đồ án kỹ thuật cơ khí Thiết kế động cơ xăng, (không tăng áp), có công suất danh nghĩa Nen = 106 KW, tốc độ quay danh nghĩa nn = 6000 rpm , dùng để trên xe ô tô KIA carens 2.0 144 hp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ĐỀ TÀI : Thiết kế động cơ xăng , (không tăng áp) ,
có công suất danh nghĩa N
en
= 106 KW , tốc độ quay danh nghĩa
n
n
= 6000 rpm , dùng để trên xe ô tô KIA carens 2.0 144 hp .
Giáo viên hướng dẫn : TS. LÊ BÁ KHANG
Sinh viên thực hiện : TRẦN DUY ĐẠT
Lớp : 50CKOT
MSSV : 50132162
nha trang , tháng 5 năm 2011
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự hội nhập và phát triển của đất nước, công nghiệp ôtô đang được
đầu tư phát triển mạnh mẽ. Và yêu cầu cấp thiết được đặt ra là đào tạo đội ngũ kỹ
sư, công nhân ô tô lành nghề góp phần xây dựng một nền công nghiệp đủ mạnh để
tạo tiền đề phát triển đất nước. Điều đó đòi hỏi sinh viên cần trao dồi kiến thức, tìm
tòi sáng tạo và áp dụng nhanh chóng vào thực tiễn sản xuất.
Vì vậy môn học “ Đồ án động cơ đốt trong” là rất cần thiết cho sinh viên
chúng em có vốn hành trang trước khi ra trường. Đây là một môn quan trọng trong
nội dung học tập nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp vận dụng các kiến thức
đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã có gắng tìm tòi và nguyên cứu một
số tài liệu. Mặc dù vậy nhưng do thời lượng môn học và trình độ có hạn nên trong
quá trình làm đồ án không thể tránh những thiếu sót . Em rất mong nhận được góp
ý của thầy ! em xin chân thành cảm ơn !

Nha trang, tháng 5, năm 2011
Sinh viên thực hiện

PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN
1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ
- Đặc điểm động cơ thiết kế
+ Động cơ thiết kế là động cơ Xăng 4 kỳ
+ Động cơ có 4 xy lanh được bố trí thẳng hàng
+ Công suất danh nghĩa của động cơ N
n
= 106 kW
+ Số vòng quay danh nghĩa n
n
= 6000 v/p
- Động cơ thiết kế hiện đang được trang bị trên xe ô tô KIA carens 2.0
144 hp
1.2. TỔ CHỨC QUÁ TRÌNH CHÁY
1.2.1. Loại nhiên liệu.
- Nhiên liệu dùng cho động cơ là xăng
C = 0,855 ; H = 0,145 ; O = 0 ; S = 0 (TL1/tr 39)
1.2.2 Buồng đốt.
-Buồng cháy hình bán cầu
-Loại này có đặc điểm là diện tích bề mặt buồng đốt nhỏ gọn. Trong buồng đốt bố
trí một supap nạp và một supap thải, hai supap này bố trí về 2 phía khác nhau. Trục
cam bố trí ở giữa nắp máy và dùng cò mổ để điều khiển sự đóng mở của supap. Sự
bố trí này rất thuận lợi cho việc nạp hỗn hợp khí và thải khí cháy ra ngoài.
1.2.3 Hệ thống nhiên liệu:
- Hệ thống nhiên liệu cung cấp nhiên liệu đến động cơ. Ngoài ra, nó còn có chức
năng loại bỏ những chất bẩn và bụi cũng như điều chỉnh việc cung cấp nhiên liệu.

- Ta chọn hệ thống phun nhiên liệu EFI cho động cơ:


1-Bình nhiên liệu: bình dùng để lưu trữ nhiên liệu
2 -Bơm nhiên liệu: bơm nhiên liệu từ bình chứa đến động cơ.
3 -Lọc nhiên liệu: nó bao gồm có một phần tử lọc để loại bỏ các chất
bẩn trong nhiên liệu.
4 -Bộ điều áp nhiên liệu: điều chỉnh áp suất nhiên liệu luôn ở một giá
trị tối ưu, đảm bảo việc phun nhiên liệu ổn định.
5 -Vòi phun: phun nhiên liệu vào đường ống nạp cho các xi lanh
tương ứng.
6- Nắp bình nhiên liệu: đậy kín bình nhiên liệu. Có gắn một van để
giữ cho áp suất trong bình không đổi.
*Bơm Nhiên Liệu:
Bơm nhiên liệu từ bình nhiên liệu đến động cơ, do đó cho phép ống nhiên liệu giữ
được một áp suất nhất định.
Có loại bơm trong bình được đặt bên trong bình nhiên liệu và loại bơm trên đường
ống đặt ở giữa đường ống dẫn.
Có nhiều cách dẫn động bơm nhiên liệu khác nhau; Hệ thống EFI (Phun nhiêu liệu
điện tử) dùng bơm có môtơ dẫn động bằng điện.
• Loại điện:
Bơm trong bình (loại tuabin)
Bơm trên đường ống (loại rôto)
1 Môtơ
2 Cánh bơm loại tuabin
*Vòi Phun Nhiên liệu
-Theo các tín hiệu từ ECU, cuộn dây sẽ hút píttông và mở van để phun nhiên liệu.
Nhiên liệu phun ra từ vòi phun được hoà trộn với không khí, hỗn hợp này được đưa
đến các xi lanh.
Để đạt được tỷ lệ hỗn hợp không khí - nhiên liệu tối ưu, ECU điều khiển thời điểm

