Đồ án môn động cơ đốt trong

SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
MỤC LỤC
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
1.Tổng quan về động cơ……………………………………………………………….4
2.Tổ chức quá trình cháy…………………………………………………………… 4
3.Hệ thống xả………………………………………………………………………….6
4.Hệ thống làm mát………………………………………………………………… 7
5.Hệ thống bôi trơn………………………………………………………………… 9
6.Hệ thống khởi động……………………………………………………………… 11
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC
I. Các thông số tính toán…………………………………………………………….11
2.1. Tính toán quá trình nạp……………………………………………………… 15
2.2. Tính toán quá trình nén…………………………………………………………18
2.3. Tính toán quá trình cháy……………………………………………………… 19
2.4. Tính toán quá trình giãn nở………………………………………………… 21
2.5. Tính toán các thông số của chu trình công tác……………………………… 23
III. Vẽ và hiệu đính đồ thị công………………………………………………… 24
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC
I. Vẽ các đường biểu diễn quy luật động học…………………………………… .30
1.1.Đường biểu diễn hành trình của piston x = f(α)………………………………30
1.2. Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(
α
)………………………………… 30
1.3.Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f(α)………………………………… 31
II. Tính toán động lực học………………………………………………………….33
2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến…………………………………………33
2.2. Các khối lượng chuyển động quay…………………………………………… 33
2.3. Lựcquán tính……………………………………………………………………34
2.4. Vẽ đường biều diễn lực quán tính p
j
= f(x)………………………………… 35

2.5. Vẽ đường biểu diễn v = f (x)………………………………………………….35
2.6. Khai triển đồ thị công (P-V ) thành p
kt
= f(
α
)……………………………36
2.7. Khai triển đồ thị p
j
=f(x) thành p
j
=f(α)…………………………………37
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1
1
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
2.8. Vẽ đồ thị p
∑
=f(
α
)……………………………………………………………….38
2.9. Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T=f(
α
) và đồ thị lực pháp tuyến Z=f(
α
)…………39
2.10. Vẽ đường biểu diễn ∑T=f(
α
) của động cơ nhiều xy lanh……………… 42
2.11. Đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu…………………………………… 45
2.12. Vẽ đường biểu diễn Q=f(
α

)
…………………………………………………….47
2.13.Vẽ đồ thị phụ tải tác
dụng trên đầu to thanh truyền………………………… 50
CHƯƠNG IV: TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH – TÍNH
KIỂM NGHIỆM BỀN PISTON VÀ CHỐT PISTON
I. Tính kiểm nghiệm bền đỉnh piston
1.1.Công thức back
………………………………………………………………… 53
1.2. Công thức Orơlin cho đỉnh
mỏng…………………………………………… 54
II. Tính kiểm nghiệm thân piston
2.1.Ứng suất kéo ………………………………………………………………… 55
2.2. Ứng suất nén…………………………………………………………………….56
III. Tính kiểm nghiệm bền thân piston
3.1.Áp suất tiếp xúc trên thân……………………………………………………… 56
3.2.Áp suất tiếp xúc trên bề mặt chốt……………………………………………… 57
IV: Tính kiểm nghiệm bền xécmăng……………………………………………….58
KẾT LUẬN………………………………………………………………………… 61
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2
2
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện đi lại cá
nhân cũng như vận chuyển hành khách , hàng hoá rất phổ biến . Sự gia tăng nhanh
chóng số lượng 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 ngành công nghiệp ôtô nhất là
trong linh vực thiết kế .
Sau khi học xong giáo trình ‘ động cơ đốt trong ’ chúng em được tổ bộ môn giao
nhiệm vụ làm đồ án môn học . Vì bước đầu làm quen với công việc tính toán , thiết kế

ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc.Nhưng với sự quan tâm , động
viên , giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn , cùng giáo viên giảng dạy
và các thầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành đồ án
trong thời gian được giao. Qua đồ án này giúp sinh viên chúng em nắm được các lực
tác dụng, công suất của động cơ và điều kiện đảm bảo bền của một số nhóm chi tiết
ôtô , 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 được sự quan tâm đóng góp ý kiến
của các thầy , các bạn để em có thể hoàn thiện đồ án của mình tốt hơn và cũng qua đó
rút ra được những kinh nghiệm quý giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình
học tập và công tác sau này .
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội,tháng 04 năm 2015 .
Sinh viên thực hiện :
Vũ Đức Tân
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3
3
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
1. Tổng quan về động cơ:
1.1. Đặc điểm:
+ Động cơ điêzen 4 kì, có 6 xy lanh, bố trí thẳng hàng.
+ Công suất định mức:
182
e
N =
(mã lực)
+ Số vòng quay danh nghĩa:
2500( òng / út)N v ph
=

2. Tổ chức quá trình cháy:
2.1. Loại nhiên liệu.
-Nhiên liệu dùng cho động cơ là điêzen.
-Các thành phần có trong nhiên liệu: C, H, O, S
Loại
nhiên
liệu
Thành phần khối lượng
Phân tử
lượng
nl
µ
Khối lượng
riêng ở
0
15 C
3
15
( / )
o
kg dm
γ
độ nhớt vận
động ở
0
20 C
(Poa)
Điêzen
c h onl
170 200÷

