ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG THỰC HIỆN TRÊN XE DIESEL.240

LỜI NÓI ĐẦUÔtô 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 nghành công nghiệp ôtô nhất là trong lĩnh vực thiết kế.Sau khi học xong giáo trình Động cơ đốt trong chúng em được 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 Dương Xuân Mỹ, cùng 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 ...ô tô,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 hơn và cũng qua đó rút ra được những kinh nghiệm qúi giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập và công tác sau này.Em xin chân thành cảm ơn

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

THỰC HIỆN TRÊN XE DIESEL.240

Giáo viên hướng dẫn : DƯƠNG XUÂN MỸ Sinh Viên Thực Hiện : PHAN VĂN NGỌC

Lớp : ĐHCN OTO B_K3

Vinh, thỏng 06/2011

NHậN xét - đánh giá Đồ áN

Giáo viên hớng dẫn:

Kết quả đánh giá

Giáo viên bảo vệ: Kết quả đánh giá

lời nói đầu

Nhng với sự quan tâm, động viên, giúp đỡ, hớng dẫn tận tình của thầy giáoDơng Xuân Mỹ, cùng các Thầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắnghết sức để hoàn thành đồ án trong thời gian đợc giao Qua đồ án này giúpsinh viên chúng em nắm đợc các lực tác dụng, công suất của động cơ và

điều kiện đảm bảo bền của một số nhóm chi tiết ô tô,máy kéo Vì thế nórất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ kỹ thuật ôtô

Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều khôngtránh khỏi những thiếu sót Vì vậy chúng em rất mong nhận đợc sự quan tâm

đóng góp ý kiến của các Thầy, các bạn để em có thể hoàn thiện đồ án củamình hơn và cũng qua đó rút ra đợc những kinh nghiệm qúi giá cho bản thânnhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập và công tác sau này

8 Thứ tự làm việc của xilanh 1-2-4-3

9 Suất tiêu hao nhiên liệu g e  183 (g/ml.h)

10 Góc mở sớm xupap nạp 1 10 ( độ )

11 Góc đóng muộn xupap nạp 2  40 (độ )

12 Góc mở sớm xupap thải 1  40 (độ )

13 Góc đóng muộn xupap thải 2  10 ( độ )

14 Chiều dài thanh truyền l tt  230 ( mm )

1 áp suất môi trờng p k :

áp suất môi trờng p k là áp suất khí quỷên trớc khi nạp vào động cơ ( với động cơ không tăng áp ta có áp suất khí quyển bằng áp suất trớc xupap nạp nên ta chọn p k p0

) ở nớc ta chọn p k p0= 0,1 (MPa)

2 Nhiệt độ môi trờng T k:

Nhiệt độ môi trờng đợc chọn lựa theo nhiệt độ bình quân của cả năm Với động cơ không tăng áp ta có nhiệt độ môi trờng bằng nhiệt độ trớc xupap nạp nên:

24 0 ( 297 0 )

T

T k  

3 áp suất cuối quá trình nạp p a:

áp suất cuối quá trình nạp p a phụ thuộc vào rất nhiều thông số của động cơ nh chủng loại của động cơ , tính năng tốc độ n, hệ số cản trên đờng nạp , tiết diện lu thông Vậy cần xem xét động cơ đang tính thuộc nhóm nào để lựa chọn p a

áp suất cuối quá trình nạp p a có thể chọn trong phạm vi:

p a  ( 0 , 8  0 , 9 ) p k Ta chọn p a= 0,089 ( MPa )

4 áp suất khí thải p r:

áp suất khí thải p r cũng phụ thuộc các thông số nh p a:

áp suất khí thải p r có thể chọn trong phạm vi:

p r= (1,051,15) p k ; Ta chọn p r= 0,115 (MPa)

để , nhiệt độ T r càng thấp :

Thông thờng ta chọn : T r= 700  1000 0K ; Ta chọn T r = 9000K

7 Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt t:

Hệ số hiệu đính tỉ nhiệt t đợc chọn theo hệ số d lợng không khí  để hiệu

đính Thông thờng có thể chọn t theo bảng sau:

t

với các loại động cơ diezen có   1.4 có thể chọn t= 1,11

8 Hệ số quét buồng cháy 2:

10 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z z:

Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z z phụ thuộc vào chu trình công tác của động cơ, thể hiện nhiệt phát ra đã cháy ở điểm z so với nhiệt phát ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg nhiên liệu :

Với động cơ Điêzen ta thờng chọn : z= 0 , 70  0 , 85 ; Ta chọn z= 0,75

11 Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b b :

1 1.5

0,0304 ( )

2 Nhiệt độ cuối quá trình nạp a :

Nhiệt độ cuối quá trình nạp a đợc tính theo công thức sau:

a=

1 ( )

p T

e e

v k

p g

p



10

0,70074 183.0,9183.297  (kmol/kg nhiên liệu)

5 Lợng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0:

Lợng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1kg nhiên liệu M0 đợc tính theo công thức:

1 0

O H C

Đối với động cơ Điêzen ta có ; C = 0,855 ; H = 0,145 ; O = 0,004

M M

1.2.2 Tính toán quá trình nén:

T b

2

v v

b

3 Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp :

Tỉ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp trong quá trình nén /

v

mc tính theocông thức :

4 Chỉ số đa biến trung bình n1:

Chỉ số đa biến trung bình phụ thuộc vào rất nhiều thông số kết cấu và thông số vận hành nh kích thớc xilanh, loại buồng cháy , số vòng quay, phụ tải, trạng thái nhiệt của

động cơ Tuy nhiên n1 tăng giảm theo quy luật sau:

Tất cả những nhân tố làm cho môi chất mất nhiệt sẽ khiến cho n1 tăng

Chỉ số đa biến trung bình n1 đợc xác định bằng cách giải phơng trình:

áp suất cuối quá trình nén p c đợc xác định theo công thức:

1 1,3678 1  

. n 0,089.16, 4 4,0837

p p     Mpa

6 Nhiệt độ cuối quá trình nạp T c:

Nhiệt độ cuối quá trình nạp T c đợc xác định theo công thức :

7 Lợng môi chất công tác của quá trình nén M c:

Lợng môi chất công tác của quá trình nén M c đợc xác định theo công thức:

M c M1 M r M r1  r  0,70074.(1 0,03044) 0,722   ( kmol/kgn.l )1.2.3 Tính toán quá trình cháy:

1 Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết  0:

Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết  0 đợc xác định theo công thức:



32 4

1 21 ,

O H M

5 Nhiệt độ tại điểm z T z:

Đối với động cơ Điêzen, tính nhiệt độ T z bằng cách giải phơng trinh cháy

314 , 8 1

" " "

1,0401

p p

T T







  

3 Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2:

Ta có chỉ số giãn nỡ đa biến trung bình n1 đợc xác định từ phơng trình cân bằng sau:

 

vz vz

b z

r

H z

T T

1

.

.

314 , 8

"

1

* 2

4 Nhiệt cuối quá trình giãn nở T b:

Ta có công thức xác định nhiệt cuối quá trình giãn nở T b:

2 1 2174,51,3438 1

1173.1 12,569

z

T T

5 áp suất cuối quá trình giãn nở p b:

áp suất cuối quá trình giãn nở p b đợc xác định theo công thức :

2 1,3438

7,351

0,3155 12,5693

z

p p

0,3155

m m r

3 Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i :

Ta có công thức xác định suất tiêu hao chỉ thị g i:

i

i H

g Q

5 áp suất tổn thất cơ giới p m:

áp suất tổn thất cơ giới đợc xác định theo nhiều công thức khác nhau và đợc biểudiễn bằng quan hệ tuyến tính với tốc độ trung bình của động cơ Ta có tốc độ trung bình của động cơ:

v

3 125.10 2200

Theo số thực nghiệm , có thể tính p m theo công thức sau:

- Đối với động cơ Điêzen có   4, i = 4 , D = 110 ( mm ) buồng cháy thống nhất :

p m  0,09 0,0138  v tb  0,09 0, 0138.9,16667 0,1580   ( MPa )

6 áp suất có ích trung bình p e:

Ta có công thức xác định áp suất có ích trung bình thực tế xác địng theo công thức sau:

áp suất p e đã tính ở quá trình nạp là p e= 0,67478 ( MPa ) nên thõa mãn.

