Bài giảng Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

thống trờn động cơ - Hệ thống bụi trơn - Hệ thống làm mỏt - Hệ thống sấy núng và khởi động TÀI LIỆU THAM KHẢO1. Kết cấu và Tớnh toỏn động cơ đốt trong (tập 1, 2); Lại Văn Đinh- Vy Hữu Thành, NXB Học viện KTQS, 1996 - 2003.2. Kết cấu và Tớnh toỏn động cơ đốt trong (tập 1, 2, 3); Hồ Tấn Chuẩn, Nguyễn Đức Phỳ, Trần Văn Tế, Nguyễn Tất Tiến; NXB Đại học và Trung học chuyờn nghiệp, 1979.3. ATLAT động cơ đốt trong (tập 1, 2), Bộ mụn Động cơ - Khoa Động lực, NXB Học viện KTQS, 2003. 4. Động cơ đốt trong; Phạm Minh Tuấn, NXB KHKT 2005. 5. Đại cương động cơ đốt trong, Lại Văn Định, NXB Học viện KTQS, 2007.6. Nguyờn lý, kết cấu và khai thỏc cỏc hệ thống phun xăng trờn động cơ ụ tụ hiện đại. Hà Quang Minh. Học viện KTQS. 1999.7. Hệ thống phun xăng điện tử dựng trờn xe du lịch. Hoàng Xuõn Quốc. NXB KHKT. 1996.8. Automotive Handbook, BOSCH (1996), Cambridge, USA.9. Hướng dẫn Đồ ỏn mụn học ĐCĐT. Vy Hữu Thành, Vũ Anh Tuấn. NXB Học viện KTQS, 1999.Giỏo viờn phụ trỏchTS Lương Đỡnh Thi, 4/, BM Động cơ, Khoa Động lực, HVKTQS. 0974.922.757. Thidongluc33@yahoo.com.KS Đào Duy Tựng, 2/, BM Động cơ, Khoa Động lực, HVKTQS. 0987.752.224. CHƯƠNG 1. ĐỘNG HỌC CCKTTT 1.1. Động học CCKTTT giao tõm1.2. Động học CCKTTT lệch tõm1.3. Động học CCKTTT cú TT chớnh – phụCCKTTTCCKTTT giao tõmCCKTTT lệch tõmCCKTTT cú TT chớnh – phụAĐCTĐCDSpAA’A’’BOe21SLSplRlEĐộng học CCKTTTĐộng học pớt tụngĐộng học thanh truyềnĐộng họcChuyển vịVận tốcGia tốcĐộng học trục khuỷuChỳ thớch:ĐCT- điểm chết trờn (A)ĐCD- điểm chết dưới (A’)R - bỏn kớnh quay của khuỷu trụcl - chiều dài thanh truyềnβ - gúc giữa đường tõm TT và đường tõm XLα - gúc giữa đưũng tõm mỏ khuỷu với đường tõm XLS = AA’ = 2R – Hành trỡnh của pistonλ = R/l - hệ số kết cấuAĐCTĐCDSp Giả thiết: - Tốc độ quay của TK ω = const (n = const ). - Cỏc chi tiết cứng vững tuyệt đốiSơ đồ nguyờn lý CCKTTT giao tõm1.1. Động học CCKTTT giao tõmA’1.1.1.1. Chuyển vị của pớt tụng Chuyển vị Sp tớnh từ ĐCT:Sp = AB = AO - (DO + BD) = (l + R) - (R.cosα + l.cosβ) (1.1) (1.2) λ là thụng số đặc trưng của mỗi động cơ. Khi tăng λ sẽ giảm được chiều cao động cơ, nhưng cú nhiều nhược điểm:  λ  thanh truyền ngắn   β max  dễ kẹt pớt tụng trong XL.  λ   lực ngang N   tổn thất ma sỏt và mài mũn XL Động cơ ụ tụ - mỏy kộo : λ = 1/3  1/41.1.1. Động học pớt tụngASp (1.3) Việc sử dụng cụng thức (1.2) khụng thuận tiện vỡ Sp phụ thuộc vào cả α và β. Trong tớnh toỏn nguời ta mong muốn Sp chỉ là hàm của α . Cú thể dựng cụng thức gần đỳng để xỏc định Sp: Theo (1.3), Sp được chia thành: Sp = SpI + SpIIChuyển vị cấp 1: Sp1 = R(1 - cosα)Chuyển vị cấp 2 : Sp2 = (Rλ/4).(1 - cos2α)(1.4)1.1.1.2. Vận tốc của pớt tụng (1.6) Vp cũng được chia thành: Vp = Vp1 + Vp2 Vận tốc cấp 1: Vp1 = R.ω.sinα Vận tốc cấp 2 : Vp2 = (R.λ.