Đồ án động cơ đốt trong máy xăng 6 máy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT – HUNG
KHOA Ô TÔ
BỘ MÔN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
----------o0o----------

ĐỒ ÁN
Học phần: Động cơ đốt trong
Ngành: Công nghệ kỹ thuật Ô tô
Sinh viên thực hiện:
Giáo viên hướng dẫn:

HÀ NỘI - 1/2015


Lời nói đầu
Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, là nguồn động lực cho
các phương tiện vận tải như ô tô, máy kéo, xe máy, tàu thuỷ, máy bay và các máy công
tác như máy phát điện, bơm nước…. Động cơ đốt trong là nguồn cung cấp 80% năng
lượng hiện tại của thế giới. Chính vì vậy việc tính toán và thiết kế đồ án môn học động cơ
đốt trong đóng vai trò hết sức quan trọng đối với các sinh viên chuyên ngành động cơ đốt
trong.
Đồ án tính toán thiết kế đồ án môn học động cơ đốt trong là đồ án đòi hỏi người thực
hiện phải sử dụng tổng hợp rất nhiều kiến thức chuyên ngành cũng như kiến thức của các
môn học cơ sở. Trong quá trình hoàn thành đồ án không những đã giúp cho em củng cố
được rất nhiều các kiến thức đã học và còn giúp em mở rộng và hiểu sâu hơn về các kiến
thức chuyên ngành của mình cũng như các kiến thức tổng hợp khác. Đồ án này cũng là
một bước tập dượt rất quan trọng cho em trước khi tiến hành làm đồ án tốt nghiệp sau
này.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất, song do
những hạn chế về kiến thức cũng như những kinh nghiệm thực tế nên trong quá trình làm
không tránh được sai sót chính vì vậy em rất mong được sự đóng góp của các thầy cô

cũng như toàn thể các bạn để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn …… cũng như toàn thể các thầy
trong Bộ môn Động Cơ Đốt Trong đã tạo mọi điều kiện giúp em hoàn thành đồ án.

Sinh viên:


MỤC LỤC:

PHẦN I :TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC
I ) Trình tự tính toán………………………………………………….
1.1) Số liệu ban đầu………………………………………………..
1.2) Các thông số cần chọn………………………………………..

trang
1
…
…

II )Tính toán các quá trình công tác……………………………………

3

2.1) Tính toán quá trình nạp…………………………………………….

…

2.2) Tính toán quá trình nén…………………………………………….

5

2.3) Tính toán quá trình cháy……………………………………………

6

2.4) Tính toán quá trình giãn nở………………………………………..

8

2.5) Tính toán các thông số chu trình công tác……………………….

9

III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công……………………………………….

11

1) Ta chọn tỷ lệ xích biểu diễn áp suất trong xylanh và dung tích công tác
của xylanh trong quá trình nén và giãn nở là………………………………

…

2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :……………………….

…

3 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở :…………………….

12

4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công : ………………………………

…

IV) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị :……………………….

13

1 ) Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp : (điểm a) ………….
2 ) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’)……………….
3 ) Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ )…………………………..
4 )Hiệu đính điểm đạt P thực tế…………………………………………
5 ) Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ )……………..
6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ )……………….

…
…
…
…
14
…

PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :………………………………………………

15

1.1 ) Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α)…………

…

1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α) ………………………………..

16

1.3 ) Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x)…………………………………. 16
II )Tính toán động học :……………………………………………………………. 19
2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến :…………………………………

…

2.2 ) Các khối lượng chuyển động quay :…………………………

…

2.3 ) Lực quán tính :………………………………………………………………

20

2.4)Vẽ đường biểu diễn lực quán tính :…………………………………

22

2.5 ) Đường biểu diễn v = ƒ(x)…………………………………………………..

23

2.6 )Khai triển đồ thị công P–V thành p =ƒ(α)……………………

…

2.7 )Khai triển đồ thị p = ƒ(x) thành p = ƒ(α) ……………………………………

24

2.8 )Vẽ đồ thị p = ƒ(α)……………………………..

