ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ( THIẾT KẾ TRỤC KHUỶU BÁNH ĐÀ)

Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

LỜI NÓI ĐẦU VÀ CẢM ƠN
Với xu hướng hội nhập và phát triển hiện nay thì nền kinh tế nước ta đang ngày
càng phát triển và đang trong đà tăng trưởng, đặc biệt là các nghành công nghiệp trọng
điểm như sản xuất ô tô đang được chú trọng và thúc đẩy như việc miễn thuế nhập khẩu
xe. Ngoài các hãng xe đang dần xâm nhập thì trường Việt Nam thì trong nước cũng có
nhiều doanh nghiệp, tập đoàn lắp ráp và tự sản xuất như Thaco Trường Hải ở khu công
nghiệp Chu Lai (Quảng Nam), Vinfast ở đặc khu kinh tế Đình Vũ – Cát Hải (Hải
Phòng) đang không ngừng mở rộng và phát triển sản xuất.
Trong thời gian thực hiện Đồ án Tính toán & thiết kế động cơ đốt trong, em đã
nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy và bạn
bè. Em xin gửi lời cám ơn đặc biệt chân thành đến Ths. Dương Đình Nghĩa, người
thầy luôn tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án.
Em cũng xin chân thành cám ơn các thầy cô của khoa Cơ khí Giao thông trường
Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện thuận lợi và dạy cho em những
kiến thức các môn cơ sở nghành, để em có thể nắm vững những kiến thức cơ bản chắc
chắn, vững vàng. Qua đó áp dụng và hoàn thành Đồ án Tính toán & thiết kế động cơ
đốt trong đúng tiến độ.
Cuối cùng, em xin chân thành cám ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện,
quan tâm, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2019
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn T

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

1

Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

MỤC LỤC

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

2


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

DANH MỤC BẢNG
BẢNG 1.1: Các thông số cho trước
BẢNG 1.2: Bảng giá trị đồ thị công động cơ Diesel D14 - 0218
BẢNG 1.3: Bảng giá trị T, N, Z - α
BẢNG 1.4: Bảng thứ tự làm việc của động cơ 4 kỳ, 4 xilanh: 1-3-4-2
BẢNG 1.5: Bảng giá trị ΣT - α
BẢNG 1.6: Bảng giá trị Q –
BẢNG 1.7: Bảng giá trị đồ thị mài mòn chốt khuỷu
BẢNG 2.1: Thông số kĩ thuật

DANH MỤC HÌNH
HÌNH 1.1: Đồ thị công
HÌNH 1.2: Phương pháp vẽ đồ thị Brick
HÌNH 1.3: Đồ thị chuyển vị
HÌNH 1.4: Đồ thị vận tốc
HÌNH 1.5: Đồ thị gia tốc

HÌNH 1.6: Đồ thị khai triển
HÌNH 1.7: Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu thanh truyền – trục khuỷu
HÌNH 1.8: Đồ thị TNZ –α
HÌNH 1.9: Đồ thị -α
HÌNH 1.10: Đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu
HÌNH 1.11: Đồ thị lực tác dụng lên đầu to thanh truyền
HÌNH 1.12: Đồ thị khai triển Q-α
HÌNH 1.13: Đồ thị mài mòn chốt khuỷu
HÌNH 2.1: Động cơ 1ND-TV
HÌNH 2.2: Piston của động cơ 1ND-TV
HÌNH 2.3: Xéc măng động cơ
HÌNH 2.4: Thanh truyền của động cơ 1ND-TV
HÌNH 2.5: Trục cam dẫn động bằng xích của động cơ
HÌNH 2.6: Sơ đồ bố trí cơ cấu phân phối khí của động cơ 1ND-TV
HÌNH 2.7: Trục cam của động cơ 1ND-TV
HÌNH 2.8: Xupap của động cơ 1ND-TV
HÌNH 2.9: Lò xo xupap động cơ
HÌNH 2.10: Vị trí lắp bộ lọc dầu
HÌNH 2.11: Bộ lọc dầu
HÌNH 2.12: Sơ đồ hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacste ướt
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

3


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

HÌNH 2.13: Bơm nước

HÌNH 2.14: Két làm mát động cơ
HÌNH 2.15: Van hằng nhiệt
HÌNH 2.16: Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức (a)
HÌNH 2.17: Sơ đồ hệ thống làm mát cưỡng bức (b)
HÌNH 2.18: Vị trí hệ thống nhiên liệu Common Rail trên động cơ
HÌNH 2.19: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu Common Rail
HÌNH 2.20: Bộ lọc nhiên liệu
HÌNH 2.21: Tháo rã bộ lọc nhiên liệu
HÌNH 3.1: Trục khuỷu
HÌNH 3.2: Kết cấu bạc lót
HÌNH 3.3: Bạc lót
HÌNH 3.4: Kết cấu bánh đà

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

4


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

MỞ ĐẦU

Trong thời kì công nghiệp hóa – hiện đại hóa thì nghành công nghiệp ô tô là một
trong những nghành mũi nhọn được đảng và nhà nước xác định ưu tiên hàng đầu.
Ngoài sự hợp tác liên doanh với các hãng nổi tiếng ở nước ngoài thì Việt Nam bước
đầu có tên trong bản đồ sản xuất ô tô nội địa trên thế giới với sự kiện Vinfast tham sự
Paris Motor Show 2018 (giới thiệu hai dòng xe Sedan và SUV được Vinfast sản xuất).
Do đó, để góp phần nâng cao trình độ và chuyên môn kỹ thuật, thì đòi hỏi đội ngũ kỹ

sư tương lại của nước ta phải tự nghiên cứu và học hỏi, đó là yêu cầu cấp thiết hiện
nay. Có như vậy ngành công nghiệp sản xuất ôtô của nước ta mới đuổi kịp với đà phát
triển của các quốc gia trong khu vực nói riêng và trên thế giới nói chung.
Để đáp ứng nhu cầu khắc khe về công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu, đạt tiêu chuẩn
khí thái… thì động cơ của ô tô đang được nghiên cứu và phát triển để hoàn thiện, hoàn
hảo hơn để đạt hiệu suất tối ưu nhất.
Sau khi được học các học phần của chuyên nghành là Nguyên lý động cơ đốt trong
& Kết cấu động cơ đốt trong (cùng một số học phần liên quan khác) thì em được học
học phần đồ án Tính toán và thiết kế động cơ đốt trong, đây là học phần nhằm giúp
sinh viên tổng hợp và vận dụng các kiến thức đã học. Đồ án em được phân công tìm
hiểu và nghiên cứu là Tính toán và thiết kế động cơ DD4- 0219.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

5


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰC
HỌC ĐỘNG CƠ D14- 0219

1.1 Tính toán xây dựng bản vẽ đồ thị
1.1.1 Các thông số cho trước
Bảng 1.1: Các thông số cho trước
THÔNG SỐ KỸ THUẬT
Nhiên liệu
Số xilanh/Số kỳ/Cách bố trí

Thứ tự làm việc
Tỷ số nén
Đường kính piston
Hành trình piston

KÝ HIỆU
i
I/τ

GIÁ TRỊ
Diesel
4/4/In-Line
1-3-4-2
17,7
92,0
93,5
80
3637
0,25
10,2
0,9
1,2
18
25
58
58
25

ĐƠN VỊ

ε
D
mm
S
mm
Ne
KW
Công suất cực đại/ số vòng quay
n
v/ph
Tham số kết cấu
λ
Áp suất cực đại
Pz
MN/m2
Khối lượng nhóm piston
mpt
kg
Khối lượng nhóm thanh truyền
mtt
kg
Góc phun sớm
φs
độ
α1
độ
α2
độ
Góc phân phối khí
α3

độ
α4
độ
Hệ thống nhiên liệu
CRDI
Hệ thống bôi trơn
Cưỡng bức cascte ướt
Hệ thống làm mát
Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng
Hệ thống nạp
Turbor Charger Itercooler
Hệ thống phân phối khí
8 Valve , DOHC
1.1.2 Các thông số chọn trước
- Chỉ số nén đa biến trung bình : = 1,35 (Tra trang 128 - Tài liệu [1]) .
- Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : = 1,25 (Tra trang 188 – Tài liệu [1]).
1.1.3 Các thông số tính
- Tốc độ trung bình của động cơ: Cm= = = 11.335 (m/s). (1.1)

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

6


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

(Tra trang 205 – Tài liệu [1]).
Trong đó: S là hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh (m).

n là tốc độ quay của động cơ (vòng/phút).
Ta thấy rằng Cm = 11,335 (m/s) > 9 (m/s).
=> Động cơ trên là động cơ tốc độ cao.
- Áp suất khí cuối kỳ nạp:
Vì là động cơ bốn kỳ tăng áp nên: Pa = (0,9-0,96).Pk ( 1.2 ) . Chọn Pa = 0,9.Pk
(Tra trang 100 – Tài liệu [1]).
Trong đó: P k là áp suất môi chất mới ở trước xupáp nạp, áp suất khí trời. Vậy =
0,2 (MN/), = 0,1 (MN/).v
=> Pa = 0,9.Pk = 0,9.0,2 = 0,18 (MN/m2) (1.3)
(Tra trang 100 – Tài liệu [1]).
- Áp suất cuối kỳ nén:
Từ phương trình của quá trình nén đa biến:
Pa.Van1 = Pc.Vcn1
(Tra trang 128 – Tài liệu [1]).
Suy ra: Pc = Pa ()n1 = Pa.n1
Trong đó: Va là thể tích toàn phần.
Vc là thể tích buồng cháy.
= 17,7 là tỷ số nén.
Nên Pc = Pa.n1 = 0,18.17,71,35 = 8,71 (MN/m2).
- Áp suất cuối quá trình giãn nở:
Từ phương trình của quá trình giãn nở đa biến:
Pz.Vzn2 = Pb.Vbn2
(Tra trang 181- Tài liệu [1])
Suy ra Pb = Pz ()n2 =

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

7

Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

Trong đó: Pz là áp suất cực đại. : Pz = 10,2 (MN/m2).
= = là hệ số giãn nở.
Suy ra: Pb =

-Với là tỷ số giãn nở sớm. Đối với động cơ diesel = 1,21,5, ta chọn = 1,35 .
Và n2 là tỷ số giãn nở đa biến trung bình.
Nên Pb = = = 0,4088 (MN/m2).
- Thể tích công tác:
Vh= S.
Trong đó: S là hành trình của piston, S = 93,5 mm = 0,935 (dm).
D là đường kính xilanh, D = 92 mm = 0,92 (dm).
Suy ra: Vh= S. = 0,935. = 0,6216 (dm3).
- Thể tích buồng cháy:
Vc = = = 0,0372 (dm3).
- Vận tốc góc của trục khuỷu:
= = = 380,865 (rad/s).
- Áp suất khí sót:
Đối với động cơ tốc độ cao: Pr = (1,051,10).Pth
( Tra trang 101 – Tài liệu [1]).
Vì là động cơ không tăng áp nên : Pth = (1,02-1,04).P0
(Tra trang 102 – Tài liệu [1]).
Ta chọn Pth = 1,0.Pk , Pr = 1,08.Pth
Suy ra : Pr = 1.1,08.0,2= 0,216 (MN/m2).
1.2 Đồ Thị Công
1.2.1 Các thông số xây dựng đồ thị
* Các thông số cho trước:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

8


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

- Áp suất cực đại: Pz = 10,2 (MN/m2).
- Góc phun sớm: s = 18o
- Góc phân phối khí:

1

= 25o , 2 = 58o , 3 = 58o , 4 = 25o

* Xây dựng đường nén:
- Gọi Pnx và Vnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình nén của động cơ.
Vì quá trình nén là quá trình đa biến nên ta có:
Pnx.(Vnx)n1 = const [3]
Suy ra: Pnx.(Vnx)n1 = Pc.(Vc)n1 Pnx = Pc)n1
Đặt i =

, nên Pnx =

- Để dễ vẽ ta tiến hành chia thành ε khoảng, khi đó i = 1, 2 , 3, … 17,8.
* Xây dựng đường giãn nở:
- Gọi Pgnx và Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của động cơ.
Vì quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên ta có:

Pgnx.(Vgnx)n2 = const [3]
Suy ra: Pgnx.(Vgnx)n2 = Pz.(Vz)n2 Pgnx = Pz)n2
Ta có: Vz = .Vc = 1,35.0,0372 = 0,0502 (dm3).
Suy ra: Pgnx= =
Đặt i =

, nên ta có Pgnx =

- Để dễ vẽ ta tiến hành chia thành ε khoảng, khi đó i = 1 , 2 , 3,… 17,8.
* Biểu diễn các thông số:

- Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd = 10 (mm).
Suy ra tỉ lệ xích v = =

= 0,00372 (dm3/mm).

- Giá trị biểu diễn của thể tích công tác Vhbd
Vhbd = = = 167 (mm).
- Biểu diễn của áp suất cực đại: = 160 – 220 (mm).
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

9


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

Chọn Pzbd = 200 (mm).
Suy ra: oo’bd= = = 10,4 (mm).

Suy ra tỉ lệ xích p= = = 0,051 (MN/m2.mm).
- Giá trị biểu diễn của đường kính vòng tròn Brick
AB = Vhbd = 167 (mm).
Suy ra tỉ lệ xích S= = = 0,00056 (m/mm).
+ Giá trị biểu diễn của oo’: oo’bd =
Từ 0 lấy đoạn 00’ về phía ĐCD: oo’ = = = 0,0058 (m).
Trong đó λ là tham số kết cấu.
Bảng 1.2: Bảng giá trị đồ thị công động cơ Diesel DD4 – 0219
Vx

i

V(dm3
)

V(mm
)

Đường nén

Đường giãn nở

in1

in2

Pc*1/in1 Pn(mm
)
8.71
170.78

Pz.rn2\in2

1.00

14.84

Pgn(mm
)
200.00

113.89

1.46

10.20

200.00

3.42

67.00

2.38

6.24

122.37

4.41

1.98

38.76

3.95

3.76

73.71

40

6.50

1.34

26.28

5.66

2.62

51.45

0.186

50

8.78

0.99

19.45

7.48

1.99

38.93

6.0

0.223

60

11.23

0.78

15.20

9.39

1.58

30.99

7Vc

7.0

0.261

70

13.83

0.63

12.35

11.39

1.30

25.56

8Vc

8.0

0.298

80

16.56

0.53

10.31

13.45

1.10

21.63

9Vc

9.0

0.335

90

19.42

0.45

8.79

15.59

0.95

18.67

10Vc

10. 0.372
0
11.0 0.409

100

22.39

0.39

7.63

17.78

0.83

16.37

110

25.46

0.34

6.71

20.03

0.74

14.53

12.
0
13.
0
14.
0

0.447

120

28.63

0.30

5.96

22.33

0.66

13.03

0.484

130

31.90

0.27

5.35

24.68

0.60

11.79

0.521

140

35.26

0.25

4.84

27.08

0.55

10.75

1Vc

1.0

0.037

10

1.00

ρVc

0.052

15

1.50

5.81

2Vc

1.3
5
2.0

0.074

20

2.55

3Vc

3.0

0.112

30

4Vc

4.0

0.149

5Vc

5.0

6Vc

11Vc
12Vc
13Vc
14Vc

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

10

Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

15Vc
16Vc
17Vc
17,7V
c

15.
0
16.
0
17.
0
17,
7

0.558

150

38.70

0.23

4.41

29.52

0.50

9.86

0.595

160

42.22

0.21

4.04

32.00

0.46

9.09

0.633

170

45.83

0.19

3.73

34.52

0.43

8.43

0.670

180

49.50

0.18

3.45

37.08

0.40

7.85

1.2.2 Cách vẽ đồ thị công động cơ Diesel 4 kì tăng áp
- Vẽ hệ trục tọa độ P-V với trục hoành biểu diễn thể tích, trục tung biểu diễn áp suất
theo tỉ lệ xích:v = 0,00372 (dm3/mm), p = 0,051(MN/m2.mm).
- Từ bảng giá trị đồ thị ta tiến hành vẽ đường nén và đường giãn nở.
- Vẽ nửa vòng tròn của đồ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt:
+ Điểm phun sớm : c’ Xác định từ đồ thị Brick ứng với góc phun sớm s= 18o
+ Điểm c: (Vc;Pc)= (0,0372; 8,71) MN/m2).

+ Điểm bắt đầu quá trình nạp: r (Vc; Pr) = (0,0372; 0,216) .
+ Điểm mở sớm xupap nạp: xác định từ đồ thị Brick ứng với 1= 25o và
Pr = 0,216 (MN/m2).
+ Điểm đóng muộn của xupap thải: xác định từ đồ thị Brick ứng với 4= 25o và Pa=
0,18 (MN/m2).
+ Điểm đóng muộn của xupap nạp: xác định từ đồ thị Brick ứng với 2= 58o
+ Điểm mở sớm của xupap thải: xác định từ đồ thị Brick ứng với 3= 58o
+ Điểm y: (Vc , Pz) =(0,0372; 10,2) MN/m2.
+ Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z ( ρ. Vc ; Pz= 10,2 MN/m2 ).
+ Điểm áp suất cực đại thực tế : z’’(ρ/2.Vc ; Pz= 10,2 MN/m2 ).
+ Điểm c’’: c = 1/3 cy.
+ Điểm : b = 1/2 ba.
- Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nạp, tiến hành hiệu
chỉnh bo tròn ở hai điểm và . Ta được đồ thì công.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

11


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

Hình 1.1: Đồ thị công
1.3 Đồ thị Brick
1.3.1 Phương pháp
- Vẽ đường tròn tâm O, bán kính R. Do đó S= AD = 2R
Điểm A ứng với góc quay = 0o (vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với góc quay

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

12


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

= 180o (vị trí điểm chết dưới).

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

13


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

- Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía điểm chết dưới với:
OO’ = = = 0,0058(m).
- Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB, hạ MC vuông góc với
AD. Theo Brick thì đoạn AC = x. Ta có:

+ AC=AO -OC= AO - (CO’- OO’) = R- MO’.cosα +

+ Ta xem: MO’ ≈ R +

Rλ

2

. cosα

λ
λ




R (1 − cos α ) + 1 − cos 2 α  = R (1 − cos α ) + (1 − cos 2α )  = x
2
4





(

ÂCT

0

α

90

x

B
C

M

α
R

S=2R

O
R. λ/2

180 α

α

X=f(α )

S=2R
(S=Xmax)

A

)

x

⇒ AC =

Rλ
2

O'

D ÂCD

Hình 1.2: Phương pháp vẽ đồ thị Brick
1.3.2 Đồ thị chuyển vị S = f ()
- Vẽ hệ trục tọa độ vuông góc S- phía dưới nửa vòng tròn Brick.
- Trục thẳng đứng O biểu diễn giá trị từ 0o 180o.
- Trục nằm ngang OS Biểu diễn giá trị của S với tỉ lệ xích = 0,00056 (m/mm).
- Từ các điểm chia 0,1,2…,18 trên nửa vòng tròn Brick ta dóng các đường thẳng song
song với trục O.Và từ các điểm chia trên trục O ứng với các giá trị của từ 0 o,10o,20o,
…,180o ta kẻ các đường thẳng nằm ngang song song với OS. Những đường thẳng
tương ứng trên 2 trục sẽ giao nhau tại các điểm cắt.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

14


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

- Đường cong đi qua các điểm cắt này sẽ biểu diễn độ dịch chuyển của piston theo:
S = f(.
- Đồ thị chuyển vị S = f(α) thể hiện được sự dịch chuyển của piston theo góc quay của
trục khuỷu và tương ứng mỗi giá trị của góc quay trục khuỷu ta sẽ có hành trình tương

ứng của piston.
Hình 1.3: Đồ thị chuyển vị
1.4 Xây dựng đồ thị vận tốc V = f()
- Theo phương pháp giải tích vận tốc của piston được xác định theo công thức:
v = R (.Sin2 + Sin ) (m/s) (1.8)
(Tra trang 2 – Tài liệu [2] )
- Chọn tỉ lệ xích = . = 0,00056.380,865 = 0,2132 ( ).
- Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R 2 = = = 10,4 (mm) đồng tâm với nữa vòng tròn
bán kính (mm).
- Chia đều nửa vòng tròn bán kính R 1 và vòng tròn bán kính R2 ra thành 18 phần bằng
nhau. Như vậy ứng với góc ở nửa vòng tròn bán kính R 1 thì ở vòng tròn bán kính R2
sẽ là góc 2.
- Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn bán kính R 1 ta đánh số thứ tự từ 0,1,2 …,18
ngược chiều kim đồng hồ và trên vòng tròn bán kính R 2 ta đánh số thứ tự từ 0’,1’,2’,...,
18’(điểm 0’18’) thuận chiều kim đồng hồ.
- Từ các điểm chia 0,1,2,…,18 trên nửa vòng tròn bán kính R 1 ta kẻ các đường thẳng
vuông góc với AB cắt các đường thẳng song song với AB kẻ từ các điểm 0’,1’,2’,…18’
trên đường tròn bán kính R2 tại các điểm o, a, b, c,… Đường cong đi qua các điểm o, a,
b, c,… là đường biểu diễn trị số tốc độ.
- Các đoạn thẳng ứng với a1,b2,c3….q17 nằm giữa đường cong o,a,b … với nữa
đường trong biểu diễn trị số tốc độ ở các góc α tương ứng.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

15


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

Hình 1.4: Đồ thị vận tốc
1.5 Xây dựng đồ thị gia tốc j = f(x)
- Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm vận tốc theo thời gian ta có công thức để
tính gia tốc của piston như sau:
j=

= R2(Cos + λCos2) (m/s2) (1.9).

(Tra trang 3 – Tài liệu [2])
- Giải gia tốc piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp TôLê.
- Ta có: jmax = R2(1+) = ( )2.(1+0,25) = 8476,8689(m/s2).
jmin = -R2(1-) =- ( )2.(1-0,25) = -5086 (m/s2).
Chọn jmaxbd = 60 (mm). Suy ra j = = = 141,2811 ().
Và jminbd = = = - 36,0 (mm).
- Vẽ hệ trục tọa độ J-S .
- Lấy đoạn thẳng AB trên trục OS, sao cho AB = S = 2R .
- Từ A dựng đoạn thẳng AC vuông góc với AB, với AC = jmaxbd = 60 (mm).
- Từ B dựng đoạn thẳng BD vuông góc với AB, với BD = jminbd = - 36 (mm).

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

16


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

- Nối C với D cắt AB tại E. Dựng đoạn EF vuông góc với AB.

Với EF = = = - 36 (mm).
- Nối đoạn CF và DF. Phân chia các đoạn CF và DF thành những đoạn nhỏ bằng nhau
ghi các số 1, 2, 3, 4,…và 1’, 2’, 3’, 4’,…như trên hình.
- Nối các điểm chia 11’, 22’, 33’, 44’,…Đường bao của các đoạn thẳng này biểu diễn
đồ thị quan hệ của hàm số j = f(x).

Hình 1.5: Đồ thị gia tốc
1.6 Xây dựng đồ thị lực quán tính
- Ta có lực quán tính = - m.j. Suy ra – = m.j. Do đó thay vì vẽ ta vẽ – lấy trục hoành
đi qua P0 của đồ thị công vì đồ thị - thực chất là đồ thị j=f(x) có tỷ lệ xích khác nhau
mà thôi. Vì vậy ta có thể áp dụng phương pháp TôLê để vẽ đồ thị -= f(x).
- Chọn tỷ lệ xích pj = p= 0,051 ().
- Khối lượng chuyển động tịnh tiến m’ = mpt + m1 (1.10)
(Tra trang 4 – Tài liệu [2])
Trong đó mpt= 0,9 kg là khối lượng nhóm piston.
m1 là khối thanh truyền tham gia chuyển động tịnh tiến quy về đầu nhỏ thanh
truyền.
Đối với động cơ ô tô - máy kéo ta lấy m1 = (0,275 0,35). mtt , chọn m1 = 0,3 mtt
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

17


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

Đã cho mtt = 1,2 kg là khối lượng nhóm thanh truyền.
Suy ra m1 = 0,3.1,2 = 0,36 kg .
Suy ra m’ = 0,9 +0,36 = 1,26 kg.

- Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị công thì phải lấy trục P 0 trên
đồ thị công làm trục hoành cho đồ thị -Pj đồng thời đồ thị -Pj phải có cùng thứ nguyên
và cùng tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta vẽ -P j = f(x) ứng với
một đơn vị diện tích đỉnh piston. Tức là thay:
m = = = 189,54 (kg/m2).
- Do đó: - = m.= = 1,6067 (MN/m2).
- = m. = = -0,964 (MN/m2).
EF = - m3λR = 189,54.(-0,005086) = -0,964 (MN/).
- Cách vẽ đồ thị -Pj = f(x) tương tự đồ thị j = f(x).
Với các giá trị biểu diễn trên đồ thị:
AC = - = = = 33,465 (mm).
BD = - = = = -16,941 (mm).
EF = = = -16,941 (mm).
1.7 Xây dựng đồ thị khai triển : ,, theo
1.7.1 Vẽ - Đồ thị - được vẽ bằng cách khai triển P theo từ đồ thị công trong một chu trình của
động cơ, động cơ 4 kỳ = (0,10,20,…,720 0). Để được đồ thị - ta đặt trục hoành của đồ
thị mới ngang với trục chứa giá trị P0 của đồ thị công.
Vì áp suất khí thể Pkt = P – P0
- Cách khai triển là dựa vào đồ thị Brick và đồ thị công để xác định điểm có áp suất
theo giá trị cho trước.
- Tỷ lệ xích: = 2 (0/ mm)
Pkt

= 0,051 ( )

- Các bước tiến hành vẽ như sau:
+ Vẽ hệ tọa độ vuông góc P –

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

18


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

+ Từ các điểm chia trên đồ thị Brick dóng các đường thẳng vuông góc với trục
hoành và cắt đồ thị công tại các điểm trên đường biểu diễn của quá trình nạp, nén,
cháy-giãn nở, thải. Qua các điểm này ta kẻ các đường thẳng song song với trục
hoành sang hệ trục tọa độ P –.
+ Từ các điểm chia trên trục O kẻ các đường thẳng song song với O cắt những
điểm dóng ngang tại những điểm ứng với điểm chia trên đồ thị Brick và phù hợp
với quá trình làm việc của động cơ. Nối các giao điểm nạy lại ta được đồ thị -.
1.7.2 Vẽ - Cách vẽ giống với cách khai triển đồ thị công nhưng giá trị của điểm tìm được ứng
với chọn trước sẽ được lấy đối xứng qua trục 0 bởi vì đồ thị trên cùng trục tọa độ với
đồ thị công là đồ thị -.
- Khai triển như vậy bởi vì trên cùng trục tọa độ với đồ thị công nhưng - được vẽ trên
trục có áp suất .
1.7.3 Vẽ - Đồ thị - được vẽ bằng phương pháp cộng đồ thị vì =

(1.11)

(Tra trang 5 – Tài liệu [2])
- Để có thể tiến hành cộng đồ thị thì , phải cùng thứ nguyên và cùng tỉ lệ xích.

Hình 1.6: Đồ thị khai triển
1.8 Xây dựng đồ thị T , Z , N theo
1.8.1 Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

19


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

Pkt
N
ß

P1

Ptt

A
a +ß

a
R

Z
Ptt

PR0
T

Hình 1.7: Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu thanh truyền – trục khuỷu

- Lực tác dụng lên chốt piston là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể. Nó tác
dụng len chốt piston và đầy thanh truyền.
= +
- Trong quá trình tính toán động lực học các lực này được tính trên đơn vị diện tích
đỉnh piston nên sau khi chia hai vế cho diện tích đỉnh piston :
= +
Với: = và =

- Phân tích ra làm 2 thành phần lực:

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

20


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

= +
Trong đó: là thành phần lực tác dụng lên đường tâm thanh truyền.
N là thành phần lực tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xilanh.
- Từ quan hệ lượng giác ta có thể xác định được trị số của và N:
(1.12)
- Ta lại phân tích ra làm 2 thành phần lực: lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z.
(1.13)
(Tra trang 5 – Tài liệu [2])
1.8.2 Xây dựng đồ thị T, Z , N theo
- Từ đồ thị - tiến hành đo giá trị biểu diễn của p1 theo = 00, 100, 200, …, 7200. Sau
đó xác định theo quan hệ: Sin = .Sin = arcsin(.Sin ).

- Do đó, với mỗi giá trị của ta có một giá trị của tương ứng. Từ quan hệ ở các công
thức (1.12) và (1.13), ta lập được bảng giá trị của đồ thị T, N, Z – .
- T = N = Z = p = 0,051 (MN/m2.mm).
Bảng 1.3: Bảng giá trị T, N, Z - α
α(độ)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170

β(độ)
0.00
2.49
4.91
7.18
9.25

11.04
12.50
13.59
14.25
14.48
14.25
13.59
12.50
11.04
9.25
7.18
4.91
2.49

sin(α+β)/cosβ cos(α+β)/cosβ
0.00
1.00
0.22
0.98
0.42
0.91
0.61
0.80
0.77
0.66
0.89
0.49
0.98
0.31
1.02

0.11
1.03
-0.08
1.00
-0.26
0.94
-0.42
0.86
-0.57
0.76
-0.69
0.64
-0.79
0.52
-0.87
0.39
-0.93
0.26
-0.97
0.13
-0.99

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

T
0.00
-6.27
-11.37
-14.24
-14.43

-12.04
-7.66
-2.24
3.24
7.91
11.20
12.90
13.11
12.11
10.27
7.93
5.35
2.68

Z
-29.19
-28.31
-24.49
-18.77
-12.43
-6.66
-2.42
-0.25
-0.24
-2.04
-5.04
-8.57
-12.01
-14.97
-17.26

-18.84
-19.83
-20.35

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

N
0.00
-1.26
-2.31
-2.94
-3.06
-2.63
-1.74
-0.53
0.80
2.04
3.02
3.64
3.85
3.69
3.23
2.56
1.76
0.89
21


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470

480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620

0.00
-2.49
-4.91
-7.18
-9.25
-11.04
-12.50
-13.59
-14.25
-14.48
-14.25
-13.59
-12.50
-11.04

-9.25
-7.18
-4.91
-2.49
0.00
2.49
4.91
7.18
9.25
11.04
12.50
13.59
14.25
14.48
14.25
13.59
12.50
11.04
9.25
7.18
4.91
2.49
0.00
-2.49
-4.91
-7.18
-9.25
-11.04
-12.50
-13.59

-14.25

0.00
-0.13
-0.26
-0.39
-0.52
-0.64
-0.76
-0.86
-0.94
-1.00
-1.03
-1.02
-0.98
-0.89
-0.77
-0.61
-0.42
-0.22
0.00
0.22
0.42
0.61
0.77
0.89
0.98
1.02
1.03
1.00

0.94
0.86
0.76
0.64
0.52
0.39
0.26
0.13
0.00
-0.13
-0.26
-0.39
-0.52
-0.64
-0.76
-0.86
-0.94

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

-1.00
-0.99
-0.97
-0.93
-0.87
-0.79
-0.69
-0.57
-0.42
-0.26

-0.08
0.11
0.31
0.49
0.66
0.80
0.91
0.98
1.00
0.98
0.91
0.80
0.66
0.49
0.31
0.11
-0.08
-0.26
-0.42
-0.57
-0.69
-0.79
-0.87
-0.93
-0.97
-0.99
-1.00
-0.99
-0.97
-0.93

-0.87
-0.79
-0.69
-0.57
-0.42

0.00
-2.68
-5.45
-8.07
-10.51
-12.73
-14.75
-14.16
-13.52
-12.38
-9.90
-7.45
-3.54
-4.43
-7.43
-17.12
-23.06
-14.57
0.00
36.22
54.76
44.53
32.75
26.72

19.17
18.69
19.16
20.38
20.11
20.16
18.75
16.25
13.10
9.68
6.39
3.14
0.00
-2.98
-5.81
-8.42
-10.67
-12.47
-13.46
-13.30
-11.64

-20.51
-20.35
-20.19
-19.19
-17.67
-15.74
-13.51
-9.40

-6.09
-3.20
-0.74
0.84
1.12
2.45
6.40
22.56
49.67
65.80
136.57
163.53
117.95
58.70
28.23
14.78
6.04
2.10
-1.42
-5.26
-9.06
-13.39
-17.18
-20.10
-22.02
-23.00
-23.68
-23.79
-23.28
-22.60

-21.54
-20.02
-17.93
-15.43
-12.34
-8.83
-5.24

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

0.00
-0.89
-1.79
-2.60
-3.30
-3.88
-4.33
-3.99
-3.65
-3.20
-2.44
-1.76
-0.80
-0.97
-1.58
-3.54
-4.68
-2.93
0.00
7.27

11.12
9.21
6.95
5.85
4.35
4.42
4.73
5.26
5.43
5.69
5.51
4.95
4.12
3.12
2.10
1.04
0.00
-0.99
-1.91
-2.72
-3.35
-3.80
-3.95
-3.75
-3.14
22


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

-14.48
-14.25
-13.59
-12.50
-11.04
-9.25
-7.18
-4.91
-2.49
0.00

-1.00
-1.03
-1.02
-0.98
-0.89
-0.77
-0.61
-0.42

-0.22
0.00

-0.26
-0.08
0.11
0.31
0.49
0.66
0.80
0.91
0.98
1.00

-8.38
-3.73
1.76
7.20
11.62
14.06
13.95
12.22
6.20
0.00

-2.16
-0.28
-0.20
-2.27
-6.43

-12.12
-18.39
-26.31
-28.01
-29.43

-2.16
-0.92
0.41
1.64
2.54
2.98
2.89
2.48
1.25
0.00

Hình 1.8: Đồ thị TNZ –α

1.9 Xây dựng đồ thị T - Góc lệch công tác

ct =

= = 1800

Bảng 1.4: Bảng thứ tự làm việc của động cơ 4 kỳ, 4 xilanh : 1-3-4-2
Xy lanh
1
2
3

4

0-180
Nạp
Nén
Thải
Cháy-giãn nở

180-360
Nén
Cháy-giãn nở
Nạp
Thải

360-540
Cháy-giãn nở
Xã
Nén
Nạp

540-720
Xã
Nạp
Cháy-giãn nở
Nén

- Từ bảng trên ta có: khi 1 = 0 xilanh 1 ở đầu quá trình nạp thì:
+ Xilanh 2 ở đầu quá trình nén nên 2 = 180.
+ Xilanh 3 ở đầu quá trình thải nên 4 = 540.
+ Xilanh 4 ở đầu quá trình cháy – giãn nở nên 3 = 360.

- Ta có quan hệ 2 ,
trong bảng.

3,4,

theo 1 khi 1 lần lượt nhận các giá trị từ 0 0 đến 7200 được cho

- Cứ mỗi giá trị 1 , 2 , 3 , 4 , ta có giá trị T1 , T2 , T3 , T4 , tương ứng được xác định theo giá
trị T-.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

23


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

- Ta có T = T1 + T2 + T3 + T4.
- = = 0,051(MN/m2.mm).
Bảng 1.5: Bảng giá trị ΣT - α
α1

T1

α2

T2

α3

T3

α4

T4

ST

T biểu
diễn

0

0.000

180

0.000

540

0.000

360

0.000

0.000

0.000

10

-0.320

190

-0.137

550

-0.152

370

1.847

1.239

48.571

20

-0.580

200

-0.278

560

-0.296

380

2.793

1.639

64.270

30

-0.726

210

-0.412

570

-0.430

390

2.271

0.703

27.584

40

-0.736

220

-0.536

580

-0.544

400

1.670

-0.145

-5.699

50

-0.614

230

-0.649

590

-0.636

410

1.363

-0.537

-21.043

60

-0.391

240

-0.752

600

-0.687

420

0.978

-0.852

-33.405

70

-0.114

250

-0.722

610

-0.679

430

0.953

-0.561

-22.019

80

0.165

260

-0.690

620

-0.594

440

0.977

-0.141

-5.522

90

0.403

270

-0.631

630

-0.427

450

1.039

0.384

15.059

100

0.571

280

-0.505

640

-0.190

460

1.025

0.902

35.358

110

0.658

290

-0.380

650

0.090

470

1.028

1.396

54.740

120

0.668

300

-0.181

660

0.367

480

0.956

1.812

71.040

130

0.618

310

-0.226

670

0.592

490

0.829

1.813

71.093

140

0.524

320

-0.379

680

0.717

500

0.668

1.530

60.015

150

0.404

330

-0.873

690

0.711

510

0.493

0.736

28.875

160

0.273

340

-1.176

700

0.623

520

0.326

0.045

1.773

170

0.137

350

-0.743

710

0.316

530

0.160

-0.130

-5.098

180

0.000

360

0.000

720

0.000

540

0.000

0.000

0.000

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

24


Đồ Án: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong DD4 - 0219

Hình 1.9: Đồ thị -α
- Để kiểm tra quá trình vẽ đúng hay sai, tiến hành tính giá trị từ bản vẽ và từ số liệu
của đề:
+ Tính theo lý thuyết:
∑ Ttb =

Ni =

30N i
πnRFPϕ

Ne
ηm

= = 114,28 (Kw)

ηm = 0,63 ÷ 0,93 , chọn ηm = 0,7

πD 2
FP =
4

= = 0,0066 [m2]

ϕ = 1 (khi vẽ đã hiệu chỉnh đồ thị công)
Vậy = 0,965 ( MN/ m2).
Giá trị biểu diển = = 18,92 (mm).

1.10 Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
1.10.1. Mục đích của việc xây dựng đồ thị phụ tải
- Xác định lực tác dụng trên chốt ở mỗi vị trí của trục khuỷu.
- Khai triển đồ thị phụ tải theo quan hệ Q - ta có thể xác định được phụ tải lớn nhất, bé
nhất trên chốt khuỷu.
- Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta có thể xây dựng được đồ thị phụ tải tác
dụng lên đầu to thanh truyền và đồ thị mài mòn chốt khuỷu, từ đó có thể xác định được
vị trí chịu phụ tải bé nhất ở chốt khuỷu để khoan lỗ dầu bôi trơn.
1.10.2 Phương pháp vẽ
- Vẽ hệ tọa độ T-Z, gốc tọa độ O, trục O’Z có chiều dương hướng xuống dưới.

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn T

Hướng dẫn: ThS. Dương Đình Nghĩa

25