Hướng dẫn bài tập nguyên lý động cơ đốt trong

Chơng I
Chọn các thông số cơ bản và chọn chế độ tính toán

Các tốc độ chọn nh sau
- Động cơ xăng không có hạn chế tốc độ
nmin: = (15ữ 20)% .ne vòng /phút.
nM 50% .ne

vòng/ phút

- Động cơ xăng có bộ hạn chế tốc độ v động cơ Diezel
nmin ≈ 0,5 nhd
nM = (0,6÷0,7) ndh
Cịng cã khi cho trớc Memax tại tốc độ nM.
Có thể dùng các liên hệ giữa Memax v Men , nM, ne.
Theo Lay đéc man nh sau (Men l mô men tại tốc độ ne)
a/Động cơ Diesel buồng cháy thống nhất (liền).
Memax = 1,07 MeN ;

nM = 0,75 ne

b/ Động cơ buồng cháy xoáy lốc:
Memax = 1,12 MeN ;

nM = 0,65 ne

c/ Động cơ bng ch¸y tr−íc:
Memax = 1,09 MeN ;

nM = 0,7 ne

NÕu không cho tỷ số nén , khi tính toán ta tự chọn theo các dạng
buồng cháy v tuỳ theo loại động cơ nh sau:
1/ Động cơ xăng (4 kỳ không tăng áp):
a/ Loại xupap đặt

= 4ữ10
7

b/ Loại bán cầu, đa cầu xupap treo
có khi đến 12

= 8ữ10

c/ Các loại khác xupap treo

= 6ữ8

2/ Động cơ Diesel 4 kú:


a- Loại tốc độ thấp (Tu thuỷ, tĩnh tải)

= 13ữ14

b- Loại trung tốc ( nt, máy kéo)

= 14ữ15

c- Loại cao tốc (ô tô, đầu máy)

= 15ữ20

d- Loại động cơ tăng áp

= 11ữ12

Theo loại buồng đốt.
a- Loại buồng liền

= 12ữ18

b- Loại phân cách

= 15ữ20

có khi đến 22
Trong đó loại có buồng xoáy lốc v buồng tích không khí.
= 16ữ17
Loại có buồng cháy trớc
3/ Động cơ Diesel 2 kỳ

= 16ữ12
= 13ữ16.


Chơng II
Tính nhiên liệu v hỗn hợp các sản phẩm cháy
Đ1:Chọn nhiên liệu và thành phần của nhiên liệu:
I/ Chọn nhiên liệu cho động cơ xăng:
Dựa theo tỷ số nén theo cách chọn nh sau:

-------Thnh phần của xăng có cacbuya (gC) vμ Hidro (gH).
gC = 0,85 vμ gH = 0,15 hoặc
gC = 0,855 v gH = 0,145
II/ Cho động cơ Diesel:
Nhiên liệu Diesel có trị số Xetan 40ữ60
hu=10.000ữ10.400 Kcal/kg
Thnh phần gåm cã Cacbuyc (gC) Hidro (gH) vμ oxy (gO)
gC = 0,84÷0,88
gH = 0,11÷0,14
gO = 0,001÷0,03
VÝ dơ:
hu=10.000;

gC = 0,87;

gH = 0,126;

gO = 0,004 hc

hu=10.400;

gC = 0,86;

gH = 0,13;

gO = 0,01 hc

hu=9.950;

gC = 0,857;

gH = 0,133;

gO = 0,01

Ví dụ: Đối với động cơ xăng có tỷ số nén = 8 ta chọn:
gC = 0,85;

gH = 0,15; (gO = 0 nên không cần ghi )

Đ 2 Chọn hệ số d không khí :
Vì tính nhiệt độ ở chế độ ton tải nên phải chọn công suất:
- Đối với động cơ xăng

= 0,80÷0,9


- Đối với động cơ Diesel, ở chơng ny ta tạm chọn tuỳ theo loại
động cơ, sau ny tính suất hao nhiên liệu gi ta phải tính lại :
+ Loại thấp tốc:

= 1,8ữ2,2 (nhd = 300ữ600 vòng/phút)

+ Loại trung tốc:

= 1,8ữ1,7 (nhd = 700ữ2000 vòng/phút)

+ Loại cao tốc:

= 1,7ữ2,2 (nhd >2.000 vòng/phút)

dựa theo kết cấu của buồng cháy v cách chọn nh sau:
Buồng phân cách: = 1,3ữ1,4
Buồng liền:

= 1,4ữ1,7

(Buồng thống nhất)

