THiết kế hệ thống nhiên liệu động cơ đốt trong

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)

LỜI NÓI ĐẦU
Ôtô ngày càng được dùng rộng rãi ở nước ta như một phương ti ện đi l ại cá
nhân cũng như vận chuyển hành khách , hàng hoá rất ph ổ bi ến . S ự gia tăng
nhanh chóng số lượng ôtô trong xã hội , đặc biệt là các loại ôtô đ ời m ới đang kéo
theo nhu cầu đào tạo rất lớn về nguồn nhân lực phục v ụ trong ngành công
nghiệp

ôtô

nhất

là

trong

linh

vực

thiết

kế

.

Sau khi học xong giáo trình ‘ động cơ đốt trong ’ chúng em được t ổ b ộ môn
giao nhiệm vụ làm đồ án môn học . Vì bước đầu làm quen v ới công vi ệc tính toán
, thiết kế ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc.Nhưng với sự
quan tâm , động viên , giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của th ầy giáo h ướng d ẫn ,

cùng giáo viên giảng dạy và các thầy giáo trong khoa nên chúng em đã c ố g ắng
hết sức để hoàn thành đồ án trong thời gian được giao.
Qua đồ án này giúp sinh viên chúng em n ắm được các l ực tác dụng , công su ất
của động cơ ... và điều kiện đảm bảo bền của vài nhóm chi ti ết ... ôtô , máy kéo .
Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ôtô .
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã c ố gắng r ất nhi ều không tránh kh ỏi
những thiếu sót . Vì vậy chúng em rất mong nhận đ ược s ự quan tâm đóng góp ý
kiến của các thầy , incác bạn để em có thể hoàn thi ện đồ án của mình t ốt h ơn và
cũng qua đó rút ra được thànhững kinh nghiệm quý giá cho bản thân nh ằm phục
vụ tốt cho quá trình học tập
và công tác sau này
Em xin chân thành cảm ơn !
Đà Nẵng, Ngày 28 tháng 7 năm 2017
Sinh viên th ực hi ện

Võ Ng ọc Lam

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

1


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)

Phân 1: XÂY DƯNG ĐÔ TH I CÔNG, Đ ÔNG HOC VA ĐÔNG LƯC HOC ĐÔNG CƠ
DMV6-0113
1.1.

XÂY DƯNG ĐÔ THI CÔNG

1.1.1.

Cac sô liệu ban đâu
THÔNG SÔ KY THUÂT
Nhiên liệu

KY HIÊU

Số xilanh/ Số ky/ Cách bố trí

i/ τ

Thứ tự làm việc
Ty số nén
Đường kính × hành trình piston (mm×mm)
Công suất cực đại/ Số vong quay
(Kw/vg/ph)
Tham số kết cấu
Ap suất cực đại (MN/m2)
Khối lượng nhóm piston
(kg)
Khối lượng nhóm thanh truyền (kg)
Góc phun sớm
(độ)
Góc phân phối khí

(đ ộ)

Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống bôi trơn

Ne/ n
λ
Pz
mpt
mtt
φs
α1
α2
α3
α4

Type
1-5-2-4-63
10,8
94×82
142.0/480
0
0.25
4,5
1,0
1,2
10
4
42
46
4

EFI
Cưỡng bức cácte ướt

Cưỡng bức sư dụng môi

Hệ thống làm mát
Hệ thống nạp
Hệ thống phân phối khí

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

ε
D×S

GIA TRI
Gasoline
6/ 4/ V-

2

chất lỏng
Không tăng áp
24 valve, DOHC


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
1.1.2.Cac thông sô tinh toan
Để xây dựng đồ thi công ta phải tính toán các thông số sau:
Xác đinh tốc độ trung bình của động cơ :
Trong đó: S [m]là hành trình dich chuyển của piston trong xilanh, n
[vong/phút] là tốc độ quay của động cơ.
Vì Cm ≥ 9 m/s: động cơ tốc độ cao hay con gọi là động cơ cao tốc.
Chọn trước: n1=1,32 ÷ 1,39; n2 = 1,25 ÷ 1,29. Chọn chỉ số nén đa biến trung

bình n1= 1,32, chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2= 1,27
Ap suất cuối ky nạp: Đối với động cơ 4 ky không tăng áp ta có:
pa=(0,8÷0,9)pk. Chọn pa = 0,9pk = 0,09 [MN/m2]
Đối với động cơ không tăng áp, có thể coi gần đúng pk =po =0,1MN/m2.
Ap suất cuối ky nén: pc = pa.εn1 = 0,09×9,61,35 = 1,782 [MN/m2]
Vì là động cơ xăng nên chọn ρ = 1
Ap suất cuối quá trình giản nở:
PZ

δ

Pb =

n2
1

=

PZ
5,8
=
1, 225
ε
( ) n2  16,5 
ρ
1,4  2]
= [MN/m

Thể tích công tác:
Thể tích buồng cháy:

Thể tích làm việc:
Vận tốc góc của trục khuyu
Ap suất khí sót: Chọn p th=1.04×pk=1,040.1= 0,104 [MN/m2]. Vì động cơ cao
tốc nên có: pr = (1,05 - 1,10)pth. Chọn pr = 1,1×pth = 1,1×0,104= 0,114 [MN/m2]
1.1.3.Cac thông sô chọn
−

Ap suất khí nạp: pk = 0,1 [MN/m2]

−

Chọn n1= 1,32, n2= 1,27

−

Ty số giản nở sớm ρ = 1

1.1.4.Xây dựng đô thi công
SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

3


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
Để xây dựng đồ thi công ta cần phải:
−

