DO AN DONG CO DOT TRONG

LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế,là nguồn động lực
cho các phương tiện vận tải như ôtô,máy kéo,xe máy,táu thủy,máy bay và các máy
công tác như máy phát điện,bơm nước ... Mặt khác động cơ đốt trong đặc biệt là động
cơ ôtô là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường,nhất là ở thành
phố.
Sau khi học xong môn học
thức đã học để làm đồ án

“ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG”,

em đã vận dụng những kiến

“TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG”.

Trong quá trình tính toán

để hoàn thành đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu đã gặp không ít khó khăn
bỡ ngỡ nhưng với sự nỗ lực của chính bản thân cùng với sự hướng dẫn và giúp đỡ hết
sức tận tình của thầy giáo Trần Trọng Tuấn,giờ đây sau một thời gian làm việc hết
mình, nghiêm túc trong nghiên cứu và tìm hiểu em đã hoàn thành xong đồ án môn học

1


ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.

Tuy nhiên do đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã học,

vào tính toán một bài tập cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn
và không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong được sự xem xét, sự giúp đỡ

chỉ bảo và đưa ra ý kiến của các thầy để em hoàn thành đồ án một cách tốt nhất, đồng
thời cũng qua đó rút ra kinh nghiệm, bài học làm giàu kiến thức chuyên môn và khả
năng tự nghiên cứu của mình.
Qua Đồ án này em cảm thấy mình cần phải có nổ lực cố gắng nhiều hơn nữa, cần
phải có một phương pháp nghiên cứu đúng đắn trên con đường mình đã chọn
Cũng qua đồ án này em xin bày tỏ lòng biết ơn đối với thầy giáo Trần Trọng
Tuấn cùng các thầy giáo trong khoa đã giúp đỡ, hướng dẩn tận tình và đóng góp ý
kiến quý báu giúp em hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất và đúng tiến độ..
Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện

Hoàng Văn Ngọc

2


CHNG I.
TNH TON CHU TRèNH CễNG TC CA NG C T TRONG.
1.1. Cỏc thụng s chn.
1.1.1. S liu ban u ỏn mụn hc CT 3D6 s 5:
H v tờn sinh viờn: Hong Vn Ngc

Khúa : 66

S liu ban u cn thit cho quỏ trỡnh tớnh toỏn bao gm:
Các số liệu của phần tính toán nhiệt

T
T

1

Tên thông số
Kiểu động cơ

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

Ký
hiệu
3D6

Giá trị

Số kỳ

Số xilanh
Thứ tự nổ


i

Hành trình piston
Đờng kính xilanh
Góc mở sớm xupáp nạp
Góc đóng muộn xupáp
nạp
Góc mở sớm xupáp xả
Góc đóng muộn xupáp
xả
Góc phun sớm
Chiều dài thanh
truyền
Công suất định mức
Số vòng quay định
mức
Suất tiêu hao nhiên
liệu
Tỷ số nén
Khối lợng thanh truyền
Khối lợng nhóm piston