…

2.9 )Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = ƒ(α) ………

25

2.10 )Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) của động cơ nhiều xy lanh…………………

29

2.11) Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu…………………………………..

31

2.12) Vẽ đường biểu diễn Q= f( α)………………………………………………

PHẦN III

32

KIỂM NGHIỆM BỀN PISTON

I. NHÓM PISTON.

33

1.1 ) Điều kiện làm việc……………………………………….
1.2 ) Vật liệu chế tạo
0 piston………………………………………
2.1 ) Tính toán sức bền của piston………………………………….
2.1.1 ) Tính đỉnh piston……………………………………………….
2.1.2. Tính nghiệm bền đầu piston………………………………………….
2.1.3 )Tính thân piston………………………………………………………….
2.1.4 ) Tính bệ chốt piston……………………………………….

…
34
…
…
36
37
38

0

180

360

540

720

PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC
TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
I ) Trình tự tính toán :
1.1 )Số liệu ban đầu :
1- Công suất của động cơ Ne :

Ne =93 (Kw) = 93000W

2- Đường kính xi lanh D :
D =103 (mm) (105)
3- Hành trình piton S :
S =110,9 (mm) (100,3)
4- Dung tích công tác Vh :
5- Số xi lanh i :
i=6
6- Tỷ số nén ε :
ε =8,4
7- Thứ tự làm việc của xi lanh : (1-5-3-6-2-4)
8- Suất tiêu hao nhiên liệu ge :
ge =270 (g/kW.h) (210)
9- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1 ; α2 : α1 =25 (độ) α2 =54 (độ)
β1 , β 2
β1
β2
10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải
:
=55 (độ)

=34 (độ)
11- Chiều dài thanh truyền ltt :
ltt =206 (mm)
12- Khối lượng nhóm pitton mpt :
mpt =1,15 (kg)
13- Khối lượng nhóm thanh truyền mtt : mtt =2,2 (kg)
14- Góc đánh lửa sớm (phun sớm) :
14 (độ)
15- Me : 37 (kgm) (16,5)
16- số kỳ τ :4 kỳ
17- Áp dụng (CTNLDCDT-NXBGD (4-32) ) n = = = 5489,358
Chọn n = 5500
1.2 )Các thông số cần chọn :
1 )Áp suất môi trường :pk
Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (với đông cơ
không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta chọn pk =po
Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa) (HDL ĐAMH ĐCĐT-ĐHBK HN [11] )
2 )Nhiệt độ môi trường :Tk
Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm
ở nước ta :
Tk =T0 =24ºC =297ºK (HDL ĐAMH ĐCĐT-ĐHBK HN [12] )
3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa
Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính năng tốc
độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét đông cơ đang
tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa
Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi:
[6]


pa =(0,8÷0,9).pk =0,8.0,1÷0,9.0,1 = 0,08÷0,09 (MPa)

Ta chọn: pa =0,09 (Mpa)
4 )Áp suất khí thải P :
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như p
Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi :
p= (1,10 ÷1,15)pk =1,10.0,1 ÷1,15.0,1 =(0,11÷0,115) MPa
chọn P = 0,115 (MPa)
(HDL ĐAMH ĐCĐT-ĐHBK HN [12] )
5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T
Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành hỗn
hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh
Với động cơ xăng ta chọn : ∆T =( 0-20 )ºK (HDL ĐAMH ĐCĐT-ĐHBK HN [12])
Chọn : ∆T = 20 ºK
6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) T
Nhiệt độ khí sót T phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở càng
triệt để ,Nhiệt độ T càng thấp
Thông thường ta có thể chọn : : T= (700 ÷ 1000) ºK chọn : T=1000 ºK
(HDL ĐAMH ĐCĐT-ĐHBK HN [12])
7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ :
Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λ được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu
định .Thông thường có thể chọn λ theo bảng sau :
Α
λ