phun và lượng phun. Lượng phun được điều chỉnh bằng khoảng thời gian phun.

Bộ Điều Áp Nhiên Liệu
Điều chỉnh áp suất nhiên liệu đến một áp suất nhất định, do vậy việc cung cấp nhiên
liệu luôn được ổn định.
1 Bộ điều áp nhiên liệu
2 Cụm bơm nhiên liệu
1.3. HỆ THỐNG NẠP - XẢ
Đối với động cơ 4 kỳ:
- Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ điều khiển quá trình thay đổi môi chất công tác
trong động cơ. Thải sạch khí thải khỏi xylanh và nạp đầy không khí mới vào
xylanh động cơ
- Điều kiện làm việc:
Tải trọng cơ học cao
Nhiệt độ cao
Tải trọng va đập tốt
- Yêu cầu:
Đóng mở đúng quy luật và thời điểm
Độ mở lớn
Đóng kín xupap thải không tự mở trong quá trình nạp
Ít mòn, tiếng ồn nhỏ, dễ dàng điều chỉnh sữa chữa, giá thành chế tạo
thấp
Từ đó ta chọn:
- Chọn cơ cấu phân phối khí kiểu xu páp treo
- Kiểu truyền động gián tiếp trục cam được truyền động qua trung gian bởi
bánh răng trung gian ( bánh răng nghiêng) ăn khớp êm dịu bền.
- Trục cam lắp ở thân máy điều khiển xupap qua trung gian của con đội đũa
đẩy cần mổ
- Phương pháp dẫn động: cam-con đội - đũa đẩy - đòn gánh vì kết cấu đơn
giản, Là loại cơ cấu phối khí được dùng phổ biến,có kết cấu dơn giản, dễ chế

tạo dễ điều chỉnh, giá thành không cao lắm.
- Điều chỉnh khe hở nhiệt xu páp bằng tay( khe hở nhiệt là khe hở được tạo ra
bởi tất cả các chi tiết từ trục cam đến xupáp khi xupáp đóng. Khe hở này
được biểu thị bằng khoảng cách giữa đuôi xupáp và đầu cò mổ khi xupáp
đóng)
1.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT
Khi động cơ đốt trong làm việc nhiệt lượng do nó sinh ra rất lớn. Nên cần có hệ
thống làm mát để hạ nhiệt cho các chi tiết của động cơ và đảm bảo cho các chi tiết
động cơ làm việc ở nhiệt độ thích hợp. Duy trì mức nhiệt 85-95
0
C tốt nhất cho động
cơ ở từng chế độ hoạt
- động, khi khởi động động cơ được làm nóng nhanh, khi hoạt động ở cực đỉnh
động cơ phải giải nhiệt tốt
- Việc chạy động cơ quá nóng có thể gây ra :
• Đánh lửa sớm
• Kích nổ
• Piston và xupap bị cháy
• Các chi tiết có ứng suất nhiệt lớn , sức bền giảm
• Hệ thống bôi trơn hỏng
• 200-300
0
C dầu nhớt bị cháy nhóm piston bị bó kẹt vì giản nở
Hệ thống lám mát điều khiển nhiệt độ động cơ đến giá trị tối ưu (80 đến 90OC theo
nhiệt độ nước làm mát) bằng cách tuần hoàn nước làm mát khắp trong động cơ.
Quạt làm mát sẽ làm nguội nước làm mát trong két nước và bơm nước sẽ
tuần hoàn nước làm mát qua nắp quy lát và thân máy.
1 Két nước , 2 Bình chứa , 3 Nắp két nước , 4 Quạt làm mát ,
5 Bơm nước , 6 Van hằng nhiệt
Dòng

chảy nước
làm mát
- Lực
đẩy của
bơm
nước
làm cho
nước
làm mát
tuần
hoàn trong mạch nước làm mát. Nước làm mát hấp thụ nhiệt từ động cơ và phân
tán vào không khí qua két nước. Nước làm mát đã được làm nguội sau đó quay
trở về động cơ.

*Két Nước Làm Mát
Két nước làm nguội nước làm mát có nhiệt độ cao. Nước làm mát trong két nước
trở nên nguội đi khi các ống và cánh tản nhiệt của nó tiếp xúc với luồng không khí
tạo bới quạt làm mát và luồng không khí tạo ra bởi sự chuyền động của xe.
*Nắp két nước
Nắp két nước có một van áp suất dùng để nén nước làm mát.
Nhiệt độ của nước làm ở áp suất cao tăng lên vượt quá 1000C, điều này tạo nên sự
khác biệt lớn giữa nhiệt độ nước làm mát và nhiệt độ không khí. Kết quả là hiệu quả
làm mát được cải thiện.
Van áp suất mở và đưa nước làm mát đến bình chứa khi áp suất két nước tăng lên.

Van chân không mở để xả nước làm mát từ bình chứa khi áp suất cao két nước
giảm xuống.
A Áp suất tăng lên trong quá trình tăng áp (nhiệt độ cao)
B Áp suất giảm đi trong quá trình giảm áp (nguội)
*Quạt làm mát

Quạt này hướng lượng không khí lớn đến két nước nhằm nâng cao hiệu quả
làm mát.
1.5. HỆ
THỐNG BÔI TRƠN:
- Trong động cơ nhiều chi tiết chuyển động ma sát với nhau do đó khi trượt
lên nhau sẽ sinh nhiệt, tiêu hao công suất và mòn nhanh, gây ra tiếng ồng cho
động cơ. Để tránh tác hại trên người ta cho 1 lớp dầu giữa 2 mặt cọ sát nên
phải có hệ thống bôi trơn.
- Hệ thông bôi trơn thực hiện các chức năng:
- Giảm ma sát của các bộ phận chuyển động
+ Hấp thụ và giải nhiệt
+ Làm kín các bạc piston và các thành xylanh
+ Làm sạch và àm trang ngập các bộ phận chuyển động
+ Giảm tiếng ồn của động cơ
- Ta chọn hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt: dầu nhờn trong hệ thống
được bơm dầu đưa đến các bề mặt ma sát dưới 1 áp suất cần thiết và gần như
nó đửm bảo tốt yêu cầu bôi trơn làm mát tẩy rữa bề mặt ma sát ổ trục của hệ
thồng bôi trơn. Gồm có cacte bơm dầu bầu lọc thô bầu lọc tinh, két làm mát
dầu nhờn và các đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp suất và đồng hồ báo
nhiệt độ của dầu, ngoài ra còn các các van.
- Ưu điểm:
Đáp ứng đày đủ các chỉ tiêu : cung cấp khá đầy đủ số lượng, chất lượng và
cả độ tin cậy của hệ thống bôi trơn
- Nhược điểm:
Chứa dầu trong cacte nên khi động cơ làm việc ở độ ngiêng lớn dầu nhờn
dòn về 1 phía làm cho việc hút dầu khó khăn vì vậy lượng dầu cung cấp
không đảm bảo đúng yêu cầu.
Nguyên lý hoạt động:

Bơm dầu 3 được dẫn động từ trục khuỷu. Dầu bôi trơn trong cácte
1 được hút vào bơm qua lưới lọc thô 2, lưới lọc để lọc sơ bộ tạp chất có kích thước
lớn. Sau khi qua bơm dầu có áp suất cao dầu đi vào bầu lọc tinh 4 tại đây dầu được
lọc sạch rồi đưa lên bình làm mát 5, dầu được làm mát rồi đưa lên đường ống dẫn
dầu chính 6 đi bôi trơn cho các bộ phận rồi đi về cacte.
1.6. HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG:
Vì động cơ không thể tự khởi động nên cần có 1 ngoại lực để khởi động cho
động cơ. Máy khởi động khởi động động cơ bằng cách cho bánh đà trên trục khủyu
quay thông qua vệc cài khớp. Máy khởi động truyền cơ năng cho trục khuỷu nên
hào khí được hút vào bên trong xylanh được nén và đốt cháy để quay động cơ.
Yêu cầu:
+ Máy khởi động phải tạo ra momen lớn từ nguồn điện hạn chế của accu đồng
thời phải gọn nhẹ vì vậy nên dùng moto điện 1 chiều phải đáp ứng đủ số
vòng quay cho bánh đà 80-100 vòng/phút.
+ Nhiệt độ làm việc không quá giới hạn cho phép
+ Đảm bảo khởi động lại được nhiều lần
+ Tỷ số truyền của bánh răng máy khởi động và bánh đà nằm trong khoảng
(9:18)
Ta chọn:
Hệ thống truyền động từ máy khởi động đến bánh đà thông qua hộp giảm tốc
vì loại này kích thước máy khởi động nhỏ. Moto có số vòng quay lớn mà bánh răng
ăn khớp có momen lớn nhờ hộp giảm tốc
1-Khóa điện 6-Ly hợp 1 chiều
2,3-Cuộn dây hút của solenoi 7, 8- Bánh răng
4,5-Stato, roto của mô tơ đề
Nguyên lý hoạt động của hệ thống :
Khi đóng khóa điện, các cuộn dây hút và giữ của solenoi 2,3 có điện sẽ hút
trục của bánh răng 7 chuyển động qua trái ăn khớp với bánh răng 8 của động cơ.
Đồng thời khi này đĩa tiếp điểm đóng các tiếp điểm để cung cấp điện cho máy khởi
động nên motơ đề sẽ có điện và sẽ quay bánh răng 7, do đó làm quay bánh răng 8,

cuối cùng làm quay trục khuỷu động cơ giúp động cơ khởi động, khi này cuộn hút 3
bị cắt điện còn cuộn giữ 2 thì vãn có điện để duy trì việc ăn khớp. Khớp ly hợp 1
chiều có tác dụng cắt dứt dòng mômen truyền từ động cơ lên motơ đề khi nó đã nổ.
1.7. ĐỘNG CƠ MẪU
Bảng 1-1: Đặc điểm kỹ thuật của động cơ mẫu
T
T
Đặc điểm kĩ thuật Động cơ mẫu Ghi chú
1 Dung tích xilanh (cm
3
) 1998 1999 2999
2 Số xilanh (cái) 4 Xylanh
thẳng hàng
4 Xylanh
thẳng
hàng
4 Xylanh
thẳng
hàng
3 Công suất cực đại (mã
lực/rpm)
145 / 6000 145/ 6000 146/3800
4 Mô men xoắn cực đại
(Nm/rpm)
189 / 4250 185 /
4500
294/2000
5 Sử dụng nhiên liệu Xăng Xăng Diesel
6 Tốc độ tối đa (km/h) 190 194 180
7 Tiêu thụ nhiên

liệu (city,L/100km)
10.8 11.2 13
8 Tiệu thụ nhiên liệu
(highway,L/100km)
6.6 6.2 9
9 Tiệu thụ nhiên liệu
(combined,L/100km)
8.1 8.5 11
1.8 KÍNH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ

Thông số Đơn vị Trị số Tài liệu tham khảo
Đường kính
xylanh (D)
mm 101,303
Hành trình piston
(S)
mm 121,563
Dung tích công tác
của xylanh (V
s
)
mm
3
S
D
V
s
.
4
2

π
=
= 979,299
[1,tr.04]
1.9 TỔNG HỢP CÁC THÔNG SỐ
Bảng 1-2 . Tổng hợp các thông số cho trước và lựa chọn
TT
Tên
thông số
Ký
hiệu
Đơn
vị
Trị
số
Tài liệu
tham
khảo
1 Công suất danh nghĩa N
en
kW 106 Đ/c mẫu
2 Tốc độ quay danh nghĩa n
n
rpm 6000 Đ/c mẫu
3 Hệ số kỳ Z 2 [1,tr.68]
4 Số xy lanh i Cái 4 Đ/c mẫu
5 Áp suất khí nạp p
k
N/m
2

103000 [2,tr.17]
6 Áp suất khí quyển P
0
bar 1,03 [1,tr.69]
7 Nhiệt độ khí quyển T
0
0
K 297 [1,tr.69]
8 Độ ẩm tương đối của không khí
ϕ
0
% 70 [1,tr.69]
9 Hàm lượng C trong nhiên liệu C 0,855 [2,tr.51]
10 Hàm lượng H
2
trong nhiên liệu H 0,145 [2,tr.51]
11 Hàm lượng S trong nhiên liệu S 0 [2,tr.51]
12 Hàm lượng O
2
trong nhiên liệu O
2
0 [2,tr.51]
13 Phân tử lượng của nhiên liệu
µ
f
Kg/kmol 115 [2,tr.51]
14 Nhiệt trị của nhiên liệu H KJ/kg 43960 [2,tr.51]
15 Hệ số dư lượng không khí
λ
0,9 [1,tr.129]

16 Hệ số khí sót
γ
r
0,02 [1,tr.108]
17 Mức độ làm mát khí nạp
∆T
m
0
18 Hệ số K
pa
(……………………… ) K
pa
0,8 [1,tr.106]
19
Tổn thất áp suất trong bình làm mát khí
nạp
m
p∆
bar 0
20 Hệ số K
pr
(……………………) K
pr
1,05 [1,tr.107]
21 Nhiệt độ khí sót T
r
K
980 [1,tr.107]
22 Mức độ sấy nóng khí mới
∆T

k
C
0
20 [1,tr.108]
23 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
λ
1
1,16 [1,tr.108]
24 Hệ số nạp thêm
λ
2
1,02 [1,tr.109]
25 Tỷ số nén
ε
10 Đ/c mẫu
26 Chỉ số nén đa biến trung bình n
1
1,35 [2,tr.128]
27 Chỉ số dãn nở đa biến trung bình n
2
1,26 [2,tr.188]
28 Hệ số sử dụng nhiệt tại điểm z
ξ
z
0,87 [2,tr.180]
29 Hệ số điền đầy đồ thị K
pi
0,92 [2,tr.195]
30 Hiệu suất cơ học
η

m
0,9 [2,tr.91]
31 Tỷ số động học K
D
1,2 [6,tr.25]
Bảng 1-3 . Tổng hợp kết quả tính.
TT
Tên
thông số
Ký
hiệu
Đơn
vị
Kết quả
1 Số kg KK lý thuyết cần thiết 1 kg nhiên liệu L
0
kg/kg 14,956
2 Số kmol KK lý thuyết cần thiết 1 kg nhiên liệu M
0
kmol/kg 0,511
3 Số kg KK thực tế cần thiết 1 kg nhiên liệu L kg/kg 13,460
4 Số kmol KK thực tế cần thiết 1 kg nhiên liệu M kmol/kg 0,460
5 Số kg HHC ứng với 1 kg nhiên liệu L
1
kg/kg 14,460
6 Số kmol HHC ứng với 1 kg nhiên liệu M
1
kmol/kg 0,469
7 Số kmol MCCT tại thời điểm đầu quá trình nén M
a

kmol/kg 0,469
8 Số kmol MCCT tại thời điểm cuối qua trình nén M
c
kmol/kg 0,469
9 Hàm lượng CO
2
trong sản phẩm cháy M
CO2
kmol/kg 0,056
10 Hàm lượng H
2
O trong sản phẩm cháy M
H2O
kmol/kg 0,066
11 Hàm lượng SO
2
trong sản phẩm cháy M
SO2
kmol/kg 0
12 Hàm lượng O
2
trong sản phẩm cháy M
O2
kmol/kg 0
13 Hàm lượng N
2
trong sản phẩm cháy M
N2
kmol/kg 0,363
14 Lượng sản phẩm cháy ứng với 1 kg nhiên liệu M

2
kmol/kg 0,507
15 Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết
0
β
- 1,082
16 Hệ số biến đổi phân tử thực tế tại điểm z
z
β
- 1,080
17 Nhiệt độ khí nạp T
k

0
K 297
18 Mật độ khí nạp
k
ρ
kg/m
3
1,209
19 Áp suất cuối quá trình nạp p
a
bar 0,824
20 Áp suất khí sót p
r
bar 1,081
21 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a

0
K 333,074
22 Hệ số nạp
v
η
- 0,792
23 Áp suất cuối quá trình nén p
c
bar 18,447
24 Nhiệt độ cuối quá trình nén T
c

0
K 745,659
25 Hệ số tăng áp suất ψ - 3,980
26 Nhiệt độ tại điểm z T
z

0
K 2748,061
27 Áp suất cuối quá trình dãn nở p
b
bar 3,429
28 Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở T
b

0
K 1510,171
29 Áp suất chỉ thị trung bình p
i

bar 10,023
30 Áp suất có ích trung bình p
e
bar 9,020
31 Hiệu suất chỉ thị

i
η
- 0,344
32 Hiệu suất có ích
e
η
- 0,309
33 Suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị g
i
g/kW.h 238,059
34 Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích g
e
g/kW.h 265,024
35 Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ G
e
kg/h 28,095
36 Đường kính của xylanh D mm 101,303
37 Hành trình của piston S mm 121,563
38 Dung tích công tác của xylanh V
S
cm
3
979,299
39 Tổng nhiệt đưa vào động cơ trong 1đơn vị thời gian

Q
T
kW 343,074
40 Phần nhiệt biến thành cơ năng có ích
Q
e
kW
106
41 Tổn thất nhiệt do làm mát
Q
m
kW
68,614
42 Tổn thất nhiệt theo khí xả
Q
x
kW
154,889
43 Tổn thất còn lại
Q
cl
kW
13,568
PHẦN 2: TÍNH TOÁN CÁC QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC
2.1. TÍNH MÔI CHẤT CÔNG TÁC
2.1.1. Lượng không khí
• Số kg không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu
(L
0
):







−++=
f
oshcL 8
3
8
23,0
1
0
[3,tr.8]







−++=
00145,0.8855,0.
3
8
23,0
1

14,956
=
[kg/kg]
• Số kmol không khí lí thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên
liệu(M
0
)









−++=
3232412
.
21,0
1
0
f
o
shc
M
[3,tr.8]

511,0
4

145,0
12
855,0
.
21,0
1
=






+=
[kmol/kg]
• Số kg không khí thực tế cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu (L)
L =

0
L
λ
[3,tr.8]
= 0,9.14,956 = 13,460
[kg/kg]
• Số kmol không khí thực tế cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu (M )

=M
0
.M
λ

[3,tr.8]
= 0,9.0,511 = 0,460 [kmol/kg]
2.1.2. Lượng hỗn hợp khí công tác
• Số kg hỗn hợp cháy ứng với 1 kg nhiên liệu ( L
1
)
L
1
= 1 + λ.L
0
[3,tr8]
= 1 + 0,9.14,956= 14,460 [kg/kg]
• Số kmol hỗn hợp cháy ứng với 1 kg hoặc 1 kmol nhiên liệu (M
1
)

f
MM
µ
λ
1
.
01
+=
[3,tr.8]

460,0459,0
115
1
511,0.9,0 ≈=+=

[kmol/kg]
• Số kmol MCCT tại thời điểm đầu quá trình nén (M
a
)

)1.(
11 rra
MMMM
γ
+=+=
[3,tr.8]

469,0)02,01.(46.0 =+=
[kmol/kg]
• Số kmol MCCT tại thời điểm cuối quá trình nén (M
c
)
469.0)1.(
1
==+= MaMM
rc
γ
[kmol/kg]
2.1.3. Lượng sản phẩm cháy trong trường hợp cháy không hoàn toàn
Ta có:
17,0
855,0
145,0
2
===

CO
H
M
M
K
=> chọn K=0,45
• Hàm lượng CO
2
và CO trong sản phẩm cháy

12
2
c
MM
COco
=+
[3,tr.8]

071,0
12
855,0
==
[kmol/kg]
• Hàm lượng H
2
O trong sản phẩm cháy

2
22
h

MM
HOH
=+
[3,tr.8]

0725,0
2
145,0
==
[kmol/kg]
• Hàm lượng SO
2
trong sản phẩm cháy

32
2
S
M
SO
=
[3,tr.9]

0
32
0
==
[kmol/kg]
• Hàm lượng N
2
trong sản phẩm cháy :

0
79,0
2
MM
N
λ
=
[3,tr.9]

363,0511,0.9,0.79,0 ==
• Lượng sản phẩm cháy ứng với 1 đơn vị số lượng nhiên liệu (M
2
). Khi nhiên
liệu lỏng cháy không hoàn toàn (λ<1).

02
79,0
212
M
hc
M
λ
++=
[3,tr.9]

5,0507,0511,0.9,0.79,0
2
145,0
12

855,0
≈=++=
[kmol/kg]
• Tổng lượng ô xy cần thiết trong trường hợp cháy không hoàn toàn
32
21,0
22
0
2
2
f
OH
CO
CO
o
M
M
M
M
+⋅⋅=++
λ
[5,tr.17]
3232412
ff
oo
hc
+









−+⋅=
λ
=0,9.






+
4
145,0
12
855,0
=0,097 [kmol/kg]
• Hàm lượng các chất khí có trong sản phẩm cháy trong trường hợp cháy
không hoàn toàn

0
1
1
42,0 M
K
M
CO

⋅
+
−
⋅=
λ
[5,tr.17]
= 0,42.
511,0.
45,01
9,01
+
−
= 0,0148
≈
0,015 [kmol/kg]

056,0015,0071,0
12
2
=−=−=
COCO
M
c
M
[kmol/kg]

0
1
1
42,0

2
M
K
KM
H
⋅
+
−
⋅⋅=
λ
[5,tr.18]
=
511,0.
45,01
9,01
45.0.42,0
+
−
= 0,0067 [kmol/kg]

066,00067,00725,0
2
22
≈−=−=
HOH
M
h
M
[kmol/kg]
2.1.4. Hệ số biến đổi phân tử

• sự thay đổi số kmol của MCCT trước và sau khi nhiên liệu cháy
( )








+⋅−⋅⋅++=−=∆
<
f
MM
hc
MMM
µ
λλ
λ
1
79,0
212
001
1
2

( )
f
f
o

h
M
µ
λ
1
4
8
121,0
0
−
+
+⋅−⋅=
= 0,21.(1-0,9).0,511+
115
1
4
145,0
−
=0,0383 [kmol/kg]
Hệ số biến đổi phân tử lí thuyết (β
0
)
Đối với động cơ xăng với λ < 1

f
f
f
M
o
h

M
µ
λ
µ
λ
β
1
.
1
4
8
).1.(21,0
1
0
0
0
+
−
+
+−
+=
[3,tr.9]
082,1
115
1
511,0.9,0
115
1
4
8

