ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

PHẦN I : TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC
TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
I ) Trình tự tính toán :
1.1 )Số liệu ban đầu :
1- Công suất của động cơ Ne Ne =145 (mã lực) =106,65 (Kw)
2- Số vòng quay của trục khuỷu n n =1400 (vg/ph)
3- Đường kính xi lanh D D =150 (mm)
4- Hành trình piton S S =180 (mm)
5- Dung tích công tác Vh
Vh = = 3,18086 (l)
6- Số xi lanh i i = 6
7- Tỷ số nén ε ε =14,5
8- Thứ tự làm việc của xi lanh (1-5-3-6-2-4)
9- Suất tiêu hao nhiên liệu ge
e
g
=185 (g/ml.h)
10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1 ; α2 α1 =20(độ) α2 =48 (độ)
11- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải
1 2
,
β β

1
β
=48 (độ)
2
β
=20 (độ)

khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh
Vì đây là đ/c điezel nên chọn ∆T=36ºC

6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) T
Nhiệt độ khí sót T phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở càng
triệt để ,Nhiệt độ T càng thấp
Thông thường ta có thể chọn : T =800 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
định .Thông thường có thể chọn λ theo bảng sau :
α 0,8 1,0 1,2 1,4
λ 1,13 1,17 1,14 1,11
Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
2
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Ở đây ta 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 =1,05
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 đọng cơ
Với đây là đ/c điezen nên ta chọn ξ=0,77
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

=
( )
1 297 36
800
+
.
0,12
0,088
.
1
1,46
1
0,12
14,5.1,05 1,1.1
0,088
 
 ÷
 
 
−
 ÷
 
. = 0,04094
2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
Nhiệt độ cuối quá trình nạp T đươc tính theo công thức:

T=
1
K
(T ) . . .

1 0,04094
−
 
 ÷
 
 
+ +
 ÷
 
+
=351,3ºK
3 )Hệ số nạp η :

η = . . .
1
1 2
. . .
m
r
t
a
p
p
ε λ λ λ
 
 ÷
 
 
 
 


M = (kmol/kg) nhiên liệu
Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
4
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Trong đó :
p = =
30.145.4
3,18086.1400.6
=0,4790(MPa)
Vậy : M =
3
432.10 .0,1.0,8060
0,9732
185.0,4790.297
=
(kmol/kg) nhiên liệu
5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M :
Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M được tính theo công thức :
M = .
12 4 32
C H O
 
+ −
 ÷
 
(kmol/kg) nhiên liệu

Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén tính theo công
thức sau :
= =
'
'
2
v
v
b
a T+

Trong đó :
a' =
1,634
19,806+(19,876+ ).
1
r
r
γ
α
γ
+

b' =
3 5
187,36
4,18.10 427,86 .10
1
r
r

ε
−
+ +

Chú ý :thông thường để xác định được n ta chọn n trong khoảng 1,340÷1,390
Rất hiếm trường hợp đạt n trong khoảng 1,400 ÷ 1,410
→ (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 )
Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
6
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Vì vậy ta chọn n theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa 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.

n-1 =
( )
1
1
8,314
1,3678
19,841 0,00211.351,3 14,5 1
n −
=
+ +

Sau khi chọn các giá trị của n ta thấy n =1,3678 thõa mãn điều kiện bài toán
5 )Áp suất cuối quá trình nén P :
Áp suất cuối quá trình nén P được xác định theo công thức :

Đối với động cơ điezel : ΔM = ( + )
Do đó
Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
7
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
β = 1 + = 1 +
0,126 0,004
4 32
1,9676.0,4946
+
= 1,0325
2 )Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót )
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức :
β = =
1,0325 0,0409
1 0,0409
+
+
=1,0312

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 + . χ
Trong đó
χ = =
0,77
0,8556
0,9


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.

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 = 2
2.4 )Tính toán quá trình giãn nở :
1 )Hệ số giãn nở sớm ρ :
ρ =
Qua quá trình tính toán ta tính được ρ = 1,654 thõa mãn điều kiện ρ < λ
2 )Hệ số giãn nở sau δ :
Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức :
δ = =
14,5
12,3936
1,1700
=
3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n :

2
n
–1=
Trong đó :

Ta tính được T =809,50( ºK ).So sánh với nhiệt độ khí thải đã chon ban đầu
thõa 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 đông cơ điezel áp suất chỉ thị trung bình P' được xác định theo CT :
p'
i
= .
Qua tính toán thực nghiệm ta tính được P' = 0,6484(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 :
p= p'
i
.φ=0,9042.0,95= 0,6160(MPa)
3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g :
Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
10
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
g= =
3
432.10 .0,0409.0,1
195,57
0,9732.0,6160.297
=
(g/kW.h)
4 )Hiệu suất chỉ thi η:

p
=
0,4790
0,7629
0,6160
=
%
8 )Suất tiêu hao nhiên liệu g :

g= =
195,57
256,35
0,7629
=
(g/kW.h)
9 )Hiệu suất có ích η :
η = η .η = 0,7629.0,4331 =0,3304

Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
11
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
10 )Kiểm nghiêm đường kính xy lanh D theo công thức :
D = (mm )
Mặt khác V = =
145.30.4
3,18248
0,4790.6.1400
=

3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở :
- Phương trình của đường giãn nở đa biến :
P.V = const
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì :
P. V = P. V → P = P.
Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
12
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Ta có : ρ = : Hệ số giãn nở khi cháy ρ = chọn ρ = 12,3936
V = ρ.V Vậy P = P. = = = P

n : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n = 1,2438
P : Áp suất tại điểm z : P = 6,141 (MPa)

Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
Quá trình nén Quá trình giãn nở

i
i.V P = Giá trị biểu
diễn
P = P. Giá trị biểu
diễn :
1
0.23562 3.4119 138.8871
3.53429 0.0840 3.4194 0.2572 10.4698
16
3.76991 0.0769 3.1303 0.2373 9.6597
17
4.00553 0.0708 2.8820 0.2201 8.9595
18
4.24115 0.0655 2.6663 0.205 8.3449
13
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt :
- Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích : η :0,018
η : 0,024
- Ta có V = V + V = 0,23561 + 3,18086 = 3,41647 ( l )
- Mặt khác ta có : V = ρ. V = 1,1700 .0,23561 = 0,27566 ( l )
3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công :
Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là :
μ = = =
180
0,7826
230
=
Thông số kết cấu động cơ là :
λ = = =
180
0,28125
2.230
=

Lớp ĐH

=
( 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 + .( P - P ) = 3,4119 + .( 6,141- 3,4119 ) = 4,3216 ( MPa )
Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công :
y = = 161,8445(mm )

Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
15
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
3 ) Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ )
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

=
( mm )
Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
17
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

O'
O
c"
c'
c
b'
b"
a
r
P
Z
z
0

Đồ thị công chỉ th
PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành trình
piston S = 2R .Vì vậy độ thị đều lấy hoành độ tương ứng với V của độ thị công ( từ
điểm 1.V đến ε.V )
Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ

19
V=
( )
f
α
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f(α)
1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x)
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê ta vẽ
theo các bước sau :
1.Chọn tỉ lệ xích μ phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s .mm )
Ở đây ta chọn μ = 50 (m/s .mm )
2.Ta tính được các giá trị :
- Ta có góc :
ω = =
1400.
30
π
=146,533(rad /s )
- Gia tốc cực đại :
j
max
= R.ω .( 1 +
λ
) =
3 2
90.10 .146,5 .(1 0,28125) 2474,865703
−
+ =

11
13
14
15
16
17
1
18
0
1
2
3
4
5
6
7
8
12
11
10
9
13
14
15
16
17
O
O'
0
C

ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
x= f( α)
j= f( x)
v= f( α )
Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
22
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

II )Tính toán động học :
2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến :
- Khối lượng nhóm piton m = 2,37 Kg
- Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt piston
+ ) Khối lương thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m có thể tra
trong các các sổ tay ,có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu
hoặc có thể tính gần đúng theo bản vẽ .
+ ) Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau :
Đối với động cơ điezel ta có :
m =
(0,28 0,29)÷
tt
m
Ta chọn m = 0,28 . m = 0,28. 5,62= 1,57
Vậy ta xác định đươc khối lương tịnh tiến mà đề bài cho là :
m = m + m = 2,37 + 1,57 = 3,94 (Kg)
2.2 ) Các khối lượng chuyển động quay :

Hình 2.2 : Xác định khối lượng khuỷu trục
Lớp ĐH

Lực quán tính chuyển động tịnh tiến :
α radians A =cos α + λ.cos 2α
j
P
= 7610,51385 .( cos α + λ.cos 2α )
=cos α +0,28125s 2α = -2140,457. A
0 0 1.2589 -28828.81
10 0.174533 1.228094173 -28123.35655
20 0.349066 1.138021527 -26060.69297
30 0.523599 0.995475404 -22796.38675
40 0.698132 0.81101956 -18571.9448
50 0.872665 0.597830096 -13690.30921
Lớp ĐH
ÔTÔ A- k4 Sinh viên : Vũ
Đình CôngHồ Trọng Giang
24
ĐẠI HỌC SPKT VINH ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
60 1.047198 0.37055 -8485.595
70 1.22173 0.143691237 -3290.529327
80 1.396263 -0.069638242 1594.715738
90 1.570796 -0.2589 5928.81
100 1.745329 -0.416934597 9547.802276
110 1.919862 -0.54034905 12373.99324
120 2.094395 -0.62945 14414.405
130 2.268928 -0.687745123 15749.36331
140 2.443461 -0.72108693 16512.8907
150 2.617994 -0.736575404 16867.57675
160 2.792527 -0.741363714 16977.22906
170 2.96706 -0.741521333 16980.83854
180 3.141593 -0.7411 16971.19