Biểu diễn thể tích buồng cháy: Vcbd = 10, 15, 20 mm. Chọn Vcbd =20[mm]
⇒Tỉ lệ xích biểu diễn thể tích là: µVc = [dm3/mm]
⇒ Giá tri biểu diễn của

−

Biểu diễn áp suất cực đại: p zbd = 160-220mm. Chọn pzbd = 200 [mm]

⇒Tỉ lệ xích biểu diễn áp suất là: µp =
−

Pz
Pzbd

 MN 
 m 2 .mm 

Với vong tron Brick ta có đường kính AB có giá tri bi ểu di ễn bằng giá tr i
biểu diễn của Vh, tức là AB = Vh [mm].
⇒Tỉ lệ xích của biểu đồ Brick là:
Vậy giá tri biểu diễn là:

1.1.4.1.Xây dựng đương nen
Ta có phương trình đường nén là: p.Vn1 = cosnt

=> pc.Vcn1 = pnx.Vnxn1

Rút ra ta có: pnx = pc
p nx = pc .

Đặt: i = , ta có:

1

i n1

Trong đó: pnx và Vnx là áp suất và thể tích tại một điểm bất ky trên đường
nén, i là tỉ số nén tức thời.
Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng, khi đó
1;1,5;2;2,5;3;...;10;10,8

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

4

i =


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
1.1.4.2.Xây dựng đương gian nơ
P .V n = const

Ta lại có phương trình đa biến của quá trình giãn nở là:
Gọi Pgnx, Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn n ở c ủa
động cơ. Ta có: pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2
n2
Pgnx .V gnx
= PZ .VZn2

⇒

⇔

PZ

⇔

Pgnx =

 Vgnx 


 VZ 

i=

Đặt

n2

=

Pgnx=

n2

PZ
 Vgnx 


 ρ .VC 

Vgnx
VC

V 
PZ  Z 
V 
 gnx 

(với VZ = ρ.VC =Vc)

n2

Pgnx

, ta có:

PZ .ρ n2
= n21
i

(1.4)

Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành ε khoảng , khi đó i = 1; 1,5 ;2 ;2,5 ;3 ;3,5 ;
… ;10 ;10,8
1.1.4.3.Xac đinh cac điêm đăc biệt va bang gia tri đô thi công
•

Điểm bắt đầu quá trình nạp: r(Vc,pr)
Vc-thể tích buồng cháy Vc=0,066[dm3]
pr-áp suất khí sót, chọn pr=0,114 [MN/m2].
Vậy: r(0,066 ;0,114). rbd(20;5,084)

•

Điểm bắt đầu quá trình nén: a(Va ;pa)
Với Va=ε.Vc=0,635[dm3], pa=0,09 [MN/m2]
Vậy điểm a(0,6381; 0,09), abd(192;4)

•

Điểm: b(Va;pb).
Với pb: áp suất cuối quá trình giãn nở.pb= 0,255 [MN/m2]
Vậy điểm b(0,635; 0,255), bbd(192;11.31)

•

Điểm c(Vc;pc)
Với pc = 1,782 [MN/m2]

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

5


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
Vậy điểm c(0,066; 1,782), cbd(20;79,2)
•

Điểm y(Vc; 0,85pz) = ( 0,066; 3,825), ybd(20;170)

•

Điểm z(Vc; pz) = (0,066; 4,5), zbd(20;200)

Bảng 1.1.4.3: Giá tr i bi ểu di ễn c ủa đ ồ th i công
1.1.4.4.Ve đô thi
Để vẽ đồ thi công ta thực hiện theo các bước như sau:
+ Chọn tỉ lệ xích như trên
+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xilanh, trục tung
biểu diễn áp suất khí thể.
+ Từ các số liệu đã cho ta xác đinh được các t ọa đ ộ đi ểm trên h ệ tr ục t ọa đ ộ.
Nối các tọa độ điểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và
đường cong giãn nở.
+ Vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đường thẳng
song song với trục hoành đi qua hai đi ểm P a và Pr. Ta có được đồ thi công lý
thuyết.
+ Hiệu chỉnh đồ thi công:
Vẽ đồ thi brick phía trên đồ thi công. Lấy bán kính cung tron R bằng ½

-

khoảng cách từ Va đến Vc (R=S/2).
-

Tỉ lệ xích đồ thi brick như đã tính toán ở trên.

-

Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng : OO’

-

Dùng đồ thi Brick để xác đinh các điểm:

•

Điểm mở sớm của xu páp nạp : r’ xác đinh từ Brick ứng với α1=40

•

Điểm đóng muộn của xupáp thải : r’’ xác đinh từ Brick ứng với α4=40

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

6


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
•

Điểm đóng muộn của xupáp nạp : a’ xác đinh từ Brick ứng với α2=420

•

Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác đinh từ Brick ứng với α3=460

•

Điểm phun sớm : c’ xác đinh từ Brick ứng với φ s=100
• Điểm y (Vc, 0,85Pz)= y(0,066;3,825)
• Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc, Pz)= z(0,066;4,5)
Ap suất cuối quá trình nén thực tế pc’’.

-

Ap suất cuối quá trình nén thực tế thường lớn hơn áp suất cuối quá trình
nén lý thuyết do sự đánh lưa sớm.

pc’’ = pc +

1
3

.( py -pc )

pc’’ = 1.782 +

1
3

.( 3,825 – 1,782 ) =2,463 [MN/m2]

Nối các điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên tục và dính vào đường giãn
nở.
-

Ap suất cuối quá trình giãn nở thực tế pb’’:
Ap suất cuối quá trình giãn nở thực tế thường thấp h ơn áp suất cu ối quá
trình giãn nở lý thuyết do mở sớm xupap thải.
1
2

Pb’’ = pr + .( pb - pr )
1

2

Pb’’ = 0,114 + .( 0,225 - 0,114 ) = 0,184 [MN/m2].
Nối các điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải p rx.
-

Nối điểm r với r’’, r’’ xác đinh từ đồ thi Brick bằng cách gióng đ ường song
song với trục tung ứng với góc 4 độ trên đồ thi Brick cắt đường nạp p ax tại r’’.
Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thi công thực tế.
+ Sau khi có các đi ểm đặc bi ệt ti ến hành vẽ đ ường th ải và đ ường n ạp , ti ến
hành hiệu chỉnh bo tron ở hai điểm z’’ và b’’. Y nghĩa của đồ thi công: Biểu thi mối
quan hệ giữa áp suất và thể tích làm việc của xylanh động cơ ứng v ới m ỗi v i trí
của piston. Cho ta thấy được các quá trình nạp, nén, cháy gi ản n ở và th ải x ảy ra

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

7


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
như thế nào. Đồng thời là căn cứ để xác đinh các đồ thi: P kt -α, P1-α, T, N, Z... Do đó
đồ thi công có ý nghĩa quan trọng tiên quyết, ảnh hưởng đến tính đúng đắn c ủa
toàn bộ quá trình tính toán thiết kế động cơ.
XÂY DƯNG ĐÔ THI ĐÔNG HOC VA ĐÔNG LƯC HOC
1.1.1.

Xây dựng đô thi đông học

1.1.1.1.

Đô thi chuyên vi S = f(α)

Để xây dựng đồ thi chuyển vi ta sư dụng phương pháp đồ thi Brick.
α

A

o

x

C

α

α

B
M

o
Rλ/2

S=2R

1.2.

x=f(α)

o'

D
S

Đầu tiên ta chọn tỉ lệ xích:

; μα = 2 [độ/mm]

Vẽ đồ thi Brick có nưa đường tron tâm O bán kính R = S/2. Lấy bán kính R
bằng ½ khoảng cách từ Va đến Vc.
Lấy về phía phải điểm O’ tức về phía ĐCD một khoảng
Từ O vẽ OB ứng với các góc 100, 200, 300....1800
Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuyu OB , hạ MC th ẳng
góc với AD . Theo Brick đoạn AC = x . Điểm A ứng với ĐCT vởi α=00, điểm D ứng
với ĐCD với α=1800.
Cứ nh ư thế t ừ tâm O’ của đồ thi Brick kẻ các tia ứng với 10 0 ; 200…1800.
Đồng thời đánh số thứ tự từ trái qua phải 0,1,2…18.
Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuyu, tr ục
hoành biểu diễn khoảng dich chuyển của piston.

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

8


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
Gióng các điểm ứng với 100; 200…1800 đã chia trên cung tron đồ thi brick
xuống cắt các đường kẻ từ điểm 10 0; 200…1800 tương ứng ở trục tung của đồ thi
x=f(α) để xác đinh chuyển vi tương ứng.
Nối các giao điểm ta có đồ thi biểu diễn hành trình của piston S = f(α).



Y nghĩa đồ thi chuyển vi S = f(α): qua đồ thi thể hiện được sự dich chuy ển của
piston theo góc quay của trục ứng với khuyu và tương mỗi giá tri của góc quay ta
sẽ có hành trình tương ứng của trục khuyu.
1.1.1.2.

Đô thi vân tôc V(α)

Chọn ty lệ xích: µV = µS.ω= 0,000476×502,4 = 0,293142 [m/s.mm]
Vẽ nưa đường tron tâm O bán kính R1 với:
R1 = R ω.=0,041.502,4 = 20,598 [m/s].
Giá tri biểu diễn:
Vẽ đường tron tâm O bán kính R2 với:

Chia nưa vong tron tâm O bán kính

R1

thành 18 phần bằng nhau và đánh số

thứ tự 0,1,2 …18.
Chia vong tron tâm O bán kính

R2

thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ

tự 0’, 1’, 2’…18’ theo chiều ngược lại.
Từ các điểm 0;1;2… kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường song

song với AB kẻ từ các điểm 0’, 1’, 2’…tại các đi ểm o, a, b, c.... N ối các giao đi ểm
này lại ta có đường cong giới hạn vận tốc của piston. Khoảng cách từ đ ường
cong này đến nưa đường tron biểu diễn tri số tốc độ của piston ứng v ới các góc
α.
Để khảo sát mối quan hệ giữa hành trình piston và v ận tốc c ủa piston ta
đặt chúng cùng chung hệ trục toạ độ.
Trên đồ thi chuyển vi S = f(α) lấy trục OV ở bên phải đồ thi trùng v ới tr ục
Oα, trục ngang biểu diễn hành trình của piston.

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

9


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
Từ các điểm 00, 100, 200,...,1800 trên đồ thi Brick ta gióng xuống các đường
cắt đường OS tại các diểm 0, 1, 2,...,18. Từ các điểm này ta đặt các đoạn tương
ứng từ đồ thi vận tốc, nối các đi ểm của đầu con l ại của các đo ạn ta có đ ường
biểu diễn v = f(x).
V[m/s]

V [α]

S [ α]

180 0

0
S[mm]
c

b

d

e

a
A

2'

0

3' 4' 5' 6'

7'

1'
0'

8'

17'

10'

16'
15' 14'
13' 12'

1

B

9'

f

g

h

11'

k

18

l

17
2

16
3

15
4

14
5

13
6
7

8

9

10

11

12

Hình 1.2.1.2- Đồ thi vận tốc V (α)


Y nghĩa của đồ thi vận tốc V(α): cho ta thấy mối qua hệ giữa v ận tốc piston ứng
với mỗi góc quay của trục khuyu. Đồng thời thể hiện mối quan hệ giữ hành trình
piston và vận tốc piston.
1.1.1.3.

Đô thi gia tôc j = f(x)

Để xác đ inh và vẽ đồ th i gia t ốc của piston ta sư d ụng phương pháp đồ th i
Tôlê và cụ thể được tiến hành như sau:
Trước tiên chọn hệ trục toạ độ. Trục hoành là truc Ox, trục tung Oj bi ểu th i

giá tri của gia tốc.
Ta có: Jmax = Rω2(1+λ) = 0,041. 502,42.(1+0,25)
= 12935,795 [m/s2]
SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

10


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
Jmin = -Rω2(1-λ) = -0,041.502,42.(1-0,25)
= -7761,477 [m/s2]
EF = -3λRω2 = -3.0,25.0,041.502,42 = -7761,477 [m/s2]
Chọn giá tri biểu diễn của Jmax là Jmaxbd = 100 [mm]. Nên có:
Do đó ta có: Giá tri biểu diễn
Giá tri biểu diễn
Sau khi có được các giá tri bi ểu diễn ta tiến hành vẽ: Lấy đoạn thẳng AB =
S = 2R. Từ A dựng đoạn thẳng AC = J max = Rω2(1+λ). Từ B dựng đoạn thẳng BD =
Jmin = -Rω2(1-λ) , nối CD cắt AB tại E.
Lấy EF = -3λRω2. Nối CF và DF. Phân đoạn CF và DF thành 5 đoạn nh ỏ b ằng
nhau ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 và 1’ , 2’ , 3’ , 4’ N ối 11’ ,22’ ,33’ ,44’ . Đ ường bao c ủa
các đoạn thẳng này biểu thi quan hệ của hàm số : j = f(x).
Y nghĩa đồ thi gia tốc j = f(x): qua đồ thi cho ta thấy được s ự bi ến thiên c ủa gia
tốc piston theo hành trình piston ứng với góc quay trục khu yu. Bi ết được gia t ốc
cực đại và gia tốc cực tiểu của piston.

C

1

J max

F1

J =f(s)
2
S
E

B
ÂCD
F2

4

F

1'

2'

Hình 1.2.1.3- Đồ thi gia tốc J = f(x)
SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

11

3'

4' D

J min

3

A
ÂCT

-3λRω2




Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
1.1.2.

Xây dựng đô thi đông lực học
1.1.2.1.

Đô thi lực quan tinh -Pj=f(x)

Trước tiên ta thấy lực quán tính Pj = -m j ⇒ -Pj = m j. Do đó thay vì vẽ P j ta vẽ
-Pj lấy trục hoành đi qua po của đồ thi công vì đồ thi -Pj là đồ thi j = f(x) có ty lệ
xích khác mà thôi. Vì vậy ta có thể hoàn toàn áp d ụng phương pháp Tôlê đ ể vẽ đ ồ
thi -Pj=f(x).
Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thi -P j với đồ thi công thì -Pj phải có
cùng thứ nguyên và ty lệ xích với đồ thi công, thay vì vẽ giá tr i th ực c ủa nó ta vẽ
-Pj = f(x) ứng với một đơn vi diện tích đĩnh Piston. Do đó ta có tỉ l ệ xích c ủa đ ồ
µP = µP

thi là:
m=

j

= 0,023 [MN/s2.mm]. Và có:
m'
m'
=
Fpis πD 2
4

= [kg/m2]

m’ = m1 + mnpt = 0,36+1 = 1,36 [kg]
Đối với động cơ ô tô máy kéo:
m1 = (0,275÷0,350)mtt. Chọn m1 = 0,3mtt = 0,3.1,2 = 0,36 [kg]
m2 = (0,650÷0,725)mtt. Chọn m2 = 0,7mtt = 0,7.1,2 = 0,84 [kg]
Trong đó: m _ khối lượng tham gia chuyển động tinh tiến
mnpt _ khối lượng nhóm Piston
mtt _ khối lượng nhóm thanh truyền
m1 _ khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu nhỏ
m2 _ khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu to
Ta có: -Pjmax = mJmax =2,5363 [MN/m2]
-Pjmin = mJmin = -1,5218 [MN/m2]
EF = -3mλRω2 = -1,5218 [MN/m2]
Giá tri biểu diễn gia tốc là:
− Pj max
−

Giá tri biểu diễn của -Pjmax =

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

µ Pj

=

12

[ mm]


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
− Pj min
−

−

Giá tri biểu diễn của -Pjmin =

Giá tri biểu diễn của EF =

µ Pj

− EF
µ Pj

[ mm]

=

=

[ mm]

1.2.2.2 ĐÔ THI KHAI TRIỂN: PKT , PJ , P1 -α
1.2.2.2.1.Ve Pkt - α
+ Đồ thi Pkt-α được vẽ bằng cách khai triển P theo α từ đồ thi công trong 1
chu trình của động cơ (Động cơ 4 ky: α=0,10,20,...,720o, động cơ 2 ky:
α=0,5,10,15,.., 360o). Nếu trục hoành của đồ thi khai tri ển nằm bằng với trục
hoành của đồ thi công thì ta được P - α, Để được Pkt - α ta đặt trục hoành của đồ
thi mới ngang với trục chứa giá tri p0 ở đồ thi công . Làm như vậy bởi vì áp suất
khí thể : Pkt = P - P0 .
+ Cách khai triển là dựa vào đồ thi Brick và đồ thi công đ ể xác đ inh đi ểm
có áp suất theo giá tri α cho trước.