S
D
1
2

4
6
1-5-3-6-24
180
150
20

Thẳng
hàng

48

1
2

48

i
ltt

30

Ne
n
ge

mtt
mpt

Đơn vị

20

320
155
1550
195
14.5
5,62
2,37

Ghi chú
Đ/cơ Diesel
không tăng
áp

kỳ

mm
mm
độ
độ
độ
độ
độ
mm
mã lực
v/ph

114.08 kWh

g/ml.h

kg
kg

1.1.2. Cỏc thụng s cn chn:
a. p sut mụi trng: p0

3


Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp và động cơ. P 0 thay đổi
theo độ cao. Ở nước ta có thể chọn p0= 0,1 (Mpa)
b. Nhiệt độ môi trường: Tk
Lựa chọn nhiệt độ môi trường theo nhiệt độ bình quân của cả năm.
Ở nước ta Tk = 260C (2990K)
Chọn áp suất nạp không tăng áp là pk=0,1 (MPa)
c. Áp suất cuối quá trình nạp: pa
Áp suất môi trường Pa phụ thuộc vào nhiều thông số như chủng loại động cơ,
tính năng tốc độ n, hệ số cản trên đường nạp, tiết diện lưu thông,…Có thể chọn pa trong
phạm vi sau. pa = (1,2 0,35)po
Chọn pa = 0,11 (MPa)
d. Áp suất khí thải: pr
Áp suất này cũng phụ thuộc vào các thông số như p a. Có thể chọn pr trong phạm
vi: pr = (1,10  1,15) pa
Chọn pr = 0,121 (MPa)
e. 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 diezelT = 200400C. Chọn T = 300C.
f. Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr
Phụ thuộc vào chủng loại động cơ.
Tr = 700 10000K. Chọn Tr = 8000K
g. 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
t
1,13
Chọn t = 1,1

1,0
1,17

1,2
1,14

1,4
1,11

h. Hệ số quét buồng cháy: 2
Động cơ không tăng áp: Chọn 2 = 1

4


i. 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 = 1,04

k. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z:
Thể hiện lượng nhiệt phát ra của nhiên liệu đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt
phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu.
 z = 0,7 0,85. Chọn  z = 0,8

Đối với động cơ diesel:
k. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b:

b bao giờ cũng lớn hơn  z . Thông thường:

Đối với động cơ diezel b = 0,8 0,9. Chọn b = 0,85
l. 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 điezel vì vậy hệ số d của động cơ diezel thường chọn trị số
nhỏ hơn động cơ xăng. Nói chung có thể chọn trong phạm vi:
d = 0,92  0,97. Chọn d = 0,96
1.2. Tính toán các quá trình công tác:
1.2.1 Tính toán quá trình nạp.
a. Hệ số khí sót  r:
r 

 2 (Tk  T ) p r
.
.

Tr
pa

1
1

 p m
1   t  2  r 
 pa 

Chỉ số dãn nở đa biến m = 1,45  1,5 , chọn m = 1,5
r

=

r =0.03154
b. Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta:
=

5


Ta = 335,3120K

6


c. Hệ số nạp  v:
1



m
 pr  
Tk
pa 
1
v 
.
. . .   . . 
   1  Tk  T  pk  1 t 2  pa  



v =
v = 1,0622
d. Lượng khí nạp mới M1:
(*)
Ta có
trong đó Vh = ==3,17925 (dm3)
pe = = 0,463 (MPa ) thay vào (*) ta được :
M1 = = 1,6998kmol/kgnl
Trong đó:
D: Đường kính xilanh.
S: Hành trình pistông.
n: Số vòng quay động cơ.
i: Số xilanh.
ge: Suất tiêu hoa nhiên liệu.
Ne: Công suất động cơ.
: Số kì.
e. Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0:

M0 

1  C H O
.   
0,21 12 4 32

Nhiên liệu của động cơ diezel: C = 0,87; H = 0,126; O=0,004
M0 

1 �0,87 0,126 0, 004 �
.�


�
0, 21 �12
4
32 �

M0 = 0,495 (kmol/kg nh.liệu)
6. Hệ số dư lượng không khí  :
Đối với động cơ diezel:

7




M 1 1, 6998


 3, 4339
M 0 0, 495

1.2.2. Tính toán quá trình nén.
a. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:

mcv 19,806
 0,00209.T
(kJ/kmol.độ)
b. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:
Hệ số dư lượng không khí >1, tính theo công thức:
"
1, 634 � 1 �
187,36 � 5
�
mc v  �
19,876 
427,86 
.10 .T
� �
�
 � 2�
 �
�

"
1, 634 � 1 �
187,36 � 5
�
mc v  �

19,876 
 �
427,86 
.10 .T
�
3, 4339 � 2 �
3, 4339 �
�
�

"

mc v  20, 3518  0, 002412.T (kJ/kmol.độ)

c. Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp:
'

Trong quá trình nén mcv tính theo công thức sau:
mv v   r .mc v 19,806  0, 00209T  0, 03154 � 20,3518  0, 002412.T 
mc 

1  r
1  0, 03154
'
v

"

'

mc v  19,8227  0, 0021.T  av' 

bv'
.T
2
(kJ/kmol.độ)

d. 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, phụ tải, trạng thái nhiệt của động
cơ v v…Tuy nhiên n1 tăng theo quy luật sau: Tất cả những nhân tố làm môi chất mất
nhiệt sẽ khiến cho n1 tăng, n1 được xác định bằng các giải phương trình sau:

8,314

n1  1 
a'v 

b'v
2





.Ta.  n1  1  1

Chọn n1 = 1,3707
VT = 1,3704– 1 = 0,3707
VP 

8,314
 0, 3707
19,8227  0, 0021 �335,312 � 14,51,3707 1  1

8


VT - VP=0
Thỏa mãn chọn n1 = 1,3707
e. Áp suất và nhiệt độ cuối quá trình nén pc tính theo công thức sau:
pc  pa . n1  0,11�14,51,3707  4, 29813(Mpa)

f. Nhiệt độ cuối quá trình nén:
Tc = Ta.n1 - 1 = 335,3121,3707-1 = 903,583K
g. Lượng môi chất công tác của qúa trình nén:
Mc =M1 + Mr = M1(1+r) = (1+0,03154)= 1,7534(Kmol/kg nh.liệu)
1.2.3. Tính toán quá trình cháy:
a. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết  0:

0 

M 2 M 1  M
M

1
M1
M1
M1

Độ tăng mol M của các loại động cơ xác định theo công thưc sau:

H O
1 

M  0,211   M 0   

4
32


nl 
�H O �
M  �  �
�4 32 �
Đối với động cơ diesel:

H O
0,126 0, 004


32  1, 0186
 0  1  4 32  1  4
M1
1, 6998
Do đó:

b. Hệ số thay đổi phân tử thực tế  :


 0   r 1, 0186  0, 03154

 1, 018
1  r
1  0, 03154

c. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z:

 z 1

Trong đó:

z 

0  1
. z
1 r

 z 0,8

 0, 9412
b 0,85
z  1

1, 0186  1
.0,9412  1, 01697
1  0, 03154

d. Lượng sản vật cháy M2:
M 2  M 1  M   0 .M 1  1, 0186 �1, 6998  1, 7314 (Kmol/kg nh.liệu)

9


e. Nhiệt độ tại điểm z: Tz.
Đối với động cơ diezel, nhiệt độ Tz được tính từ phương trình cháy:
'
"
 z .QH
 (mc v  8,314. ).Tc   z mc pz .Tz
M1  1   r 

(**)

Trong đó:QH- Nhiệt trị của dầu diezel QH = 42,5.103 (kJ/kg nh.liệu)
mcvc

mcvc '  av '



'

bv '
.Tc  19,825  0, 0021.Tc
2

0, 03154
)  (1  0,9412) �(19,8227 0,0021Tz )
1, 0186

0, 03154
1, 0186 �(0,9412 
)  (1  0,9412)
1, 0186

1, 0186 �(20,3518  0, 002412Tz ) �(0,9412 

=20,322 +0,002394Tz = avz’’ + bvz’’ .Tz

 mc pz "  mcvz "  8,314  28, 636  0, 002394Tz
Thay tất cả vào (**) ta được :

0,8 �42500
  19,8227  0, 0021Tz  8,314 �2  .903,312  1, 01697 � 28, 636  0, 002394Tz  .Tz
1, 6998 � 1  0, 03154 
Giải phương trình trên ta được: Tz = 1671,738oK
f. áp suất tại điểm z:

Pz .pc
Trong đó: - là hệ số tăng áp, ta chọn   1,9 như ở trên.
pz = pc= 1,9 =8,1664( MPa)

1.2.4 Tính quá trình giãn nở:
a. Hệ số giãn nở sớm  :


 z .TZ 1, 01697 �1671, 738

 0,9906
.Tc

1,9 �903,312
<2 (t/m)

