Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Sinh viên thực hiện Cao Việt Hoàng Mã sinh viên 1900055 Lớp D104AK11 Khoa Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô Giảng viên hướng dẫn Phạm Trọng Phước Đề số 17 Các thông số cơ bản Kiểu động c[.]
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Sinh viên thực hiện:Cao Việt Hồng Mã sinh viên: 1900055 Lớp: D104AK11 Khoa Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ Giảng viên hướng dẫn: Phạm Trọng Phước Đề số 17 Các thông số bản: Kiểu động 1NZ - FE Đường kính xylanh (D) 79 mm Hành trình piston (S) 68 mm Số xylanh (i) – in-line Công suất (Ne) 110 mã lực Tỷ số nén ( ) 9,6 Số vòng quay (ne) 5200 v/p Suất tiêu hao nhiên liệu (ge) - Xupap nạp mở sớm ( 1) 21o Xupap nạp đóng muộn ( 2) 40o Xupap nạp xả sớm ( 3) 40o Xupap nạp xả muộn ( 4) 21o Góc phun sớm ( 5) 23o Áp suất cuối hành trình nạp (pa) 0,79 kG/cm2 Áp suất khí sót (pr) 1,17 kG/cm2 Áp suất cuối hành trình nén (pc) Áp suất cuối hành trình cháy (pz) 12,6 kG/cm2 Áp suất cuối hành trình giãn nở (pb) 4,28 kG/cm2 Khối lượng nhóm piston (mpt) 0,32 kg Khối lượng nhóm truyền (mtt) 0,53 kg 54,8 kG/cm2 Mục Lục Lời nói đầu Chương : Khái quát động đốt Lịch sử phát triển Cấu tạo nguyên lý hoạt động Xu Chương : Tính tốn động học động lực học động đốt 2,1 tính tốn thơng số ban đầu 2.2 tính tốn chuyển động piston 2.3 Tính tốn động lực học 2.4 Tính tốn lực thành phần Chương : Pha phân phối khí động 3.1 Đặc điểm cấu tạo động phân phối khí 3.2 Bảng pha phân phối khí động 3.3 Đồ thị pha phân phối khí động LỜI NĨI ĐẦU Ơ tơ, trước hết vấn đề động cơ, Vì xe chở đồ Nicolas Joseph Cugnot sáng chế năm 1770 đáp ứng nghĩa, theo nguyên nghĩa từ automobile (xe chạy tự động), tức tơ, có lẽ vơ ích ghi vào danh mục xe chạy nước, sau chế tạo khắp giới, Dẫu sao, ghi nhận xe người Pháp Pecquer sáng chế năm 1828, trang bị bánh vi sai, Ta ghi nhận phận quan trọng khác, tay lái người xứ Bavière Lankenoperger sáng chế năm 1817 (nhưng phát minh lại đước cấp cho người đồng hương ông Rudolf Ackerman, nhà công nghiệp London, nên người ta thường gán sáng chế cho Ackerman).Về động đốt trong, xem mục động đốt trong, đây, đề cập đến tồn động tơ Chiếc xe chạy động đốt trong, hoạt động theo chu trình bốn kì Beau de Rochas xe đạp cổ, kĩ sư Đức Gottlieb Daimler thử lắp động xilanh ông năm 1885, Rồi đến năm 1886, kĩ sư Đức khác Carl Benz chế tạo xe ba bánh, thu thành cơng lớn, Chính để khai thác phát minh Daimler mà năm 1886, Pháp thành lập công ty Panhard et Levassor, công ty lớn chuyên sản xuất ô tô Pháp, Năm 1894, xe ba người thiết kế có phận chính, bố trí theo vị trí mà sau trở thành kinh điển Nhưng nhiều nhà chế tạo khác vào cuộc, De Dion - Bouton, người nhận phát minh truyền động cho bánh sau, các-đăng năm 1894 ấy; năm sau, ông đưa hệ đánh lửa dùng ắcquy, Năm 1895 năm mà ô tô Daimler chế tạo lắp bánh hơi, nhờ Michelin, Và Daimler, ghi nhận rằng, năm 1897 ông sáng chế tản nhiệt hình tổ ong, Năm 1898, nhà chế tạo Louis Renault thành công với xe ơng, Đặc biệt, xe trang bị hộp số ba tốc độ, mà nối trực tiếp, Cũng xe này, lần xuất máy phát điện chiều, Boudeville năm 1900 hồn thành manhêtơ đánh lửa (tới lúc hệ thống thường dùng ống nóng sáng, mà đầu bếp nung cho nóng đỏ, đước ấn sâu vào xilanh) Trong lúc đó, nhà sáng chế kiên trì nghiên cứu hồn chỉnh xe điện, Người ta hiểu lịng tin họ vào cơng thức ấy, nhớ lại năm 1899, số họ Jenatzy đạt kỉ lục tuyệt đối tốc độ lái Jamais Contente (không hài lịng) ơng với tốc độ 105,882 km/h, Đầu kỉ 20, tơ tự giải khỏi hình dáng xe ngựa, diện mạo nó, Mercédes năm 1901 đặc trưng cho thay đổi ấy, mà Renault khởi đầu năm 1898, Thời kì đánh dấu khởi đầu sán xuất ô tô hàng loạt: Ramson E, Olds sản xuất 1500 ô tô/năm Benz "Velo" Tuy nhiên, tiến kĩ thuật phát triển, Những năm đầu kỉ 20 chứng kiến việc dùng phanh tang trống khung gầm tôn dập (khung Daimler, Đức, khung Arbel, xưởng rèn Douai, Pháp), Rồi từ 1904, ô tô Vauxhall có cần sang số lắp cột tay lái, Năm 1905, Pieere Bossu sáng chế khởi động điện (tuy nhiên đến năm 1911 Kettering dùng Cadillac, nên người ta thường gán sáng chế cho Kettering), Cũng năm 1905, người Mĩ Christie sáng chế dẫn động bánh trước Truffault sáng chế giảm xốc dùng ma sát, Đó năm xuất kính chắn gió, Cuối cùng, năm 1908, André Michelin có ý tưởng dùng bánh xe chập đôi cho xe trọng tải lớn, Mười lăm năm trôi qua với nhiều tiến bộ, năm 1913 đánh dấu triển vọng thật công nghiệp ô tô, với việc Henry Ford đưa vào vận hành dây chuyền lắp ráp hàng loạt đầu tiên, Đó Ford-T, xe bình dân đầu tiên, bị tước bỏ phụ tùng thừa, sản xuất tới 18 triệu chiếc, Quy tắc sản xuất hàng loạt áp dụng cách nghiêm chỉnh đến mức xe giao cho khách với màu sơn đen, Ford nói: "Khách hàng u cầu màu gì,,,", ông thêm ",,, miễn đen" Ngay sau Thế chiến Thứ nhất, Mĩ xuất thùng xe toàn thép (ở Pháp, tới năm 1925 hãng Citroen chấp nhận, với số vốn đầu tư khiến công ty đứng bên bờ vực phá sản), Năm 1922, nhà chế tạo Italia Vincenzo Lancia giới thiệu loại tơ khác, có hệ thống treo phía trước, với bánh xe độc lập, Nó chủ yếu xe sản suất hàng loạt khơng có khung gầm, tức thùng xe tự mang, nhờ xe có sàn thấp, Năm 1926, hai kĩ sư trẻ Jean A, Grégoire Pierre Fenaille tung Tracta, xe dẫn động bánh trước, hoạt động mĩ mãn, đặc biệt nhờ nối đồng tốc, hệ thống Thế chiến Thứ hai áp dụng cho xe Jeep tơ bốn bánh có động lực khác, Cũng nam này, hệ thống đánh lửa Delco (Delco, chữ viết tắt Dayton Engineering Laboratorie Co, Ohio) bắt đầy thay hệ đánh lửa dùng manhêtô Năm 1928 chứng kiến đổi mới, hộp số đồng hóa (xe Cadillac) điều kì lạ, xe người Đức