0,84 0,88
÷
2,5 8,5
÷
0,870 0,126 0,004
Loại nhiên
liệu
Nhiệt ẩm r
(kj/kg)
Không khí lí thuyết Nhiệt trị
314
0
G
(
kg kg
)
0
V
(
3
m kg
)
Nhiên liệu
( )
tk
Q Mj kg
Hòa khí
chuẩn
3
( )

tm
Q Mj m
Điêzen 14,4 11,2 42,5 3,789
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 4
4
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
2.2. Buồng đốt.
Chọn buồng đốt kiểu lốc xoáy, bởi vì trong phạm vi rộng của tốc độ động cơ,
nhiên liệu và không khí vẫn được phối hợp hòa trộn với nhau tạo ra hòa khí tốt.
Dòng xoáy lốc được tạo ra khi nén có cuồng độ lớn hơn so với dòng xoáy được
tạo ra khi nạp, nên hòa khí được tạo ra nhanh hơn. Vì vậy kể cả khi phun nhiên liệu rất
trễ, quá trình cháy vẫn kết thúc kịp thời và động cơ có thể chạy ở tốc độ cao. Mặt khác
số màng lửa xuất hiện đầu tiên trong vòi phun một lỗ ít hơn nhiều so với vòi phun
nhiều lỗ, nhờ đó giảm được tốc độ cháy, tốc độ tăng áp khí cháy và tiếng ồn của động
cơ.
Chọn buồng đốt xoáy lốc cần làm cho thời điểm cháy hơi muộn một chút (sát
điểm chết trên), vì vậy trong thời gian cháy ở buồng cháy chính, pittông bắt đầu đi
xuống, nhiệt độ môi chất sẽ giảm do giãn nở đã hạn chế sự hình thành NO
x
.
2. 3. Hệ thống nhiên liệu.
Sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu điêzen phun dầu điều khiển điện tử
(Common Rail), lý do áp suất phun được thực hiện cho mỗi vòi phun một cách riêng
lẽ, nhiên liệu áp suất cao được phân phối đến từng vòi phun theo yêu cầu. Lợi ích của
vòi phun Common Rail là làm giảm mức độ tiếng ồn, nhiên liệu được phun ra ở áp
suất rất cao nhờ kết hợp điều khiển điện tử, kiểm soát lượng phun, thời điểm phun. Do
đó làm hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu cao hơn.
Nhiên liệu được cung cấp theo hình thức đa điểm, thời điểm cung cấp và lượng
nhiên liệu cung cấp phụ thuộc vào chế độ hoạt động của động cơ. ECM nhận tín hiệu
từ các cảm biến (Cảm biến nhiệt độ khí nạp, Cảm biến lưu lượng khí nạp, Cảm biến

nhiệt độ động cơ, Cảm biến nhiệt độ nhin liệu, Cảm biến áp suất baro, Cảm biến áp
suất khí nạp, Cảm biến vị trí bàn đạp ga, Cảm biến vị trí bướm gió, Cảm biến vị trí
trục cam v.v…) gửi về, sau
đó phân tích chế độ hoạt
động của động cơ và điều
khiển thời điểm và thời
lượng phun nhiên liệu.
Sơ đồ cấu tạo:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 5
5
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
1-Thùng nhiên liệu; 2-Lọc nhiên liệu; 3-Ống dẫn; 4-Nhiên liệu vào bơm; 5-Bơm tiếp
vận; 6-Van FRP; 7-Lọc; 8-Van SCV; 9-solenoid của buồng nén; 10-Buồng nén; 11-Van
chức năng; 12-Van điều tiết, 13-Ống dầu, 14-Ống dầu về, 15-Cốt bơm.
- Nguyên lý hoạt động: Nhiên liệu được bơm cung cấp từ thùng chứa lên đường ống
thấp áp đến lọc để loại bỏ các chất cặn và nước nếu có rồi lên bơm cung cấp, tại đây
nhiên liệu lại đi qua một lọc tinh để đảm bảo nhiên liệu hoàn toàn sạch. Một bơm tiếp
vận khác tại bơm cung cấp nhiên liệu vào hai buồng nén tạo cao áp của bơm cung cấp
nhiên liệu. Nhiên liệu trước khi vào buồng cao áp được điều khiển thông qua van SCV
với tín hiệu cung cấp từ ECM. Việc tao áp suất và phun nhiên liệu hoàn toàn tách biệt
với nhau trong hệ thống common rail. Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ và
lượng nhiên liệu phun ra. Nhiên liệu được dự trữ với áp suất cao trong ắc quy thủy lực.
Lượng phun ra được quyết định bởi bàn đạp chân ga, thời điểm phun cũng như áp sấp
phun được tính toán bằng ECM dựa trên các biểu đồ lưu trữ trên nó. Sau khi ECM
điều khiển kim phun của các vòi phun tại mỗi xylanh động cơ để phun nhiên liệu nhờ
thông tin từ các cảm biến với áp suất phun có thể lên dến 1500bar. Nhiên liệu còn thừa
sẽ hồi về thùng chứa nhiên liệu thông qua mạch dầu hồi bố trí trên kim phun.
• Ưu điểm:
+ Tiêu hao nhiên liệu thấp.
+ Phát thải khí ô nhiễm thấp.

+ Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn.
+ Cải thiện tính năng động cơ.
• Nhược điểm:
+ Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi ngành công nghệ cao.
+ Khó xác định và lắp đặt hệ thống common rail lên hệ thống điêzen
cũ.
3. Hệ thống nạp-xả
Chọn cơ cấu phân phối khí kiểu xupáp treo vì dung tích buồng cháy của động cơ
điêzen nhỏ, tỷ số nén rất cao, nên cơ cấu xupáp treo cho buồng cháy gọn, diện tích mặt
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 6
6
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt. Giúp cho đường nạp thải thanh thoát
hơn, khiến sức cản khí động giảm nhỏ, đồng thời do có thể bố trí xupáp hợp lí hơn nên
có thể tăng tiết diện lưu thông của dòng khí. tuy nhiên cơ cấu xupáp treo tồn tại một số
nhược điểm như: cơ cấu dẫn động xupáp khá phức tạp và làm tăng chiều cao động cơ,
ngoài ra còn làm cho nắp xylanh trở nên hết sức phức tạp và khó đúc.
Sử dụng phương pháp dẫn động bằng cơ cấu cam - con đội - đũa đẩy - đòn
gánh, vì phương pháp dẫn động này cho khả năng bố trí trục cam ở nhiều vị trí thích
hợp hơn so với dẫn động trực tiếp.
• Sơ đồ cấu tạo:
Sơ đồ cấu tạo hệ thống phân phối khí
• Cấu tạo: 2-xupáp (nạp và xả); 4-lò xo; 5-đĩa lò xo; 6-cần bẩy; 7-trục cần bẩy;
8-vít điều chỉnh; 9-êcu hãm; 10-giá đỡ trục cần bẩy; 11-đũa đẩy; 12-con đội; 13-trục
cam; 14,15,16-các bánh răng phân phối.
• Nguyên lý hoạt động: khi động cơ hoạt động kéo bánh răng 16 dẫn động bánh
răng trục cam quay khiến các vấu cam bánh răng 13 quay theo. Vấu cam đẩy con đội
12, đũa đẩy 11 đi lên ép cần bẩy 6 quay quanh trục 7 tì ép đuôi xupáp, qua đĩa lò xo 5
ép lò xo 4 để đẩy xupáp 2 đi xuống mở cửa thông: khi đỉnh vấu cam trượt qua đáy con
đội thì lò xo xupáp 4, thông qua đĩa lò xo 5 đẩy xupáp đi lên đóng cửa thông đồng thời

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 7
7
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
qua cần bẩy 6 ép đũa đẩy 11 và con đội 12 đi xuống để đẩy con đội tiếp xúc với mặt
cam.
4. Hệ thống làm mát
- Động cơ chỉ có thể hoạt động bình thường khi các chi tiết tiếp xúc với buồng
cháy có một chế độ nhiệt thích hợp vì:
+ Nếu nhiệt độ quá nóng thì điều kiện bôi trơn sẽ kém, làm cho các chi tiết chóng
mòn, khe hở giữa pittông sẽ giảm do giãn nở nhiệt làm cho pittông dễ bị bó kẹt trong
xylanh.
+ Nếu nhiệt độ mát quá mức làm cho nhiên liệu khó bay hơi và cháy không kiệt
tạo muội than làm bó kẹt vòng găng gây giảm công suất và tăng tiêu hao nhiên liệu.
• Nhiệm vụ của hệ thống làm mát :Là lấy đi số nhiệt dư thừa của các chi tiết rồi
tỏa số nhiệt này ra bên ngoài không khí.
Ta chọn hệ thống làm mát kiểu kín: bởi vì hệ thống làm mát kiểu kín thiết lập và
ổn định chế độ nhiệt có lợi nhất cho sự làm việc của động cơ ở chế độ tải định mức và
các chế độ khác, giảm tổn thất nhiệt cho nước làm mát, tăng hiệu suất chỉ thị, giảm
hao mòn lót xylanh-xécmăng, tăng độ bền nhiệt cho lót xylanh.
• Sơ đồ cấu tạo: 1-thân máy ; 2-nắp xylanh ; 3-đường nước ra khỏi động cơ ; 4-ống
dẫn bọt nước ; 5-van hằng nhiệt ; 6-nắp rót nước ; 7-két làm mát ; 8-quạt gió ; 9-puli ;
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 8
8
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
10-ống nước nối tắt vào bơm ; 11-đường nước vào động cơ ; 12-bơm nước ; 13-két
làm mát dầu ; 14-ống phân phối nước.
• Nguyên lý hoạt động: nước tuần hoàn nhờ bơm nước 12, qua ống phân phối
nước 14 vào các khoang chứa các xylanh. Nước làm mát nhiệt độ thấp được bơm 12
hút từ bình chứa phía dưới của két 7 qua đường ống 10 rồi qua két 13 để làm mát dầu
sau đó vào động cơ. Để phân phối nước làm mát đều cho mỗi xylanh, nước sau khi

