3
CHƯƠNG I
TÍNH NHIỆT ĐỘNG CƠ
DIESEL
4
1.1. Lựa chọn công thức và chương trình tính
Phần tính nhiệt của động cơ sử dụng chương trình tính tự động theo phần
mềm QB. Tên đầy đủ là: “ Chương trình tính nhiệt độ trung bình của chu trình
công tác”, thuộc đề tài nghiên cứu khoa học: “Nghiên cứu mô phỏng chu trình
công tác của động cơ Diesel”. Chủ nhiệm đề tài: TS Lê Viết Lượng.
1.1.1. Các thông số nhập vào chương trình
− Nhiệt độ môi chất đầu quá trình nạp P
a
= 130.000
(Pa);
− Nhiệt độ môi trường T
0
= 30
(
0
K);
− Áp suất môi trường P
0
= 103.000
(Pa);
− Lượng cấp nhiên liệu b = 74
(kg/h);
− Tỉ số nén ε = 13
− Nhiệt độ khí sót T
r
= 750

− Tốc độ trung bình của piston
30
Sn
C
m
=
(m/s);
− Hệ số khí sót
5
γ
r
=
)(
.
0
ra
r
r
s
PP
P
T
TT
−
∆+
ε
trong đó:
+
0
T∆




=
− Nhiệt độ không khí cuối quá trình nạp.
T
a
=
r
rrk
TTT
γ
γ
+
+∆+
1
0
− Diện tích bề mặt xung quanh thể tích công tác khi piston ở ĐCD
12
2
0
−
+=
ε
ππ
DSD
F
(m
2
);

ε
sc
VV
(m
3
);
− Thể tích công tác của xilanh ở ĐCD
asa
VVV +=
(m
3
);
− Thể tích công tác tính theo góc quay trục khuỷu
)sin5,0cos1(25,0
2
ϕλϕπ
+−+= DSVV
cvx
(m
3
);
− Lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn một kg nhiên
liệu
L
0
=
21,0
1
32
0

ηη
1
1
trong đó:
d_ Hàm lượng ẩm,
n
B
G
G
d =
B
G
_ Lượng không khí khô nạp vào xilanh trong một chu trình
n
G
_ Lượng không khí ẩm nạp vào xilanh trong một chu trình
− Lượng không khí thực tế nạp vào xilanh trong một chu trình( không kể
đến hàm lượng ẩm của không khí)
sncB
VG
ρη
=
(kg);
− Hệ số dư lượng không khí không kể đến hàm lượng ẩm
0
Gg
G
ct
B
=

i
TPC
=
τ
trong đó:
+
kf
T
_ Nhiệt độ trong xialnh lúc bắt đầu phun nhiên liệu;
+
kf
P
_ Áp suất trong xialnh lúc bắt đầu phun nhiên liệu;
− Hệ số truyền nhiệt từ vách qua ống lót xilanh
4
4
3
12,1 DCTP
mkckccm
=
α
trong đó:
+
kc
T
_ Nhiệt độ cháy;
+
kc
P
_ Áp suất cháy;














−
−=
+1
908,0exp
m
z
x
ϕ
γϕ
− Các thông số đặc trưng cho chu trình công tác
+ Áp suất chỉ thị trung bình
s
i
i
V
L
P =

η
0
=
;
+ Áp suất có ích trung bình
mic
PPP −=
;
+ Hiệu suất cơ giới
i
c
m
P
P
=
η
;
+ Công suất có ích của động cơ
mie
NN
η
=
;
+ Suất tiêu hao nhiên liệu có ích
m
i
e
g
g
η

GOSUB 100: CLS
'******
info:
SCREEN 0: WIDTH 80: COLOR 10, 5, 4: CLS
PRINT : PRINT
LOCATE 5, 28:
PRINT " Chuong trinh dung de xac dinh nhiet do trung binh vach xi lanh"
PRINT " dong co trong mot chu trinh. Chuong trinh tinh duoc thuc hien
bang "
PRINT " phuong phap gan dung dong thoi thay doi nhiet do ban dau cua
vach "
PRINT " cho den khi pha vo can bang Qw va Qw1 (Qw-nhiet luong vach
truyen "
PRINT " cho nuoc lam mat, Qw1-nhiet luong truyen tu khi den vach xi
lanh) "
PRINT " Chu trinh cong tac duoc tinh bang phuong phap vi be"
PRINT
PRINT " De in do thi chi thi va so lieu ban dau su dung phim Print"
PRINT
'PRINT " Chuong trinh duoc thuc hien tai Truong Dai hoc Duong thuy
MOXCOVA"
9
LOCATE 25: PRINT " De tiep tuc an phim bat ky";
GOSUB 101
'GOTO 10
'10 SCREEN 0: WIDTH 40: COLOR 10, 5, 4: CLS
'LOCATE 8, 3: PRINT " Vao so lieu va bat dau tinh [v]"
'LOCATE 9, 3: PRINT " Thoat khoi chuong trinh -[R]";
''GOSUB 100
'IF k$ = "V" OR k$ = "v" GOTO vvod

INPUT " Vong quay truc khuyu, v/ph ", N
N = 1200
INPUT " Duong kinh xi lanh, m ", d
d = .135
INPUT " Hanh trinh piston, m ", s
s = .17
INPUT " So xi lanh ", i
i = 6
INPUT " Suat tieu hao nhien lieu gio, kg/h ", b
b = 73
INPUT " Goc phun som, do TK ", fps
fps = 10
INPUT " Nhiet do trung binh thanh xi lanh, do ", tc
tc = 380
INPUT " Nhiet do trung binh nuoc lam mat, do ", tnc
tnc = 320
INPUT " Do am khong khi, % ", doamf
doamf = 80
INPUT " Ham luong am, kghoinuoc/kgkkkho ", d1
d1 = .025
INPUT " He so chay ", m
m = .2
CLS
'**********
20
bc = b / N / 30 / 6
fp = (360 - fps)'goc bat dau chay nhien lieu so voi DCT
dfi = df / 57.3
zet1 = zet
fkon = 500

Ts = Tk - dTlm:
ps = pk - dPlm:
ros = ps * 1000 / (Rkk * Ts * 1000000)
hstd = .6
'pa = ps - (Cw ^ 2 * 100000) / (576 * hstd * Ts):
'pas = pa / ps
Pa = 130000
Tr = 750: Pr = 128000
gamar = (Ts + 5) * Pr / (Tr * (e * Pa - Pr))' he so khi sot
Ta = (Ts + 5 + gamar * Tr) / (1 + gamar)
roa = Pa / (Rkk * Ta * 1000000)'kg/m^3
etan = e * roa / ((e - 1) * ros * (1 + gamar))'he so nap
L0 = 28.97 * (Cc / 12 + Hh / 4 - Oo / 32) / .21
12
ma = Pa * va / r / Ta
alfa = ma / (L0 * bc * (1 + gamar))
alf = alfa / (1 + 1.61 * d1)
bta = 1 + (.0639 / (alf * (1 + gamar)))'he so thay doi phan tu chat khi
V = va: p = Pa: mg = ma: tempwork = Ta: tzmax = Ta: pzmax = Pa
ptmax = 0: pjmax = 0
k4 = 1 / (1 / 2500 + zet1 / 67.5)
qw = (fo + pi * d * s / 2) * k4 * (tc - tnc) * 60 / N
cv = 28.97 * (21.81 + .003853 * tempwork)' nhiet dung rieng cua khi xa
fs = 180: fv = 540: f = fs
567 fi = f / 57.3: f = f + df
dV = s / 2 * (SIN(fi) + lam / 2 * SIN(2 * fi)) * dd * dfi
V = V + dV
s1 = s / 2 * (1 - COS(fi) + lam / 4 * (1 - COS(2 * fi)))
Fc = fo + pi * d * s1
dQw = ag * Fc * (tempwork - tc) * df / 6 / N

kem0 = ((f - fp + yi) / fz1) ^ (m0 + 1)
ke1m0 = ((f - fp + yi) / fz1) ^ m0'
x0 = 6.908 * (m1 + 1) / fz1 * ke1m0 * EXP(-6.908 * kem0)

m1 = .5
kem1 = ((f - fp + yi) / fz1) ^ (m1 + 1)
ke1m1 = ((f - fp + yi) / fz1) ^ m1'
x4 = 6.908 * (m1 + 1) / fz1 * ke1m1 * EXP(-6.908 * kem1)
m2 = .3
kem2 = ((f - fp + yi) / fz1) ^ (m2 + 1)
ke1m2 = ((f - fp + yi) / fz1) ^ m2'
x5 = 6.908 * (m2 + 1) / fz1 * ke1m2 * EXP(-6.908 * kem2)
IF f > fkon THEN 6
dqx = (bc * qn * dx)''
IF f < fp OR f > fkon + fvp THEN 300
dm = ma * (bta - 1) * dx
mg = mg + dm
300 GOTO 28
6 dqx = 0: x2 = 0
14
28 cv1 = cv
' Tinh cac he so truyen nhiet tu khi chay den vach
' Cong thuc Nytxen ap dung cho dong co dizen thap toc
'abx = .362 * ((.01 * tempwork) ^ 4 - (.01 * tc) ^ 4) / (tempwork - tc)
'ag = 1.151 * (1 + 1.24 * CM) * (p / 100000) ^ .666 * tempwork ^ .333 + abx

' Cong thuc Iaklitr ap dung cho dong co dizen cao toc
'ym = .394 + .1685 * tempwork / 10 ^ 5
'ag3 = .992 * 1.163 * 228.3 ^ ym * (1 + 1.24 * CM) * p / 100000 *
tempwork ^ (1 - ym)


'ag3 = 13.95 * (CM) ^ .333 * SQR((P / 1000000) * tempwork) * (pk /
1000000) ^ .25

P1 = p
U = mg * cv1 * tempwork
p = (dqx + U - .5 * P1 * dV - dQw) / (cv * V / r + .5 * dV)
dl = .5 * (P1 + p) * dV
L = L + dl
PJ = -4 * (120 + 30) * .225 * w * w * (COS(fi) + lam * COS(2 * fi)) / (pi * d
^ 2)
Pt = PJ + p
tempwork = p * V / r / mg
tz = tempwork
q = q + dqx
q1 = U + L + qw1
IF ABS(tz) > ABS(tzmax) THEN tzmax = tz
IF ABS(p) > ABS(pzmax) THEN pzmax = p
IF ABS(ag) > ABS(agmax) THEN agmax = ag
IF ABS(ag1) > ABS(ag1max) THEN ag1max = ag1
IF ABS(ag2) > ABS(ag2max) THEN ag2max = ag2
IF ABS(ag3) > ABS(ag3max) THEN ag3max = ag3
IF ABS(ag4) > ABS(ag4max) THEN ag4max = ag4
IF ABS(ag5) > ABS(ag5max) THEN ag5max = ag5
IF ABS(ag6) > ABS(ag6max) THEN ag6max = ag6
IF ABS(x0) > ABS(x0max) THEN x0max = x0
IF ABS(x2) > ABS(x2max) THEN x2max = x2
IF ABS(x4) > ABS(x4max) THEN x4max = x4
IF ABS(x5) > ABS(x5max) THEN x5max = x5
IF ABS(x21) > ABS(x21max) THEN x21max = x21

'WINDOW (180, 0)-(540, 2400): PSET (f, ag5), 9
'WINDOW (180, 0)-(540, 2400): PSET (f, ag6), 10
'WINDOW (180, 0)-(540, 3000): PSET (f, ag8), 11
'WINDOW (180, 0)-(540, .04): PSET (f, x0), 2
WINDOW (180, 0)-(540, .04): PSET (f, x2), 4
'WINDOW (180, 0)-(540, .04): PSET (f, x4), 3
'WINDOW (180, 0)-(540, .04): PSET (f, x5), 5
'WINDOW (180, 0)-(540, .04): PSET (f, x21), 6
'WINDOW (180, 0)-(540, .04): PSET (f, x22), 7
'WINDOW (180, 0)-(540, 300): PSET (f, dQw), 10
WINDOW (180, 0)-(540, 1): PSET (f, Fc), 8
896 IF f < fv THEN 567
17
qwc = b * qn / 3600 / 10 ^ 3'kW;kg/h;j/kg
pi1 = L / vh 'MPa
'am = .103: bm = .015 'd/c buong chay phan cach
'am = .103: bm = .0135 'd/c buong chay truoc
am = .088: bm = .0118 'd/c buong chay thong nhat
Pm = (am + bm * CM) * 1000000
etai = L / (bc * qn)
gi = 3600 * 10 ^ 3 / (etai * qn)' kg/(kW.h)
gi1 = 3600 * ros * etan * 1000000 / (L0 * alf * pi1)
Ni = 6 * vh * pi1 * N / 1000 / 120'kW;m^3;kPa;v/ph;z=0,5
Pe = pi1 - Pm
etam = Pe / pi1
Ne = Ni * etam: ge = gi / etam: etae = etai * etam
IF (qw - qw1) > 50 THEN 75
IF (qw - qw1) < -50 THEN 89
IF ABS(qw - qw1) < 50 GOTO 72
'GOSUB 90 'chutrinh chay lien tuc

'LOCATE 16, 50: PRINT "qw "; qw; " kJ"
'LOCATE 17, 50: PRINT "x2 "; x2; "%"
'LOCATE 19, 50: PRINT "dqx "; dqx; "j"
'LOCATE 20, 50: PRINT "dqx1 "; dqx1; "j"
LOCATE 3, 12: PRINT " DAC TINH VA THONG SO CUA DONG CO"
LOCATE 5, 48: PRINT "THONG SO DAU VAO "
LOCATE 8, 48: PRINT "KET QUA TINH TOAN"
LOCATE 5, 1: PRINT "2500K"
LOCATE 6, 50: PRINT USING "P0 = ###### Pa, T0 = ### K"; P0; T0
LOCATE 7, 50: PRINT USING "doamf = ##% , fps = ##doTK"; doamf; fps
LOCATE 9, 50: PRINT USING "Tzmax = ####.## K"; tzmax;
LOCATE 10, 50: PRINT USING "pzmax =###.###### MPa"; pzmax /
1000000;
'LOCATE 8, 50: PRINT USING "(dx2/dfi)max = #.######"; x2max
LOCATE 11, 50: PRINT USING "ti = #.#### mc"; ti
'LOCATE 11, 50: PRINT USING "fps = ## doTK"; fps;
LOCATE 12, 50: PRINT USING "agmax = ####.# kW/m^2K"; agmax
LOCATE 13, 50: PRINT USING "Pi1 = #.#### MPa"; pi1 / 1000000
LOCATE 14, 50: PRINT USING "Ni = ###.## kW"; Ni
LOCATE 15, 50: PRINT USING "gi = #.#### kg/(kW.h)"; gi
'LOCATE 15, 50: PRINT USING "etai = #.####"; etai
LOCATE 16, 50: PRINT USING "Pm = #.#### MPa"; Pm / 1000000
LOCATE 17, 50: PRINT USING "etam = #.####"; etam
LOCATE 18, 50: PRINT USING "Ne = ####.## kW"; Ne
19
LOCATE 19, 50: PRINT USING "ge = #.#### kg/(kW.h)"; ge
LOCATE 20, 50: PRINT USING "etae = #.####"; etae
LOCATE 21, 50: PRINT USING "Pe = #.#### MPa"; Pe / 1000000
LOCATE 22, 50: PRINT USING "dtP = ##.### MPa"; dtP / 1000000
'LOCATE 12, 50: PRINT "ptt "; ptt; " Pa"

101 k$ = INKEY$: IF k$ = "" THEN 101
20
RETURN
72
'LOCATE 25, 8: INPUT ; " Quit y/n", k$
'IF k$ = "N" OR k$ = "n" THEN CLS : GOTO 20:
'IF k$ <> "Y" AND k$ <> "y" GOTO 82
82
SCREEN 0: WIDTH 80: COLOR 10, 5, 4: CLS
LOCATE 4, 1
PRINT " Da tinh xong "
PRINT " Lua chon che do: "
PRINT " 1- Dua ra man hinh so lieu ban dau "
PRINT " 2- Dua ra man hinh ket qua tinh"
PRINT " 3- Xay dung do thi chi thi "
PRINT " 4- Xay dung do thi mo men "
PRINT " 5- Xay dung do thi Ps "
PRINT " 6- Xay dung do thi Pt "
PRINT " 7- Xay dung do thi N "
PRINT " 8- Xay dung do thi Z "
PRINT " 9- Xay dung do thi vec to T-Z "
'PRINT " 0- Xay dung do thi co bien "
'PRINT " 10- Thoat khoi chuong trinh "
INPUT " Che do "; y
'1280
IF y = 1 THEN 111
IF y = 20 THEN 112
IF y = 3 THEN 113
111 : CLS
LOCATE 4, 12: PRINT " SO LIEU BAN DAU DE TINH: "

1.2. Kết quả tính
− Nhiệt độ cực đại của chu trình
T
zmax
= 2237,34 (K);
− Áp suất cực đạicủa chu trình
P
zmax
= 8,5524 (Mpa);
− Áp suất chỉ thị trung bình
i
P
= 1,9824 (MPa);
− Công suất chỉ thị
i
N
= 289,43 (kW);
− Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị
i
g
= 0,2522 (kg/kWh);
− Hiệu suất chỉ thị
i
η
= 0,34
− Áp suất có ích trung bình
c
P
= 1,8142 (MPa);
− Hiệu suất cơ giới

+ Cơ cấu phân phối khí kiểu van trượt
+ Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap và van trượt.
− Cơ cấu phân phối khí kiểu van trượt có ưu điểm như: đảm bảo tiết diện
lưu thông, dễ dàng làm mát cơ cấu phối khí, độ ồn nhỏ nhưng kết cấu phức tạp,
giá thành cao và chủ yếu sử dụng sử dụng trong động cơ hai kì. Đối với động
cơ hai kì nạp thải qua cửa hoặc nạp qua cửa và
− Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap và van trượt: thưòng sử dụng cho
động cơ hai kì nạp qua cửa và thải bằng xupap, khi đó piston làm nhiệm vụ van
trượt.
− Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap: Cơ cấu phân phối khí kiểu xupap
được sử dụng rộng rãi hơn vì cơ cấu này đơn giản, đảm bảo tính an toàn, tin cậy
trong quá trình làm việc. Cơ cấu này gồm có: Trục phân phối khí, hệ thống
truyền động cho nó, con đội, thanh đẩy, đòn gánh, các xupap nạp, xả và đế
xupap.
− Cơ cấu phân phối khí phải đảm bảo các yêu cầu :
+ Có cường độ chịu lực tốt.
+ Đóng mở đúng thời gian quy định.
+ Độ mở lớn và tại chỗ thay đổi tiết diện phải có góc lượn lớn để
giảm sức cản cho dòng khí và để dòng khí dễ lưu động.
+ Kết cấu xupap phải đảm bảo thoát nhiệt tốt.
+ Cần đảm bảo các lực tác dụng lên xupap trùng với đường tâm
xupap để tránh làm cong đuôi xupap.
+ Ít mòn và độ ồn bé.
+ Dễ chế tao, dễ điều chỉnh, dễ sửa chữa và giá thành rẻ.
2.1.2. Lựa chọn hệ thống trao đổi khí
Chọn hệ thống trao đổi khí kiểu xupap
1- Phân loại hệ thống trao đổi khí kiểu xupap
Với động cơ đốt trong kiểu piston trao đổi khí bằng xupap có hai phương
án bố trí xupap là: xupap đặt và xupap treo.
− Phương án bố trí xupap đặt chỉ dùng cho động cơ có tỉ số nén thấp

25
Mỗi nắp xilanh có ba xupap.
Hình 2.2. Bố trí ba xupap trên nắp xilanh
Hình a: Một xupap nạp có đường kính tương đối lớn, hai xupap thải có
đư kính bé hơn.
Hình b: Hai xupap nạp, một xupap xả có đường kính lớn hơn.
So với bốn loại xupap thì loại này không có ưu điểm gì đặc biệt và cấu
tạo cũng không đơn giản nên ít dùng.
2c. Loại bốn xupap
Dùng trong động cơ cao tốc, công suất lớn trong đó có hai xupap nạp và
hai xupap xả.
Hình 2.3. Bố trí bốn xupap trên nắp xilanh
3- Phương án dẫn động xupap
Có hai loại dẫn động cho xupap: dẫn động cơ giới cho xupap và dẫn
động thuỷ lực cho xupap
26
− Dẫn động cơ giới (hình 2.4):
Hình 2.4. Cơ cấu dẫn động cơ giới cho xupap
1- Trục cam ; 2- Con đội ; 3- Đũa đẩy ; 4- Cò mổ ; 5- Xupap
− Nguyên lí hoạt động : Dẫn động cơ giới cho xupap bằng cơ cấu con
đội, đũa đẩy, đòn bẩy( cò mổ). Đây là các cơ cấu động. Cụ thể là cơ cấu này
nhận chuyển động quay của trục cam dưới tác động của mặt cam lên con đội và
đũa đẩy, làm con đội và đũa đẩy sẽ chuyển động lên xuống. Đầu còn lại của đũa
đẩy được liên kết động với một đầu của đòn bẩy. Đòn bẩy được cấu tạo sao cho
có thể quay quanh một trục gắn cứng, khi đó đầu còn lại của đòng bẩy sẽ trực
tiếp tác dụng lên mặt tiếp xúc của đuôi xupap, làm xupap chuyển động lên
xuống với một giới hạn thịch hợp. Giới hạn đó gọi là hành trình của xupap.
− Ưu điểm của phương pháp này là : Cơ cấu dễ chế tạo, giá thành rẻ, có
thể ứng dụng với nhiều loại động cơ tàu thuỷ.
− Nhược điểm chính của phương pháp này là tồn tại khe hở nhiệt lớn, do