Adam Opel đẩy tên lửa, Xe Tatra Séc đáng ý nhiều mặt, năm 1931, xe ô tô có thùng xe khí động lực sản xuất hàng loạt (các mẫu thử Đức có thùng xe kiểu giọt Rumpler chế tạo năm 1921, Benz năm 1923 không chấp nhận), Năm 1932, Cotal sáng chế hộp số điện từ, Rồi năm 1940, Oldsmobile tung ô tô sang số tự động Những tiến quan trọng ghi nhận từ kết thúc Thế chiến Thứ hai: năm 1950, Anh chế tạo xe ô tơ chạy tuabin khí (Rover); năm 1952, ô tô sản xuất hàng loạt với tay lái có trợ lực Chrysler ; năm 1953, xuất phanh đĩa xe Jaguar Anh,, tham gia "Hai mươi bốn Mans", Năm 1960, tơ NSU Wankel có động dùng pittơng quay tơ chạy đệm khơng khí xuất Từ năm 1970 trở đi, hệ tơ có đặc điểm chủ yếu nâng cao công suất, giảm mức tiêu thụ chất đốt, khí gây nhiễm,, gia tăng vai trị thiết bị điện tử (năm 1990 hệ thống điện tử lắp đặt cho ô tô chiếm 6% giá tiền xe, số tời năm 2000 tăng gấp ba), nỗ lực tăng tiện nghi , độ an tịan, hồn thiện trang thiết bị: chẳng hạn, đai an toàn (bắt buộc từ 1973 Pháp), hệ thống phanh ABS, đệm an toàn tự thổi phồng, hay Air Bags (được Mercédes tung thị trường lần vào năm 1981), ống xả xúc tác (do General Motors hồn chỉnh năm 1974), trở thành bắt buộc nhiều nước cơng nghiệp, Nói chung, xe loại trung bình có xu hướng bắt kịp mức thiết bị hoàn thiện, trước dành cho ô tô loại sang, Thùng xe làm thn để giảm tối thiểu sức cản khơng khí sử dụng hợp kim vật liệu composite nhẹ, chịu đựng tốt va chạm lẫn ăn mòn Cuối cùng, người ta dự kiến phát triển hệ thống trợ giúp bên cho người lái, hệ dựa vào thông tin đặt sẵn xe tín hiệu thu từ ngồi (khí tượng, mức độ ùn tắc, ,,,) mà đưa cho người lái xe dẫn lời khuyên để đưa xe theo lộ trình tốt nhất: năm 1995 xe Safrana Carmina, xe ô tô châu Âu có trang bị hệ đồ định vị (GPS) dẫn hành trình Về phần tơ điện, thực tế có 100 năm tuổi, quan tâm trở lại tăng giá nhiên liệu, gia tăng ô nhiễm, Nhưng vấn đề chủ yếu mà nhiều nhà chế tạo bị "chất vấn" mức dự trữ lượng chi phí ắc quy; tạm thời ô tô điện để sử dụng thành phố, Từ năm 1993, La Rochelle tiến hành thử nghiệm Pháp lĩnh vực "ô tô điện" Peugeot thiết kề, nạp điện lại trạm công cộng EDF đặt, cuối cùng, nghĩ đến loại tô lai tạp, mà động vừa sử dụng điện năng, vừa sử dụng nhiệt năng: trường hợp xe Swatchmobile, dự án Mercédes phát triển cho nhà chế tạo đồng hồ tiếng 1,2, Cấu tạo nguyên lý hoạt động -Tên gọi động kỳ cho chung ta hình dung phần – Động đốt động hoàn thành kỳ trục khuỷu hồn thành vịng quay, Một chu kỳ hoạn động động bao gồm kỳ, Động kỳ lần tìm Nikolaus Otto vào năm 1876 -Cấu tạo động kì: -Piston: Nằm bên động cơ, Piston sử dụng để chuyển đổi lượng nhiên liệu bị đốt cháy dãn nỡ buồng đốt đến trục khuỷu thông qua truyền, Piston chuyển động tịnh tiến xi-lanh Piston xylanh có vịng séc măng -Trục khuỷu: Trục khuỷu phận giúp