ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
Phương pháp dẫn động trục cam là phương pháp dẫn động gián tiếp sử dụng dây
curoa để truyền chuyển động từ trục khuỷu tới hai cốt cam.
Vì những ưu điểm sau:
-Truyền động êm không gây tiếng ồn
-Dễ tháo lắp
-Gía thành rẽ
1.3.5/Phương pháp điều chỉnh khe hở nhiệt:
Bulông 5 đằng sau đuôi xuppap giúp ta điều chỉnh chiều dài xupáp, sẽ cho phép
điều chỉnh khe hở nhiệt (giữ mặt tựa của cam và đuôi xupáp). Tuy nhiên, đối với xupáp xả
thường làm việc ở nhiệt độ tới (300 – 400)
0
C. vì vậy các đường ren dễ bị kẹt do han rỉ và
điều kiện áp lực lớn điều chỉnh bu lông 5 rất khó. Lò xo xupáp ở đây có hai chiếc có độ
cứng khác nhau, chiều quấn nguợc nhau và có chiều dài bằng nhau. Nhờ vậy tránh được sự
cộng hưởng nên bền lâu hơn. Với máy nhỏ đôi khi người ta đúc liền một khối, như vậy
không điều chỉnh được khe hở nhiệt. Trong trường hợp này, nhà chế tạo để khe hở nhiệt
lớn một chút, khi mòn càng lớn hơn, nên có thể có tiếng gõ khi máy làm việc, nhưng cấu
tạo đơn giản, làm việc an toàn.
1.4/HỆ THỐNG LÀM MÁT:
1.4.1/Lý do phải làm mát động cơ:
Trong quá trình làm việc tại thì nổ thì nhiệt độ của buồng đốt khoảng 2500
0
C.Nhiệt
đó sẽ được truyền đến các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như (pittông,xec
măng,xuppap,thành xy lanh,nắp xy lanh) khoảng 25-35% nhiệt do buồng đốt tạo ra.Vì vậy
các chi tiết này bị đốt nóng mãnh liệt: nhiệt độ của đỉnh pittông khoảng 600
0
C,nhiệt độ
nấm xuppap 900
0
C. Nhiệt độ các chi tiết cao sẽ gây ra các hậu quả như:
-Phụ tải nhiệt các chi tiết lớn làm giảm sức bền ,giảm độ cứng vững và tuổi thọ của chúng
-Nhiệt độ cao dẫn đến nhiệt độ dầu bôi trơn cũng cao do đó dẫn tới độ nhớt giảm khả năng
nôi trơn kém làm tăng ma sát.
-Có thê gây bó kẹt pittông do hiện tượng giản nỡ
-Giảm hệ số nạp
-Có thể gây hiện tượng kích nổ
Page 5
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
Vì vậy để khắc phục hiên tượng trên cần thiết phải làm mát động cơ giữ cho động cơ làm
việc ở một mức độ nhiệt ổn định.
1.4.2/Phân tích chọn hệ thống làm mát:
a/Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi:
Hệ thống làm mát kiểu này là đơn giản nhất không cần bơm,quạt,phương pháp làm mát là
khi động cơ làm việc nước bao bọc xung quanh sẽ sôi và bốc hơi thoát ra ngoài và một
lượng nước khác phải được bổ sung kịp thời.Nhưng vấn đề ở đây là nếu không có nguồn
nước bổ sung kịp thời thì lượng nước làm mát sẽ giảm dữ dội vì vậy phương pháp này
không phù hợp với ô tô,máy kéo.
b/Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên:
-Với hệ thống làm mát loại này nước lưu động tuần hoàn được hoàn toàn là do sự chênh áp
giữa 2 cột nước nóng và lạnh.
-Sự chênh áp giữa 2 cột nước nóng và lạnh thì phụ thuộc vào
+Nhiệt độ của 2 cột nước nóng và lạnh (khi mới khởi động t bé,khi tốc độ tăng t tăng)
+Độ chênh lệch chiều cao giữa 2 cột nước
Vì vậy mà trên động cơ luôn phải đảm bảo rằng bình chứa nước phải cao hơn đầu nước ra
của động cơ.
Page 6
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
Nhưng vấn đề ở đây là khi tốc độ động cơ tăng dẫn tới sự chênh lệch nhiệt độ của đầu vào
và đầu ra lớn ,trong khi đó vì kết cấu của động cơ mà chiều cao đặt bình chứa nước bị hạn
chế nên vận tốc tuần hoàn bé dẫn tới chỉ một lượng ít nước đi qua quạt để tản nhiệt,vì vậy
tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ ở đầu vào và đầu ra lớn làm thành xy lanh làm mát không đều
.Nếu muốn tăng chiều cao đặt bình chứa nước thì kết cấu lại lớn không phù hợp với ô tô,
máy kéo.
Sơ đồ hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
c/Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức:
Nước lưu động trong hệ thống không phải do đối lưu mà là do sức đẩy của bơm nước tạo
ra vì vậy ta dung hệ thống tuần hoàn cưỡng bức kiểu kín là phương pháp làm mát cho ô tô
máy kéo.
1.4.3/Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức kiểu kín:
Nguyên lý hoạt động như sau:
-Nước làm mát từ các áo nước trong thân động cơ ,lên nắp xy lanh qua các ống đến van
điều nhiệt tại đây nước chia làm 2 dòng một ra két nước làm mát qua bơm ly tâm về động
cơ,một tuần hoàn trở lại động cơ.Sự phân chia lưu lượng nước này phụ thuộc vào nhiệt độ
của nước làm mát và do van hằng nhiệt tự động điều chỉnh.
-Hệ thống này được gọi là hệ thống làm mát kiểu kín vì sau khi đi qua két nước làm mát
nước lại trở về động cơ thành một chu trình khép kín
Page 7
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
1.4.4/Dung dịch làm mát:
Chọn dung dịch làm mát là dung dịch abro (Mỹ) 129.000đ/1can 3,8 lít
1.4.5/Làm mát pittông,làm mát vòi phun:
-Pittông được làm mát bằng cách phun dầu bôi trơn lên phía trong của pittông
-Vòi phun được làm mát bằng nhiên liệu.
1.5/HỆ THỐNG BÔI TRƠN:
1.5.1/Lý do phải bôi trơn động cơ:
Hệ thống bôi trơn của động cơ có nhiều nhiệm vụ
-Bôi trơn bề mặt ma sát,làm giảm ma sát giữa các chi tiết chuyển động lẫn nhau.
-Tẩy rữa các bề mặt ma sát:vì trong quá trình hoạt động sự ma sát giữa các chi tiết làm phát
sinh các mạt sắt nên dầu bôi trơn sẽ rửa các bề mặt này và sẽ được lọc sạch tại bầu lọc thô
và lọc tinh.
-Làm mát cho động cơ: ngoài nước làm mát dầu nhờn cung có chức năng làm mát nó sẽ
chuyển một phần nhiệt lượng sinh ra ở pittông ,ở các ổ trục ra khỏi nó.
-Bao kín khe hở:vì dầu bôi trơn có độ nhớt cao nên sẽ bao kín khe hở giữa pittông và
xylanh;xec măng và pittông khiến cho khả năng lọt khí sẽ giảm.
1.5.2/Chọn hệ thống bôi trơn:
a/Bôi trơn bằng phương pháp vung té dầu:
-Đối với phương pháp này dầu nhờn được đưa lên bôi trơn nhờ thìa múc dầu từ các te và
vung té để bôi trơn,mỗi một vòng quay trục khuỷu là 1 lần vung té
-Phương pháp bôi trơn này rất lạc hậu:
+Nó không đảm bảo đủ lượng dầu bôi trơn
+Nó chỉ ở động cơ có công suất nhỏ ,tốc độ thấp ,cho động cơ có 1 xy lanh kiểu nằm
ngang.Nên hiện nay ít được sử dụng.
Bôi trơn Phương pháp vung té dầu
b/Bôi trơn cưỡng bức:
Page 8
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
Phương pháp này dầu bôi trơn sẽ được hút và đẩy đi đến các nơi cần bôi trơn bởi một bơm
dầu nên đảm bảo được lượng dầu ,áp lực ổn định đến các chi tiết
Có 2 loại:
+Bôi trơn cưỡng bức các te ướt: tức là dầu được hút từ cac te trong động cơ sau đó đi bôi
trơn và trở lại cac te ,đối với loại này ưu điểm là đơn giản,thiết kế gọn nhưng nhược điểm
là nếu xe làm việc ở địa hình có đọ dốc nghiêng lớn sẽ làm thiếu hụt dầu vì vậy người ta
dùng loại này trên ô tô,du lịch và để giảm lượng dầu thiếu hụt cũng như không bị dao
động mạnh trong quá trình hoạt động người ta dùng các tấm ngăn phía dưới cac te.
+Bôi trơn cưỡng bức cac te khô:loại này khác loại cac te ướt ở chỗ bình đựng dầu đặt bên
ngoài đới với kiểu thiết kế này có ưu điểm là dầu không bị thiếu hụt dù dộ nghiêng lớn vì
vậy thích hợp cho máy ủi,tàu thủy,máy kéo…Nhược điểm là kết cấu phức tạp chiếm
không gian lớn
Vì vậy ta chọn hệ thống bôi trơn cưỡng bức cac te ướt
1.5.3/Cấu tạo ,sơ đồ ,Nguyên lý hoạt đông:
Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cac te ướt
-Dầu nhờn sẽ được bơm hút từ cac te qua lọc thô ở đây dầu sẽ được làm sạch các
tạp chất cỡ lớn sau đó đi đến bầu lọc tinh tại bầu lọc tinh sẽ lọc sạch cặn bẩn cỡ
nhỏ và nước sau đó dầu đi đến các đường dầu chính đi đến bôi trơn các cổ và chốt
khuỷu và được vòi phun lên để bôi trơn đầu nhỏ thanh truyền ,chốt pittông và có
các đường dầu đưa lên bôi trơn cơ cấu phối khí
-Khi nhiệt độ của dầu lên cao quá 80
0
C vì độ nhớt giảm nên van điều khiển sẽ mở
và cho dầu đi qua đi qua két làm mát.Nếu lọc tinh bị tắc thì van an toàn mở ra và
dầu không đi qua lọc tinh mà lên trực tiếp đường dầu chính.Van an toàn sẽ đảm
bảo áp suất dầu trong hệ thống giữ ở một mức ổn định.
Page 9
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1/CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ:
1.1/Loại động cơ:
-Động cơ thiết kế là động cơ diesel vì động cơ diesel có tính kinh tế cao hơn động
cơ xăng,thích hợp trong điều kiện làm việc ở chế độ toàn tải. tuy nhiên,động cơ
diesel nặng nề,cồng kềnh,nhiều chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao nên giá thành chế
tạo và sửa chữa cũng cao.
-Thiết kế động cơ xăng 4 kì vì tính hiệu quả về kinh tế ,ít ô nhiễm môi trường quá
trình nạp và xả diễn ra hoàn thiện hơn động cơ hai kì.
1.2/Công suất (Ne):
Công suất danh nghĩa N
en
=90Kw
1.3/Số vòng quay (n):
Số vòng quay danh nghĩa n
n
=3800 (v/ph)
1.4/Số xy lanh (i):
Chọn thiết kế động cơ có 4 xy lanh (i=4) thẳng hàng vì:
-Tạo ra sự đồng đều khi trục khuỷu quay
-Vì số xy lanh là chẵn nên việc dùng đối trọng để cân bằng lực quán tính và
moment quán tính sẽ dễ dàng hơn
1.5/Tỉ số nén (
ε
):
Tỉ số nén
ε
=22 ( [2],26)
1.6/Thông số kết cấu:
-Tỷ số
S
D
: chọn
1
=
D
S
([2],26)
Page 10
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
-Tỷ số
R
L
λ
=
;
29,025,0
÷==
L
R
λ
chọn
λ
=0,25
2/CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT:
2.1/Áp suất không khí nạp p
0
:
p
0
=0,1013 MN/m
2
hay p
0
= 1,03 bar ([2],27)
2.2/Nhiệt độ không khí nạp mới T
0
:
t
kk
=29
0
C (là nhiệt độ không khí trung bình ở nước ta)
⇒
T
0
=29+273=302
0
K
2.3/Áp suất khí nạp trước xuppap nạp (p
k
):
Đối với động cơ 4 kì tăng áp thì p
k
> p
0
.
Chọn
2
/15,0 mMNp
k
=
2.4/Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp (T
0
):
Đối với động cơ 4 kì tăng áp thì
K
p
p
TT
m
m
K
k
0
1
0
0
336.
=








=
−
với m =1,4 là chỉ số nén
đa biến trung bình.
2.5/Áp suất cuối quá trình nạp p
a
:
Đối với động cơ tăng áp áp suất cuối quá trình nạp p
a
phải bé hơn áp suất khí
quyển p
0
thường xác định bằng công thức thực nghiệm:
p
a
= (0,88
÷
0,98)p
0
(2-1) ([2],29)
chọn p
a
= 0,9p
0
=0,9.1,03=0,927 bar
2.6/Áp suất khí sót (p
r
):
Áp suất khí sót là áp suất của khí còn sót lại sau khi thải qua xuppap xả vì không
thải hết sản phẩm cháy ra ngoài
p
r
= p
th
+
∆
p
r
trong đó : p
th
là áp suất khí thải ra ngoài
Page 11
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG

∆
p
r
là áp suất thất thoát qua xuppap xả ,đường ống xả
Thông thường p
r
được xác định theo công thức thực nghiệm:
p
r
= (0,106
÷
0,115) MPa (2-2) ([2],30)
chọn p
r
= 0,11 MPa=1,12 bar
2.7/Nhiệt độ khí sót T
r
:
Đới với động cơ diesel thì T
r
=(700
÷
900)
0
K (2-3) ([2],30)
Chọn T
r
=900
0
K
2.8/Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới:
Khi khí nạp mới được hút vào xy lanh thì trong qua trình di chuyển tiếp xúc với
thành vách xy ống nạp,xuppap nên nhiệt độ khí nạp sẽ tăng lên giá trị T
Đối với động cơ diesel :
∆
T = (5
÷
30)
0
K (2-4) ([2],32)
Chọn
∆
T = 15
0
K
2.9/Hệ số nạp thêm
1
λ
:
Hệ số nạp thêm
1
λ
biểu thị sự tương quan lượng tăng tương đối của hỗn hợp khí
công tác sau khi nạp thêm so với lượng khí công tác chiếm chỗ ở thể tích Va
1
λ
=1,02
÷
1,07 (2-5) ([2],32) chọn
1
λ
=1,02
2.10/Hệ số quét buồng cháy
2
λ
:
Đối với động cơ tăng áp do không có quét buồng cháy thì chọn
2
λ
=1
2.11/Hệ sô dư lượng không khí
α
:
1
0
M
M
α
=
([2],33)
Với M
0
là số kmol không khí cần đốt cháy hết 1kg nhiên liệu
Page 12
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
M
1
là số kmol không khí thực tế đi vào xy lanh
-Nếu
1
1
0
0
1
M
M M
M
α
= > ⇒ > ⇒
hỗn hợp nghèo nhiên liệu,nhiên liệu cháy hết nên
tiết kiệm nhiên liệu
-Nếu
1
1
0
0
1
M
M M
M
α
= < ⇒ < ⇒
hỗn hợp giàu nhiên liệu,nhiên liệu cháy dữ dội tốc
độ cháy tăng ,áp suất tăng chạy càng nhanh nhưng không cháy sạch hết nhiên liệu
làm ô nhiễm môi trường.
Trong tính toán nhiệt ĐCĐT đối với động cơ diesel tăng áp thì
α
=1,7
÷
2,2 ([2],34)
Chọn
α
=1,9
2.12/Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
t
λ
:
Đối với động cơ diesel
α
=1,9 thì chọn
t
λ
=1,11 ([2],32)
2.13/Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z (
z
ξ
):
Động cơ diesel :
z
ξ
=0,65-0,85 ([2],33)
Chọn
z
ξ
=0,8
2.14/Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (
b
ξ
):
Động cơ diesel :
b
ξ
=0,85-0,9 ([2],33)
Chọn
b
ξ
=0,85
2.15/Hệ số điền đầy đồ thị công (
d
ϕ
):
Hệ số điền đầy đồ thị công sẽ đánh giá phần hao hụt về diện tích của đồ thị công
thực tế so với đồ thị công tính toán
d
ϕ
=0,9-0,96 ([2],34)
Chọn
d
ϕ
=0,93
Page 13
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
GVHD:HOÀNG NGỌC DƯƠNG
2.16/Tỷ số tăng áp (
p
λ
)
Là tỉ số giữa áp suất cuối quá trình cháy với áp suất cuối quá trình nén
z
p
c
p
p
λ
=

trong đó : p
z
là áp suất cuối quá trình cháy
p
0
là áp suất cuối quá trình nén
đối với động cơ diesel :
p
λ
=
44,26,1
÷
([2],35)
chọn
p
λ
=2
STT Thông Số Kí hiệu Gía trị Đơn vị
1 Công suất danh nghĩa N
en
90 kW
2 Số vòng quay danh nghĩa n
n
3800 v/ph
3 Số xy lanh i 4 cái
4 Tỷ số nén
ε
22
5 S/D 1,25
6 R/L
λ
0,25
7 Áp suất không khí nạp p
0
1,03 bar
8 Nhiệt độ không khí nạp T
0
302
0
K
9 Áp suất khí nạp trước xuppap nạp p
k
0,15 bar
10 Nhiệt độ khí nạp trước xuppap nạp T
k
336
0
K
11 Áp suất cuối quá trình nạp p
a
0,927 bar
12 Áp suất khí sót p
r
1,12 bar
13 Nhiệt độ khí sót T
r
900
0
K
14 Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới
∆
T 15
0
K
15 Hệ số nạp thêm
1
λ
1,02
16 Hệ số quét buồng cháy
2
λ
1
17 Hệ số dư lượng không khí
α
1,9
18 Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
t
λ
1,11
19 Hệ số lợi dụng nhiệt tại z
z
ξ
0,8
20 Hệ số lợi dụng nhiệt tại b
b
ξ
0,85
21 Hệ số điền đầy đồ thị công
d
ϕ
0,93
22 Tỉ số tăng áp
p
λ
2
Page 14
SVTH: Nhóm 14_ĐHOT3

Xem chi tiết: ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG