Đồ án động cơ đốt trong

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 động cơ đốt trong 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 mà 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 tốt nghiệp.
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 Kiều Quang Thọ cũng như
toàn thể các thầy giáo trong khoa đã tạo mọi điều kiện giúp em hoàn thành đồ án
này.
Sinh viên
Nguyễn Việt Hùng


Mục Lục
PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT
TRONG
I ) Trình tự tính toán :
1.1 )Số liệu ban đầu :
1.2 )Các thông số cần chọn :
1 )Áp suất môi trường :pk

2 )Nhiệt độ môi trường :Tk
3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa
4 )Áp suất khí thải P :
5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T
6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) T
7 )Hệ số hiệu đính tỉ nhiêt λ :
8 )Hệ số quét buồng cháy λ :
9 )Hệ số nạp thêm λ
10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ :
11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ :
12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ :
II )Tính toán các quá trình công tác :
2.1 .Tính toán quá trình nạp :
1 )Hệ số khí sót γ :
2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
3 )Hệ số nạp η :
4 )Lượng khí nạp mới M :
5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M :
6 )Hệ số dư lượng không khí α
2.2 )Tính toán quá trình nén :
1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy :
3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :
4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n:
5 )Áp suất cuối quá trình nén P :
6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén T
7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén M :
2.3 )Tính toán quá trình cháy :
1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β :
2 )Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót )

3 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β : (Do cháy chưa hết )
4 )Lượng sản vật cháy M :


5 )Nhiệt độ tại điểm z T :
6 )Áp suất tại điểm z p :
2.4 )Tính toán quá trình giãn nở :
1 )Hệ số giãn nở sớm ρ : 2 )Hệ số giãn nở sau δ :
3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n :
4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T :
5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở p :
6 )Tính nhiệt độ khí thải T :
2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác
1 )Áp suất chỉ thị trung bình p' :
2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p :
3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g :
4 )Hiệu suất chỉ thi η:
5 )Áp suất tổn thất cơ giới P :
6 )Áp suất có ích trung bình P :
7 )Hiệu suất cơ giới η :
8 )Suất tiêu hao nhiên liệu g :
9 )Hiệu suất có ích η :
10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức :
III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công :
3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :
3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở :
3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt :
3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công :
3.5 ) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị :
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’’ )
PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :
1.1 ) Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α)
1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α) .
1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x)
II )Tính toán động học :
2.1)Các khối lượng chuyển động tịnh tiến :
2.2) Các khối lượng chuyển động quay :
2.3) Lực quán tính :
2.4)Vẽ đường biểu diễn lực quán tính :
2.5) Đường biểu diễn v = ƒ(x)
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)
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)
2.10)Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) của động cơ nhiều xy lanh.
2.11) Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.
2.12)Vẽ đường biểu diễn Q= f( α).
Chương III :TÍNH NGHIỆM BỀN TRỤC KHUỶU
I )Tính nghiệm bền trục khuỷu :
1 ) Trường hợp chịu lực (

Pz max

):

Tmax

2 ) Trường hợp chịu lực (
)
2)Tính nghiệm bền cổ trục.
3) Tính kiểm nghiệm bền má khuỷu.

0

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 :
2- Số vòng quay của trục khuỷu n :
3- Đường kính xi lanh D :

4- Hành trình piton S :
5- Dung tích công tác Vh :

Ne =71 (Kw)
n =1685.8 (vg/ph)
D =120(mm)
S =147,5 (mm)

Vh = = 1,6682 (dm3)
6- Số xi lanh i :
i=4
7- Tỷ số nén ε :
ε =15,3
8- Thứ tự làm việc của xi lanh : (1-3-4-2)
9- Suất tiêu hao nhiên liệu ge :
ge =211 (g/ml.h)
10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1 ; α2 :

β1 , β2

11- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải
:
12- Chiều dài thanh truyền ltt :
ltt =220 (mm)
13- Khối lượng nhóm pitton mpt :
mpt =1,2 (kg)
14- Khối lượng nhóm thanh truyền mtt : mtt =2,3 (kg)
15- Góc đánh lửa sớm (phun sớm) :
19 (độ)
16- Mômen

M e = 41 (kgm)

α1 =22 (độ) α2 =43 (độ)

β1

β2

=56 (độ)

=24 (độ)

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 =p0 = 0,1 (MPa) (HD ĐAMH ĐCĐT- HVKTQS [27])
2 )Nhiệt độ môi trường :Tk
Giá trị Tk thay đổi theo mùa và vùng khí hậu. Nhiệt độ môi trường được chọn lựa
theo nhiệt độ bình quân của cả năm
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước
xupáp nạp nên :
Tk =T0 =24ºC =297ºK (HD ĐAMH ĐCĐT- HVKTQS [27])
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 ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét động cơ đang tính
thuộc nhóm nào để lựa chọn pa : (GT NLĐCĐT [100])
Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi:

pa =(0,8÷0,9).pk =0,8.0,1÷0,9.0,1 = 0,0824÷0,0927 (MPa)
Ta chọn: pa =0,088 (Mpa)
4 )Áp suất khí thải P :
Áp suất khí thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó thời điểm bắt đầu mở xupap
thải, số vòng quay trục khuỷu và sức cản trên đường ống thải là những yếu tố quyết định.
Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi :
p= (1,05÷1,1).p0 =1,05.0,103÷1,1.0,103=0,1082÷0,1133 (MPa) (GT NLĐCĐT [101])
chọn P = 0,1082 (MPa)
5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T
Trên đường vào xylanh động cơ, môi chất tiếp xúc với các chi tiết có nhiệt độ cao của
động cơ nên nhiệt độ của nó tăng.
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 diezel : ∆T=20ºC ÷40ºC (GT NLĐCĐT [102])
Chọn ∆T=38ºC
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 ºK ÷ 900 ºK
Chọn : T =750 ºK (GT NLĐCĐT [102])
7 )Hệ số hiệu đính tỉ nhiêt λ :
Hệ số hiệu đính 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

Đối với động cơ đang tính là động cơ diesel có α = 1,5÷1,8 có thể chọn λ=1,11
(GT NLĐCĐT [103])
8 )Hệ số quét buồng cháy λ :
Tỉ số giữa lượng khí nạp được đưa vào xylanh trong một chu trình công tác và lượng khí
nạp còn lại trong xylanh sau khi quét buồng cháy.
Trường hợp không quét buồng cháy ta chọn λ =1 (GT NLĐCĐT [107])


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 (GT NLĐCĐT [106])
ta chọn λ =1,03
10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ :
Thể hiện lượng nhiệt phát ra của nhiên liệu dùng để sinh công và tăng nội năng ở điểm z
so với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu.
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ
Với các loại động cơ điezen ta thường chọn : ξ=0,70÷0,85
Chọn : ξ=0,85 (GT LTĐCĐT [84])
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
Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : ξ =0,8÷0,9

ta chọn ξ=0,9 (GT LTĐCĐT [84])
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 do không xét đến pha phối khí, tổn thất lưu động của dòng khí, thòi
gian cháy và tốc độ tang áp suất... Sự sai lệch giữa 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 động cơ xăng thường
chọn hệ số lớn.
Có thể chọn φ trong phạm vi: φ =0,92÷0,97
Ta chọn φ =0,97 (GT NLĐCĐT [195])

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 :


γr =

λ2 .(Tk + ∆T ) pr
. .
Tr
pa

1
1
 ÷

 pr   m 
ε .λ1 − λt .λ2 .  ÷
 pa 

Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến của khí sót m =1,45÷1,5
Chọn m =1,5 (GT NLĐCĐT [106,101])
1(297 + 35) 0,1082
750
0,088

1
1

 0,1082  1,5
15,3.1,03 − 1,11.1.

 0,088 

γr =
=0,037915
2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức: (GT NLĐCĐT [107])
 m −1 

÷
m 

 p 
( Tk + ∆T ) + λt .γ r .Tr .  a ÷
 pr 
Ta =
1+ γ r

ºK
 1, 5 −1 


1, 5 

 0,088  
( 297 + 30) + 1,11.0,037915.750.

 0,1082 
1 + 0,037915

T=
3 )Hệ số nạp η :

1

 ÷
 pr  m  
Tk
pa 
1
ηv =
.
. . ε .λ1 − λt .λ2 .  ÷

ε − 1 (Tk + ∆T ) pk 
 pa  



1
15,3 − 1

297
297 + 30

0,088
0,1

= 351,15 (ºK)

(GT NLĐCĐT [108])

1


1, 5
0
,
1082


15,3.1,03 − 1,11.1.
 