chuyển đổi từ tịnh tiến Piston sang chuyển động tròn -Thanh truyền: Thành truyền phận truyền dao động từ Piston đến trục khuỷu -Đối trọng: Là phận nằm trục khuỷu nhằm mục đích làm giảm rung động sinh không cân lắp ráp lại phận lại với -Xupap nạp xupap xả: Bộ phận van, Theo chu kỳ hoạt động động cho hịa khí vào cho thải động -Bugi: Bộ phần giúp đánh lửa đốt cháy hòa khí động -Nguyên lý hoạt động dộng kì: -Kỳ 1: Piston di chuyển từ ĐCT (Điểm chết trên) xuống ĐCD (Điểm chết dưới) Đồng thời xupap nạp mở mà hịa khí vào buồn đốt, Xupap xả đóng lại đồng nghĩa với việc trục khuỷu quay 180 độ -Kỳ 2: Piston di chuyển từ ĐCD đến ĐCT để nén hịa khí lại đồng thời Xupap nạp đóng lại tất nhiễn Xupap xả đóng, Trục khuỷu quay 180 độ -Kỳ 3: Bugi đánh lửa đốt cháy hòa khí cung cấp lượng cho Piston, Piston di chuyển từ ĐCT xuống ĐCD, Lúc Xupap xả Xupap nạp đóng lại, trục khuỷu quay góc 180 độ -Kỳ 4: Piston di chuyển từ ĐCD lên ĐCT đồng thời Xupap xả mở để khí thải ngồi động cơ, Xupap nạp đóng truyền quay góc 180 độ Trong động đốt cấu cam giúp Xupap nạp Xupap xả mở đóng thời điểm để cung cấp đủ lượng hịa khí vào buồn đốt xả hết khí thải bên ngồi mơi trường -Động kỳ loại động đốt hoàn thành chu kỳ với kỳ cùa Piston trục khuỷu quay vòng, Động đốt kỳ lần thiết kế mởi Dugald Clerk, Động kỳ nhìn chung giống với với động kỳ lấy nhiên liệu bên ngồi đưa vào bn đốt đốt nhiên liệu để tạo lượng truyền cho trục khuỷu, Nhưng bước hoạt động động hai kỳ khác với động kỳ -Cấu tạo động kì: -Piston: Nằm bên động cơ, Piston sử dụng để chuyển đổi lượng nhiên liệu bị đốt cháy dãn nỡ buồng đốt đến trục khuỷu thông qua truyền, Piston chuyển động tịnh tiến xi-lanh Piston xylanh có vòng séc măng -Trục khuỷu: Trục khuỷu phận giúp chuyển đổi từ tịnh tiến Piston sang chuyển động tròn -Thanh truyền: Thành truyền phận truyền dao động từ Piston đến trục khuỷu -Bugin: Bộ phần giúp đánh lửa đốt cháy hòa khí động -Cửa nạp cửa xả: Cho hịa khí vào bên buồng đốt đưa khí thải bên ngồi -Bánh đà: Đây phận giúp lưu trử lượng -Nguyên lý hoạt động động kì : Kỳ đầu (Hành trình xuống): Đầu tiên Piston di chuyển từ ĐCT (Điểm chết trên) xuống ĐCD (Điểm chết dưới) lúc hỗn hợp nhiên liệu khơng khí đưa vào buồng đốt, Trục khuỷu quay vịng trịn (180 độ) Kỳ sau (Hành trình lên): Lúc Piston di chuyển từ ĐCD lên đến ĐCT lúc hỗn hợp nhiên liệu bị nén lại đồng thời bugi đánh lửa đánh lửa đốt cháy nhiên liệu, Nhiên liệu đốt cháy buồng đốt cung cấp lượng cho Piston đẩy Piston xuống Piston truyền lượng cho trục khuỷu thơng qua truyền Trong kỳ sau (Hành trình lên) cửa nạp mở hỗn hợp nhiên liệu đưa vào buồng đốt (Bên trục khuỷu) chuẩn bị để đưa vào buồng đốt, Khi Piston xuống (Hành trình xuống) lúc cửa nạp đóng lại đồng thời hịa khí đưa vào bên buồng đốt thải bị thải nhờ vào áp lực hịa khí, khí