Đồ án mơn học Động Cơ Đốt Trong.
Lời nói đầu
Ngành ô tô giữ một vai trò rất quan trọng trong hoạt động và phát triển của xã
hội. Ơ tơ được sử dụng phổ biến để phục vụ nền kinh tế quốc dân và trong lĩnh vực
quốc phòng.
Nhiều tiến bộ khoa học kỹ thuật và công nghệ mới đã áp dụng nhanh chóng vào
cơng nghệ chế tạo ơ tơ. Các tiến bộ khoa học đó đã được áp dụng nhằm mục đích
giảm nhẹ cường độ lao động cho người lái, đảm bảo an tồn cho xe,người, hàng hố
và tăng vận tốc trung bình cũng như tăng tính kinh tế của xe.
Nền kinh tế của nước ta đang trên đường phát triển, hiện nay nhiều loại xe đã và
đang sản xuất,lắp ráp tại Việt Nam, các thông số kỹ thuật phù hợp với điều kiện thời
tiết, khí hậu và địa hình phức tạp.
Ở nước ta hiện nay, sử dụng nhiều chủng loại xe khác nhau, đặc biệt chủng
loại xe Toyota chiếm một lượng lớn. Chính vì vậy việc tìm hiểu, đánh giá, kiểm
nghiệm các hệ thống, cụm, cơ cấu cho xe là vấn đề hết sức cần thiết, nhằm có biện
pháp khai thác sử dụng xe một cách hợp lý và có hiệu quả cao hơn.
Nhiệm vụ đồ án được giao là: Tính tốn kiểm nghiệm động cơ Toyota 1RZ-E ở
chế độ Neđm.
Trong điều kiện thời gian có hạn nên chỉ là bước khảo sát, kiểm nghiệm đánh giá
một số nội dung nhưng đây là cơ sở cho việc xem xét và so sánh thực tế khai thác sử
dụng động cơ,để từng bước nâng cao chất lượng khai thác động cơ.
Trong quá trình thực hiện đồ án em được sự hướng dẫn tận tình của các thầy
trong Bộ mơn Động cơ đặc biệt là sự giúp đỡ của thầy: Nguyễn Hà Hiệp đã giúp em
hoàn thành đồ án.Tuy nhiên, do lần đầu tiên được tiếp xúc, làm đồ án về động cơ
nên trong q trình thực hiện cịn nhiều sai sót.Kính mong nhận được sự chỉ dẫn thêm
của các thầy giáo.
Em xin chân thành cảm ơn.

Trang 1

Đồ án mơn học Động Cơ Đốt Trong.

PHẦN I
TÌM HIỂU VỀ ĐỘNG CƠ TOYOTA 1RZ-E
1.1: Giới thiệu chung:
Động cơ Toyota 1RZ-E, do hóng xe Toyota Nhật Bản chế tạo. Xe sử dụng động
cơ. Đây là loại xe hạng trung, xe được sử dụng trong ngành du lịch để chở khách
Động cơ xăng, 4 kỳ, 4 xylanh được bố trớ một hàng.
Đây là loại động cơ tạo hốn hợp bên ngoài và đốt cháy cưỡng bức. Động cơ có
bộ chế hũa khớ để hũa trụn xăng cùng khơng khí tạo thành hỗn hợp cháy để nạp vào
xylanh động cơ và có bộ đánh lửa để đốt cháy cưỡng bức hỗn hợp. Động cơ sử dụng
cơ cấu phối khí kiểu xu páp treo, hệ thống làm mát bằng nước làm mát kết hợp với
làm mát bằng kơng khí ( Sử dụng quạt làm mát nắp ở một đầu trục khuỷu)
Một số tính năng của động cơ:

Trang 2


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
TT
Cỏc thụng số
(1)

(2)

Giỏ trị

Đơn vị

(3)


(4)

1

Đường kính xy lanh (D)

86

mm

2

Hành trỡnh cụng tỏc (S)

86

mm

3

Thể tớch cụng tỏc (Vh)

0,500

dm3

4

Tỷ số nộn ()


9,5

5

Momen xoắn lớn nhất (MeMax)

167

Nm

6

Tốc độ quay ứng với mụmen xoắn lớn nhất nMemax

2600

v/ph

7

Cụng suất lớn nhất

81

kW

8

Tốc độ quay ứng với mụmen xoắn lớn nhất nNemax


5200

v/ph

9

Số xy lanh (i)

4

10 Số kỳ (ụ)

4

10 Dung tớch thựng nhiờn liệu

lớt

11 Dầu bôi trơn
12 Dầu thay thế
13 Dung tích dầu bơi trơn

lớt

14 Khe hở xu pỏp nạp

0,25  0,3

mm


15 Khe hở xu pỏp thải

0,23  0,25

mm

16 Độ võng dây đai máy phát

10  15

mm

17 Độ võng dây đai máy nén khí

15  20

mm

230

kg

18 Trọng lượng của động cơ
Trang 3


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
1.2 CÁC CƠ CẤU CỦA ĐỘNG CƠ.
Động cơ bao gồm ba cơ cấu chính là: Cơ cấu khuỷu trục- thanh truyền, cơ cấu

phối khí và cơ cấu truyền động.
1.2.1. Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền.
Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền của động cơ làm nhiêm vụ tiếp nhận lực do khí
cháy sinh ra trong buồng cháy và biến đổi chuyển động tịnh tiến lên xuống của Piston
thành chuyển động quay của trục khuỷu.
Cơ cấu khuỷu trục - thanh truyền gồm hai nhóm chi tiết : Nhóm chi tiết cố định
và nhóm chi tiết chuyển động . Nhóm chi tiết cố định gồm thân máy, nắp xy lanh, ống
lót xy lanh và máng dầu. Nhóm chi tiết chuyển động gồm nhóm Piston, thanh truyền,
trục khuỷu, bánh đà.
1.2.1.1. Nhóm chi tiết cố định.
a: Thõn mỏy:
Thõn mỏy kiểu thõn xy lanh- hộp trục khuỷu. Thõn xy lah chịu lực, lực khớ thể
truyền tỏc dụng trờn nắp xy lanh truyền cho thõn xy lanh qua gu-dụng nắp xy lanh sau
đó truyền lờn thõn mỏy.
Kết cấu này có ưu điểm:
- Xy lanh được đúc liền trên cùng một vỏ thân, liền với hộp trục khuỷu làm tăng độ
cứng vững, giảm biến dạng của xy lanh và ổ trục.
- Giảm bớt được bề mặt lắp ghép, gia công khối thân máy đơn giản, giảm được độ dày
của thân và hộp trục khuỷu tại vị trí vách ngăn, giảm trọng lượng khối thân máy, tiết
kiệm kim loại.
Để nâng cao độ cứng vững cho thân máy, ổ trục chính được đúc liền với vách
ngăn, trên vách sử dụng nhiều gân tăng cứng. Bố trí đủ ổ trục 4 xy lanh 5 ổ trục. Hạ
thấp mặt phân chia nửa trên- nửa dưới của hộp trục khuỷu so với đường tâm trục
khuỷu để bắt ghép các chi tiết lên phần nửa trên để khối kim loại lớn chịu lực.
Thân máy được làm mát bằng nước làm mát, có các khoang áo nước tại các vách

Trang 4


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.

ngăn quanh các xy lanh. Làm mát bằng nước làm mát kết hợp với quạt gió làm mát.
Thân máy được đúc bằng hợp kim nhơm
b: Nắp xy lanh (nắp mỏy):
Trên mặt phía dưới của nắp xy lanh có buồng cháy 1 và đế xu pỏp thải 2, xu pỏp
nạp 4, cỏc lỗ lắp bugi 3. Trờn mặt thành trong, cú cỏc rónh 6 để dẫn hỗn hợp vào và
các rónh 5 để tuần hoàn nước làm mát trong các áo nước của khối xy lanh. Trên mặt
ngồi của nắp xy lanh có các rónh để dẫn khí thải ra. Trong các khoang buồng cháy
của nắp xy lanh được ép các ống dẫn hướng cho xu páp nạp và thải. Nắp xy lanh được
cố định với khối xy lanh bằng bu lông thông qua đệm nắp áy 7. Nắp xy lanh được dúc
bằng hợp kim nhôm.

Hỡnh 1 – Nắp xy lanh
1: Buồng chỏy; 2- Đế xu páp thải; 3 – Lỗ lắp bugi; 4 – Đế xu páp nạp; 5 – Rónh
tuần hồn nước làm mát; 6 – Rónh hỗn hợp nạp; 7 – Đệm nắp máy.
c: Ổ trục, bạc lót, đệm bao kín:
- Kết cấu ổ trục được bố trí theo kiểu treo. Ổ được chia thành hai nửa: Nửa trên làm
liền với thân máy, nửa dưới được bắt ghép với nửa trên nhờ bu lơng.
- Bạc
- Đệm bao kín:

Trang 5


Đồ án mơn học Động Cơ Đốt Trong.
1.2.1.2. Nhóm chi tiết chuyển động.
Các thông số của động cơ ở chế độ kiểm nghiệm
S TT
1
2
3

4
5
6
7
8
9
1
1
1
1

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Tờn cỏc thụng số

Giỏ trị

Momen quay cú ớch lớn nhất Memax

Tốc độ quay của động cơ ứng với Memax là nMemax
Cụng suất cú ớch lớn nhất Nemax
Tốc độ quay của động cơ ứng với Nemax là nNemax
Hành trỡnh của Piston S
Đường kính Piston D
Tốc độ trung bỡnh của Piston CTB
Số xylanh động cơ i
Tỷ số giữa hành trỡnh Piston và đường kính xylanh a=S/D
Tỷ số nộn ồ
Thể tớch cụng tỏc Vh
Số kỳ động cơ ụ
Thứ tự cụng tỏc:
1-3-4-2

167
2600
81
5200
86
86
15.0
4
86/86
9,5
0,500
4

Trang 6

Đơn

vị
Nm
v/ph
kW
v/ph
mm
mm
m/s

dm3


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.

Trang 7


Đồ án mơn học Động Cơ Đốt Trong.

PHẦN II
TÍNH TỐN CHU TRÌNH CƠNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ
2.1. MỤC ĐÍCH.

- Tớnh toỏn chu trỡnh cụng tỏc nhằm xác định các thông số của động cơ ở các
quỏ trỡnh trao đổi khí, quá trỡnh nộn, quỏ trỡnh chỏy và gión nở sinh cụng.
- Xác định các tham số đặc trưng cho chu trỡnh cụng tỏc và sự làm việc của
động cơ, đó là tham số chỉ thị và tham số có ích.
- Trên cơ sở tham số của từng quá trỡnh dựng đồ thị công để làm cơ sở cho việc
tỡnh toỏn động lực học, tính sức bền và đồ thị mài mũn cỏc chi tiết của động cơ
- Dựng đường đặc tính ngồi của động cơ.

- Để thực hiện cho q trỡnh tớnh toỏn, ta chon số liệu ban đầu.
2.2. CHỌN CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU.

Nội dung
- Công suất lớn nhất của động cơ

Kết quả

Nemax =

110
81

Hay Nemax =

- Tốc độ vũng quay trục khủy ở chế độ Nemax là nNemax =

5200

- Số kỳ của động cơ

ụ

=

4

- Số xy lanh của động cơ

i


=

4



- Tỷ số nộn

Đơn vị
Mó lực
kW
v/ph

9,5

=

- Hệ số dư lượng khơng khí : ở chế độ Nemax quỏ trỡnh chỏy kiệt
giảm và do tốc độ lớn nên cản trở khí động lớn nên với ỏ = 0.85 ữ
0.90 chọn

ỏ

0,85

=

- Nhiệt độ môi trường: Chọn nhiệt độ trung bỡnh của moi chất ở nước ta là T= 24 o C vậy
= 273 + =


0

K

297

- Áp suất môi trường: Giá trị ấp suất khí quyển ở độ cao mực nước biển là p = 1,03 . 105
N/m2

Để

tiện

trong

tính

tốn

,

lấy p0=
- Hệ số nạp : Động cơ có cơ cấu phân phối khí xu pap treo nên =

Trang 8

0,103
0,75


MN/m2


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
0,75 0,82. Ở chế độ Nemax tốc độ quay lớn nên thời gian nạp ngắn
và cản trở khí động lớn, chọn

=

- Áp suất cuối quỏ trỡnh thải pr: Ở chế độ Nemax tốc độ quay của
động cơ cao vận tốc dũng khớ thải lớn, sức cản trờn đường thải tăng :
pr = ( 1,1  1,2). 105 N/m2 Chọn

0,12

pr =

MN/m2
- Nhiệt độ cuối quá trỡnh thải Tr : Ở chế độ Nemax , tốc độ quay lớn
thời gian tạo hỗn hợp giảm, chỏy rớt nhiều Tr tăng .

1100

0

K

= 900  1100 K chọn
=
- Độ sấy nóng hỗn hợp T: ở chế độ Nemax số vũng quay trục khuỷu

0

lớn, vận tốc dũng khớ nạp lớn, thời gian tiếp xỳc giữa khớa nạp và
15

cỏc chi tiết núng giảm.
Với = 10  30 K
0

chọn

0

K

=

- Chỉ số nén đa biến trung bỡnh n1:
Với n1 = 1,34  1,37 chọn

n1

1,37

=

- Hệ số sử dụng nhiệt  z: Ở chế độ Nemax thời gian cấp nhiệt nước làm
mát ngắn, lọt khí giảm, lọt khí giảm. Nhiên liệu cháy tốt nhiệt tỏa ra
nhiều do đó chọn


0,92

=

- Nhiệt trị thấp của nhiờn liệu . Nhiệt trị thấp của xăng là
44.103

=

KJ/kgnl

- Chỉ số dón nở đa biến trung bỡnh n2 : ở chế độ Nemax hiện tượng
1,23

cháy rớt kéo dài n2 giảm. Với n2 = 1,231,27 chọn n2
 nl

-Trọng lượng phân tử nhiên liệu

-

Hệ số kết cấu ở= 1/5,1ữ1/3,2

-

Áp suất tăng áp pk:
Động cơ xăng tăng áp thấp

-


Chọn

ở

=

=

114

Kg/kmol

0.30

0,15
pk

=

MN/m2
0,288

Hằng số khớ của khụng khớ
R

=

-

Hệ số nạp phụ


-

Hệ số quột buồng chỏy ỗr= 1,05ữ 1,15 chọn ỗr

Ä = 1,02ữ1,07

chọn Ä

=

0,105

=

1,08

Trang 9

KJ/kgđộ


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
- Chỉ số nén đoạn nhiệt của khơng khí
k
- Nhiệt rung riêng đẳng áp của khơng khí

1,41

=


Cp

=

1,003

KJ/kgđộ

0,1335

MN/m2

Áp suất của khí thải trước cửa vào tua bin khí dùng để dẫn động bơm tăng áp pp=
(0,85ữ0,92)pk chọn pp = 0,89pk
pp= 0,89.0,15 =

- Hiệu suất đoạn nhiệt của bơm tăng áp: được chọn theo
0,75

kết cấu của bơm tăng áp
= 0,72ữ0,78 chọn

=

2.3. Quỏ trỡnh tớnh toỏn nhiệt:
* Qỳa trỡnh trao đổi khí.
+ Mục đích: Xỏc định các thông số cuối quá trỡnh nạp như áp suất pa và nhiệt
độ Ta.
- Hệ số khớ sút r:

Hệ số được xác định theo công thức:
Thay số vào ta được:
- Nhiệt độ cuối quá trỡnh nạp Ta:
Giỏ trị của Ta được xác định theo công thức sau:
[ 0K]
Thay số vào ta được:
[ 0K]
- Áp suất cuối quỏ trỡnh nạp pa:
Giỏ trị của pa được xác định theo công thức sau
[MN/m2]
Thay số vào ta được:
[MN/m2]
Trang 10


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
* Quỏ trỡnh nộn.
+Mục đích: Xác định các thơng số như áp suất pc và nhiệt độ Tc cuối quỏ trỡnh
nộn
- Áp suất cuối quỏ trỡnh nộn pc:
Giỏ trị của pc được xác định theo công thức sau:
pc = pa . [MN/m2]
Thay số vào ta được:
[MN/m2]
- Nhiệt độ cuối quỏ trỡnh nộn Tc:
Giỏ trị của Tc được xác định theo công thức sau:
Tc = Ta . [K]
Thay số vào ta được:
[0K]
* Quỏ trỡnh chỏy.

++Mục đích: Xác định các thơng số như áp suất p z và nhiệt độ Tz cuối quỏ
trỡnh chỏy
Tính tốn tương quan nhiệt hóa.
Mục đích tính tốn tương quan nhiệt hóa là xác định những đại lượng đặc trưng
cho quá trỡnh chỏy về mặt nhiệt húa để làm cơ sở cho việc tính tốn nhiệt động.
- Lượng khơng khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn một kg nhiờn liệu ở thể lỏng
là:
[Kmol/kgnl]
Trong đó:
gC, gH và g0: là thành phần nguyên tố tính theo khối lượng của Cacbon,
Hydro và Oxy tương ứng chứa trong một kg nhiên liệu. Trị số các thành phần đối với
nhiên liệu xăng:
Với xăng gC = 0,855; gH = 0,145 và gO = 0
Thay số vào biểu thức trên ta được:
[ Kmol / kgnl]
Trang 11


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
- Lượng không khí nạp thực tế vào xylanh ứng với 1kg nhiên liệu:
Lượng khơng khí Mt được xác định theo cơng thức:
[ Kmol / kgnl]
Thay số vào ta được:
[ Kmol / kgnl]
- Lượng hỗn hợp cháy M1 tương ứng với lượng không khí thực tế M t đối với
động cơ xăng được xác định theo biểu thức:
[ Kmol / kgnl]
- Ở đây nl trọng lượng phân tử nhiên liệu
nl = 114


[ Kg / kmol]

Thay số vào ta được:
[ Kmol / kgnl]
- Số Kmol sản vật chỏy M2 ứng với <1 được xác định theo công thức:
[ Kmol / kgnl]
Thay số vào ta được:
[ Kmol / kgnl]
- Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết: .
Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết được xác định theo công thức sau:
Thay số vào ta được:
- Hệ số thay đổi phân tử thực tế: 
Hệ số thay đổi phân tử thực tế được xác định theo cơng thức sau:
Thay số vào ta được:
+Tính tốn tương quan nhiệt động:
- Xác định nhiệt độ cuối quá trỡnh chỏy T z. Để xác định Tz ta sử dụng phương
trỡnh nhiệt động.
Trang 12


Đồ án mơn học Động Cơ Đốt Trong.
(*)
Trong đó:
+ cvc nhiệt dung mol đẳng tích trung bỡnh của hỗn hợp cụng tỏc ở cuối quỏ
trỡnh nộn.
+ cvz nhiệt dung mol đẳng tích trung bỡnh của khí thể tại điểm z.
+ QT là tổn thất nhiệt do nhiờn liệu chỏy khụng hoàn toàn
Khi 0,7 ≤  ≤ 1 . Nhiệt dung mol đẳng tích trung bỡnh của hỗn hợp cụng tỏc ở cuối
quỏ trỡnh chỏy.
[ KJ/kmol độ]

[ KJ/kmol độ]
- Nhiệt dung mol đẳng tích trung bỡnh của hỗn hợp cụng tỏc ở cuối quỏ trỡnh
nộn.
[ KJ/kmol độ]
Thay số vào ta được:
- Tổn thất nhiệt do nhiờn liệu chỏy khụng hoàn toàn: QT

- Từ phương trỡnh nhiệt động (*) ta được:
Rút gọn phương trỡnh trờn ta được:
2,982.10-3.Tz2 + 20,043.Tz – 85702,78 = 0
Giải phương trỡnh và bỏ nghiệm õm ta được:
[0K]
- Tỷ số tăng áp :
Giỏ trị của P được xác định theo công thức sau:
Thay số vào ta được:

Trang 13


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
- Áp suất cuối quỏ trỡnh chỏy pz được xác định theo công thức sau:
[ MN/m2]
Thay số vào ta được:
[ MN/m2]
* Tớnh toỏn quỏ trỡnh gión nở:
- Áp suất cuối quỏ trỡnh gión nở: pb
[ MN/ m2]
Trong đó: ọ = = = 9,5
Thay số vào ta được:
[ MN/ m2]

- Nhiệt độ cuối quá trỡnh gión nở: được xác định theo cơng thức sau:
[0K]
Thay số vào ta được:
[0K]
* Kiển nghiệm kết quả tớnh toỏn:
Kiểm nghiệm kết quả theo cụng thức thực nghiệm sau:
[0K]
Thay số vào ta được:
[0K]
Tỷ số dón nở sớm = =
Với = 11000K đó chọn thỡ sai số như sau:
Kết luận: với sai số giữa tớnh toỏn và kiểm tra , ta cú:
< 3%.Như vậy thơng số đó chọn là hợp lý.
2.4. CÁC THễNG SỐ DÁNH GIÁ CHU TRèNH CễNG TÁC VÀ SỰ LÀM VIỆC CỦA
ĐỌNG CƠ

* Cỏc thụng số chỉ thị:.
- Áp suất chỉ thị trung bỡnh lý thuyết: pi’ :
[MN/m2]
Thay số vào ta được:
Trang 14


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
[ MN/m2]
- Áp suất chỉ thị trung bỡnh lý thuyết: pi
[MN/m2]
Thay số vào ta được:
[MN/m2]
- Suất tiờu hao nhiờn liệu chỉ thị gi : Là nhiờn liệu tiờu hao cho một kW chỉ thị

trong giờ gi đặc trưng cho tớnh kinh tế của chu trỡnh thực tế:
[g/kWh]
Thay số:
[g/kWh]
- Hiệu suất chỉ thị i:
(ở đây QT tính bằng [KJ/kgnl] và gi =[kg/kWh].
Thay số vào ta được:
* Cỏc thụng số cú ớch:
Các thống số có ích là những thông số đặc trưng cho sự làm việc của động cơ.
Để tính các thơng số có ích ta phải tính áp suất tổn hao cơ giới trung bỡnh pcơ và
hiệu suất
- Áp suất tổn hao cơ giới trung bỡnh pcơ
Động cơ có i = 4 và tỷ số: S/D = 1
Trong đó: Đường kính xylanh D=0,086 [m]
Hành trỡnh cụng tỏc S=0,086 [m]
Do đó khi mở hết bướm ga, ta có:
pcơ = 0,05 + 0,0155 . CTB

[MN/m2]

Vận tốc trung bỡnh của Piston ở chế độ Nemax là :
[m/s]
Thay số vào ta được:
[ MN/m2]
- Áp suất cú ớch trung bỡnh pe
Trang 15


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
Giỏ trị của pe được xác định theo công thức sau:

[ MN/m2]

pe = pi - pco
Thay số vào ta được:
[ MN/m2]
Hiệu suất cơ khí :

Giỏ trị của cơ được xác định theo cơng thức sau:
cơ
Thay số vào ta được:
- Hiệu suất cú ớch e:
Giỏ trị của e được xác định theo công thức sau:
Thay số vào ta được:
- Suất tiờu hao nhiờn liệu cú ớch ge :
Giỏ trị của ge được xác định theo cơng thức sau:
[g/KWh]
Thay số vào ta được:
[g/kWh]
-Cơng suất có ích của động cơ ở chế độ quay tớnh toỏn Ne:
pe tớnh bằng [MN/m2]
Vh tớnh bằng [dm3]
n tốc độ quay của trục khuỷu ở chế độ Nemax tớnh bằng [v/ph].
Động cơ Toyota 1RZ-E cú = 86mm = 0,86dm
= 86mm = 0,86dm.
Vh là thể tớch cụng tỏc của Xylanh (dm3).
Vh = S . (D/2)2 . 
Trang 16


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.

Thay số vào ta được:
Vh = 0,86 . (0,86/2)2 . 3,14 = 0,500 [dm3]
Thay số vào ta được:
[kW]
- Mơ men xoắn có ích của động cơ ở chế độ quay tính tốn:
[Nm]
Trong đó: Ne tớnh bằng [KW]
n tớnh bằng [v/ph]
Thay số vào ta được:
[Nm]
* So sỏnh Nemax và Ne tớnh:
Thay số:
* Kết luận phần tớnh nhiệt:
-Với sai số = 2,63% < 3%, nên động cơ đảm bảo được yêu cầu như thiết kế.
2.5. DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGỒI CỦA ĐỘNG CƠ

Mục đích của việc dựng đường đặc tính ngồi của động cơ là để biểu thị sự phự
thuộc của các chỉ tiêu như cơng suất có ích N e , mụ men xoắn cú ớch Me, lượng tiêu
hao nhiên liệu trong một giờ G nl và suất tiờu hao nhiờn liệu cú ớch g e vào tốc độ quay
của trục khuỷu n(v/ph) khi bướm ga mở hồn tồn. Qua đó để đánh giá sự thay đổi
các chỉ tiêu chính của động cơ khi tốc quay trục khuỷu thay đổi
Để dựng đường đặc tính, ta chọn trước thông một số giá trị trung gian của tốc độ
quay n trong giới hạn giữa n min và nmax rồi tính các giá trị biến thiên tương ứng của N e,
Me, ge theo cỏc biểu thức sau:
*

[kW]

*


[Nm]

*

[g/KW.h]
Trong đó:
: Cụng suất cú ớch lớn nhất [kW].
Trang 17


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
: Tốc độ quay ứng với cụng suất cú ớch lớn nhất [v/ph].
: Mô men xoắn lớn nhất ứng với tốc độ quay nN [Nm].
: Suất tiờu hao nhiờn liệu cú ớch ứng với tốc độ quay n N [g/kW
, , : Là cỏc giỏ trị biến thờn của cụng suất, mụ men xoắn và suất tiờu hao nhiờn
liệu cú ớch ứng với tốc độ quay được chọn trước.
Từ các thông số ban đầu và kết hợp tính tốn trên ta có các thơng số sau:
Cơng suất có ích lớn nhất tính được:
emax

= 78,87

[Kw]

N
Mơ men xoắn có ích ứng với tốc độ quay nNemax :

Thay số vào ta được:
MeN =


[Nm]

Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với tốc độ quay nNemax
geN =

272,457

[g/kWh]

* Giỏ trị biến thờn của Gnl được xác định theo từng cặp giá trị tương ứng của g e
và Ne theo biểu thức:
Gnl = ge Ne [kg/h]
Trong đó:

ge được tính bằng [kg/KW.h] và Ne [KW].

* Chọn giỏ trị của n biến thiờn từ nmin = 600 [v/ph] đến nmax = 5200 [v/ph]. Kết
quả tớnh toỏn của , , , Gnl ứng với từng giá trị của n được ghi trong bảng sau:
Bảng giỏ trị Ne , Me , ge , Gnl ứng với từng giỏ trị của n:
n (v/ph)
600
750
900
1050
1200
1350
1500

Ne (kW)
10.028

12.778
15.602
18.488
21.427
24.406
27.413

Me (N.m)
159.624
162.717
165.570
168.181
170.551
172.680
174.569
Trang 18

ge (g/kW.h)
304.985
298.620
292.627
287.004
281.752
276.871
272.361

Gnl (kg/h)
3.058
3.816
4.565

5.306
6.037
6.757
7.466


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
1650
30.438
1800
33.469
1950
36.496
2100
39.505
2200
41.497
2250
42.487
2400
45.429
2550
48.321
2700
51.150
2850
53.907
3000
56.578
3150

59.154
3300
61.622
3450
63.971
3600
66.190
3750
68.268
3900
70.193
4050
71.954
4200
73.539
4350
74.937
4500
76.137
4650
77.127
4800
77.896
4950
78.433
5100
78.726
5200
78.780


176.216
177.622
178.787
179.711
180.193
180.394
180.836
181.037
180.996
180.715
180.193
179.430
178.425
177.180
175.693
173.966
171.998
169.788
167.337
164.646
161.713
158.539
155.124
151.469
147.572
144.840

Trang 19

268.221

264.452
261.053
258.026
256.213
255.369
253.083
251.167
249.623
248.449
247.645
247.213
247.151
247.460
248.140
249.190
250.611
252.403
254.566
257.099
260.003
263.278
266.923
270.939
275.326
278.457

8.164
8.851
9.527
10.193

10.632
10.850
11.497
12.137
12.768
13.393
14.011
14.624
15.230
15.830
16.424
17.012
17.591
18.161
18.720
19.266
19.796
20.306
20.792
21.250
21.675
21.937


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
Me
Me
Ne
ge
Gnl


= 2 (g/KW.h)/mm
= 0,2 (KW)/mm

Ne
ge = 0,4 (N.m)/mm
Gnl = 0,1 (kg/h)/mm

Ne (KW)
Me (N.m)

Gnl (kg/h)

ge (g/KW.h)

600

1200

1800

2400

3000

3600

4200

4800


5200

(v/ph)

Ðo thi: Ðac tinh ngoai cua dong co Toyota 1RZ - E

Đồ thị đặc tính ngồi của động cơ:
Chọn tỷ lệ xích Ne

= 0,2 [kW]/mm;

Me = 2,0

Gnl = 0,1 [kg/h]/mm ; ge
n

= 10

= 0,4

[Nm]/mm
[g/kWh]/mm

[v/ph]/mm

2.6.Dựng đồ thị công chỉ thị của chu trình cơng tác.
a. Khỏi quỏt:
Đồ thị cơng chỉ thị là đồ thị biểu diễn quá trỡnh của chu trỡnh cụng tỏc xảy ra trong
Xylanh động cơ trên hệ tọa độ p-V. Việc dựng đồ thị được chia ra làm hai bước:

+)Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết.
+) Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết để được đồ thị công chỉ thị thực tế.
Đồ thị công chỉ thị lý thuyết được dựng theo kết quả tính toán chu trỡnh cụng tỏc khi
chưa xét đến các yếu tố ảnh hưởng của một số quá trỡnh làm việc thực tế trong động
cơ
Trang 20


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
Đồ thị công chỉ thị thực tế là đồ thị đó kể đến các yếu tố ảnh hưởng khác nhau như
góc đánh lửa sớm hoặc góc phun sớm nhiên liệu, góc mở sớm và đóng muộn xupap
cũng như sự thay đổi thể tích khi cháy.
b. Dựng đồ thị công chỉ thị lý thuyết:
Tỷ số dón nở sớm = =
AB(mm
)
172

OO’ (mm) ỡp (Mpa/mm)
12.90
0,032

Vh(dm)
0,500

ỡv (dm/mm)
2,9.10-3

Trong đó:
p Tỷ lệ xích áp suất trên đồ thị cơng

v Tỷ lệ xích thể tích trên đồ thị cơng

[dm3/mm]

-Thể tớch cuối quỏ trỡnh nộn Vc
Giỏ trị của Vc được xác định theo công thức sau:
[dm3]

Vc=
Thay số vào ta được:
Vc==0,0588

[dm3]

- Thể tớch cuối quỏ trỡnh nạp Va
Giỏ trị của Va được xác định theo công thức sau:
[dm3]

Va=Vc+Vh
Thay số vào ta được:
Va=0,0588+0,500=0,5588

[dm3]

Theo kết quả phần tớnh toỏn nhiệt, ta cú:
-Nhiệt độ cuối quỏ trỡnh nạp:
Ta=348,808

[0K]


- Áp suất cuối quỏ trỡnh nạp:
pa= 0,085

[MN/m2]

- Nhiệt độ cuối quá trỡnh nộn:
Tc= 802,31
Trang 21

[0K]


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
- Áp suất cuối quỏ trỡnh nộn:
[MN/m2]

pc= 1,86
- Nhiệt độ cuối quá trỡnh chỏy:

[0K]

Tz= 2966,59
- Áp suất cuối quỏ trỡnh chỏy:

[MN/m2]

pz= 7,53
- Nhiệt độ cuối quá trỡnh gión nở:

[0K]


Tb= 1767,59
- Áp suất cuối quỏ trỡnh gión nở:

[MN/m2]

pb= 0,472
Bảng giá trị trên đường gión nở đa biến.
e1,2
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.8
3.4
4.0
4.8
5.6
6.6
7.0
7.6
8.0
8.4


Vn,đ = Va/e1,2

pn = pa.

pđ = pb.

pn (mm)

pd (mm)

0.559
0.508
0.466
0.430
0.399
0.373
0.349
0.329
0.310
0.294
0.279
0.200
0.164
0.140
0.116
0.100
0.085
0.080
0.074

0.070
0.067

0.085
0.097
0.109
0.122
0.135
0.148
0.162
0.176
0.190
0.205
0.220
0.348
0.455
0.568
0.729
0.900
1.128
1.222
1.368
1.468
1.569

0.472
0.531
0.591
0.652
0.714

0.777
0.841
0.907
0.973
1.039
1.107
1.675
2.126
2.597
3.250
3.928
4.808
5.169
5.719
6.092
6.469

2.656
3.027
3.410
3.805
4.212
4.629
5.057
5.495
5.943
6.400
6.866
10.886
14.203

17.746
22.781
28.138
35.241
38.199
42.755
45.867
49.038

14.750
16.585
18.458
20.368
22.312
24.288
26.294
28.330
30.393
32.483
34.599
52.336
66.452
81.157
101.559
122.762
150.256
161.534
178.728
190.367
202.142


Trang 22


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.
9.0
9.5

0.062
0.059

1.725
1.857

7.041
7.526

53.899
58.043

220.044
235.175

Hiệu chỉnh đồ thị công chỉ thị lý thuyết thành đồ thị công thực tế.
pz' = 0,9pz
=>

= 0,9. 7,53 = 6,777

pb = 6,777/ (9,51,23)


[MPa]

= 0,425

[MPa]

pc'' = 1,2pc = 1,2.1,86= 2,232

[MPa]

Vẽ vũng trũn Brich để xác định và dựa vào góc đánh lửa sớm 23o; và cỏc gúc mở
sớm, đóng muộn xupap nạp, thải ( Bảng dưới). Lần lượt xác định được các điểm
c’ ,f, ao, b’,d trờn hỡnh vẽ.
Theo bảng 5-1: Các giá trị tối ưu của pha phối khí
Supap nạp

Supap thải

Mở sớm (f)

Đóng muộn (ao)

Mở sớm (b’)

Đóng muộn (d)

Giỏ trị

50ữ80


40ữ50

40ữ50

50ữ60

Lựa chọn

64

50

45

55

Trang 23


Đồ án môn học Động Cơ Đốt Trong.

Đồ thị công chỉ thị của động cơ.
Tỷ lệ xớch:

=0,032(Mpa/mm)
=0,0029(dm3/mm)

Trang 24



Đồ án mơn học Động Cơ Đốt Trong.

PHẦN III
TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC
Phần tính tốn động lực học nhằm xác định quy luật biến thiên
của lực khí thể, lực quán tính và hợp lực tác dụng lên piston khi cũng
như các lực tếp tuyến và pháp tuyến tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu.
Trên cơ đó xây dựng đồ thị véc tơ lực (phụ tải) tác dụng lên bề mặt cổ
khuỷu, cổ trục và bạc đầu thanh truyền cũng như đồ thị mài mũn bề
mặt. Từ cỏc đồ thị véc tơ phụ tải, ta biết được một cách định tính tỡnh
trạng chịu lực của bề mặt và mức độ biến thiên của tải thông qua hệ số
va đập. Phần này bao gồm các nội dung sau:
3.1.Triển khai đồ thị công chỉ thị p -V thành đồ thị cơng lực khí thể P k tỏc
dụng lờn Piston, theo gúc quay :
Đồ thị công chỉ thị thể hện sự biến thiên áp suất tuyệt đối bên trong Xylanh theo
sự thay đổi thể tích của xylanh trong suốt một chu trỡnh cụng tỏc (hai vũng quay của
trục khuỷu- tương ứng với 4 hành trỡnh của Piston đối với động cơ 4 kỳ).
Lực khí thể được tạo bởi sự chênh áp suất giữa bề mặt trên và dưới đỉnh Piston
và được xác định như sau:
[MN]
Trong đó:
p : ỏp suất khớ thể trong Xylanh [MPa];
p0 : ỏp suất phớa dưới đỉnh Piston [MPa]
Chọn p0=0,103[MPa] áp suất mơi trường.
D: Đường kính danh nghĩa của Piston, [m].

Trang 25