Đồ án động cơ đốt trong thiết kế động cơ diezen

-Các thành phần có trong nhiên liệu: C, H, O, S [1, tr.32] Bảng 1-1Loại số màng lửa xuất hiện đầu tiên trong vòi phun một lỗ ít hơn nhiều so với vòi phunnhiều lỗ, nhờ đó giảm được tốc độ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Đề tài:

THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ……… (DIÊZEN), (tăng áp),

công suất danh nghĩa Nen= ……103… kW, tốc độ quay danh nghĩa nn= …2800….rpm,

sử dụng trên xe Hyundai county HM K29B

GVHD: Hoàng Ngọc Dương SVTH : Nhóm 07

Nguyễn quốc dũng 07708541 Mai văn thọ 07714441 Nguyễn trần sơn 07701511 Nguyễn hoàng thái 07706781 Phạm tuấn khải 07711201

TPHCM, tháng 11/2009

LỜI NÓI ĐẦU

“ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG” là môn học chiếm vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo kỹ sư ngành ô tô “ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG” được

thực hiện nhằm mục đích đúc kết kết quả của quá trình học tập, tìm hiểu môn các mônhọc chuyên ngành ô tô và báo cáo đến giáo viên hướng dẫn kêt quả của quá trình đó

“ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG” hoàn thành nhờ sự giúp đỡ tận tình của Thầy.

HOÀNG NGỌC DƯƠNG dưới sự thực hiện của tất cả thành viên nhóm 7, mọi sai

sót về đồ án xin thầy xem xét và hướng dẫn thêm, xin chân thành cảm ơn thầy và cácbạn đã quan tâm giúp đỡ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……….

NỘI DUNG

1 GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

1.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ

Động cơ điêzen 4 kì, có 4 xy lanh, bố trí thẳng hàng

+ công suất danh nghĩa: N en 103 (kw)

+ số vòng quay danh nghĩa: n n 2800( òng /v phút)

Động cơ này được sử dụng trang bị trên xe Hyundai county HM K29B, loại dulịch 29 chỗ

1.2 TỔ CHỨC QUÁ TRÌNH CHÁY

1) Loại nhiên liệu

-Nhiên liệu dùng cho động cơ là điêzen

-Các thành phần có trong nhiên liệu: C, H, O, S [1, tr.32]

Bảng 1-1Loại

số màng lửa xuất hiện đầu tiên trong vòi phun một lỗ ít hơn nhiều so với vòi phunnhiều lỗ, nhờ đó giảm được tốc độ cháy, tốc độ tăng áp khí cháy và tiếng ồn của độngcơ

Chọn buồng đốt xoáy lốc cần làm cho thời điểm cháy hơi muộn một chút (sátđiểm chết trên), vì vậy trong thời gian cháy ở buồng cháy chính, pittông bắt đầu đi

đó làm hiệu suất động cơ và tính kinh tế nhiên liệu cao hơn

Nhiên liệu được cung cấp theo hình thức đa điểm, thời điểm cung cấp và lượngnhiên liệu cung cấp phụ thuộc vào chế độ hoạt động của động cơ ECM nhận tín hiệu

từ các cảm biến (Cảm biến nhiệt độ khí nạp, Cảm biến lưu lượng khí nạp, Cảm biếnnhiệt độ động cơ, Cảm biến nhiệt độ nhin liệu, Cảm biến áp suất baro, Cảm biến ápsuất khí nạp, Cảm biến vị trí bàn đạp ga, Cảm biến vị trí bướm gió, Cảm biến vị trítrục cam v.v…) gửi về, sau đó phân tích chế độ hoạt động của động cơ và điều khiểnthời điểm và thời lượng phun nhiên liệu

• Cấu tạo:

Hình 1.1 sơ đồ cấu tạo

1-Thùng nhiên liệu;

2-Lọc nhiên liệu; 3-Ống

dẫn; 4-Nhiên liệu vào

bơm; 5-Bơm tiếp vận;

điều tiết, 13-Ống dầu, 14-Ống dầu về, 15-Cốt bơm

• Nguyên lý hoạt động: Nhiên liệu được bơm cung cấp từ thùng chứa lên đườngống thấp áp đến lọc để loại bỏ các chất cặn và nước nếu có rồi lên bơm cung cấp, tạiđây nhiên liệu lại đi qua một lọc tinh để đảm bảo nhiên liệu hoàn toàn sạch Một bơmtiếp vận khác tại bơm cung cấp nhiên liệu vào hai buồng nén tạo cao áp của bơm cungcấp nhiên liệu Nhiên liệu trước khi vào buồng cao áp được điều khiển thông qua van

