ĐỒ án ĐỘNG cơ đốt TRONG

Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

LỜI NÓI ĐẦU

Trong bối cảnh của đất nước ta hiện nay đã và đang phát triển một cách
nhanh chóng và đang trên đà phát triển thành một nước công nghiệp trong thời
gian sắp tới, thì vai trò của ngành động cơ đốt trong nói chung và nền công nghiệp
ôtô nói riêng rất là quan trọng. Cụ thể hơn thì nền công nghiệp ôtô đã góp phần rất
nhiều trong các ngành nông nghiệp ,công nghiệp ,dịch vụ…,và đặc biệt là khả năng
di chuyển rất linh động đã làm cho phần lớn người dân Việt Nam đã chọn ôtô xe
máy làm phương tiện di chuyển qua đó thúc đẩy ngành công nghiệp ôtô phát
triển.Qua đó bản thiết kế “ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG” đã giúp chúng ta
phần nào có thể hình dung ra được cách tính toán,trình tự thiết kế ra một động cơ
đốt trong.Và dưới đây là bản thiết kế đồ án động cơ đốt trong mà chúng em đã áp
dụng những kiến thức về tính toán động cơ,nguyên lý động cơ đốt trong,Kết cấu
động cơ…để thiết kế. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Ngọc Dương
đã chỉ dẫn chúng em trong quá trình làm đồ án.Hi vọng thầy có thể có góp ý giúp
chúng em để chúng em có thể rút kinh nghiệm trong những bản thiết kế tiếp theo.

Page 1

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ

1/GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN:
1.1/ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ:
-Động cơ thiết kế là động cơ 4 kì,4 xy lanh được bố trí thẳng hàng (I4)

+Công suất danh nghĩa: Nen=90Kw
+Tốc độ vòng quay danh nghĩa :nn=3800 (v/ph)
Được sử dụng trên xe ôtô KIA BONGO III/TC-J3TK
1.2/TỔ CHỨC QUÁ TRÌNH CHÁY:
1.2.1/Loại nhiên liệu:
-Nhiên liệu được sử dụng cho động cơ là nhiên liệu diesel.
-Các thành phần có trong nhiên liệu là: C=0,87;H=0,126 ;O=0,004([2],39)
1.2.2/Hệ thống nhiên liệu:
a/Hệ thống nhiên liệu:

Page 2

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Nhiên liệu được bơm điện hút nhiên liệu từ bình chứa qua lưới lọc trên bơm đẩy
nhiên liệu tới bộ lọc nhiên liệu và đi tới ống phân phối sau đó đi vào từng kim
phun.Trong quá trình hoạt động nếu bộ lọc bị tắc nghẽn làm cho áp suất trong ống
dẫn tăng thì lúc này bộ điều áp sẻ mở làm cho nhiên liệu quay trở lại bình chưa.
b/Hệ thống điều khiển:

c/Hệ thống nạp khí:
Không khí → Bộ lọc khí → Đo lưu lượng khí nạp → Bướm ga → buồng đốt
1.3/CƠ CẤU PHỐI KHÍ:
1.3.1/Công dụng:
Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ nạp đầy hòa khí vào các xy lanh và thải sạch khí cháy
ra khỏi các xy lanh sau khi bị đốt cháy
1.3.2/Yêu cầu:

-Nạp đầy và thải sạch muốn vậy xuppap phải mởi sớm và đóng muộn
-Đảm bảo kín buồn đốt trong thì nén và nổ
-Đóng mở đúng thời gian quy định
-Độ mở để dòng khí dễ lưu thông

Page 3

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

-Ít mòn tiếng kêu bé
-Dễ điều chỉnh và sữa chữa giá thành chế tạo rẻ
1.3.3/Cơ cấu phối khí sử dụng:
Sử dụng cơ cấu phối khí dạng trực tiếp cam đội xuppap ( hai trục cam rời)
-Ưu điểm: đơn giản,làm việc êm không gây tiếng ồn vì lúc này không còn tiếng ồn
gây ra bởi cò mổ,đũa đẩy,con đội.
-Nhược điểm: khó chế tạo

Cơ cấu phân phối khí có xupáp treo, trục cam đặt trên nắp xupáp.
1–xupáp xả; 2–lò xo xupáp; 3–trục cam; 4–đĩa tựa; 5–bulông điều chỉnh;
6–thân xupáp rỗng; 7–vành tựa; 8–mặt trụ; 9–đĩa tựa lò xo
Cơ cấu phân phối khí có trục cam truyền động trực tiếp cho xupáp thể hiện trên
hình vẽ trên. Khi trục cam đặt trên nắp xylanh và cam trực tiếp điều khiển việc đóng, mở
xupáp, không thông qua con đội, đũa đẩy, đòn gánh... Loại này có xupáp rỗng, ghép.

