HƯỚNG DẪN BÀI TẬP LỚN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Hớng dẫn bài tập lớn NG C T
TRONG
I. Mục đích, ý nghĩa
Muốn thiết kế động cơ mới, hoặc sau đại tu phải tính nhiệt để nghiên
cứu chu trình theo yêu cầu đề ra cho động cơ mới ( tỷ số nén, công suất cực
đại, mômen có ích lớn nhất) qua các thông số: tổn thất nhiệt, chỉ tiêu công
suất, về hiệu suất, Qua đồ thị công, đờng đặc tính ngoài và đồ thị cân bằng
nhiệt để xác định các kích thớc cơ bản của động cơ đủ đảm bảo chỉ tiêu công
suất ( và có khi đảm bảo điều kiện sử dụng cho trớc ).
II. Nhiệm vụ
Bài tập lớn ĐCĐT bao gồm: Thuyết minh và 01 bản vẽ
Thuyết minh: Khoảng 20 trang, viết tay hoặc đánh máy, gồm 10 ch-
ơng với nội dung tính nhiệt cho một loại động cơ cụ thể, bài đợc giao theo
nhóm.
Bản vẽ: Dùng giấy Ôly A
0
, gồm 3 đồ thị:
- Đồ thị cân bằng nhiệt
- Xây dựng đờng đặc tính ngoài
- Đồ thị công
Yêu cầu vẽ tay, bản vẽ sạch đẹp, có khung tên
III. Nội dung tính toán cụ thể ( Phần thuyết minh)
Phân tích các dữ liệu có trong đề:
- Loại động cơ: Xăng hay Diesel
- Tỷ số nén của động cơ xăng và động cơ Diesel khác
nhau
- Chú ý đơn vị trong quá trình tính toán
1
Ch ơng 1
Chọn các thông số cơ bản và chọn chế độ tính
toán

Từ dữ liệu đề cho đã biết N
emax
/n
e
ta tiến hành chọn các thông số cơ
bản và chế độ tính toán nh sau:
n
min
là tốc độ tối thiểu mà động cơ làm việc đợc ở chế độ toàn tải nếu
thấp hơn một chút động cơ sẽ chết máy.
n
M
: Tốc độ lúc đạt mômen có ích cực đại ở chế độ toàn tải (M
emax
).
n
e
: Tốc độ đạt công suất cực đại ở chế độ toàn tải (N
emax
).
Đa số trong động cơ Diezel và một số ít động cơ xăng của xe tải có bộ
hạn chế tốc độ, thay n
e
bằng n
hd
.
n
hd
: Tốc độ hiệu đính (Tốc độ hạn chế)
Và thay N

emax
bằng N
hd
.
N
hd
: Công suất hiệu đính do nhà sản xuất thông báo.
Các tốc độ chọn nh sau
- Động cơ xăng không có hạn chế tốc độ
n
min
= (15ữ 20)% .n
e
vòng /phút.
n
M
50% .n
e
(vòng/ phút ) (đã có sẵn trong đề rồi)
- Động cơ xăng có bộ hạn chế tốc độ và động cơ Diezel
n
min
0,25 n
hd
n
M
= (0,5ữ0,6) n
dh
(đã có sẵn trong đề rồi)
2

Ch ơng 2
Tính nhiên liệu và hỗn hợp các sản phẩm cháy
1 Chọn nhiên liệu và thành phần của nhiên liệu
Chọn nhiên liệu cho động cơ xăng
Dựa theo tỷ số nén theo cách chọn nh sau:
=4ữ6 Xăng có nhiệt trị thấp h
u
=10300ữ10400 Kcal/kg
=7ữ8 Xăng có nhiệt trị thấp h
u
=10400ữ10600 Kcal/kg
Thành phần của xăng
g
C
= 0,85 và g
H
= 0,15 hoặc
g
C
= 0,855 và g
H
= 0,145
Cho động cơ Diesel:
Nhiên liệu Diesel có trị số Xetan 40ữ50
h
u
=10.000ữ10.400 Kcal/kg
Thành phần gồm có Cacbon (g
C
) Hidro (g

H
) và oxy (g
O
)
g
C
= 0,86
g
H
= 0,13
g
O
= 0,01
2 Chọn hệ số d không khí
Vì tính nhiệt độ ở chế độ toàn tải nên phải chọn công suất:
- Đối với động cơ xăng = 0,85ữ0,95
- Đối với động cơ Diesel, ở chơng này ta tạm chọn tuỳ theo loại động
cơ, sau này tính suất hao nhiên liệu g
i
ta phải tính lại :
+ Loại thấp tốc: = 1,8ữ2,2 (n
hd
= 300ữ600 vòng/phút)
+ Loại trung tốc: = 1,3ữ1,7 (n
hd
= 700ữ2000 vòng/phút)
+ Loại cao tốc: = 1,7ữ2,2 (n
hd
>2.000 vòng/phút)
dựa theo kết cấu của buồng cháy và cách chọn nh sau:

Buồng phân cách: = 1,3ữ1,4
Buồng liền: = 1,4ữ1,7 (Buồng thống nhất)
3
Lợng nhiệt tổn hao do thiếu ôxy cháy không hết vì <1. Theo lý
thuyết =1 thì xăng cháy hoàn toàn nhng thực tế < 1 nên khi cháy bao giờ
cũng tổn hao một lợng nhiệt h
u
h
u
= 14.740 (1- ) (kcal/kg)
3 Lợng không khí lý thuyết l
0
cần để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu
l
0
=
23,0
.8.
3
8
0
ggg
Hc
+
Kg/Kgn.l
4 Lợng không khí thực tế để đốt 1kg nhiên liệu
l
H
= .l
0

5 Thành phần sản phẩm cháy G
i
a/ Đối với động cơ xăng
2
CO
G
=
3
11
[ g
C
(2 - 1) + 6g
H
( - 1) ] Kg
G
CO
=
3
7
[ 2(1 - ) (g
C
+ 3g
H
)] Kg
OH
2
G
= 9g
H
Kg

2
N
G
= 0,77 .l
0
Kg
b/ Đối với động cơ Diesel
2
CO
G
=
3
11
g
C
Kg
2
O
G
= ( - 1) (
.
3
8
g
C
+ 8g
H
- g
O
) Kg

OH
2
G
= 9.g
H
Kg
2
N
G
= 0,77..l
0
Kg
Kiểm tra lại:

G
i
=

l
0
+ 1 = l + 1
Chỉ cho sai số tính toán không vợt quá 5%
6 Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy g
i
%g
i
= G
i
/G
i

= G
i
/ Gspc
1ggggg
222
NOHCOCOi
=+++=

Cho phép tính sai 0,05 đối với g
i
7 Hằng số của khí nạp trớc lúc cháy
4
Đối với động cơ xăng
Hằng số khí của hỗn hợp tơi R
hht
R
hht
=g
kk
.R
kk
+ g
xg
.R
xg
g
kk
= l
0
/(l

0
+ 1) Tỷ lệ của không khí
g
xg
= 1/(l
0
+ 1) Tỷ lệ của xăng trong hỗn hợp
R
xg
= 8,5 KGm/kg.độ Hằng số khí của hơi xăng
Đối với động cơ Diesel
Vì chỉ nạp không khí sau đến cuối quá trình nén mới phun nhiên liệu
nên ở đây là hằng số khí của không khí.
R
hht
= R
kk
= 29,27 KGm/kg.độ
8 Hằng số khí của sản phẩm cháy R
spc

R
spc
=

(g
i
R
i
)

R
CO2
= 19,3 KGm/kg.độ
R
CO
= 30,3 KGm/kg.độ
R
H2O
= 47,1 KGm/kg.độ
R
N2
= 30,3 KGm/kg.độ
R
O2
= 26,5 KGm/kg.độ
9 Hệ số biến đổi phân tử

=
à
spc
/
à
hht
= R
spc
/R
hht
10 Nhiệt dung của chất khí
* Hỗn hợp tơi
Đối với động cơ xăng

Nhiệt dung của hỗn hợp tơi C
vhht
C
vhht
= g
kk
.C
vkk
+ g
xg
.C
vxg
Nhiệt dung của không khí:
C
vkk
= 0,165 + 0,000017.T
c
Kcal/kg.độ
Nhiệt dung của hơi xăng:
C
vxg
= 0,35 Kcal/kg.độ
Đối với động cơ Diesel
C
vhht
= C
vkk
* Sản phẩm cháy
Nhiệt dung sản phẩm cháy C
vspc

C
vspc
= g
i
.C
vi
C
VCO2
= 0,186 + 0,000028.T
z
Kcal/kg.độ
C
VCO
= 0,171 + 0,000018.T
z
Kcal/kg.độ
C
VO2
= 0,150 + 0,000016.T
z
Kcal/kg.độ
5
C
H2O
= 0,317 + 0,000067.T
z
Kcal/kg.độ
C
VN2
= 0,169 + 0,000017.T

z
Kcal/kg.độ
Động cơ xăng
C
vspc
= g
i
.C
vi
= g
CO2
.C
VCO2
+ g
CO
.C
VCO
+ g
H2O
.C
H2O
+ g
N2
.C
N2

Động cơ Diesel
C
vspc
= g

i
.C
vi
= g
CO2
.C
VCO2
+ g
O2
.C
VO2
+ g
H2O
.C
H2O
+ g
N2
.C
N2
Ch ơng 3
Quá trình nạp
1 Xác định áp suất trung bình của quá trình nạp Pa
Tính theo nhiều tốc độ (n
min
, n
M
, n
e
) ở chế độ toàn tải dùng công thức
gần đúng sau đây của Giáo s tiến sĩ Lenin J.M

Pa =
5,3
2
22
2'
6
2
0
1
.
1

10.520
1

tb
h
f
V
n
P
Trong đó:
n - Tốc độ vòng quay tại chế độ tính toán;
V
h

- Thể tích công tác của 1 xi lanh qui ớc, tính bằng m
3
;
V
h

= 1 lít = 0,001m
3
. Vì cha xác định đợc V
h
thể tích công tác của 1 xi
lanh;
f
tb
= f
e
.(n
e
/1000) m
2
/lít - Tiết diện lu thông cần để phát huy N
emax
ở tốc
độ n
e
(hay N
ehd
ở n
hd

) ứng với thể tích công tác là 1 lít;
Po = 1 KG/cm
2
;
f
e
: Tiết diện lu thông riêng ứng với 1 lít thể tích công tác và mỗi
1000vòng/phút;
Động cơ 4 kỳ không tăng áp
Động cơ xăng: f
e
= 2,5ữ3,0 cm
2
/lít.1000v/phút
Động cơ Diesel: f
e
= 4ữ5 cm
2
/lít.1000v/phút
5.0
.
.
=
ra
ar
TP
TP

: Tỷ số nén của động cơ.
: Hệ số tổn thất ở đờng ống nạp = 0,65ữ0,85

2 Xác định nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta
Động cơ 4 kỳ không tăng áp
Ta =


.1

''
0
r
rr
+
+



0
K
Trong đó:
6
T
o
= t
o
+ t + 273
t
o
= 15
o
C - Nhiệt độ khí quyển ở điều kiện bình thờng theo

tiêu chuẩn quốc tế;
t

- Nhiệt độ do các chi tiết nóng truyền cho hỗn hợp (hoặc
không khí ở động cơ Diesel) ta chọn theo bảng sau:

r
- Hệ số khí sót, đợc tính theo công thức sau:

r
=
( )
rra
r



.
'
0

Pr, Tr - áp suất và nhiệt độ đầu quá trình nạp, chọn theo bảng 1;
- Hệ số biến đổi phần tử ;
= (M
spc
/M
hht
) = (R
spc
/P

hht
)
- Tỷ lệ nhiệt dung của khí trớc khi cháy và sau khi cháy;
=
( )
( )
cvhht
zvspc
C
C


.
.
= 1,2 Đối với động cơ xăng.
= 1,1 Đối với động cơ Diesel.
T
r
=
m
m
r
a
r
1
.

0
K
m = 1,38 - Chỉ số dãn nở đa biến.
Bảng để chọn Pr, Tr, và t cho động cơ 4 kỳ.
Bảng 1
Thông
số
Thứ
nguyên
Động cơ Cacbuara tơ Động cơ Diesel
n
min
n
M
n
e
n
min
n
M
n

e
Pr KG/cm
2
1,01ữ1,03 1,05ữ1,07 1,15ữ1,24 1,00ữ1,05 1,05ữ1,08 1,1ữ1,15
Tr
o
K 1000 1100 1200 900 950 1000
t
o
C 30 25 20 35 30 25
3 Khối lợng nạp đợc trong 1 chu kỳ cho Vh = 1 lít G
nl
ở động cơ có 5000 vòng/ phút sẽ có 2500 chu kỳ n loại động cơ 4 kỳ.
ở đây tính cho Vh = 1 lít vì ta cha xác định Vh của 1 xi lanh.
G
ckl
= G
180
.
d
mg/ck lít.
G
180
: Khối lợng hỗn hợp tơi (hay không khí) nạp cơ bản:
7
( )
( )
10
aa
,

ha
180
10.
1 R
15,0.V.
G


=
mg/ckl
Pa - áp suất trung bình cuối kỳ nạp KG/cm
2
;
V

h
= 0,001m
3
;
Ta - Nhiệt độ trung bình cuối kỳ nạp
o
K;
Ra = Rhht (hay Rkk ở động cơ Diesel) KGm/kg.độ;

d
- Hệ số điền đầy xi lanh do tính góc đóng muộn
2
của xupap nạp,
chọn nh sau:
Bảng 2

Loại động cơ n
min
n
M
n
e,
n
hd
Động cơ các bua ra tơ
(xăng)
0,9ữ0,95 1,00ữ1,05 1,10ữ1,2
Động cơ Diesel
0,98ữ1,02 1,0ữ1,05 1,05ữ1,10
4 Hệ số nạp
v

v
=
lt
ckl
G
G
; G
lt
=
00
0
.
.

R
V
h
hay G
lt
=
kk
hk
R
V


.
.
Ro = Rhht
Có thể tính
v
cho động cơ 4 kỳ không tăng áp bằng công thức sau:

v
=
( )
t
ra
+



0

0
0
.
1.
.


- Động cơ xăng
v
= 0,7ữ0,85;
- Động cơ Diesel
v
= 0,75ữ0,96.
5 Tính mức tiêu hao nhiên liệu trong một chu kỳ G
nlckl
ứng với V
h

= 1 lít
(cần để tính Tz )
Động cơ xăng
G
nlckl
=
1.
0
+l
G
ckl

Ví dụ: G
nlckl
=
61
5,14
886
=
mg/CKl
Động cơ Diesel
Khi tính Tz sẽ chọn 45ữ55mg/Ckl.
Ch ơng 4
Quá trình nén
1 áp suất cuối quá trình nén Pc
Pc = Pa .
1
n

KG/cm
2
8
Trong đó:
n
1
- Chỉ số nén đa biến, tính theo công thức thực nghiệm sau đây:
n
1
= 1,38 - 0.03.
tt
e
n

n
n
e
- Tốc độ tính toán lúc đạt N
emax
(hoặc n
hd
khi đạt N
hdmax
);
n
tt
- Tốc độ tính toán (n
tmin
, n
tmax
, n
e
).
2 Nhiệt độ cuối kỳ nén Tc
Tc = Ta.
n1-1
Ch ơng 5
Tính quá trình cháy
1 Xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy (Nhiệt độ cao nhất của chu
trình) Tz
Động cơ xăng
( )
( )
cvhhtzvsfc

rckl
nlckluu
CC
G
Gh
=
+


1.



G
nlckl
- Mức nhiên liệu trong một chu kỳ sống với Vh = 1 lít;
G
ckl
- Khối lợng nạp đợc trong một chu kỳ cho Vh = 1 lít;
- Hệ số d không khí;
l
0
- Lợng không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu;
- Hệ số sử dụng nhiệt có tính mất nhiệt vì phân ly các phần tử khí,
chọn theo tốc độ (bảng 5)
Bảng 5:
Loại động cơ
n
min
n

M
n
e
,
hd
Động cơ xăng 0,85 0,89 0,91
Động cơ Diesel 0,75 0,8 0,85
Ta đã biết đợc Tc tính trong quá trình nén thay vào và rút gọn phơng
trình trên sẽ trở thành phơng trình bậc 2 nh sau:
0
2
=++ CBA
zz
; Sau khi giải ta lấy nghiệm dơng
Đối với động cơ Diesel phơng trình sẽ nh sau
( )
( )
( )
zvspvcvkk
rckl
nlcklu
CC
G
Gh
+=++
+
07,0.07,0
1.

c
z
P
P
=

- Độ tăng áp suất khi cháy, chọn trớc theo loại buồng cháy vì cha
tính Pz;
9
Bảng 6
Loại Diesel Buồng liền Buồng xoáy lốc
Buồng cháy tr-
ớc

1,7ữ2,2 1,5ữ1,8 1,4ữ1,6
G
nlckl
- ở đây không tính mà phải chọn từ 45ữ55 mg/ckl mà sau này
khi tính suất hao nhiên liệu phải xác định lại hệ số d không khí ( đã chọn
ở chơng II càng lớn thì G
nlckl
càng bé). Còn các thông số khác đã tính ở ch-
ơng trên.
2 Xác định áp suất cuối quá trình cháy (cực đại của chu trình) P
z
Đối với động cơ xăng
P
z

=
c
z
c




KG/cm
2
Đối với động cơ Diesel
P
z
= .P
c
KG/cm
2
Ch ơng 6
Tính quá trình dãn nở
1 Chỉ số dãn nở đa biến n
2
n
2
= 1,20 + 0,03.
n
n
e
Hay: n
2
= 1,20 + 0,03.

n
n
hd
n
e
, n
hd
-

Tốc độ lúc đạt N
emax
(hoặc n
hd
khi N
ehd
);
n - Tốc độ tính toán n
min
, n
M
, n
e
.
2 áp suất cuối qúa trình dãn nở P
b
Động cơ xăng
P
b
=
2

n
z


KG/cm
2
Động cơ Diesel
P
b
=
2
.
n
z









P
b
= 2,5ữ7 KG/cm
2
- Tỷ số dãn nở sớm, tính theo công thức sau:
=
c

z
T

.


=
'
z
z
c
z
V
V
V
V
=
3 Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở T
b
Động cơ xăng
10
T
b
=
1
2


n
z

Động cơ Diesel
T
b
= T
z
.
1
2







n


Ch ơng 7
Các thông số cơ bản của chu trình
1 Tính áp suất trung bình thực tế P
e
* Tính áp suất trung bình lý thuyết ở điều kiện nén và dãn nở đa biến Pt
Động cơ xăng
( )

=
1
.
1
.
.
1
1
12
'
nn
P
acbz
t


KG/cm
2
Hay

=
1
1
1
2
'
12

1
1.
1
11
1.
1

.
1
nn
c
t
nn
P



KG/cm
2
Động cơ Diesel

+=
1

1

).(
1
12
'
'
n
VV
n
VV
VVP
V
P
aaccbbzz
czz
h
t
KG/cm
2
Hay
( )

+


=
1n
1
1n
2

c
'
t
12
1
1.
1n
11
1.
1n
.
1
1
P
KG/cm
2
* Tính áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị của chu trình Pi
Đối với động cơ 4 kỳ
Pi = à.Pt - Pi KG/cm
2
à = 0,92ữ0,97 - Tổn hao nhiệt do vẽ tròn đồ thị;
Pi = Pa - Pr
Pi - Tính mất nhiệt cho công bơm ở động cơ không tăng áp
(công nạp và thải khí).
* Tính hiệu suất cơ học của động cơ

ch

ch
= 1-

i
ch


P
ch
- áp suất tổn hao vì nhiệt mất cho công cơ học (khắc phục ma sát
và chuyển động các cơ cấu phụ);
11
P
i
- áp suất chỉ thị trung bình ứng với đồ thị công của chu trình.
Động cơ không tăng áp hoặc tăng áp bằng tuốc bin khí
a) Động cơ xăng
P
ch
= 0,5 + 0,13.V
p
(KG/cm
2
)
b) Động cơ Diesel
P
ch
= 0,8 + 0,17.V
p
(KG/cm
2
)
V

p
=
30
S.n
(m/s)
V
p
- Vận tốc trung bình của pittông ở tốc độ tính toán n;
S - Hành trình của pittông;
n - Số vòng quay của động cơ ở chế độ tính toán.
Dựa trên Vtb đã chọn theo số vòng quay ở chế độ tính toán ta xác định
Vtb ở các chế độ này để tính
ch
.
* áp suất trung bình thực tế Pe
Pe = Pi.
ch
KG/cm
2
Pe
max
tại tốc độ n
M
2 Tính suất tiêu hao nhiên liệu thực tế g
e
g
e
=
ch
i

g

gam/m.l.h (gam/ mã lực, giờ)
Trong đó:

ch
- Hiệu suất cơ học;
g
i
- Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị.
Động cơ xăng:
g
i
=
( )
1
.
.270000
00
0
+

lR
hhti
v


kg/m.l.h
Động cơ Diesel 4 kỳ không tăng áp:
Tính lại hệ số d không khí:

=
0
.lG
G
nlckl
ckl
g
i
=
okki
v
lTR
.
.270000
'
0
0




kg/ml.h (gam/ mã lực giờ).
3 Công suất thực tế N
e
ở các tốc độ
N
e
=

.450

niV
he

m.l
Nhng đến đây ta cha xác định V
h
của 1 xi lanh nên tại các tốc độ n
min
,
n
M
phải xác định N
e
dựa vào tỷ lệ.
N
emin
= N
emax
.
eeN
e
n
n
.
.
minmin


; N
eM

= N
emax
.
eeN
MeM
n
n
.
.


12
4 Mức tiêu thụ nhiên liệu trong 1 giờ G
nl
G
nl
= g
e
N
e
Kg/h
5 Mô men có ích của động cơ M
e
M
e
= 716,2.
n
N
e
KGm

N
e
- Công suất thực tế (mã lực).
n - Tốc độ vòng quay (vòng/phút).
6 Các hiệu suất của động cơ
* Hiệu suất nhiệt

t
(ứng với chu trình lý thuyết)
Động cơ xăng

t
= 1-
1
1
k

Động cơ Diesel

t
= 1-
( )
1 k1
1.
.
1
k
1k
+

k - Trị số đoạn nhiệt, xác định tuỳ thuộc :


1 k = 0,39. + 0,887

1 k = 0,07. + 1,207
* Hiệu suất chỉ thị (ứng với đồ thị công)

i
(mới tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí và cháy).

i
=
ui
hg .
632
* Hiệu suất thực tế

e
(Tính đến mức hoàn thiện quá trình phối khí, cháy và công cơ học).

e =

i
-
ch
=
ue

hg .
632
Trong tính toán chính xác:
t
>
i
>
e
Ch ơng 8
Xác định các kích thớc cơ bản của động cơ
Việc xác định các kích thớc cơ bản của động cơ xuất phát từ các thông số:
N
emax
- Công suất lớn nhất tại số vòng quay n
e
;
N
ehd
- Công suất lớn nhất tại số vòng quay n
hd
;
P
eN
- áp suất trung bình thực tế tại số vòng quay đạt N
emax
, N
ehd
.
13
Từ công thức: N

emax
=

.450
niV
he

Xác định thể tích công tác V
h
của một xi lanh rồi xác định đờng kính D
của xi lanh.
Còn hành trình S sẽ căn cứ vào tỷ lệ S/D do ta chọn và căn cứ D mà
xác định sau đó kiểm tra lại vận tốc trung bình mà pistton V
p
sơ với V
p
khi
đã chọn để tính P
ch
, nếu sai số 0,05m/sec thì đợc nếu sai số lớn phải chọn
lại S/D.
Ch ơng 9
Cân bằng nhiệt của động cơ
Trong phần cân bằng nhiệt này sẽ tính xem toàn bộ lợng nhiệt do hỗn
hợp cháy phát ra Q
1
(ở chu trình lý thuyết là lợng nhiệt cấp vào) phân bố nh
thế nào cho phần nhiệt sinh công có ích thực sự (N
e
) tức là Q

e
. Phần nhiệt Q
lm
+ x
theo nớc làm mát và khí xả ra ngoài (ở chu trình lý thuyết đây là Q
2
đa ra
nguồn lạnh, mất theo định luật 2 của nhiệt động học). Phần Q
ch
mất cho công
cơ học. Phần Q
lhlt
các tổn thất do cháy không hoàn toàn
Tại mỗi tốc độ tính toán các phần nhiệt trên tính nh sau:
Q
1
= 100%; Q
e
=
e
.100%; Q
lm+x
= (1-
t
).100%
Q
lh.lt
= (
t
-

i
).100%; Q
ch
= (
i
-
e
).100%;
Nếu tính ở 3 chế độ ta có thể lập bảng sau đây để xác định các Q thành
phần cần cho dựng đồ thị cân bằng nhiệt.
Các loại Q n
min
n
M
n
e

Q
e
=
e
.100%
25 27,2 25
Q
lm+x
= (1-
t
).100%
61 61 61
Q

ch
= (
i
-
e
).100%
2,8 4,0 7,4
Q
lhlt
= (
t
-
i
).100%
11,2 7,8 6,6
Cộng 100% 100% 100%
14
15
Q%
0
1000 3000
50002500
n
min
n
M
n
e
100%
80%

60%
40%
20%
®å thÞ c©n b»ng nhiÖt
Qlhlt
Qch
Qlmx
Qe
Ch ơng 10
Cách dựng các đồ thị khi tính nhiệt
1 Dựng đờng đặc tính ngoài N
e
, M
e
, G
e
Tính ở 3 chế độ tốc độ ta có 3 điểm cho mỗi đờng cong trên và vẽ
chúng theo dạng các đồ thị mẫu qua 3 điểm đó (chú ý: N
emax
tại n
e
, M
emax
tại
n
M
, và g
emin
tại n
min

trong khoảng n
m
-n
e
).
Nếu chỉ tính 1 tốc độ n
e
hay n
hd
mà muốn dựng đờng đặc tính ngoài ta
sẽ dùng các phơng pháp thực nghiệm của giáo s Lay đec man nh sau:
M
e
= a. M
eN
; n
M
= b. n
N
N
ex
= N
emax
.

+








32

e
x
e
x
e
x
n
n
n
n
d
n
n
c
M
ex
= M
eN
.

+
2
.
e
x
e
x
n
n
n
n
dc
g
ex
= g
e1
.

+
2

e
x
e
x
n
n
k
n
n
fe
Trong đó:
M
eN
, n
N
- Mô men, tốc độ động cơ khi đạt công suất cực đại N
emax
.
n

x
, N
ex
, g
ex
, M
ex
- Tốc độ, công suất, suất tiêu hao nhiên liệu và mô men ở chế
độ tính toán.
Các giá trị của các hệ số a, b, c, d, e, f ghi ở bảng sau:
Bảng 10:
Loại động cơ a b c d e f k g
e1
Xăng 1,25 0,5 1 1 1,20 1 0,8 g
eN
Diesel BC TN 1,07 0,65 0,5 1,5 1,55 1,55 1 g
ehd
Xoáy lốc 1,12 0,65 0,7 1,3 1,35 1,35 1 g
ehd
Buồng cháy trớc 1,09 0,7 0,6 1,4 1,2 1,2 1 g
ehd
16
Đờng đặc tính ngoài
2 Cách xây dựng đồ thị công P-V
Tiến hành gồm các bớc nh sau
B ớc 1: Chọn tỷ lệ xích cho bản vẽ và chế độ xây dựng
Trong khi tính toán nhiệt thờng tính ở 3 chế độ, xây dựng đồ thị công
đợ biểu thị ở chế độ vòng quay công suất cực đại n
N
(tại đây đạt công suất

lớn nhất N
emax
).
Ví dụ: Kết quả tính nhiệt của 1 động cơ ta có tại n
N
= V
a
/V
c
= 8; P
a
= 0,76 KG/cm
2
; P
c
= 13,3 KG/cm
2
P
z
= 53,8 KG/cm
2
; P
b
= 4,17 KG/cm
2
; P
r
= 1,24 KG/cm
2
Ne(ml)

10
20
30
40
60
0
1000
2000
3000 4000
5000
50
2
8
10
100
4
6
200
300
M
e(kG.m)
g
e
(g/ml.h)
Me
Ne
g
e
n
min

n
M
n
max
70
n(v/p)
17
Từ kết quả trên biểu diễn trên đồ thị (xây dựng đồ thị) cần phải chọn tỷ
lệ xích.
Tỷ lệ này thờng phụ thuộc vào khổ giấy mà ta cần biểu thị.
Trục tung thể hiện cột áp suất.
Trục hoành biểu thị thể tích đợc chia thành các đoạn.
l
c
= V
c
: Thể tích buồng cháy (buồng nén).
l
a
= V
a
: Thể tích toàn bộ xi lanh.
l
vh
= V
h
: Thể tích làm việc của xi lanh.
Việc chọn các độ dài này thoả mãn tỷ số dã đã cho đầu bài - có nghĩa
là l
a

/l
c
=8
Nhng để cho đồ thị hợp lý và cân đối, sự liên quan giữa 2 trục tung và
trục hoành thờng có một tỷ lệ l
p
/l
v
= 1,5.
Khi đã xây dựng đợc trục tung và trục hoành ta ghi các điểm đặc trng
đã tính ở trên đồ thị.
B ớc 2: Tìm các điểm trung gian
Để xây dựng đờng nén đa biến a-c cũng nh đờng dãn nở đa biến z-b ta
phải tìm, xác định các điểm trung gian tuân theo quy luật nén đa biến n
1
và
dãn nở đa biến n
2
.Ta làm nh sau:
- Chia đoạn thẳng biểu thị thể tích làm việc V
h
thành các đoạn đều
nhau:
l
i
= l
1
= l
2
= l

3

a/ Dựng đờng nén đa biến a-c:
Từ công thức P
c
= P
a
.
1
n

= P
a
.
11
.
n
c
a
a
n
c
a
l
l
V
V

=








P
ci
= P
a
.
1
1
n
i
a
a
n
ci
a
l
l

.
V
V








=








b/ Dựng đờng dãn nở đa biến z-b:
Từ công thức: P
b
=
2
22
.
n
a
c

z
n
c
a
z
n
z
l
l
V
V








=









=

P
bi

2
2
.
n
i
c
z
n
c
i
z
l
l
l
l








=

=
Các chiều dài l
a
, l
b
, l
i
= l
1
, l
2
, l
3
đo thực tế trên bản vẽ.
Nối nét mảnh mờ các điểm a- P
c1
, P
c2
, P
c3
- c ta sẽ đợc đờng nén đa biến a -
c.Tơng tự nối các điểm z - P

b3
, P
b2
, P
b1
và b sẽ đợc đờng dãn nở z - b.
18
Hình vẽ: Đồ thị công của động cơ xăng 4kỳ
B ớc 3: Hiệu chỉnh đồ thị
Dùng phơng pháp. hạ 1 đoạn thẳng bằng l
vh
xuống phía dới và kẻ
song song với l
vh
. Lấy điểm O làm điểm giữa của đoạn thẳng này quay 1/2
vòng tròn. Dịch từ điểm O sang bên phải theo chiều từ điểm xuống điểm
dới 1 đoạn OO = R./2
R: Chính là bán kính quay của khuỷu = S/2.
: Tham số kết cấu = R/L
19
p
v
o
o'
c
c
c''
z
z'
b

b1
a
r
b
Đct
Đcd
r

/2
Để xác định điểm C giả thiết = 15
0
(theo góc quay trục khuỷu) đối
với động cơ Diesel là góc
5
góc.Từ O ta kẻ một góc 15
0
và cắt vòng tròn
tại m và từ O ta kẻ một đờng song song cắt đờng tròn tại n. Từ n ta dóng lên
phía trên gặp đờng cong a-c điểm đó chính là C (Đờng dóng lên phải song
song với trục tung). Sau khi.đờng áp suất tách khỏi C-c và .C-C
1.
Cách xác định C
1
; P
c1
= (1,2ữ1,25).P
c
.
Đến C
1

puttong đến DC
1
và xuống ngay nên áp suất P
z
tính toán hụt
15% và chỉ còn P
z1
.
Cách xác định điểm b trên đờng dãn nở z-b.
Điểm mở sớm của xupap thải cũng tiến hành nh tìm điểm C bằng ph-
ơng pháp
Giả thiết ta muốn xác định điểm b ở một góc mở sớm của xupap thải
là 60
0
(Theo góc quay của trục khuỷu).
Từ điểm O ta đặt 1 góc 60
0
có cạnh cắt vòng tròn tại điểm P. Từ O kẻ 1
đờng song song với OP cắt vòng tròn tại Q. Từ Q dóng song song với trục
tung cắt đờng zb tại điểm. Điểm đó chính là b cần tìm.
Sau khi mở sớm xupap thải tại điểm b áp suất sẽ tách khỏi đờng bb
và theo đờng b-b
1
.
Cách xác định b
1
: P
b1
= (1/2),(P
b

- P
a
) điểm giữa của P
b
và P
a
.
B ớc 4: Nối các điểm của đồ thị
Sau khi đã xác định các điểm c, c
1
, z
1
, b

, b
1
.
Việc hoàn chỉnh đồ thị bằng cách nối các điểm và tô đậm theo cách vẽ
kỹ thuật các đờng liền từ a-c-c
1
. Từ c
1
- z
1
. Từ z
1
đếm b, b
1
. Từ b
1

đến r và từ
r đến a.
Lu ý điểm uốn tròn từ b-b
1
và đờng b
1
- r. Từ r - a).
Những điểm đồ thị không đi qua sẽ đợc biểu thị bằng nét to đứt mảnh
nh c=c, z, z
1
, b-b.
Các diện tích bao quanh bởi ccc
1
, c
1
zz
1
, bbb
1
đợc gạch mặt cắt biểu
thị sự tổn thất công.
Lu ý ở động cơ xăng và động cơ Diesel
P
c1
= (1,2ữ1,25).P
c
Theo thực nghiệm (SGK G.S
Khovac).
Đối với giáo s Oclin
P

c1
0,5P
z
Đối với giáo s Conhep:
P
c1
0,5. P
z1
Việc xác định áp suất tại điểm C
1
; P
c1
theo các phơng pháp trên không
sai nhau nhiều.
20
Phân tích cách xây dựng trên chủ yếu cho động cơ xăng (các bua ra tơ)
4 kỳ và động cơ Diesel 4 kỳ không tăng áp. Đối với động cơ Diesel các bớc
tiến hành xây dựng hoàn toàn giống các bớc nh cách xây dựng đối với động
cơ xăng. Tuy nhiên đặc điểm có một số phần khác nhau cơ bản nh sau:
1 Đối với động cơ Diesel không có sự hao hụt 15%P
z
.
Sau khi tính P
z
lấy P
z
= P
z
2 Lu ý đến giá trị
'

z
z
V
V
=

ở đây V
z
= V
c
.
Trong quá trình tính quá trình dãn nở tại 3 chế độ khác nhau ta có giá
trị (chọn ở n
N
)
Theo công thức:
c
z
z
z
V
V


== .
'



Ví dụ

5,1=

, khi chọn toạ độ (trục tung, trục hoành) ta đã đặt thể tích
V
c
= l
c
, độ dài xác định l
z
=

.l
c
= 1,5.l
c
.
3 Xây dựng đờng nén đa biến a-c và dãn nở đa biến z-b:
a/ Xây dựng đờng nén a-c (tơng tự nh động cơ xăng).
áp dụng công thức sau:
P
ci
= P
a
.
11
.
n
c
a
a

n
c
a
l
l
V
V








=








b/ Việc xây dựng đờng dãn nở z-b:
Qua sự phân tích trên ta áp dụng công thức sau:
P
b
= P
z

.
22
2

n
a
c
z
n
a
c
z
n
l
l
V
V








=

=









P
ci
= P
z
.
22

n
ai
a
z
n
a
c
l
l

V
V








=









4/ Cách hiệu chỉnh đồ thị và hoàn thiện nh cách làm đối với động cơ xăng
(Phơng pháp., xác định
s
, b, vv ). Ngoài ra trong lý thuyết có nêu cháy
đẳng áp theo z.z Nhng trong thực tế đờng áp suất trong xi lanh chuyển tiếp
êm hơn một chút tức theo đờng c=c
1
, z
1
, b.

Điểm z
1
nằm giữa z và z.
* Chú ý: Từ P
0
trở lên phải tuân theo tỷ lệ xích đã chọn cho áp suất còn từ P
0
trở xuống điểm O ta có thể cho lớn ra và lu ý cách chọn này để dễ dàng
trình bày và hợp lý với tỷ lệ xích.
21
H×nh vÏ: §å thÞ c«ng øng víi ®éng c¬ Diesel
22
§ct
r
c
o
b
v
§cd
b1
a
b
z'
c''
c
p
z
o'
rλ/2