Đô án tkdcdt THUYẾT MINH bản full

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
LỜI NÓI ĐẦU
Trong xã hội với nền công nghiệp hiện đại ngày nay, không ai có thể phủ nhận vai
trò của động cơ đốt trong. Động cơ đốt trong xuất hiện trên nhiều lĩnh vực thiết yếu của
cuộc sống như: sản xuất công nghiệp, nông nghiệp hay giao thông vận tải. Ở các nước có
nền công nghiệp phát triển song đều có một nền công nghiệp sản xuất, chế tạo động cơ
tiên tiến, không những để đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn để xuất khẩu.
Trong chương trình đạo tạo kỹ sư ô tô của khoa Kỹ Thuật Giao Thông, trường Đại
học Bách Khoa TP HCM, đồ án môn học Thiết kế động cơ đốt trong là một môn học rất
quan trọng, nhằm trang bị cho sinh viên về phương pháp luận để thiết kế động cơ đốt
trong cũng như những hiểu biết sâu sắc về kết cấu và tính toán thiết kế động cơ. Để giúp
sinh viên nắm vững những lý thuyết đã học cũng như để làm quen với trình tự thiết kế
động cơ theo như thực tế ở bên ngoài, vì vậy bộ môn ô tô đã đưa môn học này vào
chương trình.
Em xin chân thành cảm ơn Thầy Đinh Quốc Trí đã hướng dẫn em tận tình, có
nhiều đánh giá, nhận xét quý báu trong quá trình mà em thực hiện đồ án này.
Vì đây là lần đầu tiên thực hiện một đồ án chuyên ngành về động cơ đốt trong nên
không tránh khỏi những sai xót, em kính mong quý Thầy (Cô) góp ý và chỉ ra những
thiếu xót, khuyết điểm của em trong Đồ án này, để em có thể rút kinh nghiệm và cố gắng
hoàn thiện tốt hơn kiến thức chuyên ngành của mình. Em xin chân thành cảm ơn quý
Thầy ( Cô).

Sinh viên thực hiện
Huỳnh Tí

SVTH:Huỳnh Tí – MSSV:1414011

Page 3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Chƣơng I
PHÂN TÍCH ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC, NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU
CỦA HỆ THỐNG PHÁT LỰC
1.1.
-

1.2.

NHIỆM VỤ CỦA HỆ THỐNG PHÁT LỰC:
Nhóm các chi tiết phát lực có nhiệm vụ biến áp lực của khí thể cháy sinh ra
trong xilanh thành mô men của trục khuỷu động cơ để dẫn động máy công tác
Bảo đảm bao kín buồng cháy, giữ không cho khí cháy trong buồng cháy lọt
xuống Các- te (hay hộp trục khuỷu) và ngăn không cho dầu nhờn từ hộp trục
khuỷu sục lên buồng cháy.
Làm nhiệm vụ nén trong quá trình thải và hút khí nạp mới vào buồng cháy
trong quá trình nạp.
Nhóm các chi tiết phát lực bao gồm : nhóm piston, nhóm thanh truyền, nhóm
trục khuỷu bánh đà
ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI CỦA TỪNG BỘ
PHẬN TRONG HỆ THỐNG:
1.2.1 Piston:
a) Nhiệm vụ:
Nhiệm vụ chủ yếu của piston là cùng với các chi tiết khác như xy-lanh,
nắp xy-lanh bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thời truyền lực của khí
thể cho thanh truyền (trong quá trình cháy và giãn nở ) để làm quay trục
khuỷu; nén khí trong quá trình nén; đẩy khí thải ra khỏi xilanh trong quá
trình thải và hút khí nạp mới vào buồng cháy trong quá trình nạp
b) Điều kiện làm việc:
- Tải trọng cơ học lớn và có chu kỳ, áp suất lớn có thể đạt tới 120
kG/cm2, lực quán tính lớn đặc biệt nếu là động cơ cao tốc.

- Tải trọng nhiệt cao vì piston tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên có thể
đạt nhiệt độ cao từ 500 – 8000K. Nhiệt độ cao khiến piston chịu ứng
suất nhiệt lớn gây bó kẹt, nứt, giảm sức bền, gây kích nổ..vv…
- Ma sát lớn và ăn mòn hóa học. Ma sát gây nên do lực ngang nên có giá
trị lớn với điều kiện bôi trơn khó khăn nên khó đảm bảo bôi trơn tốt.
Ăn mòn hóa học do piston thường xuyên tiếp xúc với sản vật cháy.
c) Kết cấu:
Piston gồm 3 phần chính :
- Đỉnh piston là phần trên cùng của piston cùng với xilanh và quy-lát tạo
thành buồng cháy. Ta thiết kế đỉnh piston theo dạng đỉnh bằng, nó có
tiết diện chịu nhiệt bé nhất,kết cấu đơn giản dễ chế tạo.
- Đầu piston bao gồm đỉnh piston và vùng đai lắp các xéc măng dầu và
khí, làm nhiệm vụ bao kín.
- Thân piston là phần phía dưới rãnh xéc măng dầu cuối cùng ở đầu
piston, làm nhiệm vụ dẫn hướng piston
d) Yêu cầu:

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 4


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
e)
-

1.2.2
a)
-

b)
-

c)
-

d)
-

1.2.3
a)

Dạng đỉnh piston tạo thành buồng cháy tốt nhất.
Có độ bền và độ cứng đủ để tránh biến dạng quá lớn và chịu mài mòn.
Đảm bảo bao kín buồng cháy để công suất động cơ không bị giảm sút
do hiện tượng lọt khí từ buồng cháy xuống cacte.
Tản nhiệt tốt để tránh dãn nở nhiệt quá mức khi động cơ đang làm việc,
ngoài ra tránh được hư hỏng piston do ứng suất nhiệt.
Phân loại: Theo dạng đỉnh piston
Đỉnh bằng: diện tích chịu nhiệt nhỏ, kết cấu đơn giản.
Đỉnh lõm: có thể tạo xoáy lốc nhẹ, tạo thuận lợi cho quá trình hình
thành hỗn hợp và đốt cháy. Tuy nhiên sức bền kém và diện tích chịu
nhiệt lớn hơn so với đỉnh bằng.
Đỉnh chứa buồng cháy: thường gặp ở động cơ Diesel.
Chốt Piston: Là chi tiết nối Piston với thanh truyền.
Nhiệm vụ:
Chốt piston là chi tiết máy nối piston với thanh truyền, truyền lực tác
dụng của khí thể từ piston xuống thanh truyền để làm quay trục khuỷu.
Chốt piston thường có cấu tạo rỗng và được lắp lỏng với bệ chốt piston
và đầu nhỏ thanh truyền.