bơm vào thân máy 1 chảy qua ống phân phối 14 đúc sẵn trong thân máy. Sau khi làm
mát xylanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống 3 ra khỏi động cơ với nhiệt
độ cao đến van hằng nhiệt 5. khi van hằng nhiệt mở, nước qua van vào bình chứa phía
trên của két nước. Tiếp theo nước từ bình chứa phía trên đi qua các ống mỏng có gắn
các cánh tản nhiệt. Tại đây nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt 8
tạo ra. Quạt được dẫn động bằng puli từ trục khuỷu động cơ. Tại bình chứa phía dưới
của két làm mát, nước có nhiệt độ thấp lại được bơm hút vào động cơ thực hiện một
chu trình làm mát tuần hoàn.
5. Hệ thống bôi trơn
• Lý do phải bôi trơn: trong quá trình làm việc, các chi tiết chuyển động tương
đối với nhau luôn xảy ra ma sát giữa các bề mặt, gây mài mòn, đồng thời làm tăng
nhiệt độ các chi tiết. Vì vậy động cơ chúng ta cần được bôi trơn các bề mặt ma sát.
• Nhiệm vụ:
+ Đưa dầu đến các bề mặt ma sát để bôi trơn bề mặt, lọc sạch những tạp chất
lẫn trong dầu nhờn tẩy rửa các bề mặt ma sát này và làm mát dầu nhờn để đảm bảo
tính năng hóa lý của nó.
+ Làm mát các bề mặt ma sát và bảo vệ các chi tiết không bị oxyt hóa bề mặt
+ Bao kín khe hở giữa pittông và xylanh, giữa xécmăng và pittông.
Dùng phương án bôi trơn cưỡng bức cacte ướt: dầu nhờn trong hệ thống bôi trơn được
bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định, do đó hoàn toàn có thể
đảm bảo yêu cầu bôi trơn, làm mát và tẩy rửa các bề mặt ma sát.Và xe hoạt động ở độ
nghiêng không lớn lắm nên dùng phương án bôi trơn cưỡng bức cacte ướt.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 9
9
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
• Sơ đồ cấu tạo:

Sơ đồ cấu tạo hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt

• Cấu tạo: 1-cacte dầu; 2-bơm dầu; 3-van an toàn; 4-que thăm dò; 5-bánh răng

trung gian; 6-bình lọc ly tâm; 7-van nhiệt; 8-két làm mát; 9-van ổn áp; 10-trục cam;
11-đồng hồ đo áp suất dầu; 12-trục giàn cần bẩy xupap; 13-đường dầu chính; 14-
khoang chứa dầu trong chốt khuỷu; 15-trục khuỷu; 16-miệng phễu đổ dầu.
• Nguyên lý hoạt động: bơm dầu 2 hút dầu từ cacte 1 để đưa dầu có áp suất tới
bình lọc 6, sau đó qua két làm mát 8 đến đường dầu chính 13. Từ đường dầu chính,
dầu có áp suất đi vào lỗ khoan trên thân máy đến bôi trơn các cổ chính và các ổ đỡ trục
cam. Từ các cổ chính dầu đi vào các lỗ xiên trên trục khuỷu đến không gian rỗng 14
trong chốt khuỷu rồi từ đó dầu sạch đi vào bôi trơn bạc đầu to thanh truyền và chốt
khuỷu. Các cặn bẩn lẫn trong dầu được giữ lại mặt thành xa tâm quay của không gian
14 nhờ tác dụng ly tâm của dầu quay theo trục khuỷu. Từ đường dầu chính còn có một
đường dầu dẫn tới trục rỗng 12 của giàn cần bẩy xupap, từ đó dầu đi bôi trơn các bạc
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 10
10
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
của cần bẩy, mặt cầu của vít điều chỉnh khe hở xupap, sau đó tự chảy dọc theo đũa đẩy
xuống bôi trơn con đội và vấu cam của trục cam.
Ưu điểm: đảm bảo bôi trơn tốt các ổ trục do đó giảm được mài mòn và tổn thất
ma sát, tăng tuổi thọ động cơ.
Nhược điểm: kết cấu hệ thống rất phức tạp.
6. Hệ thống khởi động
• Nhiệm vụ: động cơ đốt trong có 1 hệ thống khởi động riêng biệt truyền cho
trục khuỷu động cơ một moment với số vòng quay nhất định nào đó để khởi động
được động cơ. Cơ cấu khởi động chủ yếu trên ôtô hiện nay là khởi động bằng động cơ
điện một chiều.
• Yêu cầu:
+ Máy khởi động phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất
mà động cơ có thể nổ được.
+ Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép.
+ Phải đảm bảo khởi động lại được nhiều lần.
+ Tỉ số nén từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà nằm

trong giới hạn cho phép (từ 9
→
18).
+ Chiều dài, điện trở của dây dẫn nối từ acqui đến máy khởi động phải nằm
trong giới hạn quy định (<1m).
+ Moment khởi động phải đủ để khởi động được động cơ.
• Sơ đồ cấu tạo:

