đồ án tính toán động cơ đốt trong IFA w50 píton

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Ngọc Tú
Họ và tên sinh viên:

Phan Thế Hùng

Lớp ĐHOTOK12B

Khóa: 12

Thời gian thực hiện: 8 Tuần
NỘI DUNG THỰC HIỆN
Thực hiện trên động cơ IFA-W50 các nội dung sau:
A –Phần thuyết minh:
1-Tính toán chu trình công tác của động cơ đốt trong.
2-Tính toán động học động lực học có kèm theo sơ đồ.
3-Tính nghiệm bền chi tiết : Piston có đầy đủ sơ đồ kết cấu và sơ đồ lực tác dụng.
B – Phần bản vẽ:
1-Bản vẽ động học, bản vẽ động lực học trên giây kẻ ly A0
2-Bản vẽ chi tiết trên giấy A1, A2, hoặc trên giấy A3 theo tỷ lệ 1:1 hoặc 1:2
Ngày giao đề: 13/04/2020
Ngày hoàn thành: 13/06/2020
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Nguyễn Ngọc Tú

SỐ LIỆU TÍNH NGHIỆM BỀN ĐỘNG CƠ IFAW50
PISTON VÀ CHỐT PISTON
TT Thông số
1

Vật liệu chế tạo piston

2
3

Chiều dày đỉnh piston
Đường kính đỉnh piston
Diện tích tiết diện suy yếu (nếu dùng

4

5

rãnh phay để thoát dầu)
Số lỗ thoát dầu

Ký hiệu Giá trị

kim

D

Đường kính lỗ thoát dầu

mm

mm
mm2

8

lỗ

3

mm
Đo đạc

Kích thước của buồng cháy

7
Chiều dài thân piston
8
Đường kính ngoài chốt piston
9
Chiều dài phần bệ tiếp xúc với chốt
10 Đường kính trong của chốt
11 Chiều dài chốt piston
XÉC MĂNG
1
Chiều dày xéc măng
2
Chiều cao xéc măng
3
Khe hở miệng ở trạng thái tự do
4

Khe hở miệng ở trạng thái lắp ghép
5
Số xéc măng khí
6
Số xéc măng dầu
THANH TRUYỀN
1
Đường kính ngoài đầu nhỏ
2
Đường kính trong đầu nhỏ
3
Chiều dài đầu nhỏ thanh truyền
Bán kính góc lượn nối đầu nhỏ với
4
thân
Chiều rộng thân tại vị trí nối với đầu
5
nhỏ
6
Đường kính trong của bạc lót
Nhiệt độ làm việc của bạc lót và đầu
7
nhỏ thanh truyền
Các số liệu của thân thanh truyền tại
8

9
120

FI-I

(nếu dùng lỗ trụ để thoát dầu)
6

Đơn vị Ghi chú
Nhôm hợp

tiết diện tính toán (đo trên bản vẽ
hoăc tính theo tỷ lệ cấu tạo thân
thanh truyền)

trên bản vẽ
hp
dcp
l1
d0
lcp

105
42
20
22
100

mm
mm
mm
mm
mm

t
h
A
f

5
3
12
0,5
3
1

mm
mm
mm
mm

d1
d2
lđ

50
70
40

mm
mm
mm

1

8

mm

H

36

mm

db

42

mm

t

150

o

H, h, B

43; 25;
34

c

mm


9
10

Khối lượng nắp đầu to thanh truyền
Khoảng cách giữa 2 đường tâm

bulông thanh truyền
11 Chiều dày bạc đầu to
12 Chiều dài bạc đầu to
13 Chiều dài nắp đầu to
14 Chiều dày nắp đầu to ở A-A
BULÔNG THANH TRUYỀN
1
Đường kính bulông
2
Số bulông thanh truyền
3

10

1,5

kg

l

100

mm

h1
lb
ln
h2

1,8
32
34
23,5

mm
mm
mm
mm

d
z

M12
2
Hệ

Loại ren

4
Đường kính nhỏ nhất bulông
TRỤC KHUỶU

1
Đường kính ngoài chốt khuỷu
2
Đường kính trong chốt khuỷu
3
Đường kính ngoài cổ khuỷu
4
Đường kính trong cổ khuỷu
Khối lượng riêng vật liệu làm trục
5
khuỷu
6
Chiều dài chốt khuỷu
7
Chiều dài cổ trục khuỷu
8
Các kích thước của má khuỷu
Khối lượng ly tâm của má khuỷu
9

mn

Khoảng cách từ trọng tâm phần khối

10

mét
mm

dch

ch
dck
ch

80
0
90
0

mm
mm
mm
mm



7800

kg/m3

lch
lck
b, h
mmk

46
25
24;120
0,106

mm
mm
mm
kg

Coi má

rmk

64

mm

khuỷu

lượng ly tâm đến tâm quay

đối

Khoảng cách a
Khối lượng đối trọng

a
Mđt

35
1,2

mm
kg

Khoảng cách từ trọng tâm đối trọng

rd

45

mm

c', c"

38,38

mm

xứng

đến tâm quay

Khoảng cách c' và c"
BÁNH ĐÀ
1
Dạng bánh đà

Dạng
vành

2
3
4

5

Đường kính ngoài
Đường kính trong
Chiều dày
Các kích thước khác cần cho tính
toán lấy từ bản vẽ chi tiết

D
d


440
312
76

mm
mm
mm


SỐ LIỆU BAN ĐẦU CỦA ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐCĐT
CÁC SỐ LIỆU CỦA PHẦN TÍNH TOÁN NHIỆT
T
Tên thông số
Ký hiệu
Giá trị
T
1
Kiểu động cơ

IFAW50
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

Số kỳ
Số xilanh
Thứ tự nổ
Hành trình piston
Đường 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 lượng thanh truyền
Khối lượng nhóm piston


i
S
D
1
2
1
2
i
ltt
Ne
n
ge

mtt
mnpt

4
4
1-3-4-2
145
120
8

38
44
8
24
280
125
2500
188
18.7
4
3.5

Đơn vị Ghi chú

kỳ

mm
mm
độ
độ
độ
độ
độ
mm
mã lực
v/ph
g/ml.h
kg
kg

Th«ng sè
pa
pr
T
Tr

Gi¸ trÞ
Bé 1
0.09
0.11
20
710

§¬n vÞ
Bé 2
0.09
0.11
20
710

Bé 3
0.09
0.11
20
710

Bé 4
0.09
0.11

20
710

MPa
MPa
0
K

t
1
2
z
b
d


1.1
1.02
1
0.79
0.9
0.97
1.52

1.1
1.02
1
0.79
0.9
0.97

1.53

1.1
1.02
1
0.79
0.9
0.97
1.52

1.1
1.02
1
0.79
0.9
0.97
1.53

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Kết quả đánh giá :
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................


.........................................................................................................................................
......................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN BẢO VỆ
Kết quả đánh giá :
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
......................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Giáo viên bảo vệ


MỤC LỤC
MỤC LỤC..................................................................................................................... 1
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... 3
PHẦN I: TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG............4
I. Trình tự tính toán........................................................................................................4
1.1 Số liệu ban đầu.........................................................................................................4
1.2. Các thông số cần chọn............................................................................................4
II. Tính toán các quá trình công tác................................................................................6
2.1. Tính toán quá trình nạp...........................................................................................6
2.2. Tính toán quá trình nén...........................................................................................7
2.3. Tính toán quá trình cháy.........................................................................................9
2.4. Tính toán quá trình giãn nở...................................................................................11

2.5. Tính toán các thông số chu trình công tác.............................................................12
III Vẽ và hiệu đính đồ thị công....................................................................................13
3.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :....................................................13
3.2. Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở............................................14
3.3. Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt.......................................................14
3.4. Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công........................................................14
3.5. Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị................................................................16
PHẦN II TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC.....................................19
I. Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :.............................................................19
1.1. Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α)...................................................19
1.2. Đường biểu diễn tốc độ của piston: v = f(α)......................................................19
1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x)...........................................................20
II. Tính toán động học..................................................................................................22
2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến..................................................................22
2.2. Các khối lượng chuyển động quay........................................................................23
2.3. Lực quán tính........................................................................................................24
2.4. Vẽ đường biểu diễn lực quán tính.........................................................................24
2.5. Đường biểu diễn v = ƒ(x)......................................................................................26
2.6. Khai triển đồ thị công P–V thành p =ƒ(α)............................................................26
2.7. Khai triển đồ thị P = ƒ(x) thành P = ƒ(α)...............................................................28
2.8. Vẽ đồ thị P = ƒ(α)..................................................................................................30
2.9. Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(α) và đồ thị lực pháp tuyến Z = ƒ(α)....................32
2.10. Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) của động cơ nhiều xy lanh..................................35
2.11. Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu...............................................................38
2.12. Vẽ đường biểu diễn Q= f( α)...............................................................................39
2.13. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu.................................................................................43
2.14. Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền...................................................45

SV: Phan Thế Hùng

1


PHẦN III TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH ( TÍNH KIỂM
NGHIỆM BỀN PISTON)............................................................................................47
3.1. Tính nghiệm bền đỉnh piston.................................................................................47
3.2 Tính nghiệm bền đầu piston...................................................................................49
3.3. Tính nghiệm bền thân Piston:..............................................................................51
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................53

SV: Phan Thế Hùng

2


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, tàu 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 ‘‘ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’, em đã vận dụng những kiến
thức đã học để làm đồ án ‘‘TÍNH TOÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG’’. Trong quá trình
tính toán để hoàn thành đồ án môn học chuyên ngành 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 giáo viên Bộ Môn 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
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.
Cũng qua đồ án này em xin bày tỏ lòng biết ơn đối 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!
Vinh, ngày 15 tháng 03 năm 2020
Sinh viên thực hiện
Phan Thế Hùng

SV: Phan Thế Hùng

3


PHẦN I:
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
I. Trình tự tính toán
1.1 Số liệu ban đầu
1- Kiểu động cơ : IFA-W50 Động cơ Diesel một hàng xilanh, không tăng áp,buồng
cháy hình cầu trên đỉnh piston.
 =4
2- Số kỳ  :
3- Số xilanh i:

i= 4

4- Thứ tự nổ:

1-2-4-3

5- Hành trình của Piston S: S =145 (mm)
6- Đường kính xi lanh D:

D =120 ( mm)

7- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1 ; α2 : α1 =80 α2 =380
8- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải 1 ;  2 : 1 =440  2 =80
 s = 240
9- Góc phun sớm  s :
10- Chiều dài thanh truyền ltt :

ltt =280 (mm)

11- Công suất của động cơ Ne:

Ne = 125 ( m.l)

12- Số vòng quay của trục khuỷu n:

n =2500 (vg/ph)

13- Suất tiêu hao nhiên liệu ge :

ge

14- Tỷ số nén ε:

ε =18.7

15- Khối lượng nhóm thanh truyền mtt:

mtt = 4 (kg)

16- Khối lượng nhóm pitton mpt:

mnpt =3.5 (kg).

=188 (g/ml.h) .

17- Dung tích công tác Vh :
 .1, 22.1, 45
4
Vh = \f(π.D.S,4 =
= 1,6391 (lít)

1.2. Các thông số cần chọn
1)Áp suất môi trường: pkÁp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ (với động
cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp) nên ta chọn:
Ở nước ta nên chọn (MPa)
2 )Nhiệt độ môi trường :
Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm

SV: Phan Thế Hùng

4

Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt độ
trước xupáp nạp nên:
3 )Áp suất cuối quá trình nạp :
Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính năng
tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem xét đông cơ
đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa
Áp suất cuối quá trình nạp có thể chọn trong phạm vi:
(MPa)
Căn cứ vào động cơ đang tính ta chọn: (Mpa)
4 )Áp suất khí thải P:
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như p
Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi :
= (1,05-1,15).0,1 =1,1.0,1=0,11
chọn P =0,11 (MPa)
5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T:
Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành
hỗn hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh
Với động cơ diezel :

∆T=20 ºK -40ºK

Vì đây là động cơ IFA-W50 nên chọn ∆T=20ºK
6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) T
Nhiệt độ khí sót T phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giãn nở càng
triệt để ,Nhiệt độ T càng thấp
Thông thường ta có thể chọn : T=700 ºK -1000 ºK
Thông thường ta có thể chọn : T =710 ºK
7) Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λ :
Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λ được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để hiệu
đính .Thông thường có thể chọn λ theo bảng sau :

Α

SV: Phan Thế Hùng

0,8
1,13

1,0
1,17

1,2
1,14

1,4
1,11

5


Đối với động cơ đang tính là động cơ diesel có α > 1,4 có thể chọn λ=1,1
8 )Hệ số quét buồng cháy λ :
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ =1
9 )Hệ số nạp thêm λ:
Hệ số nạp thêm λ phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có thể
chọn λ =1,02÷1,07 ; ta chọn λ =1,02
10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξ :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ,ξ phụ thuộc vào chu trình công tác của động
cơ.Với các loại động cơ diezel ta thường chọn : ξ=0,70-0,85
Chọn : ξ=0,79
11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ :

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξ tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là động cơ
điezel .ξ bao giờ cũng lớn hơn ξ
Với các loại đ/c điezen ta thường chọn : ξ =0,80-0,90
ta chọn ξ=0,9
12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φ :
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 φ của đ/c xăng thường chọn hệ số
lớn.
Có thể chọn φ trong phạm vi: φ =0,92-0,97
Nhưng đây là động cơ điezel nên ta chọn φ =0,97
II. Tính toán các quá trình công tác
2.1. Tính toán quá trình nạp
1 )Hệ số khí sót γ :
Hệ số khí sót γ được tính theo công thức :
γ= \f(λ,T .\f(P,P . \f(p,p\f(1,m\a\ac\vs2(\f(1,
Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5
Chọn m =1,5

SV: Phan Thế Hùng

6


1.(297  20) 0,11
710
0, 09

γ =

1
1
1,5

 0,0306

�0,11 �
18, 7.1, 02  1,1.1. �
�
�0, 09 �

2 ) Nhiệt độ cuối quá trình nạp T :
Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức:
T=\f(P,P\f(m-1,m\a\ac\vs2(\f(+λ.γ.T,1+γºK
1,51 �
�
�
�
�

�1,5
�0, 09 �
(297  20)  1,1.0, 0306.710. �
�
�0,11 �
Ta 
1  0, 0306

 329.3

(ºK)

3 )Hệ số nạp η :
η = \f(1,ε-1. \f(T,T+∆T. \f(P,P. \f(P,P\f(1,m\a\ac\vs2(
1
�
�
1,5
0,11
�
�
�
�
18.7.1, 02  1,1.1. �
0, 09
1
297
��
�
0,
09
�
�
�=0,8488
η= 18.7  1 . 297  20 . 0,1 . �

4 )Lượng khí nạp mới M :
Lượng khí nạp mới M được xác định theo công thức sau :
M = \f(432.10.P.η,g.P.T

(kmol/kgnhiên liệu)

Trong đó: p là áp suất có ích trung bình được xác định thao công thức sau:
30.125.0, 7355.4
p = \f(30.N.τ,V.n.i = 1, 6391.2500.4 =0,6731

Vậy :

M1 

(MPa)

432.103.0,1.0,8488.0.7355
 0, 7176
188.0, 6731.297
(kmol/kg nhiên liệu)

5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M :
Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M được tính theo công
thức:
�C H O �
�   �
M = \f(1, . �12 4 32 � (kmol/kg nhiên liệu)

Vì đây là động cơ điezel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126 ;O=0,004
M = \f(1, . (\f(,12 + \f(,4 - \f(,32 ) =0,4946 (kmol/kgnhiên liệu)
6 )Hệ số dư lượng không khí α:

SV: Phan Thế Hùng

7


Vì đây là động cơ điezel nên:
0, 7176
α = \f(M,M = 0, 4946 = 1,4508

2.2. Tính toán quá trình nén
1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
= (kJ/kmol.độ)
= 19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ)
và (kJ/ Trong đó: kmol.độ)
2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy :
Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau :
=+ \f(1,2. .10 T (kJ/kmol.độ)
1, 634 �
�
19,867 
�
1, 4508 �
� + \f(1,2.
=�

187,36 �
�
427,38 
�
1, 4508 �
�
�.10T (kJ/kmol.độ)

=20,99+2,78.T (kJ/kmol.độ)
bv ''
 0, 00278
"
Ta có av  20,99 ; 2

3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp:
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính theo công thức
sau :
= \f(+γ.,1+γ=

 19,806  0,00209.T 

 0,0306.  20,99+2,78.10-3 . T
1  0,0306

=

  19,841  2,11.10

3

T

(kJ/kmol.độ)

4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n:
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thông số kết cấu và thông số vận
hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng thái nhiệt độ

của động cơ…Tuy nhiên n tăng hay giảm theo quy luật sau :
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n tăng.Chỉ số nén
đa biến trung bình n được xác bằng cách giải phương trình sau :
n-1 = \f(b',2\a\ac\vs2(n-1\f(,a'+.T.
b'v
 0, 00211
với a v  19,841 ; 2
'

Chú ý : thông thường để xác định được n ta chọn n trong khoảng 1,340÷1,390

SV: Phan Thế Hùng

8


Rất hiếm trường hợp đạt n trong khoảng 1,400 ÷ 1,410
→ (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 )
Vì vậy ta chọn n theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thỏa mãn điều kiện bài
toán: thay n vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số giữa 2 vế của
phương trình thõa mãn < 0,2% thì đạt yêu cầu.
Sau khi chọn các giá trị của n ta thấy n =1,3684 thỏa mãn điều kiện bài toán
Thay vào các vế ta có : VT=0,3682
VP=0,3684
Ta có sai số:

T 

VT  VP
0,3682  0,3684

.100% 
.100%  0, 0559
VT
0,3682
% <0,2%

5 )Áp suất cuối quá trình nén P:
Áp suất cuối quá trình nén P được xác định theo công thức:
1,3684

P = P. ε\a\ac\vs2(n= 0, 09.18, 7

 4,9503 (MPa)

6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén T:
Nhiệt độ cuối quá trình nén T được xác định theo công thức :
1,3684 1
 968.5 ( ºK )
T = T. ε\a\ac\vs2(n-1 = 329,3.18.7

7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén M :
Lượng môi chất công tác của quá trình nén M được xác định theo công thức:
M = M+ M = M. (1   r ) =0,7176.(1+0,0306)=0,740
2.3. Tính toán quá trình cháy
1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β :
Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β được xác định theo công thức :
β = \f(M,M = \f(M+ΔM,M = 1+ \f(ΔM,M
Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công thức sau:
ΔM = 0,21.(1-α)M + ( \f(H,4 + \f(O,32  \f(1,μ )
Đối với động cơ điezel : ΔM = ( \f(H,4 + \f(O,32 )

Do đó:
0,126 0, 004

4
32
β = 1 + \f(H,4\f(O,32\f(+,α.M = 1 + 1, 4508.0, 4946 =1,0441

2 )Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót )

SV: Phan Thế Hùng

9


Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức :
1, 0441  0, 0306
 1, 0428
1

0,
0306
β=

3 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z β: (Do cháy chưa hết )
Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β được xác định theo công thức:
β = 1 + \f(β-1,1+γ . χ
Trong đó:
0, 79

0,9

χ = \f(ξ,ξ =
0,8778

Nên:

β=

1

1, 0441  1
0,8778  1, 0375
1  0, 0306

4 )Lượng sản vật cháy M :
Ta có lượng sản vật cháy M đươc xác định theo công thức :
M= M +ΔM = β. M =1,0441.0,7176=0,7492
5 )Nhiệt độ tại điểm z T :
Đối với động Điêzen, nhiệt độ cuối quá trình cháy tại điểm z (Tz ) được xác định theo
phương trình nhiệt động của quá trình cháy sau:
\f(ξ.Q,M + .T = β. . T (*)
Trong đó :
Q : là nhiệt trị của dầu điezel ,Q =42,5. 10 ( kJ/kgn.l )
:là tỉ nhiệt mol đẳng áp trung bình của sản vật cháy tại z là :
=8,314+
:là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại z được tính theo ct :
= \f(γ,β\f(γ,β\f(, = a'' + b'' . T
Chỉnh lý lại ta có :
= a'' + b'' .T
Thay (2) vào (1) ta được:
Thay số vào ta có:

\f(ξ.Q,M + .T = β. . T

0, 79.4200
 (19,841  2,11.10 3 Tz  8,314.1,53).968,6  1,0375.(29,17559  0,00271.Tz ).Tz
0,7176.(1  0, 0306)

SV: Phan Thế Hùng

10


Giải phương trình trên với a'' =29,17559 ; b''=0,00271
Ta có:
T = 2170,2

;

T= -6476,43 (loại)

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

( MPa )

Với λ là hệ số tăng áp :
λ= β. \f(T,T
CHÚ Ý :
-Đối với động cơ điezel hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông
số chọn. Sau khi tính toán thì hệ số giãn nở ρ (ở quá trình giãn nở) phải đảm bảo

ρ<λ,nếu không thì phải chọn lại λ
-λ được chọn sơ bộ trong khoảng 1,5 ÷2
Ở đây ta chọn λ =1,53
Vậy :

p =1,53.4,9503=7,574

2.4. Tính toán quá trình giãn nở
1 )Hệ số giãn nở sớm ρ :
ρ=

1,0375.2170,2
 1,5195
1,53.968,5
\f(β.T,λ.T =

Qua quá trình tính toán ta tính được ρ=1,4803 thỏa mãn điều kiện
2 )Hệ số giãn nở sau δ :
Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức :
18.7
 12.3069
1,5195
δ = \f(ε,ρ =

3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n :
n–1= \f(.Q,M..β.\f(b'',2\f(8.314,+a''+.
Trong đó :
T :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức :
T= \a\ac\vs2(n–1\f(T,δ

( ºK )

Q :là nhiệt trị tính toán
Đối với động cơ điezel Q= Q Q = 42.500 (kJ/kg n.l)

SV: Phan Thế Hùng

11


Qua kiệm nghiêm tính toán thì ta chọn đươc: n =1,2280
Thay vào các vế ta có : VT=0,2280
VP=0,2281
Ta có sai số:

T 

VT  VP
0,2280  0,2281
.100% 
.100%  0, 0438
VT
0.2280
% <0,2%

Thay n vào 2 vế của phương trình trên ta so sánh ,ta thấy sai số giữa 2 vế <0,2% nên n
chọn là đúng
4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T :
2170,2
 1224,5

1,2280 1
12,3069
T= \a\ac\vs2(n–1\f(T,δ =
( ºK )

5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở p :
Áp suất cuối quá trình giãn nở P được xác định theo công thức :
7,574
 0,3472
1.2280
12,3069
p = \a\ac\vs2(n\f(P,δ =
(MPa)

6 )Tính nhiệt độ khí thải T :
1,51

� 0,11 �1,5
1224,5. �
�  834, 72
�0,3472 �
T = T. \f(P,P\f(m–1,m\a\ac\vs2( =
( ºK )

Ta tính được T =813.01 ( ºK ).So sánh với nhiệt độ khí thải đã chon ban đầu là
7100 K . Ta có: sai số T  0,12 thỏa mãn điều kiện không vượt quá 15 %

2.5. Tính toán các thông số chu trình công tác
1) Áp suất chỉ thị trung bình p' :
Đây là động cơ điezel áp suất chỉ thị trung bình P' được xác định theo công

thức :

p' = \f(P,ε–1 .

�  � 1 � 1 � 1 ��
. �1  n1 1 ��
� . �1  n2 1 �
n

1

n

1
�
�
�  ��
1
�2

(MPa)

Qua tính toán thực nghiệm ta tính được P' =0,9640 (MPa)
2) Áp suất chỉ thị trung bình thực tế p :
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung bình
Trong thực tế được xác định theo công thức :

SV: Phan Thế Hùng

12

p= p'.φ =0,9640. 0,97=0,9350 (MPa)
Trong đó φ _hệ số hiệu đính đồ thị công.chọn theo tính năng và chung loại đông
cơ.
3) Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g :
Ta có công thức xác định suất tiêu hoa nhiên liệu chỉ thị g:
432.103.0,8488.0,1
 184,00
0,7176.0,9350.297
g= \f(432.10.η.P,M.P.T =
(g/kW.h)

4) Hiệu suất chỉ thi :
Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị :
3, 6.103
 0, 4604
η = \f(,g.Q = 184, 00.42500
( %)

5) Áp suất tổn thất cơ giới P :
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và đươc
biểu diễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.
Ta có tốc độ trung bình của động cơ là :
145.103.2500
 12.0833
30
V = \f(S.n,30 =

(m/s)

Đối với động cơ diesel cao tốc dung cho ôtô (V >7) :
Đối với động cơ diesel cao tốc dùng cho ôtô (V >7) :
P= 0,015+0,0156.V= 0,015+0,0156.12,0833 = 0,2035 (MPa)
6) Áp suất có ích trung bình P :
Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo
công thức :
P = P – P =0,9350 – 0,2035=0,7315 (MPa)
Ta có trị số P tính quá trình nạp P (nạp) =0,6731 và P=0,7315 thì không có sự
chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được
7Hiệu suất cơ giới η :
Ta có có thức xác định hiệu suất cơ giới:
pe
0, 7315
 0, 7824
η = pi = 0,9350
%

SV: Phan Thế Hùng

13


8) Suất tiêu hao nhiên liệu g :
Ta có có thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là:
184, 00
 235,19
g= \f(g,η = 0, 7824

(g/kW.h)

9)Hiệu suất có ích η :
Ta có có thức xác định hiệu suất cơ có ích η được xác định theo công thức:
η = η .η = 0,7824.0, 4604  0,3602
10)Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức :
D = \f(4.V,π.S

(mm )

125.0, 7355.30.4
 1,5082
Mặt khác:V = \f(N.30.τ,P.i.n = 0, 7315.4.2500
4.1,5082.106
 115,109
 .145
D=

Ta có sai số so với đề bài là :

(mm )

T  115,109  120 .100%  0, 04891

(mm)

III Vẽ và hiệu đính đồ thị công
Căn cứ vào các số liệu đã tính pr , p , p , p , p ,n, n, ε ta lập bảng tính đường nén
và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác V = i.V
V : Dung tích buồng cháy
1,5082

 0, 0852
V = \f(V,ε–1 = 18, 7  1

Các thông số ban đầu: p = 0 ,11 MPa ; p = 0,09 MPa; p= 4,9503 MPa
p = 7,574 MPa ; p = 0,3472 MPa
3.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :
- Phương trình đường nén đa biến :
P.V\a\ac\vs2(n = const
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì :
P. V\a\ac\vs2(n = P .V\a\ac\vs2(n
P = P. \f(V,V\a\ac\vs2(n\f(1, = P. \a\ac\vs2(n\f(1,i = \a\ac\vs2(n\f(P,i
n : Chỉ số nén đa biến trung bình

n = 1,3684

P : Áp suất cuối quá trình nén P = 4,9503 ( MPa)

SV: Phan Thế Hùng

14


3.2. Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở
- Phương trình của đường giãn nở đa biến :
P.V\a\ac\vs2(n = const
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì :
P. V\a\ac\vs2(n = P. V\a\ac\vs2(n

→ P = P. \f(V,V\a\ac\vs2(n\f(1,

Ta có : ρ = \f(V,V : Hệ số giãn nở khi cháy ρ = chọn ρ = 1,5195
V = ρ.V Vậy P = P. \f(V,ρ.V\a\ac\vs2(n\f(1, = \a\ac\vs2(n\f(V,V
\a\ac\vs2(n\f(P.ρ, = \a\ac\vs2(n\a\ac\vs2(n\f(P.ρ,i = P \f(ρ,i\a\ac\vs2(n
n : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n = 1,2280
P : Áp suất tại điểm z :

P = 7,574 (MPa)

3.3. Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt
- Ta có V = V + V = = 0, 0852  1,5082  1,5934 ( )
- Mặt khác ta có : V = ρ. V = 1,5195.0,0852= 0,1294 ( l )
3.4. Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công
Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là :
Qúa trình nén
Px=
TT

I.Vc

s 

gtts
s
145


 0, 6591
gtbd s gtbd s 220

Qúa trình giãn nở

\a\ac\vs2

Gtbd

In1

(n\f(P,i

(P)

Px=P.\f(ρ,i\

Gtbd

Gtbd

In2

a\ac\vs2(n

(Pz)

(V)

0.0926
1
1.519

0

0.1407

1.0000

4.9503

163

1.0000

---

5

1
0.1852

1.7727

2.7925

92

1.6716

7.5740

207

21

2

0
0.2778

2.5818

1.9173

63

2.3424

5.4049

147

27

3

0
0.3704

4.4967

1.1009

36

3.8539

3.2851

88

41

4

0
0.4630

6.6659

0.7426

25

5.4869

2.3074

62

54

5

0
0.5556

9.0463
11.609

0.5472

18

7.2166

1.7544

47

68

6

0

7

0.4264

14

9.0275

1.4024

37

81

SV: Phan Thế Hùng

14

15


0.6482

14.336

10.908

7

0
0.7408

1
17.210

0.3453

11

9
12.852

1.1606

31

95

8

0
0.8334

3
20.220

0.2876

9

7
14.852

0.9851

26

108

9

0
0.9260

2
23.356

0.2448

8

9
16.904

0.8524

22

122

10

0
1.0186

1
26.609

0.2119

7

4
19.003

0.7490

20

135

11

0
1.1112

8
29.974

0.1860

6

4
21.146

0.6662

18

149

12

0
1.2038

5
33.444

0.1652

5

3
23.330

0.5987

16

162

13

0
1.2964

1
37.013

0.1480

5

4
25.553

0.5427

14

176

14

0
1.3890

6
40.678

0.1337

4

2
27.812

0.4955

13

189

15

0
1.4816

3
44.434

0.1217

4

5
30.106

0.4552

12

203

16

0
1.5742

2
48.277

0.1114

4

4
32.433

0.4205

11

216

17

0
1.6668

7
52.205

0.1025

4

3
34.791

0.3904

11

216

18

0
1.7316

3
55.003

0.0948

3

6
36.460

0.3639

10

230

18.7

2

2

0.0900

3

4

0.3472

9

243

Sau khi ta chọn tỷ lệ xích và hợp lý để vẽ đồ thị công . Để trình bày đẹp thường chọn
chiều dài hoành độ tương ứng từ 1Vc÷ εVc là 220 mm trên giấy kẻ ly.
Tung độ thường chọn tương ứng với pz khoảng 250 mm trên giây kẻ ly. Ta có:
v 

Vc  Vc 18, 7.0,0852-0,0852

 0, 00685
220
220

p 

pz
7,574

 0, 030296
250
250

Ta cho nj tỉ lệ xích của hành trình piston là:
gttS
S
145
gtbdS
gtbdS
μ=
=
= 220 = 0,65909

Ta có nửa hành trình của piston là :

SV: Phan Thế Hùng

16


145
 72,5
R = \f(S,2 = 2
( mm )

Thông số kết cấu động cơ là :
145
 0.26
λ = \f(R,L = \f(S,2.L = 2.280

Khoảng cách OO’ là :
0, 26.72, 5
 9, 425
2
OO’= \f(λ.R,2 =
( mm )

Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị :
9, 425
 14,30
gtbd = \f(gtt,μ = 0, 65909
( mm )

Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :
72,5
 110, 00
0,
659090
gtbd = \f(gtt,μ =
( mm )

3.5. Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị
1) Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a)
Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β , bán kính

này cắt đường tròn tại điểm a’ . Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục tung cắt
đường P tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa đường P và trục
tung ) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp.
2 ) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén: ( điểm c’)
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơ điezel ) và
hiện tượng đánh lửa sớm (động cơ xăng ) nên thường chọn áp suất cuối quá trình nén
lý thuyết P đã tính . Theo kinh nghiệm , áp suất cuối quá trình nén thực tế P’ được xác
định theo công thức sau :
Vì đây là động cơ điezel :
P’ = P + \f(1,3.( P - P ) = 4,9503+ \f(1,3 .( 7,574- 4,9503 ) =5,8249 ( MPa )
Từ đó xác định được tung độ điểm c’ trên đồ thị công :
y=

p 'c
p

5,8249
 192.266
0,030296
=
(mm )

3) Hiệu chỉnh điểm phun sớm: (điểm c’’)

SV: Phan Thế Hùng

17


Do hiện tương 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 hoặc góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt vòng tròn
Brick tại 1 điểm . Từ điểm gióng này ta gắn song song với trục tung cắt đường nén tại
điểm c’’. Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’
4 )Hiệu đính điểm đạt P thực tế :
Áp suất p thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số như động
cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.V ) nhưng cũng không đạt được trị số lý thuyết như động cơ
xăng. Theo thực nghiệm ,điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền vào
khoảng 372° ÷ 375° ( tức là 12° ÷ 15° sau điểm chết trên của quá trình cháy và giãn nở
)
Hiệu định điểm z của động cơ điezel :
- Xác định điểm z từ góc 12º .Từ điểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc tương
ứng với 375º góc quay truc khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại 1 điểm . Từ điểm này
ta gióng song song với trục tung cắt đường P tại điểm z .
- Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giãn nở .
5) Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ )
Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự
diễn ra sớm hơn lý thuyết . Ta xác định điểm b’ bằng cách : Từ điểm O’trên đồ thị
Brick ta xác định góc mở sớm xupáp thải β,bán kính này cắt đường tron Brick tại 1
điểm.Từ điểm này ta gióng đường song song với trục tung cắt đường giãn nở tại điểm
b’.
6 ) Hiệu định điểm kết thúc quá trình giãn nở : ( điểm b’’ )
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế P thường thấp hơn áp suất cuối quá trình
giãn nở lý thuyết do xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác
định được :
P= P + \f(1,2.( P - P ) = 0,11 + \f(1,2 .(0,3472- 0,11) = 0,2286 (MPa)
Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là :
0, 2286
 7,5
0,

030296
y ==

SV: Phan Thế Hùng

( mm )

18


p

O

R 


O

,

18
0




a,
Pz=7,574

Z

C’=186,0










( p-v )
c’
’
b’

P0=0.
1

0

b’’=202.74

r=134.93
a

V=3.394

V C=0,219

c

Hình 1 : đồ thị công chỉ thị

SV: Phan Thế Hùng

19

V