10


b. Hệ số giãn nở sau  :



14,5

 14, 6376
 0,9906

c. Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2:

n2  1 

8,314

b 

 z Q*H

M 11 r  Tz  Tb 

"
 avz

"

bvz
 Tz  Tb 

2

Trong đó:
Tb 



Tz

n2 1



1671, 738
14,5n2 1

Q*H - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu
*
Đối với động cơ diezel: QH  QH =42500(kJ/kg nl)

Với n = 1,15
Chọn n2 = 1,18và thay vào hai vế:
VT=0,18
VP=0,1885
VT-VP=-0,0085

Vậy ta có thể chấp nhận được n2 = 1,18
=>

Tb 

1671,738
 1033, 05
14,51,251
(0K)

d. áp suất cuối quá trình giãn nở:
pb 

pz
8,1664

 0,344
n2

14, 63761,18
(MPa)

Kiểm tra nhiệt độ của khí thải Trt:
m 1

1,5 1

�p �m
�0,121 �1,5
Trt  Tb � r �  1033,05 ��

�  729, 23
�0,344 �
�pb �

(0K)

Sai số của Trt so với Tr đã chọn ban đầu được xác định như sau:
Tr 

Trt  Tr
729, 23  800
.100% 
.100%  8,846%  15%
Tr
800

1.2.5 Tính toán các thong số chu trình công tác:

11


'

a. áp suất chỉ thị trung bình pi :
Đối với động cơ diezel:
pi' 

pi ' 

�

pc �
 . � 1 � 1 � 1 �
 (   1) 
.�
1  n2 1 �

.�
1  n1 1 �
�
�
 1 �
n2  1 � 
� n1  1 � 
�
�

�
4, 29813 �
1,9 �0,9906 �
1
1
1
�
�
�
��
1,9 � 0.9906  1 
1

.�

1
�
�
1,181 �
1,3707 1 �
14,5  1 �
1,18  1 � 14, 6379
� 1,3707  1 � 14,5
�
�

p'i = 0,74(MPa)
b. áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi:
pi  d . pi'  0,97 �0, 74  0, 7178 (MPa)

c. Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi:

432.103. po .v 432.103 �0,1�1, 0622
gi 

 125, 78 g / kwh
M 1. pi .T0
1, 6998 �0, 7178 �299
(g/KW.h)
d. Hiệu suất chỉ thị i:

3, 6.103
3, 6.103 �1000
i 


 0, 6734
gi .QH 125, 78 �42,5.103
e. áp suất tổn thất cơ giới pm:
Áp suất này thường được biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính đối với tốc độ trung
bình của pittông.
vtb 

S .n 0,18 �1550

 9,3
30
30
(m/s)

Đối với động cơ diesel công suất lớn.
pm = 0,03 + 0,012vtb = 0,03 + 0,012= 0,1416 (MPa)
f. Áp suất có ích trung bình pe:
pe = pi – pm = 0,7178–0,1416= 0,5762(MPa)
g. Hiệu suất cơ giới m:
m 

pe 0,5762

 0,8027
pi 0, 7178

h. Suất tiêu hao nhiên liệu ge:

12

ge 

gi 125, 78

 156, 7
 m 0,8027
(g/KW.h)

i. Hiệu suất có ích ge:
e  i .m  0, 6734 �0,8027  0,5405

k. Kiểm nghiệm đường kính xilanh D theo công thức:

D
Vh 

Trong đó:


D

4.Vh
.S

N e .30.
 2,5547
pe .i.n

4.N e .30.

4 �114,08 �30 �4

 1.5046
 .S . pe .i.n
3,14 �1,8 �0,5762 �6 �1550

D = 150,46 mm
Sai số đường kính D = 150,46-150= 0,46mm < 0,1 mm
1.3. Vẽ và hiệu đính đồ thị công:
Căn cứ vào các số liệu đã tính p0, pc, pz, pb, n1, n2, . Ta lập bảng để tính đường
nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác V x = i.VC. (VC – dung tích
buồng cháy).
Vc 

Vh
2,5547

 0,1892
  1 14,5  1
(lít)

Các thông số ban đầu: pr  0,121 (MPa); pa  0,11 (MPa);
pc  4, 29813 (MPa); pz  8,1664 (MPa); pb  0,344 (MPa)

1.3.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén:
n
- Phương trình đường nén đa biến: p.V =const
1

n

n
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì: pc .Vc  px .Vx
1

px  pc .



1
n1

�
Vx �
� �
Vc �
�

 pc .

1

p
1
 n1c
n1
i
i

n1 : là chỉ số nén đa biến trung bình, ta tính được n1 =1,3707
pc : là áp suất cuối quá trình nén, ta có: pc = 4,29813 (MPa)

1.3.2. Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở:

13


n
- Phương trình của đường giãn nở đa biến: p.V =const
2

Khi đó x là điểm bất kì trên đường giãn nở thì:
pz .Vzn2  px .Vxn2

px  pz .


Ta có:



1
n2

�Vx �
� �
�Vz �

Vz
Vc : hệ số giãn nở khi cháy, ta tính được   1,336
n

1
pz . n
pz . n
� �
px  p z .

n2

�Vx �
�
�
� .Vc �



2

n2

�
Vx �
� �
Vc �
�



2

i n2

2

 pz � �
�i �

Vz   .Vc . Vậy:
n2 : là chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 =1,15
pz : Áp suất tại điểm z: pz =8,26709 (MPa)

1.3.3. Bảng tính quá trình nén và quá trình giãn nở:
1.1. Bảng tính quá trình nén và quá trình giãn nở:
Vx = i.VC

i
1

 =0,9906

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

13
14
14,5

Vc  0.1892

Quá trình nén
px=

Quá trình giãn nở
px=

4.3981
4.4554
1.7008
0.9756
0.6577
0.4844
0.3773
0.3054
0.2543
0.2164
0.1873
0.1644
0.1459
0.1307
0.1181
0.1126

8.0759

8.1664
3.5643
2.2090
1.5731
1.2089
0.9749
0.8128
0.6943
0.6042
0.5336
0.4768
0.4303
0.3915
0.3587
0.3442

(lít)
0.1892
0.1874
0.3784
0.5676
0.7568
0.9460
1.1352
1.3244
1.5136
1.7028
1.8920
2.0812
2.2704

2.4596
2.6488
2.7434

14


Vẽ đồ thị P-V theo tỉ lệ xích:

 .Vc 14,5 �0,1892

 0,01247
220
v = 220
(m3/mm)
pz
8,1664

 0, 0363
225
p = 225
(Mpa/mm)

1.2. Bảng giá trị biểu diễn đồ thị công.

Vx = (mm)

pc
n1
Px=( i

Px=
)/p(mm)

n

2
� �
pz � � � b
�i �
(m

m)

15.17

121.1606

222.4764

15.03

122.7393

224.9697

30.34

46.85324

98.19031

45.52

26.87641

60.85286

60.69

18.11832

43.33644

75.86

13.34391

33.30423

91.03

10.39321

26.8575

106.21

8.413672

22.39074

121.38

7.006417

19.1266

136.55

5.961853

16.64477

151.72

5.160139

14.69887

166.90

4.528188

13.13532

182.07

4.01909

11.8536

197.24

3.601466

10.78527

212.41

3.253597

9.882185

220.00

3.100804

9.481342

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 trình nạp và thải lý thuyết bằng hai đường thẳng song
song với trục hoành đi qua hai điểm pa, pr.

15


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 R/2 về phía điểm chết dưới, với


R
S
180


 0, 28
ltt 2.ltt 2.320

Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị:
a- Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a)
Từ O’ của đồ thị Brich xác định góc đóng muộn 2 = 140 của xupáp thải, bán
kính này cắt vòng tròn Brich ở a’, từ a’ gióng đường song song với tung độ cắt đường p a
ở a. Nối điểm r trên đường thải (là giao điểm của pr với trục tung) với a. Ta có đường
chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp.
b- Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c’)
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có sự phun sớm (động cơ diezel) nên
thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết p c đã tính. Theo kinh nghiệm, áp
'
suất cuối quá trình nén thực tế pc có thể xác định theo công thức sau:

1
1
pc'  pc  ( pz  pc )  4, 29813  (8,1664  4, 29813)  5.5875
(MPa)
3
3

Từ đó xác định được tung độ điểm c’ trên đồ thị công:
yc ' 

p 'c 5,5875

 153,9( mm)
 p 0, 0363

c- Hiệu chỉnh điểm phun sớm: (điểm c”)
Do hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý
thuyết tại điểm c”. Điểm c” được xác định bằng cách, từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta
xác định được góc phun sớm i = 150, bán kính này cắt đường tròn Brick tại 1 điểm. Từ
điểm này going song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c”.đặt trên đồ thị Brich
rồi gióng xuống đường nén để xác định điểm c”.
Dùng một cung thích hợp nối c’c”.

16


d- Hiệu đính điểm đạt pzmax thực tế:
Áp suất pzmax thực tế trong quá trình giãn nở không duy trì hắng số như động cơ
điêden (đoạn ứng với VC) nhưng cũng không đạt trị số lý thuyết như của động cơ
xăng. Theo thực nghiệm, điểm đạt trị số cao nhất là điểm 372 0  3750 (tức là 120  150
sau ĐCT của quá trình cháy và giãn nở).
Hiệu đính điểm z của động cơ diezel:
-

Xác định điểm z từ góc 15�. Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc tương ứng
với 375�góc quay trục khuỷu, bán kình này cắt vòng tròn tại 1 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 lượn sát với đường giãn nở.
e- Hiệu đính điểm quá trình thải thực tế (điểm b’):
Do có hiện tượng mở sớm xupap thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự
diễn ra sớm hơn lí thuyết. Ta xác định điểm b bằng cách: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick
ta xác định góc mở sớm xupap thải 1 , bán kính này cắt đường tròn Brick tại 1 điểm.
Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm b’.
f- Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giãn nở: (điểmb”)
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế pb” thường thấp hơn cuối quá trình giãn nở
lý thuyết do xupap thải mở sớm.
Xác định pb” theo công thức kinh nghiệm sau:
1
 pb  pr 
2
1
p"b  0,121   0,344  0,121
2
"
p b  0,2325(MPa)
p ''b  p r 

Từ đó xác định tung độ của điểm b” là:
yb" 

p "b 0, 2325

 6, 405(mm)
 p 0,0363

17


Sau khi xác định b’, b” dùng cung thích hợp nối với đường thải rr.

18


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 V h của đồ thị
công (từ điểm 1VC đến VC).
2.1.1. Đường biểu diễn hành trình pittông x = f( ):
Vẽ theo các bước sau:
a) Chọn tỷ lệ xích góc:    0,7(mm/độ).
b) Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công khoảng 15 đến 18 cm.
c) Từ tâm O’ của đồ thị Brich kẻ các bán kính ứng với 100, 200,….1800.
d) Gióng các điểm đã chia trên cung Brich xuống các điểm 10 0, 200,….1800
tương ứng trên trục tung của đồ thị x = f() để xác định chuyển vị x tương ứng.
e) Nối các giao điểm xác định chuyển vị x, ta có đồ thị x = f().
2.1.2. Đường biểu diễn tốc độ của pittông v = f( ):
Vẽ đường biểu diễn tốc độ theo phương pháp độ thị vòng. Tiến hành cụ thể như
sau:
a) Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x = f(), sát mép dưới
của giấy vẽ.
b) Vẽ vòng tròn có bán kính R/2, tâm O.
c) Chia nửa vòng tâm O bán kình R và vòng tròn tâm O bán kính R/2 thành 18

phần theo chiều ngược nhau.
d) Từ các điểm chia trên vòng tròn bán kình 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 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 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() trên tọa độ cực.