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 11
11
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
Sơ đồ cấu tạo hệ thống khởi động
- Cấu tạo:1-máy khởi động; 2-ắc quy; 3-công tắc khởi động; 4-động cơ điện
khởi động; 5-rơle kéo; 6-đĩa đồng tiếp điện; 7-cuộn dây của rơle kéo; 8-lõi thép; 9-lò
xo hồi vị; 10-dẫn động bánh răng khởi động; 11-nạng gạt; 12-bánh răng khởi động;
vành răng bánh đà.
• Nguyên lý hoạt động: khi đóng khóa khởi động 3 sẽ có dòng điện qua cuộn
dây điện từ 7 kéo lõi từ 8 sang trái. Một đầu của lõi từ gắn với đĩa đồng tiếp điểm 6,
đầu khác nối với tay đòn 11, dẫn động bánh răng khởi động 12. khi đĩa đồng 6 nối tiếp
điểm của động cơ khởi động 4 thì đồng thời bánh răng 12 cũng vào ăn khớp với vành
răng 13 trên bánh đà. Trục động cơ điện 4 quay sẽ làm cặp bánh răng 12, 13 quay theo
thực hiện khởi động động cơ ôtô. Sau khi máy đã nổ, ngắt khóa khởi động 3, cắt dòng
điện vào cuộn điện từ 7, lực hút lõi từ triệt tiêu nên lực lò xo 9 đẩy tay đòn 11 gạt bánh
răng 12 sang trái, cắt truyền động giữa cặp bánh răng 12 và 13 kết thúc khởi động.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 12
12
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC
SỐ LIỆU BAN ĐẦU CỦA ĐỒ ÁN HỌC PHẦN MÔN HỌC ĐCĐT
CÁC SỐ LIỆU CỦA PHẦN TÍNH TOÁN NHIỆT

TT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Ghi chú
1 Kiểu động cơ D1146 Thẳng hàng
Động cơ diezel
không tăng áp
2 Số kỳ τ 4 Kỳ
3 Số xylanh i 6
4 Thứ tự nổ 1-5-3-6-2-4
5 Hành trình piston S 139 mm
6 Đường kính xylanh D 111 mm
7 Góc mở sớm xupáp nạp α
1
16 Độ
8 Góc đóng muộn xupáp nạp α
2
36 Độ
9 Góc mở sớm xupáp xả β
1
46 Độ
10 Góc đóng muộn xupáp xả β
2
14 Độ
11 Góc phun sớm φ
1
315 Độ
12 Chiều dài thanh truyền l
tt
232 mm
13 Công suất định mức N
e
182 mã lực

14 Số vòng quay định mức n 2500 v/ph
15 Suất tiêu hao nhiên liệu g
e
175 g/ml.h
16 Tỷ số nén ε 17,5
17 Khối lượng thanh truyền m
tt
2,9 kg
18 Khối lượng nhóm piston m
pt
1,58 kg
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 13
13
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng

I. Các thông số cần chọn:
1. 1. Áp suất môi trường: p
k
Áp suất môi trường p
k
là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ .Với
động cơ không tăng áp thì áp suất khí quyển bằng áp suất trước xupáp nạp nên ta chọn
p
k
= p
0
. Ở nước ta có thể chọn p
k
= p
0

= 0,1 (MPa)
1.2. Nhiệt độ môi trường: T
k
Nhiệt độ môi trường được lựa chọn theo nhiệt độ bình quân của cả năm. Với
động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trưòng bằng nhiệt độ trước xupáp nạp nên:
T
k
= T
0
= 24
0
C = (297
0
K)
1.3. Áp suất cuối quá trình nạp: p
a
Áp suất p
a
phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại động cơ, tính năng
tốc độ n, hệ số cản trên đường nạp, tiết diện lưu thông…Vì vậy cần xem xét
động cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chon p
a.
Áp suất cuối quá trình nạp p
a
có thể chọn trong phạm vi:
P
a
= (0,8 ÷ 0,9).p
k
, chọn p

a
= 0,09 (Mpa)
1.4. Áp suất khí thải: p
r
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như p
a
. Áp suất khí thải có
thể chon trong phạm vi:
P
r
=(1,05 ÷ 1,15).p
k
, chọn p
r
= 0,107 ( Mpa)
1.5. Mức độ sấy nóng môi chất
T
∆
:
Mức độ sấy nóng môi chất
T
∆
chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí
hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xilanh:
Động cơ Điezen:
T
∆
= 20
0
÷40

0
C, chọn
T
∆
=38
0
C
1.6. Nhiệt độ khí sót (khí thải): T
r
Nhiệt độ khí sót T
r
phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu quá trình giản nở
càng triệt để thì nhiệt độ T
r
càng thấp. Thông thường ta có thể chon:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 14
14
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
T
r
=700 ÷ 1000
0
K, chọn T
r
= 850
0
K
1.7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt:
t
λ

Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng không khí
α
để hiệu
đính. Thông thường có thể chọn
α
theo bảng sau:
α
0,8 1,0 1,2 1,4
t
λ
1,13 1,17 1,14 1,11
Động cơ Điêzen có
α
>1 nên chọn
1
=
t
λ
,10
1.8. Hệ số quét buồng cháy λ
2
:
Động cơ không tăng áp chọn λ
2
=1
1.9. Hệ số nạp thêm λ
1
:
Hệ số nạp thêm λ
1

phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí. Thông thường có
thể chon: λ
1
=1,02 ÷ 1,07, chọn λ
1
=1,02
1.10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (
ξ
z
):
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (
ξ
z
) phụ thuộc vào chu trình công tác của động
cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt
cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu.
Với động Điêzen ta thường chọn
ξ
z
=0,70÷0,85, chọn
ξ
z
=0,728
1.11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (
ξ
b
):
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 15
15
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b
ξ
b
tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay động
cơ Điêzen. Với động cơ Điêzen ta thường chọn
ξ
b
= 0,80÷0,90, chọn
ξ
b
=0,864
1.12. Hệ số hiệu đính đồ thị công
ϕ
d
:
Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ so với
chu trình công tác thực tế , có thể chọn trong phạm vi:
ϕ
d
=0,92÷0,97, chọn
ϕ
d
=0,97
II. Tính toán các quá trình công tác :
2.1.Tính toán quá trình nạp :
2.1.1. Hệ số khí sót γ
r
:
Hệ số khí sót γ
r

được tính theo công thức:
γ
r
=
T
TT
r
k
)(
2
∆
+
λ
.
P
P
a
r
.
.

1
2.1
1















−
a
r
P
P
m
t
λλλε
( )
1
1,5
1. 297 38
0,107 1
. . 0,0645
850 0,09
0,107
17,5.1,02 1,1.1.
0,09
r
γ
+
= =

 
−
 ÷
 
Trong đó m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót có thể chọn:
m =1,45÷1,5, chọn m =1,5
2.1.2.Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
:
Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a
được tính theo công thức:
T
a
=
( )
r
m
m
r
a
r
rt
k
p
p
TTT
γ
γλ
+









++






−
∆
1

1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 16
16
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
T
a
=
( )
1,5 1
1,5
0,09

297 38 1,1.0,0645.850.
0,107
381,5
1 0,0645
−
 
+ +
 ÷
 
=
+
(
0
K)
2.1.3.Hệ số nạp
v
η
:
Hệ số nạp
v
η
được xác định theo công thức:
( )



















+−
=








−
∆
m
a
r
t
p
p
p

p
TT
T
k
a
k
k
v
1
21

1
1

λλλε
ε
η
1
1,5
1 297 0,09 0,107
. . . 17,5.1,02 1,1.1. 0,972
17,5 1 297 38 0,1 0,09
v
η
 
 
 
= − =
 ÷
 

− +
 
 
2.1.4.Lượng khí nạp mới M
1
:
Lượng khí nạp mới M
1
được xác định theo công thức :
M
1
=
T
k
ee
vk
pg
p

10.432
3
η
(kmol/kg nhiên liệu)
Trong đó:
e
p
là áp suất có ích trung bình được xác định theo công thức :
in
p
V

N
h
e
e

30
τ
=
(lít)
V
h
là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức:
4
.
2
S
D
V
h
π
=
(MPa)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 17
17
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
2
3,14.(111) .139
1,344406
4
h

V
= =
(MPa)
Nên:
30.182.4
1,083
1,344406.2500.6
e
p
= =
(lít)
V ậy M
1
=
3
432.10 .0,1.0,972
0,6148
175.1,083.297
=
(kmol/kg nhiên liệu)
2.1.5.Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M
0
:
Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M
0
được tính theo công
thức:
M
0
=







−+
32
0
41221,0
1 HC
(kmol/kg nhiên liệu)
Đối với nhiên liệu của động cơ Điêzen ta có:
C=0.87; H=0,126 ;O=0,004
Thay các giá trị vào ta có:
M
o
=






−+
32
004,0
4
126,0
12

87,0
.
21,0
1
=0,4946 (kmol/kg nhiên liệu)
2.1.6.Hệ số dư lượng không khí
α
:
Đối với động cơ Điêzen cần phải xét đến hơi nhiên liệu ,vì vậy:
1
0
M
M
α
=

0,6148
1,243
0,4946
α
= =
2.2. Tính toán quá trình nén:
2.2.1:Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:
v
mc
=19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ)
Ta có: av = 19.806; bv/2 = 0.00209
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 18
18
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng

2.2.2:Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy:
Khi hệ số dư lượng không khí
α
>1 ,tính theo công thức sau:
″
v
mc
=(19,876+
T
5
10)
36,187
86,427(
2
1
)
634,1
−
++
αα
(kJ/kmol. độ)
Thay số vào công thức trên ta có:
″
v
mc
=(19,876+
5
1,634 1 187,36
) (427,86 )10
1, 243 2 1, 243

T
−
+ +
(kJ/kmol. độ)
Ta có: av"=20.69548; bv"/2=0.00261
2.2.3 :Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp:
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính theo
công thức sau:
′
v
mc
=
T
v
v
r
vrv
b
a
mcmc
.
21
.
′
+
′
=
+
″
+

γ
γ
(kJ/kmol. độ)
Thay các giá trị vào ta có:
Tmc
v
.
2
00211,0
836,19
+=
′
(kJ/kmol. độ)
av'=19.836; bv'/2=0.00211
a. Chỉ số nén đa biến trung bình n
1
:
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số
vận hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng thái nhiệt
độ của động cơ …Tuy nhiên n
1
tăng giảm theo quy luật sau:
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n
1
tăng.
Chỉ số nén đa biến trung bình n
1
được xác định bằng cách giải phương trình:
( )
1

2
314.8
1
1
1
1
+
′
+
′
=−
−
n
a
v
v
T
b
a
n
ε
Chú ý: thông thường để xác định n
1
ta phải chọn n
1
trong khoảng 1,340 ÷ 1,390 .Chọn
n
1
=1,3678. Ta có:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 19

19
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
vế trái =0,3683 sai số =0,0005 <0,2%
vế phải =0,3678 thoả mãn điều kiện
b. Áp suất cuối quá trình nén p
c
:
Áp suất cuối quá trình nén p
c
được xác định theo công thức sau:
ε
n
pp
ac
1
.
=
1,3678
0,09.17,5 4,513
c
p
= =
(MPa)
c. Nhiệt độ cuối quá trình nén T
c
: Được xác định theo công thức:
ε
1
1
.

−
=
n
TT
ac
1,3678 1
381,5.17,5 1093,16
c
T
−
= =
(
0
K)
d. Lượng môi chất công tác của quá trình nén M
c
:
Lượng môi chất công tác của quá trìng nén M
c
được xác định theo công thức:
M
c
=M
1
+M
r
=M
1
.(1+
r

γ
)
Thay các giá trị vào ta có: M
c
=
0,6148(1 0,0645) 0,654
+ =
(kmol/kgn.l)
2.3. Tính toán quá trình cháy:
2.3.1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
0
β
:
Ta có hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
0
β
được xác định theo công thức:
0
β
=
1
2
M
M
=
11
1
1
M
M

M
MM
∆
+=
∆+
Trong đó độ tăng mol
M
∆
của các loại động cơ được xác định theo công thức:
=∆
M
0.21(1-
α
)M
0
+ (
4
H
+
nl
µ
1
32
−
Ο
)
Đối với động cơ Điêzen:

32
0

4
+=∆
H
M
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 20
20
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
Thay số vào ta có:
⇒
+
+=
0
0
.
)
324
(
1
M
OH
α
β
0
0,126 0,004
4 32
1 1,0532
1,243.0,4946
β
+
= + =

2.3.2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: (Do khí sót)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác định theo công thức:
r
r
γ
γβ
β
+
+
=
1
0
Thay số vào ta có:
1,0532 0,0346
1,0514
1 0,0346
β
+
= =
+
2.2.3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z (
z
β
): (Do cháy chưa hết)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế tại điêm z (
z
β
) được xác định theo công
thức:
.

1
1
1
0
r
z
γ
β
β
+
−
+=
χ
z
Thay số vào ta có:
1,0532 1
1 .0,8426 1,0421
1 0,0645
z
β
−
= + =
+
Trong đó: χ
z
=
b
z
ξ
ξ

=
8426,0
864,0
728,0
=
2.3.4. Lượng sản vật cháy M
2
:
Ta có lượng sản vật cháy M
2
được xác định theo công thức:
1012
.Μ=∆Μ+Μ=Μ
β
(kmol/kg.nl)
M
2
=1,0532.0,6148 = 0,6475 (kmol/kg.nl)
2.3.5. Nhiệt độ tại điểm z (T
z
):
Đối với động Điêzen, nhiệt độ tại điểm z (T
z
) bằng cách giải phương trình cháy
sau:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 21
21
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
( )
zvzcv

r
Hz
TmcTmc
M
Q
314,8
)1(
.
,,,
1
βλ
γ
ξ
=++
+
Trong đó :

H
Q
: Nhiệt trị của nhiên liệu Điêzen, thông thường có thể chọn

H
Q
=42,5.10
3
(kJ/kg n.l)

−
,,
pz

mc
Tỉ nhiệt mol đăng tích trung binh của sản vật cháy tại z:

,,,,
314,8
vzpz
mcmc
+=

″
vz
mc
: Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z được
xác định theo công thức:
( )
( )
zvv
z
r
z
vzv
r
z
vz
Tba
mcmc
mc .
1.
.1
0

0
0
0
′′
+
′′
=
−+








+
++
″








+
=
″

χ
β
γ
χβ
χ
β
γ
χβ
''
0,0645
1,0532(0,8426 ). '' (1 0,8426). )
1,0532
20,8873 '' 0,00358
0,0645
1,0532(0,8426 ) (1 0,8426)
1,0532
v v
cz
v v
mc mc
m mc mc
+ + +
= = +
+ + −
2.3.6. Áp suất tại điểm Z( p
z
):
Ta có áp suất tại điểm Z( p
z
) được xác định theo công thức:

.
z c
p p
λ
=
Pz = λ.Pc = 1,97.4,513 = 8,89061 (MPa)
Với λ là hệ số tăng áp: λ=
c
z
z
T
T
.
β
=
1925,9
1,0421 1,83
1093,16
=
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 22
22
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
Chú ý: Hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số chọn ,sau khi tính toán hệ số
giản nở
ρ
(ở quá trình giản nở) phải bảo đảm
λρ
<
, λ được chọn sơ bộ trong
khoảng 1,5÷2

2.4. Tính toán quá trình giản nở:
2.4.1. Hệ số giản nở sớm
ρ
:
.
1,0421.1925,9
1,003
. 1,83.1093,16
z z
c
T
T
β
ρ
λ
= = =
Như vậy với động cơ Điêzen đã đảm bảo điệu kiện
λρ
<
2.4.2. Hệ số giản nở sau
δ
:
Ta có hệ số giản nở sau được xác định theo công thức :
ρ
ε
δ
=
Thay số vào ta có:
17,5
17,44

1,003
δ
= =
2.4.3. Chỉ số giản nở đa biến trung bình n
2
:
Ta có chỉ số giản nở đa biến trung bình n
2
được xác định từ phương trình cân
bằng sau :
( )
( ) ( )
( )
)10(
.
2 1.
.
314,8
1
1
*
2
bz
vz
vz
bzr
H
zb
TT
b

a
TTM
Q
n
+
′′
+
′′
+
−+
−
=−
βγ
ξξ
Trong đó:
T
b
: Là nhiệt trị tại điểm bvà xác định theo công thức:
2
1
1,2438 1
1925,9
1015,4
13,81
z
b
n
T
T
δ

−
−
= = =
(
0
K)
*
H
Q
: Nhiệt trị tính toán ở đây ta xét với động cơ Điêzen nên:

HH
QQ
=
*
= 42500 (kJ/kgnl)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 23
23
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
Thay vào công thức (10) các giá trị tương ứng ta có:
( )
( ) ( )
( )
2
8,314
1
0,864 0,728 .42500
0,00358
20,8873 . 1925,9 1015,4
0,6418. 1 0,0645 .1,0514. 1925,9 1018,3 2

n
− =
−
+ + +
+ −
Chú ý: Thông thường để xác định n
2
ta chọn n
2
trong khoảng (1,150÷1,250),
(sách nguyên lý ĐCĐT – Nguyễn Tất Tiến, trang 184) vì vậy chọn n
2
= 1,2438.
Kiểm tra n
2
bằng cách thay giá trị n
2
vừa mới chọn vào 2 vế của phương trình
trên ta có:
vế trái = 0,2438 sai số =0,0004<0,2%
vế phải = 0,2434 thỏa mãn điều kiện
2.4.4. Nhiệt độ cuối quá trình giản nở T
b
:
Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối quá trình giản nở T
b
:
T
b
=

1
2
−
n
z
T
δ
(
0
K)
Thay số vào ta có:
1,2438 1
1925,9
1015,4
13,81
b
T
−
= =
(
0
K)
2.4.5. Áp suất cuối quá trình giản nở p
b
:
Áp suất cuối quá trình giản nở p
b
được xác định theo công thức:
2
n

z
b
p
p
δ
=
1,2438
6,874
0,2624
13,81
= =
(MPa)
2.4.6. Tính nhiệt độ khí thải T
rt
:
Nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức:
m
m
b
r
brt
p
p
TT
1
.
−









=
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 24
24
SVTH: Vũ Đức Tân GVHD: Lê Quang Thắng
1,5 1
1.5
0,107
1015,4. 813.25
0,2624
rt
T
−
 
= =
 ÷
 
(
0
K)
Sai số của nhiệt độ khí thải tính toán T
rt
và nhiệt độ khí thải đã chọn ban đầu
không được vượt quá 15%, nghĩa là:
%15%100.
<

−
=∆
rt
rrt
rt
T
TT
T
[ ]
813,25 850
.100% 4,518% 15%
813,25
tr
T
−
∆ = = <
(thoả mãn điều kiện)
2.5. Tính toán các thông số chu kỳ công tác:
2.5.1. Áp suất chỉ thị trung bình
′
i
p
được xác định theo công thức:
Với động cơ Điêzen áp suất chỉ thi trung binh
′
i
p
được xác định theo công thức:
( )













−
−
−








−
−
+−
−
=
−−
1
1

1
2
,
12
1
1
1
11
1.
1
.
1
1
nn
c
i
nn
p
p
ερ
ρλ
ρλ
ε
(MP
a
)
Thay số vào ta có:
( )
1
,

1,3678 1
1,2438 1
4,513 1,83.1,003 1 1 1
1,83. 1,003 1 . 1 1 0,5873
17,5 1 1, 2438 1 1,003 1,3678 1 17,5
i
p
−
−
 
   
= − + − − − =
 
 ÷  ÷
− − −
   
 
2.5.2: Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p
i
:
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đo ta có áp suất chỉ thị trung bình thực
tế được xác định theo công thức:
dii
pp
ϕ
.
′
=
0,5873.0,97 0,569
= =

(Mpa)
Trong đó
d
ϕ
là số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và chủng loại động cơ.
2.5.3: Suất tiêu hao nhiên liệu g
i
:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g
i
:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 25
25