TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ĐỀ TÀI : Thiết kế động cơ xăng , (không tăng áp) ,
có công suất danh nghĩa N
en
= 106 KW , tốc độ quay danh nghĩa
n
n
= 6000 rpm , dùng để trên xe ô tô KIA carens 2.0 144 hp .
Giáo viên hướng dẫn : TS. LÊ BÁ KHANG
Sinh viên thực hiện : TRẦN DUY ĐẠT
Lớp : 50CKOT
MSSV : 50132162
nha trang , tháng 5 năm 2011
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự hội nhập và phát triển của đất nước, công nghiệp ôtô đang được
đầu tư phát triển mạnh mẽ. Và yêu cầu cấp thiết được đặt ra là đào tạo đội ngũ kỹ
sư, công nhân ô tô lành nghề góp phần xây dựng một nền công nghiệp đủ mạnh để
tạo tiền đề phát triển đất nước. Điều đó đòi hỏi sinh viên cần trao dồi kiến thức, tìm
tòi sáng tạo và áp dụng nhanh chóng vào thực tiễn sản xuất.
Vì vậy môn học “ Đồ án động cơ đốt trong” là rất cần thiết cho sinh viên
chúng em có vốn hành trang trước khi ra trường. Đây là một môn quan trọng trong
nội dung học tập nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp vận dụng các kiến thức
đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã có gắng tìm tòi và nguyên cứu một
số tài liệu. Mặc dù vậy nhưng do thời lượng môn học và trình độ có hạn nên trong
quá trình làm đồ án không thể tránh những thiếu sót . Em rất mong nhận được góp
ý của thầy ! em xin chân thành cảm ơn !

- Ta chọn hệ thống phun nhiên liệu EFI cho động cơ:1-Bình nhiên liệu: bình dùng để lưu trữ nhiên liệu
2 -Bơm nhiên liệu: bơm nhiên liệu từ bình chứa đến động cơ.
3 -Lọc nhiên liệu: nó bao gồm có một phần tử lọc để loại bỏ các chất
bẩn trong nhiên liệu.
4 -Bộ điều áp nhiên liệu: điều chỉnh áp suất nhiên liệu luôn ở một giá
trị tối ưu, đảm bảo việc phun nhiên liệu ổn định.
5 -Vòi phun: phun nhiên liệu vào đường ống nạp cho các xi lanh
tương ứng.
6- Nắp bình nhiên liệu: đậy kín bình nhiên liệu. Có gắn một van để
giữ cho áp suất trong bình không đổi.
*Bơm Nhiên Liệu:
Bơm nhiên liệu từ bình nhiên liệu đến động cơ, do đó cho phép ống nhiên liệu giữ
được một áp suất nhất định.
Có loại bơm trong bình được đặt bên trong bình nhiên liệu và loại bơm trên đường
ống đặt ở giữa đường ống dẫn.
Có nhiều cách dẫn động bơm nhiên liệu khác nhau; Hệ thống EFI (Phun nhiêu liệu
điện tử) dùng bơm có môtơ dẫn động bằng điện.
• Loại điện:
Bơm trong bình (loại tuabin)
Bơm trên đường ống (loại rôto)
1 Môtơ
2 Cánh bơm loại tuabin
*Vòi Phun Nhiên liệu
-Theo các tín hiệu từ ECU, cuộn dây sẽ hút píttông và mở van để phun nhiên liệu.
Nhiên liệu phun ra từ vòi phun được hoà trộn với không khí, hỗn hợp này được đưa
đến các xi lanh.
Để đạt được tỷ lệ hỗn hợp không khí - nhiên liệu tối ưu, ECU điều khiển thời điểm

tạo dễ điều chỉnh, giá thành không cao lắm.
- Điều chỉnh khe hở nhiệt xu páp bằng tay( khe hở nhiệt là khe hở được tạo ra
bởi tất cả các chi tiết từ trục cam đến xupáp khi xupáp đóng. Khe hở này
được biểu thị bằng khoảng cách giữa đuôi xupáp và đầu cò mổ khi xupáp
đóng)
1.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT
Khi động cơ đốt trong làm việc nhiệt lượng do nó sinh ra rất lớn. Nên cần có hệ
thống làm mát để hạ nhiệt cho các chi tiết của động cơ và đảm bảo cho các chi tiết
động cơ làm việc ở nhiệt độ thích hợp. Duy trì mức nhiệt 85-95
0
C tốt nhất cho động
cơ ở từng chế độ hoạt
- động, khi khởi động động cơ được làm nóng nhanh, khi hoạt động ở cực đỉnh
động cơ phải giải nhiệt tốt
- Việc chạy động cơ quá nóng có thể gây ra :
• Đánh lửa sớm
• Kích nổ
• Piston và xupap bị cháy
• Các chi tiết có ứng suất nhiệt lớn , sức bền giảm
• Hệ thống bôi trơn hỏng
• 200-300
0
C dầu nhớt bị cháy nhóm piston bị bó kẹt vì giản nở
Hệ thống lám mát điều khiển nhiệt độ động cơ đến giá trị tối ưu (80 đến 90OC theo
nhiệt độ nước làm mát) bằng cách tuần hoàn nước làm mát khắp trong động cơ.
Quạt làm mát sẽ làm nguội nước làm mát trong két nước và bơm nước sẽ
tuần hoàn nước làm mát qua nắp quy lát và thân máy.
1 Két nước , 2 Bình chứa , 3 Nắp két nước , 4 Quạt làm mát ,
5 Bơm nước , 6 Van hằng nhiệt
Dòng

Quạt này hướng lượng không khí lớn đến két nước nhằm nâng cao hiệu quả
làm mát.
1.5. HỆ
THỐNG BÔI TRƠN:
- Trong động cơ nhiều chi tiết chuyển động ma sát với nhau do đó khi trượt
lên nhau sẽ sinh nhiệt, tiêu hao công suất và mòn nhanh, gây ra tiếng ồng cho
động cơ. Để tránh tác hại trên người ta cho 1 lớp dầu giữa 2 mặt cọ sát nên
phải có hệ thống bôi trơn.
- Hệ thông bôi trơn thực hiện các chức năng:
- Giảm ma sát của các bộ phận chuyển động
+ Hấp thụ và giải nhiệt
+ Làm kín các bạc piston và các thành xylanh
+ Làm sạch và àm trang ngập các bộ phận chuyển động
+ Giảm tiếng ồn của động cơ
- Ta chọn hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt: dầu nhờn trong hệ thống
được bơm dầu đưa đến các bề mặt ma sát dưới 1 áp suất cần thiết và gần như
nó đửm bảo tốt yêu cầu bôi trơn làm mát tẩy rữa bề mặt ma sát ổ trục của hệ
thồng bôi trơn. Gồm có cacte bơm dầu bầu lọc thô bầu lọc tinh, két làm mát
dầu nhờn và các đường ống dẫn dầu, đồng hồ báo áp suất và đồng hồ báo
nhiệt độ của dầu, ngoài ra còn các các van.
- Ưu điểm:
Đáp ứng đày đủ các chỉ tiêu : cung cấp khá đầy đủ số lượng, chất lượng và
cả độ tin cậy của hệ thống bôi trơn
- Nhược điểm:
Chứa dầu trong cacte nên khi động cơ làm việc ở độ ngiêng lớn dầu nhờn
dòn về 1 phía làm cho việc hút dầu khó khăn vì vậy lượng dầu cung cấp
không đảm bảo đúng yêu cầu.
Nguyên lý hoạt động:
cuối cùng làm quay trục khuỷu động cơ giúp động cơ khởi động, khi này cuộn hút 3
bị cắt điện còn cuộn giữ 2 thì vãn có điện để duy trì việc ăn khớp. Khớp ly hợp 1
chiều có tác dụng cắt dứt dòng mômen truyền từ động cơ lên motơ đề khi nó đã nổ.
1.7. ĐỘNG CƠ MẪU
Bảng 1-1: Đặc điểm kỹ thuật của động cơ mẫu
T
T
Đặc điểm kĩ thuật Động cơ mẫu Ghi chú
1 Dung tích xilanh (cm
3
) 1998 1999 2999
2 Số xilanh (cái) 4 Xylanh
thẳng hàng
4 Xylanh
thẳng
hàng
4 Xylanh
thẳng
hàng
3 Công suất cực đại (mã
lực/rpm)
145 / 6000 145/ 6000 146/3800
4 Mô men xoắn cực đại
(Nm/rpm)
189 / 4250 185 /
4500
294/2000
5 Sử dụng nhiên liệu Xăng Xăng Diesel
6 Tốc độ tối đa (km/h) 190 194 180
7 Tiêu thụ nhiên

π
=
= 979,299
[1,tr.04]
1.9 TỔNG HỢP CÁC THÔNG SỐ
Bảng 1-2 . Tổng hợp các thông số cho trước và lựa chọn
TT
Tên
thông số
Ký
hiệu
Đơn
vị
Trị
số
Tài liệu
tham
khảo
1 Công suất danh nghĩa N
en
kW 106 Đ/c mẫu
2 Tốc độ quay danh nghĩa n
n
rpm 6000 Đ/c mẫu
3 Hệ số kỳ Z 2 [1,tr.68]
4 Số xy lanh i Cái 4 Đ/c mẫu
5 Áp suất khí nạp p
k
N/m
2

16 Hệ số khí sót
γ
r
0,02 [1,tr.108]
17 Mức độ làm mát khí nạp
∆T
m
0
18 Hệ số K
pa
(……………………… ) K
pa
0,8 [1,tr.106]
19
Tổn thất áp suất trong bình làm mát khí
nạp
m
p∆
bar 0
20 Hệ số K
pr
(……………………) K
pr
1,05 [1,tr.107]
21 Nhiệt độ khí sót T
r
K
980 [1,tr.107]
22 Mức độ sấy nóng khí mới
∆T

m
0,9 [2,tr.91]
31 Tỷ số động học K
D
1,2 [6,tr.25]
Bảng 1-3 . Tổng hợp kết quả tính.
TT
Tên
thông số
Ký
hiệu
Đơn
vị
Kết quả
1 Số kg KK lý thuyết cần thiết 1 kg nhiên liệu L
0
kg/kg 14,956
2 Số kmol KK lý thuyết cần thiết 1 kg nhiên liệu M
0
kmol/kg 0,511
3 Số kg KK thực tế cần thiết 1 kg nhiên liệu L kg/kg 13,460
4 Số kmol KK thực tế cần thiết 1 kg nhiên liệu M kmol/kg 0,460
5 Số kg HHC ứng với 1 kg nhiên liệu L
1
kg/kg 14,460
6 Số kmol HHC ứng với 1 kg nhiên liệu M
1
kmol/kg 0,469
7 Số kmol MCCT tại thời điểm đầu quá trình nén M
a

2
kmol/kg 0,507
15 Hệ số biến đổi phân tử lý thuyết
0
β
- 1,082
16 Hệ số biến đổi phân tử thực tế tại điểm z
z
β
- 1,080
17 Nhiệt độ khí nạp T
k

0
K 297
18 Mật độ khí nạp
k
ρ
kg/m
3
1,209
19 Áp suất cuối quá trình nạp p
a
bar 0,824
20 Áp suất khí sót p
r
bar 1,081
21 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T
a


bar 10,023
30 Áp suất có ích trung bình p
e
bar 9,020
31 Hiệu suất chỉ thị

i
η
- 0,344
32 Hiệu suất có ích
e
η
- 0,309
33 Suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị g
i
g/kW.h 238,059
34 Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích g
e
g/kW.h 265,024
35 Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ G
e
kg/h 28,095
36 Đường kính của xylanh D mm 101,303
37 Hành trình của piston S mm 121,563
38 Dung tích công tác của xylanh V
S
cm
3
979,299
39 Tổng nhiệt đưa vào động cơ trong 1đơn vị thời gian








−++=
f
oshcL 8
3
8
23,0
1
0
[3,tr.8]







−++=
00145,0.8855,0.
3
8
23,0
1


145,0
12
855,0
.
21,0
1
=






+=
[kmol/kg]
• Số kg không khí thực tế cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu (L)
L =

0
L
λ
[3,tr.8]
= 0,9.14,956 = 13,460
[kg/kg]
• Số kmol không khí thực tế cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu (M )

=M
0
.M
λ

[kmol/kg]
• Số kmol MCCT tại thời điểm đầu quá trình nén (M
a
)

)1.(
11 rra
MMMM
γ
+=+=
[3,tr.8]

469,0)02,01.(46.0 =+=
[kmol/kg]
• Số kmol MCCT tại thời điểm cuối quá trình nén (M
c
)
469.0)1.(
1
==+= MaMM
rc
γ
[kmol/kg]
2.1.3. Lượng sản phẩm cháy trong trường hợp cháy không hoàn toàn
Ta có:
17,0
855,0
145,0
2
===

MM
HOH
=+
[3,tr.8]

0725,0
2
145,0
==
[kmol/kg]
• Hàm lượng SO
2
trong sản phẩm cháy

32
2
S
M
SO
=
[3,tr.9]

0
32
0
==
[kmol/kg]
• Hàm lượng N
2
trong sản phẩm cháy :

855,0
≈=++=
[kmol/kg]
• Tổng lượng ô xy cần thiết trong trường hợp cháy không hoàn toàn
32
21,0
22
0
2
2
f
OH
CO
CO
o
M
M
M
M
+⋅⋅=++
λ
[5,tr.17]
3232412
ff
oo
hc
+




⋅
+
−
⋅=
λ
[5,tr.17]
= 0,42.
511,0.
45,01
9,01
+
−
= 0,0148
≈
0,015 [kmol/kg]

056,0015,0071,0
12
2
=−=−=
COCO
M
c
M
[kmol/kg]

0
1
1
42,0

• sự thay đổi số kmol của MCCT trước và sau khi nhiên liệu cháy
( )








+⋅−⋅⋅++=−=∆
<
f
MM
hc
MMM
µ
λλ
λ
1
79,0
212
001
1
2

( )
f
f
o

M
µ
λ
µ
λ
β
1
.
1
4
8
).1.(21,0
1
0
0
0
+
−
+
+−
+=
[3,tr.9]
082,1
115
1
511,0.9,0
115
1
4
8

1 =
+
−
+=
[3,tr.9]
2.2. QUÁ TRÌNH NẠP - XẢ
• Áp suất khí nạp (p
k
)
p
k
= 1.03 [bar]

• Áp suất sau máy nén (p
s
)

kmks
pppp =∆+=
[3,tr.10]

1=
.03 [bar] Nhiệt độ khí nạp (T
k
)

1

K :
Hằng số kmol khí

67,286
29
8314
==
K
R
[J/kg.độ]

6
0,103.10
1,209
286,67.293
k
ρ
⇒ = =
[kg/m
3
]

• Áp suất cuối quá trình nạp (p
a
)

kpaa
pKp .=
[3,tr.10]


1

1
[3,tr.10]

297 20 1,16.0,02.980
333,074
1 0,02
+ +
= =
+
[K]
• Hệ số nạp (η
v
)

a
k
k
a
r
v
T
T
p
p

1
.
1

ε
=
[3, tr.10]

1,35
0,824.10 18,447= =
[bar]
• Nhiệt độ cuối quá trình nén (T
c
)

1
1
.
−
=
n
ac
TT
ε
[3,tr.10]

1,35 1
333,074.10 745,659
−
= =
[K]
• Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí

2

3 2
1
17,997 3,504.0,9 .10 360,34 252,4.0,9 .10 .745,659
2
−
= + + +23340,973=
[J/kmol.deg]
• Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp cháy cuối quá trình nén:

( )
( )
( )
r
vrv
c
v
CC
C
γ
µγµ
µ
+
+
=
1
.
''

.10 4,25234,360
2
1
10 504,3997,17
23'' −
+++=
λλµ
[3,tr.20]

( ) ( )
Tz.10.9,0.4,25234,360
2
1
10.9,0.504,3997,17
23 −
+++=

= 21150,6+2,9375.T
Z
[J/kmol.deg]
⇒
Nhiệt độ của môi chất công tác tại điểm z:

( )
( )
( ) ( )
z
z
vz
cc


2
3,1725. 22842,648. 86736391,25 0
z z
T T⇔ + − =
⇒
2748,061
z
T =
[K]
• Hệ số tăng áp suất (ψ )

c
z
z
T
T
.
βψ
=
[3,tr.10]

2748,061
1,080. 3,980
745,659
= =
• Áp suất cháy cực đại (p
z
)


b
), [K]
1
2
−
=
n
z
b
T
T
ε
[3,tr.12]
1,26 1
2748,061
1510,171
10
−
= =
[K]
2.6. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ
• Áp suất chỉ thị trung bình (p
i
)







1
1
1.
1
11
1.
1
.
1

nn
n
apii
nn
pKp
εε
ψ
ε
ε
[3,tr.12]
1,35
1,26 1 1,35 1
10 3,980 1 1 1
0,92. 0,824. . . 1 . 1
10 1 1,26 1 10 1,35 1 10
− −
 
 
   
= − − −

kvf
i
i
H
pL
ρη
λ
η

.1.
.10
0
2
+
=
[3,tr.13]

( )
2
0,9.14,956 1 .10.23
10 . 0,344
43960.0,792.1,209
+
= =

• Hiệu suất có ích (η
e
)

ime

e
H
g
η
.
10.6,3
6
=
[3,tr.13]

6
3,6.10
265,024
43960.0,309
= =
[g/kW.h]
• Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ (G
e
)
eee
NgG 10
3−
=
[3,tr.13]

3
10 .265, 204.106 28,095
−
= =
[kg/h]

 Tỷ nhiệt đẳng áp của sản phẩm cháy
( )
''
p
C
µ

( )
8314
''''
+=
vp
CC
µµ
[2,tr.81]

23340,973 8134 31654,973= + =
[J/Kmol.deg]
 Nhiệt dung riêng đẳng áp của môi chất mới
( )
p
C
µ

( )
8314+=
vp
CC
µµ
[2,tr.81]

. 0,5.31654,973.1510,171 0,46.29682,155.297 154889,569
3600
= − =
[J/s]

%100.
T
x
x
Q
Q
q =⇒
[4,tr.23]

154,889
.100% 45,06%
343,071
= =
• Tổn thất theo môi chất làm mát
( )
m
Q
Ta có :
%100.
T
m
m
Q
Q
q =


%100=
T
q

106
.100 .100 30,89%
343,071
e
e
T
Q
q
Q
= = =

154,889
.100 .100 45,06%
343,071
x
x
T
Q
q
Q
= = =

%20=mq