19


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(), vẽ
theo các bước sau:
a) Chọn tỷ lệ xích j = 100 (m/s2mm).
b) Tính các giá trị:
- Ta có góc:


 .n 3,14.2300

 240, 73( rad / s)
30
30

- Gia tốc cực đại:
jmax  R. 2 (1   ) 

S 2

145 3
. (1   ) 
.10 .240, 732 (1  0,31798)
2
2

jmax = 5537,58 (m/s2)
Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là:

gtbd jmax 

gtt jmax

5537, 58
 55,3758
100



j

(mm)

- Gia tốc cực tiểu:
jmin   R. 2 (1   )  72,5.103.240, 732 (1  0,31798)  2865,53m / s 2 )

Vậy ta được giá trị biểu diễn của jmin là:
gtbd jmin 

gtt jmin

j



2865,53
 28, 65
100

(mm)

- Xác định vị trí của EF là:
EF  3R 2
EF  3.0,09.0,31798.240, 732

EF =- 4008,06(m/s2)
Vậy giá trị biểu diễn EF là:
gtbd EF 

gtt EF 4008, 066

 40, 08(mm)
j
100

c) Từ điểm A tương ứng ĐCT lấy AC = jmax, từ điểm B tương ứng ĐCD lấy BD =
jmin; nối CD cắt trục hoành ở E; lấy EF = - 3R2 về phía BD. Nối CF và FD, chia các

20

đoạn này thành 8 phần, 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).
2.2. Tính toán động lực học.
2.2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến m bao gồm:
- Khối lượng nhóm pittông mnp = 3,4 kg.
- Khối lượng nhóm thanh truyền mtt =3,9 kg
- Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông m1 có tính toán theo công
thức kinh nghiêm sau:
Thanh truyền của động cơ diezel máy kéo:
m1 = (0,28  0,29)mtt
Lấy m1 = 1,5736 kg
Khối lượng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị diện tích đỉnh pittông

mnp  m1
Fp
m=



2,37  1, 5736
 181,8
 .0,1502
4
(kg/m2)

2.2.2. 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:
m2 = mtt – m1 = 5,62 – 1,5736=4,779(kg)
- Khối lượng của chốt khuỷu mch.

mch

d
 .

2
ch

  ch2  .lch
4

.

(kg/m2)

Trong đó:
dch : là đường kính trong của chốt khuỷu: 0(mm)
 ch : là đường kính ngoài chốt khuỷu:

55 (mm)

lch : là chiều dài chốt khuỷu:46 (mm)
 : là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu:  =7800kg/m3

mch
-

0


2

 552  46
4

.7800.109  0, 2713425

(kg/m2)

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

mom 

mm .rmk
R (kg/m2)

Trong đó: mom khối lượng của má khuỷu

21


rmk bán kính trọng tâm má khuỷu (m)

R

bán kính quay của khuỷu: R= S/2 = 180/2 = 90 (mm)

22


2.2.3. 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.
a.Lực quán tính chuyển động tịnh tiến:
pj = -mj
pj = -mR2(cos + cos2)
  2, 421.0, 09.235,52 (cosa  0, 3.cos 2a )
  93,32.103 (cosa  0, 3.cos 2a )

Căn cứ vào hệ số  = R/l =72,5/228 = 0,31798 ta có thể tra bảng để xác định
tổng (cos + cos2) biến thiên theo . Từ đó có thể lập bảng để tính pj:
b.Lực quán tính chuyển động quay pk:
2
Lực này tính theo công thức sau: pk  mr .R.

Trong đó mr  m0m  mch  m2
2.2.4. Vẽ đường biểu diễn lực quán tính –pj= f(x):
Vẽ theo phương pháp Tôlê nhưng hoành độ đặt trùng với đường p0 ở đồ thị công
và vẽ đường bao –

pj

= f(x), tiến hành theo các bước sau:

a) Chọn tỷ lệ :
p

= kt = 0,057606246 MPa/mm

j = 0,057606246 MN/mm
b) Ta tính được các giá trị :
- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại:
p j max  m.R. 2 (1   )  m. jmax  375,1769.5537,58  2,07757

Vậy ta có giá trị biểu diễn của
gtbd p j

max



gtt p j

max

j



p j max

( MPa )

là:

2,07757

 36,06(mm)
0,057606246

- Lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực tiểu :
p j min  m.R. 2 (1   )  m. jmin  375,176.( 2865,53)  1, 07508
Vậy ta có giá trị biểu diễn của

p j min

( MPa )

là:

23


gtbd p j

min

-



gtt p j

min

j



1,07508
 18,66(mm)
0,057606246

Ta xác định giá trị E’F’ là :
E ' F '  3.m.R.. 2  3.181, 7976.0, 0725.0,31798.240, 732  1,503733 ( MPa )

Vậy ta có giá trị biểu diễn của E’F’ là:
gtbd EF 

gtt EF
1,503733

 26,103(mm)
j
0,057606246

Từ điểm A’ tương ứng điểm chết trên lấy A’C’ = P jmax từ điểm B tương ứng với
điểm chết dưới lấy B’D’ = Pjmin ;nối C’D’ cắt trục hoành ở E’ ; lấy E’F’ về phía B’D’.
Nối C’F’ và F’D’ ,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 Pj = /(x)
2.2.5. Đường biểu diễn v = f(x):
Dùng phương pháp đồ thị vòng ta xác định được đồ thị v = f(α). 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  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( ):
Khai triển đồ thị công trên trục tọa độ P-. Cách làm như sau:
0
- Chọn tỷ lệ xích   2 /1mm. Như vậy toàn bộ chu trình 7200 sẽ ứng với

360mm. Đặt hoành độ  này cùng trên đường đậm biểu diễn p0 và cách ĐCD của đồ
thị công 40-50mm.
- Chọn tỷ lệ p =

p

Cụ thể:
 p   p .F  0,057606246.

 .D 2
 .0,1202
 0,057606246.
 0,0006512
4
4
(MN/mm)

- Xác định trị số của pkt ứng với các góc  từ đồ thị Brich rồi đặt các giá trị này
trên tọa độ P-.
- Điểm pmax xuất hiện tại điểm 3750.

24


2.2.7. Khai triển đồ thị pj = f(x) thành pj = f( ):

Đồ thị

pj 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

pj

còn cho ta tìm được giá trị của

p pkt  pj

một cách dễ dàng vì giá trị của đường

p chính là khoảng cách giữa đường p với đường biểu diễn p của các quá trình nạp,
j
kt
nén, cháy giãn nở và thải của động cơ.
Khai triển đường pj = f(x) thành pj = f() cũng thông qua Brich để chuyển tọa
độ. Nhưng ở P-, phải đặt đúng vị trí âm dương của pj.
2.2.8. Vẽ đồ thị p = f( ):
Như ta đã biết

p pkt  pj

. Vì vậy ta đã có pkt =f() và pj = f() việc xây

dựng đường p = f() chỉ là việc cộng tọa độ các trị số tương ứng của pkt và pj. Kết quả:

a
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170

Pkt

p

Pj

mm

MN

mm

MN

mm

MN

1
0
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1

0.000651
0.000000

-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651
-0.000651

-36
-35
-32
-27
-23
-16
-10
-4
2
8
12
15
17

19
19
19
19
19

-0.02344
-0.02279
-0.02084
-0.01758
-0.01498
-0.01042
-0.00651
-0.00260
0.00130
0.00521
0.00781
0.00977
0.01107
0.01237
0.01237
0.01237
0.01237
0.01237

-35
-35
-33
-28
-24

-17
-11
-5
1
7
11
14
16
18
18
18
18
18

-0.02279
-0.02279
-0.02149
-0.01823
-0.01563
-0.01107
-0.00716
-0.00326
0.00065
0.00456
0.00716
0.00912
0.01042
0.01172
0.01172
0.01172

0.01172
0.01172

25