ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG, ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

CHƯƠNG I.
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.
1.1. Các thông số chọn.
1.1.1. Số liệu ban đầu:
Số liệu ban đầu cần thiết cho quá trình tính toán bao gồm:
1- Công suất động cơ: Ne = 9 (kW)
2- Số vòng quay của trục khuỷu: n = 2200 (vg/ph)
3- Đường kính xi lanh: D = 95 (mm)
4- Hành trình pittông: S = 115 (mm)
5- Số xi lanh: i = 1
6- Tỷ số nén:  = 17
7- Thứ tự làm việc của các xilanh:
8- Suất tiêu thụ nhiên liệu: ge = 189 (g/kW.h)
9- Góc mở sớm xupáp nạp: 1 = 100
10- Góc đóng muộn xupáp nạp: 2 = 290
11- Góc mở sớm xupáp xả: 1 = 320
12- Góc đóng muộn xupáp xả: 2 = 70
13- Chiều dài thanh truyền: l = 205 (mm)
14- Khối lượng nhóm pittông: mnp = 1,15 (kg)
15- Khối lượng thanh truyền: mtt = 2,262
16- Kiểu động cơ: D12; động cơ Diesel
1.1.2. Các thông số cần chọn:
1. Áp suất môi trường: pk
Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp và động cơ. p k thay đổi
theo độ cao. Ở nước ta có thể chọn pk = 0,1 (Mpa)
2. Nhiệt độ môi trường: Tk
Lựa chọn nhiệt độ môi trường theo nhiệt độ bình quân của cả năm.
Ở nước ta Tk = 240C (2970K)
3. Áp suất cuối quá trình nạp: pa
Áp suất môi trường Pa phụ thuộc vào nhiều thônh số như chủng loại động cơ, tính
năng tốc độ n, hệ số cản trên đường nạp, tiết diện lưu thông…Có thể chọn p a trong phạm

vi sau. pa = (0,8  0,9)pk


Chọn pa = 0,088 (MPa)
4. Áp suất khí thải: pr
Áp suất này cũng phụ thuộc vào các thônh số như p a. Có thể chọn pr trong phạm
vi: pr = (1,10  1,15)
Chọn pr = 1,1 (MPa)
5. 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 xi lanh.
Đối với động cơ Diesel T = ÷ . Chọn T = .
6. Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr
Phụ thuộc vào chủng loại động cơ.
Động cơ Diesel = ÷ . Chọn =
7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt: t
Tỉ nhiệt của môi chất thay đổi rất phức tạp nên thường phảI căn cứ vào hệ số dư
lượng không khí  để hiệu đính. Có thể chọn t theo bảng sau:

0,8
1,0
1,2
t
1,13
1,17
1,14
Các loại động cơ Diesel có α > 1,4 có thể chọn = 1,10

1,4
1,11

8. Hệ số quét buồng cháy: 2
Động cơ không tăng áp: Chọn 2 = 1
9. Hệ số nạp thêm: 1
Phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí. Thông thường có thể chọn:
1 = 1,02  1,05. Chọn 1 = 1,05
10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z:
Thể hiện lượng nhiệt phát ra của nhiên liệu để cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra
khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu.
Đối với động cơ Diesel ξ z = 0,70 ÷ 0,85. Chọn ξ z = 0,80
11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b:
ξb bao giờ cũng lớn hơn ξ z. Thông thường:


Đối với động cơ Diesel ξ b = 0,80 ÷ 0,90. Chọn ξ b = 0,89
12. Hệ số điền đầy đồ thị công:d
Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ với chu trình
công tác thực tế. Sự sai lệch giữa chu trình thực tế với chu trình tính toán của động cơ
xăng ít hơn của động cơ Diesel vì vậy hệ số của động cơ xăng thường chọn trị số lớn.
Nói chung có thể chọn trong phạm vi:
= 0,92 ÷ 0,95. Chọn = 0,923
1.2. Tính toán các quá trình công tác:
1.2.1 Tính toán quá trình nạp.
1.2.1.1. Hệ số khí sót r:
= = . = 0.37
1.2.1.2. Nhiệt độ cuối quá trình nạp
= = =
1.2.1.3. Hệ số nạp
= = = 0,622
1.2.1.4. Lượng khí nạp mới

=
= = = = 0,588(kmol/kg nh.liệu)
Trong đó:
D: Đường kính xilanh.
S: Hành trình pistông.
n: Số vòng quay động cơ.
i: Số xilanh.
: Suất tiêu hoa nhiên liệu.
Ne: Công suất động cơ.
: Số kì.

; =


1.2.1.5. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu :
=
Nhiên liệu của động cơ Diesel: C = 0,855; H = 0,145; O = 0,004
→ = = 0,5125(kmol/kg nh.liệu)
1.2.1.6. Hệ số dư lượng không khí α
Đối với động cơ Diesel còn phải xét đến hơi nhiên liệu, vì vậy:
α = = = 1,148
1.2.2. Tính toán quá trình nén.
1.2.2.1. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:
= 19,806 + 0,0029. T(kJ/kmol.độ)
1.2.2.2. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
Hệ số dư lượng không khí α > 1, tính theo công thức:
= (19,876+1,634/ α)+0,5.(427,86+187,36/ α).T (kJ/kmol.độ)
= (19,876+1,634/ 1,148)+0,5.(427,86+187,36/ 1,148).T
= 21,29 + 0,0029T(kJ/kmol.độ)
1.2.2.3. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp:

Trong quá trình nén

tính theo công thức sau:

= = = 20,18+0,0029T = .T (kJ/kmol.độ)
1.2.2.4. Chỉ số nén đa biến trung bình :
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, phụ tải, trạng thái nhiệt của động cơ v v…
Tuy nhiên tăng theo quy luật sau: Tất cả những nhân tố làm môi chất mất nhiệt sẽ khiến
cho tăng, được xác định bằng các giải phương trình sau:
–1=
Chọn = 1,285


VT = 1,285 – 1 = 0,285
VP = = 0,296
1 = 0,296 – 0,285 = 0,0011( vì sai số khá nhỏ, nên có thể chấp nhận được)
Thỏa mãn chọn = 1,285
1.2.2.5. Áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén

tính theo công thức sau:

= . = 0,088 . = 3,48(MPa)
1.2.2.6. Nhiệt độ cuối quá trình nén:
= . = 832,49. = 1882,12(0K)
1.2.2.7. Lượng môi chất công tác của qúa trình nén:
= + = (1+) = 0,588.(1 + 0,34) = 0,788(Kmol/kg nh.liệu)
1.2.3. Tính toán quá trình cháy:
1.2.3.1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết :
= = = 1+

Đối với động cơ Diesel: = H/4 +O/32
Nhiên liệu của động cơ Diesel: C = 0,855; H = 0,145; O = 0,004
→ = 1+ (H/4 +O/32)/ = 1+ (0,855/4+ 0,004/32)/0,588 = 0,3637
1.2.3.2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế β
β = = = 0,535
1.2.3.3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z:
= 1+ .
Trong đó: = = 0,8/0,89 = 0,8988
→ = 1+ . = 1+ . 0,8988 = 0,582
1.2.3.4. Lượng sản vật cháy :
= . = 0,588. 0,3637= 0,214(Kmol/kg nh.liệu)


1.2.3.5. Nhiệt độ tại điểm z: .
Đối với động cơ xăng, nhiệt độ được tính từ phương trình cháy:
+ ( + 8,314λ). = .. (*)
Trong đó:
- Nhiệt trị thấp của nhiên liệu.
Đối với động cơ Diesel thông thường có thể chọn:
= 42500 (kJ/kg nh.liệu)
= . = 20,18+0,0029 = 20,18+0,0029.1882,12= 25,63(kj/mol.độ)
= + 8,314
=
= = 21,0725 + 0,0029
→ = + 8,314 = 21,0725 + 0,0029+8,314 = 29,3865 +0,0029
Chọn hệ số tăng áp suất = 1,6
Thay tất cả vào phương trình (*), ta được

Giải phương trình ta được = 2716,06(0K)
6. Áp suất tại điểm z:

= λ.
Trong đó: λ- là hệ số tăng áp suất xác định theo công thức:
λ=
→ = λ. = 1,6. = 5,568
1.2.4 Tính quá trình giãn nở:
1.2.4.1. Hệ số giãn nở sớm :
Đối với động cơ Diesel phải đảm bảo điều kiện < λ


= = = 1,4 < λ (tmđk)
1.2.4.2. Hệ số giãn nở sau :
 = / = 17/1,4 = 12,5
1.2.4.3. Chỉ số giãn nở đa biến trung bình
– 1 = (**)
Trong đó:
= = 2716,06/() =1406,18
- Nhiệt trị tính toán.
Đối với động cơ Diesel = = 42500(kJ/kg nl)
Chọn = 1,23
= 29,3865 +0,0029
Thay vào (**) được 1,23-1 =
 0,23 = 0,21
1.2.4.4. Áp suất cuối quá trình giãn nở:
= = 5,568/ 12,5^ 1,23 = 0,249(MPa)
Kiểm tra nhiệt độ của khí thải :
= . = . = 1070,71 (0K)
Sai số của so với được chọn ban đầu được xác định như sau:
= .100% = (1070,71-920)/920. 100% = 14,538% < 15%
1.2.5. Tính toán các thông số chu trình công tác:
1.2.5.1. Áp suất chỉ thị trung bình :

Đối với động cơ Diesel
=]


=
= 0,627 (MPa)
1.2.5.2. Áp suất chỉ thị trung bình thực tế :
= . = 0,923. 0,627 = 0,58(MPa)
1.2.5.3. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị :
= = 265,284(g/KW.h)
1.2.5.4. Hiệu suất chỉ thị :
= =
1.2.5.5. Áp suất tổn thất cơ giới :
Áp suất này thường được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính đối với tốc độ trung bình của
pittông.
= (0,115. 2250)/30 = 8,625(m/s)
Đối với động cơ Diesel có τ = 4, D = 90 ÷ 120mm
Thì = 0,09 +0,0138. = 0,09+ 0,12 = 0,21(MPa)
1.2.5.6. Áp suất có ích trung bình :
= – = 0,58– 0,21 = 0,37 (MPa)
1.2.5.7. Hiệu suất cơ giới :
= / = 0,637
1.2.5.8. Suất tiêu hao nhiên liệu :
= = / 0,622 = 426,51 (g/KW.h)
1.2.5.9. Hiệu suất có ích :
= . = . 0,637 =
1.2.5.10. Kiểm nghiệm đường kính xilanh D theo công thức:
Trong đó:

= = (9,3212.30.4)/(0,37. 1.2250) = 1,34
D = = = 94,1mm
Sai số đường kính D = 95 – 94,1 = 0,9 mm < 1 mm
1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công:
Ta chọn tỷ lệ xích biểu diễn áp suất trong xilanh và dung tích công tác của xilanh trong
quá trình nén và giãn nở lần lượt là:
= /200 = 0,02784(MPa/mm)
= = 6,6.10^3(l/mm)
= = 1,34/(17 – 1) = 0,084(l)
Căn cứ vào các số liệu được tính , , , , , , . Ta lập bảng để tính đường nén và đường giãn
nở theo biến thiên của dung tích công tác = i.. (– dung tích xi lanh).
Bảng tính quá trình nén và quá trình giãn nở:
i.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.

1
2,4368
4,1228
5,9381
7,9099
9,9982
12,1885
14,47
16,8345
19,2752
21,7866
24,3639
27,0033
29,7012
32,4546
35,2609

Quá trình nén
=.
MPa

mm

3,48
1,4280
0,8481
0,5861
0,4399
0,3480
0,2855

0,2404
0,2067
0,1805
0,1597
0,1428
0,1288
0,1171
0,1072
0,0986

125
51,2931
30,4633
21,0524
15,8010
12,5
10,255
8,6351
7,4246
6,4835
5,7364
5,1293
4,6264
4,2062
3,8506
3,5417

Quá trình giãn nở
=
MP

mm
a
1
5,568
200
2,3456
2,3737
85,2622
3,8624
1,4415
51,7780
5,5021
1,1012
39,5545
7,2399
0,7690
27,6221
9,0599
0,6145
22,0725
10,9514
0,5084
18,2614
12,9062
0,4314
15,4957
14,9182
0,3732
13,4052
16,9824

0,3278
11,7744
19,0947
0,2915
10,4705
21,2516
0,262
9,4109
23,4504
0,2374
8,5273
25,6884
0,2167
7,7838
27,9635
0,1991
7,1516
30,2738
0,1839
6,6056


Ta có thông số kết cấu của động cơ là λ’ = S/2.l = 115/2.205 = 0,28
Vậy khoảng cách OO’ là OO’ = (λ’.S)/4 = (0,28.115)/4 = 8,05mm
Căn cứ vào bảng số liệu, tỷ lệ xích, ta vẽ đường nén và đường giãn nở. Sau đó, ta vẽ tiếp
đường biểu diễn quá nạp và thải lý thuyết bằng hai đường thẳng song song với trục hoành
đi qua hai điểm, .
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 đồ thị Brich đặt phía trên đồ thị công. Đó là nửa đường tròn có tâm O, bán kính R =

S/2, rồi xác định điểm O’ cách O một đoạn Rλ/2 về phía điểm chết dưới.
Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị:
1.3.1- Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a)
Từ O’ của đồ thị Brich xác định góc đóng muộn = 7 của xupáp thải, bán kính này cắt
vòng tròn Brich ở a’, từ a’ gióng đường song song với tung độ cắt đường ở a. Nối điểm r
trên đường thải với a. Ta có đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp.
1.3.2- Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c)
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có sự đánh lửa sớm (động cơ xăng) nên thường lớn
hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết được tính. Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá
trình nén thực tế có thể xác định theo công thức sau:
= + 1/3.(- ) = +1/3.(5,568-3,48)= 4,176MPa
Từ đó xác định được tung độ điểm c’ trên đồ thị công
= / = 4,176 / 0,02784= 150mm
Điểm C” - điểm đường nén thực tế tách khỏi đường nén lý thuyết, xác định theo góc đánh
lửa sớm =17 đặt trên đồ thị Brich rồi gióng xuống đường nén để xác định điểm C”.
Có = + ( - ) = 3,48 + (1,1 - 4,176) = 0,404
→ = / = 0,404 / 0,02784 = 14,511
Dùng một cung thích hợp nối C’C”.
1.3.3- Hiệu đính điểm đạt thực tế:


Áp suất thực tế trong quá trình giãn nở không duy trì hắng số như động cơ điêden (đoạn
ứng với ) nhưng cũng không đạt trị số lý thuyết như của động cơ xăng. Theo thực
nghiệm, điểm đạt trị số cao nhất là điểm ÷ (tức là ÷ sau ĐCT của quá trình cháy và
giãn nở).
Hiệu đính điểm z của động cơ xăng theo các bước sau:
a)

Cắt đồ thị công bởi đường 0,85 = 0,85.5,568 = 4,7328 (MPa).

b)

Từ đồ thị Brich xác định góc gióng xuống đoạn đẳng áp 0,85 để xác định điểm z.

c)

Dùng cung thích hợp nối C’ với z lượn sát với đượng giãn nở.

1.3.4- Hiệu đính điểm quá trình thải thực tế (điểm b):
Hiệu đính điểm b căn cứ vào góc mở sớm của xupap thải.
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế thường thấp hơn cuối quá trình giãn nở lý thuyết
do xupap thải mở sớm.
Xác định theo công thức kinh nghiệm sau:
= +0,5.(- ) = 0,11 +0,5.(0,249 – 0,11) = 0,1795
= / = 6,447mm
Sau khi xác định b’, b” dùng cung thích hợp nối với đường thải rr.



CHƯƠNG II.
Tính toán động học, động lực học
2.1. Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học.
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một hoành độ thống nhất tương ứng với hành trình
pittông S = 2R. Vì vậy đồ thị đều lấy hoành độ tướng ứng với của đồ thị công (từ điểm 1
đến ).
2.1.1. Đường biểu diễn hành trình pittông x = f():
Vẽ theo các bước sau:
1) Chọn tỷ lệ xích góc: 0,7 (mm/độ).
2) Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công 15 cm.
3) Từ tâm O’ của đồ thị Brich kẻ các bán kính ứng với , ,…..

4) Gióng các điểm đã chia trên cung Brich xuống các điểm , ,…. tương ứng trên trục tung
của đồ thị x = f(α) để xác định chuyển vị x tương ứng.
5) Nối các giao điểm, ta có đồ thị x = f(α).
2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của pittông v = f(α):
Vẽ đường biểu diễn tốc độ theo phương pháp độ thị vòng. Tiến hành cụ thể như sau:
1) Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x = f(α), sát mép dưới của giấy
vẽ.
2) Vẽ vòng tròn có bán kính R/2, tâm O.
3) Chia nửa vòng R và vòng R/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau.
Từ các điểm chia trên vòng 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 vòng tròn
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 thể hiện bằng
đoạn thẳng song song với tung độ từ điểm cắt vòng tròn R của bán kính tạo với trục
hoành 1 góc đến đường cong abc…


Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ cực.
2.1.3. Đường biểu diễn gia tốc của pittông j = f(x):
Vẽ đường này theo phương pháp Tôlê. Chọn cùng hoành độ với trục x = f(α), vẽ theo các
bước sau:
1) Chọn tỷ lệ xích = 50 (m/mm).
2) Tính:
= R. (1+ ) = 0,115/2. .(1+ 0,28) = 3902,5 (m/)
Vậy ta được giá trị biểu diễn

là:

= / = 3902,5/50 = 78,05 mm
= - R. (1- ) = -2195,1 (m/)

Vậy ta được giá trị biểu diễn

là:

= / = -2195,1/ 50 = -43,9 mm
EF = -3. R. = -2561 (m/)
Vậy ta được giá trị biểu diễn EF là:
= EF/ = -2561/ 50 = - 51,22 mm
3) Từ điểm A tương ứng ĐCT lấy AC = , từ điểm B tương ứng ĐCD lấy BD = ; nối CD
cắt trục hoành ở E; lấy EF = -3. R.về phía BD. Nối CF và FD, đẳng phận định hướng CF
và FD, nối 11, 22, 33,…Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33,…ta có đường cong
biểu diễn quan hệ j = f(x).
3.2. Tính toán động lực học.
3.2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến m bao gồm:
- Khối lượng nhóm pittông = 1,15 kg.
- Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông có tính toán theo công thức kinh
nghiêm sau:
Thanh truyền của động cơ ôtô: = (0,275 ÷ 0,285)
= (0,275÷ 0,285).2,262 = (0,62205÷0,64467)kg


Chọn = 0,63kg
Vậy ta xác định được khối lượng chuyển động tịnh tiến:
m = + = 1,15+ 0,63 = 1,78kg
3.2.2. Khối lượng chuyển động quay:
Khối lượng chuyển động quay của một khuỷu bao gồm:
Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt:
= – = 2.262 – 0,63 = 1,632 kg
-

Khối lượng của chốt khuỷu .

= π. = π. = 0,363kg
Trong đó
là đường kính ngoài của chốt khuỷu
là đường kính trong của chốt khuỷu
là chiều cao chốt khuỷu
là khối lượng riêng của vật làm chốt khuỷu = kg/
-

Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt: .

= = (0,72. )/0,095/2 = 0,4926
Trong đó là khối lượng má khuỷu (kg)
là bán kính trọng tâm của má khuỷu (m)
R bán kính quay của khuỷu (m)
3.2.3. Lực quán tính:
Lực quán tính của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền gồm lực quán tính chuyển động tịnh
tiến và lực quán tính chuyển động quay.
1)

Lực quán tính chuyển động tịnh tiến:
=-


= - (cosα + cos2α)
Căn cứ vào hệ số = R/l ta có thể tra bảng để xác định tổng (cosα + cos2α) biến thiên theo
α. Từ đó có thể lập bảng để tính .
2) Lực quán tính chuyển động quay :
Lực này tính theo công thức sau:

= .R.

Trong đó = + + = 0,4926+ 0,363 + 1,632= 2,487
3.2.4. Vẽ đường biểu diễn lực quán tính – = f(x):
Vẽ theo phương pháp Tôlê nhưng hoành độ đặt trùng với đường ở đồ thị công và vẽ
đường bao – = f(x), tiến hành theo các bước sau:
1)
f(x).

Tỷ lệ xích cùng với tỷ lệ xích áp suất ; - cùng tỷ lệ xích với hoành độ của j =

2)

Tính

= = m R. .(1+  )(MPa)

Trong đó: m – khối lượng trên một đơn vị diện tích. (kg/)
m=

= = 1,78 (kg/)

= [1,78. 0,095/2. .(1+0,28)] / = 0,8151 (MPa)
Vậy ta có giá trị biểu diễn là
→ = 0,8151/ = 29,278mm
= [m. ] / = 1,78. (– 2027,879) = -0,5092MPa
Vậy ta có giá trị biểu diễn là
→ = -0,5092/ = -18,2917mm
EF = [m.EF] / = 1,78 .(-1827,465) = -0,4589MPa

Vậy ta có giá trị biểu diễn EF là
→ EF = -0,4589 / = -16,4839mm
2.2.5. Đường biểu diễn v = f(x):


Dùng phương pháp đồ thị vòng ta xác định được đồ thị v = f(x). Muốn chuyển đồ thị trên
tọa độ độc cực này thành đồ thị v = f(x) biểu diễn trên cùng tọa độ với j = f(x), ta phải
chuyển đổi tọa độ qua đồ thị Brich. Cách làm như sau:
- Đặt giá trị của v này trên các tia song song với trục tung nhưng xuất phát từ các góc α
tương ứng trên đồ thị Brich.
- Nối các điểm mút ta có đường v = f(x). Khi đó, điểm vmax sẽ ứng với điểm j = 0.
2.2.6. Khai triển đồ thị công P-V thành P = f(α):
Khai triển đồ thị công trên trục tọa độ P-α. Cách làm như sau:
- Chọn tỷ lệ xích /1mm. Như vậy toàn bộ chu trình sẽ ứng với 360mm. Đặt hoành độ α
này cùng trên đường đậm biểu diễn và cách ĐCD của đồ thị công 62mm.
- Tỷ lệ xích lấy bằng của đồ thị công, cụ thể:
= . = 0,02784. = 1,973.10^-4
- Xác định trị số của ứng với các góc α từ đồ thị Brich rồi đặt các giá trị này trên tọa độ
P-α.
- Điểm xuất hiện tại điểm 372 độ
3.2.7. Khai triển đồ thị = f(x) thành = f(α):
Đồ thị = f(x) biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tốc độ của động cơ. Do
động cơ tốc độ cao, đường này cắt đường nén ac tại hai điểm. Ngoài ra, đường còn cho
ta tìm được giá trị của = + một cách dễ dàng vì giá trị của đường chính là khoảng
cách giữa đường với đường biểu diễn của các quá trình nạp, nén, cháy giãn nở và thải
của động cơ.
Khai triển đường = f(x) thành = f(α) cũng thông qua Brich để chuyển tọa độ. Nhưng ở
P-α, phải đặt đúng vị trí âm dương của .
3.2.8. Vẽ đồ thị = f(α):
Như ta đã biết = + . Vì vậy ta đã có =f(α) và = f(α) việc xây dựng đường = f(α) chỉ là

việc cộng tọa độ các trị số tương ứng của và . Kết quả:
Lực khí thể là đại lượng thay đổi theo góc quay của trục khuỷu
Ta có công thức = ( - ) .


Trong đó

= = 0,88.10^5 - áp suất khí trong xilanh
= 10^5 (N/m^2)

(N/m^2)

- áp suất khí quyển

= 7,088.10^-3
3.2.8.1. Trong quá trình nạp
Góc quay trục khuỷu α =(0÷180)
Lực khí thể tác dụng lên đỉnh piston = ( – ) .
3.2.8.2 Trong quá trình nén
Góc quay trục khuỷu α = (180÷355)
Áp suất khí trong xilanh = .
Với i = ( 1÷). Khi α = 180 thì i = 1
Khi α = 345 thì i =
3.2.8.3. Trong quá trình giãn nở
Góc quay trục khuỷu α = (360÷355)
Áp suất khí trong xilanh = /
3.2.8.4. Trong quá trình xả
Góc quay trục khuỷu α = (550÷720)
Áp suất khí trong xilanh =
Pkt= m.R.w^2.cos2α

α
0
10
20
30

mm

MN

mm

MN

mm

MN

23.79078
22.35746
18.23021
11.90633

0.00469
0.00441
0.00360
0.00235

34.81543

-15.46321
2.35583
-6.83026

0.00469
0.00462
0.00441
0.00407

58.60622
6.89426
20.58604
5.07607

0.00939
0.00903
0.00801
0.00641


40
50
60
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

4.14781
-4.11049
-11.87351
-18.20584
-22.34448
-23.79075
-22.37039
-18.25453
-11.93912
-4.18511
4.07317
11.84066
18.18143
22.33144
23.79066
22.38326
18.27881
11.97188
4.22241
-4.03583
-11.80778
-18.15697
-22.31835
-23.79051
-22.39607
-18.30304
-12.00460
-4.25969

3.99849
11.77487
18.13246
22.30520
23.79030
22.40882
18.32722
12.03730
4.29697
-3.96113
-11.74193
-18.10791
-22.29199

0.00082
-0.00081
-0.00234
-0.00359
-0.00441
-0.00469
-0.00441
-0.00360
-0.00236
-0.00083
0.00080
0.00234
0.00359
0.00441
0.00469
0.00442

0.00361
0.00236
0.00083
-0.00080
-0.00233
-0.00358
-0.00440
-0.00469
-0.00442
-0.00361
-0.00237
-0.00084
0.00079
0.00232
0.00358
0.00440
0.00469
0.00442
0.00362
0.00237
0.00085
-0.00078
-0.00232
-0.00357
-0.00440

-17.08396
32.46406
-13.68259
12.88634

-13.38217
-17.25784
25.88632
-12.78600
22.96163
-16.78828
-14.86800
16.39212
-13.24796
30.69071
-17.36543
-9.35022
5.79937
-14.82701
34.55000
-16.08374
-0.93389
-4.01083
-16.64022
33.76051
-14.22039
9.33075
-11.53958
-17.43769
28.48249
-12.94316
19.77302
-15.99869
-15.99934
19.77526

-12.94300
28.48085
-17.43766
-11.54096
9.33317
-14.21999
33.75980

0.00360
0.00302
0.00235
0.00161
0.00082
0.00000
-0.00081
-0.00160
-0.00234
-0.00301
-0.00359
-0.00406
-0.00441
-0.00462
-0.00469
-0.00462
-0.00441
-0.00407
-0.00360
-0.00302
-0.00236
-0.00162

-0.00083
-0.00001
0.00080
0.00159
0.00234
0.00301
0.00359
0.00406
0.00441
0.00462
0.00469
0.00463
0.00442
0.00407
0.00361
0.00303
0.00236
0.00162
0.00083

-12.93615
28.35357
-25.55610
-5.31951
-35.72665
-41.04859
3.51593
-31.04053
11.02251
-20.97340

-10.79483
28.23278
4.93347
53.02215
6.42523
13.03304
24.07818
-2.85513
38.77241
-20.11957
-12.74167
-22.16779
-38.95857
9.97000
-36.61646
-8.97229
-23.54418
-21.69739
32.48098
-1.16829
37.90548
6.30651
7.79096
42.18409
5.38422
40.51815
-13.14070
-15.50208
-2.40876
-32.32790

11.46781

0.00442
0.00221
0.00001
-0.00198
-0.00359
-0.00469
-0.00522
-0.00520
-0.00470
-0.00384
-0.00279
-0.00173
-0.00082
-0.00022
0.00000
-0.00021
-0.00081
-0.00171
-0.00277
-0.00382
-0.00469
-0.00520
-0.00523
-0.00471
-0.00362
-0.00202
-0.00003
0.00217

0.00438
0.00638
0.00798
0.00902
0.00939
0.00905
0.00803
0.00645
0.00445
0.00225
0.00005
-0.00195
-0.00357


450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590

600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

-23.79003
-22.42152
-18.35136
-12.06997
-4.33423
3.92376
11.70896
18.08331
22.27873
23.78970
22.43416
18.37545
12.10261
4.37148
-3.88639
-11.67597

-18.05866
-22.26541
-23.78931
-22.44674
-18.39949
-12.13521
-4.40872
3.84900
11.64294
18.03397
22.25203
23.78885

-0.00469
-0.00442
-0.00362
-0.00238
-0.00086
0.00077
0.00231
0.00357
0.00440
0.00469
0.00443
0.00363
0.00239
0.00086
-0.00077
-0.00230
-0.00356

-0.00439
-0.00469
-0.00443
-0.00363
-0.00239
-0.00087
0.00076
0.00230
0.00356
0.00439
0.00469

-16.64057
-4.01284
-0.93171
-16.08333
34.55036
-14.82744
5.79699
-9.34861
-17.36530
30.69207
-13.24821
16.38976
-14.86711
-16.78871
22.96372
-12.78595
25.88443
-17.25762

-13.38330
12.88875
-13.68226
32.46301
-17.08421
-6.83208
2.35813
-15.46278
34.81543
-15.46364

0.00002
-0.00080
-0.00159
-0.00233
-0.00300
-0.00358
-0.00405
-0.00440
-0.00462
-0.00469
-0.00463
-0.00442
-0.00408
-0.00361
-0.00304
-0.00237
-0.00163
-0.00084
-0.00003

0.00079
0.00158
0.00232
0.00300
0.00358
0.00405
0.00440
0.00462
0.00469

-40.43060
-26.43436
-19.28307
-28.15330
30.21613
-10.90367
17.50595
8.73470
4.91342
54.48177
9.18595
34.76521
-2.76450
-12.41723
19.07733
-24.46191
7.82576
-39.52302
-37.17261
-9.55800

-32.08175
20.32780
-21.49293
-2.98308
14.00107
2.57120
57.06746
8.32521

3.2.9. Vẽ lực tiếp tuyến T = f(α) và đường lực pháp tuyến Z = f(α):
Theo kết quả tính toán ở phần động học, ta có:
T=.
Z=.

-0.00468
-0.00522
-0.00521
-0.00471
-0.00386
-0.00281
-0.00174
-0.00084
-0.00022
0.00000
-0.00020
-0.00079
-0.00169
-0.00275
-0.00380
-0.00467

-0.00519
-0.00523
-0.00472
-0.00364
-0.00205
-0.00007
0.00213
0.00434
0.00635
0.00796
0.00901
0.00939


Trong đó: = arcsin(λ’sinα)
Vẽ hai đường này theo các bước sau:
-

Bố trí hoành độ α ở phía dưới đường , tỷ lệ xích = /1mm.

-

Cùng tỷ lệ đã chọn.

Căn cứ vào λ’ = R/l, các trị số và ta có kết quả:
T
α
0
10
20

30

mm

MN

58.6062
2
6.89426

0.0093
9
0.0090
3
0.0080
1
0.0064
1
0.0044
2

0

0

0

1

0.25303

11.5804
6
19.9997
8
22.9360
6
19.7479
0

0.0022
8
0.0039
5
0.0045
3
0.0039
0

0.0022
1
0.0000
1
0.0019
8
0.0035
9
0.0046
9
0.0052

2
-0.0052

1.00986

11.3116
7
0.05499

-0.0047

0.64773

-

0.52277

0.0022
3
0.0000
1
0.0021
9
0.0038
6
0.0046
9
0.0046
8
0.0040

3
0.0030
4
-

20.5860
4
5.07607

60

12.9361
5
28.3535
7
-25.5561

70

-5.31951

80

35.7266
5
41.0485
9
3.51593

40

50

90
10
0

12
0

31.0405
3
11.0225
1

13

-20.9734

11
0

Z

mm

0.49263
0.70597
0.88151

1.08495

1.10516
1.07409
1.00042
0.89633
0.77495

11.0908
0
19.5437
4
23.7808
0
23.7143
4
20.4244
9
15.4298
6
-

MN

mm

MN

0.97082

47.5924987
3

44.43229

0.88491

35.92547

0.74718

24.27483

0.56588

12.67707

0.0093
9
0.0087
7
0.0070
9
0.0047
9
0.0025
0

0.35248

3.94820

0.12127

0.00615

-0.11172

1.12117

-0.33060

6.01551

0.0011
9

-0.52214

12.41174

0.0024
5

-0.67804

17.93915

0.0035
4

-0.79602

20.97965

0.0041
4

-0.87904

20.94004

0.0041
3

-0.93339

18.16627

0.0035

0.0007
8
0.0000
0
0.0002
2


0
14
0
15

0

10.7948
3
28.2327
8

16
0

4.93347

17
0

53.0221
5

18
0
19
0

6.42523

20
0

24.0781
8

21
0

-2.85513

22
0

38.7724
1

23
0

20.1195
7
12.7416
7
22.1677
9
38.9585
7
9.97

24
0
25
0
26

0
27
0
28
0
29

13.0330
4

36.6164
6
-8.97229

0.0038
4
0.0027
9
0.0017
3
0.0008
2
0.0002
2
0

0.40457

10.1746
0

-5.72095

0.29454

-2.58260

0.19199

-0.79791

0.09496

-0.10589

0.00085

0.00000

0.0002
1
0.0008
1
0.0017
1
0.0027
7
0.0038
2
0.0046
9

-0.0052

-0.09323

0.09923

-0.19017

0.0052
3
0.0047
1
0.0036
2
-

0.0020
1
0.0011
3
0.0005
1
0.0001
6
0.0000
2
0.0000
0

8

-0.96644

13.66632

0.0027
0

-0.98502

8.63698

0.0017
0

-0.99454

4.13342

0.0008
2

-0.99881

1.11372

0.0002
2

-1.00000

0.00000

0.0000
0

0.0000
2

-0.99885

1.06314

0.0002
1

0.78074

0.0001
5

-0.99466

4.08349

0.0008
1

-0.29260

2.53597

0.0005
0

-0.98526

8.53922

0.0016
8

-0.40248

5.65070

0.0011
1

-0.96689

13.57467

0.0026
8

-0.52055

10.0784
8

0.0019
9

-0.93416

18.08660

0.0035
7

-0.64540

15.3418
6

0.0030
3

-0.88026

20.92466

0.0041
3

-0.77265

20.3638
4

0.0040
2

-0.79783

21.02745

0.0041
5

-0.89423

23.7041
1

0.0046
8

-0.68054

18.03957

0.0035
6

-0.99875

23.8423
8

0.0047
0

-0.52532

12.54064

0.0024
7

-1.07309

19.6887
7

0.0038
8

-0.33438

6.13507

0.0012
1

-1.10503

11.3135

0.0022

-0.11589

1.18650

0.0002


0
30
0

23.5441
8
21.6973
9
32.4809
8

0.0020
2
0.0000
3
0.0021
7

6

3

3

-1.08581

0.16510

0.0000
3

0.11698

-0.01779

0.0000
0

-1.01172

11.1274
0
19.6311
4
22.9443
7
20.0934
8
11.7750
0
-0.22185

0.34837

3.83154

0.0007
6

0.56223

12.48135

0.0024
6

0.74423

24.06582

0.0047
5

0.88284

35.70717

0.0070
5

0.96975

44.33416

0.0087
5

0.99999

47.59203

0.0093
9

0.97187

44.57892

0.0088
0

33
0

-1.16829

0.0063
8

-0.70955

34

0

37.9054
8

0.0079
8

-0.49680

35
0

6.30651

0.0090
2

-0.25756

36
0

7.79096

0.0093
9

-0.00466

37
0
38
0
39
0
40
0
41
0

42.1840
9

0.0090
5

0.24849

11.3978
5

0.0022
0
0.0038
7
0.0045
3
0.0039
6

0.0023
2
0.0000
4
0.0022
5

5.38422

0.0080
3

0.48845

19.8797
0

0.0039
2

0.88696

36.09873

0.0071
2

40.5181
5

0.0064
5

0.70238

22.9618
6

0.0045
3

0.75012

24.52227

0.0048
4

-13.1407

0.0044
5

0.87870

19.8186
3

0.0039
1

0.56952

12.84516

0.0025
3

15.5020
8
-2.40876

0.0022
5

1.00798

11.4949
8

0.0022
7

0.35658

4.06645

0.0008
0

0.0000
5

1.08408

0.27473

0.0000
5

0.12556

0.03182

0.0000
1

-32.3279

0.0019
5
0.0035
7
0.0046
8
-

1.10527

10.9238

4
19.4526
3
23.7694
2
-

0.0021
6
0.0038
4
0.0046
9
-

-0.10755

1.06293

0.0002
1

-0.32682

5.91350

0.0011
7

-0.51895

12.30951

0.0024
3

-0.67554

17.87287

0.0035

31
0
32
0

42
0
43
0
44
0

11.4678
1

45
0

-40.4306

46

-

0.0043
8

-0.88430

1.07507
1.00207
0.89842


0
47
0
48
0

26.4343
6
19.2830
7
-28.1533

49
0

30.2161
3

50
0

10.9036
7
17.5059
5

51
0
52
0

8.7347

53
0

4.91342

54
0
55
0
56
0

54.4817
7

57
0

-2.7645

58
0

12.4172
3
19.0773
3

59
0
60
0
61
0
62
0

0.0052
2
0.0052
1

0.0047
1
0.0038
6
0.0028
1
0.0017
4
0.0008
4
0.0002
2
0

0.40665

23.7697
5
20.5244
8
15.5181
1
10.2712
1
-5.79167

0.29647

-2.61461

0.19380

-0.82511

0.09670

-0.10783

0.00256

0.00000

0.77725
0.65005
0.52500

0.0046
9
0.0040
5
0.0030
6
0.0020
3
0.0011
4
0.0005
2
0.0001
6

0.0000
2
0.0000
0

3
-0.79419

20.97179

0.0041
4

-0.87780

20.95507

0.0041
3

-0.93261

18.24564

0.0036
0

-0.96598

13.75781

0.0027
1

-0.98477

8.68475

0.0017
1

-0.99442

4.23374

0.0008
4

-0.99876

1.11367

0.0002
2

-1.00000

0.00000

0.0000

0

9.18595

-0.0002

-0.09149

0.09275

0.0000
2

-0.99889

1.01256

0.0002
0

34.7652
1

0.0007
9
0.0016
9
0.0027
5
-0.0038

-0.18836

0.75420

0.0001
5

-0.99477

3.98312

0.0007
9

-0.29067

2.48975

0.0004
9

-0.98549

8.44139

0.0016
7

-0.40040

5.58091

0.0011
0

-0.96733

13.48287

0.0026
6

-0.51832

9.98286

0.0019
7

-0.93492

18.00664

0.0035
5

0.0046
7
0.0051

9
0.0052

-0.64308

15.2215
2

0.0030
0

-0.88148

20.86426

0.0041
2

-0.77035

20.2641
1

0.0040
0

-0.79963

21.03441

0.0041
5

-0.89212

23.6482
9

0.0046
7

-0.68302

18.10529

0.0035
7

24.4619
1
7.82576
39.5230


63
0
64
0
65
0

66
0
67
0
68
0

2
37.1726
1
-9.558
32.0817
5
20.3278
21.4929
3
-2.98308

3
0.0047
2
0.0036
4
0.0020
5
0.0000
7
0.0021
3

-0.99707

23.8528
5

0.0047
1

-0.52849

12.64311

0.0024
9

-1.07208

19.7789
0

0.0039
0

-0.33815

6.23846

0.0012
3

-1.10489

11.4800
8

0.0022
7

-0.12005

1.24739

0.0002
5

-1.08665

0.38553

0.0000
8

0.11269

-0.03998

-1.01356

10.9421
9

19.5129
0
22.9511
8
20.2109
4
11.9688
6
-0.44369

0.0021
6
0.0038
5
0.0045
3
0.0039
9
0.0023
6
0.0000
9

0.34425

3.71649

0.0000
1
0.0007

3

0.55857

12.28687

0.0024
2

0.74127

23.85724

0.0047
1

0.88075

35.53345

0.0070
1

0.96866

44.23527

0.0087
3

0.99996

47.59064

0.0093
9

0.0043
4

-0.88707

69
0

14.0010
7

0.0063
5

-0.71311

70
0

2.5712

0.0079
6

-0.50096

71
0

57.0674
6

0.0090
1

-0.26209

72
0

8.32521

0.0093
9

-0.00932

2.2.10. Vẽ đường = f(α) của động cơ nhiều xilanh:
Động cơ nhiều xilanh có mômen tích lũy vì vậy phải xác định mômen này. Chu kỳ của
mômen tổng phụ thuộc vào số xilanh và số kỳ, bằng đúng góc công tác của các khuỷu:
= = =
Trong đó: - số kỳ, i – số xilanh.
Vẽ đường biểu diễn (cũng là vì = .R) theo các bước sau:

- Lập bảng xác định các góc ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc.
- Động cơ 4 kỳ, 1 xilanh, thứ tự làm việc 1