ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại đất nước đang trên con đường CNH – HĐH, từng bước
phát triển đất nước. Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thế giới
ngày một phát triển cao. Để hòa chung với sự phát triển đó đất nước ta đã có chủ
trương phát triển một số ngành công nghiệp mũi nhọn, trong đó có ngành Cơ
Khý Động Lực. Để thưc hiện được chủ trương đó đòi hỏi đất nước cần phải có
một đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật có trình độ và tay nghề cao.
Hiểu rõ điều đó trường ĐHSPKT Vinh không ngừng phát triển và nâng
cao chất lượng đào tạo đội ngũ cán bộ, công nhân có tay nghề và trình độ cao mà
còn đào tạo với số lượng đông đảo đáp ứng nhu cầu nguồn nhân lực cho đất
nước.
Khi đang còn là một sinh viên trong trường chúng em được phân công
thực hiện đồ án “Tính Toán –Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong”. Đây là một điều
kiện rất tốt cho chúng em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức mà chúng em đã được
học tại trường ,bước đầu đi sát vào thực tế sản xuất ,làm quen với công việc tính
toán thiết kế ô tô.
Trong quá trình tính toán chúng em đã được sự quan tâm chỉ dẫn,sự giúp
đỡ nhiệt tình của giáo viên hướng dẫn và các thầy cô giáo trong khoa cơ khí
động lực. Tuy vậy nhưng không thể tránh những hạn chế , thiếu sót trong quá
trình tính toán.
Để hoàn thành tốt, khắc phục được những hạn chế và thiếu sót đó chúng
em rất mong được sự đóng góp ý kiến ,sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và các
bạn để sau này ra trường bắt tay vào công việc ,trong quá trình công tác chúng
em hoàn thành công việc một cách tốt nhất.
Vinh, ngày ...tháng....năm 2015
Sinh viên thực hiện:
Phạm Văn Tuấn
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 1
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
PHẦN I :TÍNH TOÁN CHU TRÌNH CÔNG TÁC
TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
I ) Trình tự tính toán :
1.1 )Số liệu ban đầu :
Loại đông cơ: 3D6-động cơ Diesel 1 hàng, không tăng áp, buồng cháy
thống nhất.
1- Công suất của động cơ : Ne =150 (mã lực) = 111 kW
2- Số vòng quay của trục khuỷu : n =1600(vg/ph)
3- Đường kính xi lanh : D =150 (mm)
4- Hành trình piton : S =180 (mm)
π.D2.S
5- Dung tích công tác : Vh =
= 3,18 (l)
4
6- Số xi lanh : i = 6
7- Tỷ số nén : ε = 15.5
8- Thứ tự làm việc của xi lanh : (1-5-3-6-2-4)
9- Suất tiêu hao nhiên liệu : g e =192 (g/ml.h)
10- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp nạp α1;α2: α1=20(độ),α2 =48 (độ)
11- Góc mở sớm và đóng muộn của xupáp thải 1 , 2 : 1 =48(độ), 2 =20 (độ)
12- Chiều dài thanh truyền: ltt = 320 (mm)
13- Số kỳ : 4
14- Góc phun sớm : i 30o
15-Khối lượng thanh truyền: mtt = 5,62 (kg)
16- Khối lượng nhóm piston: mpt = 2,37 (kg)
1.2 )Các thông số cần chọn :
1 )Áp suất môi trường :pk
Áp suất môi trường pk là áp suất khí quyển trước khi nạp vào đông cơ (với
đông cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trước khi nạp nên ta
chọn pk =po
Ở nước ta nên chọn pk =po = 0,1 (MPa)
2 )Nhiệt độ môi trường :Tk
Nhiệt độ môi trường được chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta có nhiệt độ môi trường bằng nhiệt
độ trước xupáp nạp nên : Tk =T0 =24ºC =297ºK
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 2
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
3 )Áp suất cuối quá trình nạp :pa
Áp suất Pa phụ thuộc vào rất nhiều thông số như chủng loại đông cơ ,tính
năng tốc độ n ,hệ số cản trên đường nạp ,tiết diện lưu thông… Vì vậy cần xem
xét đông cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn Pa
Áp suất cuối quá trình nạp ta lấy pa =0,085 (MPa)
4 )Áp suất khí thải Pr :
Áp suất khí thải cũng phụ thuộc giống như pa
Áp suất khí thải có thể chọn trong phạm vi :
pr= 0,1 (MPa)
5 )Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T
Mức độ sấy nóng của môi chất ∆T chủ yếu phụ thuộc vào quá trình hình
thành hỗn hợp khí ở bên ngoài hay bên trong xy lanh
Vì đây là đ/c điezel nên chọn ∆T= 38 o K
6 )Nhiệt độ khí sót (khí thải) Tr
Nhiệt độ khí sót Tr phụ thuộc vào chủng loại đông cơ.Nếu quá trình giản nở
càng triệt để ,Nhiệt độ Tr càng thấp
Thông thường ta có thể chọn : Tr =800 ºK
7 )Hệ số hiệu định tỉ nhiêt λt :
Hệ số hiệu định tỷ nhiệt λt được chọn theo hệ số dư lượng không khí α để
hiệu định .Thông thường có thể chọn λt theo bảng sau :
λt
0,8
1,13
1,0
1,17
1,2
1,4
1,14 1,11
Ở đây ta chọn λt = 1,1
8 )Hệ số quét buồng cháy λ2 :
Vì đây là động cơ không tăng áp nên ta chọn λ2 =1
9 )Hệ số nạp thêm λ1
Hệ số nạp thêm λ1 phụ thuộc chủ yếu vào pha phối khí .Thông thường ta có
thể chọn λ1 =1,02÷1,07 ; ta chọn λ1 =1,02
10 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξz :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z ξz phụ thuộc vào chu trình công tác của
động cơ.Với đây là đ/c điezen nên ta chọn ξz=0,78
11 )Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb :
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b ξb tùy thuộc vào loại động cơ xăng hay là
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 3
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
động cơ điezel .ξb bao giờ cũng lớn hơn ξz
Do đây là đ/c điezel ta chọn ξb=0,9
12 )Hệ số hiệu chỉnh đồ thị công φd :
Thể hiện sự sai lệch khi tính toán lý thuyết chu trình công tác của động cơ
với chu trình công tác thực tế .Sự sai lệch giửa chu trình thực tế với chu trình
tính toán của động cơ xăng ít hơn của động cơ điezel vì vậy hệ số φd của đ/c
xăng thường chọn hệ số lớn.Nhưng đây là đ/c xăng nên ta chọn φd =0,934
II )Tính toán các quá trình công tác :
2.1 .Tính toán quá trình nạp :
1 )Hệ số khí sót γr :
Hệ số khí sót γr được tính theo công thức :
λ2(Tk+∆T) Pr
1
γr=
. .
Tr
Pa
1
pr (m)
ε.λ1-λt.λ2.( )
pa
Trong đó m là chỉ số giãn nở đa biến trung bình của khí sót m =1,45÷1,5
Chọn m =1,45
r
1.(297 38) 0,11
.
.
800
0, 085
1
1
0, 038
0,11 1,45
15,5.1, 02 1,1.1.(
)
0, 085
2 )Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta
Nhiệt độ cuối quá trình nạp Ta đươc tính theo công thức:
m-1
Pa
(Tk+∆T)+λt.γr.TrP m
r
Ta=
1+γr
0, 085
(297 38) 1,1.0, 038.800.(
)
0,11
Ta
1 0, 038
ºK
1,45 1
1,45
350 o K
3 )Hệ số nạp ηv :
1
Pr
1
Tk
Pa
ηv =
.
. . ε.λ -λ .λ . m
ε-1 Tk+∆T Pk 1 t 2 Pa
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 4
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1
1
297.0, 0856
0,11 1,45
v 15,5 1 . (297 38).0,1 . 15,5.1, 02 1,1.( 0, 085 ) 0,82
4 )Lượng khí nạp mới M1 :
Lượng khí nạp mới M1 được xác định theo công thức sau :
432.103.Pk.ηv
M1 =
ge.Pe.Tk
(kmol/kg) nhiên liệu
Trong đó :
30.Ne.τ
30.111.103.4
pe =
=
Vh.n.i
3,14.0,152.0,18
4
Vậy : M1 =
0, 44
(MPa)
.1600.6
432.103.0,1.0,82
1, 41 (kmol/kg) nhiên liệu
192.0, 44.297
5 )Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo :
Lượng kk lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu Mo được tính theo công
thức :
1
C H O
M0 =
. ( ) (kmol/kg) nhiên liệu
0,21 12 4 32
Vì đây là đ/c diesel nên ta chọn C=0,87 ; H=0,126; O=0,004
Mo =
1
0,87 0,126 0, 004
) 0, 495 (kmol/kg) nhiên liệu
.(
0,21
12
4
32
6 )Hệ số dư lượng không khí α
Vì đây là động cơ nên :
α=
M1
1,38
2, 79
M o 0, 495
2.2 )Tính toán quá trình nén :
1 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí :
—
mcv = 19,806+0,00209.T
(kJ/kmol.độ)
=19,806+0,00209.297=20,427 (kJ/kmol.độ)
2 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phạm cháy :
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 5
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Khi hệ số lưu lượng không khí α >1 tính theo công thức sau :
—
1, 634 1
187,36
) (427,86
).10 5 T (kJ/kmol.độ)
mc''v= (19,876
2
1, 637 1
187,36
(19,876
) (427,86
).105.297 23, 688 (kJ/kmol.độ)
2, 79
2
2, 79
3 )Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :
—
Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hh trong quá trình nén mc'v tính theo
công thức sau :
—
—
mcv+γr.mc''v
—
mc'v =
=20,546 (kJ/kmol.độ)
1+γr
Thay số vào ta có :
a'v = 19,890 ; b'v = 0,004
4 ) Chỉ số nén đa biến trung bình n1:
Chỉ số nén đa biến trung bình phụ thuộc vào thong số kết cấu và thong số
vận hành như kích thước xy lanh ,loại buồng cháy,số vòng quay ,phụ tải,trạng
thái nhiệt độ của động cơ…Tuy nhiên n1 tăng hay giảm theo quy luật sau :
Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n1 tăng.Chỉ
số nén đa biến trung bình n1 được xác bằng cách giải phương trình sau :
8,314
n1-1 =
b'v n1-1
a'v+ .Ta.ε
+1
2
Chú ý : Thông thường để xác định được n1 ta chọn n1 trong khoảng
1,340÷1,390. Rất hiếm trường hợp đạt n1 trong khoảng 1,400 ÷ 1,410
→ (theo sách Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong - trang 128 )
Vì vậy ta chọn n1 theo điều kiện bài toán cho đến khi nao thõa mãn điều kiện
bài toán :thay n1 vào VT và VP của phương trình trên và so sánh,nếu sai số
giữa 2 vế của phương trình thõa mãn <0,2% thì đạt yêu cầu.
n1-1 =
8,314
8,314
=
n1 1
19,950 0, 002.350.(15,5 1) 19,950 0, 7.(15,5n1 1 1)
Sau khi chọn các giá trị của n1 ta thấy n1 = 1,367 thõa mãn điều kiện bài toán
5 )Áp suất cuối quá trình nén Pc :
Áp suất cuối quá trình nén Pc được xác định theo công thức :
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 6
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
n1
Pc = Pa. ε = 0,085.15,51,367 = 3,607 (MPa)
6 )Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc
Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc được xác định theo công thức
n1-1
Tc = Ta. ε
= 350.15,51,3671 = 957,0 ( ºK )
7 )Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc :
Lượng môi chất công tác của quá trình nén Mc được xác định theo công
thức :
Mc = M1+ Mr = M1. (1 r ) = 1,41.(1+0,038) = 1,464 (kmol/kgn.l)
2.3 )Tính toán quá trình cháy :
1 )Hệ số thay đổi phân tử lí thuyết β0 :
Ta có hệ số thay đổi phần tử lý thuyết β0 được xác định theo công thức :
M2 M1+ΔM
ΔM
β0 =
=
= 1+
M1
M1
M1
Trong đó độ tăng mol ΔM của các loại động cơ được xác định theo công
thức sau:
H O
1
ΔM = 0,21.(1-α)Mo + ( +
)
4 32 μnl
H O
4 32
H O
0,126 0, 004
32 1, 0229
O 1 4 32 1 4
MO
2, 79.0, 495
Đối với động cơ Diesel thì M
2 )Hệ số thay đổi phân tư thưc tế β: ( Do có khí sót )
Ta có hệ số thay đổi phân tử thực tế β được xác đinh theo công thức :
β0+γ r
0, 038 1, 0229
β=
=
1, 0221
1+γ r
1 0, 038
3 )Hệ số thay đổi phân tử thực tế tại điểm z βz : (Do cháy chưa hết )
Ta có hệ số thay đổi phân tư thực tế tại điểm z β z được xác định theo công
thức :
β0-1
βz = 1 +
.χ
1+γ r z
Trong đó
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 7
ĐẠI HỌC SPKT VINH
z
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
z 0,85
0,94
0,9
b
z 1
O 1
1, 407 1
. z 1
.0,94 1,37
1 r
1 0, 038
4 )Lượng sản vật cháy M2 :
Ta có lượng sản vật cháy M2 đươc xác định theo công thức :
M2= M1 +ΔM = β0. M1 = 1,407.0,67 = 0, 93 (kmol/kgn.l)
5 )Nhiệt độ tại điểm z Tz :
Đối với động cơ Diesel, tính nhiệt độ Tz bằng cách giải phương trình cháy sau:
z .QH
mc 'v ..Tc z .mc " pzTz (3)
M 1.(1 r )
Trong đó :- Q H : nhiệt trị thấp của nhiên liệu , thông thường
tachọn Q H 42,5.103 (KJ/kg.nl)
-
mc
"
pz
: là tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản vật cháy được
xác định theo công thức:
mc
0
mc
"
vz
"
pz
8,314 mcvz (4)
r
) (1 )mc
a b .T
( ) (1 )
"
v
(
mc
z
z
o
v
"
"
v
v
z
r
0
z
z
0
mcpz ap bp .Tz
Hệ số tăng áp được chọn sơ bộ trong khoảng (1,5-2)
Giải (3),(4) ra ta được : T z =1287,213 ( o K )
6. Áp suất tại điểm z
p:
Áp suất tại điểm z p được xác định theo công thức:
p . p (MPa)
1287, 213
1,843 là hệ số tăng áp
Với : . T 1,37.
957
T
+ p 1,843.3,607 6,647 (MPa)
z
z
z
c
z
z
c
z
2.4 )Tính toán quá trình giãn nở :
1 )Hệ số giãn nở sớm ρ :
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 8
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ρ=
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
βz.Tz 1,37.1287, 213
1,152
λ.Tc
1, 6.957
Thỏa mãn điều kiện ρ < λ
2 )Hệ số giãn nở sau δ :
Ta có hệ số giãn nở sau δ được xác định theo công thức :
ε
15,5
δ= =
13, 455
ρ
1,152
3 )Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 :
8.314
n2–1=
*
(ξb–ξz).QH
b''vz
+a''vz+ .(Tz+Tb)
2
M1.(1+γr).β.(Tz–Tb)
Trong đó :
Tb :là nhiêt trị tại điểm b và được xác định theo công thức :
Tz 1287, 213
Tb=
765,37 ( ºK )
n2–1 13, 4551,21
δ
QH* :là nhiệt trị tính toán
Đối với động cơ diesel QH*= QH=42,5.103 (kJ/kgn.l)
n2 1
8,314
(0,9 0, 78).42500
0, 004
19,95
.(1287, 213 13, 455)
1, 41.(1 0, 038).1,392.(187, 213 13, 455)
2
n2 1, 288
4 )Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở Tb :
Tz
1287, 213
Tb=
=
608,88 ( ºK )
n2–1 13, 4551,2881
δ
5 )Áp suất cuối quá trình giãn nở pb :
Áp suất cuối quá trình giãn nở Pb được xác định theo CT :
Pz
6, 647
0, 234 (MPa)
pb =
=
n2 13, 4551,288
δ
6 )Tính nhiệt độ khí thải Trt :
m–1
1
Pr m
0,11 1,45
1.45
Trt = Tb.
608,88.(
)
481,719 ( ºK )
Pb
0, 234
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 9
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Ta tính được Trt =481,719(ºK
2.5 )Tính toán các thông số chu trình công tác :
1 )Áp suất chỉ thị trung bình p'i :
Đây là đông cơ xăng áp suất chỉ thị trung bình P'i được xác định theo
CT:
Pc
1
1
1
p' i =
.
.(1 n 1 )
.(1 n 1 )
ε–1 n2 1
n1 1
2
1
Qua tính toán thực nghiệm ta tính được p'i = 0,597 (MPa)
2 )Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi :
Do có sự sai khác giữa tính toán và thực tế do đó ta có áp suất chỉ thị trung
bình. Trong
thực tế được xác định theo công thức :
pi= p' i .φd=0,597.0,934= 0,604 (MPa)
3 )Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi :
432.103.ηv.Pk
432.103.0,82.0,1
gi=
=
139,819 (g/kW.h)
M1.Pi.Tk
1, 41.0, 604.297
4 )Hiệu suất chỉ thi ηi:
3,6.103
3, 6.103
ηi =
=
0, 001 %
gi.QH
139,819.42500
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 quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ.Ta có
tốc độ trung bình của động cơ là :
S.n 0,18.1600
9, 6 (m/s)
=
30
30
Vì đây là đông cơ diesel nên τ = 4 ;i =6 , D= 150 mm và là buồng cháy
thống nhất :
Pm= 0,05+0,015.Vtb= 0,05+0,015.9,6 = 0,165 (MPa)
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 CT : Pe = Pi – Pm =0,604-0,165=0,439 (MPa)
Ta có trị số Pe tính quá trình nạp Pe (nạp) =0,44 va Pe=0,439 thì không
có sự chênh lệch nhiều nên có thể chấp nhận được
Vtb =
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 10
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
7 )Hiệu suất cơ giới ηm :
ηm =
pe
0, 439
=
0, 788 %
pi
0,557
8 )Suất tiêu hao nhiên liệu ge :
gi
139,819
ge=
=
177, 401 (g/kW.h)
ηm
0, 788
9 )Hiệu suất có ích ηe :
ηe = ηm .ηi = 0,788.0.001 = 0,00078
10 )Kiểm nghiệm đường kính xy lanh D theo công thức :
Dkn =
Mặt khác Vh =
4.Vh
π.S
(mm )
Ne.30.τ 111.103.30.4
=
3,18 ( l )
Pe.i.n
0, 439.6.1600
Dkn =
4.3,18
150, 017 (mm)
.180
Ta có sai số so với đề bài là :0,017 (mm)
III ) Vẽ và hiệu đính đồ thị công :
Căn cứ vào các số liệu đã tính pr , pa , pc , pz , pb ,n1, n2, ε ta lập bảng tính
đường nén và đường giãn nở theo biến thiên của dung tích công tác Vx = i.Vc
Vc : Dung tích buồng cháy
Vh
3,18
Vc =
=
0, 219 ( l )
ε–1
15,5 1
p a =0,085
n1 =1,367
pb =0,234
n2 =1,288
pc 3,607
=15,5
pz =6,647
=1,152
Vh
Vh
=0,219
1
3.1 ) Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén :
- Phương trình đường nén đa biến :
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 11
ĐẠI HỌC SPKT VINH
P.V
n1
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
= const
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường nén thì :
n1
n1
Pc. Vc = Px .Vx
1
1 Pc
= Pc.
=
n1 n1
Vxn1
i
i
Vc
n1 : Chỉ số nén đa biến trung bình n1 = 1,367
Pc : Áp suất cuối quá trình nén Pc = 3,607 ( MPa)
3.2 ) Xây dựng đường cong áp suất trên quá trình giãn nở :
- Phương trình của đường giãn nở đa biến :
n2
P.V = const
Px = Pc.
Khi đó x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì :
n2
n2
1
Pz. Vz = Px. Vx
→ Px = Pz.
Vxn2
Vz
Ta có :
z .Tz
1,152
.Tc
n2
Pz.ρ
n2
Pz.ρ
ρn2
1
=
=
= Pz i
n2
Vx n2
Vxn2
i
ρ.Vc
Vc
n2 : Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2 = 1,288
Vz = ρ.Vc Vậy Px = Pz.
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 12
ĐẠI HỌC SPKT VINH
i
i.Vc
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
15,5
0,2193
0,2523
0,438
0,657
0,876
1,095
1,314
1,533
1,752
1,972
2,19
2,409
2,628
2,847
3,066
3,285
3,3945
Giá trị biểu
diễn
15,4
17,7
30,7
46,0
61,3
76,7
92,0
107,3
122,6
138,0
153,3
168,6
184,0
199,3
214,6
230,0
273,6
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Quá trình nén
Pc Giá trị
Px =
n1 biểu
i
diễn
3,607
158,2
2,9726
130,4
1,3984
61,3
0,8034
35,2
0,5422
23,8
0,3996
17,5
0,3115
13,7
0,2523
11,1
0,2102
9,2
0,1789
7,8
0,1549
6,8
0,136
6,0
0,1208
5,3
0,1082
4,7
0,0978
4,3
0,089
3,9
0,0851
3,7
Quá trình giãn nở
Giá trị
biểu
px pz .( ) n
i
diễn
7,9758
349,8
6,647
291,5
