TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ  ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI : Thiết kế động cơ xăng , (không tăng áp) , có công suất danh nghĩa N en = 106 KW , tốc độ quay danh nghĩa n n = 6000 rpm , dùng để trên xe ô tô KIA carens 2.0 144 hp . Giáo viên hướng dẫn : TS. LÊ BÁ KHANG Sinh viên thực hiện : TRẦN DUY ĐẠT Lớp : 50CKOT MSSV : 50132162 nha trang , tháng 5 năm 2011 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự hội nhập và phát triển của đất nước, công nghiệp ôtô đang được đầu tư phát triển mạnh mẽ. Và yêu cầu cấp thiết được đặt ra là đào tạo đội ngũ kỹ sư, công nhân ô tô lành nghề góp phần xây dựng một nền công nghiệp đủ mạnh để tạo tiền đề phát triển đất nước. Điều đó đòi hỏi sinh viên cần trao dồi kiến thức, tìm tòi sáng tạo và áp dụng nhanh chóng vào thực tiễn sản xuất. Vì vậy môn học “ Đồ án động cơ đốt trong” là rất cần thiết cho sinh viên chúng em có vốn hành trang trước khi ra trường. Đây là một môn quan trọng trong nội dung học tập nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể. Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã có gắng tìm tòi và nguyên cứu một số tài liệu. Mặc dù vậy nhưng do thời lượng môn học và trình độ có hạn nên trong quá trình làm đồ án không thể tránh những thiếu sót . Em rất mong nhận được góp ý của thầy ! em xin chân thành cảm ơn ! Nha trang, tháng 5, năm 2011 Sinh viên thực hiện PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 1.1. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG CƠ THIẾT KẾ - Đặc điểm động cơ thiết kế + Động cơ thiết kế là động cơ Xăng 4 kỳ + Động cơ có 4 xy lanh được bố trí thẳng hàng + Công suất danh nghĩa của động cơ N n = 106 kW + Số vòng quay danh nghĩa n n = 6000 v/p - Động cơ thiết kế hiện đang được trang bị trên xe ô tô KIA carens 2.0 144 hp 1.2. TỔ CHỨC QUÁ TRÌNH CHÁY 1.2.1. Loại nhiên liệu. - Nhiên liệu dùng cho động cơ là xăng C = 0,855 ; H = 0,145 ; O = 0 ; S = 0 (TL1/tr 39) 1.2.2 Buồng đốt. -Buồng cháy hình bán cầu -Loại này có đặc điểm là diện tích bề mặt buồng đốt nhỏ gọn. Trong buồng đốt bố trí một supap nạp và một supap thải, hai supap này bố trí về 2 phía khác nhau. Trục cam bố trí ở giữa nắp máy và dùng cò mổ để điều khiển sự đóng mở của supap. Sự bố trí này rất thuận lợi cho việc nạp hỗn hợp khí và thải khí cháy ra ngoài. 1.2.3 Hệ thống nhiên liệu: - Hệ thống nhiên liệu cung cấp nhiên liệu đến động cơ. Ngoài ra, nó còn có chức năng loại bỏ những chất bẩn và bụi cũng như điều chỉnh việc cung cấp nhiên liệu. - Ta chọn hệ thống phun nhiên liệu EFI cho động cơ: 1-Bình nhiên liệu: bình dùng để lưu trữ nhiên liệu 2 -Bơm nhiên liệu: bơm nhiên liệu từ bình chứa đến động cơ. 3 -Lọc nhiên liệu: nó bao gồm có một phần tử lọc để loại bỏ các chất bẩn trong nhiên liệu. 4 -Bộ điều áp nhiên liệu: điều chỉnh áp suất nhiên liệu luôn ở một giá trị tối ưu, đảm bảo việc phun nhiên liệu ổn định. 5 -Vòi phun: phun nhiên liệu vào đường ống nạp cho các xi lanh tương ứng. 6- Nắp bình nhiên liệu: đậy kín bình nhiên liệu. Có gắn một van để giữ cho áp suất trong bình không đổi. *Bơm Nhiên Liệu: Bơm nhiên liệu từ bình nhiên liệu đến động cơ, do đó cho phép ống nhiên liệu giữ được một áp suất nhất định. Có loại bơm trong bình được đặt bên trong bình nhiên liệu và loại bơm trên đường ống đặt ở giữa đường ống dẫn. Có nhiều cách dẫn động bơm nhiên liệu khác nhau; Hệ thống EFI (Phun nhiêu liệu điện tử) dùng bơm có môtơ dẫn động bằng điện. • Loại điện: Bơm trong bình (loại tuabin) Bơm trên đường ống (loại rôto) 1 Môtơ 2 Cánh bơm loại tuabin *Vòi Phun Nhiên liệu -Theo các tín hiệu từ ECU, cuộn dây sẽ hút píttông và mở van để phun nhiên liệu. Nhiên liệu phun ra từ vòi phun được hoà trộn với không khí, hỗn hợp này được đưa đến các xi lanh. Để đạt được tỷ lệ hỗn hợp không khí - nhiên liệu tối ưu, ECU điều khiển thời điểm phun và lượng phun. Lượng phun được điều chỉnh bằng khoảng thời gian phun. Bộ Điều Áp Nhiên Liệu Điều chỉnh áp suất nhiên liệu đến một áp suất nhất định, do vậy việc cung cấp nhiên liệu luôn được ổn định. 1 Bộ điều áp nhiên liệu 2 Cụm bơm nhiên liệu 1.3. HỆ THỐNG NẠP - XẢ Đối với động cơ 4 kỳ: - Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ điều khiển quá trình thay đổi môi chất công tác trong động cơ. Thải sạch khí thải khỏi xylanh và nạp đầy không khí mới vào xylanh động cơ - Điều kiện làm việc: Tải trọng cơ học cao Nhiệt độ cao Tải trọng va đập tốt - Yêu cầu: Đóng mở đúng quy luật và thời điểm Độ mở lớn Đóng kín xupap thải không tự mở trong quá trình nạp Ít mòn, tiếng ồn nhỏ, dễ dàng điều chỉnh sữa chữa, giá thành chế tạo thấp Từ đó ta chọn: - Chọn cơ cấu phân phối khí kiểu xu páp treo - Kiểu truyền động gián tiếp trục cam được truyền động qua trung gian bởi bánh răng trung gian ( bánh răng nghiêng) ăn khớp êm dịu bền. - Trục cam lắp ở thân máy điều khiển xupap qua trung gian của con đội đũa đẩy cần mổ - Phương pháp dẫn động: cam-con đội - đũa đẩy - đòn gánh vì kết cấu đơn giản, Là loại cơ cấu phối khí được dùng phổ biến,có kết cấu dơn giản, dễ chế tạo dễ điều chỉnh, giá thành không cao lắm. - Điều chỉnh khe hở nhiệt xu páp bằng tay( khe hở nhiệt là khe hở được tạo ra bởi tất cả các chi tiết từ trục cam đến xupáp khi xupáp đóng. Khe hở này được biểu thị bằng khoảng cách giữa đuôi xupáp và đầu cò mổ khi xupáp đóng) 1.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT Khi động cơ đốt trong làm việc nhiệt lượng do nó sinh ra rất lớn. Nên cần có hệ thống làm mát để hạ nhiệt cho các chi tiết của động cơ và đảm bảo cho các chi tiết động cơ làm việc ở nhiệt độ thích hợp. Duy trì mức nhiệt 85-95 0 C tốt nhất cho động cơ ở từng chế độ hoạt - động, khi khởi động động cơ được làm nóng nhanh, khi hoạt động ở cực đỉnh động cơ phải giải nhiệt tốt - Việc chạy động cơ quá nóng có thể gây ra : • Đánh lửa sớm • Kích nổ • Piston và xupap bị cháy • Các chi tiết có ứng suất nhiệt lớn , sức bền giảm • Hệ thống bôi trơn hỏng • 200-300 0 C dầu nhớt bị cháy nhóm piston bị bó kẹt vì giản nở Hệ thống lám mát điều khiển nhiệt độ động cơ đến giá trị tối ưu (80 đến 90OC theo nhiệt độ nước làm mát) bằng cách tuần hoàn nước làm mát khắp trong động cơ. Quạt làm mát sẽ làm nguội nước làm mát trong két nước và bơm nước sẽ tuần hoàn nước làm mát qua nắp quy lát và thân máy. 1 Két nước , 2 Bình chứa , 3 Nắp két nước , 4 Quạt làm mát , 5 Bơm nước , 6 Van hằng nhiệt Dòng chảy nước làm mát - Lực đẩy của bơm nước làm cho nước làm mát tuần hoàn trong mạch nước làm mát. Nước làm mát hấp thụ nhiệt từ động cơ và phân tán vào không khí qua két nước. Nước làm mát đã được làm nguội sau đó quay trở về động cơ. *Két Nước Làm Mát Két nước làm nguội nước làm mát có nhiệt độ cao. Nước làm mát trong két nước trở nên nguội đi khi các ống và cánh tản nhiệt của nó tiếp xúc với luồng không khí tạo bới quạt làm mát và luồng không khí tạo ra bởi sự chuyền động của xe. *Nắp két nước Nắp két nước có một van áp suất dùng để nén nước làm mát. Nhiệt độ của nước làm ở áp suất cao tăng lên vượt quá 1000C, điều này tạo nên sự khác biệt lớn giữa nhiệt độ nước làm mát và nhiệt độ không khí. Kết quả là hiệu quả làm mát được cải thiện. Van áp suất mở và đưa nước làm mát đến bình chứa khi áp suất két nước tăng lên. [...]... 0,3 9.102 = 3 9, 78 [mm] S b = ( 0,0 55 ÷ 0,0 85).d c - Chiều dày bạc lót đầu nhỏ: Chọn Sb = 0, 07.dc = 0, 07.2 6,3 3 = 1,8 4 [mm] δ = ( 0,1 6 ÷ 0,2 7 ).d c - Chiều dày đầu nhỏ: Chọn δ = 0, 22.d c = 0, 22.2 6,3 3 = 5, 79 [mm] d t = ( 0,5 6 ÷ 0,7 5).D - Đường kính trong đầu to: Chọn dt = 0, 6.D = 0, 6.102 = 6 1, 2 [mm] Lt = ( 0,4 5 ÷ 0,9 5).d t - Chiều dài đầu to: Chọn Lt = 0, 7.d t = 0, 7.6 1, 2 = 4 2,8 4 [mm] f b = ( 0,0 3... 1 3,9 2 h2 = ( 0,5 5 ÷ 0.65).d ck Chọn h2 = 0,5 5.d ck = 0,5 5.6 6,3 = 3 6, 46 [mm] [mm] - Bán kính góc lượn trên bu lông: r1 = ( 0,1 ÷ 0,2 5).d b Chọn r1 = 0,1 5.db = 0,1 5.1 3,9 2 = 2, 08 r2 = ( 0,2 ÷ 1).d b Chọn r1 = 0, 6.db = 0, 6.1 3,9 2 = 8,3 5 3) Kích thước trục khuỷu: - Đường kính cổ chính trục khuỷu: Dct = ( 0,6 5 ÷ 0,8 ).D Chọn Dct = 0, 7.D = 0, 7.102 = 7 1, 4 - Chiều dài cổ trục: l ct = ( 0,5 ÷ 0,6 ).Dct... lct = 0,5 5.Dct = 0,5 5.7 1, 4 = 3 9, 27 - Đường kính chốt khuỷu: Dck = ( 0,6 ÷ 0,7 ).D Chọn Dck = 0, 65.D = 0, 65.102 = 6 6,3 - Chiều dài chốt khuỷu: l ck = ( 0,8 ÷ 1).Dck Chọn lck = 0,9 .Dck = 0,9 .6 6,3 = 5 9, 67 - Chiều rộng má khuỷu: h = (1 ÷ 1,2 5).D Chọn h = 1,1 2.D = 1,1 2.102 = 11 4, 24 - Chiều dày má khuỷu: b = ( 0,2 ÷ 0,2 2).D [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] Chọn b = 0, 21.D = 0, 21.102 = 2 1, 42 - Bán... piston: ∆ = ( 0,0 004 ÷ 0,0 015).d p Chọn ∆ = 0, 0009.d p = 0.0009.2 6,3 3 = 0, 023 [mm] - Chiều dài thân thanh truyền: R S 8 1,7 = = = 164 λ R 2.λ R 2. 0,2 5 - Chiều dày thân thanh truyền: B = 0, 7.Lt = 0, 7.4 2,8 4 = 2 9,9 8 L= [mm] [mm] - Chiều rộng của thân thanh truyền: H = 1, 4.B = 1, 4.2 9,9 8 = 4 1,9 7 h = 0, 668.H = 0, 668.4 1,9 7 = 2 8, 03 [mm] [mm] - Chiều dày tối thiểu của lớp kim loại chịu mòn: δ min = ( 0,5 ÷... 0,8 .10 1,3 03 = 8 1, 04 - Chiều cao từ đỉnh đến tâm chốt piston: h1 = H − hs [mm] [mm] [mm] = 12 1,5 6 − 8 1, 04 = 4 0,5 2 - Đường kính chốt piston: d p = ( 0,2 2 ÷ 0,3 ).D Chọn d p = 0, 26.D = 0, 26.10 1,3 03 = 2 6,3 3 - Đường kính bệ chốt: dδ = ( 1,3 ÷ 1,6 ).d p Chọn d δ = 1, 4.d p = 1, 4.2 6,3 3 = 3 6,8 6 - Khoảng cách giữa hai bệ chốt: b = ( 0,3 ÷ 0,5 ).D Chọn b = 0, 4.D = 0, 4.10 1,3 03 = 4 0,5 2 - Bề dày thân(váy): δ S = 2 ÷ 5... thước cơ bản của thanh truyền Ld = ( 0, 28 ÷ 0, 32 ) D -Bề rộng đầu nhỏ thanh truyền ( đối với lắp lỏng): Chọn Ld = 0, 4.D = 0,3 .10 1,3 03 = 3 0,3 9 [mm] d = ( 1,1 ÷ 1,2 5).d c - Đường kính trong đầu nhỏ: Chọn d = 1,1 .d c = 1,1 .2 6,3 3 = 2 8,9 6 [mm] d B = ( 1,2 5 ÷ 1,6 5).d c - Đường kính ngoài: Chọn d B = 1,5 .d c = 1,5 .2 6,3 3 = 3 9, 49 [mm] Ld = ( 0,3 3 ÷ 0,4 5).D - Bề rộng đầu nhỏ thanh truyền: Chọn Ld = 0,3 9.D = 0,3 9.102... 10.023 • Áp suất có ích trung bình (pe) p e = η m pi = 0,9 .1 0, 023 = 9, 020 • Hiệu suất chỉ thị (ηi) [bar] [3,tr.12] [bar] η i = 10 2 = 102 ( λ.L0 + 1) pi H f η v ρ k [3,tr.13] ( 0,9 .1 4,9 56 + 1) 10.23 = 0,3 44 43960. 0,7 92. 1, 209 • Hiệu suất có ích (ηe) η e = η m η i [3,tr.13] = 0,9 . 0,3 44 = 0,3 09 • Suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị (gi) gi = 3,6 .10 6 H f η i [3,tr.13] 3, 6 .106 = 23 8, 059 43960. 0,3 44 = [g/kW.h]... ) = 10 1,3 03 − 2( 8,1 + 4, 05 + 0,8 ) = 7 5,4 0 [mm] - Số lỗ khoan trên rãnh xécmăng dầu: n0 = ( 6 ÷ 12 ) lỗ Chọn n 0 = 10 lỗ - Đường kính lỗ khoan trên rãnh xécmăng dầu: d 0 = ( 0,3 ÷ 0,5 ) a Chọn d 0 = 0,4 .a = 0,4 .3 = 1,2 - Đường kính ngoài của chốt piston: d p = ( 0,2 2 ÷ 0,3 ).D Chọn d p = 0, 26.D = 0, 26.10 1,3 03 = 2 6,3 3 - Đường kính trong của chốt piston: d ip = ( 0,6 ÷ 0,8 ).d p Chọn dip = 0,8 .d p = 0,8 .2 6,3 3...  + f =0 ,9   =0 ,0 97 12 4 32  32 4   12   [5,tr.17] [kmol/kg] • Hàm lượng các chất khí có trong sản phẩm cháy trong trường hợp cháy không hoàn toàn M CO = 0,4 2 ⋅ = 0,4 2 1−λ ⋅M0 1+ K [5,tr.17] 1 − 0,9 0,5 11 = 0,0 148 ≈ 0,0 15 1 + 0,4 5 [kmol/kg] c − M CO = 0,0 71 − 0,0 15 = 0,0 56 12 M CO2 = M H 2 = 0,4 2 ⋅ K ⋅ = 0,4 2.0. 45 M H 2O = [kmol/kg] 1− λ ⋅ M0 1+ K [5,tr.18] 1 − 0,9 0,5 11 = 0,0 067 1 + 0,4 5 [kmol/kg]... m −1 P  m Tk = T0  s ÷ − ∆Tm = T0 = 297 [K]  P0  • Mật độ khí nạp (ρk ) ρk = Pk Rk Tk Trong đó : [3,tr.10] RK : Hằng số kmol khí 8314 = 28 6,6 7 29 0,1 03 .106 ⇒ ρk = = 1, 209 28 6, 67.293 RK = [J/kg .độ] [kg/m3] • Áp suất cuối quá trình nạp (pa ) p a = K pa p k [3,tr.10] = 0,8 . 1, 03 = 0,8 24 [bar] • Áp suất khí sót (pr ) p r = K pr p 0 = 1, 05. 1, 03 = 1, 081 [3,tr.10] [bar] • Nhiệt độ cuối quá trình . 05 6 ,0 01 5 ,0 07 1 ,0 12 2 = = = COCO M c M [kmol/kg] 0 1 1 4 2, 0 2 M K KM H ⋅ + − ⋅ = λ [5,tr.18] = 51 1 ,0 . 4 5 ,0 1 9 ,0 1 45 .0. 4 2, 0 + − = 0, 0 06 7 [kmol/kg] 06 6 ,0 006 7 ,0 0 72 5 ,0 2 22 ≈ = = HOH M h M [kmol/kg] 2. 1.4 CƠ KHÍ  ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI : Thiết kế động cơ xăng , (không tăng áp) , có công suất danh nghĩa N en = 106 KW , tốc độ quay danh nghĩa n n = 600 0 rpm , dùng để trên. chất khí có trong sản phẩm cháy trong trường hợp cháy không hoàn toàn 0 1 1 4 2, 0 M K M CO ⋅ + − = λ [5,tr.17] = 0, 4 2. 51 1 ,0 . 4 5 ,0 1 9 ,0 1 + − = 0, 0 148 ≈ 0, 0 15 [kmol/kg] 05 6 ,0 01 5 ,0 07 1 ,0 12 2 = = = COCO M c M