ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
LỜI NÓI ĐẦU
Trong bối cảnh của đất nước ta hiện nay đã và đang phát triển một cách
nhanh chóng và đang trên đà phát triển thành một nước công nghiệp trong thời
gian sắp tới, thì vai trò của ngành động cơ đốt trong nói chung và nền công nghiệp
ôtô nói riêng rất là quan trọng. Cụ thể hơn thì nền công nghiệp ôtô đã góp phần rất
nhiều trong các ngành nông nghiệp ,công nghiệp ,dịch vụ…,và đặc biệt là khả năng
di chuyển rất linh động đã làm cho phần lớn người dân Việt Nam đã chọn ôtô xe
máy làm phương tiện di chuyển qua đó thúc đẩy ngành công nghiệp ôtô phát
triển.Qua đó bản thiết kế “ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG” đã giúp chúng ta
phần nào có thể hình dung ra được cách tính toán,trình tự thiết kế ra một động cơ
đốt trong.Và dưới đây là bản thiết kế đồ án động cơ đốt trong mà chúng em đã áp
dụng những kiến thức về tính toán động cơ,nguyên lý động cơ đốt trong,Kết cấu
động cơ…để thiết kế. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Ngọc Dương
đã chỉ dẫn chúng em trong quá trình làm đồ án.Hi vọng thầy có thể có góp ý giúp
chúng em để chúng em có thể rút kinh nghiệm trong những bản thiết kế tiếp theo.
Page 1
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ
1/GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN:
1.1/ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ:
-Động cơ thiết kế là động cơ 4 kì,4 xy lanh được bố trí thẳng hàng (I4)
+Công suất danh nghĩa: N
en
=90Kw
+Tốc độ vòng quay danh nghĩa :n
n
=3800 (v/ph)

1.3.2/Yêu cầu:
-Nạp đầy và thải sạch muốn vậy xuppap phải mởi sớm và đóng muộn
-Đảm bảo kín buồn đốt trong thì nén và nổ
-Đóng mở đúng thời gian quy định
-Độ mở để dòng khí dễ lưu thông
Page 3
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
-Ít mòn tiếng kêu bé
-Dễ điều chỉnh và sữa chữa giá thành chế tạo rẻ
1.3.3/Cơ cấu phối khí sử dụng:
Sử dụng cơ cấu phối khí dạng trực tiếp cam đội xuppap ( hai trục cam rời)
-Ưu điểm: đơn giản,làm việc êm không gây tiếng ồn vì lúc này không còn tiếng ồn
gây ra bởi cò mổ,đũa đẩy,con đội.
-Nhược điểm: khó chế tạo
Cơ cấu phân phối khí có xupáp treo, trục cam đặt trên nắp xupáp.
1–xupáp xả; 2–lò xo xupáp; 3–trục cam; 4–đĩa tựa; 5–bulông điều chỉnh;
6–thân xupáp rỗng; 7–vành tựa; 8–mặt trụ; 9–đĩa tựa lò xo
Cơ cấu phân phối khí có trục cam truyền động trực tiếp cho xupáp thể hiện trên
hình vẽ trên. Khi trục cam đặt trên nắp xylanh và cam trực tiếp điều khiển việc đóng, mở
xupáp, không thông qua con đội, đũa đẩy, đòn gánh... Loại này có xupáp rỗng, ghép.
1.3.4/Phương pháp dẫn động:
Page 4
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
Phương pháp dẫn động trục cam là phương pháp dẫn động gián tiếp sử dụng dây
curoa để truyền chuyển động từ trục khuỷu tới hai cốt cam.
Vì những ưu điểm sau:

nôi trơn kém làm tăng ma sát.
-Có thê gây bó kẹt pittông do hiện tượng giản nỡ
-Giảm hệ số nạp
-Có thể gây hiện tượng kích nổ
Page 5
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
Vì vậy để khắc phục hiên tượng trên cần thiết phải làm mát động cơ giữ cho động cơ làm
việc ở một mức độ nhiệt ổn định.
1.4.2/Phân tích chọn hệ thống làm mát:
a/Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi:
Hệ thống làm mát kiểu này là đơn giản nhất không cần bơm,quạt,phương pháp làm mát là
khi động cơ làm việc nước bao bọc xung quanh sẽ sôi và bốc hơi thoát ra ngoài và một
lượng nước khác phải được bổ sung kịp thời.Nhưng vấn đề ở đây là nếu không có nguồn
nước bổ sung kịp thời thì lượng nước làm mát sẽ giảm dữ dội vì vậy phương pháp này
không phù hợp với ô tô,máy kéo.
b/Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên:
-Với hệ thống làm mát loại này nước lưu động tuần hoàn được hoàn toàn là do sự chênh áp
giữa 2 cột nước nóng và lạnh.
-Sự chênh áp giữa 2 cột nước nóng và lạnh thì phụ thuộc vào
+Nhiệt độ của 2 cột nước nóng và lạnh (khi mới khởi động t bé,khi tốc độ tăng t tăng)
+Độ chênh lệch chiều cao giữa 2 cột nước
Vì vậy mà trên động cơ luôn phải đảm bảo rằng bình chứa nước phải cao hơn đầu nước ra
của động cơ.
Page 6
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
Nhưng vấn đề ở đây là khi tốc độ động cơ tăng dẫn tới sự chênh lệch nhiệt độ của đầu vào

-Bôi trơn bề mặt ma sát,làm giảm ma sát giữa các chi tiết chuyển động lẫn nhau.
-Tẩy rữa các bề mặt ma sát:vì trong quá trình hoạt động sự ma sát giữa các chi tiết làm phát
sinh các mạt sắt nên dầu bôi trơn sẽ rửa các bề mặt này và sẽ được lọc sạch tại bầu lọc thô
và lọc tinh.
-Làm mát cho động cơ: ngoài nước làm mát dầu nhờn cung có chức năng làm mát nó sẽ
chuyển một phần nhiệt lượng sinh ra ở pittông ,ở các ổ trục ra khỏi nó.
-Bao kín khe hở:vì dầu bôi trơn có độ nhớt cao nên sẽ bao kín khe hở giữa pittông và
xylanh;xec măng và pittông khiến cho khả năng lọt khí sẽ giảm.
1.5.2/Chọn hệ thống bôi trơn:
a/Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu:
-Đối với phương pháp này dầu nhờn được đưa lên bôi trơn nhờ thìa múc dầu từ các te và
vung té để bôi trơn,mỗi một vòng quay trục khuỷu là 1 lần vung té
-Phương pháp bôi trơn này rất lạc hậu:
+Nó không đảm bảo đủ lượng dầu bôi trơn
+Nó chỉ ở động cơ có công suất nhỏ ,tốc độ thấp ,cho động cơ có 1 xy lanh kiểu nằm
ngang.Nên hiện nay ít được sử dụng.
Bôi trơn Phương pháp vung té dầu
b/Bôi trơn cưỡng bức:
Page 8
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
Phương pháp này dầu bôi trơn sẽ được hút và đẩy đi đến các nơi cần bôi trơn bởi một bơm
dầu nên đảm bảo được lượng dầu ,áp lực ổn định đến các chi tiết
Có 2 loại:
+Bôi trơn cưỡng bức các te ướt: tức là dầu được hút từ cac te trong động cơ sau đó đi bôi
trơn và trở lại cac te ,đối với loại này ưu điểm là đơn giản,thiết kế gọn nhưng nhược điểm
là nếu xe làm việc ở địa hình có đọ dốc nghiêng lớn sẽ làm thiếu hụt dầu vì vậy người ta
dùng loại này trên ô tô,du lịch và để giảm lượng dầu thiếu hụt cũng như không bị dao
động mạnh trong quá trình hoạt động người ta dùng các tấm ngăn phía dưới cac te.

trình nạp và xả diễn ra hoàn thiện hơn động cơ hai kì.
1.2/Công suất (Ne):
Công suất danh nghĩa N
en
=90Kw
1.3/Số vòng quay (n):
Số vòng quay danh nghĩa n
n
=3800 (v/ph)
1.4/Số xy lanh (i):
Chọn thiết kế động cơ có 4 xy lanh (i=4) thẳng hàng vì:
-Tạo ra sự đồng đều khi trục khuỷu quay
-Vì số xy lanh là chẵn nên việc dùng đối trọng để cân bằng lực quán tính và
moment quán tính sẽ dễ dàng hơn
1.5/Tỉ số nén (
ε
):
Tỉ số nén
ε
=22 ( [2],26)
1.6/Thông số kết cấu:
-Tỷ số
S
D
: chọn
1
=
D
S
([2],26)

0
:
t
kk
=29
0
C (là nhiệt độ không khí trung bình ở nước ta)
⇒
T
0
=29+273=302
0
K
2.3/Áp suất khí nạp trước xuppap nạp (p
k
):
Đối với động cơ 4 kì tăng áp thì p
k
> p
0
.
Chọn
2
/15,0 mMNp
k
=
2.4/Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp (T
0
):
Đối với động cơ 4 kì tăng áp thì

a
phải bé hơn áp suất khí
quyển p
0
thường xác định bằng công thức thực nghiệm:
p
a
= (0,88
÷
0,98)p
0
(2-1) ([2],29)
chọn p
a
= 0,9p
0
=0,9.1,03=0,927 bar
2.6/Áp suất khí sót (p
r
):
Áp suất khí sót là áp suất của khí còn sót lại sau khi thải qua xuppap xả vì không
thải hết sản phẩm cháy ra ngoài
p
r
= p
th
+
∆
p
r

900)
0
K (2-3) ([2],30)
Chọn T
r
=900
0
K
2.8/Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới:
Khi khí nạp mới được hút vào xy lanh thì trong qua trình di chuyển tiếp xúc với
thành vách xy ống nạp,xuppap nên nhiệt độ khí nạp sẽ tăng lên giá trị T
Đối với động cơ diesel :
∆
T = (5
÷
30)
0
K (2-4) ([2],32)
Chọn
∆
T = 15
0
K
2.9/Hệ số nạp thêm
1
λ
:
Hệ số nạp thêm
1
λ

là số kmol không khí cần đốt cháy hết 1kg nhiên liệu
Page 12
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
M
1
là số kmol không khí thực tế đi vào xy lanh
-Nếu
1
1
0
0
1
M
M M
M
α
= > ⇒ > ⇒
hỗn hợp nghèo nhiên liệu,nhiên liệu cháy hết nên
tiết kiệm nhiên liệu
-Nếu
1
1
0
0
1
M
M M
M

=0,65-0,85 ([2],33)
Chọn
z
ξ
=0,8
2.14/Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (
b
ξ
):
Động cơ diesel :
b
ξ
=0,85-0,9 ([2],33)
Chọn
b
ξ
=0,85
2.15/Hệ số điền đầy đồ thị công (
d
ϕ
):
Hệ số điền đầy đồ thị công sẽ đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị công
thực tế so với đồ thị công tính toán
d
ϕ
=0,9-0,96 ([2],34)
Chọn
d
ϕ
=0,93

chọn
p
λ
=2
STT Thông Số Kí hiệu Gía trị Đơn vị
1 Công suất danh nghĩa N
en
90 kW
2 Số vòng quay danh nghĩa n
n
3800 v/ph
3 Số xy lanh i 4 cái
4 Tỷ số nén
ε
22
5 S/D 1,25
6 R/L
λ
0,25
7 Áp suất không khí nạp p
0
1,03 bar
8 Nhiệt độ không khí nạp T
0
302
0
K
9 Áp suất khí nạp trước xuppap nạp p
k
0,15 bar

α
1,9
18 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
t
λ
1,11
19 Hệ số lợi dụng nhiệt tại z
z
ξ
0,8
20 Hệ số lợi dụng nhiệt tại b
b
ξ
0,85
21 Hệ số điền đầy đồ thị công
d
ϕ
0,93
22 Tỉ số tăng áp
p
λ
2
Page 14
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
3/TÍNH TOÁN NHIỆT:
3.1/Qúa trình nạp:
-Hệ số nạp
v

=6; T
k
=336
0
K;
∆
T=15
0
K;
p
a
=0,927 bar; p
k
=1,5 bar; p
r
=1,12 bar;

1
λ
=1,02;
2
λ
=1;
t
λ
=1,15
m là chỉ số nén đa biến trung bình của không khí m=1,5
8236,0
927,0
12,1

η
( )
95,08,08236,0
÷∈=
v
η
động cơ diesel 4 kì tăng áp ([2],35)
-Hệ số khí sót
r
γ
:
( )
2
1
1 2
1
. .
. .
k
r
r
r a
m
r
t
a
T T
p
T p
p

K;
∆
T=15
0
K; T
r
=900
0
K
Thay số ta được:
022,0
=⇒
r
γ
Vậy
( )
07,002,0022,0
÷∈=
r
γ
động cơ diesel
Page 15
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
-Nhiệt độ cuối quá trình nạp:
1
1
m
m

=
+






++
=
−
( )
4003206,363
0
÷∈=
KT
a
động cơ diesel tăng áp.
3.2/Qúa trình nén:
-Áp suất cuối quá trình nén:
1
.
n
c a
p p
ε
=
([2],38)
Với p
a

03,0
5,91722.6,363
==
3.3/Qúa trình cháy:
-Mục đích của việc tính toán quá trình cháy là để xác định áp suất cuối quá trình
cháy p
z
và nhiệt độ cuối quá trình cháy T
z
.
-Để tính toán ta chia làm 2 giai đoạn:
3.3.1/Giai đoạn tính toán tương quan nhiệt hóa:
Page 16
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
Mục đích của việc tính toán tương quan nhiệt hóa là để xác định các đại
lượng đặc trưng cho quá trình cháy về mặt nhiệt hóa để làm tiền đề cho việc tính
toán nhiệt động.
-Lượng không khí cần thiết để đốt cháy hết 1kg nhiên liệu lỏng:
0
1
0,21 12 4 32
C O
H
g G
g
M
 
= + −

4
126,0
32
87,0
.
432
02
=++=++=
M
m
m
M
H
O
α
(Kmol/kgnl) ([1],49)
-Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
0
β
:
034,1
94,0
972,0
1
2
0
===
M
M
β

022,0034,1
=
+
+
=⇒
β
3.3.2/Giai đoạn tính toán tương quan nhiệt động:
-Nhiệt độ cuối quá trình cháy ta xác định như sau:
Zcvzzcpcvc
r
Hz
TT
M
Q
).314,8.()..314,8(
)1.(
.
1
+==+
+
µβλµ
γ
ξ
([2],41)
Với Q
H
là nhiệt trị thấp của nhiên liệu.
Q
H
của điesel là : Q

=+=
−
cvc
µ
+
( )
3
18,423 2,596 1,55 1,38 10 .
cvz z
T
µ α α
−
= + + +
(KJ/kmolđộ) ([1],50)
Ta tính được
58,20.0027,0
+=
Zz
T
µ
Thay các thông số này vào công thức ta tính được:
063039.894,28.0027,0
2
=−+
ZZ
TT





==⇒
Vây ta tính được: T
z
=1859
0
K; p
z
=103 bar
3.4/Qúa trình giãn nở:
-Tỷ số giản nỡ trước:
7,12,1
÷=
ρ
chọn
7,1
=
ρ
Page 18
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3