o

o'
P

P
α

Pkt

P0
V

0

α

0
α

Hình 1.2.2.2.1: Cách khai triển Pkt 1.2.2.2.2 Ve Pj - α

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

13
α

α


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
+ Cách vẽ giống cách khai triển đồ thi công nhưng giá tr i của đi ểm tìm
được ứng với α chọn trước lai được lấy đối xứng qua trục o α , bởi vì đồ thi trên
cùng trục tạo độ với đồ thi công là đồ thi -Pj .
+ Sở dĩ khai triển như vậy bởi vì trên cùng trục to ạ độ với đồ thi công
nhưng -Pj được vẽ trên trục có áp suất P0 .
1.2.2.2.3. Ve P1- α
+ P1 được xác đinh : P1 = Pkt + Pj
+ Do đóp P1 đựoc vẽ bằng phương pháp cộng đồ thi
+ Để có thể tiến hành cộng đồ thi thì P1 , Pkt và Pj phải cùng thứ nguyên và
cùng ty lệ xích.
Ta có bảng
Giá tri đo (mm)
α
0

10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210

Pkt
0.64
-0.44
-0.44
-0.44
-0.44
-0.44
-0.44

-0.44
-0.44
-0.44
-0.44
-0.44
-0.44
-0.44
-0.44
-0.44
-0.44
-0.44
-0.44
-0.1
0
0.1

Giá tri vẽ (mm)

Pj
-112.7
-109
-100.5
-88
-71.5
-53
-32.5
-12.8
6
22.5
36.5

47.5
56
61.8
65.3
67
67.4
67.5
67.6
67.5
67.4
67

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

P1=Pkt+pj
-112.060
-109.440
-100.940
-88.440
-71.940
-53.440
-32.940
-13.240
5.560
22.060
36.060
47.060
55.560
61.360
64.860

66.560
66.960
67.060
67.160
67.400
67.400
67.100
14

Giá tri thật
(MN/m2)
P1
-2.52135
-2.4624
-2.27115
-1.9899
-1.61865
-1.2024
-0.74115
-0.2979
0.1251
0.49635
0.81135
1.05885
1.2501
1.3806
1.45935
1.4976
1.5066
1.50885

1.5111
1.5165
1.5165
1.50975


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440

450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610

0.2
0.2
0.66
1.06
2.56
3.1
4.6
6.8
11.6
15.6
22.6
34.6

50.6
80.6
115.6
165.6
155.6
100.6
69.1
47.6
35.6
26.6
20.6
16.6
13.1
11.6
10.1
9.6
8.6
7.1
5.6
5.1
3.6
2.6
1.4
1.3
1.2
1.2
1.1
1

65.3

61.8
56
47.5
36.5
22.5
6
-12.8
-32.5
-53
-71.5
-88
-100.5
-109
-112.7
-109
-100.5
-88
-71.5
-53
-32.5
-12.8
6
22.5
36.5
47.5
56
61.8
65.3
67
67.4

67.5
67.6
67.5
67.4
67
65.3
61.8
56
47.5

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

65.500
62.000
56.660
48.560
39.060
25.600
10.600
-6.000
-20.900
-37.400
-48.900
-53.400
-49.900
-28.400
2.900
56.600
55.100
12.600

-2.400
-5.400
3.100
13.800
26.600
39.100
49.600
59.100
66.100
71.400
73.900
74.100
73.000
72.600
71.200
70.100
68.800
68.300
66.500
63.000
57.100
48.500
15

1.47375
1.395
1.27485
1.0926
0.87885
0.576

0.2385
-0.135
-0.47025
-0.8415
-1.10025
-1.2015
-1.12275
-0.639
0.06525
1.2735
1.23975
0.2835
-0.054
-0.1215
0.06975
0.3105
0.5985
0.87975
1.116
1.32975
1.48725
1.6065
1.66275
1.66725
1.6425
1.6335
1.602
1.57725
1.548
1.53675

1.49625
1.4175
1.28475
1.09125


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

1
1
0.9
0.8
0.8
0.8
0.7
0.7
0.7
0.64
0.64

36.5
22.5
6
-12.8
-32.5
-53
-71.5
-88
-100.5
-109
-112.7

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

37.500
23.500
6.900
-12.000
-31.700
-52.200
-70.800
-87.300
-99.800
-108.360
-112.060

16

0.84375

0.52875
0.15525
-0.27
-0.71325
-1.1745
-1.593
-1.96425
-2.2455
-2.4381
-2.52135


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
1.2.2.2.4. Đô thi khai triên Pkt , Pj , P1 - α

Hình 1.2.2.2.4. Đồ thi khai triển Pkt , Pj, P1.
1.2.2.3. Đô thi T,Z,N- α
Ta có lực tác dụng trên chốt Piston P1 là hợp lực của lực quán tính và lực khí
thể. Nó tác dụng lên chốt Piston và đẩy thanh truyền.
P1 = Pkt + Pj (1.5)
Trong quá trình tính toán đ ộng l ực h ọc các l ực này th ường tính trên đ ơn
vi diện tích đỉnh Piston nên sau khi chia

hai v ế c ủa đ ẳng th ức (1.5) cho

diện tích đỉnh Piston Fpt ta có :

p1 = pkt + pj, p1 =

p1

Fp

pj

, pj =

Fp

Ap dụng các công thức sau:
T = P1 .

sin( α + β )
cos( α + β )
Z = P1 .
cos( β )
cos( β )

,

, N= P1.tan(β) .

Với sinβ = λsinα ⇒β = arcsin(λsinα)
Vẽ hệ hệ trục tọa độ T, Z, N – α.