ω.sin2α)/2 Đạo hàm cụng thức (1.3) theo thời gian ta cú biểu thức gần đỳng của vận tốc: Đạo hàm cụng thức (1.2) theo thời gian ta cú biểu thức vận tốc chớnh xỏc:(1.5) Tốc độ trung bỡnh của pớt tụng Vptb: (1.7) Vptb xỏc định mức độ cao tốc của động cơ, đồng thời cũn đặc trưng cho mức độ phụ tải nhiệt, phụ tải cơ học và mức độ mài mũn của cỏc chi tiết. Dựa theo Vptb để phõn loại : - Vptb = 3,5 – 6,5 m/s : động cơ tốc độ thấp - Vptb = 6,5 – 9,0 m/s : động cơ tốc độ trung bỡnh - Vptb > 9,0 m/s : động cơ tốc độ cao Động cơ ụ tụ – xe tăng, thiết giỏp – mỏy kộo: Vptb = 8 15 m/s Gúc quay TK ứng với tốc độ piston lớn nhất Jp = R.ω2(cosα + λ.cos2α) (1.9)Giỏ trị của (cosα + λ.cos2α) được tớnh sẵn dưới dạng bảng hoặc sử dụng cỏc chương trỡnh phần mềm trờn mỏy tớnh (Excel, Matlab). Jp được chia thành: Jp = Jp1 + Jp2 Gia tốc cấp 1: Jp1 = R.ω2.cosα Gia tốc cấp 2 : Jp2 = R.ω2.λ.cos2α1.1.1.3. Gia tốc của pớt tụng Đạo hàm cụng thức (1.6) theo thời gian ta cú biểu thức gần đỳng của gia tốc: Đạo hàm cụng thức (1.5) theo thời gian ta cú biểu thức gia tốc chớnh xỏc:(1.8)Đồ thị chuyển vị, vận tốc và gia tốc của pớt tụng theo gúc quay trục khuỷu Thanh truyền chuyển động song phẳng phức tạp trong mặt phẳng vuụng gúc với đường tõm TK. Đầu to TT quay trũn quanh đường tõm TK với tốc độ gúc ω. Đầu nhỏ TT chuyển động tịnh tiến cựng với pớt tụng. Tốc độ gúc của TT:(1.11) Chuyển vị gúc của thanh truyền:Ta cú: sinβ = R/l.sinα = λ.sinα β = arcsin (λ.sinα) (1.10)1.1.2. Động học thanh truyền(1.12) Gia tốc gúc của TT:1.1.2. Động học thanh truyền1.1.3. Khảo sỏt động học pớt tụng bằng phương phỏp đồ thịXỏc định chuyển vị pớt tụng bằng phương phỏp vũng trũn BricAC = AO – OC = AO – (CO’ – OO’) = R – MO’.cosα + R.λ/2 (1.13)MO’  R + R.λ/2.cosα; thay vào (1.12):AC = R.[(1 – cosα) + λ/4.(1 – cos2α)] = SpĐCTĐCDABMOO'D9001800000S = 2RSpS = 2RR/2SpCCỏch triển khai quan hệ Sp = f() bằng phương phỏp BricXỏc định vận tốc pớt tụng bằng phương phỏp 2 vũng trũn đồng tõmde260’7’6’5’4’abcBA01345783’2’1’fXỏc định vận tốc của pớt tụng theo bằng 2 vũng trũn đồng tõmXỏc định gia tốc pớt tụng bằng phương phỏp Tụlờ ( ≤ 1/4)ABR2(1-)SR2(1+)ĐCT-3R2EF1’2’3’D4’4321CF1F2Xỏc định gia tốc của pớt tụng theo bằng PP Tụ lờXỏc định gia tốc pớt tụng bằng phương phỏp 2 vũng trũn đồng tõmB8A76543e21bcd7’06’5’4’3’2’1’0aXỏc định gia tốc của pớt tụng theo bằng 2 vũng trũn đồng tõmChỳ thớch:A - điểm chết trờnA’’ - điểm chết dướiR - bỏn kớnh quay của khuỷu trụcl - chiều dài thanh truyềnβ - gúc giữa đường tõm TT và đường tõm XLα - gúc giữa đưũng tõm mỏ khuỷu với đường tõm XLSL – hành trỡnh pớt tụng = R/l - hệ số kết cấue - độ lệch tõmk = e/R – hệ số lệch tõm, k = 0,05 – 0,2AA’A’’BOe21SLSplRlE1.2. Động học CCKTTT lệch tõmSơ đồ nguyờn lý CCKTTT lệch tõmGiả thiết:- Tốc độ gúc của TK ω = const.- Cỏc chi tiết cứng vững tuyệt đối2 dạng lệch tõmđường tõm xi lanh cắt đường tõm trục khuỷu nhưng khụng đi qua đường tõm chốt pistonđường tõm xi lanh khụng cắt đường tõm trục khuỷuQuy ước: Gúc quay trục khuỷu được bắt đầu tớnh từ đường thẳng đi qua đường tõm trục khuỷu và song song với đường tõm xi lanhCỏc điểm chết:- α1 : gúc quay trục khuỷu ứng với ĐCT- α2 : gúc quay trục khuỷu ứng với ĐCDƯu điểm:San đều lực ngang tỏc dụng lờn xi lanh (mũn đều)Hành trỡnh tăng  Vh tăng, ηv tăng  Ne tăngPha nạp tăng (180 – α1 + α2; α2 > α1)  ηv tăng  Ne tăngQuỏ trỡnh chỏy gần đẳng tớch hơn (chu trỡnh đẳng tớch)Pha nộn giảm (180 + α1 – α2), Vpt cuối quỏ trỡnh nộn cao hơn, pc, Tc cao hơnVpt gần ĐCD cuối hành trỡnh nạp cao hơn, hiệu ứng nạp quỏn tớnh tốt hơn Nhược điểm:Lực quỏn tớnh tăngTớnh toỏn cỏc quỏ trỡnh phức tạp1.2.1.1. Hành trỡnh của pớt tụng:1.2.1. Động học pớt tụngAA’A’’BOe21SLSplRlESL > Sp(1.14)1.2.1.2. Chuyển vị của pớt tụng:AA’A’’BOe21SLSplRlE(1.15)(1.16)1.2.1.3. Vận tốc của pớt tụng:cos)sin(ỳỷựờởộ+=bbawRCụng thức gần đỳng (đạo hàm 1.16 theo thời gian):Cụng thức chớnh xỏc (đạo hàm 1.15 theo thời gian):(1.17)(1.18)1.2.1.4. Gia tốc của pớt tụng:Cụng thức chớnh xỏccoscoscos)cos(322ỳỷựờởộ++==balbbawRdtdVJplpl(1.19)Cụng thức gần đỳng(1.20)Gúc quay của TK ứng với vị trớ ĐCTGúc quay của TK ứng với vị trớ ĐCD1.2.2. Động học thanh truyền1.2.2.1. Chuyển vị gúc của thanh truyền:1.2.2.2. Vận tốc gúc của thanh truyền:cr = arcsin[(sin-k)] (1.21)(1.22)(1.23)1.2.2.3. Gia tốc gúc của thanh truyền:(1.24)(1.25)1.3. Động học CCKTTT động cơ kiểu chữ V Phõn loại CCKTTT động cơ kiểu V theo quan điểm động học: Loại 1: Động cơ kiểu V cú động học hai dóy giống nhau: TT đồng dạng, TT hỡnh nạng – trung tõm. Dựng cụng thức của CCKTTT động cơ một hàng xi lanh.Loại 2: Động cơ kiểu chữ V cú động học hai dóy khỏc nhau: TT chớnh – phụ. Động học dóy chớnh giống động cơ một hàng xi lanh, động học dóy phụ khỏc và được xỏc định ở phần sau.Sơ đồ nguyờn lý CCKTTT động cơ kiểu V thanh truyền chớnh - phụChỳ thớch:ĐCT - điểm chết trờn ở dóy phụ, B’C – vị trớ chốt phụR - bỏn kớnh quay của khuỷu trụcL - chiều dài thanh truyền chớnhl - chiều dài thanh truyền phụr – khoảng cỏch từ tõm đầu to TT chớnh đến chốt phụβ1 - gúc giữa đường tõm TT phụ và đường tõm XL phụ1 - gúc giữa đưũng tõm mỏ khuỷu với đường tõm XL phụ - gúc nhị diện1 – gúc giữa đường tõm TT chớnh với đoạn thẳng nối tõm đầu to với chốt phụGiả thiết:- Tốc độ gúc của TK  = const.- Cỏc chi tiết cứng vững tuyệt đốiƯu điểm: Rỳt ngắn chiều dài, giảm chiều cao động cơ thuận lợi cho việc bố trớ trong khoang động lực.- Tăng độ cững vững cho CCKTTT và đc núi chung.Nhược điểm:- Quy luật động học 2 dóy khỏc nhau- Tớnh toỏn động học, động lực học dóy phụ phức tạp- Kết cấu thanh truyền chớnh phức tạp1.3.1. Chuyển vị của pớt tụng dóy phụ:(1.26)1.3.2. Hành trỡnh của pớt tụng dóy phụ:(1.27)1.3.3. Vận tốc của pớt tụng dóy phụ:(1.28)1.3.4. Gia tốc của pớt tụng dóy phụ:(1.29)1.3.5. Chuyển vị của TT dóy phụ:1.3.6. Vận tốc gúc của TT dóy phụ:1.3.7. Gia tốc gúc của TT dóy phụ: