Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

1


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ...........................................................................................................6
PHẦN I: GIỚI THIỆU ...............................................................................................7
CHƯƠNG I: CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO ............................................................7
1.1 Giới thiệu động cơ. ...........................................................................................7
1.2 Các thông số kỹ thuật của động cơ. ..................................................................7

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NHIỆT ..........................................................................8
2.1 Các thông số chọn. ............................................................................................8
2.1.1 Tính tốc độ trung bình của piston. ..............................................................8
2.1.2 Áp suất cuối quá trình nạp. .........................................................................8
2.1.3 Áp suất và nhiệt độ khí sót. ........................................................................8
2.1.4 Độ tăng nhiệt độ do sấy nóng khí nạp mới. ................................................8
2.1.5 Hệ số hiệu chỉnh nhiệt dung. ......................................................................8
2.1.6 Hệ số quét buồng cháy................................................................................8
2.1.7 Hệ số nạp thêm. ..........................................................................................8
2.1.8 Hệ số lợi dụng nhiệt tại b và z. ...................................................................8
2.1.9 Hệ số hiệu đính đồ thị công. .......................................................................9
2.1.10 Tỷ số tăng áp.............................................................................................9
2.2 Quá trình nạp. ...................................................................................................9
2.2.1 Hệ số khí sót. ..............................................................................................9
2.2.2 Nhiệt độ cuối hành trình nạp. .....................................................................9
2.2.3 Hệ số nạp. ...................................................................................................9
2.2.4 Lượng khí nạp mới. ....................................................................................9
2.2.5 Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 (kg) nhiên liệu. ...................10
2.2.6 Hệ số dư lượng không khí . ....................................................................10
2.3 Quá trình nén. .................................................................................................10
2.3.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới. ................................10
2.3.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót. .........................................10
2


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
2.3.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp công tác. ..................10
2.3.4 Chỉ số nén đa biến.....................................................................................11
2.3.5 Áp suất cuối quá trình nén. .......................................................................11
2.3.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén. .....................................................................11

2.3.7 Lượng môi chất công tác của quá trình nén. ............................................11
2.4 Quá trình cháy. ................................................................................................11
2.4.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết. ..............................................................11
2.4.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế. .................................................................11
2.4.3 Hệ số thay đổi phân tử tại z. .....................................................................11
2.4.4 Nhiệt độ tại z. ............................................................................................12
2.4.5 Áp suất tại điểm z. ....................................................................................12
2.5 Quá trình giãn nở. ...........................................................................................12
2.5.1 Tỷ số giãn nở sớm. ...................................................................................12
2.5.2 Tỷ số giãn nở sau. .....................................................................................12
2.5.3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình.............................................................13
2.5.4 Áp suất cuối quá trình giãn nở..................................................................13
2.5.5 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở. ...............................................................13
2.5.6 Kiểm tra nhiệt độ khí sót. .........................................................................13
2.6 Tính toán các thông số của chu trình công tác. ..............................................13
2.6.1 Áp suất trung bình chỉ thị lý thuyết. .........................................................13
2.6.2 Áp suất trung bình chỉ thị thực tế. ............................................................14
2.6.3 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị. ................................................................14
2.6.4 Hiệu suất chỉ thị. .......................................................................................14
2.6.5 Áp suất tổn thất cơ khí. .............................................................................14
2.6.6 Áp suất có ích trung bình. .........................................................................14
2.6.7 Hiệu suất cơ giới. ......................................................................................14
2.6.8 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích. .................................................................14
3


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
2.6.9 Hiệu suất có ích. .......................................................................................14
2.6.10 Kiểm nghiệm đường kính xilanh. ...........................................................14
2.7 Vẽ và hiệu đính đồ thị công. ...........................................................................14

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC .......................20
3.1 Đồ thị biểu diễn các quy luật động học. .........................................................20
3.1.1 Đường biểu diễn hành trình piston x = f ( ) . ...........................................20
3.1.2 Đường biểu diễn vận tốc của piston v= f(α). ............................................21
3.1.3 Đường biểu diễn gia tốc piston j = f ( x ) ....................................................21
3.2 Phương pháp cộng đồ thị. ...............................................................................23
3.2.1 Đồ thị x= f(α). ...........................................................................................23
3.2.2 Đồ thị v= f(α). ...........................................................................................23
3.2.3 Đồ thị j= f(α). ............................................................................................24
3.3 Tính toán động lực học. .................................................................................25
3.3.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến......................................................25
3.3.2 Các khối lượng chuyển động quay. ..........................................................26
3.3.3 Lực quán tính. ...........................................................................................26
3.3.4 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính  Pj  f ( x) . .........................................28
3.3.5 Đường biểu diễn v  f (x) . ......................................................................31
3.3.6 Khai triển đồ thị công P-V thành Pkt  f ( ) . .......................................31
3.3.7 Khai triển đồ thị
3.3.8 Vẽ đồ thị

Pj  f ( x)

P  f ( )

thành

Pj  f ( )

. ...........................................32

. ...............................................................................32


3.3.9 Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T  f ( ) và đồ thị lực pháp tuyến Z  f ( ) . ......35
3.3.10 Tính mô men tổng T. ............................................................................39
3.3.11 Đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu. ................................................42
3.3.12 Vẽ đường biểu diễn Q  f ( ) . ...............................................................47
3.3.13 Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu. ...................................................48
4


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
CHƯƠNG IV: TÍNH NGHIỆM BỀN SÉC MĂNG................................................53
4.1 Ứng suất uốn séc măng ở trạng thái làm việc. ................................................53
4.2 Ứng suất uốn séc măng khi lắp vào piston. ....................................................54
4.3 Ứng suất khi gia công phôi séc măng. ............................................................54
4.4 Áp suất trung bình của séc măng không đẳng áp tác dụng lên mặt gương
xilanh.....................................................................................................................54
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................56

5


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ đốt trong ngày nay đang phát triển rất mạnh mẽ, giữ vài trò quan trọng
trong nền kinh tế của mỗi nước.
Môn học Động cơ đốt trong đóng vai trò quan trọng trong chương trình đào tạo
kỹ sư ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, kỹ sư ngành cơ khí động lực và cán bộ kỹ
thuật trong ngành có liên quan,…. Giúp nắm được nguyên lý, kết cấu,… của động
cơ.
Đồ án môn học Động cơ đốt trong có sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực

nghiệm. Đồ án có tầm quan trọng với em rất lớn, giúp em hiểu thêm những kiến
thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý làm việc và phương pháp tính toán thiết kế động
cơ. Từ đó, em cũng được bồi dưỡng, hệ thống lại được kiến thức, giúp em giải
quyết một số vấn đề của động cơ và công việc sau này của mình. Qua đồ án này
em có điều kiện củng cố lại và nghiên cứu sâu hơn những kiến thức đã học ở các
môn học cơ sở và chuyên ngành như: Nguyên lý máy, chi tiết máy, sức bền vật
liệu, động cơ đốt trong 1, động cơ đốt trong 2,…
Em xin chân thành cảm ơn thầy T.S Nguyễn Khắc Tuân cùng các thầy trong
khoa đã nhiệt tình giúp đỡ em để em hoàn thành đồ án này.

Ngày…tháng… năm…..

6


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
PHẦN I: GIỚI THIỆU
CHƯƠNG I: CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO
1.1 Giới thiệu động cơ.
- Động cơ IAMZ 238 là loại động cơ Diesel 4 kỳ chữ V do cộng hòa liên bang
Nga sản xuất được lắp trên ô tô tải KRAZ 255B1.
1.2 Các thông số kỹ thuật của động cơ.
Bảng 1.1. Thông số động cơ
TT

Tên thông số

Ký hiệu

Giá trị


IAMZ 238

Chữ V

Đơn vị

1

Kiểu động cơ

2

Số kỳ



4

3

Số xilanh

i

8

4

Thứ tự nổ


5

Hành trình piston

S

1-5-4-2-6-3-78
140

mm

6

Đường kính xilanh

D

130

mm

7

Góc mở sớm xupap nạp

1

20


Độ

8

Góc đóng muộn xupap nạp

2

46

Độ

9

Góc mở sớm xupap xả

3

66

Độ

10

Góc đóng muộn xupap xả

4

20


Độ

11

Góc phun sớm

s

18

Độ

12

Chiều dài thanh truyền

ltt

220

mm

13

Công suất động cơ

Ne

176


Kw

14

Số vòng quay động cơ

n

2100

v/ph

15

Suất tiêu hao nhiên liệu

ge

223

g.kw/h

16

Tỷ số nén



16,5


17

Khối lượng thanh truyền

mtt

3,2

kg

18

Khối lượng nhóm piston

mpt

2,3

kg

7

Ghi chú
Động cơ Diesel
không tăng áp

Kỳ


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NHIỆT
2.1 Các thông số chọn.
2.1.1 Tính tốc độ trung bình của piston.
- Tốc độ trung bình của piston là:
Cm 

S .n 140.103.2100

 9,8  6[m / s]
30
30

Vậy động cơ có tốc độ cao tốc.
- Áp suất và nhiệt độ của môi trường:
P0 = 0,1 [Mpa]
T0= 24 + 273 = 297 [0K]
2.1.2 Áp suất cuối quá trình nạp.
- Pa = (0,8  0,9)P0 = (0,8 0,9).0,1 ; Chọn: Pa = 0,086 (Mpa).
2.1.3 Áp suất và nhiệt độ khí sót.
- Pr= (1,05  1,2).P0 = (1,05  1,2).0,1 ; Chọn: Pr = 0,11 (Mpa).
Tr = (700  900) 0K
; Chọn: Tr= 800 [0K].
2.1.4 Độ tăng nhiệt độ do sấy nóng khí nạp mới.
- T = (20  40) 0K
; Chọn: T = 20 [0K].
2.1.5 Hệ số hiệu chỉnh nhiệt dung.
- t = 1,13.
2.1.6 Hệ số quét buồng cháy.
- 2 = 1 ; (do không tăng áp).
2.1.7 Hệ số nạp thêm.

- 1 = 1,02  1,07 ; Chọn: 1= 1,05.
2.1.8 Hệ số lợi dụng nhiệt tại b và z.
- z = 0,7  0,85 ; Chọn: z = 0,78.
b = 0,8  0,9

; Chọn: b = 0,89.
8


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
2.1.9 Hệ số hiệu đính đồ thị công.
- d = 0,92  0,95 ; Chọn: d = 0,95.
2.1.10 Tỷ số tăng áp.
-  = 1,554.
2.2 Quá trình nạp.
2.2.1 Hệ số khí sót.
- r 

2 T0  T  Pr
Tr

.

Pa

1

.

1


 P m
 .1  t .1.  r 
 Pa 

m = 1,5 : chỉ số giãn nở đa biến của khí sót.
r 

1 297  20  0,11
.
.
800
0, 086

1
 0,11 
16,5.1, 05  1,13.1, 05. 

 0, 086 

1
1,5

 0, 032 .

2.2.2 Nhiệt độ cuối hành trình nạp.
P 
T0  T  t . r .Tr .  a 
 Pr 
- Ta 

1  r

m 1
m

1,51

 0, 086  1,5
297  20  1,13.0, 032.800. 

 0,11 

 332,843 [K].
1  0, 032

2.2.3 Hệ số nạp.
1
1




 Pr  m 
T0
pa 
1
1
297
0, 086 
 0,11 1,5 

v 
.
. .  .1  t .1.   
.
.
. 16,5.1, 05  1,13.1, 05. 


  1 T0  T p0 
 0, 086  
 Pa   16, 5  1 297  20 0,1 





v  0,831

2.2.4 Lượng khí nạp mới.
-

432.103.P0 .v
M1 
ge .Pe .T0

; ta có: Pe 

N e .30.
i.Vh .n


3,14.130.102 
D 2
3
.S =
.140.10 2 =1,857 [dm ]
Trong đó: Vh =
4
4
2

9


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
 Pe 

N e .30.
176.30.4

 0, 677 (MPa )
i.Vh .n
8.1,857.2100

Vậy: M 1 

432.103.0,1.0,831
 0,801 [kmol/kgnl].
223.0, 677.297

2.2.5 Lượng khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1 (kg) nhiên liệu.

1 C H O
.     [kmol/kgnl]
0, 21  12 4 32 

- M0 

Đối với nhiên liệu Diesel: C=0,87; H=0,126; O= 0,004.
Vậy: M 0 

1 C H O
1  0,87 0,126 0, 004 
.    
.


  0, 496 [kmol/kgnl].
0, 21  12 4 32  0, 21  12
4
32 

2.2.6 Hệ số dư lượng không khí .
- 

M 1 0,801

 1, 616 .
M 0 0, 496

2.3 Quá trình nén.
2.3.1 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới.

- mc v  19,806  0,00209T (kJ/kmolđộ).
2.3.2 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí sót.
''

1
187,36  5
  427,86 
.10 T

2
 
1, 634 1 
187,36  5
 19,876 
  427,86 
.10 T  20,887  0, 0027T .
1, 616 2 
1, 616 

- mcv  19,876 

1,634

2.3.3 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí hỗn hợp công tác.
mc   r .mc v
- mc v  v
1  r

''


'



19,806  0, 00209T   0, 032.  20,887  0, 0027T   19,839  0, 0042 T .
1  0, 032

2

10


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
2.3.4 Chỉ số nén đa biến.
- n1  1 

8, 314
'

b
a v  v .Ta .  n1 1  1
2
'



; thử chọn với n1 = 1,3693


8,314


Ta được: 1,3693  1 
19,839 

0, 0042
.332,843. 16,51,36931  1
2





0,3693 = 0,3692, với sai số nhỏ như vậy thì n1 là chấp nhận được.
Vậy: n1= 1,3693.
2.3.5 Áp suất cuối quá trình nén.
- Pc = Pa . n1 = 0,086.16,51,3693 = 3,996 [Mpa].
2.3.6 Nhiệt độ cuối quá trình nén.
- Tc = Ta.n1-1 = 332,843.16,51,3693-1 = 937,253 [0K].
2.3.7 Lượng môi chất công tác của quá trình nén.
- Mc =M1 + Mr = M1(1+r) = 0,801(1+0,032) = 0,827 (kmol/kgnl).
2.4 Quá trình cháy.
2.4.1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết.
H 0
0,126 0, 004


32  1, 039 .
- 0  1  4 32  1  4
 .M 0
1,616.0, 496


2.4.2 Hệ số thay đổi phân tử thực tế.
- 

 0   r 1, 039  0, 032

 1, 038 .
1  r
1  0, 032

2.4.3 Hệ số thay đổi phân tử tại z.
0 1

0, 78
.x z
; Với: xz  z 
 0,876
1  r
b 0,89
 1
1, 039  1
Vậy:  z  1  0 .xz  1 
.0,876  1, 034 .
1  r
1  0, 032

- z  1

11



Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
2.4.4 Nhiệt độ tại z.
-

'
''
 z .QH
  mcvc  8,314 .Tc   z .mc pz .Tz

M 1.1   r  

Trong đó: QH là nhiệt trị thấp, QH = 42,5 .103 [kJ/kgmol]
bv '
0,0042
.Tc  19,839 
.Tc
2
2
 19,839  0, 0021.937, 253  21,816 [kj/kmolđộ]

mcvc '  av '

mc pz "  mcvz "  8,314
''

''




 0 .mcv . x z 

Mà: mcvz 

r 
  1  x z .mcv
 0 



 
 0 . x z  r   1  x z 
0 


0, 032
)  (1  0,876).(19,806  0, 00209.T )
1, 039
0, 032
1, 039.(0,876 
)  (1  0,876)
1, 039
0, 0053
 20, 762 
T.
2
0, 0053
 mc pz "  mcvz "  8,314  29, 076 
T
2


1, 039.(20,887  0, 0027T ).(0,876 


Thay vào phương trình đầu ta được:
0, 78.42,5.103
0, 0053 

  21,816  8,314.1,554  .937, 253  1, 034.  29, 076 
Tz  .Tz
0,801. 1  0, 032 
2



 0,0027.Tz2 +21,458.Tz- 60552,846=0.
Giải hệ trên ta được: Tz = 2203,230 [0K].
2.4.5 Áp suất tại điểm z.
- Pz = .Pc = 1,554.3,996 = 6,209 [Mpa].
2.5 Quá trình giãn nở.
2.5.1 Tỷ số giãn nở sớm.
-  = z.

Tz
2203, 230
= 1, 034.
 1,563 .
.Tc
1,554.937, 253


2.5.2 Tỷ số giãn nở sau.
- =

 16,5

 10,554 .
 1,563
12


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
2.5.3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình.
- n2  1 

8,314
''
 b   z .QH
bvz
''
 avz 
Tz  Tb 
M 1 .1   r . .Tz  Tb 
2

Trong đó: Tb 

Tz




n2 1



Tz
10,554n2 1

Chọn thử: n2 = 1,232 và thay vào phương trình ta được:
8,314

1,232 1 

 0,89  0,78 .42,5.103


0,801. 1  0,032  .1,038.2203,230.1 





1

10,5541,2321 

 20,762  0,0027.2203,230 1 


1




10,554



1,2321 

0,232 = 0,23199
Với sai số nhỏ như vậy có thể chấp nhận được. Vậy: n2 = 1,232.
2.5.4 Áp suất cuối quá trình giãn nở.
- Pb 

Pz



n2



6, 209
 0,341 [Mpa].
10,5541,232

2.5.5 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở.
- Tb 

Tz




n2 1



2203, 230
0
 1275,349 [ K].
1,2321
10,554

2.5.6 Kiểm tra nhiệt độ khí sót.
P 
- Tr= Tb .  r 
 Pb 

m 1
m

1,5 1

 0,11  1,5
0
= 1275,349. 
 875, 030 [ K].

 0, 341 
T  T (chon)
875, 030  800

.100 % =
.100 % = 9,379%< 15%.
Kiểm tra: Tr = r r
875, 030
Tr

Vậy Tr chọn như trên là thỏa mãn.
2.6 Tính toán các thông số của chu trình công tác.
2.6.1 Áp suất trung bình chỉ thị lý thuyết.
- Pi ' 



Pa . n1
 1


. 
1 
1 
1 
.     1 
. 1  n1 1  
1  n2 1  
n2  1  
 n1  1    


0, 086.16,51,3693 
1,554.1, 563 

1
1
1



. 1,554 1,563  1 
1

. 1 

1,232 1 
1,36931  
16,5  1
1, 232  1  10,554
 1,3693  1  16,5



= 0,948 (MPa).

13


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
2.6.2 Áp suất trung bình chỉ thị thực tế.
- Pi = Pi’ .d
; Chọn: d= 0,95.
Pi = 0,948.0,95 = 0,901 [Mpa].
2.6.3 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị.

- gi 

432.103.Po .v 432.103.0,1.0,831

 167, 60[ g / kwh] .
M 1.Pi .T0
0,801.0,901.297

2.6.4 Hiệu suất chỉ thị.
- i  8, 314.

Pi .M 1.T0
0,901.0,801.297
 8,314.
 0,505 (KJ/Kg).
P0 .v .QH
0,1.0,831.42,5.103

2.6.5 Áp suất tổn thất cơ khí.
- Pm = A + B.Cm= 0,09 + 0,0138.9,8= 0,225 [Mpa] ; Diesel =4 ; i=8.
2.6.6 Áp suất có ích trung bình.
- Pe = Pi - Pm =0,901-0,225= 0,676 [Mpa].
2.6.7 Hiệu suất cơ giới.
- m = Pe: Pi = 0,676: 0,901 = 0,751.
2.6.8 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích.
- ge = gi: m = 167,60: 0,751 = 223,284 [g/kw.h].
2.6.9 Hiệu suất có ích.
- e = i . m =0,505 . 0,751= 0,379.
2.6.10 Kiểm nghiệm đường kính xilanh.
- Vh 


30 .N e
30.4.176
3

 1,860 [dm ]
Pe .i.n
0, 676.8.2100

DTính toán =

4 Vh
4
1,860
. 
.
 130, 083[mm]
 S
3,14 140.102

D = 130,083-130 = 0,083 (mm) < 0,1[mm] ; Vậy thỏa mãn.
2.7 Vẽ và hiệu đính đồ thị công.
- Căn cứ vào các số liệu đã tính ta lập bảng tính đường nén và đường giãn nở theo
biến thiên dung tích xilanh: Vx=i.Vc.
14


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
Với: Vc 


Vh
1,857
3

 0,1198 (dm ).
  1 16,5  1

Bảng 2.1. Tính toán thông số
Vx
Ԑ

Gttt (dm3)

Quá trình nén Pn

Gtbd (mm)

Gttt
(MPa)

Gtbd (mm)

Quá trình giãn nở Pgn
Gttt (MPa)

Gtbd (mm)

V = 0,008986984
 p = 0,024837634 (MPa/mm)


(dm3/mm)
1

0,119826

10,476190

3,995758

160,875161

1,563421

0,187339

16,378697

2,166961

87,245048

6,209409

2

0,239653

20,952381

1,546674


62,271399

4,584404

2,783

0,333477

29,155238

0,983846

39,611114

3,051487

122,857399

3

0,359479

31,428571

0,887722

35,741013

2,781880


112,002625

4,783

0,573130

50,107619

0,468690

18,870146

1,565889

63,045010

6

0,718959

62,857143

0,343619

13,834596

1,184321

47,682525


7,196

0,862271

75,386667

0,267907

10,786339

0,946707

38,115822

8,289

0,993241 110,52

0,220747

8,887590

0,795348

32,021889

9,39

1,125170


125,2

0,186092

7,492349

0,682068

27,461078

10,123

1,213003

134,973333

0,167892

6,759570

0,621743

25,032292

11,026

1,321206

147,013333


0,149354

6,013205

0,559620

22,531112

12,836

1,538092

171,146667

0,121290

4,883331

0,464052

18,683412

14,884

1,783497

198,453333

0,099036


3,987346

0,386688

15,568650

15,388

1,843889

205,173333

0,094622

3,809609

0,371145

14,942840

16,5

1,977136

220

0,086

3,462488


0,340574

13,712018

Từ bảng trên ta có đồ thị công lý thuyết như sau:

15

250
184,574897


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong

300

250

200

Pnen

150

Pgianno

100

50


0
0

50

100

150

Hình 2.1. Đồ thị công
- Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công:
+ Ta chọn tỷ lệ xích của hành trình piston là:
s 

S .µv 140.0, 00899

 0, 67742 .
Vh
1,85731

+ Thông số kết cấu động cơ là:


R
S
140


 0,31818 .

Ltt 2 Ltt 2.220

+ Khoảng cách OO’ là:
OO , 

 .R
2



 .S
4



0,31818.140
 11,13636 (mm).
4

+ Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị:
OO '  16, 43939

(mm).

+ Nửa hành trình piston là:
16

200

250



Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
R

S 140

 70 (mm).
2
2

+ Giá trị biểu diễn của R là:
R= 103,33333 (mm).
- Chỉnh các điểm trên đồ thị công:
+ Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp ( điểm a):
Từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định góc đóng muộn xupap thải
4 =200, bán kính này cắt đường tròn Brick tại a’, từ a’ gióng đường song song
với trục tung cắt đường Pa tại điểm r’. Nối điểm r trên đường thải ( là giao
điểm giữa Pr và trục tung) với r’ ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải
sang quá trình nạp.
+ Hiệu đính áp suất cuối quá trình nén ( điểm c):
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm ( động cơ
Diesel) và đánh lửa sớm ( động cơ xăng) nên thường lớn hơn áp suất cuối quá
trình nén đã tính. Theo kinh nghiệm áp suất cuối quá trình nén thực tế Pc’ được
tính theo công thức sau:
Với động cơ Diesel:
1
1
Pc,  Pc  ( Pz  Pc )  3,996  (6, 209  3, 996)  4, 734 (Mpa ) .
3

3

Xác định tung độ điểm c’ trên đồ thị công:
yc, 

Pc,

p



4, 734
=190,583 (mm) .
0,02484

+ Hiệu đính điểm phun sớm c’’:
Do có hiện tượng phun sớm nên đường nén trên thực tế tách khỏi đường
nén lý thuyết tại c’’. Xác định c’’ bằng cách: Từ điểm O’ trên đường tròn
Brick ta xác định góc phun sớm s =180, cắt bán kính vòng tròn Brick tại một
điểm. Từ điểm này ta gióng song song với trục tung cắt đường nén tại điểm ta
được c’’. Dùng cung thích hợp nối điểm c’’ với c’.
+ Hiệu đính điểm đặt Pzmax thực tế:
Áp suất Pzmax trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số như
động cơ Diesel nhưng cũng không đạt trị số lý thuyết của động cơ xăng. Theo
thực nghiệm điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền từ 3720  3750
( tức là từ 120  150 sau ĐCT của quá trình cháy và giãn nở).
17


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong

Hiệu đính điểm z của động cơ Diesel:
Xác định điểm z từ góc 150: Từ điểm O’ trên đường tròn Brick ta xác định
góc quay tương ứng 3750 góc quay trục khuỷu, bán kính này cắt vòng tròn tại
1 điểm. Từ điểm này gióng đường song song với trục tung cắt đường 0,85Pz =
0,85.250= 212,5 (mm) tại điểm z’’.
Dùng cung thích hợp nối c’ với z’’ và đi sát đường giãn nở.
+ Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế ( điểm b):
Do có hiện tượng mở sớm xupap xả nên trong thực tế quá trình thải được
thực hiện sớm hơn quá trình thải lý thuyết. Xác định điểm b’: Từ điểm O’ trên
đường tròn Brick ta xác định góc mở sớm xupap xả 3 =660, bán kính này cắt
đường tròn Brick tại 1 điểm, từ điểm này ta gióng đường song song với trục
tung cắt đường giãn nở tại b’.
+ Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giãn nở ( điểm b’’):
Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế Pb’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá
trình giãn nở lý thuyết do xupap xả mở sớm. Theo công thức kinh nghiệm ta
có:
1
1
Pp,,  Pr  ( Pb  Pr )  0,11  (0,341  0,11)  0,225 (Mpa ) .
2
2
0,225
Vậy tung độ của b’’ là: yb" 
 9, 070(mm) .
0,02484

Sau khi xác định được các điểm b’ và b’’ ta dùng cung thích hợp nối với
đường thải Pr.
Vậy ta có đồ thị công đã hiệu đính như sau:


18


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong

P
z''

O

O'
16.4400
66
°

20°

18°

0,85.Pz

c'
a'

c''

b'

P0


b''
a

r
r'

0

V
Hình 2.2. Đồ thị công đã hiệu đính

19


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
3.1 Đồ thị biểu diễn các quy luật động học.
3.1.1 Đường biểu diễn hành trình piston x = f ( ) .
- Dùng phương pháp Brich để xây dựng đồ thị, các bước như sau:
+ Vẽ đường tròn tâm O, bán kính R. Do đó AD= 2R. Điểm A tương ứng
với α=00 ( vị trí ĐCT) và điểm D ứng với α=1800 ( vị trí ĐCD).
+ Trên phương AD lấy OO’ =R./2s.
+ Từ tâm O’ của đồ thị Brich kẻ các bán kính ứng với 100, 200,….1800.
+ Gióng các điểm đã chia trên cung Brich xuống các điểm 100, 200…1800
tương ứng trên trục tung của đồ thị x = f ( ) ta được các điểm xác định chuyển vị x
tương ứng với các góc 100, 200….1800.
Như vậy, ứng với mọi vị trí trục khuỷu OB ta kẻ đường song song O’M
tương ứng rồi hạ MC thẳng góc với AD. Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị
biểu diễn quan hệ x = f ( ) .
+ Đoạn AC là chuyển vị x của piston.


A



ÂCT
ĐCT

180

x

x

B
C

90

0
M

R
R. 

O
X=f(




S=2R
(S=Xmax)

S=2R



O'

D ÂCD
ĐCD

Hình 3.1. Đường biểu diễn hành trình của piston x= f(α)

20




Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
3.1.2 Đường biểu diễn vận tốc của piston v= f(α).
- Vẽ theo phương pháp đồ thị vòng. Các bước như sau:
+ Vẽ vòng tròn tâm O bán kính R2= /2. Rω đồng tâm với nửa đường tròn có
bán kính R1= Rω.
+ Chia nửa vòng tròn có bán kính R1 và R2 thành n phần bằng nhau, đánh số
1,2,3,…n và 1’,2’,3’,…n’ theo chiều như hình vẽ.
+ Từ các điểm 1,2,3,… kẻ các tia thẳng đứng ( vuông góc với AB) và từ các
điểm 1’,2’,3’,… kẻ các tia nằm ngang ( song song với AB).
+ Giao điểm của các tia tương ứng được đánh dấu bằng a,b,… .Nối các điểm đó
lại ta được đồ thị vòng v= f(α).

2'

b

R2

3'

1'

a

V=f(

c
A

B

4'

b'
0'
V

0

h




7'
6'

1

5'

e
g
7

2
R1

6
3
4

5

Hình 3.2. Đường biểu diễn vận tốc của pittông v= f(α)
3.1.3 Đường biểu diễn gia tốc piston j = f ( x ) .
- Xây dựng theo phương pháp Tôlê. Các bước như sau:
+ Chọn tỉ lệ xích  j = 32727,511(mm/s2.mm).
21

8



Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
+ Tính các giá trị:
Tốc độ góc:  

 .n
30

=

3,14.2100
 219,8 (rad/s).
30

Gia tốc cực đại:

jmax  R. 2 .(1   ) =70.219,82.(1+0,3182)= 4457883,691 (mm/s2).

jmax tt
j

Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là : max bd
 j = 136,212 (mm).
Gia tốc cực tiểu:

jmin   R. 2 .(1   ) = -2305801,909 (mm/s2).

jmin tt
j

Vậy ta được giá trị biểu diễn jmin là : min bd

 j = -70,455 (mm).
Xác định giá trị EF :

EF  3.R. . 2

= -3228122,673 (mm/s2).

Vậy ta được giá trị biểu diễn EF là :

EFbd 

EFtt

j

 98, 636(mm).

+ Từ điểm tương ứng ĐCT lấy AC = jmin, từ điểm B tương ứng ĐCD lấy BD =
2
jmin; nối liền CD cắt trục hoành tại E, lấy EF  3.R. . về phía BD. Nối CF và

FD, chia các đoạn ra thành n phần, nối 11’, 22’, 33’,…Vẽ đường bao trong tiếp
tuyến với 11’, 22’, 33’,….Ta được các đường cong biểu diễn quan hệ j = f ( x ) .
22


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong

C


Jmax

1
J=f(s)

F1

2
S

-3R

E

B
ÂCD
F2

4

F

1' 2'

3'

Jmin

3


A
ÂCT

4' D

Hình 3.3. Đường biểu diễn gia tốc của piston j=f(x)
3.2 Phương pháp cộng đồ thị.
3.2.1 Đồ thị x= f(α).
-

= R (1 −

x1 =

(1 −

)+



(1 −

) và

x2 = 

2 ) =

x1  x2


(1 −

2 ).

Trên vòng tròn bán kính R, chia các điểm ứng với 00,300,600,… và xác định giá
trị chuyển vị tại các điểm đó. Gióng sang ngang gặp các điểm ứng với các góc
quay tương ứng của trục khuỷu ta vẽ được đường x= f(α).
3.2.2 Đồ thị v= f(α).
- Ta có : v



Rω[sin∝+ .sin2∝] = v 1 +
2

23

v2


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
Với:

v1

= Rω.sin∝ và

v2




= Rω .sin2∝.
2

Vẽ đường tròn bán kính Rω và đường tròn bán kính R.ω.λ/2 đồng tâm. Chia
các vòng tròn thành các điểm ứng với các góc 00,300,600,… và gióng sang ngang
gặp các điểm ứng với các góc quay tương ứng của trục khuỷu ta vẽ được các
đường v1 và v2. Cộng hai đồ thị ta có đường v= f(α).
3.2.3 Đồ thị j= f(α).
- Ta có : = ω [cos∝+  cos2∝]=

j1 + j2

j1 = ω cos∝ và j2 = R 2  cos 2
Vẽ đường tròn bán kính R.ω2 và đường tròn bán kính R.ω2.λ đồng tâm. Chia
các vòng tròn thành các điểm ứng với các góc 00,300,600,… và gióng sang ngang
gặp các điểm ứng với các góc quay của trục khuỷu ta được các đường j1 và j2.
Cộng hai đồ thị ta có đường j= f(α).

24


Đồ án môn học: Động cơ đốt trong
§CD

§CT
0

0 360
330


30

60

90 120 150 180 210 240

§CT
270 300 330 360

30
60

300
o1

§iÓm uèn

o
90

270

240

120
150

210


180

90
60

120
150

30
0 60
360
120
o
300 240

0
360

180

210

330
240
300
270

0

30


60

90 120 150 180 210 240 270 300 330 360

0

30

60

90 120 150 180 210

0 360
330

30
60

300

o

270

90

120

240

150
210
180

270 300

330 360

Hình 3.4. Đồ thị chuyển vị, gia tốc và vận tốc của piston
3.3 Tính toán động lực học.
3.3.1 Các khối lượng chuyển động tịnh tiến.
- Khối lượng nhóm piston: mpt= 2,3 (kg).
25