thải ngồi thơng qua cửa Chương 2, Tính tốn động học động lực học động đốt 2,1, Tính tốn thơng số ban đầu Các thơng số ban đầu phần tính tốn thơng số : Bán kính tay quay trục khuỷu , chiều dài truyền , vận tốc góc trục khủyu , thể tích xy lanh , diện tích piston , công xuất xy lanh , khối lượng TKTT/Công suất , khối lượng khuỷu trục , khối lượng chuyển động tịnh tiến , khối lượng chuyển động quay Các bước tính tốn sau : - Bán kính tay quay trục khuỷu có cơng thức tính sau: R = Trong S hành trình piston Theo đề ta có : S = 68 mm →=0,068(m) →R= 0,068 = 0,034 (m) S (m) b)Tính tốn vận tốc piston Công thức: λ V = R ω.(sinα + sin 2α) (m/s) Trong đó: V – Vận tốc piston (m/s); R – Là bán kính tay quay trục khuỷu; λ - tham số kết cấu α – góc quay trục khuỷu; ω – tốc độ góc trục khuỷu; Đặt: V 1=R.ω.sinα V2=R ω λ Ta có: V=V 1+V 2 sin2α (m/s) (m/s) (m/s) Chọn tỉ lệ xích: µv = 0,008 (s) → Lv = V µv (mm) Ta có bảng giá trị vận tốc piston V-α: α 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 V1(m/s) 3,214985 6,332284 9,25718 11,9008 14,18282 16,03391 17,39781 18,23309 18,51436 18,23309 V2(m/s) 0,791536 1,4876 2,004238 2,279136 2,279136 2,004238 1,4876 0,791536 -0,79154 V(m/s) 4,00652 7,819884 11,26142 14,17994 16,46196 18,03814 18,88541 19,02462 18,51436 17,44155 Lv1(mm) 25,71988 50,65827 74,05744 95,20641 113,4626 128,2712 139,1825 145,8647 148,1149 145,8647 Lv2(mm) 6,332284 11,9008 16,03391 18,23309 18,23309 16,03391 11,9008 6,332284 -6,33228 Lv(mm) 32,05216 62,55907 90,09135 113,4395 131,6957 144,3052 151,0833 152,197 148,1149 139,5324 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 17,39781 16,03391 14,18282 11,9008 9,25718 6,332284 3,214985 -3,21498 -6,33228 -9,25718 -11,9008 -14,1828 -16,0339 -17,3978 -18,2331 -18,5144 -18,2331 -17,3978 -16,0339 -14,1828 -11,9008 -9,25718 -6,33228 -3,21498 -1,4876 -2,00424 -2,27914 -2,27914 -2,00424 -1,4876 -0,79154 0,791536 1,4876 2,004238 2,279136 2,279136 2,004238 1,4876 0,791536 -0,79154 -1,4876 -2,00424 -2,27914 -2,27914 -2,00424 -1,4876 -0,79154 15,91021 14,02967 11,90369 9,621666 7,252942 4,844684 2,423449 -2,42345 -4,84468 -7,25294 -9,62167 -11,9037 -14,0297 -15,9102 -17,4415 -18,5144 -19,0246 -18,8854 -18,0381 -16,462 -14,1799 -11,2614 -7,81988 -4,00652 139,1825 128,2712 113,4626 95,20641 74,05744 50,65827 25,71988 -25,7199 -50,6583 -74,0574 -95,2064 -113,463 -128,271 -139,182 -145,865 -148,115 -145,865 -139,182 -128,271 -113,463 -95,2064 -74,0574 -50,6583 -25,7199 -11,9008 -16,0339 -18,2331 -18,2331 -16,0339 -11,9008 -6,33228 6,332284 11,9008 16,03391 18,23309 18,23309 16,03391 11,9008 6,332284 -6,33228 -11,9008 -16,0339 -18,2331 -18,2331 -16,0339 -11,9008 -6,33228 127,2817 112,2373 95,2295 76,97332 58,02353 38,75747 19,38759 -19,3876 -38,7575 -58,0235 -76,9733 -95,2295 -112,237 -127,282 -139,532 -148,115 -152,197 -151,083 -144,305 -131,696 -113,439 -90,0913 -62,5591 -32,0522 150 100 50 1 1 3 -50 -100 -150 Bảng tính tính tốn động lực học vận tốc piston V- c) Tính tốn gia tốc piston: Đặt: J1= Rω2cosα (m/s2) J2= Rω2λcos2α (m/s2) Ta có: J=J1+J2 (m/s2) Chọn tỉ lệ xích: µj=0,000012(s2) Lj= µj*J (mm) Ta có bảng giá trị gia tốc piston J-α: Lv1 Lv2 Lv a J1(m/s2) J2(m/s2) J(m/s2) Lj1(mm) Lj2(mm) Lj(mm) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 9928,644 9473,802 8731,103 7723,114 6480,462 5040,905 3448,182 1750,688 -1750,69 -3448,18 -5040,9 -6480,46 -7723,11 -8731,1 -9473,8 -9928,64 -10081,8 -9928,64 -9473,8 -8731,1 -7723,11 -6480,46 -5040,9 -3448,18 -1750,69 1750,688 3448,182 5040,905 6480,462 7723,114 8731,103 9473,802 9928,644 10081,81 2368,451 1930,779 1260,226 437,672 -437,672 -1260,23 -1930,78 -2368,45 -2520,45 -2368,45 -1930,78 -1260,23 -437,672 437,672 1260,226 1930,779 2368,451 2520,452 2368,451 1930,779 1260,226 437,672 -437,672 -1260,23 -1930,78 -2368,45 -2520,45 -2368,45 -1930,78 -1260,23 -437,672 437,672 1260,226 1930,779 2368,451 2520,452 12297,09 11404,58 9991,329 8160,786 6042,79 3780,679 1517,403 -617,763 -2520,45 -4119,14 -5378,96 -6301,13 -6918,13 -7285,44 -7470,88 -7543,02 -7560,19 -7561,36 -7560,19 -7543,02 -7470,88 -7285,44 -6918,13 -6301,13 -5378,96 -4119,14 -2520,45 -617,763 1517,403 3780,679 6042,79 8160,786 9991,329 11404,58 12297,09 12602,26 119,1437 113,6856 104,7732 92,67737 77,76555 60,49086 41,37818 21,00825 -21,0083 -41,3782 -60,4909 -77,7655 -92,6774 -104,773 -113,686 -119,144 -120,982 -119,144 -113,686 -104,773 -92,6774 -77,7655 -60,4909 -41,3782 -21,0083 21,00825 41,37818 60,49086 77,76555 92,67737 104,7732 113,6856 119,1437 120,9817 28,42141 23,16934 15,12271 5,252064 -5,25206 -15,1227 -23,1693 -28,4214 -30,2454 -28,4214 -23,1693 -15,1227 -5,25206 5,252064 15,12271 23,16934 28,42141 30,24543 28,42141 23,16934 15,12271 5,252064 -5,25206 -15,1227 -23,1693 -28,4214 -30,2454 -28,4214 -23,1693 -15,1227 -5,25206 5,252064 15,12271 23,16934 28,42141 30,24543 147,5651 136,855 119,896 97,92943 72,51348 45,36814 18,20884 -7,41315 -30,2454 -49,4297 -64,5475 -75,6136 -83,0176 -87,4253 -89,6505 -90,5163 -90,7223 -90,7363 -90,7223 -90,5163 -89,6505 -87,4253 -83,0176 -75,6136 -64,5475 -49,4297 -30,2454 -7,41315 18,20884 45,36814 72,51348 97,92943 119,896 136,855 147,5651 151,2271 Bảng tính tính tốn động lực học gia tốc piston J- 250 200 150 100 50 Lj1 Lj2 Lj 1 1 3 3 (1/s2) -50 -100 -150 -200 2,2,2, Tính tốn động học truyền a, Tính tốn góc lắc truyền β = arcsin(λ.sinα) (độ) b, Tính tốn tốc độ lắc truyền Cơng thức tính góc lắc piston: ωtt = ω.λ.cosα (1/s)tt = ωtt = ω.λ.cosα (1/s).λ.cosα (1/s) c, Tính tốn gia tốc lắc truyền Sinα ε tt = -ω2.(1-λ2) √(1−λ sin α)