BÁO cáo đồ án ĐỘNG cơ đốt TRONG đề tài tính toán thiết kế động cơ GA14DS công suất ne = 56 kw (75 HP) số vòng quay ne = 6000 rpm, dùng cho ô tô con

111Equation Chapter 1 Section 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
------------

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
MSMH: CN569
NHĨM 15
Đề tài :
Tính tốn & thiết kế động cơ GA14DS
Cơng suất Ne = 56 kW (75 HP)
Số vòng quay ne = 6000 rpm, dùng cho ô tô con

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Ths.Nguyễn Nhựt Duy

NHÓM SV THỰC HIỆN:
Lâm Lý Luận – MSSV: B1803279
Nguyễn Nhựt Hào – MSSV: B1803243
Ngành: Cơ Khí Giao thơng K44

Tháng 05/2021


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

MỤC LỤC

Trang
MỤC LỤC.......................................................................................................................... 1
LỜI NĨI ĐẦU....................................................................................................................1
CHƯƠNG I :.....................................................................................................................1
PHÂN TÍCH KẾT CẤU ĐỘNG CƠ THAM KHẢO.....................................................1
1.1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO....................................1
1.2.1 Nhóm piston:.....................................................................................................1
1.2.2. Nhóm thanh truyền :........................................................................................1
1.2.3. Nhóm trục khuỷu :............................................................................................1
1.2.4. Cơ cấu phân phối khí :.....................................................................................1
1.3. CÁC HỆ THỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ...................................................................1
1.3.1 Hệ thống bôi trơn :...........................................................................................1
1.3.2 Hệ thống làm mát :...........................................................................................1
1.3.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bộ chế hịa khí......................................1
1.3.4 Q trình đốt cháy nhiên liệu............................................................................1
1.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ.................................1
1.4.1 Kỳ một- kỳ nạp:.................................................................................................1
1.4.2 Kỳ hai- kỳ nén:..................................................................................................1
1.4.3 Kỳ ba- kỳ cháy và giãn nở:...............................................................................1
1.4.4 Kỳ bốn- kỳ thải:.................................................................................................1
CHƯƠNG II...................................................................................................................... 1
TÍNH TỐN CHU TRÌNH VÀ XÂY DỰNG ĐỒ THỊ..................................................1
2.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU.............................................................1
2.2 TÍNH TỐN XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CƠNG...........................................................1
CHƯƠNG III :..................................................................................................................1
CHƯƠNG V :.................................................................................................................... 1
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..........................................................................................1
5.1. KẾT LUẬN :.......................................................................................................1
5.2. KIẾN NGHỊ :......................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN :.................................................................................................................1

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................1

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

2


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

LỜI NĨI ĐẦU
Đồ án mơn học động cơ đốt trong là một khâu quan trọng trong khối kiến
thức của ngành cơ khí ơ tơ, là một kỹ sư thiết kế phải biết và có khả năng thiết
kế. Hơn nữa, đất nước ta là một đất nước đang phát triển rất cần phát triển các
ngành cơng nghiệp mà trong đó cơng nghiệp ơ tơ giữ một vai trị hết sức quan
trọng. Trong khi đó, bộ phận quan trọng nhất của một chiếc ô tô là cái sinh ra
nguồn động lực cho ô tô – chính là động cơ ô tô. Vậy thiết kế động cơ là khâu
hết sức quan trọng để có thể phát triển ngành cơng nghiệp ơ tơ.
Sau ba năm học ngành cơ khí ơ tơ, chúng em đã được trang bị nhiều kiến
thức về các môn học cơ sở như Nguyên lý máy, Sức bền vật liệu, Vật liệu học và
Nhiệt động lực học cũng như nhiều môn học chuyên ngành khác, Đồ án Thiết kế
Động cơ chính là cơ hội cho chúng em tổng hợp và áp dụng những kiến thức
mình đã học.
Trong quá trình thực hiện đồ án em gặp rất nhiều khó khăn trong phương
pháp thiết kế và tính tốn cũng như việc hồn thành các bản vẽ của mình, nhờ sự
hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Nhựt Duy cùng sự góp ý của các bạn đã
giúp em hoàn thành đồ án này.
Sau một thời gian làm việc với nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ từ tất cả
mọi người, em đã hoàn thành Đồ án thiết kế động cơ đốt trong này. Nay em xin

gửi lời cảm ơn chân thành tới giáo viên hướng dẫn Thầy Nguyễn Nhựt Duy, các
thầy trong bộ mơn Cơ khí giao thơng cùng các bạn trong lớp cơ khí giao thơng
K44.
Mặc dù em đã cố gắng hết sức nhưng trong q trình thực hiện khó tránh
khỏi thiếu sót, rất mong được sự góp ý chân thành từ phía các thầy và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Cần thơ , Ngày

tháng 05 năm

2021
Sinh viên thực hiện
Lâm Lý Luận
Nguyễn Nhựt Hào

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

3


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

CHƯƠNG I :
PHÂN TÍCH KẾT CẤU ĐỘNG CƠ THAM KHẢO
1.1 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO.
Động cơ GA14DS là động cơ sử dụng nhiên liệu xăng, động cơ 4 kỳ bố trí 4
xilanh thẳng hàng kiểu I, thứ tự làm việc 1-3-4-2. Sử dụng hệ thống phân phối khí loại
DOHC, trục cam lắp trên nắp máy, 16 xupap bố trí hai dãy thẳng hàng, trục cam được

dẫn động bằng xích.
Động cơ có cơng suất 75 (HP), số vịng quay 6000 (rpm), đường kính xi
lanh 73,6 (mm) và hành trình piston là 81,8 (mm). Hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ chế
hịa khí áp, hệ thống bơi trơn cưỡng bức cácte ướt, hệ thống làm mát cưỡng bức, sử
dụng môi chất lỏng.
Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật động cơ tham khảo

Động cơ
Số xy lanh và cách bố trí
Hệ thống phân phối khí
Đường kính x hành trình [mm]
Tỷ số nén
Hệ thống nhiên liệu
Cơng suất cực đại/số vịng quay[kW/rpm]
Thứ tự làm việc
Nhiên liệu
Hệ thống nạp
Hệ thống bôi trơn

GA14DS
4-xi lanh và kiểu I
16 valve, DOHC
73,6 x 81,8
9,5:1
Fuel system with carburettor
56/6000
1–3–4–2
Xăng
Không tăng áp
Cưỡng bức, các te ướt

Hệ thống làm mát

Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

4


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

Hình1.1 Mơ tả hệ thống phát lực động cơ tham khảo

Hình1.2 Động cơ ứng dụng trên xe Nissan Sunny B13 1990-1994
1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ THAM KHẢO .

1.2.1 Nhóm piston:
- Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ đốt trong. Trong quá trình làm
việc của động cơ, piston chịu lực rất lớn, nhiệt độ rất cao và ma sát mài mòn lớn, lực
tác dụng và nhiệt độ cao do khí thể và lực quán tính sinh ra gây nên ứng suất cơ học và
ứng suất nhiệt trong piston, cịn mài mịn là do thiếu dầu bơi trơn mặt ma sát của
piston với xilanh khi chịu lực.
- Piston được làm bằng hợp kim nhôm. Phần đầu piston được vát cơn để tăng
hiệu quả q trình đốt cháy nhiên liệu.
- Đường kính piston: 81,8 (mm).

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

5


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

- Piston gồm 2 xéc măng khí và một xéc măng dầu. Xéc măng áp lực thấp được
sử dụng dể giảm ma sát, nâng cao tính kinh tế nhiên liệu và chất lượng dầu bôi trơn
được nâng cao.
- Chân piston có dạng vành đai để tăng độ cứng vững. Để điều chỉnh trọng
lượng piston người ta thường cắt bỏ một phần kim loại ở phần chân piston nhưng vẫn
đảm bảo được độ cững vững cần thiết cho piston.
- Cấu tạo piston :
 Đỉnh piston là phần trên cùng của pit-tông cùng với xylanh và quy-lát
tạo thành buồng cháy, có vát ở 4 van để giảm thể tích buồng cháy nâng
cao tỉ số nén
 Đầu pit-tông bao gồm đỉnh pit-tông và vùng đai lắp 2 xecmăng dầu và 1
xecmăng khí, làm nhiệm vụ bao kín.
 Thân pit-tơng là phần phía dưới rãnh xecmăng dầu cuối cùng ở đầu pittông, làm nhiệm vụ dẫn hướng pit-tơng .

Hình 1.2 Mơ tả cấu tạo piston động cơ tham khảo
1.2.2. Nhóm thanh truyền :
- Thanh truyền là chi tiết nối piston với trục khuỷu có tác dụng truyền lực tác
dụng trên piston xuống trục khuỷu, làm quay trục khuỷu.
SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

6

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

-Khi động cơ làm việc thanh truyền chịu tác dụng của các lực sau: Lực khí thể
trong xi lanh, lực qn tính chuyển động tịnh tiến của nhóm piston, lực quán tính của
thanh truyền.
- Động cơ sử dụng dạng thanh truyền đơn được làm bằng thép hợp kim dê
dàng cho việc chế tạo, đầu to thanh truyền có dạng phân đơi nên cần có bu lơng gắn
giữa nắp đầu to với thân. Mặt phân cách ở giữa nắp và thân có gờ để chống lực cắt bu
lơng.
- Tiết diện thanh truyền của động cơ có dạng chữ I.
-Đầu nhỏ thanh truyền có dạng hình trụ rỗng và được lắp tự do với chốt piston.
-Đầu to thanh truyền được cắt thành hai nửa, phần trên nối liền trục với thân,
phần dưới là nắp đầu to thanh truyền và lắp với nhau bằng bu lơng thanh truyền. Mặt
phẳng lắp ghép vng góc với đường tâm trục thân thanh truyền.
-Bu lông thanh truyền là loại bu lơng chỉ chịu lực kéo, có mặt gia cơng đạt độ
chính xác cao để định vị.
- Đầu to của thanh truyền khơng có lỗ vung dầu vì piston và xilanh được bôi
trơn cưỡng bức bởi các đường dầu bơi trơn trên hệ thống.

Hình 1.3 Mơ tả cấu tạo thanh truyền động cơ tham khảo
1.2.3. Nhóm trục khuỷu :

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

7

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

- Trục khuỷu là trục khuỷu đủ cổ, gồm 5 cổ trục, 4 khuỷu trục. Bên trong có các
đường dầu bôi trơn cổ trục, khuỷu trục được lắp trên ổ trục được sử dụng bạc lót đêm
giảm mài mịn. Cổ trục và khuỷu trục được gia công với độ bền cao.
- Tương tự bạc lót thanh truyền, mặt trong bạc lót cổ trục cung được thiết kế các
rãnh vi mơ nhằm gom dầu bôi trơn để tang lượng dầu đi bôi trơn và giảm rung động
cho động cơ, mặt trong các bạc lót phía trên có rãnh dầu bơi trơn.
- Đầu trục khuỷu có lắp puly đĩa xích dẫn động 2 trục cam, và bánh răng lược
máy phát, quạt, bơm dầu, bơm nước làm mát.
- Đi trục khuỷu có 6 lỗ để lắp bánh đà.
- Cấu tạo trục khuỷu bao gồm 6 phần: đầu trục khuỷu, chốt khuỷu, cổ khuỷu,
má khuỷu, đối trọng và đuôi trục khuỷu.
+ Chốt khuỷu được gắn chặt vào đầu to thanh truyền. Nhiệm vụ của nó là nhận
tồn bộ lực từ thanh truyền.
+ Cổ khuỷu có dạng hình trụ, nó là trục quay chính của trục khuỷu.
+ Má khuỷu là phần liên kết giữa cổ khuỷu và chốt khuỷu. Lực từ chốt khuỷu
sẽ được truyền và cổ khuỷu nhờ chi tiết này.
+ Đuôi trục khuỷu là đầu cuối và được gắn với bánh đà trong động cơ.

Hình 1.4 Mơ tả cấu tạo trục khuỷu động cơ tham khảo

1.2.4. Cơ cấu phân phối khí :
SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

8

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

- Cơ cấu phân phối khí dùng để thực hiện q trình thay đổi khí. Thải sạch khí
thải khỏi xilanh và nạp đầy khí hổn hợp hoặc khơng khí mới vào xilanh để động cơ
làm việc liên tục. Để đảm bảo công suất cực đại của động cơ, cần phải hút càng nhiều
hỗn hợp khơng khí - nhiên liệu vào xilanh và thải ra càng nhiều khí cháy càng tốt. Vì
thế, hỗn hợp khơng khí - nhiên liệu và qn tính khí cháy được tính đến trong q
trình thiết kế tăng tối đa thời gian mở xupap.
- Cơ cấu bao gồm: trục cam, giàn cò mổ, xupap nạp, xupáp thải, lị xo xupap,
chén chận, móng ngựa. Khơng có con đội, đũa đẩy.
- Cơ cấu phân phối khí kiểu DOHC nên sẽ có 16 xupap gồm 8 xupap nạp và 8
xupap thải bố trí riêng lẽ nằm song song nhau, được bố trí trên nắp máy.
- Trục cam được dẫn động bởi trục khuỷu thơng qua bộ truyền xích.

Hình 1.5 Mơ tả cơ cấu phân phối khí động cơ tham khảo

Trục cam:
-

Sử dụng trục cam đôi được gắn trên nắp máy, dẫn động bởi trục
khuỷu thơng qua bộ truyền xích. Được chế tạo từ thép hợp kim. Các
mặt ma sát của trục cam (mặt làm việc của cam, của cổ trục…) đều
thấm than và tôi cứng.

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

9

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

Hình 1.6 Mơ tả cấu tạo trục cam động cơ tham khảo
 Xuppat:
- Gồm tất cả 16 xupap, 8 nạp, 8 thải. Được dẫn động bởi cam thơng qua cị mổ
hoặc vấu cam, mà không dung đến đũa đẩy. Cả xupap nạp và xả đều có đỉnh nấm
xupap dạng bằng.
-Xupap có nhiệm vụ đóng mở các đường nạp, xả , đường kính nấm xupap nạp
lớn hơn xupap xả. Xupap nạp làm bằng thép crom, xupap xả làm bằng thép chịu nhiệt.
Mặt làm việc của xupap được vát 45o. Thân xupáp có kết cấu nhỏ gọn có tác dụng
giảm ma sát của khí nạp và khí xả khi đi vào xilanh động cơ và giúp giảm khối lượng
xu páp.
- Khe hở xupap trong động cơ oto rất quan trọng vì mỗi bộ phận của động cơ
đều bị giãn nở vì nhiệt. Cho nên giữa cam và con đội xupap thải đều phải có khe hở
nhiệt.
+ Khe hở nhiệt của xupap nạp là từ 0,21mm đến 0,49mm.
+ Khe hở nhiệt của xupap xả là từ 0,3mm đến 0,58mm.

Hình 1.7 Mơ tả cấu tạo xuppat động cơ tham khảo

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

10


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

-Lị

xo xupap là lị xo

đơn, dùng để

hồi vị xupap khi

làm

việc.

Đảm

xupap

ln

ln đóng. Được

làm bằng thép

hợp kim đặc biệt

có độ dàn hồi

cao. Biên độ lị xo

khác

nhau

đảm bảo khơng bị

cổng

hưởng

dao động gây hư

hỏng cho các

bảo

cho

chi tiết.

Hình 1.8 Mơ tả lị xo xuppat động cơ tham khảo

1.3. CÁC HỆ THỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ.
1.3.1 Hệ thống bôi trơn :
- Hệ thống bôi trơn kiểu cưỡng bức dùng để đưa dầu bôi trơn và làm mát các bề
mặt ma sát của các chi tiết chuyển động của động cơ. Hệ thống bơi trơn gồm có: bơm
dầu, bầu lọc dầu, cácte dầu, các đường ống... Bơm dầu động cơ là bơm rotor được dẫn
động trực tiếp bởi trục khuỷu khi động cơ khởi động.
- Đặc biệt hệ thống bôi trơ được trang bị 2 bơm dầu, một bơm cơ khí kiểu bánh
răng ăn khớp ngồi bơm dầu từ cacte vào hệ thống đường ống bôi trơn và một bơm ly

tâm được dẩn động từ trục khuỷu để tăng áp suất cho dầu bôi trơn và đủ áp suất để
phun vào các hệ thông như piston xylanh, hệ thống phân phối khí… bơi trơn theo kiểu
cưỡng bức.

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

11


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống bơi trơn

 Ngun lý hoạt động:
- Dầu nhờn chứa trong cácte được bơm dầu hút qua lưới lọc dầu, sau đó dầu đi
qua lọc dầu, khi đi qua lọc dầu, dầu được lọc sạch các tạp chất, tiếp theo đó dầu nhờn
được đẩy vào đường dầu chính và các đường dầu phụ để bơi trơn cổ trục khuỷu, chốt
khuỷu, thanh truyền. Để bôi trơn piston – xylanh và cơ cấu phân phối khí thì động cơ
GA14DS sử dụng các vịi phun để bơi trơn cưỡng bức. Sau đó dầu nhờn được trở về
cácte và thực hiện chu trình tiếp theo.
- Nhờ bơi trơn cưỡng bức bằng kin phun nên piston được làm mát tốt nhưng
phải tốn nhiều năng lượng hơn để bơn dầu.
1.3.2 Hệ thống làm mát :
- Hệ thống làm mát có vai trò giữ các chi tiết trong động cơ ở nhiệt độ ổn định,
thích hợp với mọi điều kiện làm việc của động cơ. Động cơ có hệ thống làm mát bằng
nước kiểu kín, tuần hồn theo áp suất cưỡng bức. Trong đó bơm nước tạo áp lực đẩy
nước lưu thơng vòng quanh động cơ. Hệ thống bao gồm: áo nước xi lanh, nắp máy, két
nước, bơm nước, van hằng nhiệt, quạt gió và các đường ống dẫn nước.

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

12


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống làm mát

 Ngun lí làm việc:
- Nước được tuần hoàn nhờ bơm nước, qua các ống phân phối vào khoang
chứa của các cylinder. Sau khi làm mát cylinder, nước lên làm mát nắp cylinder sau đó
đi đến van hằng nhiệt, ở đây:
+ Nếu nhiệt độ nước làm mát nhỏ hơn nhiệt độ quy định, van hằng nhiệt đóng,
nước làm mát sẽ đi về trước bơm tiếp tục làm mát động cơ.
+ Nếu nhiệt độ nước làm mát bằng nhiệt độ quy định, van hằng nhiệt mở một
phần cho một phần nước làm mát vào két nước để làm mát, phần nước làm mát còn lại
sẽ tiếp tục làm mát động cơ.
+ Nếu nhiệt độ nước làm mát lớn hơn nhiệt độ quy định, van hằng nhiệt mở
hoàn toàn, nước làm mát đi vào két nước làm mát sau đó tiếp tục làm mát động cơ.
1.3.3 Hệ thống cung cấp nhiên liệu sử dụng bộ chế hịa khí.
Động cơ có hệ thống nhiên liệu sử dụng bộ chế hịa khí. Hệ thống phun nhiên
liệu bao gồm: thùng xăng, bơm chuyển, bình lọc xăng, bộ chế hịa khí, bình lọc khơng
khí, ống dẫn xăng.

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

13


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

Hình 1.11 Sơ đồ hệ thống phun nhiên liệu

1.3.4 Quá trình đốt cháy nhiên liệu.

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

14


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu dùng bộ chế hịa khí

 Ngun lý làm việc: Khi động cơ làm việc, xăng từ thùng xăng được
bơm hút qua bình lọc để lọc tạp chất và đi bộ chế hòa khí. Trong kỳ nạp
của động cơ, khơng khí đi từ ngoài vào qua họng khuếch tán bị thu hẹp,
tại đây do áp suất chân không xăng được hút xăng từ buồng phao thống
qua giclo ra họng khuếch tán hòa trộn với khơng khí tạo thành hịa khí.
Sau đó, theo ống hút, qua xupap nạp vào trong cylinder. Sản phẩm cháy
sau khi giản nở sẽ sinh công trong cylinder được xả ra ngoài qua ống thải
và ống giảm thanh

- Ở động cơ xăng, hỗn hợp cháy được đưa vào động cơ để thực hiện hành trình
nén và được kích nổ nhờ bu-gi đánh lửa tạo quá trình cháy, giãn nở và sinh công. Do
SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

15


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

đặc điểm như vậy nên động cơ xăng có thêm hệ thống đánh lửa. Trung bình 1 lít xăng
cháy hồn toàn cho khoảng 8.140 calo. Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ xăng là
260-380g/kWh.
1.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG 4 KỲ.

1.4.1 Kỳ một- kỳ nạp:
- Piston còn nằm ở ĐCT. Khi trục khuỷu quay, thanh truyền làm chuyển dịch piston từ
ĐCT đến ĐCD, xupap nạp mở, xupap thải đóng. Cùng với sự tăng tốc của piston và áp
suất trong cylinder giảm so với áp suất trong đường ống nạp tạo nên q trình nạp
(hút) hịa khí ở bộ chế hịa khí thơng qua đường ống nạp vào cylinder. Áp suất môi
chất đối với động cơ bằng với áp suất khí quyển. Trong q trình nạp, xupap mở
thường mở sớm trước khi piston lên ĐTC để đảm bào lượng hịa khí đi vào cylinder
nhiều hơn.

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

16

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

1.4.2 Kỳ hai- kỳ nén:
- Piston chuyển dịch từ ĐCD đến ĐCT, các xupap nạp và xupap thải đều đóng kín
hồn tồn, mơi chất bên trong cylinder bị nén lại. Đầu kỳ nén, piston từ ĐCD đến ĐCT
làm thể tích cylinder giảm do đó áp suất và nhiệt độ trong xilanh tăng. Giá trị của áp
suất cuối quá trình nén, phụ thuộc vào tỷ số, độ kín của buồng đốt, mức độ tản nhiệt
của thành vách xilanh. Việc tự bốc cháy của hỗn hợp khí phải cần một thời gian nhất
định, mặc dù rất ngắn. Muốn sử dụng tốt nhiệt lượng do nhiên liêu cháy sinh ra thì
điểm bắt đầu và điểm kết thúc quá trình cháy phải ở lân cận ĐCT. Do đó, việc phun
nhiên liệu vào xilanh động cơ đều được thực hiện trước khi piston đến ĐCT.
1.4.3 Kỳ ba- kỳ cháy và giãn nở:
-Trong quá trình này, xupap nạp và xupap thải đều đóng. Đầu kỳ cháy và giãn
nở, hỗn hợp khơng khí và nhiên liệu được tạo ra ở cuối quá trình nén được bốc cháy
nhanh. Do đó khi piston đến ĐCT có một nhiệt lượng lớn được toả ra, làm nhiệt độ và
áp suất môi chất tăng mạnh. Dưới tác dụng đẩy của lực do áp suất môi chất tạo ra,
piston tiếp tục đẩy xuống thực hiện q trình giãn nở của mơi chất trong cylinder.
Trong q trình giãn nở mơi chất đẩy pittơng đi xuống ĐCD thông qua thanh truyền
làm cho trục khuỷu quay và sinh cơng, do đó kỳ cháy và giãn nở được gọi là hành
trình cơng tác (sinh cơng).
1.4.4 Kỳ bốn- kỳ thải:
- Trong q trình này, xupap nạp đóng cịn xupap thải mở. Động cơ thực hiện quá trình
xả sạch khí thải ra khỏi cylinder. Piston chuyển dịch từ ĐCD đến ĐCT đẩy khí thải ra
khỏi cylinder qua đường xupap thải vào đường ống thải. Trước khi kết thúc kỳ cháy và
giãn nở, xupap thải được mở sớm hơn một chút khi piston đến ĐCD, nhờ vậy giảm
được lực cản đối với piston trong q trình thải khí đồng thời nhờ sự chênh lệch áp
suất lớn tạo nên sự thoát khí dê dàng từ cylinder ra đường ống thải, do đó giảm được
cơng tiêu hao để đẩy khí thải ra khỏi cylinder và giảm được lượng khí cịn sót lại đồng

thời tăng được lượng hịa khí vào cylinder.
-Kỳ thải kết thúc chu trình cơng tác, tiếp theo piston sẽ lặp lại kỳ nạp theo trình
tự chu trình cơng tác động cơ nói trên. Tóm lại, q trình động cơ thực hiện hồn thiện
bốn kỳ xem như là q trình làm việc của động cơ xăng bốn kỳ nói chung.
SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

17


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

CHƯƠNG II
TÍNH TỐN CHU TRÌNH VÀ XÂY DỰNG ĐỒ THỊ
2.1 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU
2.1.1 Tốc độ trung bình của pit tơng
SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

18


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

Cm= = = 16 (m/s).
Trong đó: S là hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh (m).
n là tốc độ quay của động cơ (vịng/phút)
Vì Cm > 9 (m/s). Suy ra động cơ trên là động cơ cao tốc.

2.1.2 Áp suất cuối kỳ nạp pa
Đối với động cơ cao tốc: pa = (0,9-0,96).pk = 0,9.0,2 = 0,18 (MN/m2).
Trong đó: pk là áp suất môi chất mới ở trước xupap nạp.
Đối với động cơ không tăng áp: pk = (0,14 0,4) = 0,2 (MN/m2).
2.1.3 Áp suất cuối kì nén pc
Từ phương trình của q trình nén đa biến:
(MN/m2)
Trong đó:

+ Va là thể tích tồn phần.
+ Vc là thể tích buồng cháy.
+ là tỷ số nén.
+ n1 = (1,32÷1,39) là tỷ số nén đa biến trung bình.

2.1.4 Áp suất cuối quá trình giãn nở pb
Từ phương trình của quá trình giãn nở đa biến:

Trong đó:

+ pz là áp suất cực đại.
+ là hệ số giãn nở.

Suy ra:
=

(MN/m2)
+ Với  là tỷ số giãn nở sớm,  = (1,2 1,5)
+ n2 là tỷ số giãn nở đa biến trung bình, n2 = (1,23  1,25)

2.1.5 Thể tích cơng tác Vh:

(mm3) (.
Trong đó:

+ S là hành trình của piston (mm).
+ D là đường kính xilanh (mm).

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

19


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

2.1.6 Thể tích buồng cháy Vc:
Ta có:

2.1.7 Vận tốc quay của trục khuỷu 

2.1.8 Áp suất khí sót pr:
Đối với động cơ cao tốc: pr = (1,051,1)pth = 1,05.0,2 = 0,21 (MN/m2)
Trong đó: pth là áp suất đường ống nạp, pth = (0,9-1.0) pk
= 1.0,2 = 0,2 (MN/m2)
Ta chọn pth = pk , pk là áp suất khơng khí bên ngồi động cơ pk = 1atm
2.2 TÍNH TỐN XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CƠNG
2.2.1 Các thơng số xây dựng đồ thị
a) Các thông số cho trước:
+ Áp suất cực đại: pz = 6,195 (MN/m2).
+ Góc phun sớm: s = 10 (độ)

+ Góc phân phối khí: α1 = 10 , α2 = 38 , β1 = 28, β2 = 12.

Bảng 2.1 Các thông số cho trước:

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

20


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

b) Các thông số cho chọn:
Bảng 2.2 Các thông số cho chọn:

2.2.2 Xây dựng đường cong 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:
(1.1)

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

21


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

Đặt , suy ra:

(1.2)

2.2.3 Xây dựng đường cong 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:
(1.3)
Suy ra:
Hay:
Mà Vz = .Vc = 1,4 . 0,0337 = 0,0471 (dm3)
Nên
Đặt
Ta được:

(1

2.2.4 Giá trị biểu diễn của các thông số trên đồ thị
a) Giá trị biểu diễn của thể tích bng cháy Vcbd (Vc biểu diễn)
Chọn Vcbd là số nguyên dương, sao cho dê chia ô ly trên bản vẽ.
Ví dụ Vcbd = 10, 20, …(mm)
Ta chọn
Suy ra tỉ lệ xích thể tích (dm3/mm).
b). Giá trị biểu diễn của thể tích cơng tác Vhbd (Vh biểu diễn)
(mm)
Lưu ý: Nếu Vhbd lớn, ta chia Vhbd thành  khoảng bằng nhau.
c). Giá trị biểu diễn của áp suất cực đại pzbd (pz biểu diễn)
Chọn pzbd là số nguyên dương, sao cho dê chia ơ ly trên bản vẽ.
Ví dụ: Chọn pzbd = 100, 200,… (mm).
Chọn pzbd = 200 (mm).

Suy ra tỉ lệ xích
Bảng 2.3 Chọn tỉ lệ xích:

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

22


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

d) Thiết lập bảng giá trị đồ thị công P-V:
Bảng 2.4 Số liệu đồ thị P-V:

2.2.5 Cách vẽ đồ thị cơng động cơ xăng 4 kì:
Sinh viên có thể vẽ đồ thị p_V theo 3 cách:
- Vẽ tay trên giấy kẽ ô ly A4
- Vẽ bằng cách sử dụng Chart trong Excel
- Vẽ bằng cách sử Autocad hỗ trợ (cách vẽ như vẽ bằng tay)
a) Vẽ trên giấy kẻ ô ly:
- Căn cứ vào các số liệu đã tính pa , pc , pz , pb , n1 , n2 , ε ta lập bảng tính đường
nén và đường giản nở theo biến thiên của dung tích cơng tác Vx =i.Vc (Vc: dung
tích buồng cháy).

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

23

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

- Ta có bảng tính các giá trị của q trình nén và quá trình giản nở như sau:
(Xuất phát từ ⇒ với Vx =i.Vc thay vào rút ra)
- Sau khi ta chọn tỷ lệ xích µv và µp hợp lý để vẽ đồ thị cơng. Để trình bày đẹp
thường chọn chiều dài hoành độ tương ứng từ vc = (180÷220) mm trên giấy kẻ ly.
Chọn Vcbd = 20 mm thì v :
- Tung độ thường chọn tương ứng với pz khoảng 250 mm trên giây kẻ ly.
Chọn Pzbd = 200 mm thì p :
- Từ tỷ lệ xích trên ta tính được các giá trị biểu diên (gtbd) của quá trình nén và quá
trình giản nở như :
* Bảng số liệu đồ thị p_V
- Sau khi vẽ đường nén và đường giản nở, vẽ tiếp đường biểu diên đường nạp và
đường thải lý thuyết bằng hai đường thằng song song với trục hoành đi qua hai
điểm pa và pr.
- Lưu ý, cần xác định các điểm đặc biệt và đoạn khép kín đồ thị (file exe kèm).

Bảng 2.5 Các điểm đặc biệt và đoạn khép kín đồ thị p_V:

b) Vẽ đồ thị p_V bằng cách sử dụng Chart trong Excel:
SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

24


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CBHD: Nguyễn Nhựt Duy

Kết quả thu được vẽ đồ thị p_V bằng cách dùng Chart trong excel:
350.000

300.000

250.000

200.000

Đoạn nén
Cháy và giãn nở
Đoạn nạp
Đoạn cuối nén
Đoạn thải đến hút

150.000

100.000

50.000

0.000

0

50

100

150

200

250

CHƯƠNG III :

TÍNH TỐN NGHIỆM BỀN TRỤC KHUỶU

SVTH : Lâm Lý Luận & Nguyễn Nhựt Hào

25