THIẾT kế TÍNH TOÁN ĐỘNG cơ đốt TRONG

Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

NHẬN XÉT , ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Kết quả đánh giá :
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
.....................

GIÁO VIÊN BẢO VỆ :

Kết quả đánh giá :
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
............................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

1

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

LỜI NÓI ĐẦU
Ôtô 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 !
Vinh ,tháng 6 năm 2010 .
Sinh viên thực hiện :
TRƯƠNG XUÂN HẢI

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

2

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

CHƯƠNG I
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1.1 Trình tự tính toán :
1.1.1 Số liệu ban đầu:
1- Kiểu động cơ: 3D6. Động cơ Diesel 1 hàng, không tăng áp, buồng
cháy thống nhất.
2- Số kỳ: τ = 4 (kỳ)
3- Số xilanh i = 6
4- Thứ tự làm việc cuả xilanh 1- 5 -3-6-2-4
5- Hành trình piston: S = 180 (mm)
6- Đường kính xilanh: D = 150 (mm)

7- Góc mở sớm xupáp nạp: α 1 = 200
8- Góc đóng muộn của xupáp nạp: α 2 = 480
9- Góc mở sớm xupáp xả: β 1 = 480
10- Góc đóng muộn xupáp xả: β 2 = 200
11- Góc phun sớm: φi = 30º
12- Chiều dài thanh truyền: ltt = 320 (mm)
13- Công suất định mức: Ne = 150 (mã lực)
14- Số vòng quay định mức: n = 1500 (vòng/phút)
15- Suất tiêu hao nhiên liệu: ge =190 (g/ml.h)
16- Tỷ số nén: ε = 14,5
17- Khối lượng thanh truyền: mtt = 5,62 (kg)
18- Khối lượng nhóm piston: mpt = 2,37 (kg)
1.1.2. Các thông số cần chọn:
1. Áp suất môi trường: pk
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

3

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Áp suất môi trường pk 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 pk = p0. Ở nước ta có thể chọn pk = p0 = 0,1 (MPa)
2. Nhiệt độ môi trường: Tk
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:

Tk = T0 = 240C = (2970K)
3. Áp suất cuối quá trình nạp: pa
Áp suất pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại động cơ, tính
năng tốc đôn 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 pa.
Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi:
Pa = (0,8 ÷ 0,9).pk, chọn pa = 0,09 (Mpa)
4. Áp suất khí thải: pr
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như pa . Áp suất khí thải
có thể chon trong phạm vi:
Pr =(1,05 ÷ 1,15).pk, chọn pr = 0,107 ( Mpa)
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 = 200÷400C, chọn ∆T =38 0C
6. Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr
Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu quá trình giản
nở càng triệt để thì nhiệt độ Tr càng thấp. Thông thường ta có thể chon:
Tr =700 ÷ 1000 0K, chọn Tr = 8500K
7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt: λt
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:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

4

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

α

0,8
1,13

λt

1,0
1,17

1,2
1,14

1,4
1,11

Động cơ Điêzen có α >1 nên chọn λt = 1 ,10
8. Hệ số quét buồng cháy λ2:
Động cơ không tăng áp chọn λ2 =1
9. Hệ số nạp thêm λ1:
Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí. Thông
thường có thể chon: λ1 =1,02 ÷ 1,07, chọn λ1 =1,02
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
11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( ξ b):
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
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

1.2. Tính toán các quá trình công tác :
Tính toán quá trình nạp :
1. Hệ số khí sót γr:
Hệ số khí sót γr được tính theo công thức:

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

5

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

λ2 (T k + ∆T )

γr=

γr =

T

r

1.( 297 + 38) 0,107
.
.
850
0,09

1
.

P
P

r

.

a

1
 
m

.

 Pr 
 P 
 a

ε .λ1 − λt . .λ2 .

1
 0,107 
14,5.1,02 − 1,1.1.

 0,09 

1
1, 5

= 0,0346

Trong đó m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót có thể chon:
m =1,45÷1,5, chọn m =1,5
1. Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta:
Nhiêt độ cuối quá trình nạp Ta được tính theo công thức:

Ta =

(T + ∆T )
k

 m −1 


 m 

p 
+ λt .γ r .T r . a 
 pr 

1+ γ r

 0,09 
(
297 + 38) + 1,1.0,0346.850.

Ta=
1 + 0,0346

 0,107 

1, 5−1
1, 5

= 353,3

(0K)

2. Hệ số nạp η v :

Hệ số nạp η v được xác định theo công thức:

ηv =

1
Tk
.
ε − 1 T k + ∆T

(

)




pa 
. . ε .λ1 − λt .λ2 .

pk 




pr 

pa 


 1 
 
 m 



1


1
1

297
0,09 
 0,107  ,5 
ηv =
.
.
. 14,5.1,02 − 1,1.1.
= 0,8012

14,5 − 1 297 + 38 0,1 
 0,09  



3. Lượng khí nạp mới M1 :
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

6

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức :

432.10 3. p k .η v
M1 =
g e . p e .T k

(kmol/kg nhiên liệu)

Trong đó: pe là áp suất có ích trung bình được xác định theo công thức :
pe =

V

h

30. N e .τ

V

h

(lít)

.n.i

là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức:

V

h

Vh =
Nên: pe =

=

π

2

D .S

(MPa)

4

3,14.(150) 2 .180
= 3,17959
4

(MPa)

30.150.4
= 0,4625 (lít)
3,17959.1500.6

432.103.0,1.0,8012
= 0,9755 (kmol/kg nhiên liệu)
V ậy M1=
190.0,4625.297
4. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0:
Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0 được
tính theo công thức:
1 C H 0 
 + − 
0,21  12 4 32 

M0 =

(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:
Mo=

1  0,87 0,126 0,004 
.
+
−
 =0,4946 (kmol/kg nhiên liệu)
0,21  12
4
32 

5. Hệ số dư lượng không khí α :

Đối với động cơ Điêzen cần phải xét đến hơi nhiên liệu ,vì vậy:
α=

M
M

1
0

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

7

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Thay các giá trị vào ta có: α =

0,9755
= 1,9723
0,4946

1.2.2. Tính toán quá trình nén:
1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:
mcv =19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ)

Ta có: av = 19.806; bv/2 = 0.00209
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:
1,634 1
187,36 −5
″
mc v =(19,876+ α ) + 2 (427,86 + α )10 T (kJ/kmol. độ)

Thay số vào công thức trên ta có:
1,634
1

187,36 −5
″
mcv =(19,876+ 1,9723 ) + 2 (427,86 + 1,9723 )10 T

(kJ/kmol. độ)

Ta có: av"=20.69548; bv"/2=0.00261
3. Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp:
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính
theo công thức sau:
″
′ = mcv + γ r .mcv = a ′ + bv′ .
mcv
v
T
1+ γ r

2

(kJ/kmol. độ)

Thay các giá trị vào ta có:

0,00211
′
mcv = 19,836 +
.T
2

(kJ/kmol. độ)

av'=19.836; bv'/2=0.00211

4. Chỉ số nén đa biến trung bình n1:
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 n1 tăng giảm theo quy luật sau:
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n1 tăng.
Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác định bằng cách giải phương trình:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

8

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

n1 − 1 =

8.314
bv′
.T a . ε n1 −1 + 1
2

(

a v′ +

)

Chú ý: thông thường để xác định n1 ta phải chọn n1 trong khoảng 1,340 ÷
1,390 .Chọn n1=1,3678. Ta có:
vế trái =0,3683

sai số =0,0005 <0,2%

vế phải =0,3678

thoả mãn điều kiện

5. Áp suất cuối quá trình nén pc:
Áp suất cuối quá trình nén pc được xác định theo công thức sau:

p

c

=

p .ε n

1

a

pc = 0,09.14,51,3678 = 3,4859

(MPa)

6. Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc:
Được xác định theo công thức:

T = T .ε n

−1

1

c

a

Tc = 353,3.14,51,3678−1 = 944,7 (0K)
7. Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc:
Lượng môi chất công tác của quá trìng nén Mc được xác định theo
công thức: Mc=M1+Mr=M1.(1+ γ r )
Thay các giá trị vào ta có: Mc = 0,9755(1 + 0,0346) = 1,009 (kmol/kgn.l)
1.2.3. Tính toán quá trình cháy:
1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β 0 :
Ta có hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β 0 được xác định theo công thức:
β0 =

