Đồ án động cơ đốt trong (Động cơ ZIL-130); đại học công nghệ GTVT

SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

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 Nguyễn Văn Tuân cũng
như toàn thể các thầy cô giáo trong Bộ môn Động Cơ Đốt Trong đã tạo mọi
điều kiện giúp em hoàn thành đồ án tốt đẹp.
Hà Nội, tháng 05 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Lưu Tiến Thiết

1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

1. Giới thiệu chung:
Động cơ ZIL-130 là loại động cơ xăng 4 kỳ, tạo hỗn hợp bên ngoài
thong qua bộ chế hòa khí, đốt cháy hỗn hợp cưỡng bức bằng tia lửa điện
sinh ra ở nến điện của hệ thống đánh lửa.
Động cơ ZIL-130 là loại động cơ có 8 xi lanh, được bố trí thành 2
hàng hình chữ V được làm mát bằng không khí và nước. Bố trí các xi
lanh hình chữ V có ưu điểm là có thể tang được số xi lanh công tác nhưng
lại không làm tang chiều dài của động cơ đồng thời hạ thấp trọng tâm
động cơ. Qua việc hạ thấp chiều cao của động cơ, việc bố trí đông cơ
trong khoang động lực rất thuận lợi, bên cạch đó tầm nhìn của lái xe
cũng không bị hạn chế.

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ
Số liệu ban đầu của đồ án môn học ĐCĐT ( Số 4)
Họ và tên sinh viên:

Lưu Tiến Thiết

Khóa: 65

Các số liệu của phần tính toán nhiệt
TT Tên thông số

1

Kiểu động cơ

2

Ký hiệu

Giá trị

Đơn
vị

ZIL 130

Chữ V góc V=
900

Số kỳ

τ

4

kỳ

3

Số xilanh

i

8

-

4

Thứ tự nổ

1-5-4-2-6-3-7-8

-

5

Hành trình piston

S

95

mm

6

Đường kính xilanh

D

100

mm

7

Góc mở sớm xupáp nạp

α1

31

độ

8

Góc đóng muộn xupáp nạp

α2

83

độ

9

Góc mở sớm xupáp xả

β1

67

độ

10

Góc đóng muộn xupáp xả

β2

47

độ

2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Ghi chú

Đ/cơ Xăng,
không tăng áp


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

11

Góc phun sớm

ϕi

15

độ

12

Chiều dài thanh truyền

ltt

185

mm

13

Công suất động cơ

Ne

152

ml

14

Số vòng quay động cơ

n

3250

v/ph

15

Suất tiêu hao nhiên liệu

ge

245

16

Tỷ số nén

ε

6.5

17

Trọng lượng thanh truyền

mtt

1,272

kg

18

Trọng lượng nhóm piston

mpt

1,187

kg

111.796kWh

g/ml.h 333.107g/kWh

1.1. Các thông số chọn.
1) áp suất môi trường p0
- Áp suất môi trường p0 là áp suất khí quyển. Với động cơ không tăng áp ta có
áp suất khí quyển bằng áp suất trước xupap nạp nên ta chọn:
P0 = 0,1(Mpa)
2) Nhiệt độ môi trường T0
- Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm. Với
động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ trước xupap nạp
nên:
T0 = 240C = 2970K.
3) Áp suất cuối quá trình nạp pa
- Áp suất cuối quá trình nạp p a với động cơ không tăng áp ta có thể chọn trong
phạm vi:

Pa = (0,8 – 0,9)p0 = 0.85.p0 = 0,09.0,1 = 0.09 (MPa)
4) Áp suất khí thải pr:
- Áp suất khí thải pr có thể chọn trong phạm vi:
pr = (1,10-1,15).pk = 1,15pk = 1,15.0,1 = 0,115 (MPa)
5) Mức độ sấy nóng môi chất

α

3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Mức độ sấy nóng môi chất

chủ yếu phụ thuộc vào loại động cơ Xăng hay

Diesel. Với động cơ Xăng ta chọn:

6) Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr:
Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Thông thường ta có thể
chọn:
Tr = (800 – 1000)
7) Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt :
Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt

t

= 1000

t

được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu

đính:
t

8) Hệ số quét buồng cháy

2

= 1.16

:

Với các động cơ không tăng áp ta thường chọn hệ số quét buồng cháy
2

9) Hệ số nạp thêm
Hệ số nạp thêm

1

2

là:

=1

:

1

phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí. Thông thường ta có thể

chọn:
1

= (1,02 – 1,07) = 1.03

10) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ z :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ z phụ thuộc vào chu trình công tác của động
cơ. Với các loại động cơ Xăng ta thường chọn:
4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

ξ z = 0,85 ÷ 0,92 = 0,88

11) Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ b :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ b tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay Diesel.
Với các loại động cơ Xăng ta chọn:
ξ b = 0,85 ÷ 0,95 = 0,9

12) Hệ số hiệu đính đồ thị công ϕ d :
Hệ số hiệu đính đồ thị công ϕ d phụ thuộc vào loại động cơ Xăng hay Diesel.
Với các động cơ Xăng ta chọn:
ϕ d = 0,92 ÷ 0,97 = 0,97

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

γr =

λ2 .(Tk + ∆T ) pr
. .
Tr
pa

1
1
 ÷
m

p 
ε .λ1 − λt .λ2 .  r ÷
 pa 

Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót có thể chọn:
m = 1, 45 ÷ 1,5 = 1, 47

Thay số vào công thức tính γ r ta được:
γr =

1.(297 + 20) 0,115
.
.
1000
0, 09

1
 1 

÷
 1,47 

= 0, 07507

 0,115 
6,5.1, 03 − 1,16.1. 
÷
 0, 09 

2) Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta :
Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta được tính theo công thức:
5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

 m −1 

÷
m 

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

Thay số vào công thức tính Ta ta được:
 1,47 −1 

÷
1,47 

 0, 09 
( 297 + 20 ) + 1,16.0, 07507.1000. 
÷
 0,115 
Ta =
1 + 0, 07507

= 369, 762( K )

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

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

Thay số vào công thức tính η v ta được:
 1 


÷
1
297
0, 09 
 0,115  1,47  
ηv =
.
.

. 6,5.1, 03 − 1,16.1. 
= 0,8163
÷

6,5 − 1 ( 297 + 20 ) 0,1 
 0, 09 



4) Lượng khí nạp mới M 1 :
Lượng khí nạp mới M 1 được xác định theo công thức:
M1 =

432.102. pk .η v
g e . pe .Tk

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

30.N e .τ
Vh .n.i

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

π .D 2 .S
4

Thay số vào các công thức trên ta được:

6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Vh =

π .12.0,95
= 0,74575(dm3 ) = 0,74575(l )
4

pe =

30.111, 796.4
= 0, 6919( MPa )
0, 74575.3250.8

432.103.0,1.0,8163
M1 =
= 0,5152(kmol / kg.nl )
333,107.0, 6919.297

5) Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M 0 :
Lượng không khí lí thuyết cần để đốt cháy 1 kg nhiên liệu M 0 được tính theo
công thức:
M0 =

1 C H O
. + − ÷
0, 21  12 4 32 

Đối với nhiên liệu của động cơ Xăng ta có: C = 0,855; H = 0,145; O = 0 nên thay
vào công thức tính M 0 ta được:
M 0 = 0,512(kmol / kg .nl )

6) Hệ số dư lượng không khí α :
Đối với động cơ Xăng hệ số dư lượng không khí α được xác định theo công
thức:
α=

M1 −

1
µ nl

M0
nl

Trong đó: µ = 114
Thay số vào công thức tính hệ số dư lượng không khí α ta được:
α=

1
114 = 0,9891
0,512

0,5152 −

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

7
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

2) Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
Với các động cơ Xăng có hệ số dư lượng không khí α < 1 do đó tỉ nhiệt mol
đẳng tích trung bình của không khí được xác định theo công thức:
1
mcv'' = ( 17,977 + 3,504.α ) + . ( 360,34 + 252,4.α ) .10 −5.T
2

Thay số ta được:
1
0, 0061
mcv'' = ( 17,997 + 3,504.0,9891) + . ( 360,34 + 252, 4.0,9891) .10 −5.T = 21, 4627 +
.T
2
2

3) Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp:
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén mcv' tính theo

công thức:
mcv' =

mcv + γ r .mcv''
b'
= av' + v .T (kJ / kmol.do)
1+ γ r
2

Thay số ta được:
0, 0061 

19,806 + 0, 00209.T + 0, 07507.  21, 4627 +
.T ÷
2
'

 = 19,9217 + 0, 004314 .T (kJ / kmol.do)
mcv =
1 + 0,07507
2

Do ta có:
bv'
mc = a + .T
2
'
v

'

v

 av' = 19,9217
→ '
bv = 0, 004314

4) Chỉ số nén đa biến trung bình n1 :
Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác định bằng cách giải phương trình:
n1 − 1 =

8,314
a + b .Ta . ε n1 −1 + 1
'
v

'
v

(

)

Thay n1 = 1,375 vào hai vế của phương trình ta được:
n1 − 1 = 0,375

8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

và
8,314
av' +

'
v

b
.Ta . ( ε n1 −1 + 1)
2

=

8,314
= 0,37235
0,004314
1,375 −1
19,9217 +
.369, 762. ( 6,5
+ 1)
2

Vậy ta có sai số giữa hai vế của phương trình là:
∆n1 =

0,37235 − 0,375
.100% = 0,193% < 0, 2%

0,375

Vậy ta có nghiệm của phương trình là: n1 = 1,375
5) áp suất cuối quá trình nén pc :
áp suất cuối quá trình nén pc được xác định theo công thức:
pc = pa .ε n1

Thay số ta xác định được:
pc = 0,09.6,51,375 = 1,18( MPa)

6) Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc :
Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc được xác định theo công thức:
Tc = Ta .ε n1 −1

Thay số ta được:
Tc = 369, 762.6,51,375−1 = 746, 04( K )

7) Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c :
Lượng môi chất công tác của quá trình nén M c được xác định theo công thức:
M c = M 1 + M r = M 1. ( 1 + γ r )

Thay số ta được:
M c = 0, 5152. ( 1 + 0, 07507 ) = 0,5539( kmol / kg.nl )

1.2.3. Tính toán quá trình cháy:
1) Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β 0 :
9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Ta có hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β 0 được xác định theo công thức:
β0 =

M 2 M 1 + ∆M
∆M
=
= 1+
M1
M1
M1

Với động cơ xăng ta sử dụng công thức :
H
O
1
+
−
) + 0,21(1 − α) M 0
4 32 µnl
β0 = 1 +
1
αM 0 +
(

µnl

Thay số ta được:
0,145 0
1
+
−
) + 0, 21(1 − 0, 9891).0, 512
4
32 114
β0 = 1 +
=1, 05562
1
0, 9891.0, 512 +
114
(

2) Hệ số thay đổi phân tử thực tế β :
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác định theo công thức:
β0 + γ r
1+ γ r

β=

Thay số ta xác được:
β=

1, 05562 + 0, 07507
= 1, 05173
1 + 0, 07507

3) Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β z :

Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β z được xác định theo công thức:
βz = 1+

β0 − 1
.χ z
1+ γ r

Trong đó ta có:
χz =

ξ z 0,88
=
= 0,97778
ξ b 0,9

Thay số ta được:
βz = 1+

1, 05562 − 1
.0,97778 = 1, 05058
1 + 0, 07507

10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

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

Thay số ta được:
M 2 = 1, 05562.0,5152 = 0,54383(kmol / kg .nl )

5) Nhiệt độ tại điểm z Tz :
Đối với động cơ Xăng, nhiệt độ tại điểm z Tz được xác định bằng cách giải
phương trình sau:

( )

,
''
ξ z (.QH − ∆Q)
+ mcv .Tc = β z .mcvz .Tz (**)
M 1.(1 + γ r )

Trong đó:
QH là nhiệt trị thấp của nhiên liệu Xăng ta có: QH = 44000(kJ / kg.nl )
∆Q là nhiệt lượng tổn thất do nhiên liệu cháy không hết khi đốt 1kg nhiên

liệu.trong điều kiện α<1 xác định như sau:
∆Q =120.10 3 (1- α )M 0 =669,696 ( KJ kg .nl )

mcvz'' là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được xác định theo

công thức:


γ 
β 0 .  χ z + r ÷.mcv'' + ( 1 − χ z ) .mcv
β0 
b ''

mcvz'' =
= av'' + v .Tz

2
γ 
β 0 .  χ z + r ÷+ ( 1 − χ z )
β0 


Thay số vào ta xác định được:
0, 07507  
0, 0061 

1, 05562.  0,97778 +
÷.  21, 4627 + 2 .Tz ÷+ ( 1 − 0,97778 ) . ( 19,806 + 0, 00209.Tz )
1,05562



mcvz'' =
0, 07507 

1,05562.  0,97778 +
+ ( 1 − 0,97778 )
1, 05562 ÷




→ mcvz'' = 21, 43012 +

0, 00606
.Tz
2

11
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Mặt khác ta có:
mcvz'' = avz'' +

bvz''
.Tz
2

avz'' = 21, 43012
→  ''
 bvz = 0, 00606

Thay các giá trị vào phương trình (**) ta tính được:
Tz =2725,85 (K)

6) Áp suất tại điểm z pz :
Ta có áp suất tại điểm z pz được xác định theo công thức:
pz = λ . pc

Trong đó λ là hệ số tăng áp :
λ = βz .

Tz
2725,85
= 1, 05058.
= 3,8386
Tc
746,05

Thay số ta được:
pz = 3,8386.1,18 = 4,531( MPa)

1.2.4. Tính toán quá trình giãn nở:
1) Hệ số giãn nở sớm ρ :
Hệ số giãn nở sớm ρ được xác định theo công thức sau:
ρ=

β z .Tz
λ.Tc

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
ρ

Với động cơ xăng :
δ = ε = 6,5

12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

3) Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 :
Ta có chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình cân
bằng sau:
n2 − 1 =

8, 314

( ξb − ξ z ) .QH
b''
+ avz'' + vz . ( Tz + Tb )
M 1. ( 1 + γ r ) .β . ( Tz − Tb )
2

Trong đó: Tb là nhiệt trị tại điểm b và được xác định theo công thức:
Tb =

Tz
δ n2 −1

Thay số vào ta được:
Tb =

2725,85
= 1788,943( K )
6,51,225−1

QH*: là nhiệt trị thấp của nhiên liệu.
Với động cơ xăng :
QH* = QH − ∆ QH = 44000 − 3339,9 = 40660,1(kJ / kg .nl )

Thay n2 = 1, 225 ta được:
n2 − 1 = 0, 225
8,314

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

=

=

8,314

( 0,9 − 0,88) .40660,1
0,00606
+ 21, 43012 +
. ( 2725,85 + 1788,943)
0,5152. ( 1 + 0,07507 ) .1,05173. ( 2725,85 − 1788.943 )
2

Vậy ta có sai số giữa hai vế của phương trình là:
∆n2 =

0, 22637 − 0, 225
.100% = 0,112% < 0, 2%
0, 225

→ n2 = 1, 225

4) áp suất cuối quá trình giãn nở pb :
13
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

= 0,22637


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

áp suất cuối quá trình giãn nở pb được xác định trong công thức:

pb =

pz
δ n2

Thay số vào ta được:
pb =

4,531
= 0, 45745( MPa)
6,51,225

5) Tính nhiệt độ khí thải Trt
Nhiệt độ khí thải được tính theo công thức:
m −1

p m
Trt = Tb .  r ÷
 pb 

Thay số vào ta xác định được:
1,47 −1

 0,115  1,47
Trt = 1788,943. 
= 1150,5( K )
÷
 0, 45745 

Vậy ta có sai số khi tính toán và chọn nhiệt độ khí thải là:

∆Trt =

Trt − Tr
Trt

.100% =

1050,5 − 1000
1150,5

.100% = 13, 08%

→ ∆ Trt < 15%

Vậy giá trị nhiệt độ khí thải chọn và tính toán thoả mãn yêu cầu.

1.2.5. Tính toán các thông số chu trình công tác.
'
1) áp suất chỉ thị trung bình pi :

Với động cơ Xăng áp suất chỉ thị trung bình pi' được xác định theo công thức:
pi' =

Pc
[ λ (1 − n21 ) − 1 (1 − n11 )
ε − 1 n2 − 1
ε − 1 n1 − 1
ε −1

]

Thay số vào công thức trên ta được:
pi' =

1,180
3,8386
1
1
1
(1 − 1,225 ) −
(1 − 1,375 )
[
6,5 − 1 1, 225 − 1
6,5 − 1 1,375 − 1
6,5 − 1

14
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

] = 0,8817


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

2) áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi :
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:
pi = pi' .ϕ d

Với φd = 0,97
Thay số vào công thức trên ta được:
pi = 0,8817.0,97 = 0,85526( MPa)

3) Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i :
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi :
432.103.η v . pk
gi =
M 1. pi .Tk

Vậy thay số vào ta xác định được:
432.103.0,8163.0,1
gi =
= 269, 48( g / KW .h)
0,5152.0,85526.297

4) Hiệu suất chỉ thị η i
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị:
ηi =

3,6.103
g i .QH

Thay số ta được:
ηi =

3, 6.103
= 0,30361
269, 48.44

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 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 95.10 −3.3250
=
= 10, 2917(m / s )
30
30

15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Do vtb = 10, 2917(m / s) nên áp suất tổn thất cơ giới được tính cho động cơ xăng có
i = 8 và S/D < 1.
Vậy ta có công thức xác định pm là:
pm = 0,04 + 0,0120.vtb ( MPa )

Thay số ta được:
pm = 0,04 + 0,0120.10, 2917 = 0,16350( MPa)

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

Thay số vào công thức trên ta được:
pe = 0,85526 − 0,16350 = 0, 69176( MPa)

7) Hiệu suất cơ giới η m :
Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:
ηm =

pe
pi

Thay số vào công thức trên ta được:
ηm =

0, 69176
= 0,809
0,85526

8) Suất tiêu hao nhiên liệu g e :
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:
ge =

gi
ηm

Vậy thay số vào ta được:
ge =

269, 48
= 333,174( g / KW .h)
0,809

9) Hiệu suất có ích η e :
16
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

Ta có công thức xác định hiệu suất có ích η e được xác định theo công thức:
η e = η m .η i

Thay số vào công thức trên ta được:
η e = 0,809.0,30361 = 0, 2456

10) Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức:
Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức:
Vh =

N e .30.τ
pe .i.n

Vậy thay số vào ta được:
Vh =

111, 796.30.4
= 0, 74589(l )
0, 69176.8.3250

Ta có công thức kiểm nghiệm đường kính xy lanh Dkn :
Dkn =

4.Vh
π .S

Thay số vào ta được:
Dkn =

4.0, 74589
= 1, 000094(dm) = 100, 0094(mm)
3,14.0,95

Vậy ta xác định được sai số đường kính giữa tính toán và thực tế là:
∆D = D − Dkn = 100 − 100, 0094 = 0, 0094( mm)
→ ∆D < 0,1( mm)

Vậy đường kính xy lanh giữa tính toán và thực tế thoả mãn yêu cầu.

1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công.
Ta chọn tỉ lệ xích biểu diễn áp suất trong xylanh và dung tích công tác của
xylanh trong quá trình nén và giãn nở lần lượt là:
µp =

pz 4.531
=

= 0, 022655( Mpa / mm)
200 200

17
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

µv =

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

ε .Vc − Vc 6,5.0,1356 − 0.1356
=
= 0, 003729(l / mm)
200
200

Ta có bảng để tính đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích
công tác Vx = i.Vc (Trong đó Vc là dung tích buồng cháy):
Vc =

Vh
0, 74589
=
= 0,1356(l )
ε − 1 6, 5 − 1

Thể Tích

Quá trình nén

Quá trình giãn nở

Giá trị
Giá trị
Giá trị biểu
px=pc/(i^n1)
px=pz/(i^n2)
biểu diễn
biểu diễn
diễn

i

i.Vc

1,00

0,1356

36,36

1,1800

52,09

4,5310

200,00

2,00

0,2712

72,73

0,4550

20,08

1,9384

85,56

3,00

0,4068

109,09

0,2605

11,50

1,1796

52,07

4,00

0,5425

145,45

0,1754

7,74

0,8292

36,60

5,00

0,6780

181,82

0,1291

5,70

0,6309

27,85

6,00

0,8136

218,18

0,1004

4,43

0,5046

22,27

6,50

0,8814

236,36

0,0900

3,97

0,4575

20,19

c

c

Giá trị biểu diễn trên trục hoành theo εV : εV = 200 (mm)
i.Vc
Giá trị biểu
diễn(mm)

0,1356

0,2712 0,4068

0,5424

0,6780

0,8136

0,8814

36,36

72.73

145,45

181,82

218,18

236,36

109.09

Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piston S là:
µS =

gttS
S
95
=
=
= 0, 475
gtbd S gtbd S 200

Ta có thông số kết cấu của động cơ là:
18
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

λ=

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

R
S
95
=
=
= 0, 2568
Ltt 2.Ltt 2.185

Vậy ta được khoảng cách OO ' là:
OO ' =

λ.R 0, 2568.95
=
= 6,099(mm)
2
4

Giá trị biểu diễn 00’ là:
→ gtbdOO' =

gttOO'

µS

=

6, 099
= 12,84(mm)
0, 475

Ta có nửa hành trình của piston là:
R=

S 95
=
= 47,5(mm)
2 2

→ gtbd R =

gtt R
47,5
=
= 100(mm)
µS
0, 475

Từ các giá trị biểu diễn trên ta vẽ được đồ thị Brick đặt phía trên đồ thị công.
Sau đó tiến hành lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị.

1.3.1. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a )
0
Từ điểm O ' trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β 2 = 47 ,

bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm a ' , Từ a ' gióng đường song song với
trục tung cắt đường pa tại điểm a . Nối điểm

r

trên đường thải (là điểm giao

giữa đường pr và trục tung) ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang
quá trình nạp.

19
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

1.3.2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c ' )
áp suất cuối quá trình nén 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 pc được xác định theo công thức sau:

1
pc' = pc + . ( 0,85 p z − pc )
3

Thay số vào công thức trên ta được:
1
pc' = 1,180 + . ( 0,85.4,531 − 1,180 ) = 2, 07045( MPa)
3

Điểm c được biểu diễn trên đồ thị công sẽ có tung độ là:
yc ' =

pc'
2, 07045
=
= 91,39(mm)
µ p 0, 022655

Điểm c’’- điểm đường nén thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết, xác định theo

góc đánh lửa sớm φi = 15° đặt trên đồ thị Brick rồi gióng xuống đường nén để
xác định điểm c’’. Dùng cung thích hợp nối c’’ với c’.
1.3.3.Hiệu đính điểm đạt điểm pz max thực tế :
Áp suất pz max 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 0,85pz. Ta vẽ đường 0.85pz
0,85.4,531

Giá trị biểu diễn: = 0, 022655 = 170(mm)
b).Từ đồ thị Brick xác định góc 12 0 gióng xuống đoạn đẳng áp 0,85pz để xác
định điểm z
c). Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở.
4) Hiệu đính điểm bắt đầu thải thực tế :
Hiệu đính điểm b’ căn cứ vào góc mở sớm β1 của xupáp thải.
20
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

-Từ đồ thị Brick xác định góc mở sớm xupáp thải β 1 = 67o cắt vòng tròn
Brick tại một điểm, từ điểm đó gióng đường song song với trục tung cắt đường
giãn nở lý thuyết tại b’.
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế p b’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá
trình giãn nở lý thuyết do xupáp xả mở sớm
Xác định điểm b’’ :
Theo công thức thực nghiệm:

1
pb '' = pr + ( pb − pr )
2
thay số ta có:

1
pb '' = 0,115 + (0, 45745 − 0,115) = 0, 286225( MPa)
2
Giá trị biểu diển điểm b’’:
pb '' 0, 286225
=
= 12, 63(mm)
µ p 0.022655

Sau khi xác định được điểm b’ và b’’ dùng cung thích hợp nối với đường thải ta
được đồ thị công thực tế.

21
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

p

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

O

0,85pz

O'

z
c'
c

c''

b'

r
a
-pj =

a

b
b''
V

f(x)

v=f(x)

f( a
=
x

)

x
j=f(
x)

v=f(a)

22
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC
2.1. Vẽ các đường biểu diễn các quy luật động học:
2.1.1 Đường biểu diễn hành trình của piston x = f ( α ) .
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau:
1) Chọn tỉ lệ xích. 0,7 (mm/độ)
2) Chọn hệ trục toạ độ như trong hình vẽ.
3) Từ tâm O ' của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 100 , 200.......1800 .
4) Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 100 , 200.......1800 tương
ứng trên trục tung của đồ thị x = f ( α ) ta được các điểm xác định chuyển vị x
tương ứng với các góc 100 , 200.......1800
5) Nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x = f ( α )
.
2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f ( α ) .
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của piston v = f ( α ) theo phương
pháp đồ thị vòng. Tiến hành theo các bước cụ thể sau:

1) Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính R .
2) Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là λ.R 2
3) Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là λ.R 2
thành 18 phần theo chiều ngược nhau.
. 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
phằtt các điểm chia tương ứng trên vòng tròn tâm O bán kính là λ.R 2 tại các
điểm a, b, c,.......
4) Nối các điểm a, b, c,....... tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ
piston thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng
tròn bán kính R tạo với trục hoành góc α đến đường cong a, b, c,.......
23
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

2.1.3. 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:
2
1) Chọn tỉ lệ xích µ j = 46,05(m / s / mm) .

2) Ta tính được các giá trị:
Tốc độ góc:
ω=

π .n π .3250 3,14.3250

=
=
= 340,167(rad / s )
30
30
30

Thông số kết cấu :
λ=

R
S
95
=
=
= 0, 2568
Ltt 2.Ltt 2.185

Gia tốc cực đại:
jmax = R.ω 2 . ( 1 + λ )

Thay giá trị vào ta được:
jmax = 0, 0475. ( 340,167 ) . ( 1 + 0, 2568 ) = 6907,87( m / s 2 )
2

Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là:
gtbd jmax =

gtt jmax

µj

=

6907,87
= 150(mm)
46, 05

Gia tốc cực tiểu:
jmin = − R.ω 2 . ( 1 − λ )

Thay giá trị vào ta được:
jmin = −0, 0475. ( 340,167 ) . ( 1 − 0, 2568 ) = −4084, 92( m / s 2 )
2

Vậy ta được giá trị biểu diễn jmin là:

24
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


SVTH: Lưu Tiến Thiết

gtbd jmin =

gtt jmin

µj

=

GVHD: Nguyễn Văn Tuân

−4084,92
= −88.7(mm)
46, 05

Ta xác định giá trị EF:
EF = −3.R.λ.ω 2

Thay giá trị vào ta được:
EF = − 3.0,0475.0, 2568.(340,167) 2 = − 4234, 42( m / s 2 )

Vậy ta được giá trị biểu diễn EF là:
gtbd EF =

gtt EF −4234, 42
=
= −92(mm)
µj
46, 05

3) Cách vẽ: Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmax , từ điểm B
tương ứng điểm chết dưới lấy BD = jmin ; nối CD cắt trục hoành ở E ; lấy
EF = −3.R.λ.w2 về phía BD . Nối CF và FD , chia các đoạn này ra 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 = f ( x )
2.2. Tính toán động lực học:
2.2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến:

Khối lượng nhóm piston m pt được cho trong số liệu ban đầu của đề bài là:
m pt = 1,187(kg )

Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston có thể tính theo công
thức kinh nghiệm với thanh truyền của động cơ ô tô:
m1 = ( 0, 275 ÷ 0, 285 ) .mtt = (0, 275 ÷ 0, 285).1, 272 = 0,3498 ÷ 0,36252

Chọn:

m1 = 0,35(kg )

Vậy ta xác định được khối lượng chuyển động tịnh tiến:
m = m pt + m1 = 1, 272 + 0,35 = 1, 622(kg )

2.2.2. Lực quán tính:
Lực quán tính chuyển động tịnh tiến:
25
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG