LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nước ta như một phương tiện đi lại cá nhân
cũng như vận chuyển hành khách , hàng hoá rất phổ biến . Sự gia tăng nhanh chóng số
lượng ôtô trong xã hội , đặc biệt là các loại ôtô đời mới đang kéo theo nhu cầu đào tạo rất
lớn về nguồn nhân lực phục vụ trong ngành công nghiệp ôtô.
Sau khi học xong giáo trình ‘ động cơ đốt trong ’ chúng em được nhất là trong lĩnh
vực thiết kế tổ bộ môn giao nhiệm vụ làm đồ án môn học . Vì bước đầu làm quen với
công việc tính toán , thiết kế ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc.
Nhưng với sự quan tâm, động viên, giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn,
cùng giáo viên giảng dạy và các thầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắng hết sức
để hoàn thành đồ án trong thời gian được giao. Qua đồ án này giúp sinh viên chúng em
nắm được các lực tác dụng, công suất của động cơ và điều kiện đảm bảo bền của một số
nhóm chi tiết ... ôtô, máy kéo. Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ
thuật ôtô.
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều không tránh khỏi những
thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các
thầy , các bạn để em có thể hoàn thiện đồ án của mình tốt hơn và cũng qua đó rút ra được
những kinh nghiệm quý giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập và công
tác sau này .
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội,tháng 12 năm 2015
Sinh viên thực hiện :
Trần Công Toàn

1

1


2

2


CHƯƠNG I:
TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC
SỐ LIỆU BAN ĐẦU CỦA ĐỒ ÁN HỌC PHẦN MÔN HỌC ĐCĐT
CÁC SỐ LIỆU CỦA PHẦN TÍNH TOÁN NHIỆT
T
T

Tên thông số

1

Kiểu động cơ

2

Ký
hiệu

Giá trị

Đơn vị

Động cơ diezel
tăng áp

Thẳng hàng


Số kỳ

R33
0
τ

3

Số xylanh

i

6

4

Thứ tự nổ

5

Hành trình piston

S

145

mm

6


Đường kính xylanh

D

120

mm

7

Góc mở sớm xupáp nạp

α1

16

Độ

8

36

Độ

9

Góc đóng muộn xupáp α2
nạp
Góc mở sớm xupáp xả
β1


60

Độ

10

Góc đóng muộn xupáp xả

β2

16

Độ

11

Góc phun sớm

φ1

18

Độ

12

Chiều dài thanh truyền

ltt


228

mm

13

Công suất định mức

Ne

340

mã lực

14

Số vòng quay định mức

n

2200

v/ph

15

Suất tiêu hao nhiên liệu

ge


215

g/ml.h

16

Tỷ số nén

ε

18

17

Khối lượng thanh truyền

mtt

3,9

kg

18

Khối lượng nhóm piston

mpt

3,4


kg

4

Ghi chú

Kỳ

1-5-3-6-2-4

I. Các thông số cần chọn:
1. 1. Áp suất môi trường: pk
Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào động cơ .Với động
cơ không tăng áp thì áp suất khí quyển bằng áp suất trước xupáp nạp nên ta chọn p k = p0.
Ở nước ta có thể chọn pk = p0 = 0,1 (MPa)
1.2. Nhiệt độ môi trường: Tk
3

3


Lùa chän nhiÖt ®é m«i trêng theo nhiÖt ®é b×nh qu©n c¶ n¨m
Níc ta chän: Tk = 273 + 24oC = 297 oK
1.3.Áp suất cuối quá trình nạp: pa
Áp suất pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại động cơ, tính năng tốc
độ n, hệ số cản trên đường nạp, tiết diện lưu thông…Vì vậy cần xem xét động cơ
đang tính thuộc nhóm nào để lựa chon pa.
Áp suất cuối quá trình nạp pa có thể chọn trong phạm vi:
Pa = (0,8 ÷ 0,9).pk, chọn pa = 0,09 (Mpa)

1.4. Áp suất khí thải: pr
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc vào các thông số như p a . Áp suất khí thải có thể
chon trong phạm vi:
Pr =(1,05 ÷ 1,15).pk, chọn pr = 0,107 ( Mpa)
1.5. Mức độ sấy nóng môi chất

∆T

:

∆T
Mức độ sấy nóng môi chất
chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình thành khí
hỗn hợp ở bên ngoài hay bên trong xilanh:

Động cơ Điezen:

∆T

= 200÷400C, chọn

∆T

=38 0C

1.6. Nhiệt độ khí sót (khí thải): Tr
Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại động cơ. Nếu quá trình giản nở càng
triệt để thì nhiệt độ Tr càng thấp. Thông thường ta có thể chon:
Tr =700 ÷ 1000 0K, chọn Tr = 8500K


λt
1.7. Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt:
Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt được chọn theo hệ số dư lượng không khí
Thông thường có thể chọn
α

λt

α

theo bảng sau: Động cơ Điêzen có

α

α

để hiệu đính.

>1 nên chọn

0,8

1,0

1,2

1,4

1,13


1,17

1,14

1,11

λt = 1

,10

1.8. Hệ số quét buồng cháy λ2:
Động cơ tăng áp chọn λ2 =1
1.9. Hệ số nạp thêm λ1:
4

4


Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phân phối khí. Thông thường có thể
chon: λ1 =1,02 ÷ 1,07, chọn λ1 =1,02
1.10. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (

ξ

):

z

ξ


Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ( z ) phụ thuộc vào chu trình công tác của động
cơ, thể hiện lượng nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với lượng nhiệt phát ra khi đốt cháy
hoàn toàn 1kg nhiên liệu.
Với động Diesel ta thường chọn
1.11. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b

ξ
z

=0,70÷0,85, chọn

b

):

ξ
ξ
b

ξ
z

=0,728

tuỳ thuộc vào loại động cơ Xăng hay động cơ

Điêzen. Với động cơ Diesel ta thường chọn
ϕ
1.12. Hệ số hiệu đính đồ thị công d:


ξ

b = 0,80÷0,90, chọn

ξ
b

=0,864

Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ so với chu
ϕ
ϕ
trình công tác thực tế , có thể chọn trong phạm vi: d =0,92÷0,97, chọn d =0,97
II. Tính toán các quá trình công tác :
2.1.Tính toán quá trình nạp :
2.1.1. Hệ số khí sót γr:
Hệ số khí sót γr được tính theo công thức:

1
λ2 (T k + ∆T )

γr=

γr =

T

r


.

P
P

a

.

.

 Pr 
 P 
 a

ε .λ1 − λt . .λ2 .

r

1
 
m

1.(297 + 25).0,115
1 


 0.115 1,5 
750.0.09. 18.1,03 −1,1.1
÷ 

 0.09  




5

=0.0318

5


Trong đó m là chỉ số giản nở đa biến trung bình của khí sót có thể chọn:
m =1,45÷1,5, chọn m =1,5
2.1.2.Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta:
Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta được tính theo công thức:

(T + ∆T )
k

Ta =

p 
+ λt .γ r .T r . a 
 pr 
1+ γ r

 m −1 



 m 

1,5−1

Ta=

0.09  1,5
297 + 25 + 1,1.0,0318.750.
÷
 0.115 
Ta =
= 335,5(o K )
1 + 0,0318

(0K)

ηv
2.1.3.Hệ số nạp

:

ηv
Hệ số nạp

được xác định theo công thức:

ηv =

1
Tk

.
ε − 1 T k + ∆T

(

)




pa 
. . ε .λ1 − λt .λ2 .

pk 




pr 

pa 


 1 
 
 m 



1 


 0,115 1,5 
297
0,09 
ηv =
.
. 18.1,03 −1,1.1. 
÷  = 0,8421
(18 − 1).(297 + 25) 0.10 
 0,09  




2.1.4.Lượng khí nạp mới M1 :
Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức :

M1 =
Trong đó:

pe

432.10 3. p k .η v
g e . p e .T k

(kmol/kg nhiên liệu)

là áp suất có ích trung bình được xác định theo công thức :
6


6


30. N e .τ

pe =

V

h

V

h

.n.i

(lít)

là thể tích công tác của động cơ được xác định theo công thức:

Vh=
V =
h

π

2

D .S

4

(MPa)

π .D 2.S 3,14.642.68
=
= 0,219dm3
4
4
(MPa)

pe =
Nên:

V ậy

30.N e .τ
30.10, 297.4
=
= 0, 7242( MN 2 )
m
Vh .n.i
0, 291.2600.3

(lít)

432.103.0,1.0,8421
M =
= 0,6911(kmol kg.nl )
1 244,731.0,7242.297


2.1.5.Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0:
Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0 được tính theo công thức:

M0 =

1 C H 0 
 + − 
0,21  12 4 32 

(kmol/kg nhiên liệu)

Đối với nhiên liệu của động cơ Điêzen ta có:
C=0.87; H=0,126 ;O=0,004
Thay các giá trị vào ta có:

Mo=

1  0,87 0,126 0,004 
.
+
−

0,21  12
4
32 

2.1.6.Hệ số dư lượng không khí

α


=0,4946

(kmol/kg nhiên liệu)

:

Đối với động cơ Điêzen cần phải xét đến hơi nhiên liệu ,vì vậy:
α=

M1
M0

7

7


α=

M 1 0.6911
=
= 1,3973
M 0 0, 4946

2.2. Tính toán quá trình nén:
2.2.1:Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:
mcv

=19,806+0,00209.T (kJ/kmol.độ)


Ta có: av = 19.806; bv/2 = 0.00209
2.2.2:Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình cuả sản phẩm cháy:
Khi hệ số dư lượng không khí
mcv

″
=(19,876+

α

>1 ,tính theo công thức sau:

1,634 1
187 ,36 −5
) + ( 427,86 +
)10 T
α
2
α

(kJ/kmol. độ)

Thay số vào công thức trên ta có:
mcv

1, 634 1
187,36 −5
) + (427,86 +
)10 T

1, 243 2
1, 243

″
=(19,876+

(kJ/kmol. độ)

Ta có: av"=20.69548; bv"/2=0.00261
2.2.3 :Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp:
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén tính theo công thức:

mcv

′
=

″
mcv + γ r .mcv
b′
= a v′ + v .T
1+ γ r
2

(kJ/kmol. độ)

Thay các giá trị vào ta có:

0,00211
′

mcv = 19,836 +
.T
2

(kJ/kmol. độ)

av'=19.836; bv'/2=0.00211
a. Chỉ số nén đa biến trung bình n1:

Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số vận
hành như kích thước xilanh, loại buồng cháy, số vòng quay, phụ tải trạng thái nhiệt độ
của động cơ …Tuy nhiên n1 tăng giảm theo quy luật sau:
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ làm cho n1 tăng.
8

8


Chỉ số nén đa biến trung bình n1 được xác định bằng cách giải phương trình:

n1 − 1 =

8.314
a v′ +

bv′
.T a . ε n1 −1 + 1
2

(


)

Chú ý: thông thường để xác định n 1 ta phải chọn n1 trong khoảng 1,340 ÷ 1,390 .Chọn
n1=1,3678. Ta có:
vế trái =0,3683

sai số =0,0005 <0,2%

vế phải =0,3678

thoả mãn điều kiện

b. Áp suất cuối quá trình nén pc:

Áp suất cuối quá trình nén pc được xác định theo công thức sau:

p

c

=

p .ε n

1

a

pc = 0, 09.181,3678 = 4, 690

(MPa)

T = T .ε n

1

c. Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc:Được xác định theo công thức:

Tc = 348,1.181,3678−1 = 1007,8

c

−1

a

(0K)

d. Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc:

Lượng môi chất công tác của quá trìng nén Mc được xác định theo công thức:
Mc=M1+Mr=M1.(1+
Thay các giá trị vào ta có: Mc =

γr

)

0, 5183(1 + 0, 0246) = 0, 531


(kmol/kgn.l)

2.3. Tính toán quá trình cháy:
β0

2.3.1. Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết
Ta có hệ số thay đổi phân tử lý thuyết

β0
=
Trong đó độ tăng mol

M2
M1

∆M

=

:

β0

được xác định theo công thức:

M 1 + ∆M
∆M
= 1+
M1
M1


của các loại động cơ được xác định theo công thức:
9

9


∆M =

0.21(1- )M0 + (

∆M =
Đối với động cơ Điêzen:

α

H
4

+

Ο
1
−
32 µ nl

)

H 0
+

4 32

Thay số vào ta có:

H O
0,126 0, 004
+ )
+
32 = 1, 0532
β 0 = 1 + 4 32 ⇒ β 0 = 1 + 4
α .M 0
1, 243.0, 4946
(

2.3.2. Hệ số thay đổi phân tử thực tế β: (Do khí sót)
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác định theo công thức:

β=

β=
Thay số vào ta có:

β0 + γ r
1+ γ r

1,0532 + 0, 0246
= 1, 0246
1 + 0, 0246

2.2.3. Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z (


βz

Ta có hệ số thay đổi phân tử thưc tế tại điêm z (

βz = 1+

β0 −1
.
1+ γ r

βz

) được xác định theo công thức:

χz

βz = 1+
Thay số vào ta có:

Trong đó:

): (Do cháy chưa hết)

χ z=

ξz
ξb

1,0532 − 1

.0,8426 = 1, 0437
1 + 0,0246
0,728
= 0,8426
0,864

=

2.3.4. Lượng sản vật cháy M2:
Ta có lượng sản vật cháy M2 được xác định theo công thức:
Μ 2 = Μ 1 + ∆Μ = β 0 .Μ 1

(kmol/kg.nl)
10

10


M2=1,0437.0,5318 = 0,5550

(kmol/kg.nl)

2.3.5. Nhiệt độ tại điểm z (Tz ):
Đối với động Điêzen, nhiệt độ tại điểm z (Tz ) bằng cách giải phương trình cháy sau:

(

)

ξ z .QH

+ mcv, + 8,314λ Tc = β z .mcv,, .Tz
M 1 (1 + γ r )

Trong đó :
QH

QH

: Nhiệt trị của nhiên liệu Điêzen, thông thường có thể chọn
=42,5.103 (kJ/kg n.l)
mc ,pz, −

Tỉ nhiệt mol đăng tích trung binh của sản vật cháy tại z:
mc ,pz, = 8,314 + mcvz,,

mcvz

″

: Là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy tại
xác định theo công thức:

z được


γ 
″
β 0 . χ z + r .mcv + (1 + χ z ).mcv
β0 
″

mcvz = 
= av′′ + bv′′.Tz

γr 
β 0 . χ z +  + (1 − χ z )
β0 

0, 0246
).mc ''v + (1 + 0,8426).mcv )
1, 0532
= 20,8873mc ''v + 0, 00358mcv
0, 0246
1, 0532(0,8426 +
) + (1 − 0,8426)
1, 0532

1, 0532(0,8426 +
m '' cz =

2.3.6. Áp suất tại điểm Z( pz):
Ta có áp suất tại điểm Z( pz) được xác định theo công thức:

p z = λ . pc
Pz = λ.Pc = 1,97.4,690 = 9,2393 (MPa)

11

11



βz.
Với λ là hệ số tăng áp: λ=

Tz
1925,9
1, 0421
= 1,83
Tc
1093,16
=

Chú ý: Hệ số tăng áp λ được chọn sơ bộ ở phần thông số chọn ,sau khi tính toán hệ số
ρ

giản nở
(ở quá trình giản nở) phải bảo đảm
khoảng 1,5÷2

ρ <λ

, λ được chọn sơ bộ trong

2.4. Tính toán quá trình giản nở:
ρ
2.4.1. Hệ số giản nở sớm :

ρ=

β z .Tz 1, 0437.1925,9
=

= 1, 004
λ.Tc
1,83.1093,16

Như vậy với động cơ Điêzen đã đảm bảo điệu kiện
2.4.2. Hệ số giản nở sau

δ

ρ <λ

:
δ=

Ta có hệ số giản nở sau được xác định theo công thức :
δ=

ε
ρ

18
= 17,92
1,004

Thay số vào ta có:
2.4.3. Chỉ số giản nở đa biến trung bình n2 :
Ta có chỉ số giản nở đa biến trung bình n2 được xác định từ phương trình cân bằng sau
:

n2 − 1 =


8,314

( ξb − ξ z ).Q H
b′′
+ avz′′ + vz .( Tz + Tb )
M 1.(1 + γ r ).β .( Tz − Tb )
2
*

(10)

Trong đó:
Tb: Là nhiệt trị tại điểm bvà xác định theo công thức:

Tb =

Tz

δ n2 −1

=

1925, 9
= 1015, 4
13,811,2438−1
(0K)
12

12



QH

*

: Nhiệt trị tính toán ở đây ta xét với động cơ Điêzen nên:
*

QH = QH

= 42500 (kJ/kgnl)

Thay vào công thức (10) các giá trị tương ứng ta có:

n2 − 1 =

8,314

( 0,864 − 0, 728 ) .42500
0, 00358
+ 20,8873 +
. ( 1925,9 + 1015, 4 )
0,5218. ( 1 + 0, 0246 ) .1, 0246. ( 1925,9 − 1018,3 )
2

Chúý: Thông thường để xác định n2 ta chọn n2 trong khoảng (1,150÷1,250), (sách
nguyên lý ĐCĐT – Nguyễn Tất Tiến, trang 184) vì vậy chọn n 2 = 1,2438. Kiểm tra
n2 bằng cách thay giá trị n2 vừa mới chọn vào 2 vế của phương trình trên ta có:
vế trái = 0,2438

vế phải = 0,2434

sai số =0,0004<0,2%
thỏa mãn điều kiện

2.4.4. Nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb:
Ta có công thức xác định nhiệt độ cuối quá trình giản nở Tb:

Tz
Tb=

δ n2 −1

(0K)

Tb =

1925,9
= 1015, 4
13,811,2438−1
(0K)

Thay số vào ta có:
2.4.5. Áp suất cuối quá trình giản nở pb :

Áp suất cuối quá trình giản nở pb được xác định theo công thức:

pb =

pz

9, 2393
=
= 0,3527
n2
13,811,2438
δ

(MPa)

2.4.6. Tính nhiệt độ khí thải Trt :
Nhiệt độ khí thải được xác định theo công thức:

p 
Trt = Tb . r 
 pb 

m −1
m

13

13


1,5 −1
1.5

 0,107 
Trt = 1015, 4. 
÷

 0, 2624 

= 813.25
(0K)

Sai số của nhiệt độ khí thải tính toán T rt và nhiệt độ khí thải đã chọn ban đầu không
được vượt quá 15%, nghĩa là:

∆Trt =

∆Ttr =

Trt − Tr
Trt

.100% < 15%

[ 813, 25 − 850] .100% = 4,518% < 15%
813, 25

(thoả mãn điều kiện)
2.5. Tính toán các thông số chu kỳ công tác:
2.5.1. Áp suất chỉ thị trung bình

pi

′

được xác định theo công thức:


Với động cơ Điêzen áp suất chỉ thi trung binh
pi, =

pi

′

được xác định theo công thức:

pc 
λ .ρ 
1 
1 
1 
.1 − n2 −1  −
1 − n1 −1 
λ ( ρ − 1) +
ε −1 
n2 − 1  ρ

 n1 − 1  ε

(MPa)

Thay số vào ta có:
p,i =

4,513 
1,83.1, 004 
1

1
1



. 1 −
−
1,83. ( 1, 004 − 1) +
1 − 1,36781 −1 ÷ = 0, 5873
1,2438 −1 ÷
18 − 1 
1, 2438 − 1  1, 004

 1, 3678 − 1  18

2.5.2:Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi :
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đo ta có áp suất chỉ thị trung bình thực
tế được xác định theo công thức:

′
pi = pi .ϕ d = 0,5873.0,97 = 0,569
(Mpa)

ϕd
Trong đó

là số hiệu đính đồ thị công. Chọn theo tính năng và chủng loại động cơ.

2.5.3:Suất tiêu hao nhiên liệu gi:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi:

14

14


432.10 3.η v . p k
gi =
M 1 . pi .Tk

(g/kW.h)

432.103.0,849.0,1
gi =
= 415, 9
0,5218.0,569.297

(g/kW.h)

ηi
2.5.4:Hiệu suất chỉ thị

:

Ta có công thức xác định hiệu suất chỉ thị :

ηi =

3,6.10 3
3, 6.103
=

.1000 = 0, 218(%)
g i .Q H
387,15.42500

2.5.5:Áp suất tổn thất cơ giới pm :
Áp suất tổn thất cơ giới được xác định theo nhiều công thức khác nhau và được biểu
diễn bằng nhiều quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ . Ta có tốc độ trung
bình của động cơ là :

vtb =

S .n
30

= (m/s)

Theo số thực nghiệm có thể tính pm theo công thức sau :
Đối với động Điênzen cao tốc(vtb > 7 nên :

pm = 0,015 + 0,0156.vtb pm = 0,015 + 0,0156.10.633 = 0.18
(Mpa)
2.5.6:Áp suất có ích trung bình pe:
Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế được xác định theo công thức:

pe = pi − pm
=0,569-0,18=0,398 (MPa)
Sau khi tính được pe phải so sánh với trị số pe đã tính ở phần tính toán quá trình nạp đã
thỏa mản.

ηm

2.5.7:Hiệu suất cơ giới

:

Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới :

ηm
=(%)
15

15


2.5.8:Suất tiêu hao nhiên liệu ge:
Ta có công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu tính toán là :

ge =

gi 387,15
=
= 589, 09
ηm 0, 6572

(gkW.h)

ηe
2.5.9:Hiệu suất có ích

:


Công suất có ích được xác định theo công thức sau:

ηe = ηm .ηi = 0, 6572.0, 218 = 0,1432
2.5.10:Kiểm nghiệm đường kính xilanh theo công thức:

Dkn =

4.Vh
π .S

(mm)

Ta có thể tích công tác tính toán được xác định theo công thức :
( lit )

Dkn =
Ta có :

4.Vh
π .S

=

4.. 7.766
= 1.199(dm)
π .145

Dkn .100 − Dchotruoc = 119,9 − 120 = 0.1( mm)
Sai số đường kính là: ∆D=
Sai số đường kính không đươc vượt quá 0,1 mm nên thoả mãn điều kiện.

III. Vẽ và hiệu đính đồ thị công:
Căn cứ vào các số liệu đã tính pa , pc , pz , pb , n1 , n2 , ε ta lập bảng tính đường nén và
đường giản nở theo biến thiên của dung tích công tác V x =i.Vc (Vc: dung tích buồng
cháy).
với

Vc =

Ta có bảng tính các giá trị của quá trình nén và quá trình giản nở như sau:

⇒ p x .Vxn1 = pc .Vcn1

p.V n

(Xuất phát từ

=const

với Vx=i.Vc thay vào rút ra)

µV

µP

Sau khi ta chọn tỷ lệ xích
và
hợp lý để vẽ đồ thị công. Để trình bày đẹp thường
chọn chiều dài hoành độ tương ứng từ εVc = 230mm trên giấy kẻ ly.
16


16


µV =
Ta có :

ε Vc − Vc 17.0, 096 − 0.096
=
= 0, 06518
220
220

Tung độ thường chọn tương ứng với pz khoảng 250 mm trên giây kẻ ly.

µP =

pz
9, 2393
=
= 0, 0369
250
250

Từ tỷ lệ xích trên ta tính được các giá trị biểu diễn (gtbd) của quá trình nén và quá trình
giản nở sau:
Quá trình nén
TT

I.Vc


Quá trình giản nỡ

Gtbd
V

I^n1

Px

Gtbd

I^n2

Px

Gtbd

Vc=

0,045

1

0,045

9

1.0000

3.4895


127

1.0000

---

1.0621 0,047

12

1.0860

3.2133

117

1.0779

6.8743 250

2

0.09

27

2.5808

1.3521


49

2.3682

3.1288 114

3

0,135

38

4.4937

0.7765

28

3.9214

1.8895 69

4

0,18

54

6.6604


0.5239

19

5.6084

1.3212 48

5

0,225

79

9.0376

0.3861

14

7.4025

1.0010 36

6

0,27

85


11.5973

0.3009

11

9.2868

0.7979 29

7

0,315

112

14.3194

0.2437

9

11.2495

0.6587 24

8

0,36


127

17.1888

0.2030

7

13.2820

0.5579 20

9

0,405

142

20.1936

0.1728

6

15.3775

0.4818 18

10


0,45

162

23.3238

0.1496

5

17.5307

0.4227 15

11

1,495

175

26.5716

0.1313

5

19.7371

0.3754 14


12

1,54

189

29.9298

0.1166

4

21.9931

0.3369 12

13

1,585

208

33.3927

0.1045

4

24.2953


0.3050 11

14

1,63

221

36.9551

0.0944

3

26.6412

0.2781 10

14.5

1,652

234

38.7721

0.0900

3


27.8298

0.2662 10

Để sau này khai triển đồ thị được dễ dàng, dễ xem, đường biểu diễn áp suất P k song song
với hoành độ phải chọn đường đậm của giấy kẻ ly. Đường 1V c cũng phải đặt trên đường
đậm của tung độ.
Sau khi vẽ đường nén và đường giản nở , vẽ tiếp đường biểu diễn đường nạp và đường
thải lý thuyết bằng hai đường thằng song song với trục hoành đi qua hai điểm pa và pr .
17

17


Sau khi vẽ xong ta phải hiệu đính đồ thị công để có đồ thị công chỉ thị. Các bước hiệu
đính như sau:
* Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công:
Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình piston S là:

µS =

gtt S
S
145
=
=
= 0, 659
gtbd S 220 220


(mm)

Vì gtbd Vmax – gtbd Vmin = 234-9=225(mm)
Thông số kết cấu của động cơ là:

λ=

R
S
145
=
=
= 0, 3179
ltt 2.ltt 2.228

(mm)

OO, =
Khoảng cách OO’ là:

λ R 0,3179.72,5
=
= 11,523
2
2

(mm)

Giá trị biểu diễn OO’ trên đồ thị:


gtbdOO' =

gttOO'

µS

=

12, 7
= 17
0, 6318
(mm)

Ta có nửa hành trình của pistông là:

R=

S 145
=
= 72,5
2
2

(mm)

Giá trị biểu diễn R trên đồ thị:

gtbd R =

Từ


gtt R
72,5
=
= 114, 75
µS
0, 6318

gtbd OO '

và

gtbd R

(mm).

ta có thể vẽ được vòng tròn Brick

* Lần lượt hiệu đính các điểm trên đồ thị:
3.1. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a)

β2

Từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc đóng muộn của xupáp thải
bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm a’ ,từ điểm a’ gióng đường song song với trục
18

18



tung cắt đường pa tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải (là giao điểm giữa đường prvà
trục tung) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang quá trình nạp (mm).
3.2. Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén: (điểm c):
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do có hiện tượng phun sớm nên thường lớn hơn
áp suất cuối quá trình nén lý thuyết pc đã tính. Theo kinh nghiệm áp suất cuối quá trình

p c'
nén thực tế

được xác định theo công thức sau:

pc' = pc +
Đối với động cơ Điezen:

pc' = 4,513 +

1
( p z − pc )
3

(Mpa)

1
( 8,89061 − 4,513) = 5,972
3

(Mpa)

Từ đó ta xác định được tung độ của điểm c’ trên đồ thị công:


pc'
5,972
yc' =
=
= 168, 225
µ p 0, 0355
(mm)
3.3. Hiệu đính điểm phun sớm: (điểm c’’ )
Do có hiện tượng phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khởi đường nén lý
thuyết tại điểm c’’. Điểm c’’ được xác định bằng cách: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác

θ

định góc phun sớm , bán kính này cắt đường tròn Brick tại một điểm. Từ điểm này ta
gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm c’’. Dùng một cung thích hợp nối
điểm c’’ với điểm c’.
3.4.Hiệu đính điểm đạt pzmax thực tế:
Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy - giản nở điểm đạt trị số áp suất cao nhất
là điểm thuộc miền 3720 ÷ 3750 (tức là 120÷150 sau điểm chết trên của quá trình cháy và
giản nở).
* Hiệu đính điểm z của động cơ Diezel:
- Xác định điểm Z từ góc 150 . Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc tương
ứng với 3750 góc quay trục khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại một điểm . Từ điểm này
ta gióng song song với trục tung cắt đường Pz tại điểm Z
- Dùng cung thích hợp nối c’ với z và lượn sát với đường giản nở
3.5. Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế: (điểm b’)
19

19



Do có hiện tượng mở sớm xupáp thải nên trong thực tế quá trình thải thực sự diễn ra
sớm hơn lý thuyết. Ta xác định biểm b’ bằng cách: Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác

β1

định góc mở sớm của xupúp thải
, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại một điểm. Từ
điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường giản nở tại điểm b’.
3.6. Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giản nở: (điểm b’’)

p b ''

Áp suất cuối quá trình giản nở thực tế
thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giản nở
lý thuyết do xupáp thải mở sớm. Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác
định được:

p b'' = p r +

1
( pb − p r )
2

=0,107+0,5(0,2662 - 0,107) = 0,18662

(Mpa)

Từ đó ta xác định tung độ của điểm b’’ là:


yb'' =

pb'' 0,18662
=
= 5, 2569
µ p 0, 0355
(mm)

Sau khi xác định được các điểm b’ ,b’’ ta dùng các cung thích hợp nối với đường thải ra

20

20


Rλ/2

p

O

O

,

180

β1

,


a
Z

pz

60

c

120
90

( p-v )

,,

c

b

po
0

r

b
b
B
a


a

εV

Vc

c

V

Hình 1.1: Đồ thi công đã hiệu chỉnh

CHƯƠNG II :
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC , ĐỘNG LỰC HỌC
I. Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học:
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất ứngvới hành
trình của pittông S = 2R. Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ tương ứng với v h của đồ thị
công (từ điểm 1 vc đến

ε

vc).

1.1. Đường biểu diễn hành trình piston x =

f (α )

:


Ta tiến hành vẽ đường hành trình của piston theo trình tự sau:
a. Chọn tỉ lệ xích góc: Thường dùng tỷ lệ xích (0,6 ÷ 0,7) (mm/độ)
b. Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 (cm)
c. Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 100, 200,….1800
21

21


d. Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm 10 0, 200..1800 tương ứng trên

trục tung của đồ thị x =
góc 100, 200….1800

f (α )

ta được các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các

e. Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ x =
ĐCT
ÂCT
B

C

α

0
M


α

90

O
R. λ/2

α

S=2R
(S=Xmax)

R

S=2R

180

x

x

A

f (α )

X=f(α)

α
O'


D ÂCD

ĐCD

2.0.Đường biểu diễn hành trình của piston X= f(α)
1.2. Đường biểu diễn tốc độ của piston v =

f (α )

:

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn của pittông theo phương pháp đồ thị vòng. Tiến
hành theo các bước cụ thể sau :
a. Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R, phía dưới đồ thị x =

f (α )

, sát mép dưới của bản

vẽ.
b.

λ

Vẽ đường tròn tâm O bán kính là R /2

λ
c. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kínhR và vòng tròn tâm O bán kính R /2 thành 18 phần


theo chiều ngược nhau.
d.

Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đường song song
với tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song với hoành độ xuất phát từ các
λ

điểm chia tương ứng của vòng tròn tâm O bán kính R /2 tại các điểm a, b, c,…….
e. Nối các điểm a, b, c,….tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ piston thể hiện

bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ các điểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với
trục hoành góc

α

đến đường cong a, b, c….
22

22


đồ thị này biểu diễn quan hệ v=
b

a
A

trên tọa độ cực.
2'


1'

c
b'
α

V=f(α)
B

4'

7'
6'

1

R2

3'

0'

Vα

0

f (α )

5'


8

h

e
g

2

7

6

R1

3

5

4

2.1Đường biểu diễn vận tốc của piston V=f(α)
f ( x)

1.3. Đường biểu diễn gia tốc của piston j =

:

Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Toolê.
Ta vẽ theo các bước sau:

µj
a. Chọn tỉ lệ xích

= 45 (m/s2.mm)

b. Ta tính được các giá trị:

Tốc độ góc:

ω=

π .n
30

= (rad/s)

- Gia tốc cực đại:

jmax = R.ω 2 .(1 + λ )
= 0,725.240,72.(1+0,3179)=55357,01(m/s2)
Chú thích: λ thông số kết cấu động cơ
Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là:

gtbd jmax =

gtt jmax

µj
=


55357, 01
= 1230,15
45
23

(mm)
23


- Gia tốc cực tiểu: Pj

jmin = − R.ω 2 .(1 − λ )
= - 0,725.240,72.(1-0,3179)=-28650,89
Vậy ta được giá trị biểu diễn jmin là :

gtbd jmin =

gtt jmin

µj
=-

−28650,89
= −636, 68
45

(m/s2)

(mm)


- Xác định giá trị EF :

EF = −3.R.λ.ω 2

=-3.0,725.0,3179.240,72=-40059,17 (m/s2)

- Vậy ta được giá trị biểu diễn EF là:

gtbd EF =

gttEF
40059,17
µ j − 45 = −890, 2
=

(mm)

c. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = j min, từ điểm B tương ứng điểm chết dưới

EF = −3.R.λ.ω 2

lấy BD = jmin; Nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy
CF và FD, chia các đoạn ra thành n phần, nối 11, 22, 33…

về phía BD. Nối

d. Vẽ đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33….Ta được các đường cong biểu diễn quan
f ( x)

hệ j =


.

C

e.
Jmax

1
F1

J=f(s)
2
S

-3λRω2

E

B
ÂCD
F2

4

F

ĐCT

1'


2'

3'

4' D

Jmin

3

A
ÂCT

ĐCD

2.2Đường biểu diễn gia tốc của piston j=f(x)
II. Tính toán động lực học :
24

24


2.1. Các khối lượng chuyển động tịnh tiến:
- Khối lượng nhóm piston mnpt =3,4 (kg) được cho trong số liệu ban đầu của đề bài
(kg).
- Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1:
Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m1 có thể tra trong các sổ
tay, có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc có thể tính gần đúng theo bản vẽ.
Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau:

+ Thanh truyền của động cơ ô tô :
m1 = (0.28 ÷ 0.29)mtt =0,29.2,9=0,841(kg) trong đó mtt = 2,9 (kg) là khối lượng
thanh truyền đề bài đã cho.
Vậy ta xác định được khối lượng tịnh tiến: m
m = mnpt + m1 =3,4+0,841= 4,241(kg)
2.2. Các khối lượng chuyển động quay:
Khối lượng chuyển động quay của một khuỷu bao gồm:
- Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt: m2
m2 = (mtt – m1) = 3,9– 0,841= 3,059 (kg)
Khối lượng của chốt khuỷu (Cổ biên):

π .(d 2ch − δ 2 ch ).lch
mch =
.ρ
4
Trong đó ta có:
dch: Là đường kính ngoài của chốt khuỷu = 77 (mm)

δ ch
: Là đường kính trong của chốt khuỷu = 0 (mm)
lch: Là chiều dài của chốt khuỷu = 40

ρ

(mm)

: Là khối lượng của vật liệu làm chốt khuỷu = 7800 (kg/mm3)

Thay số vào ta có:
mch =


3,14(77 2 − 02 ).40
.7,8.10−6 = 1, 452(kg )
4

- Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt: m0m
25

25