M 2 M 1 + ∆M
∆M
= 1+
=
M1
M1
M1

Trong đó độ tăng mol ∆M của các loại động cơ được xác định theo công
thức:
∆M = 0.21(1- α )M0 + (

1
H Ο
+ −
)
4 32 µ nl

Đối với động cơ Điêzen
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

9

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

∆M =

H 0
+
4 32

Thay số vào ta có:
H O
0,126 0,004

+ )
+
32 = 1,0324
β 0 = 1 + 4 32 ⇒ β 0 = 1 + 4
α .M 0
1,9723.0,4946
(

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:

β=
Thay số vào ta có: β =

β0 + γ r
1+ γ r

1,0324 + 0,0346
= 1,0313
1 + 0,0346

3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z ( β z ): (Do cháy chưa hết)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế tại điêm z ( β z ) được xác định theo
công thức:
βz = 1+

Thay số vào ta có:
Trong đó:

βz = 1+

χ z=

β0 −1
.χz
1+ γ r

1,0324 − 1
.0,8426 = 1,0264
1 + 0,0346

ξ z 0,728
= 0,8426
=
ξ b 0,864

4. Lượng sản vật cháy M2:
Ta có lượng sản vật cháy M2 được xác định theo công thức:
Μ 2 = Μ 1 + ∆Μ = β 0 .Μ 1

(kmol/kg.nl)

M2=1,0324.0,9755 = 1,0071

(kmol/kg.nl)

5. Nhiệt độ tại điểm z (Tz ):
Đối với động Điêzen, nhiệt độ tại điểm z (Tz ) bằng cách giải phương
trình cháy sau:

(

)

ξ z .QH
+ mc v, + 8,314λ Tc = β z .mcv,, .Tz
M 1 (1 + γ r )
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

10

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Trong đó :
QH : Nhiệt trị của nhiên liệu Điêzen, thông thường có thể chọn
QH =42,5.103 (kJ/kg n.l)
mc ,pz, − Tỉ nhiệt mol đăng tích trung binh của sản vật cháy tại z:
mc ,pz, = 8,314 + mcvz,,
″
mc vz : Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z

được

xác định theo công thức:

γ 
″

β 0 . χ z + r .mcv + (1 + χ z ).mcv
β0 
″

mcvz =
= av′′ + bv′′.Tz

γr 
β 0 . χ z +  + (1 − χ z )
β0 

0,0346
).mc' 'v + (1 + 0,8426).mcv
1,0324
= 20,69548mc' 'v + 0,00261mcv
0,346
1,0324(0,8426 +
) + (1 − 0,8426)
1,0324

1,0324(0,8426 +
m '' cz =

6. Áp suất tại điểm Z( pz):
Ta có áp suất tại điểm Z( pz) được xác định theo công thức:

p z = λ. pc
Pz = λ.Pc = 1,97.3,4895 = 6,874 (MPa)
Với λ là hệ số tăng áp:

λ= β z .

Tz
1925,9
= 2,0
= 1,0264
944,7
Tc

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 ρ < λ , λ được chọn sơ bộ
trong khoảng 1,5÷2
1.2.4. Tính toán quá trình giản nở:
1. Hệ số giản nở sớm ρ :

ρ=

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

β z .Tz 1,0264.1925,9
=
= 1,05
λ .Tc
2,0.944,7
11

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Như vậy với động cơ Điêzen đã đảm bảo điệu kiện ρ < λ
2. Hệ số giản nở sau δ :
ε

Ta có hệ số giản nở sau được xác định theo công thức : δ = ρ
14,5

Thay số vào ta có: δ = 1,05 = 13,81
3. Chỉ số giản nở đa biến trung bình n2 :
Ta có chỉ số giản nở đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình
cân bằng sau :

n2 − 1 =

8,314

( ξ b − ξ z ).Q H
b′′
+ avz′′ + vz .( Tz + Tb )
M 1.(1 + γ r ).β .( Tz − Tb )
2
*

(10)

Trong đó:
Tb: Là nhiệt trị tại điểm bvà xác định theo công thức:
Tb =

δ

Tz

n2 −1

=

1925,9
= 1018,3 (0K)
1, 2438−1
13,81

*

QH : Nhiệt trị tính toán ở đây ta xét với động cơ Điêzen nên:
*

QH = QH = 42500 (kJ/kgnl)

Thay vào công thức (10) các giá tri tương ứng ta có:

n2 − 1 =

8,314

( 0,864 − 0,728).42500
0,00254
+ 20,56803 +
.(1925,9 + 1018,3)

0,9755.(1 + 0,0346).1,0313.(1925,9 − 1018,3)
2

Chú ý: Thông thường để xác định n2 ta chọn n2 trong khoảng
(1,150÷1,250), (sách nguyên lý ĐCĐT – Nguyễn Tất Tiến, trang 184) vì
vậy chọn n2 = 1,2438. Kiểm tra n2 bằng cách thay giá trị n2 vừa mới chon
vào 2 vế của phương trình trên ta có:
vế trái = 0,2438
vế phải = 0,2434
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

sai số =0,0004<0,2%
thỏa mãn điều kiện
12

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

4. Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb:
Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb:

Tz

Tb =
Thay số vào ta có: Tb =

δ

n2 −1

(0K)

1925,9
= 1018,3
13,65161, 2438−1

(0K)

5. Áp suất cuối quá trình giản nở pb :
Áp suất cuối quá trình giản nở pb được xác định theo công thức:

pb =

6,874
pz
=
= 0,2662
1, 2438
n2
13
,
5616
δ

(MPa)

6. Tính nhiệt độ khí thải Trt :
Nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức:

p 
Trt = Tb . r 
 pb 

m −1
m

1, 5−1

 0,107  1.5
Trt = 1018,3.
= 751,45

0
,
2662



(0K)

Sai số của nhiệt độ khí thải tính toán Trt và nhiệt độ khí thải đã chọn ban
đầu không được vượt quá 15%, nghĩa là:

∆Trt =
∆Ttr =

Trt − Tr
Trt

.100% < 15%

[ 751,45 − 850] .100% = 13,12% < 15%
751,45

(thoả mãn điều kiện)

1.2.5. Tính toán các thông số chu kỳ công tác:
1. Áp suất chỉ thị trung bình pi ′ được xác định theo công thức:
Với động cơ Điêzen áp suất chỉ thi trung binh pi ′ được xác định theo công thức:
pi, =

pc 
λ.ρ 
1 
1 
1 
.1 − n2 −1  −
1 − n1 −1 
λ ( ρ − 1) +
ε −1 
n2 − 1  ρ

 n1 − 1  ε

(MPa)

Thay số vào ta có:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

13

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

p ,i =



3,4895 
2,0.1,0621 
1

1
1
.1 −
1 −
 = 0,6372
−
2,0.(1,0621 − 1) +
1, 2438−1 
1, 36781 −1  
14,5 − 1 
1,2438 − 1  1,0621
 1,3678 − 1  14,5


2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi :
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:

′
pi = pi .ϕ d = 0,6372.0,97 = 0,1680

(MPa)

Trong đó ϕ d là số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và chủng loại
động cơ.
3. Suất tiêu hao nhiên liệu gi:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi:

432.10 3.η v . p k
gi =
M 1 . pi .Tk
gi =
4.

(g/kW.h)

432.103.0,8012.0,1
= 193,30
0,9755.0,1680.297

(g/kW.h)

Hiệu suất chỉ thị η i :
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị :

3,6.10 3
3,6.103
ηi =
=
.1000 = 0,4382(%)
193,30.42500
g i .QH
5. Áp suất tổn thất cơ giới pm :
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được
biểu diễn bằng nhiều quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ . Ta
có tốc độ trung bình của động cơ là :

vtb =

S .n
180.1500
=
= 9 (m/s)
30
30

Theo số thực nghiệm có thể tính pm theo công thức sau :
Đối với động Điênzen cao tốc(vtb > 7 nên :

pm = 0,015 + 0,0156.vtb = 0,015 + 0,0156.9 = 0,1554 (Mpa)
6. Áp suất có ích trung bình pe:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

14

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo
công thức:

p e = pi − p m = 0,6180 − 0,1554 = 0,46264

(MPa)

Sau khi tính được pe phải so sánh với trị số pe đã tính ở phần tính toán quá trình
nạp đã thỏa mản.
7.

Hiệu suất cơ giới η m :
Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới :

ηm =

pe 0,46264
=
= 0,7468( 0 0 )
pi
0,6180

8. Suất tiêu hao nhiên liệu ge:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là :

ge =
9.

g i 193,30
=
= 258,22 (gkW.h)
η m 0,7468

Hiệu suất có ích η e :
Công suất có ích được xác định theo công thức sau:

η e = η m .η i = 0,7468.0,4382 = 0,3280
10. Kiểm nghiệm đường kính xilanh theo công thức:
Dkn =

4.Vh
π .S

(mm)

Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức :
Vh =

Ta có : Dkn =

N e .30.τ
150.30.4.
=
= 4,3
pe .i.n

0,46264.6.1500

( lit )

4.4,3
.100 = 1,5000394 (dm)
3,14.180

Sai số đường kính là: ∆D=

Dkn .100 − Dchotruoc = 150,00394 − 150 = 0,00394(mm)
Sai số đường kính không đươc vượt quá 0,1 mm nên thoả mãn điều kiện.
1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

15

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Căn cứ vào các số liệu đã tính pa , pc , pz , pb , n1 , n2 , ε ta lập bảng tính đường
nén và đường giản nở theo biến thiên của dung tích công tác Vx =i.Vc (Vc: dung
tích buồng cháy).
với

Vc =

Vh

3,18068
=
= 0,23562(dm 3 )
ε − 1 14,5 − 1

Ta có bảng tính các giá trị của quá trình nén và quá trình giản nở như sau:
n
n
(Xuất phát từ p.V n =const ⇒ p x .Vx 1 = pc .Vc 1 với Vx=i.Vc thay vào rút ra)

Sau khi ta chọn tỷ lệ xích µV và µ P hợp lý để vẽ đồ thị công. Để trình bày đẹp
thường chọn chiều dài hoành độ tương ứng từ εVc = 230mm trên giấy kẻ ly.
Ta có : µV =

εVc − Vc 14,5.0,23562 − 0.23562
=
= 0,0145
220
220

Tung độ thường chọn tương ứng với pz khoảng 250 mm trên giây kẻ ly.

µP =

pz
6,874
=
= 0,02750
250
250

Từ tỷ lệ xích trên ta tính được các giá trị biểu diễn (gtbd) của quá trình nén và
quá trình giản nở sau:
TT

Quá trình nén

I.Vc

Gtb

Gtbd V
Vc=
1
1.062
1
2
3
4
5

Quá trình giãn nở
Gtb

I^n1

Px

d

I^n2

Px

d

16

1.0000

3.4895

127

1.0000

---

17

1.0860

3.2133

117

1.0779

33

2.5808

1.3521

49

2.3682

49

4.4937

0.7765

28

3.9214

65

6.6604

0.5239

19

5.6084

1.3212

48

81

9.0376

0.3861

14

7.4025

1.001

36

0.2356
2
0.2356
2
0.2502
6
0.4712
4
0.7068
6
0.9424
8
1.1781

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

16

6.874
3
3.128
8
1.889
5

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI

250
114
69


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

6

0
1.41372

98

11.5973 0.3009

11

9.2868

7

1.64934

114

14.3194 0.2437

9

11.2495

130

17.1888 0.2030

7

13.2820 0.5579

147

20.1936 0.1728

6

15.3775

8
9

1.8849
6
2.1205
8

0
0.7979
0.658
7

0.481
8
0.422

10

2.35619

163

23.3238 0.1496

5

17.5307

11

2.59181

179

26.5716 0.1313

5

19.7371

196

29.9298 0.1166

4

21.9931 0.3369

212

33.3927 0.1045

4

24.2953

228

36.9551 0.0944

3

26.6412

236

38.7721 0.0900

3

27.8298

12
13
14
14.5

2.8274
3
3.0630
5
3.29867
3.4164
8

7
0.375
4

0.305
0
0.278
1
0.266
2

Để sau này khai triển đồ thị được dễ dàng, dễ xem, đường biểu diễn áp suất Pk
song song với hoành độ phải chọn đường đậm của giấy kẻ ly. Đường 1Vc cũng
phải đặt trên đường đậm của tung độ.
Sau khi vẽ đường nén và đường giản nở , vẽ tiếp đường biểu diễn đường nạp và
đường thải lý thuyết bằng hai đường thằng song song với trục hoành đi qua hai
điểm pa và pr .
Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính đồ thị công để có đồ thị công chỉ thị. Các
bước hiệu đính như sau:
* Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công:
Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình piston S là:
µS =

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

gtt S
S
180
=
=
= 0,81843 (mm)
gtbd S 220 220
17

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI

29
24
20
18
15
14
12
11
10
10


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Vì gtbd Vmax – gtbd Vmin = 236-16=220(mm)
Thông số kết cấu của động cơ là:

λ=

R
S
180
=
=
= 0,28125 (mm)
ltt 2.ltt 2.320
OO , =

Khoảng cách OO’ là:

λR 0,28125.90
=
= 13
2
2

(mm)

Giá trị biểu diễn OO’ trên đồ thị:
gtbdOO' =

gttOO'

µS

=

12, 7
= 17
0,81843

(mm)

Ta có nửa hành trình của pistông là:
R=

S 180

=
= 90
2
2

(mm)

Giá trị biểu diễn R trên đồ thị:
gtbd R =

gtt R
90
=
= 110,0
µS
0,81843

(mm).

Từ gtbd OO ' và gtbd R ta có thể vẽ được vòng tròn Brick
* Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị:
1.3.1. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a)
Từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc đóng muộn của xupáp thải

β 2 bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm a’ ,từ điểm a’ gióng đường song
song với trục tung cắt đường pa tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải (là giao
điểm giữa đường pr và trục tung) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình
thải sang quá trình nạp (mm).
1.3.2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c):
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có hiện tượng phun sớm nên thường lớn

hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết pc đã tính. Theo kinh nghiệm áp suất
'
cuối quá trình nén thực tế p c được xác định theo công thức sau:

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

18

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục
'
Đối với động cơ Điezen: pc = pc +

pc' = 3,4895 +

1
( p z − pc ) (Mpa)
3

1
( 6,874 − 3,4895) = 4,6177
3

(Mpa)

Từ đó ta xác định được tung độ của điểm c’ trên đồ thị công:

pc' 4,6177

yc ' =
=
= 167,936
µ p 0,0275

(mm)

1.3.3. Hiệu đính điểm phun sớm: (điểm c’’ )
Do có hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khởi đường nén lý
thuyết tại điểm c’’. Điểm c’’ được xác định bằng cách: Từ điểm O’ trên đồ thị
Brick ta xác định góc phun sớm θ , bán kính này cắt đường tròn Brick tại một
điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c’’.
Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’.
1.3.4.Hiệu đính điểm đạt pzmax thực tế:
Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy - giản nở điểm đạt trị số áp suất cao nhất
là điểm thuộc miền 3720 ÷ 3750 (tức là 120÷150 sau điểm chết trên của quá trình
cháy và giản nở).
* Hiệu đính điểm z của động cơ Diezel:
- Xác định điểm Z từ góc 150 . Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc tương
ứng với 3750 góc quay trục khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại một điểm . Từ
điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường P z tại điểm Z
- Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giản nở

1.3.5. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế: (điểm b’)
Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự
diễn ra sớm hơn lý thuyết. Ta xác định biểm b’ bằng cách: Từ điểm O’ trên đồ
thị Brick ta xác định góc mở sớm của xupúp thải β1 , bán kính này cắt vòng
tròn Brick tại một điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt
đường giản nở tại điểm b’.
1.3.6. Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giản nở: (điểm b’’)

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

19

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Áp suất cuối quá trình giản nở thực tế pb thường thấp hơn áp suất cuối quá
''

trình giản nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm. Theo công thức kinh nghiệm ta
có thể xác
định được:

pb"
yb"
ω

0.18662
6.78705
157

pb'' = p r +

1
( pb − p r ) =0,107+0,5(0,2662 - 0,107) = 0,18662
2

(Mpa)

Từ đó ta xác định tung độ của điểm b’’ là:
pb'' 0,18662
yb ' ' =
=
= 6,78705
µp
0,0275

(mm)

Sau khi xác định được các điểm b’ ,b’’ ta dùng các cung thích hợp nối với đường
thải ra

.

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

20

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Hình 1.2: Đồ thi công đã hiệu chỉnh

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

21

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC , ĐỘNG LỰC HỌC
2.1. Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học:
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứng
với hành trình của pittông S = 2R. Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương ứng
với vh của đồ thị công (từ điểm 1 vc đến ε vc).
2.1.1. Đường biểu diễn hành trình piston x = f (α ) :
Ta tiến hành vẽ đường hành trình của piston theo trình tự sau:
1. Chọn tỉ lệ xích góc: Thường dùng tỷ lệ xích (0,6 ÷ 0,7) (mm/độ)
2. Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 (cm)
Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 100, 200,

3.

….1800
4. Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 100, 200…

1800 tương ứng trên trục tung của đồ thị x = f (α ) ta được các điểm xác định
chuyển vị x tương ứng với các góc 100, 200….1800
Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x =

5.
f (α )

C

ÂCT
B
α

0

α

90

M

S=2R

R
R. λ/2

O

X=f(α)

α

180

S=2R
(S=Xmax)

x

A

x

ĐCT

O'

D ÂCD
ĐCD

Đường biểu diễn hành trình của piston X= f(α)
2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f (α ) :

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

22

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI

α


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị vòng.
Tiến hành theo các bước cụ thể sau :

1. Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x = f (α ) , sát mép

dưới của bản vẽ.
2. Vẽ đường tròn tâm O bán kính là R λ /2
3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kínhR và vòng tròn tâm O bán kính R λ /2

thành 18 phần theo chiều ngược nhau.
4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đường song

song với tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất
phát từ các điểm chia tương ứng của vòng tròn tâm O bán kính R λ /2 tại các
điểm a, b, c,…….
5. Nối các điểm a, b, c,….tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ

piston thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng
tròn bán kính R tạo với trục hoành góc α đến đường cong a, b, c….
đồ thị này biểu diễn quan hệ v= f (α ) trên tọa độ cực.
b

a
A

1'

c
b'
Vα

0

2'

7'
6'

1

V=f(α)
B

4'

0'
α

R2

3'

5'

h

e
g

2
R1

8

7

6
3

4

5

Đường biểu diễn vận tốc của piston V=f(α)
2.1.3. Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f ( x) :
Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Toolê.
Ta vẽ theo các bước sau:
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

23

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

1. Chọn tỉ lệ xích µ j = 47 (m/s2.mm)

2. Ta tính được các giá trị:
- Tốc độ góc:

ω=

π .n 3,14.1500
= 157 (rad/s)
=
30
30

- Gia tốc cực đại:

jmax = R.ω 2 .(1 + λ ) = 0,09.1572.(1+0,28125)=2842.33781(m/s2)
Chú thích: λ thông số kết cấu động cơ
Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là:

gtbd jmax =

gtt jmax

µj

=

2842,33781
= 63 (mm)
45

- Gia tốc cực tiểu: Pj

jmin = − R.ω 2 .(1 − λ ) = - 90.10-3.1572.(1-0,28125)=-1594,48 (m/s2)
Vậy ta được giá trị biểu diễn jmin là :

gtbd jmin =

gtt jmin

µj

=-

− 1594,48
= 35
45

(mm)

- Xác định giá trị EF :

EF = −3.R.λ.ω 2

=-3.0,09.0,28125,1572=-1871,78344 (m/s2)

Vậy ta được giá trị biểu diễn EF là:

gtbd EF =

gttEF
1871,78344
= −42
=−
45
µj

(mm)

3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmin, từ điểm B tương ứng

điểm chết dưới lấy BD = jmin; Nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy

EF = −3.R.λ.ω 2 về phía BD. Nối CF và FD, chia các đoạn ra thành n phần,
nối 11, 22, 33…Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33….Ta được các
đường cong biểu diễn quan hệ j = f ( x) .
GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

24

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

C

Jmax

1
F1

J=f(s)
2
S
E

B
ÂCD
F2

4

F

1'

2'

3'

Jmin

3
-3λRω2

A
ÂCT

4' D

ĐCD

ĐCT

Đường biểu diễn gia tốc của piston j=f(x)
2.2. Tính toán động lực học :

2.2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến:
- Khối lượng nhóm piston mnpt =2,37 (kg) được cho trong số liệu ban đầu của đề
bài (kg).
- Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1:
Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1 có thể tra trong các
sổ tay, có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc có thể tính gần đúng
theo bản vẽ.
Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau:
+ Thanh truyền của động cơ ô tô :

GVHD: PHẠM HỮU TRUYỀN

25

SVTH: TRƯƠNG XUÂN HẢI