0,8
1,13

1,0
1,17

1,2

1,14

1,4
1,11

λ=1,16
8 )Hệ số quét buồng cháy λ :
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ =1
9 )Hệ số nạp thêm λ
Hệ số nạp thêm λ phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có thể chọn
λ =1,02÷1,07 ; ta chọn λ =1,03
10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ
Với các loại đ/c xăng ta thường chọn : ξ= 0,85 ÷ 0,92
Chọn : ξ=0,88
11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ
điezel .ξ bao giờ cũng lớn hơn ξ
[7]


Với các loại đ/c xăng ta thường chọn : ξ =0,85-0,95
ta chọn ξ=0,9
12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ :
Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ với chu
trình công tác thực tế .Sự sai lệch giửa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động
cơ xăng ít hơn của động cơ điezel vì vậy hệ số φ của đ/c xăng thường chọn hệ số lớn.
Có thể chọn φ trong phạm vi: φ =0,92-0,97
nên ta chọn φ =0,97
II )Tính toán các quá trình công tác :

2.1 .Tính toán quá trình nạp :
1 )Hệ số khí sót γ :
Hệ số khí sót γ được tính theo công thức :
γ= . .
Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5
Chọn m =1,47
1(297 + 20) 0,115
1000
0,09

r

1
1

 0,115  1, 47
8,4.1,03 − 1,16.1.

 0,09 

γ =
2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức:

. = 0,05562

T= ºK

T=
3 )Hệ số nạp η :

 0,09 
(297 + 20) + 1,16.0,0557.1000.

 0,115 
1 + 0,0557

 1, 47−1 
 1, 47 



=356,8153 (ºK)

η= . . .

297
1
8,4 − 1 297 + 20

η=
.
4 )Lượng khí nạp mới M :

.

0,09
0,1

.

1


1, 47
0
,
115


8,4.1,03 − 1,16.1.
 

0
,
09

 



[8]

= 0.8297


Lượng khí nạp mới M được xác định theo công thức sau :
Ta có công thức: n = = = 5489,358 (CTNLDCDT-NXBGD (4-32) )

Với số vòng quay trên thì sẽ không phù hợp với động cơ trong quá trình

tính toán vì α >1 sẽ không đạt yêu cầu.. nên đề xuất thay Me từ 16,5 thành
Me =37 và ge = 210 thành 270
Với động cơ 6 xylanh thì S/D >1 nên đề xuất đổi D =105 thành 103 và S =100,3
thành 110,9 dể có thể đạt yêu cầu tính toán
Vh = = =0,9240 (dm3)
Ta có n = = 9,55. =2321 (vòng/phút)

M=

(kmol/kg) nhiên liệu

Trong đó p là áp suất có ích trung bình được xác định thao công thức sau:
30.93.4
0,9240.2321.6

p= =
=0,8672 (MPa)
Vậy :
M = = 0,5154 (kmol/kg nhiên liệu)
5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M :
Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M được tính theo công thức :
M = .
(kmol/kg) nhiên liệu
Vì đây là đ/c xăng nên ta chọn C=0,855 ; H=0,145 ;O=0
M = . = 0,5119 (kmol/kg) nhiên liệu
6 )Hệ số dư lượng không khí α
Đối với động cơ xăng còn phải xét tới hơi nhiên liệu, vì vậy:
α=
Trong đó µnl – trọng lượng phân tử của xăng
µnl = 110 ÷ 120 đối với xăng thường dùng ta chọn µnl = 114

α = = 0,9897
2.2 )Tính toán quá trình nén :
1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
[9]


= 19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ)
2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy :
Khi hệ số lưu lượng không khí α ≤ 1 tính theo công thức sau :
= (17,997+3,504α) + .(360,34+252,4α).10-5T
= (17,997+3,504.0,9897) + .(360,34+252,4.0,9897).10-5
= 21,4649 + 0,00305 T(kJ/kmol.độ)
3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén tính theo công
thức sau :
=

=

19,806 + 0,00209.T + 0,05562.( 21,4649 + 0,00305.T )
1 + 0,05562

(1)

= 19,8934 +
= (2)
Từ (1) và (2) suy ra :
4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n:
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thong số kết cấu và thong số vận hành
như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng thái nhiệt độ của

động cơ…Tuy nhiên n tăng hay giảm theo quy luật sau :
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n tăng.Chỉ số nén đa
biến trung bình n được xác bằng cách giải phương trình sau :
n-1 =
Chú ý :thông thường để xác định được n ta chọn n trong khoảng 1,32÷1,39
Vì vậy ta chọn n theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện bài
toán :thay n vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vế của
phương trình thõa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu.
Sau khi chọn các giá trị của n ta thấy n =1,372 thõa mãn điều kiện bài toán
5 )Áp suất cuối quá trình nén P :
Áp suất cuối quá trình nén P được xác định theo công thức :
P = P. ε = 0,09. 8,41,372 = 1,669 (MPa)
6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén T
Nhiệt độ cuối quá trình nén T được xác định theo công thức
T = T. ε = 356,8153. 8,41,372-1= 787,7135 ( ºK )
7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén M :
Lượng môi chất công tác của quá trình nén M được xác định theo công thức :
(1 + γ r )
M = M+ M = M.
= 0,5154.(1+0,05562) = 0,5440
[10]


2.3 )Tính toán quá trình cháy :
1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β :
Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β được xác định theo công thức :
β = = = 1+
Đối với động cơ xăng: β0 = 1+ ()
Thay số ta được: : β0 = 1+ ( = 1,0554
2 )Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót )

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức :
β=

rr

=

= 1,0525

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

r

.χ

Trong đó
χ= =
Nên:

= 0,9777

β =1 + = 1,0513

4 )Lượng sản vật cháy M :
Ta có lượng sản vật cháy M đươc xác định theo công thức :
M= M +ΔM = β. M = 1,0554.0,5154 =0,5439
5 )Nhiệt độ tại điểm z T :
* Đối với động cơ xăng , nhiệt độ tại điểm z T được xác định bằng cách giải pt

cháy :
+ .T = β..T
Trong đó :
Q : là nhiệt trị thấp của Xăng ta có:Q =44.10 ( kJ/kg.nl)
:là nhiệt lượng tổn thất do nguyên liệu cháy không hết khi đốt 1 kg nhiên liệu
=120..(1-α).= 632,7084 ( kJ/kg.nl)
56

:là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z được
= = + .T
Thay số vào ta xác định được
=
[11]


→
= 21,4193 +.Tz
Mặt khác ta có :
= + .T
=
Thay các giá trị vào p/t cháy ta được:
787,7135 ) 787,7135 =1,0513.(21,1029+0,00298Tz).Tz

+(19,8934 +0,00214.

→ 0,00303T2z + 21,4317Tz = 82884,2968
Giải phương trình ta được 2 nghiệm:
Tz1 = 2776,751 ; Tz2 = -9846,485
Chọn Tz = 2776,751
6 )Áp suất tại điểm z p :

Ta có áp suất tại điểm z p được xác định theo công thức :
p =λ. P
( MPa )
Với λ là hệ số tăng áp
λ= β. = 1,0532. = 3,7061
Thay số ta được :
p = 3,7061. 1,669 = 6,1854(MPa)
2.4 )Tính toán quá trình giãn nở :
1 )Hệ số giãn nở sớm ρ :
ρ=
với động cơ xăng ta có : ρ= 1
2 )Hệ số giãn nở sau δ :
Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức :
δ = ε =8,4
3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n :
n–1=
Trong đó :
T :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức :
T=
( ºK )
Q = Q - �Q =44000 –1256,8168 = 42743,1832
Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n =1,228.Thay n vào 2 vế của pt
ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n chọn là đúng
4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T :
T= = = 1708,84 ( ºK )
[12]

trên

5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở p :
Áp suất cuối quá trình giãn nở P được xác định theo CT :
p = = = 0,4531 (MPa)
6 )Tính nhiệt độ khí thải T :
T = T. = 1102,265 ( ºK )
Ta tính được T =1018,3416 ( ºK ).So sánh với nhiệt độ khí thải đã chon ban đầu
thõa mãn điều kiện không vượt quá 15 %
2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác
1 )Áp suất chỉ thị trung bình p' :
Đây là đông cơ xăng áp suất chỉ thị trung bình P' được xác định theo CT :
= .[
Thay số vào công thức trên ta được:
= .[ =1,0777