Điều kiện làm việc:
Chốt piston chịu lực va đập, tuần hoàn, nhiệt độ cao và điều kiện bôi
trơn khó khăn. Chốt piston còn chịu ma sát dạng nửa ướt, chốt piston
dễ bị mòn.
Yêu cầu:
Chốt piston phải được chế tạo bằng vật liệu tốt để đảm bảo sức bền và
độ cứng vững. Bề mặt làm việc của piston cần tôi theo công nghệ đặc
biệt để đảm bảo chốt có độ cứng cao, chịu mài mòn tốt. Ruột chốt phải
dẻo để chống mỏi tốt. Mặt chốt phải mài bóng để chống ứng suất tập
trung và khi lắp ghép với piston và thanh truyền khe hở phải nhỏ.
Phân loại:
Theo kiểu lắp ghép chốt:
 Cố định chốt piston trên bệ chốt piston.
 Cố định chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền.
 Chốt piston lắp tự do.
Theo hình dạng: bề mặt bên trong chốt có dạng hình trụ hoặc côn
Xéc măng:
Nhiệm vụ:
Đảm bảo piston di động dễ dàng trong xilanh. Xéc măng có 2 loại là xéc
măng khí và xéc măng dầu. Xéc măng khí làm nhiệm vụ bao kín buồng
cháy tránh lọt khí còn xéc măng dầu ngăn dầu bôi trơn từ hộp trục
khuỷu sục lên buồng cháy.

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 5


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
b) Điều kiện làm việc:

Xéc măng chịu tải trọng cơ học lớn (áp lực khí cháy), chịu lực quán tính
lớn, có chu kỳ và chịu lực va đập. Ngoài ra xéc măng còn chịu nhiệt độ
cao, ma sát lớn, ăn mòn hóa học và ứng suất lắp ghép ban đầu.
c) Yêu cầu:
- Chịu nhiệt cao: đặc biệt với xéc măng khí tiếp xúc trực tiếp với khí
cháy.
- Sức bền và độ đàn hồi tốt trong điều kiện làm việc ở nhiệt độ cao.
- Chịu mài mòn tốt ở điều kiện ma sát lớn.
- Có hệ số ma sát nhỏ đối với mặt xilanh.
d) Phân loại: có hai loại xéc măng là xéc măng khí và xéc măng dầu.
1.2.4 Nhóm thanh truyền:
Nhóm thanh truyền bao gồm các chi tiết : đầu nhỏ thanh truyền, bạc lót
đầu nhỏ, nắp đầu to thanh truyền, hai nửa bạc lót đầu to thanh truyền,
đầu to thanh truyền, đai ốc và bulông thanh truyền.

Hình 1.1. Kết cấu thanh truyền
a) Nhiệm vụ:
Thanh truyền là chi tiết máy kết nối piston với trục khuỷu qua chốt
piston. Trong quá trình làm việc nhóm thanh truyền nhận lực tác dụng
trên piston truyền cho trục khuỷu làm quay trục khuỷu.
b) Điều kiện làm việc:
Khi động cơ làm việc thanh truyền chịu các lực sau đây:
- Lực khí thể của quá trình nén và cháy – giản nở trong xilanh.
- Lực quán tính của các chi tiết chuyển động tịnh tiến.
- Lực quán tính của bản thân thanh truyền.
Khi làm việc lực quán tính và lực khí thể thay đổi theo chu kỳ bởi vậy
tải trọng tác dụng vào thanh truyền cũng thay đổi và có tính chất va đập

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 6


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
mạnh. Thân thanh truyền chịu nén và chịu uốn dưới tác dụng của lực
khí thể và lực quán tính.
c) Kết cấu:
Kết cấu của thanh truyền gồm ba phần:
- Đầu nhỏ thanh truyền : đầu lắp ghép thanh truyền với chốt piston
- Đầu to thanh truyền : Đầu lắp ghép thanh truyền với chốt piston
d) Yêu cầu:
- Có độ cứng vững lớn.
- Kích thước nhỏ gọn.
- Chỗ chuyển tiếp giữa thân và đầu to phải có góc lượn lớn để giảm
ứng suất tập trung.
- Dễ lắp ghép cụm piston thanh truyền với trục khuỷu.
e) Phân loại: Theo tiết diện thân thanh truyền.
- Tiết diện hình chữ I: có sức bền đều theo hai phương, được dùng rất
phổ biến từ động cơ cỡ nhỏ đến động cơ cỡ lớn.
- Tiết diện hình chữ nhật, ô van: có ưu điểm là dễ chế tạo, thường dùng ở
động cơ mô – tô, xuồng máy cỡ nhỏ.
1.2.5 Trục khuỷu:
Trục khuỷu là một trong những chi tiết máy quan trọng nhất, cường độ làm
việc lớn nhất và giá thành cao nhất của động cơ đốt trong. Trục khuỷu bao gồm
các phần : Đầu trục khuỷu, cổ trục khuỷu, chốt khuỷu, má khuỷu, đối trọng và
đuôi trục khuỷu.
a) Nhiệm vụ: Tiếp nhận lực tác dụng từ piston tạo mômen quay kéo các
máy công tác và nhận năng lượng của bánh đà. Sau đó, truyền cho thanh
truyền và piston thực hiện quá trình nén cũng như trao đổi khí trong
xilanh.

b) Điều kiện làm việc: Trục khuỷu chịu lực T, Z do lực khí thể và lực quán
tính của nhóm piston – thanh truyền gây ra. Ngoài ra trục khuỷu còn
chịu lực quán tính ly tâm của các khối lượng quay lệch tâm của bản thân
trục khuỷu và của thanh truyền. Những lực này gây uốn, xoắn, dao động
xoắn và dao động ngang của trục khuỷu lên các ổ đỡ.
c) Yêu cầu: Kết cấu trục khuỷu cần đảm bảo các yêu cầu:
- Trục khuỷu phải có sức bền lớn, độ cứng vững lớn, trọng lượng nhỏ và
ít mòn
- Độ chính xác gia công cao
- Các bề mặt làm việc của trục khuỷu cần có độ bóng bề mặt và độ cứng
cao
- Không xảy ra hiện tượng dao động cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử
dụng
SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 7


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
d)
1.2.6
a)
-

-

-

b)

c)
-

Kết cấu của trục khuỷu phải đảm bảo tính cân bằng và tính đồng đều
của dộng cơ
Đảm bảo tính công nghệ dễ chế tạo
Phân loại: có hai loại là trục khuỷu nguyên là trục khuỷu ghép.
Bánh đà:
Nhiệm vụ:
Trong động cơ đốt trong, bánh đà có công dụng chủ yếu sau:
Đảm bảo tốc độ quay đồng đều của trục khuỷu động cơ.
Trong quá trình làm việc, bánh đà tích trữ năng lượng dư sinh ra trong
quá trình sinh công để bù đắp phần năng lương hao hụt trong các hành
trình tiêu hao công.
Trong những động cơ có tỷ số nén cao, số xilanh ít và khởi động động
cơ bằng phương pháp quán tính, bánh đà tích trữ năng lượng khởi động
động cơ.
Trong một số loại động cơ cỡ nhỏ làm mát bằng gió, các cánh quạt gió
được đúc liền ngay trên mặt bánh đà, lúc này bánh đà có tác dụng như
một quạt gió. Trong các loại động cơ này, trên bánh đà thường gắng
nam châm vĩnh cửu để tạo ra nguồn điện, do đó bánh đà có tác dụng
như một stato quay của máy phát điện xoay chiều.
Ngoài ra bánh đà còn là nơi để ghi lại những ký kiệu ĐCT, ĐCD, đánh
lửa sớm.
Vật liệu chế tạo
Bánh đà của động cơ đốt trong tốc độ thấp và trung bình thường đúc
bằng các loại gang xám. Bánh đà của động cơ tốc độ cao thường đúc
hoặc dập bằng thép cacbon có thành phần cabon thấp.
Phân loại: Theo kết cấu:
Bánh đà dạng đĩa: là bánh đà mỏng có mômen quán tính nhỏ nên chỉ

dùng cho động cơ tốc độ cao.
Bánh đà dạng vành: là bánh đà có mômen quán tính lớn.
Bánh đà dạng chậu: là bánh đà có dạng trung gian của hai loại bánh đà
trên, có mômen quán tính và sức bền lớn.
Bánh đà dạng vành có nan hoa: để tăng mômen quán tính của bánh đà,
phần lớn khối lượng bánh đà ở dạng vành xa tâm quay và nối với mayơ
bằng các gân kiểu nan hoa.

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 8


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Chƣơng II
CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG:
2.1.1. Số xilanh và số hàng xilanh.
a) Số xilanh.
- Động cơ một xilanh:
Đơn giản, số lượng chi tiết máy ít, dễ chế tạo, song không thể thỏa mãn nhu
cầu tăng công suất được, vì khi tăng công suất động cơ có đường kính xilanh
lớn, khối lượng nhóm pít - tông lớn làm tăng lực quán tính hơn nữa khối lượng
của các chi tiết máy khác như thanh truyền, trục khuỷu…cũng lớn, rất cồng
kềnh, tính ưu việt giảm sút.
- Động cơ nhiều xilanh:
Từ những nhược điểm của động cơ một xilanh,biện pháp tốt nhất để tăng công
suất động cơ là tăng số xilanh.
b) Số hàng xilanh.
- Động cơ một hàng xilanh:

Là loại động cơ chúng ta thường thấy, thường dùng làm động cơ tĩnh tại, ôtô
máy kéo, tàu thủy…để giảm đến mức thấp nhất rung động do chuyển động
thẳng đứng của piston và mang lại sự êm dịu thì động cơ bố trí nhiều xilanh,
động cơ thẳng hàng thường có 4 hay 6 xilanh.
- Động cơ hai hàng xilanh:
Loại động cơ kiểu này trước kia thường dùng trong máy bay nhất là động cơ
chữ V làm mát bằng nước, sau đó được dùng nhiều trên ôtô và xe tăng, có thế
nói rằng động cơ chữ V đang dần dần chiếm ưu thế tuyệt đối trong các xe du
lịch có công suất lớn.
- Động cơ ba hàng xilanh:
Bố trí theo hình chữ W trước kia thường dùng cho máy bay còn bây giờ thì
không dùng nữa, chỉ còn dùng trên một số loại xe tăng ngày nay.
- Động cơ bốn hàng xilanh:
Thường dùng trong ngành hàng không. Cách bố trí có thể theo kiểu chữ X,H
hay hai chữ V chắp vào nhau.
Từ những phân tích ưu nhược điểm của các phương án số xilanh, số hàng
xilanh và dựa trên động cơ mẫu I-Vtec ( Honda city ) ta chọn động cơ thiết kế
là động cơ 4 xilanh thẳng hàng.
2.1.1. Piston:
Phương án đỉnh piston
- Đỉnh bằng ( Hình 2.1a): là loại phổ biến nhất. Nó có diện tích chịu nhiệt bé, kết
cấu đơn giản dễ chế tạo. Vì vậy nó được dùng trong động cơ xăng và động cơ
diesel có buồng cháy dự bị và xoáy lốc.
- Đỉnh lồi (hình 2.1b): có độ cứng vững cao. Loại này có thể không cần bố trí các
đường gân dưới đỉnh nên trọng lượng piston có thể giảm. Đỉnh lồi ít kết muội
than nhưng do bề mặt chịu nhiệt lớn nên ảnh hưởng xấu đến quá trình làm việc

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 9

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

-

của piston. Kết cấu đỉnh lồi thường được sử dụng trong cá động cơ xăng có
buồng cháy chỏm cầu dùng xupap treo và trong cá động cơ xăng hai kỳ cỡ nhỏ.
Đĩnh lõm (hình 2.1 c) : Thường dùng trong một số động cơ xăng ( buồng cháy
chỏm cầu) và động cơ diesel ( buồng cháy dự bị xoáy lốc). Phần lõm có thể là
toàn đỉnh hoặc chỉ là một phần. Chõm cầu lõm có thể đồng tâm, cũng có thể
lệch tâm. Loại đỉnh lõm có phần diện tích chịu nhiệt lớn hơn loại đỉnh bằng
nhưng có ưu điểm là tạo ra xoáy lốc nhẹ trong quá trình nén và trong quá trình
cháy.

Hình 2.1. Các dạng đỉnh piston.
Hiện nay động cơ xăng thường sử dụng piston có đỉnh bằng vì nhiều ưu điểm
nên chọn đỉnh bằng.
2.1.2. Chốt piston
a) Phương án kết cấu chốt piston
Hình 2.1.2 a : Cả mặt ngoài và mặt trong đều có dạng hình trụ, loại này tuy có
ưu điểm là dễ gia công nhưng sức bền trên chốt piston phân bố không đều.
Hình 2.1.2 b,c : Tuy việc gia công rất phức tạp nhưng nhẹ hơn và có sức bền
đồng đều hơn. Loại chốt này thường dùng trên động cơ cao tốc.

Hình 2.2. Các dạng kết cấu chốt piston
b) Phương án lắp chốt piston
- Cố định chốt piston trên bệ chốt piston : Chốt piston được cố định trên bệ chốt
bằng một hoặc nhiều bulông ( ngày nay không dùng nữa ).
Ưu điểm:

+ Do không có sự chuyển động tương đối với bệ chốt nên bệ chốt có thể làm
ngắn lại và không cần tổ chức bôi trơn cho bệ chốt.
SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
+ Đầu nhỏ thanh truyền được làm dài hơn nên dễ bơi trơn và giảm áp suất
tiếp xúc.
Nhược điểm:
+ Do bệ chốt làm ngắn đi, khoảng cách hai gối đỡ tăng nên độ võng của chốt
cũng lớn.
+ Trên bệ chốt và chốt phải gia công ren nên gây ứng suất tập trung.
+ Tình trạng chịu lực và mài mòn của chốt không đều.
+ Làm tăng khối lượng chuyển động tịnh tiến do dùng bulông lắp ghép.

Hình 2.3. Cố định chốt piston trên bệ chốt piston
-

Cố định chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền: chốt piston được cố định trên
đầu nhỏ thanh truyền bằng bulông
Ưu điểm:
+ Có thể làm giảm chiều dài đầu nhỏ thanh truyền và không cần bôi trơn cho
đầu nhỏ.
+ Tăng chiều dài chốt nên làm giảm độ võng của chốt.
Nhược điểm:
+ Vùng chịu lực không đều nên chốt bị mòn không đều.
+ Bệ chốt piston thường dùng bệ lót.

Hình 2.4. Cố định chốt piston trên đầu nhỏ thanh truyền
-

Chốt lắp tự do : Chốt piston không cố định trên đầu nhỏ thanh truyền cũng không
cố định trên bệ chốt. Trong quá trình làm việc chốt có thể xoay tự do quanh
đường tâm và di chuyển dọc trục. Hầu hết các động cơ hiện nay đều dùng phương
pháp này vì có nhiều ưu điểm:

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
+ Chốt xoay tự do quanh tâm nên mòn đều và mặt chịu lực thay đổi nên ít bị
mỏi.
+ Nếu vì lý do nào đó làm kẹt chốt với đầu nhỏ hay bệ chốt thì chốt vẫn làm
việc như một trong hai phương án trên.
Vậy chọn phương án lắp chốt piston tự do để thiết kế.

Hình 2.5. Chốt piston lắp tự do
Động cơ xăng hiện nay thường sử dụng kiểu lắp chốt piston tự do nên ta sử dụng
kiểu này.
2.1.3. Nhóm thanh truyền
2.1.3.a. Đầu nhỏ thanh truyền:
Có hai dạng.
- Đầu nhỏ thanh truyền có dạng hình trụ rỗng. Khi ấy chốt piston lắp tự do.
- Đầu nhỏ thanh truyền của các động cơ dùng kiểu lắp chốt piston cố định
trên đầu nhỏ thanh truyền.
Động cơ được thiết kế công suất không lớn nên chọn phương án đầu nhỏ thanh

truyền có dạng trụ rỗng và có khoan lỗ hứng dầu.
2.1.3.b. Thân thanh truyền:
Thân thanh truyền có tiết diện hình chữ I được sử dụng phổ biến vì đảm bảo
sức bền theo hai phương. Vậy chọn phương án thân thanh truyền có tiết diện chữ I.
2.1.3.c. Đầu to thanh truyền:
Có các loại sau:
- Phương án phổ biến nhất là một phần của đầu to thanh truyền được gắn liền
với thân thanh truyền, phần còn lại được ghép với phần trên nhờ hai bulông.
- Phương án tương tự trên nhưng dùng nhiều bu lông hơn (4 hoặc 6 bulông)
để lắp ghép với đầu to thanh truyền. Như vậy đường kính bulông sẽ nhỏ
hơn so với phương án trên. Tuy nhiên nhược điểm là các bu lông chịu lực
không đều có thể dẫn đến hiện tượng mài mòn không đều và đứt gãy
bulông.
- Tương tự phương án đầu tiên nhưng cắt chia đầu to thanh truyền theo mặt
nghiêng 300 đến 600 so với đường tâm thanh truyền.
- Dùng chốt côn để lắp ghép đầu to thanh truyền theo kiểu khớp bản lề.
Do tính đơn giản và phổ biến nên chọn phương án đầu tiên.
SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Hình 2.6.Thanh truyền
2.1.4. Trục khuỷu:

-

-

Hình dạng trục khuỷu phụ thuộc vào số xilanh, cách bố trí xilanh, số kỳ của
động cơ và thứ tự làm việc của các xilanh. Dựa vào kết cấu, trục khuỷu có hai
loại: trục khuỷu nguyên và trục khuỷu ghép.
Trục khuỷu nguyên ( Hình 2.7b ).
Trục khuỷu nguyên là loại trục khuỷu có các bộ phận cổ trục, má khuỷu, chốt
khuỷu,… làm liền với nhau thành một khối. Loại này thường dùng trong các
loại động cơ cỡ nhỏ và trung bình.
Trục khuỷu ghép ( Hình 2.7a ).
Loại trục khuỷu ghép thường chế tạo riêng từng bộ phận: cổ trục, má khuỷu,
chốt khuỷu,… ghép lại với nhau hoặc làm cổ trục riêng rồi ghép với khuỷu.
Trục khuỷu trong một vài động cơ lớn, đôi khi được chế tạo thành từng đoạn
rồi lắp lại với nhau bằng mặt bích.

a) Trục khuỷu ghép

b) Trục khuỷu nguyên

Hình 2.7 : Loại trục khuỷu
Theo cách phân loại như trên và do động cơ xăng 4 xilanh phổ biến là dùng
trục khuỷu nguyên nên chọn phương án thiết kế là trục khuỷu nguyên.
SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 13


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
2.1.5. Bánh đà:
- Bánh đà dạng đĩa
Bánh đà có dạng như một đĩa tròn có chiều dày đồng đều. Phần moayo của bánh

đà lắp ghép với mặt bích trên đuôi trục khuỷu bằng bulông thường từ 6:8 và có
chốt định vị bánh đà hoặc có lỗ bulông bố trí không đối xứng để khi lắp không lắp
sai vị trí làm việc.
Trên bánh đà của các động cơ khởi động bằng động cơ điện còn có lắp vành răng
để khởi động. Vành răng răng này cố định trên bánh đà bằng cách ép nóng có độ
dôi nhỏ kết hợp với bulông.
Mặt ma sát của bánh đà là một trong những mặt làm việc của bộ ly hợp lắp trên
bánh đà. Khi làm việc mặt ma sát trên bánh đà tiếp xúc với mặt làm việc của tấm
ma sát.
Loại bánh đà dạng đĩa có mômen bánh đà không lớn lắm nên chỉ thích hợp cho
động cơ nhiều xy xilanh và động cơ tốc độ cao trên động cơ oto. Đối với các loại
động cơ ít xilanh và tốc độ thấp thường dùng bánh đà dạng vành.
- Bánh đà dạng vành
Kết cấu này đảm bảo bánh đà có mômen bánh đà lớn và trọng lượng bánh đà nhỏ.
Khối lượng của vành bánh đà chiếm khoảng 80-90% khối lượng bánh đà. Phần
vành liên kết với phần ổ bánh đà bằng tấm mỏng hoặt bằng nan hoa có tiết diện
hình ovan hoặt chữ thập. Loại bánh đà này thường lắp ghép với trục khuỷu bằng
mặt côn, có then định vị.
Do bánh đà có kích thước khá lớn nên để chế tạo được dễ dàng, có khi người ta
thường đúc bánh đà thành hai nửa rồi dùng bulông lắp ghép lại với nhau.
- Bánh đà dạng chậu.
Về kết cấu bánh đà dạng chậu chỉ khác bánh đà dạng đĩa ở chỗ nó có thêm phần
vành đúc liền với đĩa. Bánh đà của các động cơ diesel máy kéo thường dùng kết
cấu này, loại bánh đà này có sức bền và mômen bánh đà lớn và do phần đĩa có mặt
ma sát rất dày nên tuổi thọ khá lớn
Bảng 2.1. Chọn phương án thiết kế
Stt Chi tiết
Phương án
1 Số xilanh
4 xilanh

2 Số hàng xilanh
1 hàng
3 Đỉnh piston
Đỉnh bằng
4 Kết cấu chốt piston
Cả mặt ngoài và mặt trong đều có dạng hình trụ
5 Kiểu lắp chốt piston
Lắp tự do
6 Đầu nhỏ thanh truyền
Dạng hình trụ rỗng
7 Thân thanh truyền
Tiết diện chữ I
8 Đầu to thanh truyền
Một phần đầu to gắn với thanh thuyền, phần còn
lại ghép bằng hai bulông
9 Trục khuỷu
Trục khuỷu nguyên
10 Bánh đà
Dạng vành

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 14


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
2.2. SƠ ĐỒ CẤU TẠO:
Sau khi đã chọn tất cả các phương án như trên, ta vẽ được sơ đồ cấu tạo hệ
thống như sau:

Hình 2.8. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phát lực
2.3.

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:
Sơ đồ nguyên lý hệ thống phát lực:
1

2

3

4
N

PJ

PS
Pkt


Mq
Pk
Z
T

ML



TTN: 1 - 3 - 4 - 2

Piston 1

Huùt Neùn Noå

Xaû

Piston 2

Neùn Noå

Huùt

Xaû

Piston 3

Xaû

Huùt

Neùn Noå

Piston 4

Noå

Xaû

Huùt Neùn

GQTK 

0

0

0

180

0

360 540 720
0

0

Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý hệ thống phát lực

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 15


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Trong động cơ đốt trong kiểu piston cụm chi tiết chuyển động chính (piston, thanh
truyền, trục khuỷu) làm việc trên nguyên tắc sau:
- Nhóm piston chuyển động tịnh tiến lên xuống truyền lực khí thể cho thanh
truyền
- Nhóm thanh truyền là chi tiết chuyển động trung gian, có chuyển động phức

tạp để biến chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục
khuỷu
- Trục khuỷu là chi tiết máy quan trọng nhất, có chuyển động quay và truyền
công suất của động cơ ra ngoài để dẫn động máy công tác khác.

Hình 2.10. Các kỳ của động cơ
Theo chu kỳ lý thuyết, mỗi kỳ khởi sự ngay tại một điểm chết mà cũng chấm
dứt ngay tại một điểm chết. Trong động cơ bốn kỳ thì mỗi kỳ sẽ thực hiện một
quá trình và có:
Kỳ nạp/hút: piston nhận năng lượng từ bánh đà thông qua kết cấu trục
khuỷu và thanh truyền dịch chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm
chết dưới (ĐCD) thực hiện quá trình nạp môi chất công tác.
Kỳ nén: piston cũng nhận năng lượng từ bánh đà thông qua kết cấu trục
khuỷu và thanh truyền dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT, thực hiện quá trình
nén, thể tích xilanh nhỏ lại từ Va đến Vc.
Kỳ sinh công: xảy ra quá trình cháy – giãn nở và sinh công. Piston nhận
áp lực từ khí cháy sinh ra trong xilanh động cơ dịch chuyển từ ĐCT
xuống ĐCD và truyền ra ngoài cho thiết bị công tác thông qua cơ cấu
trục khuỷu – thanh truyền.
Kỳ thải/xả/: piston tiếp tục nhận năng lượng từ bánh đà thông qua cơ cấu
truc khuỷu – thanh truyền, dịch chuyển từ ĐCD lên ĐCT thực hiện quá
trình thải sản vật cháy ra ngoài.

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 16


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Chƣơng 3
THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG
A. TÍNH TOÁN NHIỆT
3.1. GIỚI THIỆU TÍNH TOÁN NHIỆT
Tính toán nhiệt động cơ đốt trong (ĐCĐT) chủ yếu là xây dựng trên lý thuyết
đồ thị công chỉ thị của một động cơ cần thiết kế thông qua việc tính toán các thông số
nhiệt động lực học của chu trình công tác trong động cơ gồm các quá trình:
+ Quá trình nạp
+ Quá trình nén
+ Quá trình cháy
+ Quá trình giãn nở
- Mỗi quá trình trên được đặc trưng bởi các thông số trạng thái là nhiệt độ, áp suất, thể
tích của môi chất công tác (MCCT) ở đầu và cuối của quá trình. Trên cơ sở lý thuyết
của nhiệt động lực học kỹ thuật, nhiệt động hóa học, lý thuyết động cơ đốt trong xác
định giá trị của các thông số nêu trên.
- Tiếp theo ta tính các thông số đánh giá tính năng của chu trình gồm các thông số chỉ
thị và các thông số có ích của chu trình công tác như: áp suất chỉ thị trung bình pi, áp
suất có ích trung bình pe, công suất chỉ thị Ni, công suất có ích Ne, hiệu suất e và suất
tiêu hao nhiên liệu ge của động cơ, …
- Cuối cùng, bằng kết quả các quá trình tính toán nói trên ta xây dựng giản đồ công chỉ
thị của động cơ và đây là các số liệu cơ bản cho các bước tính toán động lực học và
thiết kế sơ bộ cũng như thiết kế kỹ thuật toàn bộ động cơ.
- Trong tính toán kiểm nghiệm động cơ cho trước, việc tính toán nhiệt có thể được
thay thế bằng cách đo đồ thị công thực tế trên động cơ đang hoạt động nhờ các
phương tiện, các dụng cụ đo ghi kỹ thuật hiện đại. Tuy nhiên với phương pháp tính
toán dựa trên cơ sở lý thuyết nhiệt động hóa học trong động cơ đốt trong, người ta
cũng có thể tiến hành khảo sát những chỉ tiêu động lực và chỉ tiêu kinh tế của các
động cơ đã có sẵn này với kết quả đáng tin cậy.
-Toàn bộ quá trình tính toán nhiệt tuân theo tài liệu [1].
3.2. CÁC THÔNG SỐ CHO TRƢỚC CỦA ĐỘNG CƠ

3.2.1. Loại động cơ
Động cơ xăng 4 kỳ, 4 xy lanh thẳng hàng, làm mát bằng nước.
3.2.2. Công suất cực đại
Ne/nN =88/6600 (Kw/vòng /phút)
SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 17


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
3.2.3.mômen xoắn cực đại
Me/nM=145/4800 (Nm/ vòng/phút)
3.2.4. Số xy lanh
4 xy lanh thẳng hàng
3.2.5. Tỷ số nén
 = 10,4 : 1
3.2.6. Các thông số kết cấu
Đường kính xilanh x hành trình piston ( D x S): 73 x 89,4 (mm x mm)
3.2.7. Động cơ tham khảo
Động cơ i-VTEC của Honda trên xe “Honda city”.
3.3. CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHO TÍNH TOÁN NHIỆT:
3.3.1. Áp suất không khí nạp (po)
Áp suất không khí nạp được chọn bằng áp suất khí quyển :
po = 0,1013 (MN/m2)
3.3.2. Nhiệt độ không khí nạp mới (T0)
Miền Nam nước ta thuộc khu vực nhiệt đới, nhiệt độ trung bình trong ngày có
thể chọn là tkk = 29 oC. Do đó:
To = (tkk + 273)oK = 29+273 = 302 (oK)
3.3.3. Áp suất khí nạp trƣớc xupap nạp (pk)
Động cơ bốn kỳ không tăng áp: pk = po = 0,1013 (MN/m2)

3.3.4. Nhiệt độ khí nạp trƣớc xupap nạp (Tk)
Đối với động cơ bốn kỳ không tăng áp Tk = To = 302 (oK)
3.3.5. Áp suất cuối quá trình nạp (pa)
Đối với động cơ không tăng áp, áp suất cuối quá trình nạp thường nhỏ hơn áp
suất khí quyển, do có tổn thất trên ống nạp và bầu lọc gây nên.
Động cơ 4 kỳ không tăng áp:
pa  (0,8  0,95) p0 MN / m2  chọn pa = 0,8.po = 0.08104 (MN/m )
2

3.3.6. Chọn áp suất khí sót (pr)
Đối với động cơ xăng: chọn pr =0,12 (MN/m2)
3.3.7. Nhiệt độ khí sót (Tr)
Động cơ xăng: Tr  (900 1100)0 K chọn Tr = 1100 oK
3.3.8. Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (T)
Chọn T = 15 oC
SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 18


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
3.3.9. Chọn hệ số nạp thêm 1
Hệ số nạp thêm 1 biểu thị sự tương quan năng lượng tương đối của hỗn hợp khí
công tác sau khi nạp thêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ thể tích Va.
Chọn 1 = 1,04
3.3.10. Chọn hệ số quét buồng cháy 2
Động cơ không tăng áp do không có quét buồng cháy nên chọn 2 = 1
3.3.11. Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt t phụ thuộc vào thành phần của khí hỗn hợp  và nhiệt
độ khí sót Tr

Đối với động cơ xăng ta chọn t =1,15
3.3.12. Hệ số lợi dung nhiệt tại điểm Z (Z)
Là thông số số biểu thị mức độ lợi dụng nhiệt của quá trình cháy, hay tỷ lệ lượng
nhiên liệu đã cháy tại điểm Z.
Động cơ xăng chọn Z = 0,75
3.3.13. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (b)
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b b phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Khi tốc độ động
cơ càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn đến nhỏ.
Động cơ xăng chọn b = 0,85
3.3.14. Chọn hệ số dƣ lƣợng không khí 
Lượng không khí đi vào xy lanh M1 có thể nhỏ hơn hoặc lớn hơn Mo
 = M1/Mo
Trong đó: M1- lượng không khí thực tế nạp vào xilanh
Mo- lượng không khí lý thuyết cần thiết đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên
liệu
Theo đề bài  = 0,9
3.3.15. Chọn hệ số điền đầy đồ thị công (d)
Hệ số điền đây đồ thị công đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị công
thực tế so với đồ thị công tính toán
Động cơ xăng: d  (0,92  0,97)  chọn d = 0,97

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 19


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
3.4. TÍNH TOÁN NHIỆT
3.4.1. Quá trình nạp:
- Hệ số nạp (v)

1


m
 pr  
pa 
Tk
1
ηv 
ελ1  λ t λ 2  
ε  1 TK  T p k 
 pa  


1


1
302 0.08104 
 0,12 1,5 

.
.
. 10, 4.1, 04  1,15.1
  0, 7558
10, 4  1 302  15 0,1013 
 0.08104  



Trong đó: m = 1,5 - là chỉ số đa biến trung bình của không khí
Động cơ xăng 4 kỳ ηv  0,65  0,8
- Hệ số khí sót (r)
r 



2 (Tk  T ) Pr
. .
Tr
Pa
1.  302  15 
1100

.

1
1

 P m
1  t 2  r 
 Pa 

0,12
.
0, 08104

1
 0,12 
10, 4.1, 04  1,15.1. 


 0, 08104 

1
1,5

 0, 0458

- Nhiệt độ cuối quá trình nạp ( Ta)
p 
Tk  ΔT  λ t γ r Tr  a 
 pr 
Ta 
1  γr

m 1
m

1,51

 0, 08104  1,5
302  15  1,15.0, 0458.1100. 

 0,12 

 351, 720 K
1  0, 0448

3.4.2. Quá trình nén
+ Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới

0, 00419Ta
b
mcv  av  T  19,806 
 19,806  0, 002095Ta ( KJ / Kmol o K )
2
2

+ Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy
Do  <1 nên sử dụng công thức sau :

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 20


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1
 360,34  252, 4  .105 T
2
1
 (19,806  0, 002095.T )   360,34  252, 4.0,9  .10 5 T
2
3
 19,806  5, 0325.10 Ta

mcv''  (19,806  0, 002095.T ) 

+ Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén:
mcv ' 


mcv   r mcv "
1  r

19,806  0, 002095T   0, 0458. 19,806  5, 0325.103 T 
1  0, 0458

 19,806  2, 224.103 T ( KJ / KmolK )

 a '  19,806
b'  v
mcv '  a 'v    b '
3
2
 2  2, 224.10

+ Chỉ số nén đa biến trung bình
n1  1 

8,314
b'
a 'v  Ta ( n1 1  1)
2

 n1  1 

8,314
19,806  2, 224.103.351, 72.(10, 4n1 1  1)

Ta thay dần các giá trò của n1 thuộc đoạn [ 1,35 ; 1,39 ] vào hai vế của phương

trình trên, cho đến khi nào thu được kết quả ở hai vế bằng nhau ta được giá trị
sau : n1 = 1,37
+ Áp suất cuối quá trình nén
pc  pa . n1  0,08104.10, 41,37  2,0046(MN / m2 )

+ Nhiệt độ cuối quá trình nén
Tc  Ta . n11  352,72.10, 41,371  836,564(0 K )

3.4.3. Q trình cháy
+ Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu xăng

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 21


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Mo 


1 C H O
   
0,21  12 4 32 

1  0,855 0,145 0 


  =0,512(kmol KK/kgNL)
0, 21  12
4

32 

+ Lượng khí nạp mới vào xilanh

M1   M 0 

1
1
 0,9.0,512 
=0,4696( KmolKK / Kgnl )
114
114

+ Lượng sản vật cháy
C H
  0, 79. .M o
12 2
0,855 0,145


 0, 79.0,9.0,512  0,5078( KmolSVC / Kgnl )
12
2
M2 

+ Hệ số biến đổi phân tử khí lý thuyết

o 

M1  M M1  (M 2  M1 ) M 2 0,5078




 1,08
M1
M1
M1 0, 4696

+ Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế

  1

0  1
1,08  1
 1
 1,0765
1  r
1  0,0458

+ Hệ số biến đổi phân tử khí tại điểm Z

z  1

0  1
1,08  1 0,75
 xz  1 
.
 1,0676
1  r
1  0,0458 0,85

Với xz l{ phần nhiên liệu đã ch|y tại điểm z: xz 

 z 0, 75

b 0,85

+ Tổn thất nhiệt lượng do cháy không hoàn toàn

QH  120.103 (1   ).M o  120.103 (1  0,9).0,512  6144( KJ / Kg )
+ Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của môi chất tại điểm Z

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 22


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG


 0  xz 
mcvz* 



r  '
 mc  1  xz  mcvz
 0  vz



 0  xz 


r 
  (1  xz )
0 

0, 75
 0, 75 0, 0458 
1, 08. 

19,806  2, 224.103 Tz   (1 
)(19,806  0, 002095Tz )


0,85
1, 08 
0,85


0, 75
 0, 75 0, 0458 
1, 08 

 (1 
)

1, 08 
0,85

 0,85
 19,806  2, 21.103 Tz

+ Nhiệt độ cuối quá trình cháy
 z (QH  QH )
 mc 'vc .Tc   z .mc *vz .Tz
M 1 (1   r )


0, 75.(43960  6144)
 (19,806  2, 224.103.836,564).836,564
0, 4696.(1  0, 0458)

 1, 0675.(19,806  2, 21.103 Tz ).Tz
 2,359.103 Tz2  21.143Tz  75876,5  0
 Tz  2746,87o K

+ AÙp suaát cuoái quaù trình chaùy
pz   z .

Tz
2746,87
. pc  1,0678.
.2,0046  7,026( MN / m2 )
Tc
836,564

+ Tỷ số tăng áp suất:
p   z

Tz
2746,87
 1, 0678.
 3,51
Tc
836,564

3.4.4. Tính toán quá trình giãn nở :
- Tỷ số giản nở đầu
đối với động cơ xăng   1
- Tỷ số giãn nở sau

    10, 4
- Xác định chỉ số dãn nở đa biến trung bình n2
Từ công thức:
n2  1 

8,314
(b   z )QH
b'
  v' z  z (Tz  Tb )
M1 (1   r )  (Tz  Tb )
2

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 23


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Ta tính được n2 = 1,2253

-

Nhiệt độ cuối quá trình dãn nở
Tb 



Tz

n2 1



2746,87
 1620, 69(0 K )
10, 41,22531

- Áp suất cuối quá trình dãn nở
pb 

pz
7,026

 0,399( MPa)
n2

10, 41,2253

- Kiểm nghiệm nhiệt độ khí sót Tr

Tr 

Sai số:

Tb
1620, 69

 1085,850 K
Pb
0,399
3
3
0,12
Pr

ΔTr 1100  1085,85

 1,303%  5%
Tr
1085,85

Vậy nhiệt độ khí sót chọn lúc đầu là chấp nhận được.
3.4.5. Tính toán các thông số đặc trƣng của chu trình
-

Áp suất chỉ thị trung bình tính toán pi
p 'i 


pc  λ p 
1 
1 
1 
*
* 1  n 2 1  
1  n1 1  
ε  1  n 2  1  ε  n1  1  ε  

2, 0046  3,51 
1
1 
1


.
1

1


1,22531 
1,37 1  
10, 4  1 1, 2253  1  10, 4
 1,37  1  10, 4


 1, 0281( MN / m 2 )
-

Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi

pi  d * p 'i  0,97.1,0281  0,9973(MN / m2 )
-

Áp suất tổn thất cơ khí pm
Chọn hiệu suất tổn thất cơ giới m  0,9022323
pm  (1 m ) pi  (1  0,9022323).0,9973  0,0975( MN / m2 )

-

Áp suất có ích trung bình:

pe  pi  pm  0,9973  0, 0975  0,8998( MN / m2 )

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 24


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
-

Hieäu suaát chæ thò:

i  8,314.
-

M1. pi .Tk

0, 4696.0,9973.302
 8,314.
 34,93%
QH . pk .v
43960.0,1013.0,7558

Hieäu suaát coù ích:

e  8,314.
-

Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi
gi 

-

M1. pe .Tk
0, 4649.0,8998.302
 8,314.
 31, 21%
QH . pk .v
43960.0,1013.0, 7558

3600
3600
*103 
.103  234, 45 g/kW.h
QH *i
43960.0,3493

Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge
ge 

3600
3600
*103 
.103  257, 45
g/kW.h
QH *e
43960.0,3121

3.4.6. Tính thông số kết cấu của động cơ
- Tính thể tích công tác Vh
Thể tích công tác của một xilanh động cơ
Vh 

30. .Ne
30.4.88

 0, 4415(l )  441,5(cm3 )
pe .ne .i 0,8998.6600.4

 = 4 - số chu kỳ của động cơ
i = 4 - số xilanh của động cơ
ne =6600 v/p - số vòng quay của động cơ
Ne =88 kW - công suất động cơ
pe = 0,932 MN/m2 - áp suất có ích trung bình
- Đường kính piston
D
3

4.Vh
4.441,5

 7, 714(cm)  77,14(mm)
 S  3  89, 4 
 . 
 .

D
 73 

- Hành trình piston
S
 89, 4 
S  D 
 .77,14  94, 47(mm)
D
 73 

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Page 25


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Bảng 3.1: Bảng kết quả tính toán nhiệt của động cơ xăng
TT

Thông số

Đơn vị

 = 0,9

TT

Thông số

1

ne

v/ph

6600

19

Ta

o

3351,73

2

Ne

kW

88

20

Tc

o

836,564

3



10,4

21

Tz

o

2746,87

4

D

mm

77,14

22

Tb

o

K

1620,69

5

S

mm

94,47

23

po

MN/m2

0,1013

6

To

o

302

24

pa

MN/m2

0,08104

7



o

15

25

pr

MN/m2

0,12

8



1,04

26

pc

MN/m2

2,0046

9



1

27

pz

MN/m2

7,026

10

d

0,97

28

pb

MN/m2

0,399

11

r

0,0458

29

pi

MN/m2

0,9972

12

v

0,7558

30

pm

MN/m2

0,0698

13

z

0,75

31

pe

MN/m2

0,9274

14

b

0,85

32

m

%

0,9022

15



0,2934

33

i

%

0,3493

16

n1

1,37

34

e

%

0,3121

17

n2

1,2253

35

gi

g/kW.h

234,5

18

Tr

1100

36

ge

g/kW.h

257,446

K
K

o

K

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

Đơn vị
K
K
K

 = 0,9

Page 26


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

3.4.7. Vẽ đồ thị công chỉ thị:
- Thể tích cuối hành trình nén
Vc 

-

Vh
0, 4415

 0, 047(l )  47cm3
ε  1 10, 4  1

Thể tích cuối quá trình nạp
Va  Vh  Vc  Vc *ε  47*10, 4  488,8 cm3

-

Dựng đường cong nén
p xn

V 
 p a  a 
 Vxn 

n1

Bằng cách thay giá trị Vxn đi từ Va đến Vc ta lần lượt xác định được các giá trị pxn
- Dựng đường công giãn nở
p xg

V 
 p z . z 
V 
 xg 

n2

Bằng cách thay giá trị Vxg đi từ Vz đến Vb ta lần lượt xác định được các giá trị pxg
- Dựng và hiệu đính đồ thị công
Nối liền các điểm đã xác định được nói trên bằng một đường cong đều ta có đồ
thị công tính toán của động cơ (đường cong nét đứt)
Để xây dựng được đồ thị công chỉ thị của động cơ cần phải thực hiện các bước
hiệu chỉnh dưới đây:
+ Dùng đồ thị Brich xác định điểm đánh lửa sớm c’ và các điểm phối khí (mở
sớm và đóng muộn của các xupap nạp, thải: r’, a’, b’, r”) trên đồ thị công.
+ Dựng phía dưới đồ thị công nữa vòng tròn có bán kính R, tâm O là trung
điểm của đoạn Vh
Góc đánh lửa sớm và góc phối khí
Bảng 3.2: Góc đánh lửa sớm hoặc phun nhiên liệu sớm và góc phối khí

Loại động cơ

Động cơ ô tô

Xupap nạp
Góc đánh
lửa sớm s Góc mở Góc đóng


15

SVTH: Huỳnh Tí – MSSV: 1414011

20

55

Xupap thải
Góc mở


Góc đóng


60

25

Page 27