3,2663
143,3
1,9375
85,0
1,3376
58,7
1,0035
44,0
0,9734
42,7
0,6506
28,5
0,5478
24,0
0,4707
20,6
0,4109
18,0
0,3635
15,9
0,3249
14,2
0,2931
12,9
0,2664
11,7
0,2438
10,7
0,2337
10,3
2
3.3 ) Chọn tỷ lệ xích phù hợp và các điểm đặc biệt :
Vc Vc
3,3945 0, 2913
0, 0141 dm3 /mm
220
220
p
6, 647
p = z
0, 0266 [MPa/mm]
250
250
- Vẽ đồ thị P-V theo tỷ lệ xích : v =
Ta có Vc
Vh
3,18
0, 219 ( l )
1 15.5 1
Va = Vc + Vh = 0,219 + 3,18 = 3,399 ( l )
Mặt khác ta có : Vz = ρ. Vc = 1,152.0,219 = 0,2523 ( l )
3.4 ) Vẽ vòng tròn Brick đặt phía trên đồ thị công :
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 13
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Ta chọn tỉ lệ xích của hành trình piton S là :
gtts
S
180
0, 667
μs =
=
=
gtbds gtbds 270
Thông số kết cấu động cơ là :
R
S
180
0, 2813 ( mm )
λ= =
=
Ltt 2.Ltt 2.320
Khoảng cách OO’ là :
λ.R 0, 2813.90
12, 6563 ( mm )
OO’=
=
2
2
Giá trị biểu diễn của OO’ trên đồ thị :
gttoo’ 12, 6563
gtbdoo’ =
=
18,975 ( mm )
μs
0, 667
Ta có nửa hành trình của piton là :
S 180
90 ( mm )
R= =
2
2
Giá trị biểu diễn của R trên đồ thị :
gttR
90
gtbdR =
=
134,93 ( mm )
μs
0, 667
3.5 ) Lần lượt hiệu định các điểm trên đồ thị :
1 ) Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp : (điểm a)
Từ điểm O’ trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupáp thải β2 , bán
kính này cắt đường tròn tại điểm a’ .Từ a’ gióng đường thẳng song song với trục
tung cắt đường Pa tại điểm a . Nối điểm r trên đường thải ( là giao điểm giữa
đường Pr và trục tung ) với a ta được đường chuyển tiếp từ quá trình thải sang
quá trình nạp.
2 ) Hiệu định áp suất cuối quá trình nén : ( điểm c’)
Áp suất cuối quá trình nén thực tế do hiện tượng phun sớm (động cơ điezel )
và hiện tượng đánh lửa sớm (động cơ xăng ) nên thường chọn áp suất cuối quá
trình nén lý thuyết Pc đã tính. Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá trình nén thực
tế P’c được xác định theo công thức sau :
Đối với động cơ điezel :
1
1
P’c = Pc + .( Pz - Pc ) = 3,607 + .( 6,647- 3,607 ) = 4,6303 ( MPa )
3
3
Từ đó xác định được tung độ điểm c’trên đồ thị công : yc ’
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
4, 6203
186, 0 (mm)
0, 022744
Trang 14
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
3 ) Hiệu chỉnh điểm phun sớm : ( điểm c’’ )
Do hiện tương phun sớm nên đường nén trong thực tế tách khỏi đường nén lý
thuyết tại điểm c’’. Điểm c’’ được xác định bằng cách .Từ điểm O’ trên đồ thị
Brick ta xác định được góc phun sớm hoặc góc đánh lửa sớm θ, bán kính này cắt
vòng tròn Brick tại 1 điểm
. Từ điểm gióng này ta gắn song song với trục tung cắt đường nén tại điểm
c’’. Dùng một cung thích hợp nối điểm c’’ với điểm c’
4 )Hiệu đính điểm đạt Pzmax thực tế
Áp suất pzmax thực tế trong quá trình cháy - giãn nở không duy trì hằng số
như động cơ điezel ( đoạn ứng với ρ.Vc ) nhưng cũng không đạt được trị số lý
thuyết như động cơ xăng. Theo thực nghiệm ,điểm đạt trị số áp suất cao nhất là
điểm thuộc miền vào khoảng 372° ÷ 375° ( tức là 12° ÷ 15° sau điểm chết trên
của quá trình cháy và giãn nở )
Hiệu định điểm z của động cơ diesel :
- Xác định điểm z từ góc 15º .Từ điểm O΄trên đồ thị Brick ta xác định góc
tương ứng với 375º góc quay truc khuỷu ,bán kính này cắt vòng tròn tại 1 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 giãn nở .
5 ) Hiệu định điểm bắt đầu quá trình thải thực tế : ( điểm b’ )
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 điểm b bằng cách : Từ điểm O’trên đồ
thị Brick ta xác định góc mở sớm xupáp thải β1,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 điểm b’.
6 ) Hiệu định 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 xupáp thải mở sớm . Theo công thức kinh nghiệm ta có
thể xác định được :
1
1
Pb Pr .( Pb Pr ) 0,11 .(0, 234 0,11) 0,172 (MPa)
2
2
Từ đó xác định tung độ của điểm b’’ là :
yc
pc
p
4,6203
202,74 ( mm )
0,0227
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 15
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Đồ thị công chỉ thị (được biểu diễn trên giấy A0)
PHẦN II : TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC
I ) Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :
Các đường biểu diễn này đều vẽ trên 1 hoành độ thống nhất ứng với hành
trình piston S = 2R .Vì vậy độ thị đều lấy hoành độ tương ứng với Vh của độ thị
công ( từ điểm 1.Vc đến ε.Vc )
1.1 ) Đường biểu diễn hành trình của piston x = ƒ(α)
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn hành trình của piston theo trình tự sau :
1 . Chọn tỉ xích góc : thường dùng tỉ lệ xích ( 0,6 ÷ 0,7 ) ( mm/độ )
2 . Chọn gốc tọa độ cách gốc cách độ thị công khoảng 15 ÷ 18 cm
3 . Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 10° ,20° ,…….180°
4 . Gióng các điểm đã chia trên cung Brick xuống các điểm
10° ,20°,…….180° tương ứng trên trục tung của đồ thị của x = ƒ(α) ta được
các điểm xác định chuyển vị x tương ứng với các góc 10°,20°,…..180°
5 . nối các điểm xác định chuyển vị x ta được đồ thị biểu diễn quan hệ
x = f(α).
1.2 ) Đường biểu diễn tốc độ của piston v = f(α) .
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn tốc độ của píton v = f(α). Theo phương
pháp đồ thị vòng .Tiến hành theo các bước cụ thể sau:
1.Vẻ nửa vòng tròn tâm O bán kính R ,phía dưới đồ thị x = f(α). Sát mép
dưới của bản vẽ
2. Vẽ vòng tròn tâm O bán kính là Rλ/2
3. Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R và vòng tròn tâm O bán kính là
Rλ/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau .
4. Từ các điểm chia trên nửa vòng tâm tròn bán kính là 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 điểm chia tương ứng trên bán kính là Rλ/2 tại các điểm a,b,c,….
5. Nối tại các điểm a,b,c,…. Tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc độ
piton 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….
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 16
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Đồ thị này biểu diễn quan hệ v = f(α) trên tọa độ độc cực
Hinh 2.1: Dạng đồ thị v = f( )
1.3 Đường biểu diễn gia tốc của piston j = f( x)
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston theo phương pháp Tôlê ta
vẽ theo các bước sau :
1.Chọn tỉ lệ xích μj phù hợp trong khoảng 30 ÷ 80 (m/s2 .mm )
Ở đây ta chọn μj = 80 (m/ s 2 .mm )
2.Ta tính được các giá trị :
- Ta có góc :
π.n 3,14.1600
167 (rad/s)
ω=
=
30
30
- Gia tốc cực đại :
j max = R.ω2 .( 1 + λ ) = 0,09.1672.(1 0, 2813) 3216,0758 ( m/ s2)
Vậy ta được giá trị biểu diễn jmax là :
gtbdj =
max
gttj max
3216,0758
58 ( mm )
=
μj
55
-Gia tốc cực tiểu :
jmin = –R.ω2.( 1– λ ) = 0,09.1672.(1 0, 2813) 1803,944 ( m/s2 )
Vậy ta được giá trị biểu diễn của jmin là :
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 17
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
gttj
1803,944
min
33 ( mm )
gtbdj =
=
μj
min
55
-Xác định vị trí của EF :
EF = –3.R.λ.ω2 = 3.0,09.0, 2813.1672 2118,1974 ( m/s2 )
Vậy giá trị biểu diễn EF là :
gttEF
2118,1794
39 ( mm )
gtbdEF =
=
μj
55
3. Từ điểm A tương ứng điểm chết trên lấy AC = jmax , từ điểm B tương ứng
điểm chết dưới lấy BD = jmin , nối CD cắt trục hoành ở E ; lấy EF = –3.R.λ.ω2 về
phía BD Nối CF với BD ,chia các đoạn này làm 8 phần , nối 11, 22, 33 …Vẽ
đường bao trong tiếp tuyến với 11, 22, 33 …ta được đường cong biểu diễn quan
hệ j = ƒ(x
II )Tính toán động học :
2.1 )Các khối lượng chuyển động tịnh tiến :
- Khối lượng nhóm piton mpt = 2,37 Kg
- Khối lượng thanh truyền phân bố về tâm chốt piston
+ ) Khối lương thanh truyền phân bố về tâm chốt piston m 1 có thể tra
trong các 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 nghiêm sau :
Đối với động cơ ô tô ta có :
m1 = 0, 275 0, 285 mtt
Ta chọn m1 = 0,285. mtt = 0,285.5,26= 1,4991 (Kg )
Vậy ta xác định đươc khối lương tịnh tiến mà đề bài cho là :
m = mpt + m1 = 2,37 + 1,4991 = 3,8691 (Kg)
2.2 ) Các khối lượng chuyển động quay :
Hình 2.2 : Xác định khối lượng khuỷu trục
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 18
ĐẠI HỌC SPKT VINH
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Khối lượng chuyển động quay của một trục khuỷu bao gồm :
- Khối lượng của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt :
m2 = mtt - m1 = 5,26 – 3,8691 = 1,3909 (Kg)
- Khối lượng của chốt trucj khuỷu : mch
(dch2–δch2).lch
mch = π.
.ρ
4
Trong đó ta có :
dch : Là đường kính ngoài của chốt khuỷu : 85 (mm)
δch : Là đường kính trong của chốt khuỷu : 44 (mm)
(mm)
lch : Là chiều dài của chốt khuỷu : 70
ρ : Là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu
ρ : 7800 Kg/mm3 = 7,8.10-6 ( Kg/ m3 )
mch = π.
85
2
442 .70
4
.7,8.106 0, 7219 (Kg)
Khối lượng của má khuỷu quy dẫn về tâm chốt : mom . Khối lượng này tính gần
đúng theo phương trình quy dẫn :
mm.rmk
mom =
R
Trong đó : mom khối lượng của má khuỷu
rmk bán kính trọng tâm má khuỷu : 60 (mm)
R :bán kính quay của khuỷu : R = S /2= 180/2 =90 (mm)
Ta có mom = mmk = 0,105 ( kg )
2.3 ) Lực quán tính :
Lực quán tính chuyển động tịnh tiến :
Pj = - m.j = -m.R.ω2.( cos α + λ.cos 2α ) = - 8,7.103.( cos α + λ.cos 2α )
Với thông số kết cấu λ ta co bảng tính Pj :
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 19
ĐẠI HỌC SPKT VINH
α
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
radians
0
0.174533
0.349066
0.523599
0.698132
0.872665
1.047198
1.22173
1.396263
1.570796
1.745329
1.919862
2.094395
2.268928
2.443461
2.617994
2.792527
2.96706
3.141593
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
A =cosα+λ.cos2α
=cosα+0,2669.cos2α
1.2669
1.235611713
1.144149883
0.999475404
0.812391142
0.596440911
0.36655
0.137562881
-0.077155783
-0.2669
-0.424452138
-0.546477405
-0.63345
-0.689134308
-0.719697744
-0.732575404
-0.735235359
-0.734003793
-0.7331
Pj =-8,7.1000.(cosα+λ.cos2α )
= - 8,7.1000 . A
-11022.03
-10749.82191
-9954.103979
-8695.436013
-7067.802933
-5189.035926
-3188.985
-1196.797069
671.2553105
2322.03
3692.733602
4754.353425
5511.015
5995.468482
6261.370377
6373.406013
6396.547623
6385.832995
6377.97
2.4 ) Vẽ đường biểu diễn lực quán tính :
Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo pp Tolê nhưng hoành độ
đặt trùng với đường po ở đồ thị công và vẽ đường –pj =ƒ(x) (tức cùng chiều với
j = ƒ(x))
Ta tiến hành theo bước sau :
1 ) Chọn tỷ lệ xích để của pj là μp (cùng tỉ lệ xích với áp suất pkt )
(MPa/mm), tỉ lệ xích μx cùng tỉ lệ xích với hoành độ của j = ƒ(x)
Chú ý :
Ở đây lực quán tính pj sở dĩ có đơn vị là MPa (tính theo đơn vị áp suất ) bởi
vì được tính theo thành phần lực đơn vị (trên 1 đơn vị diện tích đỉnh piston )để
tạo điều kiện cho công việc công tác dụng lực sau này của lực khí thể và lực
quán tính.
SVTH : PHẠM VĂN TUẤN
Lớp ĐHOTOK7
Trang 20
- Xem thêm -
.PDF 
40 
74 
87 
