TS Vy Hữu Thành ThS Vũ Anh Tuấn h-ớng dẫn đồ án môn học động cơ đốt trong học viện kỹ thuật quân sự Hà Nội-1999 2 TS Vy Hữu Thành ThS Vũ Anh Tuấn h-ớng dẫn đồ án môn học động cơ đốt trong học viện kỹ thuật quân sự Hà Nội-1999 tủ sách học viện kỹ thuật quân sự 3 lời nói đầu Khi thực hiện đồ án môn học Động cơ đốt trong, các đồng chí học viên ngành xe có dịp đ-ợc củng cố, mở rộng và nâng cao một b-ớc kiến thức các môn học về động cơ đốt trong. Đồ án còn trang bị cho học viên ph-ơng pháp nghiên cứu một động cơ đốt trong cụ thể. Nội dung đồ án gồm: - Tìm hiểu, giới thiệu và phân tích đặc điểm kết cấu của động cơ nói chung, các cơ cấu và hệ thống của động cơ nói riêng. - Tính toán kiểm tra các tham số đặc tr-ng cho tính kinh tế và hiệu quả của động cơ. - Tính toán động lực học. - Tính toán nghiệm bền một số chi tiết chủ yếu của động cơ. Nh- vậy, thông qua việc thực hiện và bảo vệ đồ án môn học, học viên đ-ợc tập d-ợt ph-ơng pháp giải quyết một vấn đề kỹ thuật cụ thể nhằm góp phần vào việc hoàn thành nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp cũng nh- giải quyết những vấn đề kỹ thuật trong hoạt động thực tiễn sau này. Để h-ớng dẫn học viên trong việc làm đồ án, tr-ớc đây bộ môn Động cơ đã dịch tài liệu: "Tính chu trình công tác của động cơ ô tô - máy kéo" của E.I. Acatốp (1969); đồng chí Hoàng Văn Dung biên soạn tài liệu: "H-ớng dẫn tính nhiệt động cơ đốt trong" (1973), đồng chí Nguyễn Văn Châu biên soạn tài liệu: "H-ớng dẫn đồ án môn học động cơ đốt trong" (1988). Chúng là những tài liệu tham khảo bổ ích cho học viên ngành ô tô - tăng thiết giáp, xe máy công binh và trạm nguồn điện khi thực hiện đồ án môn học và đồ án tốt nghiệp về động cơ đốt trong. Tuy nhiên những tài liệu ấy còn bộc lộ các nh-ợc điểm nh-: một số hệ số dùng để tính toán theo đơn vị đo l-ờng hợp pháp đ-ợc quy đổi ch-a thật sát (tài liệu năm 1988), một số kiểu động cơ mới ch-a đ-ợc đề cập theo đà phát triển của ngành động cơ, ch-a có ch-ơng trình tính toán trên máy vi tính để theo kịp sự phát triển của ngành tin học, ch-a đủ số hình vẽ cần thiết, tính năng kỹ thuật và đặc tính ngoài của các loại động cơ điển hình để 4 học viên thao khảo; h-ớng dẫn việc thực hiện một đồ án môn học ch-a toàn diện nh- thiếu phần h-ớng dẫn việc trình bày nội dung và hình thức của đồ án. Trong lần biên soạn này, chúng tôi cố gắng khắc phục những nh-ợc điểm vừa nêu. Khi làm đồ án, học viên cần phân tích rõ đặc điểm kết cấu của các cơ cấu và hệ thống của động cơ để làm cơ sở cho việc phân tích và chọn các thông số tính toán một cách hợp lý. Ngoài ra, học viên cần dùng đơn vị đo l-ờng hợp pháp của n-ớc ta để tính toán. Tuy nhiên nhiều thiết bị đo và tài liệu tham khảo còn dùng đơn vị đo l-ờng cũ. Do đó trong tài liệu này có giới thiệu bảng quy đổi đơn vị đo để học viên tiện tham khảo. Khi thực hiện đồ án, học viên nên dùng các ph-ơng tiện tính toán hiện đại và các ch-ơng trình tính toán có sẵn hoặc tự lập trình để nâng cao độ chính xác của phép tính và tiết kiệm thời gian. Theo dòng thời gian, nhiều kiểu động cơ và ph-ơng pháp tính toán mới sẽ đ-ợc bổ sung và hoàn thiện. Do đó việc biên soạn lại tài liệu sau một thời gian sử dụng là điều tất yếu. Phân công việc biên soạn tài liệu lần này nh- sau: Đồng chí Vi Hữu Thành: - Phần I (đồng chí Vũ Anh Tuấn soạn các bảng phụ lục). - Phần 3. - Phần 4. - Một số bảng phụ lục. Đồng chí Vũ Anh Tuấn: - Phần 2. - Một số bảng phụ lục. Tr-ớc khi biên soạn tài liệu, Bộ môn Động cơ đã tổ chức thảo luận về đề c-ơng của tài liệu. Các đồng chí Nguyễn Văn Châu và Đào Trọng Thắng đã đọc và góp nhiều ý kiến bổ ích để tài liệu đ-ợc hoàn thiện về nội dung và 5 hình thức trình bày. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn về những đóng góp quý báu đó. Tuy nhiên, do nội dung của lần biên soạn này sâu và rộng hơn so với những lần soạn tr-ớc trong khi trình độ của những ng-ời viết còn bị hạn chế, nên không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi tha thiết nhận đ-ợc các ý kiến đóng góp để tiếp tục chỉnh lý ở lần biên soạn sau. Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về: Bộ môn Động cơ, Khoa Động Lực, Học viện Kỹ thuật quân sự. Chúng tôi xin chân thành cảm ơn. Các tác giả 6 Quy đổi đơn vị đo Bảng 1 Thông số Đơn vị đo Quy đổi giữa hai hệ đơn vị đo Cũ Hợp pháp Lực, trọng l-ợng, P KG N 1KG= 9,81N áp suất, p KG/cm 2 N/m 2 (Pa) KG cm N m MN m , . / , / Công, L KGm J 1KGm =9,81J Công suất, N Mã lực (ml) W 1 mã lực = 735,5W 0,736 KW Mô men, M KGm Nm 1KGm = 9,81 Nm Nhiệt độ t, T 0 C, 0 K 0 K Dung tích (thể tích), V m 3 m 3 Dung tích riêng, v m kg 3 m kg 3 Trọng l-ợng riêng, KG m 3 N m 3 1 9 81 3 3 KG m N m , Khối l-ợng riêng, KGs m kg m 3 KGs m kg m , Nhiệt dung riêng, C Kcalo kg dộ J kg dộ 1 4187 Kcalo kg dộ J kg dộ Nhiệt l-ợng, Q Calo J 1calo = 4,187 J Hệ số toả nhiệt, Kcalo m h dộ 2 . . W m dộ 2 1 1163 2 2 Kcalo m h dộ W m dộ , Hệ số truyền nhiệt, K Kcalo m h dộ 2 . . W m dộ 2 1 1163 2 2 Kcalo m h dộ W m dộ , Hằng số tổng hợp của chất khí ,R KGm Kmoldộ J Kmoldộ 1 9 81 KGm Kmol dộ J Kmol dộ , Suất tiêu hao nhiên liệu g i , g e . g ml h. g KW h. 1 0 7355 g m h g KWh. , 7 Một số ký hiệu dùng trong tài liệu : Hệ số d- l-ợng không khí, góc quay của trục khuỷu (khuỷu trục). : Hệ số thay đổi phân tử thực tế. 0 : Hệ số thay đổi phân tử lý thuyết. - C: Nhiệt dung riêng đẳng áp của không khí, KJ kg dộ . C TB : Vận tốc trung bình của pít tông, m s . D: Đ-ờng kính xy lanh, [m; dm ]. : Tỷ số dãn nở muộn ở động cơ diesel. CT : Góc công tác của động cơ, [độ GQTK]. : Hệ số nạp phụ của động cơ tăng áp. : Tỷ số nén. th : Tỷ số nén thực ở động cơ hai kỳ. hh : Tỷ số nén hình học ở động cơ hai kỳ. g C : Thành phần của nguyên tố Các bon chứa trong 1 kg nhiên liệu, [kg]. g e : Suất tiêu hao nhiên liệu có ích, g KWh . g H : Thành phần của nguyên tố Hyđrô chứa trong 1 kg nhiên liệu [kg]. g i : Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị, g KWh . g 0 : Thành phần của nguyên tố Ô xy chứa trong 1 kg nhiên liệu, [kg]. r : Hệ số khí sót. i: Số xy lanh của động cơ. k: Chỉ số đoạn nhiệt. : Hệ số va đập. : Hế số kết cấu. 8 p : Tỷ số tăng áp suất. l: Chiều dài tính toán của thanh truyền, [m]. m: Chỉ số nén đa biến trung bình của không khí. m 1 : Khối l-ợng quy dẫn của thanh truyền về tâm đầu to, [kg]. m j : Khối l-ợng của các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến qua lại của cơ cấu khuỷu trục-thanh truyền (CCKT-TT), [kg]. m K : Khối l-ợng tham gia chuyển động quay ch-a đ-ợc cân bằng của CCKT-TT, [kg]. m tt : Khối l-ợng của thanh truyền, [kg]. M 0 : L-ợng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu, Kmol kgnl . M 2 : L-ợng sản vật cháy, Kmol kgnl . M e : Mô men xoắn có ích của động cơ, [Nm]. M emax : Mô men xoắn có ích lớn nhất, [Nm]. M 1 : L-ợng không khí thực tế nạp vào xy lanh động cơ, Kmol kgnl . CVc : Nhiệt dung riêng trung bình đẳng tích của hỗn hợp công tác ở điểm c, KJ Kmol dộ . CVz : Nhiệt dung riêng trung bình đẳng áp của sản vật cháy ở điểm Z, KJ Kmol dộ . nl : Trọng l-ợng phân tử của nhiên liệu, kg Kmol . n: Tốc độ trục khuỷu, v ph . n 1 : Chỉ số nén đa biến trung bình của quá trình nén hỗn hợp công tác. 9 n 2 : Chỉ số dãn nở đa biến trung bình của quá trình dãn nở sản vật cháy. N: Lực ngang, [N, MN]. N e : Công suất có ích của động cơ , [W, KW]. N eđm : Công suất có ích định mức của động diesel, [W, KW]. N emax : Công suất có ích lớn nhất của động cơ xăng, [W, KW]. cơ : Hiệu suất cơ khí. e : Hiệu suất có ích. i : Hiệu suất chỉ thị. K dn : Hiệu suất đoạn nhiệt của bơm tăng áp. r : Hệ số quét buồng cháy của bơm tăng áp. v : Hệ số nạp. K th : Hệ số nạp thực tế của động cơ hai kỳ. p 0 : á p suất môi tr-ờng, N m MPa MN m 2 2 ; . p a : áp suất của khí thể cuối quá trình nạp, N m MN m 2 2 ; . p b : áp suất của sản vật cháy ở cuối quá trình dãn nở, N m MN m 2 2 ; . p c : áp suất của hỗn hợp công tác ở cuối quá trình nén, N m MN m 2 2 ; . p i : á p suất chỉ thị trung bình thực tế, N m MPa 2 ; . p ' i : áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết, N m MPa 2 ; . p k : áp suất tăng áp, N m MPa 2 ; . p kt : á p suất khí thể, N m MPa 2 ; . 10 p r : á p suất khí sót, N m MPa 2 ; . p p : áp suất khí thải ở cửa vào tua bin khí, N m MPa 2 ; . p z : áp suất của khí thể cuối quá trình cháy, N m MPa 2 ; . P j : Lực quán tính của khối l-ợng tham gia chuyển động thẳng tịnh tiến, N MN; . P r : Lực quán tính ly tâm của các khối l-ợng tham gia chuyển động quay, N MN; . P r2 : Lực quán tính ly tâm của khối l-ợng thanh truyền quy dẫn về tâm đầu to, N MN; . q: Lực tác dụng vuông góc lên một đơn vị diện tích bề mặt tiếp xúc động (áp suất riêng bề mặt, áp suất tiếp xúc ), N m MPa 2 ; . a : Hệ số quét khí của động cơ hai kỳ. đ : Hệ số điền đầy đồ thị công. : Hệ số tổn hao hành trình của động cơ hai kỳ. F pt : Diện tích tiết diện ngang của đỉnh pít tông, [m 2 ]. Q T : Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn nhiên liệu, KJ kg nl . Q T : Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, KJ kg nl . Q ch : Véc tơ phụ tải tác dụng lên cổ khuỷu, [N; MN]. R: Bán kính quay của khuỷu trục, [m]. R : Hằng số của chất khí, KJ Kmol dộ . : Tỷ số dãn nở sớm ở động cơ diesel. [...]... dẫn động bơm quét khí kiểu cơ khí ở động cơ hai kỳ (hoặc bơm tăng áp dẫn động cơ khí ở động cơ 4 kỳ tăng áp) Số vòng quay của một số loại động cơ đ-ợc giới thiệu ở bảng 2 Tốc độ trục khuỷu của một số loại động cơ TT Công dụng của động cơ Bảng 2 Giới hạn số vòng quay [v/ph] 1 Động cơ xe xích và máy kéo 10001800 2 Động cơ xe vận tải hạng năng 20003000 3 Động cơ xe vận tải hạng trung 27003400 4 Động cơ. .. CTB Loại động cơ Động cơ xăng Công dụng của động cơ Bảng 3 Giới hạn vận tốc trung bình [m/s] 913 Trên xe du lịch Động cơ diesel Trên xe vận tải 1015 Trên xe vận tải 812 Trên xe tăng 1014 5- Số xy lanh của động cơ i Số xy lanh có ảnh h-ởng đến nhiều chỉ tiêu khác nhau của động cơ Nếu thể tích công tác của động cơ không đổi mà tăng số xy lanh i thì thể tích công tác Vh của mỗi xy lanh giảm, động cơ đ-ợc... cho T tăng và làm giảm hệ số nạp v ở động cơ diesel, các đ-ờng ống nạp và thải đ-ợc bố trí về hai phía của động cơ để không làm giảm hệ số nạp Trị số T của các loại động cơ nh- sau: Động cơ xăng T = 1030 0K; Động cơ diesel bốn kỳ không tăng áp T = 1025 0K; Động cơ diesel hai kỳ : T = 515 0K; Động cơ diesel bốn kỳ tăng áp: T = 520 0K Giá trị T của một số kiểu động cơ đ-ợc giới thiệu ở bảng 9 Giá trị... ở động cơ hai kỳ giảm Vì vậy khi cải tiến hoặc thiết kế mới động cơ ng-ời ta phải phân tích toàn diện để chọn giá trị của a một cách hợp lý Tùy theo kiểu động cơ mà giá trị của a th-ờng nằm trong các khoảng sau: Động cơ xăng: a = 0,8 1,2 Động cơ diesel buồng cháy không phân chia: a = 0,91,2 Động cơ diesel buồng cháy phân chia: a = 1,0 1,3 Đ-ờng kính xy lanh D th-ờng nằm trong các giới hạn sau: Động. .. số động cơ cụ thể (xem trong các bảng phụ lục ở cuối sách) Phần II 17 tính toán chu trình công tác của động cơ Đ1 Những vấn đề chung 1.1 Mục đích tính toán Mục đích của việc tính toán chu trình công tác là xác định các chỉ tiêu về kinh tế, hiệu quả của chu trình công tác và sự làm việc của động cơ Kết quả tính toán cho phép xây dựng đồ thị công chỉ thị của chu tình để làm cơ sở cho việc tính toán động. .. làm cơ sở cho việc tính toán động lực học, tính toán sức bền và sự mài mòn các chi tiết của động cơ Ph-ơng pháp chung của việc tính toán chu trình công tác có thể áp dụng để kiểm nghiệm động cơ sẵn có, động cơ đ-ợc cải tiến hoặc thiết kế mới Việc tính toán kiểm nghiệm động cơ sẵn có cho ta các thông số để kiểm tra tính kinh tế và hiệu qủa của động cơ khi môi tr-ờng sử dụng hoặc chủng loại nhiên liệu... th-ớc xy lanh, kiểu làm mát động cơ, mức độ c-ờng hoá động cơ, v.v Yếu tố nào làm cho khí thể nhận nhiều nhiệt hoặc hạn chế sự mất nhiệt đều làm cho n1 tăng Khi tăng số vòng quay, phụ tải và đ-ờng kính xy lanh thì chọn n1 với giá trị cao Động cơ đ-ợc làm mát tốt thì chọn n1 thấp Giá trị n1 đối với các loại động cơ nằm trong các khoảng sau: Động cơ xăng: n1 = 1,341,37 Động cơ diesel: n1 = 1,341,39 (đến... c-ờng hoá của động cơ mà giá trị của pz đ-ợc chọn theo các số liệu thực nghiệm sau: MN Động cơ với buồng cháy không phân chia: pz = 79 2 MPa ; m MN Động cơ với buồng cháy phân chia : pz = 57 2 MPa m Giá trị của pz đối với một số kiểu động cơ đ-ợc giới thiệu ở bảng 12 Giá trị của pz đối với một số kiểu động cơ Bảng 12 Giá trị của pz Giá trị của pz Kiểu động cơ [MPa] Kiểu động cơ [MPa] 35 -35... nhiệt và cơ đối với động cơ diesel, nên làm giảm tuổi thọ của các chi tiết và làm cho động cơ xăng dễ bị cháy kích nổ Giá trị của th-ờng nằm trong các khoảng sau: - Động cơ xăng với xu páp đặt = 5,6 7,5, với xu páp treo = 6,510 - Động cơ diesel với buồng cháy không phân chia = 1316, với buồng cháy xoáy lốc = 15 17 (tới 21), với buồng cháy tr-ớc = 1222 24 Giá trị của đối với một số loại động cơ đ-ợc... đ-ờng vào xy lanh động cơ và do tổn thất thủy lực trong đ-ờng ống nạp 27 Khi tính toán, ng-ời ta có thể chọn tr-ớc giá trị của v rồi tính giá trị của pa hoặc chọn tr-ớc pa rồi tính v.Giá trị của v của các động cơ ở chế độ Ne max (hoặc Neđm) th-ờng nằm trong các khoảng sau: Động cơ xăng: với xu páp đặt v = 0,670,75 với xu páp treo v = 0,75 0,82 Đối với động cơ hai kỳ, do ph-ơng pháp tính toán ch-a đ-ợc . "H-ớng dẫn tính nhiệt động cơ đốt trong& quot; (1973), đồng chí Nguyễn Văn Châu biên soạn tài liệu: "H-ớng dẫn đồ án môn học động cơ đốt trong& quot;. hiện đồ án môn học Động cơ đốt trong, các đồng chí học viên ngành xe có dịp đ-ợc củng cố, mở rộng và nâng cao một b-ớc kiến thức các môn học về động cơ đốt