SCV với tín hiệu cung cấp từ ECM Việc tao áp suất và phun nhiên liệu hoàn toàn táchbiệt với nhau trong hệ thống common rail Áp suất phun được tạo ra độc lập với tốc độ

và lượng nhiên liệu phun ra Nhiên liệu được dự trữ với áp suất cao trong ắc quy thủylực Lượng phun ra được quyết định bởi bàn đạp chân ga, thời điểm phun cũng như ápsấp phun được tính toán bằng ECM dựa trên các biểu đồ lưu trữ trên nó Sau khi ECMđiều khiển kim phun của các vòi phun tại mỗi xylanh động cơ để phun nhiên liệu nhờthông tin từ các cảm biến với áp suất phun có thể lên dến 1500bar Nhiên liệu còn thừa

sẽ hồi về thùng chứa nhiên liệu thông qua mạch dầu hồi bố trí trên kim phun

• Ưu điểm:

+ Tiêu hao nhiên liệu thấp

+ Phát thải khí ô nhiễm thấp

+ Động cơ làm việc êm dịu, giảm được tiếng ồn

+ Cải thiện tính năng động cơ

• Nhược điểm:

+ Thiết kế và chế tạo phức tạp đòi hỏi ngành công nghệ cao

+ Khó xác định và lắp đặt hệ thống common rail lên hệ thống điêzencũ

1.3 HỆ THỐNG NẠP - XẢ

Chọn cơ cấu phân phối khí kiểu xupáp treo vì dung tích buồng cháy của

động cơ điêzen nhỏ, tỷ số nén rất cao, nên cơ cấu xupáp treo cho buồng cháy gọn, diệntích mặt truyền nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt Giúp cho đường nạp thảithanh thoát hơn, khiến sức cản khí động giảm nhỏ, đồng thời do có thể bố trí xupáphợp lí hơn nên có thể tăng tiết diện lưu thông của dòng khí tuy nhiên cơ cấu xupáptreo tồn tại một số nhược điểm như: cơ cấu dẫn động xupáp khá phức tạp và làm tăngchiều cao động cơ, ngoài ra còn làm cho nắp xylanh trở nên hết sức phức tạp và khóđúc

Sử dụng phương pháp dẫn động bằng cơ cấu cam - con đội - đũa đẩy - đòngánh, vì phương pháp dẫn động này cho khả năng bố trí trục cam ở nhiều vị trí thíchhợp hơn so với dẫn động trực tiếp

• Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.1 sơ đồ cấu tạo hệ thốngphân phối khí

2-xupáp (nạp và xả); 4-lò xo; 5-đĩa

lò xo; 6-cần bẩy; 7-trục cần bẩy; vít điều chỉnh; 9-êcu hãm; 10-giá đỡtrục cần bẩy; 11-đũa đẩy; 12-conđội; 13-trục cam; 14,15,16-các bánhrăng phân phối

8-• Nguyên lý hoạt động: khiđộng cơ hoạt động kéo bánh răng 16dẫn động bánh răng trục cam quaykhiến các vấu cam bánh răng 13quay theo Vấu cam đẩy con đội 12,đũa đẩy 11 đi lên ép cần bẩy 6 quayquanh trục 7 tì ép đuôi xupáp, quađĩa lò xo 5 ép lò xo 4 để đẩy xupáp 2

đi xuống mở cửa thông: khi đỉnh vấucam trượt qua đáy con đội thì lò xo xupáp 4, thông qua đĩa lò xo 5 đẩy xupáp đi lênđóng cửa thông đồng thời qua cần bẩy 6 ép đũa đẩy 11 và con đội 12 đi xuống để đẩycon đội tiếp xúc với mặt cam

1.4 HỆ THỐNG LÀM MÁT

• Động cơ chỉ có thể hoạt động bình thường khi các chi tiết tiếp xúc với buồngcháy có một chế độ nhiệt thích hợp vì:

tiết chóng mòn, khe hở giữa pittông sẽ giảm do giãn nở nhiệt làm cho pittông dễ bị bókẹt trong xylanh

không kiệt tạo muội than làm bó kẹt vòng găng gây giảm công suất và tăng tiêu haonhiên liệu

• Nhiệm vụ của hệ thống làm mát là lấy đi số nhiệt dư thừa của các chi tiết rồitỏa số nhiệt này ra bên ngoài không khí.

Ta chọn hệ thống làm mát kiểu kín: bởi vì hệ thống làm mát kiểu kín thiết lập

và ổn định chế độ nhiệt có lợi

nhất cho sự làm việc của động cơ

ở chế độ tải định mức và các chế

độ khác, giảm tổn thất nhiệt cho

nước làm mát, tăng hiệu suất chỉ

thị, giảm hao mòn lót

xylanh-xécmăng, tăng độ bền nhiệt cho

lót xylanh

• Sơ đồ cấu tạo

Hình 3.1

1-thân máy ; 2-nắp xylanh ;

3-đường nước ra khỏi động cơ ;

4-ống dẫn bọt nước ; 5-van hằng nhiệt ; 6-nắp rót nước ; 7-két làm mát ; 8-quạt gió ; puli ; 10-ống nước nối tắt vào bơm ; 11-đường nước vào động cơ ; 12-bơm nước ; 13-két làm mát dầu ; 14-ống phân phối nước

9-• Nguyên lý hoạt động: nước tuần hoàn nhờ bơm nước 12, qua ống phân phốinước 14 vào các khoang chứa các xylanh Nước làm mát nhiệt độ thấp được bơm 12hút từ bình chứa phía dưới của két 7 qua đường ống 10 rồi qua két 13 để làm mát dầusau đó vào động cơ Để phân phối nước làm mát đều cho mỗi xylanh, nước sau khibơm vào thân máy 1 chảy qua ống phân phối 14 đúc sẵn trong thân máy Sau khi làmmát xylanh, nước lên làm mát nắp máy rồi theo đường ống 3 ra khỏi động cơ với nhiệt

độ cao đến van hằng nhiệt 5 khi van hằng nhiệt mở, nước qua van vào bình chứa phíatrên của két nước Tiếp theo nước từ bình chứa phía trên đi qua các ống mỏng có gắncác cánh tản nhiệt Tại đây nước được làm mát bởi dòng không khí qua két do quạt 8tạo ra Quạt được dẫn động bằng puli từ trục khuỷu động cơ Tại bình chứa phía dướicủa két làm mát, nước có nhiệt độ thấp lại được bơm hút vào động cơ thực hiện mộtchu trình làm mát tuần hoàn

1.5 HỆ THỐNG BÔI TRƠN

• Lý do phải bôi trơn: trong quá trình làm việc, các chi tiết chuyển động tươngđối với nhau luôn xảy ra ma sát giữa các bề mặt, gây mài mòn, đồng thời làm tăngnhiệt độ các chi tiết Vì vậy động cơ chúng ta cần được bôi trơn các bề mặt ma sát

• Nhiệm vụ:

+ Đưa dầu đến các bề mặt ma sát để bôi trơn bề mặt, lọc sạch những tạpchất lẫn trong dầu nhờn tẩy rửa các bề mặt ma sát này và làm mát dầu nhờn để đảmbảo tính năng hóa lý của nó

+ Làm mát các bề mặt ma sát và bảo vệ các chi tiết không bị oxyt hóa bềmặt

+ Bao kín khe hở giữa pittông và xylanh, giữa xécmăng và pittông.Dùng phương án bôi trơn cưỡng bức cacte ướt: dầu nhờn trong hệ thống bôitrơn được bơm dầu đẩy đến các bề mặt ma sát dưới một áp suất nhất định, do đó hoàntoàn có thể đảm bảo yêu cầu bôi trơn, làm mát và tẩy rửa các bề mặt ma sát

Và xe hoạt động ở độ nghiêng không lớn lắm nên dùng phương án bôi trơncưỡng bức cacte ướt

• Sơ đồ cấu tạo:

Hình 4.1 sơ đồ cấu tạo hệ thống bôi trơn cưỡng bức cacte ướt

1-cacte dầu; 2-bơm dầu; 3-van an toàn; 4-que thăm dò; 5-bánh răng trung gian;6-bình lọc ly tâm; 7-van nhiệt; 8-két làm mát; 9-van ổn áp; 10-trục cam; 11-đồng hồ

đo áp suất dầu; 12-trục giàn cần bẩy xupap; 13-đường dầu chính; 14-khoang chứa dầutrong chốt khuỷu; 15-trục khuỷu; 16-miệng phễu đổ dầu

• Nguyên lý hoạt động: bơm dầu 2 hút dầu từ cacte 1 để đưa dầu có áp suất tớibình lọc 6, sau đó qua két làm mát 8 đến đường dầu chính 13 Từ đường dầu chính,dầu có áp suất đi vào lỗ khoan trên thân máy đến bôi trơn các cổ chính và các ổ đỡ trụccam Từ các cổ chính dầu đi vào các lỗ xiên trên trục khuỷu đến không gian rỗng 14trong chốt khuỷu rồi từ đó dầu sạch đi vào bôi trơn bạc đầu to thanh truyền và chốtkhuỷu Các cặn bẩn lẫn trong dầu được giữ lại mặt thành xa tâm quay của không gian

14 nhờ tác dụng ly tâm của dầu quay theo trục khuỷu Từ đường dầu chính còn có mộtđường dầu dẫn tới trục rỗng 12 của giàn cần bẩy xupap, từ đó dầu đi bôi trơn các bạccủa cần bẩy, mặt cầu của vít điều chỉnh khe hở xupap, sau đó tự chảy dọc theo đũa đẩyxuống bôi trơn con đội và vấu cam của trục cam

Ưu điểm: đảm bảo bôi trơn tốt các ổ trục do đó giảm được mài mòn và tổn thất

ma sát, tăng tuổi thọ động cơ

Nhược điểm: kết cấu hệ thống rất phức tạp

1.6 HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG

• Nhiệm vụ: động cơ đốt trong có 1 hệ thống khởi động riêng biệt truyền chotrục khuỷu động cơ một moment với số vòng quay nhất định nào đó để khởi độngđược động cơ Cơ cấu khởi động chủ yếu trên ôtô hiện nay là khởi động bằng động cơđiện một chiều

• Yêu cầu:

+ Máy khởi động phải quay được trục khuỷu động cơ với tốc độ thấp nhất

mà động cơ có thể nổ được

+ Nhiệt độ làm việc không được quá giới hạn cho phép

+ Phải đảm bảo khởi động lại được nhiều lần

+ Tỉ số nén từ bánh răng của máy khởi động và bánh răng của bánh đà nằm

+ Chiều dài, điện trở của dây dẫn nối từ acqui đến máy khởi động phải nằmtrong giới hạn quy định (<1m)

+ Moment khởi động phải đủ để khởi động được động cơ

• Sơ đồ cấu tạo:

Hình 5.1 sơ đồ cấu tạo hệ thống khởi động

1-máy khởi động; 2-ắc quy; 3-công tắc khởi động; 4-động cơ điện khởi động; rơle kéo; 6-đĩa đồng tiếp điện; 7-cuộn dây của rơle kéo; 8-lõi thép; 9-lò xo hồi vị; 10-dẫn động bánh răng khởi động; 11-nạng gạt; 12-bánh răng khởi động; vành răng bánhđà

5-• Nguyên lí hoạt động: khi đóng khóa khởi động 3 sẽ có dòng điện qua cuộndây điện từ 7 kéo lõi từ 8 sang trái Một đầu của lõi từ gắn với đĩa đồng tiếp điểm 6,đầu khác nối với tay đòn 11, dẫn động bánh răng khởi động 12 khi đĩa đồng 6 nối tiếpđiểm của động cơ khởi động 4 thì đồng thời bánh răng 12 cũng vào ăn khớp với vànhrăng 13 trên bánh đà Trục động cơ điện 4 quay sẽ làm cặp bánh răng 12, 13 quay theothực hiện khởi động động cơ ôtô Sau khi máy đã nổ, ngắt khóa khởi động 3, cắt dòngđiện vào cuộn điện từ 7, lực hút lõi từ triệt tiêu nên lực lò xo 9 đẩy tay đòn 11 gạt bánhrăng 12 sang trái, cắt truyền động giữa cặp bánh răng 12 và 13 kết thúc khởi động

1.7 ĐỘNG CƠ MẪU

Bảng1-1: Đặc điểm kỹ thuật của động cơ mẫu (3 động cơ)

TT Đặc điểm kĩ thuật Động cơ mẫu Ghi chú

3 Công suất cực đại (mã lực/

1.8 KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ

30 30.4.103

1,625 0,6752.2800.4

en S

e n

Z N V

V D

Đơn vị

Trị số

Tàiliệuthamkhảo

9 Hàm lượng C trong nhiên liệu C 0.87 2

Đơn

1 Số kg KK lý thuyết cần thiết 1 kg nhiên liệu L0 kg/kg 14.452

36 Đường kính của xylanh D dm 1.19933

=> 0

1 8.0,87 8.0,126 0,0040.23 3

1

0

f

o s h c

Với λ: hệ số dư lượng không khí

• Số kmol không khí thực tế cần thiết để đốt cháy 1 kg nhiên liệu (M ):

2.1.2 Lượng hỗn hợp khí công tác

• Số kg hỗn hợp cháy ứng với 1 kg nhiên liệu ( L 1 ):

• Số kmol hỗn hợp cháy ứng với 1 đơn vị số lượng nhiên liệu (M 1 ):

o h

2.1.4 Hệ số biến đổi phân tử

• Hệ số biến đổi phân tử lí thuyết ( 0 ):

2 1

0,85

1,0380,816

o

M M

m m k

r a

p p

m m a

k k r r

r a

r

p

p T

0,1395321.13 15 1,11.0,02.890

• Áp suất cuối quá trình nén (p c ):

20, 223 1,742.10

20, 223 1,742.10 1012,1321,986

0,921 1,3820,098 1,55 10

1, 65 1,6520,656 2,386.10

T T T

8,3140,921 1,3820,098 1,55 10 8,314

1,65 1, 6520,656 2,386.10 8,31428,97 2,386.10

Z

cvc c cpz Z r

• nhiệt độ cuối quá trình cháy:

• Áp suất cuối quá trình dãn nở

10,61

0,7010,66

z

b n

p p

z

b n

T T

1 1

1 1

1

n a pi

6) Suất tiêu thụ nhiên liệu có ích (g e ), [g/kW.h]

e e

3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG

TRUYỀN LỰC

3.1 TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU KHUỶU TRỤC - THANH TRUYỀN :

Phần tính toán động lực học của đồ án nhằm xác

định quy luật biến thiên của lực khí thể, lực quán

tính và hợp lực tác dụng lên piston cũng như các lực

tiếp tuyến tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu (chốt

khuỷu) Trên cơ sở đó sẽ xây dựng đồ thị véc tơ lực(

phụ tải) tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu, cổ trục và

bạc đầu to thanh truyền Từ các đồ thị véc tơ phụ

tải ta biết được một cách định tính tình trạng chịu

lực của bề mặt và mức độ đột biến của tải thong

qua hệ số va đập.

Cơ cấu biên tay quay

3.2 QUY LUẬT CHUYỂN ĐỘNG CỦA PITTON

2,Khối lượng trục khuỷu, thanh truyền m kt:

• Khối lượng pitton m p:

9,Lực tác dụng dọc tâm thanh truyền tt:

cos

tt

P P

• Độ dịch chuyển piton S x :

• Tốc độ chuyển động piton V:

• Gia tốc chuyển động pitton J:

• Góc lắc thanh truyền :

• Tốc độ lắc thanh truyền tt:

• Gia tốc lắc thanh truyền tt:

• Lực quán tính chuyển động tịnh tiến P j:

• Lực tổng cộng tác dụng lên đỉnh piton P:

• Lực tác dụng dọc tâm thanh truyền P tt:

• Lực tác dụng ngang N:

• Lực tiếp tuyến T :

• Lực pháp tuyến Z :

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 GS.TS Nguyễn Tất Tiến – GVC Đỗ Xuân Kính, kỹ thuật sửa chữa máy oto và

máy nổ, NXB Giáo dục.

2 http://www.oto-hui.com/diendan/showthread.php?t=28522&p=1452646

MỤC LỤC

Lời nói đầu 1

Nhận cét của giáo viên 2

Nội dung 3

1.giới thiệu động cơ thiết kế và lựa chọn phương án 3

1.1 Đặc điểm động cơ thiết kế 3

1.2 Tổ chức quá trình cháy 3

1.3 Hệ thống nạp xả 5

1.4 Hệ thống làm mát 6

1.5 Hệ thống bôi trơn 8

1.6 Hệ thống khởi động 9

1.7 Động cơ mẫu 10

1.8 Kích thước cơ bản của động cơ 11

1.9 Tổng hợp thong số cơ bản 11

2 Tính chu trình nhiệt động 14

2.1 Môi chất công tác 14

2.2 Quá trình nạp – xả 16

2.3 Quá trình nén 17

2.4 Quá trình cháy 17

2.5 Quá trình dãn nở 18

2.6 Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản của chu trình 18

2.7 Cân bằng nhiệt 19

3 Tính toán thiết kế hệ thống truyền lực 19

3.1 Tổng quan về cơ cấu khuỷu trục thanh truyền 19

3.2 Quy luật chuyển động của piston 19

3.3 Quy luật chuyển động của thanh truyền 20

3.4 Động học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền 21

3.5 Tổng hợp kết quả tính toán 23

Tài liệu tham khảo 30

Mục lục 31