Động cơ tăng áp: = 1,5ữ2,0
Động cơ không tăng áp: = 1,8ữ2,1
Ví dụ: Đối với động cơ xăng tính toán ở đây ta chọn = 0,9. Vì sao?
Lợng nhiệt tổn hao so thiếu ôxy cháy không hết vì <1:
Theo lý thuyết khi = 1 (ở động cơ xăng) khi cháy hết bao giờ cũng
tổn hao một lợng nhiệt Δhu
Δhu= 14.740 (1- α)
VËy khi ta chän α = 0,9
Δhu= 14.740 (1- 0,9) = 1.470Kcal/kg
Đối với động cơ Diesel phải dùng nhiên liệu nặng hơn, tỷ số nén lớn
nên phải chọn lớn lớn 1,3 do đó không có lợng nhiệt tổn hao này

hu= 0
Đ3 Lợng không khí lý thuyết l0 cần để đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên
liệu: l0
Ví dụ: Với động cơ Diesel gC = 0,14; gH = 0,13;
Ta cã:

gO = 0

8
.g c + 8.g H − g 0
l0 = 3
Kg/Kgn.l
0,23

gc: Thnh phần các bon.
gH: Thnh phần Hiđrô.
g0: Thnh phần ôxy
Ví dụ: Với động cơ xăng gc=0,85;

gH = 0,15;

g0 = 0

Ta cã :
8
.0,85 + 8.0,15
3
l0 =
= 15 Kg kk/Kgn.l
0,23

VÝ dơ: Víi ®éng c¬ Diesel gc=0,14;

gH = 0,13;

g0 = 0,01

Ta cã:

8
.0,86 + 8.0,14 0,01
3
l0 =
= 14,5 Kg kk/Kgn.l
0,23

Đ 4 Lợng không khí thực tế để đốt 1kg nhiên liệu:
lH = .l0
Ví dụ: Đối với động cơ xăng lH = 0,9x15 = 13,5 Kg/kgn.l
Đối với động cơ Diesel ta chọn: =1,5
lH = 1,5 x 14,5 = 21,7Kg/Kgn.l
Đ 5 Thành phần sản phẩm cháy Gi:
a/ Đối với động cơ xăng:
GCO =

11
[ gC(2 - 1) + 6gH(α - 1) ] Kg
3

GCO =

7
[ 2(1 - α ) (gC + 3gH)] Kg
3

2


GH2O = 9gH

Kg

GN2 = 0,77 .l0

Kg

b/: Đối với động cơ Diesel:
GCO =
2

11
gC
3

Kg
8
3

GO = (α - 1) ( . gC + 8gH - gO) Kg
2

GH2O = 9.gH

Kg

GN2 = 0,77.l0

Kg

VÝ dơ: §èi với động cơ xăng = 0,9
GCO =

11
[ 0,85.(1,8-1) + 6.0,15.(0,9-1)]
3

= 2,15 Kg

GCO =

7
[2.(1-0,9).(0,85+3.0,15)]
3

= 0,6 Kg

2

GH2O = 9 . 0,15

= 1,35 Kg

GN2 = 0,77 . 0,9 . 15

= 10,4 Kg

KiÓm tra l¹i: ΣGi = αl0 + 1 = l + 1
ΣGi = GCO + GCO + GH2O + GN2

VÝ dô

2

= 2,15 + 0,6 + 1,35 + 10,4 = 16,7 Kg
αl0 + 1 = 13,5 + 1

= 145 Kg

ChØ cho sai số tính toán không vợt quá 5% 0,05
Ví dụ: Đối với động cơ Diesel = 1,5
11
. 0,86
3

= 3,15 Kg

GO = (1,5-1).( .0,86 + 8.0,13-1,01)

8
3

= 1,68 Kg

GH2O = 9 . 0,13

= 1,17 Kg

GN2 = 0,77.21,7

= 16,7 Kg

GCO =
2

KiĨm tra l¹i: ΣGi = GCO + GCO + GH2O + GN2
2


= 3,15 + 1,68 + 1,17 + 16,7 = 22,7 Kg
= 21,7 + 1

= 22,7 Kg

Khối lợng tính ra
Đ 6 Tỷ lệ thành phần sản phẩm cháy gi:
gi% = Gi/Gi = Gi/ Gspc
gCO2 = GCO /ΣGi

= 2,15/14,5 =

0,148

gCO = GCO/ΣGi

= 0,6/14,5

=

0,041

gH2O = GH2O/ΣGi

= 1,35/14,5 =

0,093

gN2 = GN2/ΣGi

= 10,4/14,5 =

0,078

2

Σgi = gCO2 + gCO + gH2o + gN2 = 0,148 + 0,041 + 0,093 + 0,718 = 1
Cho phÐp tÝnh sai 0,05 đối với gi
Đối với động cơ Diesel
gCO2 = GCO /ΣGi

= 3,15/22,7 =

0,139

gO2 = GO2/ΣGi

= 1,68/22,7 =

0,073

gH2O = GH2O/ΣGi

= 1,17/22,7 =

0,052

gN2 = GN2/ΣGi

= 16,7/22,7 =

0,736

2

KiĨm tra l¹i: Σgi = 0,139+ 0,073 + 0,052 + 0,736 = 1
§ 7 H»ng số của khí nạp trớc lúc cháy:
1/ Đối với động cơ xăng:
Hằng số khí của hỗn hợp Rhht
Rhht=gkk.Rkk + gxg.Rxg
gkk = αl0/(αl0 + 1)

Tû lƯ cđa kh«ng khÝ

gxk = 1/(αl0 + 1)

Tỷ lệ của xăng trong hỗn hợp

gxg = 8,5 KGm/kg.độ

Hằng số khí của hơi xăng

2/ Đối với động cơ Diesel:
Vì chỉ nạp không khí sau đến cuối quá trình nén mới phun nhiên liệu
nên ở đây l hằng số khí của không khí.
Rkk = 29,27 KGm/kg.®é
VÝ dơ: Rhht = (13,5/14,5 ).29,27 + (1/14,5) . 8,5 = 27,9 KGm/kg.độ
Đ 8 Hằng số khí của sản phẩm cháy Rspc:

Rspc = (giRi)
RCO2 = 19,3 KGm/kg.độ
RCO = 30,3 KGm/kg.®é
RH2O = 47,1 KGm/kg.®é
RN2 = 30,3 KGm/kg.®é
RO2 = 26,5 KGm/kg.®é
VÝ dụ động cơ xăng:

Rspc = (giRi)
= gCO2.RCO2 + gCO.RCO + gH2O.RH2O + gN2.RN2
= 0,148.19,3 + 0,041.30,3 + 0,093.47,1 + 0,718.30,3 = 30,2 KGm/kg.độ
Đối với động cơ Diesel thay gCO.RCO bằng gO2.RO2

ΣRspc = Σ(giRi)
= gCO2.RCO2 + gO2.RO2 + gH2O.RH2O + gN2.RN2
= 0,139.19,3 + 0,073.25,5 + 0,052.47,1 + 0,736.30,3 = 29,5 KGm/kg.độ

Đ 9 Hệ số biến đổi phân tử :
Đối với động cơ xăng:

= spc/hht = 30,2/27,9 =1,08

= spc/hht = Rspc/Rhht = 29,5/29,27 = 1,02
§ 10 NhiƯt dung cđa chÊt khÝ


I/ Trớc lúc cháy:
1/ Đối với động cơ xăng:
Nhiệt dung của hỗn hợp tơi Cvhht
Cvhht = gkk.Cvkk + gxg.Cvxg
Nhiệt dung của không khí:
Cvkk = 0,165 + 0,000017.Tc Kcal/kg.độ
Nhiệt dung của hơi xăng:
Cvxg = 0,35 Kcal/kg.độ
Ví dụ:
Cvhht = (13,5/14,5). (0,165 + 0,000017.Tc) + (1/14,5).0,35
= 0,18 + 0,000017.Tc

Kcal/kg.độ

2/ Đối với động cơ Diesel:
Thay Cvhht bằng Cvkk.
II/ Sau lúc cháy:
Nhiệt dung sản phẩm cháy Cvspc
Cvspc = gi.Cvi
CVCO2 = 0,186 + 0,000028.Tz

Kcal/kg.độ

CVCO = 0,171 + 0,000018.Tz

Kcal/kg.®é

CVO2 = 0,150 + 0,000016.Tz

Kcal/kg.®é

CH2O = 0,317 + 0,000067.Tz

Kcal/kg.®é

CVN2 = 0,169 + 0,000017.Tz

Kcal/kg.độ

Ví dụ đối với động cơ xăng:
Cvspc = Σgi.Cvi
= gCO2.CVCO2 + gCO.CVCO + gH2O.CH2O + gN2.CN2
= 0,148.(0,186 + 0,000028.Tz) + 0,041.(0,171 + 0,000018.Tz) + 0,093.(0,317
+ 0,000067.Tz) + 0,718.(0,171 + 0,000018.Tz)
= 0,185 + 0,00003.Tz

Kcal/kg.®é


Đối với động cơ Diesel thay gCO.CVCO bằng gO2.CVO2
Cvspc = Σgi.Cvi
= 0,169.(0,186 + 0,000028.Tz) + 0,073. (0,15 + 0,000016.Tz) + 0,052.(0,317
+ 0,000067.Tz) + 0,736.(0,169 + 0,000017.Tz)
= 0,18 +0,000022.Tz

Kcal/kg.độ

Chú ý:
Chơng I: Chỉ cho công thức theo giáo trình không dùng thí dơ tÝnh
to¸n.


Chơng III:
Quá trình nạp
Đ 1 Xác định áp suất trung bình của quá trình nạp Pa
I/ Động cơ 4 kỳ không tăng áp:
1/ Động cơ xăng:
KG/cm2

Pa = 0,76ữ0,8
2/ Động cơ Diesel:

KG/cm2

Pa = 0,80ữ0,98

II/ Động cơ 4 kỳ có tăng áp: (Động cơ Diesel)
Pa = (0,9ữ0,96).Pk
= 1,5 ữ 2

KG/cm2

III/ Động cơ 2 kỳ quét thẳng:
Pa = (0,85ữ0,96).Pk
Có trờng hợp

Pa = (0,9ữ1,05).Pk

IV/ Động cơ 2 kỳ quét vòng:
Pa = [(Pk + Pp)/2] - (0,02 + 0,85)

KG/cm2

Trong đó:
Pk: áp suất sau máy nén (Tr−íc khi vμo xi lanh).
Pp: ¸p st trong cã
Pp = (0,75ữ1).Pk

ống thải.

Cho loại động cơ 2 kỳ có tăng áp.

Pp = (0,8ữ0,9).Pk Cho loại động cơ 2 kỳ không tăng áp.
Pk: áp suất sau máy nén:
- Động cơ 4 kỳ tăng áp bằng cơ khí:

Pk = 1,2ữ1,6

KG/cm2

- Động cơ 4 kỳ tăng áp bằng Tuôc bin khí

Pk = 1,3ữ3,0

KG/cm2

- Động cơ 2 kỳ tăng áp bằng Tuôc bin khí

Pk = 1,4÷2,0

KG/cm2


- Động cơ 2 kỳ không tăng áp (cao tốc)

Pk = 1,3ữ1,7

KG/cm2

Các số liệu trên dùng để tính tốc độ nC hay nhd với 100% phụ tải.
Nếu muốn tình theo nhiỊu tèc ®é (nmin, nM, nC) ë chÕ ®é toμn tải dùng
công thức gần đúng sau đây của Giáo s tiÕn sÜ Lenin J.M
⎡ ⎛ n 2 ⎞ ⎛ Vh'2 ⎞ 1 ⎛ ε − δ ⎞ 2 ⎤
⎟.
⎟.⎜
Pa = P0 ⎢1 − ⎜⎜
⎟ ⎥
6 ⎟⎜ 2 ⎟ 2 ⎜
520
.
10
f
⎠ ⎝ tb ⎠ ξ ⎝ ε − 1 ⎠ ⎦⎥
⎣⎢

3, 5

ở đây n: Tốc độ vòng quay tại chế độ tính toán:
Vh: Tính bằng m3 - Thể tích công t¸c cđa 1 xi lanh qui −íc.
Vh’ = 1 lÝt = 0,001m3. Vì cha xác định đợc Vh thể tích công tác của
1 xi lanh.
f = fe.(ne/1000) m2/lít - Tiết diện lu thông cần để phát huy
Nemax: Tốc độ ne (hay Nehd ..nhd) ứng với thể tích công tác l 1 lÝt.
Po = 1

δ=

KG/cm2

Pr .Ta
≈ 0.5
Pa .Tr

fe: TiÕt diÖn l−u thông riêng ứng với 1 lít thể tích công tác v mỗi
1000vòng/phút (tức l nếu Vh = 1 lít động cơ muốn phát huy đợc
1000vòng/phút chọn fe nh sau:
Động cơ 4 kỳ không tăng áp

fe = 2,5ữ3,0 cm2/lít.1000v/phút

(không có bộ hạn chế tốc độ)
Có bộ hạn chế v tính Nchd tại nhd

fe = 4ữ5 cm2/lít.1000v/phút

(Động cơ Diesel)

= (-0,5)/(-1)
: Tỷ số nén của động cơ.
: Hệ số tổn thất ở đờng ống nạp

= 0,65ữ0,85

Ví dụ: Tính Pa cho động cơ Diesel có nhd = 2.000 vòng/phút.


fe = 4,1 cm2/lÝt.1000vßng/phót;

Chän

ϕ = 0,65;
f = 4,1.(2000/1000) = 8,2 cm2/lÝt.
n = 1.000 vßng/phót.
2
⎡
⎤
⎛ 1 ⎞
2⎥
⎟
⎜
⎢
1 ⎛ 17 − 0,5 ⎞
1000 ⎜ 1000 ⎟
Pa= ⎢1 −
.
.⎜

.
⎟ ⎥
6
⎢ 520.10 ⎜ 8,2 ⎟ 0,65 2 ⎝ 17 − 1 ⎠ ⎥
⎟
⎜
⎢
⎥
⎝ 10000 ⎠
⎣
⎦

3, 5

= 0,97 KG/cm2

n= 1500 vßng/ phót:
2
⎡
⎤
⎛ 1 ⎞
2⎥
⎟
⎜
⎢
1500 ⎜ 1000 ⎟
1 ⎛ 17 − 0,5 ⎞
Pa= ⎢1 −
.
.

.⎜
⎟ ⎥
6
⎢ 520.10 ⎜ 8,2 ⎟ 0,65 2 ⎝ 17 − 1 ⎠ ⎥
⎟
⎜
⎢
⎥
⎝ 10000 ⎠
⎣
⎦

3, 5

= 0,94 KG/cm2

n = 2000 vßng/phót:
2
⎡
⎤
⎛ 1 ⎞
2⎥
⎟
⎜
⎢
2000 ⎜ 1000 ⎟
1 ⎛ 17 − 0,5 ⎞
Pa= ⎢1 −
.
.

.⎜
⎟ ⎥
6
⎢ 520.10 ⎜ 8,2 ⎟ 0,65 2 ⎝ 17 − 1 ⎠ ⎥
⎟
⎜
⎢
⎥
⎝ 10000 ⎠
⎣
⎦

3, 5

= 0,90 KG/cm2

§èi với động cơ tăng áp không dùng đợc công thức ny v phải
chọn

..

Đ 2 Xác định nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta:
Ta: Động cơ 4 kỳ không tăng áp:
0' + γ r .ψ .Τr'
Ta =
1 + γ r .ψ

0

K

To’ = to + Δt + 273
to = 15oC: NhiƯt ®é khí quyển ở điều kiện bình thờng theo tiêu chuẩn
quốc tÕ.


t : Nhiệt độ do các chi tiết nóng truyền cho hỗn hợp (hoặc không khí
ở động cơ Diesel) ta chọn theo bảng sau:

: Hệ số khí sót đợc tính theo c«ng thøc sau:
γr =

Ρr .Τ0'
(ε .Ρa − Ρr ).β .r

= 0,03ữ0,06 ở động cơ 4 kỳ không tăng áp.
= 0,02ữ0,04 ở động cơ 4 kỳ có tăng áp.
= 0,3ữ0,4 ở động cơ xăng 2 kỳ không tăng áp.
= 0,04ữ0,15 ở động cơ Diesel 2 kỳ không tăng áp.
= 0,02ữ0,08 ở động cơ Diesel 2 kỳ có tăng áp.
Pr, Tr: áp suất v nhiệt độ đầu quá trình nạp chọn theo bảng sau:

: Hệ số biến đổi phần tử = (Mspc/Mhht) = (Rspc/Phht).
: Tỷ lệ nhiƯt dung cđa khÝ tr−íc khi ch¸y vμ sau khi cháy.
=

C vspc
C vhht

= 1,2

Đối với động cơ xăng.

= 1,1

Đối với động cơ Diesel.
m 1
m


T ' = r .⎜⎜ a ⎟⎟
r
⎝ Ρr ⎠

0

K

NhiƯt ®é cđa khÝ sãt sau khi dÃn nở do hạ áp từ Pr (tại điểm r) đến Pa
tại điểm r Xem hình 1 đồ thị c«ng ë mơc tÝnh Pa.
m = 1,38: ChØ sè d·n në ®a biÕn t cđa khÝ sãt tõ r ®Õn r:
Bảng để chọn Pr, Tr, v t cho động cơ 4 kỳ.
Bảng 1
Thông

Thứ

Động cơ Cacbuara tơ

Động cơ Diesel

số

min

nguyên

M

c

min

M

c

Pr

KG/cm2 1,01ữ1,03 1,05ữ1,07 1,15ữ1,24 1,00ữ1,05 1,05ữ1,08 1,1ữ1,15

Tr

o

K

1000

1100

1200

900

950

1000

t

o

C

30

25

20

95

30

25

Nếu động cơ xăng có bộ hạn chế tốc độ nhd <3000 v/phút chọn theo
Diesel.

Pr ở động cơ 2 kỳ không tăng áp

Pr = (0,8ữ0,9).Pk

ở động cơ 2 kỳ có tăng áp Pr = Pp = (0,75ữ1,0).Pk
Ví dụ: Tính Ta cho động cơ xăng ne = 5000 vßng/phót.

γr =

1,24.(15 + 20 + 273)
= 0,06
(8.0,76 − 1,24).1.08.1200
1,38−1
⎛ 0,76 ⎞ 1,38

Tr’ = 1200.⎜
⎟
⎝ 1,24 ⎠
Ta =

= 1060 0K

(15 + 20 + 273) + 0,06.1,2.1060 = 363 0K
1 + 0,06.1,2

II/ Tính nhiệt độ Ta cho động cơ 4 kỳ có tăng áp:
Hình vẽ: Sơ đồ tăng áp
1- Máy tăng áp (nén ly tâm).
2- Tuốc bin khí.
3- Két lm nguội không khí.

1/ Tổn hao áp suất ở két làm nguội không khí: pk
(Tuỳ chọn):
pk = 0,01ữ0,06

KG/cm2

2/ áp suất không khí sau máy tăng áp Pk
Pk = Pk + pk

KG/cm2

3/ Chỉ số nén đa biến nk của không khí trong máy tăng áp (máy nén):


- Máy nén kiểu Piston

nk = 1,4ữ1,6

- Máy nén kiểu Rotor (thể tích)

nk = 1,55ữ1,75

- Máy nén li tâm có lm mát vỏ bọc

nk = 1,4ữ1,8

- Máy nén li tâm không lm mát vỏ bọc

nk = 1,8ữ2,0

4/ Nhiệt độ không khÝ sau khi bÞ nÐn Tk’:
⎛ Ρk'
Tk’ = Τ0 .⎜⎜
⎝ Ρ0

⎞
⎟⎟
⎠

nk −1
nk

To = 15 + 273 = 288oK
Po = 1 KG/cm2
5/ Mức hạ nhiệt của không khí sau khỉ ở két làm nguội TLn:
TLn = 20 ữ 600

0

K

6/ Nhiệt độ không khí trớc khi vào xi lanh: Tk:
Tk = Tk ‘ - ΔTLn
VÝ dô:
⎛ 1,73 ⎞
Tk ‘= 288. ⎜
⎟
⎝ 1,00 ⎠

1, 6 −1

1, 6

= 349,5o K

ΔTLn = 29,5 o K (thùc ra 29,5oC)

Tk = 349,5 - 29,5 = 320 o K
7/ Nhiệt độ do các chi tiết nóng truyền cho không khí (ống nạp xupap,
thành xi lanh pittong toC:
Ví dụ: ΔtoC = 25oC (§Ĩ tiƯn tÝnh Tk ta viÕt ΔT = 25oK
(Chọn theo bảng 1 ở nhd).
8/ Nhiệt độ không khÝ trong xi lanh (ch−a tÝnh hoµ trén víi khÝ sãt) To’:
To’ = Tk + ΔT
VÝ dô:

To’ = 320 + 25 = 345 oK

9/ NhiƯt ®é khÝ sãt Tr (chän theo b¶ng 1):


10/ Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta:

0' + r .Ψ.Τr' Τ0' + γ r .Τr
Ta =
≈
1+ γr
1+ γr

o

K

III/ Tính nhiệt độ Ta cho động cơ Diesel 2 kỳ:
Cũng gần giống nh động cơ 4 kỳ có tăng áp:
- Trờng hợp quét thẳng:
Chọn t thấp hơn: t = 10ữ15oC
- Khi quét vòng:
Pa =

k + p
2

(0,02 ữ 0,85)

(KG/cm2 )

Pk: ¸p suÊt sau m¸y nÐn
Pp: ¸p suÊt trong

èng th¶i.

Pp = Pr - Pr = (0,75ữ1,0). Pk

(Đối với loại động cơ 2 kỳ có tăng

áp).
Pp = (0,8ữ0,9). Pk (Đối với loại động cơ 2 kỳ không tăng áp).
Lu ý: Đối với động cơ tăng áp v 2 kỳ khi tính Ta ta phải chọn r
theo số liệu đà ghi.
Đ 3: Khối lợng nạp đợc trong 1 chu kỳ cho Vh = 1 lít Gnl:

ở động cơ có 5000 vòng/ phút sẽ có 2500 chu kỳ n loại động cơ 4 kỳ.
ở đây tính cho Vh = 1 lít vì ta cha xác định Vh của 1 xi lanh.
Gckl = G180 .. mg/ck lít.
G180 : Khối lợng hỗn hợp tơi (hay không khí) nạp chính pittông đi từ
DCT đến DCD = 150o ).

Ρa .Vh, .(ε − 0,15) 6
.10 mg/ckl
G180 =
R a .Τa .(ε − 1)


Pa: áp suất trung bình cuối kỳ nạp

KG/cm2

Vh = 0,001m3
Ta: Nhiệt độ trung bình cuối kỳ nạp

o

Ra = Rth (hay Rkk ở động cơ Diesel)

KGm/kg.độ

.: Hệ số

K

.xi lanh do tính góc đóng muộn 2 của xupap nạp chọn

nh sau:
Bảng 2:
Loại động cơ

nmin

nM

ne, nhd

Động cơ các bua ra tơ (xăng)

0,9ữ0,95

1,00ữ1,05

1,10ữ1,2

Động cơ Diesel

0,98ữ1,02

1,0ữ1,05

1,05ữ1,10

Đối với động cơ 2 kỳ = 1 cho mäi chÕ ®é tèc ®é.
VÝ dơ:
Pa = 0,76 KG/cm2 Vh’ = 1 lÝt

Ra = Rhht = 27,9.

=1,11 ë ne = 5000 vßng/phót.
Gckl = G180. δ =

7600.0,001.(8 − 0,5) ) 6
.10 .1,11 = 886 mg/CK.lít
27,9.363.(8 1)

Đ 4:Hệ số nạp v :
v =

Gckl
Glt

Glt: Khối lợng nạp lý thuyết (tức l điều kiện áp suất v nhiệt độ
trong xi lanh bằng Po, To ở động cơ không tăng áp hoặc Pk, Tk ở động cơ có
tăng áp.
Glt =

0 .Vh
hay
R0 .0

Glt =

Ro = Rhht vμ Rk = Rkk
VÝ dô:

Ρk .Vh
Rk .Τk


Glt =

1000.0,001 6
.10 = 1240 mg/CKl
27,9.288

v v =

886
= 0,72
1240

Động cơ xăng 4 kỳ ne = 5000 vòng/phút
nmin = 1000 v/p

v = 0,79

nM = 2500 v/p

ηv = 0,82

ne = 5000 v/p

ηv = 0,72

Động cơ 4 kỳ Diesel nhd = 2000vòng/phút.

nmin = 1000 v/p

ηv = 0,86

nM = 1500 v/p

ηv = 0,87

ne = 2000 v/p

v = 0,85

Có thể tính v cho động cơ 4 kỳ không tăng áp bằng công thức sau:
v =

.Ρa − Ρr
Τ0
.
Ρ0 .(ε − 1) Τ0 + Δt

- §éng cơ xăng = 0,7ữ0,85
- Động cơ Diesel = 0,75ữ0,96
Đối với động cơ Diesel 4 kỳ có tăng áp
v =

. .Ρa .Τk−1

(ε − 1).Ρk .Τa .(1 + γ r )

= 0,80 ữ 0,96

Đ 5: Tính mức tiêu hao nhiên liệu trong mét chu kú øng víi Vh’ = 1 lÝt
Gnlckl (cần để tính Tz ):
I/ Động cơ xăng:
Gnlckl =
Ví dụ: Gnlckl =

Gckl
l0 + 1

886
= 61 mg/CKl
14,5


II/ Động cơ Diesel: Khi tính Tz sẽ chọn 45ữ55mg/Ckl
Kiểm tra l¹i:


Chơng IV:
Quá trình nén
Đ 1: áp suất cuối quá trình nÐn Pc:
Pc = Pa . ε n KG/cm2
1

n1: ChØ sè nén đa biến tính theo công thức thực nghiệm sau đây:
n1 = 1,38 - 0.03.

c
tt

ne: Tốc độ tính toán lúc đạt Nemax (hoặc nhd khi đạt Nhdmax).
n: Tốc độ tính toán (ntmin, ntmax, ne..)
Có thể tính chính xác hơn một chút bằng công thức của Giáo s Lenin:
V
Pc = Pa. δ .ε .⎜⎜ d
⎝ Va
n1

⎞
⎟⎟
⎠

n1 −1

KG/cm2

Vd: ThÓ tÝch trong xi lanh lúc xupap nạp đóng hẳn.
Va = Vh + Vc
: Hệ số điền đầy xi lanh, hệ số nμy chän theo tèc ®é vμ gãc ®ãng

mn ϕ2 cđa xupap nạp.
Vd

Va


: Lấy theo góc đóng muộn 2 của xupap nạp chọn gần đúng nh

sau:
Bảng 3:
2
Vd

Va

⎞
⎟⎟
⎠

00

100

200

200

400

500

600

1

0,99 0,98 0,96 0,91 0,86 0,8

700

800

900

1000

0,73 0,65 0,57 0,48

HÖ sè ®iỊn ®Çy xi lanh, hƯ sè nμy sÏ chän theo tốc độ v góc đóng
muộn của xupap 2 theo bảng sau:
B¶ng 4:



2

0

20

40

60

80

100

Đến 1500

1

0,99

0,99

0,96

0,81

0,72

1600 ữ 2500

1

1

1

0,98

0,92

0,89

2600 ữ 3500

1

1,04

1,04

1,03

1

0,98

3600 ữ 4500

1

1,07

1,07

1,11

1,13

1,14

Vòng/phút

Ví dụ: áp suÊt n¹p Pa = 0,76, n = 4000v/p, n1= 1,35 gãc ϕ2 = 50o
Ta cã:
⎛V

Pc = Pa. δ .ε .⎜⎜ d
⎝ Va
n1

⎞
⎟⎟
⎠

n1 −1

= 0,76.1,11.81,35.0,861,35-1 = 13,25 KG/cm2
Hay Pc = Pa.εn1
=0,76.81,35 = 12,58 KG/cm2
- Động cơ xăng:

Pc

- Động cơ Diesel: = 14ữ20

Pc = 14ữ20 KG/cm2

- Động cơ Diesel tăng áp:

Pc = 60ữ120 KG/cm2

Đ 2: Nhiệt độ cuối kỳ nén Tc:
Tc = Ta.εn1-1


Chơng V:

Tính quá trình cháy
Đ 1: Xác định nhiệt độ cuối quá trình cháy (Nhiệt độ cao nhất của chu
trình) Tz:
Tz đợc xác định từ các phơng trình sau đây:
I/ Động cơ xăng:
1/ Khi < 1
.(hu u ).Gnlckl
= C vsfc .Τz − C vhht .Τc
Gckl .(1 + γ r )

Gnlckl: Møc nhiªn liƯu trong mét chu kú sèng víi Vh’ = 1 lÝt
Gnlckl =

Gckl
α .l 0 + 1

Gckl: Khối lợng nạp đợc trong một chu kỳ cho Vh’ = 1 lÝt.
α: HƯ sè d− kh«ng khÝ.

l0: Lợng không khí lý thuyết để đốt cháy hon ton 1 kg nhiªn liƯu.
1: Mét kg nhiªn liƯu.
VÝ dơ ta tính Gckl = 886 mg/ckl
Vậy khối lợng nhiên liệu tiêu thơ trong mét chu kú míi øng víi Vh’
= 1 lÝt nh− sau:
Gnlckl=

886
= 61 mg/ckl
14,5

ξ2: HƯ sè sư dơng nhiƯt có tính mất nhiệt vì phân ly các phần tử khí.

Tz 20000C vì cháy . chọn theo tốc độ:
Bảng 5:
Loại động cơ

nmin

nM

ne, hd


Động cơ xăng

0,85

0,89

0,91

Động cơ Diesel

0,75

0,8

0,85

Ví dụ: Ta chọn cho động cơ xăng tính ở trên l 0,91 tại chế độ ne

phơng trình sẽ l:
0,91.(10600 1474).61
= (0,185 + 0,00003.z )..(0,180 + 0,000017.c ).c
886.(1 + 0,06 )

Ta đà biết đợc Tc tính trong quá trình nén thay vo v rút gọn phơng
trình trên sẽ trở thnh phơng trình bậc 2 nh− sau:
A.Τz2 + B.Τz + C = 0

Sau khi gi¶i ta lÊy nghiƯm d−¬ng Tz = 2690 0K ë 5000v/p
II/ Đối với động cơ Diesel phơng trình sẽ nh sau:
.hu .Gnlckl
+ (C vkk + 0,07λ ).Τc = (C vspv + 0,07. ).z
Gckl .(1 + r )
=

Pz
: Độ tăng ¸p st khi ch¸y, chän tr−íc theo lo¹i bng ch¸y, vì
Pc

cha tính Pz:
Bảng 6:
Loại Diesel

Buồng liền

Buồng xoáy lốc

Buồng cháy trớc

1,7ữ2,2

1,5ữ1,8

1,4ữ1,6

Gnlckl: ở đây không tính m phải chọn từ 45ữ55 mg/ckl m sau ny
khi tính suất hao nhiên liệu phải xác định lại hệ số d không khí ( đÃ
chọn ở chơng II cng lớn thì Gnlckl cng bé). Còn các thông số khác đà tính
ở chơng trên.
Chú ý khi chọn giá trị T1, T2.
Ví dụ: = 0,9
r = 0,03

hu = 10400 Gnlckl = 50

Cvckk 0,165 +0,000017.Tc

Gckl = 1660
λ = 1,7