ĐỒ án động cơ đốt trong, đại hoc công nghệ GTVT

SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô 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
Sau khi học xong giáo trình ‘ động cơ đốt trong ’ chúng em được nhất là
trong linh vực thiết kế .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 !
Hà Nội,tháng 06 năm 2015
Sinh viên thực hiện :
ĐÀO MẠNH CƯỜNG
1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

CHƯƠNG I:
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC
SỐ LIỆU BAN ĐẦU CỦA ĐỒ ÁN HỌC PHẦN MÔN HỌC ĐCĐT
CÁC SỐ LIỆU CỦA PHẦN TÍNH TOÁN NHIỆT
T
T

Tên thông số

1

Kiểu động cơ

2

Ký
hiệu

Giá trị

Đơn vị Ghi chú

Động cơ diezel
tăng áp

Thẳng hàng

Số kỳ

R33
0
τ

3

Số xylanh

i

6

4

Thứ tự nổ

5

Hành trình piston

S

145

mm

6

Đường kính xylanh

D

120

mm

7

Góc mở sớm xupáp nạp α1

16

Độ

8

Góc đóng muộn xupáp α2
nạp
Góc mở sớm xupáp xả β1

36

Độ

60

Độ

10 Góc đóng muộn xupáp β2
xả
11 Góc phun sớm
φ1

16

Độ

18

Độ

12 Chiều dài thanh truyền

ltt

228

mm

13 Công suất định mức

Ne

340

mã lực

14 Số vòng quay định mức n

2200

v/ph

15 Suất tiêu hao nhiên liệu

ge

215

g/ml.h

16 Tỷ số nén

ε

18

9

17 Khối
lượng
truyền
18 Khối

lượng
piston

4

Kỳ

1-5-3-6-2-4

thanh mtt

3,9

kg

nhóm mpt

3,4

kg

2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

2


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

I. Các thông số cần chọn:
1. 1. Áp suất môi trường: pk
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)
1.2. Nhiệt độ môi trường: Tk
Lùa chän nhiÖt ®é m«i trêng theo nhiÖt ®é b×nh qu©n c¶ n¨m
Níc ta chän: Tk = 273 + 24oC = 297 oK
1.3. 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 độ 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)
1.4. Áp suất khí thải: pr
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như p a . Áp suất khí thải
có thể chon trong phạm vi:
Pr =(1,05 ÷ 1,15).pk, chọn pr = 0,107 ( Mpa)
1.5. 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

1.6. 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
1.7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt:

λt

3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

3


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng không khí

hiệu đính. Thông thường có thể chọn
α

λt

α

1,0

1,2

1,4

1,13

1,17

1,14

1,11

Động cơ Điêzen có

để

theo bảng sau:

0,8

α

α

λt = 1

>1 nên chọn

,10

1.8. Hệ số quét buồng cháy λ2:
Động cơ tăng áp chọn λ2 =1
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
ξ

1.10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( 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 Diesel ta thường chọn
1.11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b

ξ

z =0,70÷0,85, chọn

ξ
b

ξ
z

=0,728

):

ξ
b

tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay

động cơ Điêzen. Với động cơ Diesel ta thường chọn

ξ
b

= 0,80÷0,90, chọn

=0,864
1.12. Hệ số hiệu đính đồ thị công

ϕ

d

:

4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

4

ξ
b


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

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

ϕ
d

=0,92÷0,97, chọn

=0,97

II. Tính toán các quá trình công tác :

2.1.Tính toán quá trình nạp :
2.1.1. Hệ số khí sót γr:
Hệ số khí sót γr được tính theo công thức:

1
λ2 (T k + ∆T )

γr=

γr =

T

r

.

P
P

a

.

 Pr 
 P 
 a

ε .λ1 − λt . .λ2 .

r

1
 
m

.

1.(297 + 25).0,115
1 


 0.115 1,5 
750.0.09. 18.1,03 −1,1.1
÷ 
 0.09  




=0.0318

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

(T + ∆T )
k

Ta =

p 
+ λt .γ r .T r . a 
 pr 
1+ γ r

5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

 m −1 


 m 

5


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

1,5−1

Ta=
2.1.3.Hệ số nạp
Hệ số nạp

ηv =

ηv

0.09  1,5
297 + 25 + 1,1.0,0318.750. 
÷
 0.115 
Ta =
= 335,5(o K )
1 + 0,0318
ηv

(0K)

:

được xác định theo công thức:

1
Tk
.
ε − 1 T k + ∆T

(

)




pa 

. . ε .λ1 − λt .λ2 .

pk 




pr 

pa 


1
 
 
 m 



1 




297
0,09
0,115 1,5 
ηv =
.
. 18.1,03 −1,1.1. 

÷  = 0,8421
(18 −1).(297 + 25) 0.10 
 0,09  


2.1.4.Lượng khí nạp mới M1 :
Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức :

M1 =

432.10 3. p k .η v
g e . p e .T k

Trong đó:

pe

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

V

h

(kmol/kg nhiên liệu)

30. N e .τ

V

h

.n.i

(lít)

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

Vh=

π

2

D .S
4

(MPa)

6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

6


SVTH: Đào Mạnh Cường

V =
h

GVHD: Lương Qúy Hiệp

π .D 2.S 3,14.642.68
=
= 0,219dm3
4
4
(MPa)
pe =

Nên:

V ậy

30.N e .τ
30.10, 297.4
=
= 0, 7242( MN 2 )
m
Vh .n.i
0, 291.2600.3

(lít)

432.103.0,1.0,8421
M =
= 0,6911(kmol kg.nl )
1 244,731.0,7242.297

2.1.5.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 M 0 được tính theo
công thức:

M0 =

1 C H 0 
 + − 
0,21  12 4 32 

(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 
.
+
−

0,21  12
4
32 

2.1.6.Hệ số dư lượng không khí

α

=0,4946

(kmol/kg nhiên liệu)

:

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

M1
M0

α=

M 1 0.6911
=
= 1,3973
M 0 0, 4946

2.2. Tính toán quá trình nén:
2.2.1:Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:
7
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

7


SVTH: Đào Mạnh Cường
mcv

GVHD: Lương Qúy Hiệp

=19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ)

Ta có: av = 19.806; bv/2 = 0.00209
2.2.2:Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy:
Khi hệ số dư lượng không khí
mcv

″

=(19,876+

α

>1 ,tính theo công thức sau:

1,634 1
187 ,36 −5
) + (427,86 +
)10 T
α
2
α

(kJ/kmol. độ)

Thay số vào công thức trên ta có:
mcv

″

=(19,876+

1, 634 1
187,36 −5
) + (427,86 +
)10 T
1, 243 2
1, 243

(kJ/kmol. độ)

Ta có: av"=20.69548; bv"/2=0.00261
2.2.3 :Tỷ 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

′
=

″
mcv + γ r .mcv
b′
= a v′ + 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
a. 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:

8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

8


SVTH: Đào Mạnh Cường

n1 − 1 =

GVHD: Lương Qúy Hiệp

8.314
a v′ +

bv′
.T a . ε n1 −1 + 1
2

(

)

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

b. 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, 09.181,3678 = 4, 690

(MPa)

c. Nhiệt độ cuối quá trình nén T c: Được xác định theo công thức:

T = T .ε n

1

c

−1

a

Tc = 348,1.181,3678−1 = 1007,8

(0K)

d. 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+
Thay các giá trị vào ta có: Mc =

γr

)

0, 5183(1 + 0, 0246) = 0, 531

(kmol/kgn.l)

2.3. Tính toán quá trình cháy:
β0

2.3.1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
Ta có hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
β0

=

M2
M1

=

:
β0

được xác định theo công thức:

M 1 + ∆M
∆M
= 1+
M1
M1

9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

9


SVTH: Đào Mạnh Cường

Trong đó độ tăng mol

GVHD: Lương Qúy Hiệp

∆M

của các loại động cơ được xác định theo công thức:

∆M =

α

0.21(1- )M0 + (

∆M =

Đối với động cơ Điêzen:

H
4

+

Ο
1
−
32 µ nl

)

H 0
+
4 32

Thay số vào ta có:
H O
0,126 0, 004
+ )
+
4
32
4
32 = 1, 0532
β0 = 1 +

⇒ β0 = 1 +
α .M 0
1, 243.0, 4946
(

2.3.2. 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=

β=
Thay số vào ta có:

β0 + γ r
1+ γ r

1,0532 + 0, 0246
= 1, 0246
1 + 0, 0246

2.2.3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z (

βz

Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế tại điêm z (

): (Do cháy chưa hết)
βz

) được xác định theo

công thức:
βz = 1+

β0 −1
.
1+ γ r

χz

βz = 1+
Thay số vào ta có:

Trong đó:

χ z=

ξz
ξb

=

1, 0532 − 1
.0,8426 = 1, 0437
1 + 0, 0246
0,728
= 0,8426
0,864

2.3.4. Lượng sản vật cháy M2:

10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

10


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

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=1,0437.0,5318 = 0,5550

(kmol/kg.nl)

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

(

)

ξ z .Q H
+ mcv, + 8,314λ Tc = β z .mcv,, .Tz
M 1 (1 + γ r )

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,,

mcvz

″

: 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, 0246
).mc ''v + (1 + 0,8426).mcv )
1, 0532
= 20,8873mc ''v + 0, 00358mcv
0, 0246
1, 0532(0,8426 +
) + (1 − 0,8426)
1, 0532

1, 0532(0,8426 +
m'' cz =

2.3.6. Áp suất tại điểm Z( pz):
11
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

11


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

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

pz = λ . pc
Pz = λ.Pc = 1,97.4,690 = 9,2393 (MPa)

βz.
Với λ là hệ số tăng áp:

λ=

Tz
1925,9
1, 0421
= 1,83
Tc
1093,16
=

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
2.4. Tính toán quá trình giản nở:
ρ

2.4.1. Hệ số giản nở sớm :

ρ=

β z .Tz 1, 0437.1925,9
=
= 1, 004
λ.Tc
1,83.1093,16

Như vậy với động cơ Điêzen đã đảm bảo điệu kiện
2.4.2. Hệ số giản nở sau

δ

ρ <λ

:
δ=

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

Thay số vào ta có:

ε
ρ

18
= 17,92

1, 004

2.4.3. 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:
12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

12


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

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

QH

δ

Tz

n2 −1

=

1925,9
= 1015, 4
13,811,2438−1

(0K)

*

: 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 trị tương ứng ta có:

n2 − 1 =

8,314

( 0,864 − 0, 728 ) .42500
0, 00358
+ 20,8873 +
. ( 1925,9 + 1015, 4 )
0,5218. ( 1 + 0, 0246 ) .1, 0246. ( 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 chọn
vào 2 vế của phương trình trên ta có:
vế trái = 0,2438

sai số =0,0004<0,2%

vế phải = 0,2434

thỏa mãn điều kiện

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

Tz
Tb=

δ n2 −1

(0K)
Tb =

Thay số vào ta có:

1925,9
= 1015, 4
13,811,2438−1

(0K)

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

13
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

13


SVTH: Đào Mạnh Cường

pb =

GVHD: Lương Qúy Hiệp

pz
9, 2393
=

= 0,3527
1,2438
δ n2 13,81

(MPa)

2.4.6. Tính nhiệt độ khí thải Trt :
Nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức:
m −1
m

p 
Trt = Tb . r 
 pb 

1,5−1
1.5

 0,107 
Trt = 1015, 4. 
÷
 0, 2624 

= 813.25
(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%

[ 813, 25 − 850] .100% = 4,518% < 15%
813, 25

(thoả mãn điều kiện)

2.5. Tính toán các thông số chu kỳ công tác:
2.5.1. Áp suất chỉ thị trung bình

pi

′

được xác định theo công thức:

Với động cơ Điêzen áp suất chỉ thi trung binh
p i, =

pi

′

được xác định theo công thức:

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:
p ,i =

4,513 
1,83.1, 004 
1
1
1



. 1 −
−
1,83. ( 1, 004 − 1) +
1 − 1,36781 −1 ÷ = 0,5873

1,2438 −1 ÷
18 − 1 
1, 2438 − 1  1, 004

 1,3678 − 1  18

2.5.2: Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi :
14
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

14


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

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 = 0,5873.0,97 = 0,569

Trong đó

ϕd

(Mpa)

là số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và chủng loại

động cơ.
2.5.3: 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 =

(g/kW.h)

432.103.0,849.0,1
= 415,9
0,5218.0,569.297

2.5.4: Hiệu suất chỉ thị

ηi

(g/kW.h)

:

Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị :

3,6.10 3
3, 6.103
ηi =
=

.1000 = 0, 218(%)
g i .QH
387,15.42500
2.5.5: 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
30

= (m/s)

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 pm = 0,015 + 0,0156.10.633 = 0.18
15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

(Mpa)
15


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

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

pe = pi − pm

=0,569-0,18=0,398

(MPa)

Sau khi tính được pe phải so sánh với trị số p e đã tính ở phần tính toán quá trình
nạp đã thỏa mản.
2.5.7: Hiệu suất cơ giới

ηm

:

Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới :
ηm

= (%)

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

2.5.9: Hiệu suất có ích

gi 387,15

=
= 589, 09
η m 0, 6572

ηe

(gkW.h)

:

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

ηe = η m .ηi = 0, 6572.0, 218 = 0,1432
2.5.10: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 :
( lit )
Dkn =

Ta có :

4.Vh
π .S

=

4.. 7.766
= 1.199(dm)
π .145

Dkn .100 − Dchotruoc = 119, 9 − 120 = 0.1( mm)

Sai số đường kính là: ∆D=
16
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

16


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

Sai số đường kính không đươc vượt quá 0,1 mm nên thoả mãn điều kiện.
III. Vẽ và hiệu đính đồ thị công:
Căn cứ vào các số liệu đã tính p a , pc , pz , pb , n1 , n2 , ε ta lập bảng tính đường
nén và đường giản nở theo biến thiên của dung tích công tác V x =i.Vc (Vc: dung
tích buồng cháy).
với

Vc =

Ta có bảng tính các giá trị của quá trình nén và quá trình giản nở như sau:
p.V n

(Xuất phát từ

=const

Sau khi ta chọn tỷ lệ xích

⇒ p x .Vxn1 = pc .Vcn1

µV

và

µP

với Vx=i.Vc thay vào rút ra)

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.
µV =

Ta có :

ε Vc − Vc 17.0, 096 − 0.096
=
= 0, 06518
220
220

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

µP =

pz
9, 2393
=
= 0, 0369
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:
Quá trình nén
TT

I.Vc

Gtbd
V

I^n1

Vc=

0,045

1

0,045

9

1.0000

1.062
1

0,047

12

1.0860

2

0.09

27

2.5808

3

0,135

38

4.4937

4

0,18

54

6.6604

5

0,225

79

9.0376

Px
3.489
5
3.213
3
1.352
1
0.776
5
0.523
9
0.386

17

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Gtb
d

Quá trình giản nỡ
Gtb
I^n2
Px
d

127

1.0000

117

1.0779

49

2.3682

28

3.9214

19

5.6084

14

7.4025

--6.874
3
3.128
8
1.889
5
1.321
2
1.001

250
114
69
48
36
17


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

6

0,27

85

11.5973

7

0,315

112

14.3194

8

0,36

127

17.1888

9

0,405

142

20.1936

10

0,45

162

23.3238

11

1,495

175

26.5716

12

1,54

189

29.9298

13

1,585

208

33.3927

14

1,63

221

36.9551

14.5

1,652

234

38.7721

1
0.300
9
0.243
7
0.203
0
0.172
8
0.149
6
0.131
3

0.116
6
0.104
5
0.094
4
0.090
0

11
9
7
6
5
5
4
4
3
3

9.2868
11.249
5
13.282
0
15.377
5
17.530
7
19.737

1
21.993
1
24.295
3
26.641
2
27.829
8

0
0.797
9
0.658
7
0.557
9
0.481
8
0.422
7
0.375
4
0.336
9
0.305
0
0.278
1
0.266

2

29
24
20
18
15
14
12
11
10
10

Để sau này khai triển đồ thị được dễ dàng, dễ xem, đường biểu diễn áp suất P k
song song với hoành độ phải chọn đường đậm của giấy kẻ ly. Đường 1V c 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 =

gtt S
S
145
=
=

= 0, 659
gtbd S 220 220

(mm)

Vì gtbd Vmax – gtbd Vmin = 234-9=225(mm)
18
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

18


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

Thông số kết cấu của động cơ là:

λ=

R
S
145
=
=
= 0, 3179
ltt 2.ltt 2.228

(mm)

OO, =

Khoảng cách OO’ là:

λ R 0,3179.72,5
=
= 11,523
2
2

(mm)

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

gttOO'

µS

=

12, 7
= 17
0, 6318

(mm)

Ta có nửa hành trình của pistông là:
R=

S 145
=
= 72,5
2
2

(mm)

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

Từ

gtt R
72,5
=
= 114, 75
µS
0, 6318

gtbd OO '

và

gtbd R

(mm).

ta có thể vẽ được vòng tròn Brick

* Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị:
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

β2

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).
3.2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c):

19
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

19


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

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:

pc' = pc +

Đối với động cơ Điezen:
pc' = 4,513 +

1
( p z − pc )
3

(Mpa)

1
( 8,89061 − 4,513) = 5,972
3

(Mpa)

Từ đó ta xác định được tung độ của điểm c’ trên đồ thị công:
pc'
5,972
yc' =
=
= 168, 225
µ p 0, 0355

(mm)

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’.
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 Pz tại điểm Z
- Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giản nở
3.5. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế: (điểm b’)
20
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

20


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

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’.
3.6. Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giản nở: (điểm b’’)
Áp suất cuối quá trình giản nở thực tế

p b ''

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:

p b'' = p r +

1
( pb − p r )
2

=0,107+0,5(0,2662 - 0,107) = 0,18662

(Mpa)
Từ đó ta xác định tung độ của điểm b’’ là:
yb'' =

pb'' 0,18662
=
= 5, 2569
µ p 0, 0355

(mm)

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

21
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

21


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp
Rλ/2

p

O

O

,

180

β1

,

a
Z

pz

60

c

120
90

,,

( p-v )

c

b

po

0

r

b
b
B
a

a

εV

Vc

c

V

Hình 1.1: Đồ thi công đã hiệu chỉnh

22
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

22


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

CHƯƠNG II :
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC , ĐỘNG LỰC HỌC
I. 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
1.1. Đường biểu diễn hành trình piston x =

f (α )

ε

vc).

:

Ta tiến hành vẽ đường hành trình của piston theo trình tự sau:
a. Chọn tỉ lệ xích góc: Thường dùng tỷ lệ xích (0,6 ÷ 0,7) (mm/độ)
b. Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 (cm)
c. Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 100, 200,….1800
d. Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10 0, 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

e. Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x =
ĐCT
B
α

0

α

90

M

S=2R

R
R. λ/2

O
α

180

X=f(α)

S=2R
(S=Xmax)

C

ÂCT

x

x

A

f (α )

O'

D ÂCD

ĐCD

1.2..Đường biểu diễn hành trình của piston X= f(α)
23
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

23

α


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

1.2. Đường biểu diễn tốc độ của piston v =

f (α )

:

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị vòng.
Tiến hành theo các bước cụ thể sau :
a. Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x =

f (α )

, sát mép dưới

của bản vẽ.
λ

b. Vẽ đường tròn tâm O bán kính là R /2

λ

c. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kínhR và vòng tròn tâm O bán kính R /2 thành

18 phần theo chiều ngược nhau.
d.

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
λ

phát từ các điểm chia tương ứng của vòng tròn tâm O bán kính R /2 tại các

điểm a, b, c,…….
e. 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
đồ thị này biểu diễn quan hệ v=

A

b'

đến đường cong a, b, c….
trên tọa độ cực.
2'

1'

c

Vα

0

f (α )

b

a

α

7'
6'

1

B

5'

8

h

e
g

2
R1

V=f(α)

4'

0'
α

R2

3'

7

6
3

4

24
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

5

24


SVTH: Đào Mạnh Cường

GVHD: Lương Qúy Hiệp

1.3.Đường biểu diễn vận tốc của piston V=f(α)
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:
µj

a. Chọn tỉ lệ xích

= 45 (m/s2.mm)

b. Ta tính được các giá trị:

Tốc độ góc:

ω=

π .n
30

= (rad/s)

- Gia tốc cực đại:

jmax = R.ω 2 .(1 + λ )

= 0,725.240,72.(1+0,3179)=55357,01(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
=

55357, 01
= 1230,15
45

(mm)

- Gia tốc cực tiểu: Pj

jmin = − R.ω 2 .(1 − λ )

= - 0,725.240,72.(1-0,3179)=-28650,89 (m/s2)

Vậy ta được giá trị biểu diễn jmin là :

gtbd jmin =

gtt jmin

µj
=-

−28650,89
= −636, 68
45

(mm)

- Xác định giá trị EF :

25
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

25