1.3.4/Phương pháp dẫn động:

Page 4

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Phương pháp dẫn động trục cam là phương pháp dẫn động gián tiếp sử dụng dây
curoa để truyền chuyển động từ trục khuỷu tới hai cốt cam.
Vì những ưu điểm sau:
-Truyền động êm không gây tiếng ồn
-Dễ tháo lắp
-Gía thành rẽ
1.3.5/Phương pháp điều chỉnh khe hở nhiệt:
Bulông 5 đằng sau đuôi xuppap giúp ta điều chỉnh chiều dài xupáp, sẽ cho phép
điều chỉnh khe hở nhiệt (giữ mặt tựa của cam và đuôi xupáp). Tuy nhiên, đối với xupáp
xả thường làm việc ở nhiệt độ tới (300 – 400)0C. vì vậy các đường ren dễ bị kẹt do han rỉ
và điều kiện áp lực lớn điều chỉnh bu lông 5 rất khó. Lò xo xupáp ở đây có hai chiếc có
độ cứng khác nhau, chiều quấn nguợc nhau và có chiều dài bằng nhau. Nhờ vậy tránh
được sự cộng hưởng nên bền lâu hơn. Với máy nhỏ đôi khi người ta đúc liền một khối,
như vậy không điều chỉnh được khe hở nhiệt. Trong trường hợp này, nhà chế tạo để khe
hở nhiệt lớn một chút, khi mòn càng lớn hơn, nên có thể có tiếng gõ khi máy làm việc,
nhưng cấu tạo đơn giản, làm việc an toàn.
1.4/HỆ THỐNG LÀM MÁT:
1.4.1/Lý do phải làm mát động cơ:
Trong quá trình làm việc tại thì nổ thì nhiệt độ của buồng đốt khoảng 2500
C.Nhiệt đó sẽ được truyền đến các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như (pittông,xec
măng,xuppap,thành xy lanh,nắp xy lanh) khoảng 25-35% nhiệt do buồng đốt tạo ra.Vì
vậy các chi tiết này bị đốt nóng mãnh liệt: nhiệt độ của đỉnh pittông khoảng 600 0C,nhiệt
độ nấm xuppap 9000C. Nhiệt độ các chi tiết cao sẽ gây ra các hậu quả như:
0

-Phụ tải nhiệt các chi tiết lớn làm giảm sức bền ,giảm độ cứng vững và tuổi thọ của chúng
-Nhiệt độ cao dẫn đến nhiệt độ dầu bôi trơn cũng cao do đó dẫn tới độ nhớt giảm khả
năng nôi trơn kém làm tăng ma sát.
-Có thê gây bó kẹt pittông do hiện tượng giản nỡ
-Giảm hệ số nạp
-Có thể gây hiện tượng kích nổ
Page 5

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Vì vậy để khắc phục hiên tượng trên cần thiết phải làm mát động cơ giữ cho động cơ làm
việc ở một mức độ nhiệt ổn định.
1.4.2/Phân tích chọn hệ thống làm mát:
a/Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi:
Hệ thống làm mát kiểu này là đơn giản nhất không cần bơm,quạt,phương pháp làm mát là
khi động cơ làm việc nước bao bọc xung quanh sẽ sôi và bốc hơi thoát ra ngoài và một
lượng nước khác phải được bổ sung kịp thời.Nhưng vấn đề ở đây là nếu không có nguồn
nước bổ sung kịp thời thì lượng nước làm mát sẽ giảm dữ dội vì vậy phương pháp này
không phù hợp với ô tô,máy kéo.

b/Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên:
-Với hệ thống làm mát loại này nước lưu động tuần hoàn được hoàn toàn là do sự chênh
áp giữa 2 cột nước nóng và lạnh.
-Sự chênh áp giữa 2 cột nước nóng và lạnh thì phụ thuộc vào
+Nhiệt độ của 2 cột nước nóng và lạnh (khi mới khởi động

t bé,khi tốc độ tăng t tăng)

+Độ chênh lệch chiều cao giữa 2 cột nước
Vì vậy mà trên động cơ luôn phải đảm bảo rằng bình chứa nước phải cao hơn đầu nước ra
của động cơ.
Page 6

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Nhưng vấn đề ở đây là khi tốc độ động cơ tăng dẫn tới sự chênh lệch nhiệt độ của đầu
vào và đầu ra lớn ,trong khi đó vì kết cấu của động cơ mà chiều cao đặt bình chứa nước
bị hạn chế nên vận tốc tuần hoàn bé dẫn tới chỉ một lượng ít nước đi qua quạt để tản
nhiệt,vì vậy tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ ở đầu vào và đầu ra lớn làm thành xy lanh làm
mát không đều .Nếu muốn tăng chiều cao đặt bình chứa nước thì kết cấu lại lớn không
phù hợp với ô tô, máy kéo.

Sơ đồ hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên

c/Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức:
Nước lưu động trong hệ thống không phải do đối lưu mà là do sức đẩy của bơm nước tạo
ra vì vậy ta dung hệ thống tuần hoàn cưỡng bức kiểu kín là phương pháp làm mát cho ô
tô máy kéo.
1.4.3/Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức kiểu kín:
Nguyên lý hoạt động như sau:
-Nước làm mát từ các áo nước trong thân động cơ ,lên nắp xy lanh qua các ống đến van
điều nhiệt tại đây nước chia làm 2 dòng một ra két nước làm mát qua bơm ly tâm về động
cơ,một tuần hoàn trở lại động cơ.Sự phân chia lưu lượng nước này phụ thuộc vào nhiệt

độ của nước làm mát và do van hằng nhiệt tự động điều chỉnh.
-Hệ thống này được gọi là hệ thống làm mát kiểu kín vì sau khi đi qua két nước làm mát
nước lại trở về động cơ thành một chu trình khép kín
Page 7

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

1.4.4/Dung dịch làm mát:
Chọn dung dịch làm mát là dung dịch abro (Mỹ) 129.000đ/1can 3,8 lít
1.4.5/Làm mát pittông,làm mát vòi phun:
-Pittông được làm mát bằng cách phun dầu bôi trơn lên phía trong của pittông
-Vòi phun được làm mát bằng nhiên liệu.
1.5/HỆ THỐNG BÔI TRƠN:
1.5.1/Lý do phải bôi trơn động cơ:
Hệ thống bôi trơn của động cơ có nhiều nhiệm vụ
-Bôi trơn bề mặt ma sát,làm giảm ma sát giữa các chi tiết chuyển động lẫn nhau.
-Tẩy rữa các bề mặt ma sát:vì trong quá trình hoạt động sự ma sát giữa các chi tiết làm
phát sinh các mạt sắt nên dầu bôi trơn sẽ rửa các bề mặt này và sẽ được lọc sạch tại bầu
lọc thô và lọc tinh.
-Làm mát cho động cơ: ngoài nước làm mát dầu nhờn cung có chức năng làm mát nó sẽ
chuyển một phần nhiệt lượng sinh ra ở pittông ,ở các ổ trục ra khỏi nó.
-Bao kín khe hở:vì dầu bôi trơn có độ nhớt cao nên sẽ bao kín khe hở giữa pittông và
xylanh;xec măng và pittông khiến cho khả năng lọt khí sẽ giảm.
1.5.2/Chọn hệ thống bôi trơn:
a/Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu:
-Đối với phương pháp này dầu nhờn được đưa lên bôi trơn nhờ thìa múc dầu từ các te và
vung té để bôi trơn,mỗi một vòng quay trục khuỷu là 1 lần vung té

-Phương pháp bôi trơn này rất lạc hậu:
+Nó không đảm bảo đủ lượng dầu bôi trơn
+Nó chỉ ở động cơ có công suất nhỏ ,tốc độ thấp ,cho động cơ có 1 xy lanh kiểu nằm
ngang.Nên hiện nay ít được sử dụng.
Bôi trơn Phương pháp vung té dầu
b/Bôi trơn cưỡng bức:
Page 8

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

Phương pháp này dầu bôi trơn sẽ được hút và đẩy đi đến các nơi cần bôi trơn bởi một
bơm dầu nên đảm bảo được lượng dầu ,áp lực ổn định đến các chi tiết
Có 2 loại:
+Bôi trơn cưỡng bức các te ướt: tức là dầu được hút từ cac te trong động cơ sau đó đi bôi
trơn và trở lại cac te ,đối với loại này ưu điểm là đơn giản,thiết kế gọn nhưng nhược điểm
là nếu xe làm việc ở địa hình có đọ dốc nghiêng lớn sẽ làm thiếu hụt dầu vì vậy người ta
dùng loại này trên ô tô,du lịch và để giảm lượng dầu thiếu hụt cũng như không bị dao
động mạnh trong quá trình hoạt động người ta dùng các tấm ngăn phía dưới cac te.
+Bôi trơn cưỡng bức cac te khô:loại này khác loại cac te ướt ở chỗ bình đựng dầu đặt bên
ngoài đới với kiểu thiết kế này có ưu điểm là dầu không bị thiếu hụt dù dộ nghiêng lớn vì
vậy thích hợp cho máy ủi,tàu thủy,máy kéo…Nhược điểm là kết cấu phức tạp chiếm
không gian lớn
Vì vậy ta chọn hệ thống bôi trơn cưỡng bức cac te ướt

1.5.3/Cấu tạo ,sơ đồ ,Nguyên lý hoạt đông:
Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cac te ướt
-Dầu nhờn sẽ được bơm hút từ cac te qua lọc thô ở đây dầu sẽ được làm sạch các

tạp chất cỡ lớn sau đó đi đến bầu lọc tinh tại bầu lọc tinh sẽ lọc sạch cặn bẩn cỡ
nhỏ và nước sau đó dầu đi đến các đường dầu chính đi đến bôi trơn các cổ và chốt
khuỷu và được vòi phun lên để bôi trơn đầu nhỏ thanh truyền ,chốt pittông và có
các đường dầu đưa lên bôi trơn cơ cấu phối khí
-Khi nhiệt độ của dầu lên cao quá 80 0C vì độ nhớt giảm nên van điều khiển sẽ mở
và cho dầu đi qua đi qua két làm mát.Nếu lọc tinh bị tắc thì van an toàn mở ra và
dầu không đi qua lọc tinh mà lên trực tiếp đường dầu chính.Van an toàn sẽ đảm
bảo áp suất dầu trong hệ thống giữ ở một mức ổn định.

Page 9

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1/CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ:
1.1/Loại động cơ:
-Động cơ thiết kế là động cơ diesel vì động cơ diesel có tính kinh tế cao hơn động
cơ xăng,thích hợp trong điều kiện làm việc ở chế độ toàn tải. tuy nhiên,động cơ
diesel nặng nề,cồng kềnh,nhiều chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao nên giá thành chế
tạo và sửa chữa cũng cao.
-Thiết kế động cơ xăng 4 kì vì tính hiệu quả về kinh tế ,ít ô nhiễm môi trường quá
trình nạp và xả diễn ra hoàn thiện hơn động cơ hai kì.
1.2/Công suất (Ne):
Công suất danh nghĩa Nen=90Kw
1.3/Số vòng quay (n):
Số vòng quay danh nghĩa nn=3800 (v/ph)

1.4/Số xy lanh (i):
Chọn thiết kế động cơ có 4 xy lanh (i=4) thẳng hàng vì:
-Tạo ra sự đồng đều khi trục khuỷu quay
-Vì số xy lanh là chẵn nên việc dùng đối trọng để cân bằng lực quán tính và
moment quán tính sẽ dễ dàng hơn
1.5/Tỉ số nén ( ε ):
Tỉ số nén ε =22 ( [2],26)
1.6/Thông số kết cấu:
-Tỷ số

S
S
: chọn = 1 ([2],26)
D
D

Page 10

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

-Tỷ số λ =

R
R
; λ = = 0,25 ÷ 0,29 chọn λ =0,25
L
L

2/CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT:
2.1/Áp suất không khí nạp p0:
p0 =0,1013 MN/m2 hay p0 = 1,03 bar ([2],27)
2.2/Nhiệt độ không khí nạp mới T0:
tkk=290C (là nhiệt độ không khí trung bình ở nước ta)
⇒ T0=29+273=302

0

K

2.3/Áp suất khí nạp trước xuppap nạp (pk):
Đối với động cơ 4 kì tăng áp thì pk > p0.
2
Chọn pk = 0,15MN / m

2.4/Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp (T0):
Đối với động cơ 4 kì tăng áp thì Tk = T0 . p K 
 p0 

m −1
m

= 336 0 K với m =1,4 là chỉ số nén đa

biến trung bình.
2.5/Áp suất cuối quá trình nạp pa:
Đối với động cơ tăng áp áp suất cuối quá trình nạp p a phải bé hơn áp suất khí
quyển p0 thường xác định bằng công thức thực nghiệm:

pa= (0,88 ÷ 0,98)p0 (2-1) ([2],29)
chọn pa= 0,9p0=0,9.1,03=0,927 bar
2.6/Áp suất khí sót (pr):
Áp suất khí sót là áp suất của khí còn sót lại sau khi thải qua xuppap xả vì không
thải hết sản phẩm cháy ra ngoài
pr = pth + ∆ pr

trong đó : pth là áp suất khí thải ra ngoài

Page 11

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

∆ pr là áp suất thất thoát qua xuppap xả ,đường ống xả

Thông thường pr được xác định theo công thức thực nghiệm:
pr = (0,106 ÷ 0,115) MPa (2-2) ([2],30)
chọn pr = 0,11 MPa=1,12 bar
2.7/Nhiệt độ khí sót Tr:
Đới với động cơ diesel thì Tr=(700 ÷ 900)0K (2-3) ([2],30)
Chọn Tr=9000K
2.8/Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới:
Khi khí nạp mới được hút vào xy lanh thì trong qua trình di chuyển tiếp xúc với
thành vách xy ống nạp,xuppap nên nhiệt độ khí nạp sẽ tăng lên giá trị T
Đối với động cơ diesel : ∆ T = (5 ÷ 30) 0K (2-4) ([2],32)
Chọn ∆ T = 15 0K
2.9/Hệ số nạp thêm λ1 :

Hệ số nạp thêm λ1 biểu thị sự tương quan lượng tăng tương đối của hỗn hợp khí
công tác sau khi nạp thêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ ở thể tích Va
λ1 =1,02 ÷ 1,07 (2-5) ([2],32) chọn λ1 =1,02

2.10/Hệ số quét buồng cháy λ2 :
Đối với động cơ tăng áp do không có quét buồng cháy thì chọn λ2 =1
2.11/Hệ sô dư lượng không khí α :

α=

M1
M0

([2],33)

Với M0 là số kmol không khí cần đốt cháy hết 1kg nhiên liệu
Page 12

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

M1 là số kmol không khí thực tế đi vào xy lanh
-Nếu α =

M1
> 1 ⇒ M 1 > M 0 ⇒ hỗn hợp nghèo nhiên liệu,nhiên liệu cháy hết nên
M0

tiết kiệm nhiên liệu
M

1
-Nếu α = M < 1 ⇒ M < M 0 ⇒ hỗn hợp giàu nhiên liệu,nhiên liệu cháy dữ dội tốc
0
1

độ cháy tăng ,áp suất tăng chạy càng nhanh nhưng không cháy sạch hết nhiên liệu
làm ô nhiễm môi trường.
Trong tính toán nhiệt ĐCĐT đối với động cơ diesel tăng áp thì
α =1,7 ÷ 2,2

([2],34)

Chọn α =1,9
2.12/Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt λt :
Đối với động cơ diesel α =1,9 thì chọn λt =1,11 ([2],32)
2.13/Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( ξ z ):
Động cơ diesel : ξ z =0,65-0,85 ([2],33)
Chọn ξ z =0,8
2.14/Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ( ξb ):
Động cơ diesel : ξb =0,85-0,9 ([2],33)
Chọn ξb =0,85
2.15/Hệ số điền đầy đồ thị công ( ϕd ):
Hệ số điền đầy đồ thị công sẽ đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị công
thực tế so với đồ thị công tính toán
ϕd =0,9-0,96 ([2],34)

Chọn ϕd =0,93

Page 13

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

2.16/Tỷ số tăng áp ( λp )
Là tỉ số giữa áp suất cuối quá trình cháy với áp suất cuối quá trình nén

λp =

pz
pc

trong đó : pz là áp suất cuối quá trình cháy
p0 là áp suất cuối quá trình nén
đối với động cơ diesel : λp =1,6 ÷ 2,44 ([2],35)
chọn λp =2
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

Thông Số
Công suất danh nghĩa
Số vòng quay danh nghĩa
Số xy lanh
Tỷ số nén
S/D
R/L
Áp suất không khí nạp
Nhiệt độ không khí nạp
Áp suất khí nạp trước xuppap nạp
Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp
Áp suất cuối quá trình nạp
Áp suất khí sót
Nhiệt độ khí sót
Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới
Hệ số nạp thêm
Hệ số quét buồng cháy

Hệ số dư lượng không khí
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
Hệ số lợi dụng nhiệt tại z
Hệ số lợi dụng nhiệt tại b
Hệ số điền đầy đồ thị công
Tỉ số tăng áp
Page 14

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3

Kí hiệu
Nen
nn
i
ε

λ

p0
T0
pk
Tk
pa
pr
Tr
∆T
λ1

λ2
α

λt
ξz
ξb
ϕd
λp

Gía trị
90
3800
4
22
1,25
0,25
1,03
302
0,15
336
0,927
1,12
900
15
1,02
1
1,9
1,11
0,8
0,85
0,93
2

Đơn vị
kW
v/ph
cái

bar
0
K
bar
0
K
bar
bar
0
K
0
K


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

3/TÍNH TOÁN NHIỆT:
3.1/Qúa trình nạp:
-Hệ số nạp η v :
1


m
 pr  
Tk

pa 
1
ηv =
.
.
ελ1 − λt .λ2 .  ÷
([2],35)


ε − 1 Tk + ∆T pk
p
 a 



Trong đó: ε =6; Tk =336 0K; ∆ T=150K;
pa=0,927 bar; pk=1,5 bar; pr=1,12 bar;
λ1 =1,02; λ2 =1; λt =1,15

m là chỉ số nén đa biến trung bình của không khí m=1,5
1


1
336 0,927 
 1,12  1,5 
ηv =
.
.
. 22.1,02 − 1,11.1.

= 0,8236


22 − 1 336 + 15 1,5 
0
,
927





η v = 0,8236 ∈ ( 0,8 ÷ 0,95) động cơ diesel 4 kì tăng áp ([2],35)
-Hệ số khí sót γ r :

γr =

λ2 ( Tk + ∆T ) pr
. .
Tr
pa

1
1
m

p 
ε .λ1 − λt .λ2  r ÷
 pa 

Trong đó : λ1 =1,02; λ2 =1; λt =1,11
pr=1,12 bar; pa=0,927 bar
Tk =336 0K; ∆ T=150K; Tr =900 0K
Page 15

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3

([2],36)


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

⇒ γ r = 0,022

Thay số ta được:

Vậy γ r = 0,022 ∈ ( 0,02 ÷ 0,07 ) động cơ diesel
-Nhiệt độ cuối quá trình nạp:
m −1
m

p 
Tk + ∆T + λt γ rTr  a ÷
 pr 
Ta =
1 + λr

([2],37)

Thay các thông số tương ứng ta được :

 0,927 
336 + 15 + 1,11.0,022.900.

1,12 

Ta =
1 + 0,022

1, 5−1
1, 5

= 363,6 0 K

Ta = 363,6 0 K ∈ ( 320 ÷ 400) động cơ diesel tăng áp.
3.2/Qúa trình nén:
n
-Áp suất cuối quá trình nén: pc = pa .ε 1

([2],38)

Với pa=0,927 bar, ε =22
n1 là chỉ nén đa biến trung bình n1=1,34-1,37 ([1],33)
1, 3
chọn n1=1,3 ⇒ pc = 0,927.22 = 51,55 bar

-Nhiệt độ cuối quá trình nén:

Tc = Ta .ε n1 −1 ([2],38)
Tc = 363,6.22 0,3 = 917,50 K
3.3/Qúa trình cháy:

Page 16

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

-Mục đích của việc tính toán quá trình cháy là để xác định áp suất cuối quá trình
cháy pz và nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz.
-Để tính toán ta chia làm 2 giai đoạn:
3.3.1/Giai đoạn tính toán tương quan nhiệt hóa:
Mục đích của việc tính toán tương quan nhiệt hóa là để xác định các đại
lượng đặc trưng cho quá trình cháy về mặt nhiệt hóa để làm tiền đề cho việc tính
toán nhiệt động.
-Lượng không khí cần thiết để đốt cháy hết 1kg nhiên liệu lỏng:

M0 =

1  gC g H GO 
+
−
(Kmol/kgnl) ([1],48)
0, 21  12
4 32 ÷


Với nhiên liệu diesel : gC=0,87; gH=0,126; gO=0,004
M0=0,4947 (Kmol/kgnl)
-Lượng không khí thực tế nạp vào xy lanh động cơ ứng với 1 kg nhiên liệu M1

M1 = α M0 ([1],48)
= 1,9.0,4947=0,94 (Kmol/kgnl)
-Số mol cuả sản vật cháy M2:
Vì α =1,9>1
M2 =

mO mH
0,87 0,126
+
+ α .M 0 =
+
+ 1,9.0,4947 = 0,972 (Kmol/kgnl) ([1],49)
32
4
32
4

-Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết β 0 :
β0 =

M 2 0,972
=
= 1,034
M1
0,94

([1],49)

-Hệ số thay đổi phân tử thực tế:

Page 17

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

β=

β0 + γ r
1+ γ r

([1],49)

Với γ r là hệ số khí sót ta đã tính được
γ r =0,022;

⇒β =

β 0 = 1,034

1,034 + 0,022
= 1,033
1 + 0,022

3.3.2/Giai đoạn tính toán tương quan nhiệt động:
-Nhiệt độ cuối quá trình cháy ta xác định như sau:

ξ z .QH
+ ( µcvc = 8,314.λ p ).Tc = β z .( µcvz + 8,314).TZ

M 1.(1 + γ r )

([2],41)

Với QH là nhiệt trị thấp của nhiên liệu.
QH của điesel là : QH=42500(KJ/kgnl) ([1],36)
Ta đã tính được ξ z =0,8 ;M1=0,94 (Kmol/kgnl); γ r =0,022 ;Tc=917,5 0K; β =1,033
+

µ cvc = 20,223 + 1,742.10 −3.Tc (KJ/kmolđộ)

([1],50)

−3
Thay giá trị của Tc ta tính được µ cvc = 20,223 + 1,742.10 .917,5 = 21,82
−3
+ µcvz = 18, 423 + 2, 596α + ( 1,55 + 1,38α ) 10 .Tz (KJ/kmolđộ)

Ta tính được µ z = 0,0027.TZ + 20,58
Thay các thông số này vào công thức ta tính được:

0,0027.TZ2 + 28,894.TZ − 63039 = 0
Tz = 1859 0 K
⇒
loại giá trị Tz âm.
Tz = −12560 0 K

Vậy ta tính được Tz=1859 0K.
Page 18

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3

([1],50)


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

-Áp suất cuối quá trình cháy:
p Z = λ p . pc

([2],41)

⇒ p z = 2.51,55 = 103bar Vây ta tính được: Tz=1859 0K; pz=103 bar
3.4/Qúa trình giãn nở:
-Tỷ số giản nỡ trước: ρ = 1,2 ÷ 1,7 chọn ρ = 1,7
-Tỷ số giãn nở sau: δ =

ε 22
=
= 12,9
ρ 1,7

-Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb :
Tb =

Tz

δ n2 −1

=

1859
= 1086 0 K ([2],42) với n2 là chỉ số giãn nỡ đa biến trung bình
0, 2
12,9

n2= 1,23-1,27 ([1],37)
-Áp suất cuối quá trình giãn nỡ:

pb =

pz
([2],43)
n2
ε

⇒ pb =

103
= 4,1bar
12,91, 2

Vậy ta tính được: Tb=10860K ; pb=4,1 bar

Page 19

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

4/CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHU TRÌNH CÔNG TÁC VÀ SỰ LÀM
VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ:
4.1/Các thông số chỉ thị:
4.1.1/Áp suất chỉ thị trung bình tính toán pi' :

pi' =

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

([2],44)

Trong đó: pc =51,55 bar; ε =22; n1 =1,2; n2 =1,3 ; λ p = 2

51,55 
1,7.2 
1
p =
.2(1,7 − 1) +
.1 −

22 − 1 
1,2 − 1  12,90, 2
'
i



 − 1 .1 − 1  = 15,2bar
 1,3 − 1  22 0 , 3 



4.1.2/Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi :

pi = ϕd . pi' ([1],54)
Trong đó ϕd =0,93 là hệ số điền đầy đồ thị công

⇒ pi = 0,93.15,2 = 14,13bar
4.1.3/Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị:

423. p0 .ηv .103
gi =
(g/KWh) ([1],55)
M 1. pi .T0
Ta đã có được:
p0=1,03 bar; T0=3360K; M1=0,94 (Kmol/kgnl); ηv =0,8236; pi=14,13bar

423.1,03.0,8236.10 3
gi =
= 78( g / KWh)

0,97.14,13.336
4.1.4/Hiệu suất chỉ thị:

Page 20

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

ηi =

3600
QT .gi

([1],55)

Trong đó: QT=42500 (KJ/kgnl); gi=78 (g/KWh)=78.10-3 (kg/KWh)

ηi =

3600
= 0,847
42500.78.10 −3

Hay η i =84,7%
4.2/Các thông số có ích:
4.2.1/Áp suất tổn hao cơ khí trung bình:
pcơ=0,09+0,012.CTB
Trong đó: CTB =

([1],57)

S .n
30

Tra thông số các động cơ KIA có công suất tương đương ta chọn được:
S=77mm=0,077m

CTB =
⇒

0,077.3800
= 9,75( m / s )
30

pcơ=0,09+0,012.9,75=0,207 (MPa)

Hay pcơ= 2,07 bar
4.2.2/Áp suất có ích trung bình:
pe= pi –pcơ ([1],56)
⇒

pe= 14,13-2,07=12,06bar

4.2.3/Hiệu suất cơ khí:
η cơ=

12,06
= 0,853

14,13

Page 21

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

4.2.4/Suất tiêu hao nhiên liệu có ích:

ge =

gi
(g/KWh)
ηco

ge =

gi
78
=
= 91( g / kWh)
η co 0,853

([1],58)

4.2.5/Hiệu suất có ích:

ηe = ηi .ηco =0,847.0,853=0,0,722

Hay ηe =72,2%
4.2.6/Công suất có ích của động cơ ở số vòng quay tính toán:

Ne =

pe .Vh .i.n
[KW] ([1],59)
30.τ

Với pe :áp suất có ích trung bình ta có: pe= 12,06.0,0981=1,18 MPa

π D2
Vh =
S ta đã chọn phần trước : S/D=1 nên S=D=0,077m
4
π 0, 077 2
⇒ Vh =
.0, 077 = 3,59.10 −4 m3 = 0,359 dm3
4
i=4 (số xy lanh);n=3800 (v/ph); τ =4 (kì)

⇒ Ne =

1,18.0,359.4.3800
= 53,6kW
30.4

4.2.7/Momen xoắn có ích của động cơ ở số vòng quay tính toán ?

3.104.N e

Me =
( Nm) ([1],59)
πn
Page 22

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

3.10 4.53,6
⇒ Me =
= 134,6( Nm)
π .3800

Page 23

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

CHƯƠNG III: DỰNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA ĐỘNG CƠ

1/Khái quát:
Dựng đặc tính ngoài của đông cơ là tức là ta xây dựng đồ thị biểu thị sự tương
quan giữa Ne;Me;Gnl với tốc dộ của động cơ ne khi thanh răng bơm cao áp chạm
vào vít hạn chế mở hoàn toàn.
2/Dựng đồ thị đặc tính ngoài của động cơ:

+

2
3
 n
 n 
 n  
N e = N e max  a
+ b  ÷ − c  ÷  (kW)
 nN
 nN 
 nN  
(3-1) ([1],69)

Đối với động cơ diesel : a=0,5;b=1,5;c=1
Nên ta có thể viết lại:


n
n
n 
N e = N e max .0,5. + 1,5.( ) 2 − ( ) 3  (kW )
nN
nN
nN 

Trong đó : Nemax=90Kw ; nN=3800 (v/ph)

n
n 2

n 3

N e = 90 .0,5.
+ 1,5.(
) −(
) (kW )
3800
3800
3800 

Tương ứng với từng giá trị tốc độ vòng qua của động cơ n ta sẽ có Ne tương ứng
+ Me =

3.104.N e
( Nm) (3-2) ([1],70)
πn

+ Gnl = g e .N e (kg / h)

(3-3) ([1],70)

Trong đó : ge=91 (g/kWh)=0,091 (kg/kWh); Ne[kW]:
Từ đó ta có bảng kết quả như sau:
Page 24

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3


Ketnooi.com vì sự nghiệp giáo dục

n(v/ph)
Ne( kW)
Me(Nm)
Gnl(kg/h)

1000
19,55
186,79
1,77

2000
47,96
229,1
4,36

3000
75,38
240
6,85

3800
90
226,3
8,19

4000
91,98
219,7
8,3

5000
87,9
167,9
8

Ne

Me

Gnl

Đồ thị đặc tính ngoài của động cơ

Page 25

SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3

6000
53,33
84,9
4,8