Chọn tỉ lệ xích: μT = μZ = μN = μP =

 MN 
 m 2 .mm 

μα = 2 [độ/mm]

Từ đồ thi p1 - α tiến hành đo giá tri biểu diễn của p1 theo α = 00,100, 200,
300…,7200. Ứng với mỗi giá tri của α ta có giá tri của β tương ứng . Từ quan hệ ở
các công thức trên ta lập được bảng giá tri của đồ thi T , Z , N - α như sau:

Giá tri thật
α

β

sin(α+β)/co

cos(α+β)/co

sβ

sβ

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

T

17

N

Giá tri vẽ
Z

Tbd

Nbd

Zbd


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
0

0.00

0.000

1.000

10

2.49

0.216

0.977

20

4.91

0.423

0.910

30

7.18

0.609

0.803

40

9.25

0.768

0.661

50

11.04

0.891

0.493

60

12.50

0.977

0.308

70

13.59

1.022

0.115

80

14.25

1.029

-0.077

0.129

0.032

90

14.48

1.000

-0.258

0.496

0.128

14.25

0.941

-0.424

0.763

0.206

13.59

0.857

-0.569

0.907

0.256

12.50

0.755

-0.692

0.944

0.277

11.04

0.641

-0.792

0.884

0.269

9.25

0.518

-0.871

0.756

0.238

7.18

0.391

-0.929

0.585

0.189

4.91

0.261

-0.969

0.394

0.129

2.49

0.131

-0.992

0.197

0.066

0.00

0.000

-1.000

0.000

0.000

-2.49

-0.131

-0.992

10
0
11
0
12
0
13
0
14
0
15
0
16
0
17
0
18
0
19
0

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

0.000
0.533
0.960
1.212
1.242
1.072
0.724
0.305

0.198

18

0.000
-0.107
-0.195
-0.251
-0.264
-0.235
-0.164
-0.072

-0.066

2.521
2.406
2.068

1.598
1.071
0.593
0.228
0.034
0.010
0.128
0.344
0.603
0.865
1.094
1.271
1.391
1.460
1.497
1.511
1.505

0.00

0.00

-23.69

-4.76

-42.66

-8.66

-53.87
-55.21
-47.64

11.14
11.71
10.43

112.06
106.95
-91.89
-71.02
-47.58
-26.36

-32.18

-7.30

-10.14

-13.54

-3.20

-1.52

5.72

1.41

-0.43

22.06

5.70

-5.70

33.92

9.16

-15.28

40.33

11.37

-26.78

41.96

12.32

-38.45

39.31

11.97

-48.61

33.60

10.56

-56.47

26.02

8.39

-61.84

17.50

5.75

-64.89

8.78

2.91

-66.55

0.00

0.00

-67.16

-8.82

-2.93

-66.88


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
20
0
21
0
22
0
23

-0.261

-0.969

-7.18

-0.391

-0.929

-9.25

-0.518

-0.871

-0.641

-0.792

-0.755

-0.692

-0.857

-0.569

-0.941

-0.424

-1.000

-0.258

-1.029

-0.077

-1.022

0.115

0.138

0.033

-0.977

0.308

0.459

0.104

-0.891

0.493

0.750

0.164

-9.25

-0.768

0.661

0.844

0.179

-7.18

-0.609

0.803

0.732

0.151

-4.91

-0.423

0.910

0.475

0.096

-2.49

-0.216

0.977

0.138

0.028

0.00

0.000

1.000

0.000

0.000

2.49

0.216

0.977

0.276

4.91

0.423

0.910

7.18

0.609

0.803

-

0
24

11.04
-

0
25

12.50
-

0
26

13.59
-

0
27

14.25
-

0

28

14.48
-

0
29

14.25
-

0
30

13.59
-

0
31

12.50
-

0
32

11.04

0
33

0
34
0
35
0
36
0
37
0
38
0
39
0

-

-4.91

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

0.396
0.590
0.763
0.894
0.963
0.936
-

-0.130
-0.190

-0.240
-0.272
-0.283
-0.264

1.470
1.403
1.283
1.105
0.882
0.622
-

-17.62

-5.78

-65.31

-26.23

-8.45

-62.34

-33.93
-39.72
-42.79
-41.62

10.66
12.10
12.57
11.74

-57.03
-49.12
-39.21
-27.64

-36.74

-9.92

-16.55

-25.60

-6.61

-6.61

-10.91

-2.69

-0.81

6.13

1.45

-0.69

20.42

4.63

-6.44

33.34

7.30

-18.45

37.53

7.96

-32.34

32.53

6.73

-42.88

21.09

4.28

-45.43

6.15

1.23

-27.75

0.065

0.00

0.00

2.90

0.055

1.245

12.25

2.46

55.31

0.524

0.106

1.129

23.29

4.73

50.16

0.173

0.036

0.228

7.67

1.59

10.12

0.827
0.576
0.245

19

-0.223

-

-0.149
-0.061

0.372
0.149
0.018
0.016
0.145
0.415
0.728
0.965
1.022
0.624


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
40
0
41
0
42
0
43
0
44
0
45
0

46
0
47
0
48
0
49
0
50
0
51
0
52
0
53
0
54
0
55
0
56
0
57
0
58
0
59
0

-

9.25

0.768

0.661

11.04

0.891

0.493

12.50

0.977

0.308

0.068

0.015

13.59

1.022

0.115

0.317

0.075

14.25

1.029

-0.077

0.616

0.152

14.48

1.000

-0.258

0.880

0.227

14.25

0.941

-0.424

1.050

0.283

13.59

0.857

-0.569

1.140

0.321

12.50

0.755

-0.692

1.123

0.330

11.04

0.641

-0.792

1.029

0.313

9.25

0.518

-0.871

0.861

0.271

7.18

0.391

-0.929

0.652

0.210

4.91

0.261

-0.969

0.429

0.141

2.49

0.131

-0.992

0.214

0.071

0.00

0.000

-1.000

0.000

0.000

-2.49

-0.131

-0.992

-4.91

-0.261

-0.969

-7.18

-0.391

-0.929

-9.25

-0.518

-0.871

-0.641

-0.792

11.04

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

0.041
0.108

0.206
0.405

0.601
0.775
0.908

20

-0.009
-0.024

-0.069
-0.133
-0.194
-0.244
-0.277

-

-1.84

-0.39

-1.59

-4.81

-1.05

-2.66

0.021

3.03

0.69

0.95

0.036

14.11

3.34

1.59

27.37

6.76

-2.04

39.10

10.10

-10.10

46.66

12.60

-21.02

50.65

14.28

-33.64

49.91

14.66

-45.74

45.74

13.93

-56.57

38.29

12.03

-64.34

28.97

9.34

-68.84

19.08

6.26

-70.74

9.50

3.15

-72.04

0.00

0.00

-71.20

-9.17

-3.05

-69.56

-17.98

-5.90

-66.67

-26.70

-8.60

-63.45

0.036
0.060

0.046
0.227
0.473
0.757
1.029
1.273
1.448
1.549
1.592
1.621
1.602
1.565
1.500
1.428
1.303
1.123

-34.45

-40.36

10.83
12.29

-57.90
-49.91


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
60

-

0
61

12.50
-

0
62

13.59
-

0
63

14.25

-

0
64

14.48
-

0
65

14.25
-

0
66

13.59
-

0
67

12.50
-

0
68

11.04

0
69
0
70
0
71
0
72
0

-

-0.755

-0.692

-0.857

-0.569

-0.941

-0.424

-1.000

-0.258

-1.029

-0.077

-1.022

0.115

0.276

0.065

-0.977

0.308

0.697

0.158

-0.891

0.493

1.047

0.229

-9.25

-0.768

0.661

1.223

0.259

-7.18

-0.609

0.803

1.196

0.247

-4.91

-0.423

0.910

0.949

0.193

-2.49

-0.216

0.977

0.528

0.106

0.00

0.000

1.000

0.000

0.000

0.970
0.935
0.794
0.529
0.160

-0.285
-0.264
-0.214
-0.137
-0.039

0.889

0.621
0.358
0.137
0.012
0.031
0.220
0.579
1.054
1.577
2.044
2.383
2.521

-43.12
-41.57

12.66
11.72

-39.52
-27.60

-35.28

-9.53

-15.89

-23.50

-6.07

-6.07

-7.10

-1.75

-0.53

12.27

2.90

-1.38

30.97

7.03

-9.76

46.53

10.19

-25.75

54.34

11.53

-46.83

53.18

11.00

-70.10

42.18

8.56

-90.85

23.45

4.71

0.00

0.00

105.90
112.06

Y nghĩa đồ thi T, N, Z-α: qua đồ thi ta thấy được lực ngang N, l ực ti ếp tuy ến T, l ực
pháp tuyến Z tác dụng lên cơ cấu trục khuyu thanh truy ền. Lực T, N, Z có tr i s ố
thay đổi theo góc quay trục khuyu. Là căn cứ để xác đinh tất cả các đồ thi con lại.

1.2.2.4. Đô thi ΣT-α
Để vẽ đồ thi ΣT-α ta thực hiện theo những bước sau:
•

Lập bảng xác đinh góc

αi

α ct =
•

Góc lệch công tác:

ứng với góc lệch các khuyu theo thứ tự làm việc.

180.τ 180.4
=
= 1200
i
6

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

21

.


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
•

•

Thứ tự làm việc của động cơ là: 1-5-2-4-6-3
Sau khi lập bảng xác đinh góc

αi

ứng với các khuyu theo thứ tự làm việc. Lấy tỉ lệ

xích μΣT = 0,0238(MN/m2.mm), ta lập được bảng tính
đã tính, căn cứ vào đó tra bảng các giá tri
giá tri của

α1

T1

0

0.00

10
20
30
40
50
60
70

α2
48

23.69
-

0
50

42.66
-

0
51

53.87
-

0
52

55.21
-

0
53

47.64
-

0
54

32.18
-

0
55

13.54

0
56

5.72

90

22.06

0

ta có

0
49

80

10

Ti

33.92

∑

Ti

∑T = f (α )

. Tri số của

Ti

ta

α

đã tinh tiến theo

.Cộng tất cả các

T

T2
49.91
45.74
38.29
28.97

19.08
9.50
0.00
-9.17

.(Với giá tri ΣT được tính theo μΣT).Ta có bảng giá tri sau:

α3
12
0
13
0
14
0
15
0
16
0
17
0
18
0
19

T3
41.96
39.31
33.60
26.02
17.50

8.78
0.00

α4
36

α5
60

T5
-

α6
24

T6
-

12.2

0
61

43.12
-

0
25

42.79

-

0
38

5
23.2

0
62

41.57
-

0
26

41.62
-

0
39

9

0
63

35.28
-

0
27

36.74
-

19.51
-

23.50

-

0
64

0
28

25.60
-

40.31
-

0
41

1.84

-

0
65

0
29

10.91

38.48
-

0
42

4.81

0
66

0
37

0
40

0.00

7.67

3.03
14.1

0
67

-

0
44

1
27.3

0
68

-8.82

0
43

T4

-

0
20

0
57

17.98
-

0
21

17.62
-

0
45

7
39.1

0
69

0
58

26.70
-

0
22

26.23
-

0
46

0
46.6

0
70

0

34.45

0

33.93

0

6

0

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

22

-7.10
12.27
30.97
46.53
54.34
53.18
42.18

0
30
0
31
0
32
0
33
0
34
0

6.13

∑T
5.97
-9.57
-

15.78

20.42

22.23

33.34

62.46

37.53

89.36

32.53

93.93

21.09

75.47


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)
11
0
12
0

40.33
41.96

59

-

23

-

47

50.6

71

0
60

40.36
-

0
24

39.72
-

0
48

5
49.9

0
72

0

43.12

0

42.79

0

1

0

23.45
0.00

35
0
36
0

6.15

40.51

0.00

5.97

MN
2

m

Độ]
Hình 1.2.2.4. Đồ thi ∑T – α
•

Ta nhận thấy rằng ∑T lặp lại theo chu ky 120 0 vì vậy chỉ cần tính tổng T từ 0 0
đến 1200 sau đó suy ra cho các chu ky con lại.

•

Vẽ đồ thi ∑T bằng cách nối các tọa độ đi ểm

(

a i = αi ; ∑ Ti

)

bằng một đường cong

thích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thi tổng T.
•

∑

Sau khi đã có đồ thi tổng
Phương pháp xác đinh

∑T

tb

=

∑T

tb

T = f ( α)

ta vẽ

như sau:

∑ Ti
= 22,69(mm )
12

.

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

23

∑T

tb

(đại diện cho mô men cản).


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)


Y nghĩa đồ thi ∑T = f (x): dựa vào đồ thi T và thứ tự làm việc của động cơ, ứng
với mỗi góc quay trục khuyu ta sẽ có giá tri ∑T tương ứng và l ặp l ại theo chu ky
1800. Đồng thời qua đồ thi xác đinh giá tri trung binh của ∑T (∑Ttb).
1.2.2.5. Đô thi phu tai tac dung lên chôt khuyu
Đồ thi phụ tải tác dụng lên chốt khuyu dùng để xác đinh l ực tác d ụng lên ch ốt
khuyu ở mỗi vi trí của chốt khuyu. Sau khi có đồ thi này ta tìm đ ược tr i s ố trung
bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuyu, cũng có th ể d ễ dàng tìm đ ược l ực l ớn
nhất và bé nhất, dùng đồ thi phụ tải có thể xác đinh được khu vực chiu t ải ít
nhất để xác đinh vi trí lỗ khoan dẫn dầu bôi tr ơn và đ ể xác đ inh ph ụ t ải khi tính
sức bền ổ trục.
Các bước tiến hành vẽ đồ thi phụ tải tác dụng lên ch ốt khuyu được ti ến hành
như sau:

•

Vẽ hệ trục toạ độ TO’Z trong đó trục hoành O’T có chi ều dương từ tâm O’ v ề phía
phải con trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới.

µ T = µ Z = 0,023

(MN/m2/mm).L

•

Chọn tỉ lệ xích:

•

ai = ( Ti ; Z i )
T = f (α ) Z = f (α )
Dựa vào bảng tính
,
. Ta có được toạ độ các điểm
ứng

với các góc α = 100 ; 200…7200. Cứ tuần tự như vậy ta xác đinh được các đi ểm từ
0 = ( T0 ; Z 0 )
•

cho đến

72 = ( T7 2; Z 7 2 )

.

Nối các điểm trên hệ trục toạ độ bằng một đường cong thích hợp, ta có đồ thi
biểu diễn phụ tải tác dụng lên chốt khuyu.

•

Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truy ền (tính trên
đơn vi diện tích của piston).
Từ công thức:

Pko = m' 2 .R.ω 2

Với: m2 : Khối lượng đơn vi của thanh truyền quy về tâm chốt khuyu.
Ta có khối lượng thanh truyền quy về tâm chốt khuyu là:
m2

= mtt – m1 = mtt – 0,3mtt = 0,7mtt=0,7.1,2=0,84 (kg)

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

24


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong (X5V6-0417)

=>

m' 2

Vậy:
•

=

m2
0,84
=
= 121,04
Fpt π .0,094 2
(kg/m 2 )

PRo = 121,04.0,041.502,4 2.10 −6 = 1,252612715 [ MN m 2 ]

Từ gốc tọa độ O’của đồ thi lấy theo chiều dương của Z một kho ảngO’O b ằng giá
tri biểu diễn của PRo:

O’O =

PRo 1,252612715
=
= 54,46
µp
0,023

(mm)

O là tâm chốt khuyu, từ tâm chốt khuyu ta kẻ đường tron tượng tr ưng cho
chốt khuyu, giá tri của lực tác dụng lên chốt khuyu là vectơ có g ốc O và ng ọn là
một điểm bất ky nằm trên đường biểu diễn đồ thi phụ tải.


Y nghĩa đồ thi phụ tải tác dụng lên chốt khuyu: qua đồ thi xác đinh được ph ụ t ải
tác dụng lên chốt khuyu ứng với vi trí trục khuyu. Xác đinh được vi trí phụ tải
cực đại, cực tiểu. Đồng thời từ đồ thi ta xác đinh đồ thi đầu to thanh truy ền và

đồ thi mài mon chốt khuyu.
1.2.2.6.Đô thi phu tai tac dung lên đâu to thanh truyền
Để vẽ đồ thi phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truy ền ta th ực hi ện theo các
bước như sau:

•

Vẽ tượng trưng đầu to thanh truyền lên tờ giấy bóng, đầu nhỏ hướng xu ống, tâm
của đầu to là O.

•

Vẽ một vong tron bất kì tâm O. Giao đi ểm của đường tâm ph ần thân thanh
truyền với vong tron tâm O tại 0o.

•

Từ điểm 0o, ghi trên vong tron các điểm 0, 1, 2…36 theo chi ều quay trục khu yu
(chiều kim đồng hồ) và tương tự ứng với các góc

•

α100 + β100

;

α 20 0 + β 200

Từ giá tri góc β tính theo α ở phần trước ta có bảng xác đinh các góc

…
αi 0 + βi 0

sau:
α(độ )

α(rad
)

β

α+β

SVTH : Võ Ngọc Lam – Lớp 13c4a

QB

25

ψ

ξ

T1

Z1

như