7 Hiệu suất cơ giới m:

Ta có công thức xác định hiệu suất cơ giới:

0,67478

0,8103 0,8328

e m i

p p

8 Suất tiêu hao nhiên liệu g e:

Công thức xác định suất tiêu hao nhiên liệu là:

201,80

249,05 0,8103

i e m

g g

V D





n i p

N V

e

e h



(dm3)

Vậy : 4 4.1,18907

110,08148 3,14.0,125

h kn

V D

18791 1 1

V V

Ta cã b¶ng tÝnh qu¸ tr×nh nÐn vµ qu¸ tr×nh gi·n në:

S S

gtt S gtbd gtbd

Thông số kết cấu của động cơ là: 0 , 2717

460

125

49 , 8

gtt gtbd

5 , 62

gtt gtbd

Từ gtbd O và gtbd R ta có thể xây dựng đợc vòng tròn Brick

* Lần lợt hiệu đính các điểm trên đồ thị :

1.3.1 Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình nạp: (điểm a )

Từ điểm O trên đồ thị Brick ta xác định góc đóng muộn xupap thải 2, bán kính này cắt vòng tròn Brick tại điểm a, từ a gióng đờng song song với trục tung cắt đờng

áp suất cuối quá trình nén thực tế do có hiện tợng phun sớm nên thờng lớn hơn ápsuất cuối quá trình nén lý thuyết P c đã tính Theo kinh nghiệm, áp suất cuối quá trình nén thực tế P c đợc xác định theo công thức:

  7 , 351 4 , 0837 5 , 1729

3

1 0837 , 4 3

1729 , 5

P y

1.3.3 Hiệu đính điểm phun sớm : ( điểm C )

Do có hiện tợng phun sớm nên đờng nén trong thực tế tách khỏi đờng nén lý thuyết tại điểm C  Điểm C  đợc xác định bằng cách: Từ điểm O trên đồ thị Brick ta xác định góc phun sớm i , bán kính này cắt vòng tròn Brick tại một điểm Từ điểm này

ta dóng song song với trục tung cắt đờng nén tại C  Dùng một cung thích hợp nối điểm

C  với C

1.3.4 Hiệu đính điểm đạt P Zmax thực tế

áp suất P Zmax thực tế trong quá trình cháy- giãn nở không duy trì hằng số nh

động cơ Điêzen nhng cũng không đạt trị số lý thuyết nh động cơ xăng Theo thực nghiệm,

điểm đạt trị số áp suất cao nhất là điểm thuộc miền 372 o 375 0 ( tức là 12  0 15 0 sau điểm chết trên của quá trình cháy và giãn nở)

* Hiệu đính điểm z của động cơ Điêzen:

Xác định điểm Z từ góc 15 0 , từ O trên đồ thị Brick ta định góc tơng ứng với

0

375 góc quay trục khuỷu , bán kính này cắt vòng tại 1 điểm Từ điểm này ta dóng song song với trục tung cắt đờng P z tại điểm z Dùng cung thích hợp để C với z và lợn sátvới đờng giãn nở

1.3.5 Hiệu đính điểm bắt đầu quá trình thải thực tế: ( điểm b)

Do có hiện tợng mở sớm của xupap 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 của xupap thải 1 , bán kính này cắt vòng tròn Brick tại 1 điểm

Từ điểm này ta dóng đờng song song với trục tung cắt đờng giãn nở tại b

1.3.6 Hiệu đính điểm kết thúc quá trình giãn nở: ( b )

áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế P bthờng thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lý thuyết do xupap thải mở sớm Theo công thức kinh nghiệm ta có thể xác

định đợc :

  0 , 3155 0 , 115 0 2152

2

1 115 , 0 2

b b p

p y



CHƯƠNG II TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC , ĐỘNG LỰC HỌC

2.1 Vẽ đường biểu diễn các quy luật động học :

Các đường biểu diễn này đều vẽ trên một đường hoành độ thống nhất

ứng với hành trình của pittông S = 2R Vì vậy đồ thị đều ứng với hoành độ

tương ứng với vh của đồ thị công ( từ điểm 1 vc đến vc)

2.1.1 Đường biểu diễn hành trình pittông x = f ( ) :

Ta tiến hành vẽ đường hành trình của pittông theo trình tự sau:

1.Chọn tỉ lệ xích góc : Thường dùng tỷ lệ xích (0,6 ÷ 0,7) (mm/độ)

2.Chọn gốc tọa độ cách gốc đồ thị công khoảng 15 ÷ 18 (cm)

3 Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các bán kính ứng với 100, 200,

….1800

4 Gióng các điểm đã chia trên cung brick 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

5 Nối các điểm chuyển vị x ta được đồ thị biể diễn quan hệ x = f ( )

Đường biểu diễn hành trình của pittông X= f(α)α))

2.1.2 Đường biểu diễn tốc độ của pittông v = f ( ):

ĐCDĐCT

1'

0' 7'

3'

5' 2'

7 g

6

e 4'

R2

V=f( 

h

B 8

3 Chia nửa vòng tròn tâm O bán kínhR và vòng tròn tâm O bán kính R

/2 thành 18 phần theo chiều ngược nhau

4 Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn tâm O bán kính R kẻ các đườngsong song với tung độ, các đường này sẽ cắt các đường song song vớihoành độ xuất phát từ các điểm chia tương ứng của vòng tròn tâmObán kính R/2 tại các điểm a, b, c,……

5 Nối các điểm a, b, c,….tạo thành đường cong giới hạn trị số của tốc

độ pittông thể hiện bằng các đoạn thẳng song song với tung độ từ cácđiểm cắt vòng tròn bán kính R tạo với trục hoành góc  đến đường cong

a, b, c…

đồ thị này biểu diễn quan hệ v= f ( )trên tọa độ cực

GVHD: D¬ng Xu©n Mü 21 SVTH: Phan Văn Ngọc

Đường biểu diễn vận tốc của pittông V=f(α)α)) 2.1.3 Đường biểu diễn gia tốc pittông j = f x( ):

Ta tiến hành vẽ đường biểu gia tốc của pistong theo phương pháp Tôlê

Ta vẽ theo các bước sau:

j j

j

gtt gtbd

EF EF

j

gtt gtbd

EF  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( )

GVHD: D¬ng Xu©n Mü 23 SVTH: Phan Văn Ngọc

Biểu diễn gia tốc của pittông j=f(α)x)

2.2 Tính toán động lực học :

2.2.1.Các khối lượng chuyển động tịnh tiến:

- Khối lượng nhóm pittông mnpt =2,2 (kg) được cho trong số liệu banđầu của đề bài (kg)

- Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông m1:

Khối lượng của thanh truyền phân bố về tâm chốt pittông m1 có thểtra trong các sổ tay, có thể cân các chi tiết của nhóm để lấy số liệu hoặc cóthể tính gần đúng theo bản vẽ

Hoặc có thể tính theo công thức kinh nghiệm sau:

+ Thanh truyền của động cơ ô tô :

m1 = (0.275 ÷ 0.285)mtt (kg) =0,28.3,9=1,092 (kg)

trong đó mtt=3,9 (kg) là khối lượng thanh truyền đề bài đã cho

Vậy ta xác định được khối lượng tịnh tiến: m = mnpt + m1

Trong đó m npt m pt m chptm xm, với đề bài đã cho mpt =2,2 (kg)

mchpt = ρ.v khối lượng chốt pisttong và nòng hãm: Có   7800kg m/ 3là khốilượng riêng của chốt piston

Với d nch =38 (mm) là đường kính ngoài chốt píton

d tch =21 (mm) là đường kính trong của chốt piton

Khối lượng xecmăng là: m xm   v n i  6,8.4,749.10 5 0,160 3  kg

Do đó khối lượng nhóm piston là:

2.2.2 Các khối lượng chuyển động quay:

Khối lượng chuyển động quay của một khuỷu bao gồm :

- Khối lượng tịnh tiến của thanh truyền quy dẫn về tâm chốt khuỷu

dch: là đường kính ngoài của chốt khuỷu dch =68 (mm)

ch : là đường kính trong của chốt khuỷu.ch =31(mm)

lch : là chiều dài của chốt khuỷu lch =46 (mm)  : là khối lượng riêng của vật liệu làm chốt khuỷu (kg/

Với thông số kết cấu  ta có bảng tính p j :

a(do) a(rad) cosa+  .cos2a p j mj mr c2 os   cos2

2.4 Vẽ đường biểu diễn lực quán tính  p j f (x).

Ta tiến hành vẽ đường biểu diễn lực quán tính theo phương pháp Tôlênhưng hoành độ đặt trùng với đường p0ở đồ thị công và vẽ đường

)

(x

f

p j 

 (tức cùng chiều với j=(x)) Tiến hành theo các bước sau :

1 Chọn tỉ lệ xích để của p jvà p(cùng tỉ lệ xích với áp suất p kt)(MPa/mm), tỉ lệ xích x cùng tỉ lệ xích với hoành độ của j = (x)

2 max

0,9261513

31.50.0294

j j

p p

p

gtt gtbd



+ Giá trị cực tiểu :

A C

j

p

p

gtt gtbd

GVHD: D¬ng Xu©n Mü 30 SVTH: Phan Văn Ngọc

đồ thị x  f( )và v  f( )(sử dụng phương pháp đồ thị vòng ).Ta tiến hànhtheo trình tự sau :

1 Từ tâm các điểm đã chia độ trên cung của đồ thị Brich ta gióng cácđường song song với trục tung tương ứng với các góc quay

0 0

0

0 , 20 , 30 , 180 10





2 Đặt các giá trị của vận tốc v này (đoạn thẳng biểu diễn giá trị của v cómột đầu mút thuộc đồ thị v  f( ),đầu thuộc nửa vòng tròn tâm O,bán kính R trên đồ thị) trên các tia song song với trục tung nhưng xuấtphát từ các góc tương ứng trên đồ thị Brich gióng xuống hệ trục toạ

độ của đồ thị x  f( )

3 Nối các điểm nằm trên đồ thị ta được đường biểu diễn quan hệ

) (

f

x 

Chú ý : nếu vẽ đúng , điểm vmaxsẽ ứng với điểm j = 0.

Hình vẻ

2.2.6 Khai triển đồ thị công P-V thành p kt f( ) :

Để thuận tiện cho việc tính toán sau này ta tiến hành khai triển

đồ thị công P – V thành đồ thị p kt f( ) Khai triển đồ thị công theotrình tự sau :

2 Chọn tỉ lê xích p đúng bằng tỉ lệ xích pkhi vẽ đồ thị công (MN/mm)

3 Từ các điểm chia trên đồ thị Brich ta xác định trị số của p kttươngứng với các góc  rồi đặt các giá trị này trên toạ độ p 

Chú ý :

o Cần xác định điểm pmax Theo kinh nghiệm, điểm này thường xuất hiện 372  0 375 0.

o Khi khai triển cần cẩn thạn ở đoạn có độ dốc tăng trưởng

và đột biến lớn của p từ 330  0 400 0, nên lấy thêm điểm ở đoạn này vẽ được chính xác.

4 Nối các điểm xác định được theo một đường cong trơn ta thu được

đồ thị biểu diễn quan hệ p kt f( )

2.2.7 Khai triển đồ thị p j f (x)thành p j f( ).

Đồ thị p j f (x)biểu diễn trên đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tínhnăng tốc độ của động cơ

Nếu động cơ ở tốc độ cao, đường này thế nào cũng cắt đường nén ac

Động cơ tốc độ thấp, đường p j ít khi cắt đường nén Ngoài ra đường p j

còn cho ta tìm được giá trị của p p kt p jmột cách dễ dàng vì giá trị củađường p chính là khoảng cách giữa đường p jvới đường biểu diễn p kt

của các quá trình nạp,nén ,cháy ,giãn nở và thải của động cơ

Khai triển đồ thị p j f (x) thành đồ thị tương tự như cách ta khai triển

đồ thị công (thông qua vòng tròn Brich) chỉ có điều cần chú ý là ở đồ thị