0,088  




η=
.
.
.
4 )Lượng khí nạp mới M :
Lượng khí nạp mới M được xác định theo công thức sau :

=0,80701


M 1=

(kmol/kg nhiên liệu )

Trong đó p là áp suất có ích trung bình được xác định thao công thức sau:
30.N e .τ
30.71.4
pe =
Vh .n.i
1,6685 .1685 ,8.4
=
=0,7574 (MPa) (GT NLĐCĐT [202])
τ: số kì của động cơ. τ= 4
i: số xylanh của động cơ. i= 4
(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 :
1 C H O
M0 =

. + − ÷
0, 21  12 4 32 
(kmol/kg nhiên liệu)
Động cơ điezel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004 (GT NLĐCĐT [64])
Mo= = 0,49464 (kmol/kg nhiên liệu )
6 )Hệ số dư lượng không khí α
Vì đây là động cơ điezel nên :
α= = 1,8007 (GT NLĐCĐT [65])
2.2 )Tính toán quá trình nén :
1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
= 19,806 + 0,00209.T (kJ/kmol.độ) (GT NLĐCĐT [81])
2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy :
Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau:
Thay số ta được:

=

1,634 

19,867 +

1,8007 


+

184 ,36 

 427,38 +


1,8007 


.10.T

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
:
=

= a’v+ .T (kJ/kmol.độ) (GT LTĐCĐT [46])

Do đó ta có:
= a’v+ .T
4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n:
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thông số kết cấu và thông 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 gảm.Chỉ số nén đa
biến trung bình n được xác bằng cách giải phương trình sau :
n-1 = (GT LTĐCĐT [65])
Chú ý :thông thường để xác định được n ta chọn n trong khoảng 1,34÷1,39
Rất hiếm trường hợp đạt n trong khoảng 1,40÷ 1,41 (NLĐCĐT [128])
Ta chọn n theo điều kiện bài toán cho đến khi nào thỏa 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.
Thay n1= 1,3677 vào hai vế của phương trình ta được:
Vậy ta có sai số giữa hai vế của phương trình là nhỏ hơn 0,2%

Vậy ta có nghiệm của phương trình là n1= 1,3677
5 )Áp suất cuối quá trình nén P :
Áp suất cuối quá trình nén P được xác định theo công thức :
P = P. ε = 0,088. 15,31,3677 = 3,6712 (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 = 351,15. 15,30,3677 = 957,48( 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.

= 0,8907.(1+0,037915) = 0,92447 (LTĐCĐT [64])

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+ (LTĐCĐT [44])


Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công thức sau:
−

ΔM = 0,21.(1-α)M + ( +
)
Đối với động cơ điezel : ΔM = ( + )
Do đó
0,126 0,004

+
4
32
1,8007 .0,49464

β=1+ =1+
= 1,0368
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 :

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

. x (GT NLĐCĐT [178])

Trong đó:
Nên:
4 )Lượng sản vật cháy M :
Ta có lượng sản vật cháy M đươc xác định theo công thức :
(GT LTĐCĐT [39])
5 )Nhiệt độ tại điểm z T :
* Đối với động cơ điezel,tính nhiệt độ T bằng cách giải pt cháy :
(GT LTĐCĐT [86])
Trong đó :
Q : là nhiệt trị thấp của dầu điezel ,Q =42,5. 10 ( kJ/kgn.l )
(GT NLĐCĐT [51])
:là tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại z là :

=8,314+
(GT LTĐCĐT [86])
:là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z được
tính theo ct : (GT LTĐCĐT [84])

Thay số vào ta được:


Mặt khác ta có:
Ta có:


Giải phương trình ta được 2 nghiệm:
Tz1=2186,3 ; Tz2= -13269( loại)
Lấy Tz= 2186,3(GT LTĐCĐT [86])

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.
CHÚ Ý : -Đối với động cơ điezel hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số
chọn. Sau khi tính toán thì hệ số giãn nở ρ (ở quá trình giãn nở) phải đảm
bảo ρ<λ,nếu không thì phải chọn lại λ
-λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,2 ÷2,4 (GT NLĐCĐT [180])
Ở đây ta chọn λ =1,95
Vậy
p =1,95.3,6712=7,1589 (GT NLĐCĐT [180])
2.4 )Tính toán quá trình giãn nở :

1 )Hệ số giãn nở sớm ρ :
(GT LTĐCĐT [86])
Qua quá trình tính toán ta tính được ρ = 1,2102(GT NLĐCĐT [180]) thõa mãn điều kiện
ρ<λ
2 )Hệ số giãn nở sau δ :
Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức :
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 :


Q :là nhiệt trị tính toán
Đối với động cơ điezel Q= Q ; Q = 42.500 (kJ/kg n.l)
Chọn n2= 1,22 ta được
Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc n =1,22.Thay n vào 2 vế của pt
ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n chọn là đúng

trên

4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T :

5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở p :
Áp suất cuối quá trình giãn nở P được xác định theo CT :
6 )Tính nhiệt độ khí thải T :
Ta tính được T =805,4 ( 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 điezel áp suất chỉ thị trung bình P' được xác định theo CT :

(GT NLĐCĐT [194])
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 = 0,75959 (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: (GT NLĐCĐT [201])
(g/kW.h)
4 )Hiệu suất chỉ thi η:
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị η :
η =3600/(gi.Qh.10^3)=0,48822
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 :
Nm= Ni – Ne (GTNLĐCĐT [202] )
Tính Ni:
(GTNLĐCĐT [197] )

Nm= 71,205-71=0,205 (kw)
(GTNLĐCĐT [202] )

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 =0,75959 – 0,0021916 = 0,7574 (MPa)

Ta có trị số P tính quá trình nạp P (nạp) =0,7574 và P=0,7574 thì không
có sự chênh lệch.
7 )Hiệu suất cơ giới η :
Ta có có thức xác định hiệu suất cơ giới:
8 )Suất tiêu hao nhiên liệu g :
Ta có có thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:
(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 = 0,99711.0,48822=0,48682
10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức :
D=

(mm )

Ta có sai số so với đề bài là :0,0005 (mm)
III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công :

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
Các thông số ban đầu: p = 0 ,1082 MPa ; p = 0,088 MPa; p= 3,6712 MPa
p = 7,1589MPa ; p = 0,28962MPa


3.1 ) 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 :

P. V = P .V
P = P. = P. =
n : Chỉ số nén đa biến trung bình n = 1,3677
P : Áp suất cuối quá trình nén P = 3,6712 ( MPa)
3.2 ) 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.
Ta có : ρ = : Hệ số giãn nở khi cháy ρ = ta tính được ρ = 1,3338
V = ρ.V Vậy P = P. = = = P
n : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n = 1,22
P : Áp suất tại điểm z : P = 7,1589 (MPa)

Cắt đồ thị công bởi đường 0,85pz. Ta vẽ đường 0,85.7,1589
Giá trị biểu diễn: =

i
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5

Giá trị

biểu
diễn
i.Vc
(mm)
i^n1
0.1167
13.11
1.0000
0.175
0 19.66
1.7412
0.233
4 26.22
2.5806
0.291
7 32.77
3.5016
0.350
0 39.33
4.4932
0.408
4 45.88
5.5478
0.466
7 52.44
6.6594
0.525
1 58.99
7.8235
0.583

4 65.55
9.0361
0.641 72.10 10.2942

Giá trị
biểu
Px=(1.506
Px=Pc diễn
8^n2)*Pz/
/i^n1
(mm)
i^n2
(i^n2)
3.6712 133.35
1.0000

Giá trị
biểu
diễn
(mm)

2.1085

76.59

1.6400

260

1.4226

51.68

2.3295

5.0678

184.08

1.0484

38.08

3.0583

3.8600

140.21

0.8171

29.68

3.8202

3.0902

112.25

0.6617

24.04

4.6107

2.5604

93.00

0.5513

20.02

5.4264

2.1755

79.02

0.4693

17.05

6.2650

1.8843

68.45

0.4063

0.3566

14.76
12.95

7.1243
8.0028

1.6570
1.4751

60.19
53.58


6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
9.5
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13

13.5
14
14.5
15
15.3

7
0.700
1 78.66
0.758
4 85.21
0.816
7 91.77
0.875
1 98.32
0.933 104.8
4
8
0.991
8 111.43
1.050
1 117.99
1.108 124.5
4
4
1.166 131.1
8
0
1.225 137.6
1

5
1.283 144.2
5
1
1.341 150.7
8
6
1.400 157.3
1
2
1.458 163.8
5
7
1.516 170.4
8
3
1.575 176.9
2
8
1.633 183.5
5
4
1.691 190.0
8
9
1.750 196.6
2
5
1.785
2 200,0

11.5952 0.3166

11.50

8.8991

1.3266

48.19

12.9366 0.2838

10.31

9.8119

1.2032

43.70

14.3166 0.2564

9.31

10.7404

1.0991

39.93

15.7334 0.2333

8.48

11.6835

1.0104

36.70

17.1853 0.2136

7.76

12.6407

0.9339

33.92

18.6709 0.1966

7.14

13.6110

0.8673

31.50

20.1891 0.1818

6.61

14.5941

0.8089

29.38

21.7387 0.1689

6.13

15.5892

0.7573

27.51

23.3185 0.1574

5.72

16.5959

0.7113

25.84

24.9276 0.1473

5.35

17.6137

0.6702

24.35

26.5652 0.1382

5.02

18.6423

0.6332

23.00

28.2304 0.1300

4.72

19.6812

0.5998

21.79

29.9224 0.1227

4.46

20.7301

0.5695

20.69

31.6405

0.1160

4.21

21.7886

0.5418

19.68

33.3841

0.1100

3.99

22.8566

0.5165

18.76

35.1526 0.1044

3.79

23.9336

0.4932

17.92

36.9453 0.0994

3.61

25.0194

0.4718

17.14

38.7617 0.0947

3.44

26.1137

0.4521

16.42

40.6013 0.0904

3.28

27.2164

0.4338

15.76

41.7160 0.0880

3.20

27.8820

0.4234

15.38


3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt :
- Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích : μp==

μv==

- Ta có V = V + V = 0,031464 + 0,59781 = 0,62928 ( dm3)
- Mặt khác ta có : V = ρ. V = 1,3338 .0,00314 = 0,041967 ( l )
- Cắt đồ thị công bởi đường 0,85pz. Ta vẽ đường 0.85pz
- Giá trị biểu diễn:=221 (mm)
- Giá trị biểu diễn của pr là 3,93
- Giá trị biểu diễn của pa là 3,196
- Giá trị biểu diễn của pk là 3,632

3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công :
Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là :
μ = = = = 0,7887
Thông số kết cấu động cơ là :
λ = = = = 0,3352
Khoảng cách OO’ là :
OO’= = = 12,3 ( mm )
Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị :
gtbd = = = 15,67( mm )
Ta có nửa hành trình của piton là :
R = =147,5/2 =73,75 ( mm )
Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :
gtbd = = 73,75/0,7887 = 93,5 ( mm )
3.5 ) 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 , 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.
2 ) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’)
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơ điezel ) và
hiện tượng đánh lửa sớm (động cơ xăng ) nên thường chọn 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 :


Vì đây là động cơ điezel :
P’ = P + .( P - P ) = 3,6712 + .( 7,1589- 3,6712 ) = 4,8337 ( MPa )
Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công :
y=
= = 175 (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 phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm θ, 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 duy trì hằng số như động
cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.V ) nhưng cũng không đạt được trị số lý thuyết như động cơ
xăng. Theo thực nghiệm ,điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền
vào khoảng 372° ÷ 375° ( tức là 12° ÷ 15° sau điểm chết trên của quá trình cháy và giãn
nở )
Hiệu định điểm z của động cơ điezel :
- Xác định điểm z từ góc 13º .Từ điểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc tương
ứng với 373º góc quay truc khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm . Từ
điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường P tại điểm z .
- 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,bán kính này cắt đường tron 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 ) = 0,1082 + .( 0,28962- 0,1082) = 0,1989 (MPa)
Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là :
y = = = 7,2 ( mm )



O

O'

z

PZ

c'

c
c"

0

b'

r

b"
a
Đồ thị công chỉ thị


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 : 7mm/100
2 . Chọn hệ trục yạo độ như trong hình vẽ
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=(73,75. 0,3352)/2=12,36 (mm)
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 :

f (α)
V=


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 )
2.Ta tính được các giá trị :
- Ta có góc :
O O'
ω = = = 176,4 (rad /s )
- Gia tốc C
cực đại :
j

max

= R.ω .( 1 + λ ) =73,75. 10.176,4.( 1 + 0,3352 ) = 3064,1 ( m/ s)

Vậy ta được giá trị biểu diễn j là :

gtbd jmax

=

max

= = 61,2 ( mm )

-Gia tốc cực tiểu :
j = –R.ω.( 1– λ ) = –73,75.10.176,4.( 1–0,3352 ) = –1525,6 ( m/ s)
Vậy ta được giá trị biểu diễn của j là :
gtbd = = = –47,138 ( mm )
-Xác định vị trí của EF :
EF = –3.R.λ.ω = –3.73,75.10.0,3352.176,4 = –2307,7
( m/s )
Vậy giá trị biểu diễn EF là :
gtbd = = = -46,15( 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 ; lấy0EF = –3.R.λ.ω về phía BD Nối
B bao trong tiếp
CF với BD ,chia các đoạn này làm 8 phần , nối
11, 22, 33 …Vẽ đường
E
tuyến với 11, 22,A33 …ta được đường cong biểu diễn quan hệ j = ƒ(x)

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

14

6

7 8

9 10

11

12

13


x= f( α)

j= f( x)

v= f( α )

II )Tính toán động học :
2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến :
- Khối lượng nhóm piton m = 1 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


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, 28 ÷ 0, 29)

mtt

mtt
Trong đó là khối lượng thanh truyền mà đề bài đã cho.
Ta chọn m = 0,29 . m = 0,29.2,3 =0,667
- Diện tích đỉnh piston :
F = = =0,017 ( m )
Vậy ta xác định đươc khối lượng tịnh tiến mà đề bài cho là :
m = (m + m )/ F = ( 1,2 + 0,667 )/0,017= 109,8 (Kg)
2.2 ) Các khối lượng chuyển động quay :
Khối lượng chuyển động quay của một trục khuỷu bao gồm :
- Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt :
1
m = = 2,3-0,667=1,633
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 :

anpha
(do)

anpha
(radian)
0
10

20
30
40
50
60

0
0.174444444
0.348888889
0.523333333
0.697777778
0.872222222
1.046666667

Pj(Pa)
GTBD Pj(mm)
-336440.1749
-12.22085633
-327527.3231
-11.89710581
-301517.9944
-10.95234269
-260522.4651
-9.463220671
-207808.8588
-7.548451099
-147460.0966
-5.356342048
-83950.79558
-3.049429553

70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340

350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490

1.221111111
1.395555556
1.57
1.744444444
1.918888889
2.093333333
2.267777778
2.442222222
2.616666667
2.791111111
2.965555556
3.14
3.314444444
3.488888889

3.663333333
3.837777778
4.012222222
4.186666667
4.361111111
4.535555556
4.71
4.884444444
5.058888889
5.233333333
5.407777778
5.582222222
5.756666667
5.931111111
6.105555556
6.28
6.454444444
6.628888889
6.803333333
6.977777778
7.152222222
7.326666667
7.501111111
7.675555556
7.85
8.024444444
8.198888889
8.373333333
8.547777778

-21693.00586
35397.05481
84262.0486
122955.9059
150758.6645
168143.5535
176603.9208
178364.3816
176014.2971
172110.7369
168801.347
167514.6597
168756.707
172039.3926
175949.5778
178350.2432
176688.552
168372.1584
151166.3342
123561.4888
85063.81633
36370.74794
-20593.45073
-82789.85847
-146314.969
-206762.0458
-259653.5277
-300895.3767
-327201.2057
-336437.1826

-327847.7012
-302135.5827
-261387.4725
-208853.115
-148604.1721
-85112.16401
-22794.30828
34420.58792
83456.85501
122346.6581
150347.4926
167911.9524
176517.0455

-0.787976965
1.285762979
3.06073551
4.466251578
5.476159264
6.107648146
6.414962616
6.478909613
6.393545117
6.251752156
6.131541845
6.084804204
6.129920341
6.249160647
6.391194253
6.478396048

6.418036759
6.115951993
5.490967462
4.488248778
3.08985893
1.321131418
-0.748036714
-3.007259661
-5.314746424
-7.510426656
-9.431657382
-10.92972672
-11.88525993
-12.22074764
-11.90874323
-10.97477598
-9.494641208
-7.586382674
-5.397899461
-3.091615111
-0.827980686
1.250293786
3.03148765
4.444121252
5.46122385
6.099235466
6.411806958