Qua tính toán thực nghiệm ta tính được P' = 1,0777 (MPa)
2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p :
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình
Trong thực tế được xác định theo công thức :
i
p= p' .φ =1,0777.0,97 = 1,0453 (MPa)
Trong đó φ _hệ số hiệu đính đồ thị công.chọn theo tính năng và chung loại đông
cơ.
3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g :
Ta có công thức xác định suất tiêu hoa nhiên liệu chỉ thị g:
g= = =223,989 (g/kW.h)
4 )Hiệu suất chỉ thi η:
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị η :
η = = =0,3652 ( %)
5 )Áp suất tổn thất cơ giới P :
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và đươc

biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Ta có
tốc độ trung bình của động cơ là :
V = = =8,5799 (m/s)
Đối với động cơ xăng i ≤ 6,S/D >1:
P= 0,05+0,015.V= 0,05+0,015.8,5799 = 0,17869 (MPa)
6 )Áp suất có ích trung bình P :
Ta có công thức xđ áp suất có ích trung bình thực tế được xđ theo CT :
P = P – P =1,0453– 0,17869 = 0,8672 (MPa)
Ta có trị số P tính quá trình nạp P (nạp) =0,8672 va P=0,8672 thì không
[13]


có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được
7 )Hiệu suất cơ giới η :
Ta có có thức xác định hiệu suất cơ giới:
pe
pi

η=
= =0,829%
8 )Suất tiêu hao nhiên liệu g :
Ta có có thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:
g= = =270,172 (g/kW.h)
9 )Hiệu suất có ích η :
Ta có có thức xác định hiệu suất cơ có ích η được xác định theo công thức:
η = η .η = 0,829.0,3652 =0,3028
10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức :
Vh = = = 09246
D=

(mm )

D = = 1,0303(dm) =103,03(mm)
Vậy ta xác định được sai số đường kính giữa tính toán và thực tế là :
Suy ra :

<0,1 (mm)

III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công :
1) ta chọn tỷ lệ xích biểu diễn áp suất trong xylanh và dung tích công tác của
xylanh trong quá trình nén và giãn nở là
µp = = = 0,030927 (dm3/mm)

µv = = = 0,00461 (Mpa/mm)
pr

Căn cứ vào các số liệu đã tính , p , p , p , p ,n, n, ε ta lập bảng tính đường nén và
đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác V = i.V
V : Dung tích buồng cháy
V = = = 0,12486 ( dm3 )
Các thông số ban đầu: p = 0 ,115 MPa ; p = 0,09MPa; p= 1,669 MPa
p = 6,1854 MPa ; p = 0,4351 MPa
[14]


2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :
- Phương trình đường nén đa biến :
p.v = const
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì :
Bảng

→

p. v = p .v
p = p. = p. =
n : Chỉ số nén đa biến trung bình n = 1,372
p : Áp suất cuối quá trình nén p = 1,669 ( MPa)

3 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở :
- Phương trình của đường giãn nở đa biến
p.v = const
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì :
p. v = p. v
→
p = p. = p.
n : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n = 1,228
p : Áp suất tại điểm z : p = 6,1854 (MPa)
Thể tích
i

i.Vc

1
1,43529
4
1,87058
8
2,30588
2
2,74117

6
3,17647
1
3,61176
5
4,04705
9

0,12486
0,17921
1
0,23356
2
0,28791
2
0,34226
3
0,39661
4
0,45096
5
0,50531
6

Biểu
diễn
27,0846
38,8743
7
50,6641

3
62,4539
74,2436
6
86,0334
3

Quá trình nén
px=pc/
Biểu
(i^n1)
diễn
53,9657
1,669
9
32,8696
1,016561
9
22,8541
0,706809
2
17,1516
0,530449
5
0,418415

Quá trình dãn nở
px=pz/
Biểu
(i^n2)

diễn
6,1854
3,968664
2,866676
2,217194
1,793004

0,341813

13,5291
11,0522
4

97,8232

0,286593

9,26675

1,277875

109,613

0,245166

7,92726

1,111221

[15]

1,496165

200
128,323
6
92,6916
8
71,6912
2
57,9753
5
48,3773
1
41,3190
7
35,9304
5


4,48235
3
4,91764
7
5,35294
1
5,78823
5
6,22352
9

6,65882
4
7,09411
8
7,52941
2
7,96470
6
8,4

0,55966
7
0,61401
7
0,66836
8
0,72271
9
0,77707
0,83142
1
0,88577
2
0,94012
2
0,99447
3
1,04882
4

121,402
7
133,192
5
144,982
3
156,772
168,561
8
180,351
6
192,141
3
203,931
1
215,720
9
227,510
6

0,213103
0,187657
0,167043
0,150052
0,135843
0,12381
0,113507
0,104602
0,096839
0,090021

6,89052
4
6,06774
7
5,40119
3
4,85182
6
4,39238
2
4,00329
1
3,67016
8
3,38222
4
3,13122
1
2,91076
6

0,980208
0,874762
0,788236
0,716079
0,655074
0,602887
0,557782
0,518448

0,483873
0,453266

31,6942
6
28,2847
3
25,4869
8
23,1538
5
21,1813
1
19,4938
6
18,0354
4
16,7636
1
15,6456
5
14,6559
9

4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công :
Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là :
μ = = = 0,5545
Thông số kết cấu động cơ là :
λ = = = = 0,2691
Khoảng cách OO’ là :

OO’= = = 7,4607 ( mm )
Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị là :
gtbd = = = 13,4548 ( mm )
Ta có nửa hành trình của piton là :
R = = =55,45 ( mm )
Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :
gtbd = = = 100 ( mm )
Từ các giá trị biểu diễn ta vẽ được đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công.Sau đó lần
lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị.
IV) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị :
1 ) Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp : (điểm a)
Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β=34 , bán kính
này cắt đường tròn tại điểm a’ . Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục tung cắt
đường p tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa đường p và trục tung )
với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp.

[16]


2 ) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’)
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm và hiện tượng đánh lửa
sớm nên thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết p đã tính . Theo kinh nghiệm
, áp suất cuối quá trình nén thực tế p’ được xác định theo công thức sau :
p’ = p + .(0,85. p - p ) = 1,669+ .(0,85. 6,1854- 1,669) = 2,8651 (MPa)
Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công :
y = = = 92,6407 (mm )
3 ) Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ )
Do hiện tương phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý
thuyết tại điểm c’’. Điểm c’’ được xác định bằng cách .Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta
xác định được góc đánh lửa sớm θ=14°, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm . Từ

điểm gióng này ta gắn song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c’’. Dùng một
cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’.
4 )Hiệu đính điểm đạt P thực tế
Áp suất p thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không đạt trị số lý thuyết do đó ta
có cách hiệu đính điểm z của động cơ xăng như sau:
a)Cắt đồ thị công bởi đường p .Ta vẽ đường p
Giá trị biểu diễn : = =200 (mm)
b)Từ đồ thị Brick xác định góc 12° gióng xuống đoạn đẳng áp p để xác định điểm z
c)Dùng cung thích hợp nối c với z và lượn sát với đường giãn nở
5 ) Hiệu định 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 điểm b bằng cách : Từ điểm O’trên đồ thị Brick ta xác
định góc mở sớm xupáp thải β=55° ,bán kính này cắt đường tròn Brick tại 1 điểm.Từ
điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’.
6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ )
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế p thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn
nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác định được
:
p= p + .( p - p )
Thay số vào ta có:
p= 0,115 + .( 0,4351- 0,115 ) = 0,27505 (MPa)
Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là :
y = = =11,7542 ( mm )
Sau khi xác định được điểm b’ và b’’ dùng cung thích hợp nối với đường thải ta được
đồ thị công thực tế.

[17]


O

O'

z

PZ

c'

c
c"

0

b'

r

b"
a

PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành trình
piston S = 2R .Vì vậy độ thị đều lấy hoành độ tương ứng với V của độ thị công ( từ
điểm 1.V đến ε.V )
1.1 ) Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α)
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau :
1 . Chọn tỉ xích góc : thường dùng tỉ lệ xích ( 0,6 ÷ 0,7 ) ( mm/độ )
[18]

2 . Chọn gốc tọa độ cách gốc cách độ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm
3 . Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10° ,20° ,…….180°
4 . Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10° ,20° ,…….180°
tương ứng trên trục tung của đồ thị của x = ƒ(α) ta được các điểm xác định
chuyển vị x tương ứng với các góc 10°,20°,…..180°
5 . nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x = f(α).
1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α) .
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của píton v = f(α). Theo phương pháp đồ thị
vòng .Tiến hành theo các bước cụ thể sau:
1.Vẻ nửa vòng tròn tâm O bán kính R ,phía dưới đồ thị x = f(α). Sát mép dưới của
bản vẽ
2. Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2
3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2 thành
18 phần theo chiều ngược nhau .
4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tâm tròn bán kính là 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 trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,….
5. Nối tại các điểm a,b,c,…. Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piton
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 độc cực :
V=

f (α)

Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f(α)
1.3 ) Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x)
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê ta vẽ theo

các bước sau :
1.Chọn tỉ lệ xích μ phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s .mm )
Ở đây ta chọn μ = 50 (m/s .mm )
[19]


2.Ta tính được các giá trị :
- Ta có góc :
ω = = = 242,9313 (rad /s )
-Thông số kết cấu:
λ = = = = 0,2691
- Gia tốc cực đại :
j

max

= R.ω .( 1 + λ ) =55,45. 10.242,9313.( 1 + 0,2691) = 4153,0230 ( m/ s)

O trịO'biểu diễn j là :
Vậy ta được giá
gtbd jmax

C

=

max

= = 83,06046 ( mm )

-Gia tốc cực tiểu :
j = –R.ω.( 1– λ ) = –55,45.10.242,9314.( 1–0,2691 ) = –2391,8107 ( m/ s)
Vậy ta được giá trị biểu diễn của j là :
gtbd = = = –47,8362 ( mm )
-Xác định vị trí của EF :
EF = –3.R.λ.ω = –3.55,45.10-3.0,2961.242,9314 = –2906,8894
( m/s )
Vậy giá trị biểu diễn EF là :
gtbd = = = - 58,1377 ( mm )
3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = j , từ điểm B tương ứng điểm
chết dưới lấy BD = j , nối CD cắt trục hoành ở E ; lấy EF = –3.R.λ.ω về phía BD Nối
CF với BD ,chia các đoạn này làm 8 phần , nối 11, 22, 33 …Vẽ đường bao trong tiếp
tuyến với 11, 22, 33 …ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = ƒ(x)

0

B

E

A

D

14 13 12
15
11
16
10
9

17
0
8
1
7
2
6
3 4 5

0
1

18
17

F

2

16
15

3
4
5

6

7 8

9 10

11

12

13

14
[20]


II )Tính toán động học :
2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến :
- Khối lượng nhóm piton m = 1,15 Kg
- Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt piston
+ ) Khối lương thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m có thể tra
[21]


trong các 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 nghiêm sau :
Đối với động cơ điezel ta có :
m = (0,275÷0,285)
chọn m1= 0,605(kg)

mtt

=(0,275÷0,285).2,2=(0,605÷0,627)

Vậy ta xác định đươc khối lượng tịnh tiến mà đề bài cho là :
m = m + m = 1,15 + 0,605 = 1,755 (Kg)
2.2 ) Các khối lượng chuyển động quay :

Hình 2.2 : Xác định khối lượng khuỷu trục
Khối lượng chuyển động quay của một trục khuỷu bao gồm :
- Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt :
1

m = = 2,2– 0,605=1,595
- Khối lượng của chốt trucj khuỷu : m
m = π. .ρ
Trong đó ta có :
d : Là đường kính ngoài của chốt khuỷu : 65
δ : Là đường kính trong của chốt khuỷu : 26
l : Là chiều của chốt khuỷu : 47
ρ : Là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu
ρ : 7800 Kg/ m = 7,8.10 Kg/ mm

( 65

2

− 262 ) .47.7,8.10−6
4

-

m = π.

= 1,176
Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt : m . Khối lượng này tính gần
đúng theo phương trình quy dẫn :
m =
Trong đó : m khối lượng của má khuỷu
r bán kính trọng tâm má khuỷu :
[22]


R :bán kính quay của khuỷu : R = S /2= 110,9/2 =55,45 (mm)
2.3 ) Lực quán tính :
Lực quán tính chuyển động tịnh tiến :
P = - m.j = -m.R.ω.( cos α + λ.cos 2α ) =
Với thông số kết cấu λ ta co bảng tính P :
α

radian

cosα+λ.cos2α

0

0
0,17444
4
0,34888
9
0,52333
3
0,69777

8
0,87222
2
1,04666
7
1,22111
1
1,39555
6

1,2691

10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180

1,57
1,74444
4
1,91888
9
2,09333
3
2,26777
8
2,44222
2
2,61666
7
2,79111
1
2,96555
6
3,14

1,2377
1,1460
1,0008
0,8132
0,5966
0,3662
0,1367
-0,0784
-0,2683
-0,4258

-0,5476
-0,6341
-0,6892
-0,7192
-0,7314
-0,7336
-0,7320
-0,7309

[23]

pj
0,00729
0,00711
0,00658
0,00575
0,00467
0,00343
-0,0021
0,00078
0,00045
0,00154
1
0,00244
5
0,00314
5
0,00364
2
0,00395

8
0,00413
0,00420
1
0,00421
3
0,00420
4
0,00419


190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370

380
390
400
410

3,31444
4
3,48888
9
3,66333
3
3,83777
8
4,01222
2
4,18666
7
4,36111
1
4,53555
6

-0,7319
-0,7335
-0,7315
-0,7195
-0,6900
-0,6354
-0,5495
-0,4284

4,71
4,88444
4
5,05888
9
5,23333
3
5,40777
8
5,58222
2
5,75666
7
5,93111
1
6,10555
6

-0,2715

6,28
6,45444
4
6,62888
9
6,80333
3
6,97777
8

7,15222
2

1,2691

-0,0821
0,1326
0,3619
0,5925
0,8094
0,9977
1,1438
1,2366

1,2388
1,1481
1,0039
0,8169
0,6008

[24]

8
0,00420
3
0,00421
3
0,00420
1
0,00413

2
0,00396
3
0,00364
9
0,00315
6
0,00246
0,00155
9
0,00047
2
0,00076
0,00208
-0,0034
0,00465
0,00573
0,00657
-0,0071
0,00729
0,00711
0,00659
0,00577
0,00469
0,00345


420
430
440

450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650

7,32666
7
7,50111
1
7,67555
6
7,85
8,02444

4
8,19888
9
8,37333
3
8,54777
8
8,72222
2
8,89666
7
9,07111
1
9,24555
6

0,3704
0,1408
-0,0747
-0,2651
-0,4233
-0,5457
-0,6328
-0,6885
-0,7188
-0,7313
-0,7336
-0,7320

9,42

9,59444
4
9,76888
9
9,94333
3
10,1177
8
10,2922
2
10,4666
7
10,6411
1
10,8155
6

-0,7309

10,99
11,1644
4
11,3388

-0,2747

-0,7319
-0,7335
-0,7316
-0,7199

-0,6907
-0,6367
-0,5514
-0,4309

-0,0858
0,1285

[25]

0,00213
0,00081
0,00042
9
0,00152
3
0,00243
1
0,00313
4
0,00363
4
0,00395
4
0,00412
8
0,0042
0,00421
3
0,00420

4
0,00419
8
0,00420
3
0,00421
3
0,00420
2
0,00413
4
0,00396
7
0,00365
6
0,00316
6
0,00247
5
0,00157
7
0,00049
3
-