Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát tri ển mạnh. Bên
cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến
ngành động lực và sản xuất ôtô chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô
nổi tiếng trên thế giới, cùng sản xuất và lắp ráp ôtô. Để gáp phần nâng cao trình
độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo đó là yêu
cầu cấp thiết. Có như vậy ngành ôtô của ta mới phát tri ển được.
Đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã học, tự tính toán động học,
động lực học và tính toán thiết kế hệ thống làm mát của động cơ theo thông s ố
kỹ thuật. Trong quá trình tính toán em đã được sự giúp đỡ và hướng dẩn rất tận
tình của thầy Phùng Xuân Thọ và các thầy trong bộ môn động lực, nhưng vì mới
lần đầu làm đồ án về môn học này nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh
khỏi sự sai sót, vì vậy em rất mong sự xem xét và giúp đỡ chỉ bảo của các thầy
để bản thân ngày càng được hoàn thiện hơn về kiến thức kỹ thuật.
Sinh viên th ưc hi ện
Lê T ấn Quan

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Page 1


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC
HỌC ĐỘNG CƠ DFV5-0416
1. VẼ ĐỒ THỊ.

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Page 2


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

Đối với động cơ 5 kỳ tăng áp tuabin khí : Pk = ( 0,14 ÷ 0,4 ) chọn Pk = 0,14 [MN/m2]
Suy ra: Pa = 0,9.Pk =0,9.0,14 =0,126 [MN/m2]

-

Áp suất cuối kỳ nén:
p c = p a.ε n1 = 0,126.15,81,36 = 5,528

-

[MN/m2]

Tỷ số giản nở sớm:
ρ=1,20
Áp suất cuối quá trình giản nở:

Pz
Pz = = 0,3509 [MN/m2]
Pb = n 2 =
n2
Thể tích


SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Pnx. = cosnt

Page 3

=> Pc. = Pnx.


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

Rút ra ta có:
i=

Đặ t :

Vnx
Vc

V
p nx = p c . c
 Vnx







⇒ Pgnx

 V
= Pz .  z
 Vgnx


Pz
 Vgnx 


 Vz 

= const

=

n2





n2

Pz
n2

 Vgnx 

in1

1/in1

Pc/in1

Pn(mm)

in2

1/in2

Pz/in2

Pgn(mm)

1Vc

1

0,04113

10

1

1

5,528


8,8

200

2Vc

2

0,08227

20

2,5847

0,3869

2,1387

48,61

2,3784

0,4205

4,6476

105,63

3Vc


6,6807

0,1497

0,8275

18,81

5,6569

0,1768

1,9541

44,41

5Vc

5

0,20566

50

9,0696

0,1103

0,6095


26,75

7Vc

7

0,28793

70

11,6431
14,380
8

0,0695

0,3844

8,74

11,386

0,0878

0,9704

22,05

SVTH: Lê Tấn Quan



11Vc

11

0,45246

110

12Vc

12

0,49359

120

13Vc

13

0,53473

130

14Vc

14

0,57586

4
23,442
3
26,712
1
30,093
9
33,581
7
37,170
2
39,000
9
40,855
43,869
2

0,0579

0,3201

7,28

13,4543

0,0743

0,8212

18,66


0,2069

4,7

20,0328

0,0499

0,5515

12,53

0,0332

0,1837

4,18

22,3345

0,0448

0,4952

11,25

0,0298

0,1646


28,295

0,0353

0,3902

8,87

0,0245

0,1353

3,08

29,5198

0,0339

0,3747

8,52

0,0228

0,126

2,86

31,5008

.

0,04113
= 0,004113
10

Lớp: 13C4A

[]

. [ ]

Page 5


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xi lanh,tr ục tung
biểu diễn áp suất khí thể.
+ Từ các số liệu đã cho ta xác định được các tọa độ đi ểm trên hệ trục tọa độ.
Nối các tọa độ điểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và
đường cong giãn nở.
+ Hiệu chỉnh đồ thị công:
Thể tích buồng cháy :
-

-

V
Vhbd = = h =

Điểm bắt đầu quá trình nạp : r(Vc;Pr) = (0,04113;0,1323)
Điểm mở sớm của xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1
Điểm đóng muộn của xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4
Điểm đóng muộn của xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α2
Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3
Điểm y (Vc, Pz) = (0,04113;8,8)
Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (ρVc, Pz) = (0,04936;8,8).

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Page 6


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

Điểm áp suất cực đại thực tế: z’’(ρ/2Vc, Pz) = (0,02468;8,8)
Điểm c’’ = (0,04113;4,776)
Điểm b’’ = (0,6499;0,23845)
Nối các điểm lại ta được đồ thị công

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Page 7


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong


14
4

5

13

5

12

6

7

z'

4,5

10

9

8

11

3,75


7

b
b''
a' a

8

9

5

1

Hình 1: Đồ thị công

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Page 8

1'

2'

3'

4'


+ Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng OO’

λ.R
0,24.43
=
= 8,88
2 µ s 2.0,0007081

[mm]

.
+ Từ tâm O’ của đồ thị brick kẻ các tia ứng v ới 10 0 ; 200…1800. Đồng thời đánh
số thứ tự từ trái qua phải 0;1,2…18.
+ Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu, trục hoành
biểu diễn khoảng dịch chuyển của piston.

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Page 9


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

+

Gióng các điểm ứng với 10 0 ; 200…1800 đã chia trên cung tròn đồ thị brick

xuống cắt các đường kẻ từ điểm 100 ; 200…1800 tương ứng ở trục tung của đồ

+ Từ các điểm 0;1;2…kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường song song
với AB kẻ từ các điểm 0’;1’;2’…tương ứng tạo thành các giao đi ểm. N ối các giao
điểm này lại ta có đường cong giới hạn vận tốc của piston. Kho ảng cách t ừ
đường cong này đến nửa đường tròn biểu diễn trị số tốc độ của piston ứng v ới
các góc .

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Page 10


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

α [độ]

V = f(x)
X = f(α)

Hình 2 : Đồ thị chuyển vị

Hình 3 : Đồ thị vận tốc

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

v = f (α )


jmax
=
jmaxbd

=

-3713,6218 [m/s 2]

91,61 [m/s 2.mm]

+ Giải gia tốc của Piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp TôLê
Cách tiến hành cụ thể như sau:

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Page 12


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R . Từ A dựng đoạn thẳng AC = Jmax = Rω2(1+λ). Từ B
dựng đoạn thẳng BD = Jmin = -Rω2(1-λ) , nối CD cắt AB tại E.
Lấy EF = -3λRω2 . Nối CF và DF . Phân đoạn CF và DF thành những đoạn nhỏ
bằng nhau ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 , … và 1’ , 2’ , 3’ , 4’ , … như trên hình 1.6.
Nối 11’ , 22’ , 33’ , 44’ , … Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của
hàm số : j = f(x).

C

Hình 4 : Đồ thị gia tốc

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Page 13

2

3

J = f ( x)

4

5

6 D

S


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

1.2.2. Tính toán động lực học.
1.2.2.1. Đường biểu diễn lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh
tiến

− PJ = f ( x )


SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Page 14


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

Lực quán tính Pjmax:
Pj max =

− m. j max
FP

FP- diện tích đỉnh piston
π .D 2 π .86 2
FP =
=
= 5808,8048
4
4

Pj max =

⇒

− 1,08.6412,9042
= −1,1923


[mm].

Từ B dựng đoạn thẳng BD thể hiện Pjmin.
Giá trị biểu diễn của Pjmin là:
BD =

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Pj min

µP

=

0,7308
= 16,61
0,044

[mm].

Page 15


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

Nối CD cắt AB ở E.
Lấy EF:

như sau:

+ Vẽ hệ trục tọa độ p - v. Trục hoành đặt ngang v ới đ ường bi ểu di ễn
thị công.

SVTH: Lê Tấn Quan

Lớp: 13C4A

Page 16

p0

trên đồ


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

+ Chọn tỉ lệ xích:

µα = 2

[độ/mm].

µ p = 0,044( MN / m 2 .mm)

.

+ Dùng đồ thị Brick để khai triển đồ thị p-v thành p-α.
+ Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, dựng các đường song song v ới tr ục Op c ắt


p J = f (α )

cũng thông qua đồ thị brick để

chuyển tọa độ. Việc khai triển đồ thị tương tự khai tri ển P-V thành P=f( α).
Nhưng lưu ý ở tọa độ p-α phải đặt đúng trị số dương của pj.
c) Vẽ đồ thị

p1 = f ( α )

SVTH: Lê Tấn Quan

.

Lớp: 13C4A

Page 17


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

p1 = p kt + p j

Theo công thức

. Ta đã có

p kt = f ( α )


160
170
180
190
200
210
220
230
240

SVTH: Lê Tấn Quan

P1 (mm)
-21,2
-20,2
-18,6
-16,2
-13
-9,3
-5,3
-1,3
2,4
5,8
8,7
10,9
12,6
13,8
14,5
14,9
15,1

13,6
13,6
13,6
13,4
13
12,3
11,1

Page 18

Pkt [mm]
1
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5

450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600

SVTH: Lê Tấn Quan

11,6
9,7
7,8
5,9
5,2
4,2
5,2
10,5
25,3
47,9
101,3

4,3
0,9
-2,8
-6,8
-10,8
-14,5
-17,7
-20,1
-21,7
-22,2
-21,7
-20,1
-17,7
-14,5
-10,8
-6,8
-2,8
0,9
4,3
7,2
9,4
11,1
12,3
13
13,4
13,6
13,6
13,6
13,6
13,6

8
7
6,5
6
5,5
4,5
4,3
3
2,5
1,5
1
1
1


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720


Page 20

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1


Đồ Án Môn Học: Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong

α
(độ
)

Pkt =
f(α)

P1
=
f(α)

Pj =

, lực pháp tuyến

.

Các đồ thị: T = f(α), Z = f(α), N = f(α) được vẽ trên cùng một hệ to ạ độ.
Áp dụng các công thức:
T = P1 .

sin( α + β )
cos( β )

Z = P1 .

cos( α + β )
cos( β )

N = P1 .tg ( β )

.

Quá trình vẽ các đường này được thực hiên theo các bước sau:

+ Chọn tỉ lệ xích:

SVTH: Lê Tấn Quan

µα = 2

[độ/mm].


tg ( β )

sin( α + β )
cos( β )

;

. Dựa vào đồ thị khai triển p= f(α) ta có các giá trị của p1.Từ đó

ta lập được bảng sau:
α
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
144
150

P1

1
0,9426
0,8605
0,7598
0,6458
0,5232
0,4725
0,3953

T
[MN/m2]
0
-0,1908
-0,3432
-0,431
-0,4361
-0,3627
-0,2267
-0,0583
0,1085
0,2552
0,3608
0,4127
0,4212
0,3921
0,3338
0,3077
0,2592

Lớp: 13C4A

-0,0071
-0,007
-0,0631
-0,1582
-0,2684
-0,3792
-0,4773
-0,5528
-0,5814
-0,6074

tg(β)
0
0,0417
0,0824
0,1209
0,1562
0,1871
0,2124
0,2315
0,2433
0,2473
0,2433
0,2315
0,2124
0,1871
0,1562
0,1426
0,1209


230
240
250
260
270
280
288
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420
430
432
440
450
460
470
480
490


16,9
17,3
18,2
18,4
19,1
19,3

SVTH: Lê Tấn Quan

0,2646
0,1326
0
-0,1326
-0,2646
-0,3953
-0,5232
-0,6458
-0,7598
-0,8605
-0,9426
-1
-1,0271
-1,0235
-1,0189
-0,9722
-0,8863
-0,7624
-0,6047
-0,4194
-0,2147

-0,2331
-0,1797
-0,2028
-0,3522
-0,6732
-0,8839
-0,957
0
1,6655
2,3602
1,764
1,4592
1,0997
0,9069
0,8159
0,7701
0,7638
0,7612
0,7548
0,6967
0,6385
0,5484

Lớp: 13C4A

-0,9679
-0,9921
-1
-0,9921
-0,9679

-0,7861

Page 24

-0,6431
-0,6592
-0,6644
-0,6592
-0,6431
-0,6196
-0,5642
-0,4912
-0,3943
-0,2856
-0,1764
-0,0849
-0,0171
0,0212
0,0285
0,0584
0,1143
0,3076
0,8968
1,9211
4,3574
5,5352
7,5834
5,1296
2,3501
1,2741

-0,0824
-0,0417
0
0,0417
0,0824
0,1209
0,1562
0,1871
0,2124
0,2315
0,2345
0,2433
0,2473
0,2433
0,2315
0,2124
0,1871

0,0547
0,0277
0
-0,0277
-0,0547
-0,0809
-0,1017
-0,1169
-0,1224
-0,1182
-0,1038
-0,0849

520
530
540
550
560
570
576
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

19,5
19,4
19,1
18,1
17,9
16,6
16,1

-0,8605
-0,9426
-1
-1,0271
-1,0189
-0,9722
-0,8863
-0,7624
-0,6047
-0,4194
-0,2147
0

0,4489
0,3374
0,2224
0,1056
0
-0,0969
-0,1874
-0,2592
-0,2952
-0,3223
-0,3779
-0,4045
-0,3938
-0,3401
-0,2332
-0,0859
0,0807

0,9776
1

-0,7434
-0,7909
-0,8134
-0,7901
-0,7876
-0,7246
-0,6857
-0,6074
-0,5578
-0,5337
-0,46
-0,3642
-0,2561
-0,1491
-0,0577
-0,0055
-0,0099
-0,0806
-0,2153
-0,3954
-0,592
-0,766
-0,8904
-0,9328

0,1562
0,1209

-0,0793
-0,0891
-0,0962
-0,1095
-0,1131
-0,1059
-0,0878
-0,0577
-0,0203
0,0183
0,0542
0,0807
0,0928
0,0888
0,0692
0,038
0

+ Vẽ hệ trục tọa Decac trong đó trục hoành bi ểu thị giá trị góc quay trục khuỷu,
trục tung biểu diễn giá trị của T,N,Z. Từ bảng 2 ta xác định được tọa độ các điểm
trên hệ trục, nối các điểm lại bằng các đường cong thích hợp cho ta đồ thị biểu
diễn:

T = f (α ) Z = f (α ) N = f (α )

SVTH: Lê Tấn Quan

;

Lớp: 13C4A