0
145,0
511,0).9,01.(21,0
1 =
+
−
+
+−
+=

• Hệ số biến đổi phân tử thực tế tại điểm z (β
z
) :

r
z
γ
β
β
+
−
+=
1
1
1
0

080,1
02,01
1082,1

1 =
+
−
+=
[3,tr.9]
2.2. QUÁ TRÌNH NẠP - XẢ
• Áp suất khí nạp (p
k
)
p
k
= 1.03 [bar]

• Áp suất sau máy nén (p
s
)

kmks
pppp =∆+=
[3,tr.10]

1=
.03 [bar]


Nhiệt độ khí nạp (T
k
)

1

0 0
0
. 297
m
m
s
k m
P
T T T T
P
−
 
= −∆ = =
 ÷
 
[K]
• Mật độ khí nạp (ρ
k
)

kk
k
k
TR
P
.
=
ρ
[3,tr.10]
Trong đó : R

K :
Hằng số kmol khí

67,286
29
8314
==
K
R
[J/kg.độ]

6
0,103.10
1,209
286,67.293
k
ρ
⇒ = =
[kg/m
3
]

• Áp suất cuối quá trình nạp (p
a
)

kpaa
pKp .=
[3,tr.10]

0,8.1,03 0,824= =
[bar]

• Áp suất khí sót (p
r
)

0
.pKp
prr
=
[3,tr.10]

1,05.1,03 1,081= =
[bar]
• Nhiệt độ cuối quá trình nạp (T
a
)


r
rrkk
a
TTT
T
γ
γλ
+
+∆+
=

1

1
[3,tr.10]

297 20 1,16.0,02.980
333,074
1 0,02
+ +
= =
+
[K]
• Hệ số nạp (η
v
)

a
k
k
a
r
v
T
T
p
p

1
.
1

1
.
2
−+
=
ε
ε
γ
λη
[3,tr.10]

1 10 0,824 297
1,02. . . . 0,792
1 0,02 10 1 1,03 333,074
= =
+ −

2.3. QUÁ TRÌNH NÉN
2.3.1. Chọn tỉ số nén.
Theo động cơ mẫu ta có tỉ số nén là: 10:1.
2.3.2. Chỉ số nén đa biến trung bình.
• Áp suất cuối quá trình nén (p
c
)

1
.
n
ac
pp

ε
=
[3, tr.10]

1,35
0,824.10 18,447= =
[bar]
• Nhiệt độ cuối quá trình nén (T
c
)

1
1
.
−
=
n
ac
TT
ε
[3,tr.10]

1,35 1
333,074.10 745,659
−
= =
[K]
• Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí

2

.19,4
19806)(
c
cv
T
C +=
µ


4,19.745,659
19806 21368,155
2
= + =
[J/kmol.deg]
• Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót :

( )
( ) ( )
c
c
v
TC .10 4,25234,360
2
1
10 504,3997,17
23" −
+++=
λλµ

( ) ( )

3 2
1
17,997 3,504.0,9 .10 360,34 252,4.0,9 .10 .745,659
2
−
= + + +


23340,973=
[J/kmol.deg]
• Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp cháy cuối quá trình nén:

( )
( )
( )
r
vrv
c
v
CC
C
γ
µγµ
µ
+
+
=
1
.
''

'
[4,tr.21]

21368,155 0,02.23340,973
21406,837
1 0,02
+
= =
+
[J/kmol.deg]
2.4. QUÁ TRÌNH CHÁY
• Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn (∆H)

0
6
).1.(10.115 MH
λ
−=∆
[3,tr.11]

511,0).9,01.(10.115
6
−=
5876500=
[J/kg]
• Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy tại điểm z:
( )
( ) ( )
TzzC
v

.10 4,25234,360
2
1
10 504,3997,17
23'' −
+++=
λλµ
[3,tr.20]

( ) ( )
Tz.10.9,0.4,25234,360
2
1
10.9,0.504,3997,17
23 −
+++=

= 21150,6+2,9375.T
Z
[J/kmol.deg]
⇒
Nhiệt độ của môi chất công tác tại điểm z:

( )
( )
( ) ( )
z
z
vz
cc

v
r
z
TCTC
M
HH

1.
.
'''
1
µβµ
γ
ξ
=+
+
∆−
[3,tr.11]

( )
( )
0,87. 43960000 5876500
21399,04.745,659
0,459. 1 0,02
−
⇔ +
+
z
z TT ) 9375,26,21150.(08,1 +=

2
3,1725. 22842,648. 86736391,25 0
z z
T T⇔ + − =
⇒
2748,061
z
T =
[K]
• Hệ số tăng áp suất (ψ )

c
z
z
T
T
.
βψ
=
[3,tr.10]

2748,061
1,080. 3,980
745,659
= =
• Áp suất cháy cực đại (p
z
)

cz
pp 85,0
ψ
=
[3,tr.10]

