosα + R.λ/2
- Coi :
.cosα
2
λR

RMO'
⋅
+≈
- Thay quan hệ trên vào công thức tính AC, sau khi chỉnh lý ta có :
( ) ( ) ( )
xcos2α1
4
λ
cosα1Rαcos1
2
λ
cosα1RAC
2
=






−+−=













−+−=
(1.20)[1]
- Vẽ hệ trục vuông góc OSα, trục Oα biểu diễn giá trị góc còn trục OS biễu
diễn khoảng dịch chuyển của Piston. Tùy theo các góc α ta vẽ được tương ứng
khoảng dịch chuyển của piston. Từ các điểm trên vòng chia Brich ta kẻ các đường
thẳng song song với trục Oα. Và từ các điểm chia (có góc tương ứng) trên trục Oα
ta vẽ các đường song song với OS. Các đường này sẽ cắt nhau tại các điểm. Nối
các điểm này lại ta được đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x của piston theo α.
1.2.2. Xây dựng đồ thị vận tốc
- Chọn tỷ lệ xích:
µ
v
= ω.µ
s
= 536,1651 . 0,670588 = 359,546 [mm/(s.mm)] (1.21)[1]
- Vẽ nữa vòng tròn tâm O có bán kính R
1
:
R
1
= R.ω = 42,75 . 536,1651 = 22921,06 [mm/s] (1.22)[1]
- Giá trị biểu diễn của R
1
là :
75,63
359,546
22921,06

μ
R
R
v
1
1bd
===
[mm] (1.23)
- Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R
2
:
1325,8652
2
536,165175,420,25
2
ωRλ
R
2
=
⋅⋅
=
⋅⋅
=
[mm/s] (1.24)[1]
- Giá trị biểu diễn của R
2
là:
19
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
969,7

359,546
286,1325
μ
R
R
v
2
2bd
===
[mm] (1.25)
- Chia đều nửa vòng tròn bán kính R
1
, và vòng tròn bán kính R
2
ra 18 phần
bằng nhau. Như vậy, ứng với góc α ở nửa vòng tròn bán kính R
1
thì ở vòng tròn
bán kính R
2
sẽ là 2α, 18 điểm trên nửa vòng tròn bán kính R
1
mỗi điểm cách nhau

10
và trên vòng tròn bán kính R
2
mỗi điểm cách nhau là

20

.
- Trên nửa vòng tròn R
1
ta đánh số thứ tự từ 0, 1, 2, , 18 theo chiều ngược
kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính R
2
ta đánh số 0’,1’,2’, , 18’ theo chiều
kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA.
- Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn bán kính R
1
, ta dóng các đường thẳng
vuông góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính R
2
ta
kẻ các đường thẳng song song với AB. Các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứng
theo từng cặp 0-0’;1-1’; ;18-18’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, , 18. Nối các
điểm này lại bằng một đường cong và cùng với nửa vòng tròn bán kính R
1
biểu
diễn trị số vận tốc v bằng các đoạn 0,
c3,b2,a1
, , 0 ứng với các góc 0, α
1
,α
2
,
α
3
α
18

. Phần giới hạn của đường cong này và nửa vòng tròn lớn gọi là giới hạn
vận tốc của piston.
- Vẽ hệ toạ độ vuông góc OvS trùng với hệ toạ độ OαS , trục thẳng đứng Ov
trùng với trục Oα. Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, ta kẻ các đường thẳng song
song với trục Ov cắt trục Os tại các điểm 0, 1, 2, 3, , 18. Từ các điểm này, ta đặt
các đoạn thẳng 00, 1a, 2b, 3c, , 1818 song song với trục Ovvà có khoảng cách
bằng khoảng cách các đoạn 0,
c3,b2,a1
, , 0. Nối các điểm 0, a ,b c, , 18 lại với
nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc của piston v=f(S)
20
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
Hình 1- 2: Đồ thị Vận tốc V = f(S) của động cơ X74-0413
1.2.3. Xây dựng đồ thị gia tốc bằng phương pháp đồ thị Tôlê
- Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm của vận tốc theo thời gian ta có công
thức để tính gia tốc của piston:
) cos2λ(cosαωRj
2
α
⋅+⋅⋅=
- Để giải gia tốc j của piston, người ta thường dùng phương pháp đồ thị Tôlê vì
phương pháp này đơn giản và có độ chính xác cao.
- Các bước tiến hành xây dựng đồ thị như sau:
Ta có:
21
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
λ)(1ωRJ
2
max
+⋅⋅=

[m/s
2
] (1.26)[1]
8392,153610,25)(11651,5361075,42
2-3
=+⋅⋅⋅=
[m/s
2
]
λ)(1ωRJ
2
min
−⋅⋅−=
[m/s
2
] (1.27)[1]
1035,92170,25)(11651,5361075,42
2-3
−=−⋅⋅⋅−=
[m/s
2
]
- Chọn tỷ lệ xích:
0306,256
60
8392,15361
J
μ
max
max

J
===
bd
j
[m/(s
2
.mm)] (1.28)[1]
- Vẽ hệ trục J - s.
- Lấy đoạn thẳng AB trên trục Os, với:
49999,271
0,670588
85,5
μ
S
AB
s
===
[mm] (1.29)
- Tại A, dựng đoạn thẳng AC thẳng góc với AB về phía trên, với:
06
256,0306
15361,8392
μ
J
AC
j
max
===
[mm] (1.30)
- Tại B, dựng đoạn thẳng BD thẳng góc với AB về phía dưới, với:

-36
256,0306
9217,1035-
μ
J
BD
j
min
===
[mm] (1.31)
- Nối C với D cắt AB tại E, dựng EF thẳng góc với AB về phía dưới một đoạn:
j
2
μ
R3-
EF
ωλ
⋅⋅⋅
=
[mm] (1.32)[1]
-36
256,0306
1651,536.42,75.100,253-
2-3
=
⋅⋅
=
[mm]
- Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 8 đoạn nhỏ bằng
nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C, 1, 2, 3, 4, F; trên

đoạn FD: F, 1’, 2’, 3’,4’,D. Nối các điểm chia
, 33,22,11
'''
Đường bao của các
đoạn này là đường cong biểu diễn gia tốc của piston: J = f(s).
22
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
A
ÂCT
C
B
ÂCD
D
F
E
3
2
1
4
1' 2' 3'
4'
J
max
=R
ω (1+λ)

J
min
= R
ω (1−λ)

2
2
Hình 1- 3: Đồ thị gia tốc J=f(S) của động cơ X74-0413
1.3. ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN
ĐỘNG CƠ
1.3.1. Xác định khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến
- Các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền tham gia vào chuyển
động tịnh tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanh
truyền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền.
m’ = m
pt
+m
1
[kg] (1.33)[1]
Trong đó:
+ m
pt
: Khối lượng nhóm piston. Theo đề ta có m
pt
= 0,7 [kg]
+ m
1
: Khối lượng thanh truyền qui dẫn về đầu nhỏ thanh truyền. Được chọn
tùy theo loại động cơ ôtô máy kéo hay tàu thủy, tĩnh tại. Vì động cơ đang thiết kế
có các thông số phù hợp với động cơ ôtô máy kéo nên ta chọn m
1
trong khoảng.
m
1
= (0,275 ÷ 0,35).m

tt
(1.34)
Trong đó:
+ m
tt
: Khối lượng nhóm thanh truyền. Theo đề ta có m
tt
= 0,9 [kg].
- Ta chọn:
23
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
m
1
= 0,3. 0,9 = 0,27 [kg] (1.35)
- Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là:
m’ = 0,7 + 0,27 = 0,97 [kg] (1.36)
- Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -P
j
với đồ thị công thì -P
j
phải có
cùng thứ nguyên và tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta vẽ
-P
j
= f(x) ứng với một đơn vị diện tích đỉnh Piston.
3354,188
4
0,081π
0,97
4

πD
m'
F
m'
m
22
pis
=
⋅
===
[kg/m
2
] (1.37)[1]
1.3.2. Xây dựng đồ thị lực quán tính –P
J
– V
- Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến:
JmP
J
⋅=−
[MN/m
2
] (1.38)
- Từ công thức (1.37) ta xác định được:
maxJmax
JmP ⋅=−
[MN/m
2
] (1.39)
893,28392,15361103354,188

6
=⋅⋅=
−
[MN/m
2
] (1.40)
- P
Jmin
736,1)1035,9217(103354,188
6
−=−⋅⋅=
−
[MN/m
2
]
- Đồ thị P
J
này vẽ chung với đồ thị công P-V
- Cách vẽ tiến hành tương tự như cách vẽ đồ thị J - S, với
- Chọn tỷ lệ xích trùng với tỷ lệ xích đồ thị công
0,024444μμ
pP
J
==
[MN/(m
2
.mm)]
- Trục hoành trùng với trục P
o
của đồ thị công.

359,118
0,024444
2,893
μ
P
AC
j
P
Jmax
==
−
=
[mm] (1.41)
0156,71
0,024444
736,1
μ
P
BD
j
P
Jmin
−=
−
=
−
=
[mm] (1.42)
j
p

2
μ
ωλRm3
EF
⋅⋅⋅⋅−
=
[mm] (1.43)
0156,71
0,024444
1651,53625,01075,42103354,1883
236
−=
⋅⋅⋅⋅⋅⋅−
=
−−
[mm]
24
Đồ án môn học: Tính toán thiết kế động cơ đốt trong X74-0413
Hình 1- 4: Đồ thị Công P-V và đồ thị lực quán tính –P
J
– V
1.3.3. Vẽ đồ thị khai triển P
kt
- α
- Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc OPα, trục hoành Oα nằm ngang với trục p
o
.
- Trên trục Oα ta chia 10
o
một, ứng với tỷ lệ xích µ

α
= 2 [
o
/mm].
- Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên, ta tiến hành khai triển
như sau:
25