0,85.3,980.18,447 62,406= =
[bar]
2.5. QUÁ TRÌNH DÃN NỞ
• Áp suất cuối quá trình dãn nở (p
b
)

2
n
z
b
p
p
ε
=
[3,tr.12]

1,26
62,406
3,429
10
= =
[bar]
• Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở (T

b
), [K]
1
2
−
=
n
z
b
T
T
ε
[3,tr.12]
1,26 1
2748,061
1510,171
10
−
= =
[K]
2.6. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ
• Áp suất chỉ thị trung bình (p
i
)




















−
−
−






−
−−
=
−− 1
1
1
2
12

1
1
1.
1
11
1.
1
.
1

nn
n
apii
nn
pKp
εε
ψ
ε
ε
[3,tr.12]
1,35
1,26 1 1,35 1
10 3,980 1 1 1
0,92. 0,824. . . 1 . 1
10 1 1,26 1 10 1,35 1 10
− −
 
 
   
= − − −

 
 ÷  ÷
 
− − −
   
 
 
10.023=


[bar]
• Áp suất có ích trung bình (p
e
)

ime
pp .
η
=

[3,tr.12]

0,9.10,023 9,020= =

[bar]
• Hiệu suất chỉ thị (η
i
)

( )

kvf
i
i
H
pL
ρη
λ
η

.1.
.10
0
2
+
=
[3,tr.13]

( )
2
0,9.14,956 1 .10.23
10 . 0,344
43960.0,792.1,209
+
= =

• Hiệu suất có ích (η
e
)

ime

ηηη
.=
[3,tr.13]

0,9.0,344 0,309= =
• Suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị (g
i
)

if
i
H
g
η
.
10.6,3
6
=
[3,tr.13]

6
3,6.10
238,059
43960.0,344
= =
[g/kW.h]
• Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích (g
e
)
ef

e
H
g
η
.
10.6,3
6
=
[3,tr.13]

6
3,6.10
265,024
43960.0,309
= =
[g/kW.h]
• Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ (G
e
)
eee
NgG 10
3−
=
[3,tr.13]

3
10 .265, 204.106 28,095
−
= =
[kg/h]

2.7 CÂN BẰNG NHIỆT
• Tổng lưu lượng nhiệt cấp cho động cơ
( )
T
Q
Q
T
=
HG
e

3600
1
[4,tr.23]

1
.28,095.43960 343,071
3600
= =
[KJ/s]
• Nhiệt lượng biến thành công có ích (Q
e
)
ee
NQ =
[4,tr.23]
=106.10
3
[J/s] = 106 [KW]
• Nhiệt tổn thất theo khí thải

 Tỷ nhiệt đẳng áp của sản phẩm cháy
( )
''
p
C
µ

( )
8314
''''
+=
vp
CC
µµ
[2,tr.81]

23340,973 8134 31654,973= + =
[J/Kmol.deg]
 Nhiệt dung riêng đẳng áp của môi chất mới
( )
p
C
µ

( )
8314+=
vp
CC
µµ
[2,tr.81]

21368,155 8314 29682,155= + =
[J/Kmol.K]
 Nhiệt độ khí thải
( )
x
T

1510,171
x b
T T= =
[K]
 Tổn thất theo khí thải
( )
x
Q

( )
( )
[ ]
kpxpex
TCMTCMGQ
1
''
2
µµ
−=
[2,tr.215]
[ ]
28,095

. 0,5.31654,973.1510,171 0,46.29682,155.297 154889,569
3600
= − =
[J/s]

%100.
T
x
x
Q
Q
q =⇒
[4,tr.23]

154,889
.100% 45,06%
343,071
= =
• Tổn thất theo môi chất làm mát
( )
m
Q
Ta có :
%100.
T
m
m
Q
Q
q =

[4,tr.23]
Trong đó: q
m
= 12 ÷ 27 ; ta chọn q
m
= 20%

.
343,071.20
68,614
100 100
T m
m
Q q
Q⇒ = = =
[KJ/s]
• Phần tổn thất còn lại
( )
cl
Q

( )
xmeTcl
QQQQQ ++−=
[4,tr.23]

( )
343,074 106 68,614 154,889 13,568= − + + =
[KJ/s]
• Thành phần % của các thành phần nhiệt lượng

%100=
T
q

106
.100 .100 30,89%
343,071
e
e
T
Q
q
Q
= = =

154,889
.100 .100 45,06%
343,071
x
x
T
Q
q
Q
= = =

%20=mq

4,05%
cl
q =

2.8. ĐỒ THỊ CÔNG CHỈ THỊ
2.8.1.Xác định các điểm đặc biệt của đồ thị công:
• Điểm a: điểm cuối hành trình nạp, có áp suất
8,0=
a
p
24 [bar]
và thể tích
csa
VVV +=