Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành kỹ thuật cơ khí và cơ khí giao thông đòi hỏi đội ngũ kỹ sư phải có khả năng tự chủ trong công tác nghiên cứu, tính toán và thiết kế các hệ thống động lực, đặc biệt là động cơ đốt trong. Đồ án môn học "Thiết kế Động cơ đốt trong" do sinh viên Đặng Thị Thu (Khoa Cơ khí Giao thông, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng) thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. TS Dương Việt Dũng nhằm giải quyết bài toán tính toán động học, động lực học và thiết kế hệ thống nạp – thải cho động cơ xăng nhiều xilanh.

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể trong văn bản bao gồm:

  1. Tính toán các thông số nhiệt động, xây dựng đồ thị công lý thuyết và đồ thị công thực tế cho chu trình công tác của động cơ xăng không tăng áp mã hiệu XD4-0720 (ký hiệu đồ án XGV6-0321).
  2. Xây dựng các đồ thị động học (chuyển vị $S$, vận tốc $V$, gia tốc $j$) và động lực học (lực quán tính $P_j$, lực khí thể $P_{kt}$, lực tổng $P_\Sigma$, các thành phần lực tiếp tuyến $T$, lực pháp tuyến $Z$, lực ngang $N$, và tổng lực tiếp tuyến $\Sigma T$).
  3. Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền và đồ thị mài mòn chốt khuỷu.
  4. Phân tích kết cấu các cụm chi tiết chính và các hệ thống phụ trợ dựa trên cơ sở tham chiếu động cơ Toyota 2GR-FE.
  5. Tính toán các kích thước lưu nghiệm cơ bản và thiết kế hệ thống nạp – thải cho động cơ thiết kế.

Đối tượng nghiên cứu là động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu xăng, 4 kỳ, 6 xilanh bố trí dạng chữ V (V-type), không tăng áp, trang bị hệ thống phân phối khí DOHC 24 van và phun xăng điện tử EFI. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào phương pháp tính toán lý thuyết nhiệt động, phân tích cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền theo chu trình 4 kỳ và thiết kế cơ khí đường ống nạp – thải khí.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án áp dụng hệ thống lý thuyết về nguyên lý và động lực học động cơ đốt trong cùng các phương pháp đồ giải hình học và giải tích truyền thống:

  • Khung lý thuyết nhiệt động và chu trình công tác: Sử dụng phương trình quá trình nén và giãn nở đa biến ($P_{nx} \cdot V_{nx}^{n_1} = \text{const}$, $P_{gnx} \cdot V_{gnx}^{n_2} = \text{const}$) với chỉ số nén đa biến trung bình chọn trước $n_1 = 1,38$ và chỉ số giãn nở đa biến trung bình $n_2 = 1,25$.
  • Phương pháp đồ giải chuyển vị và động học:
    • Phương pháp đồ thị Brick: Vẽ nửa vòng tròn tâm $O$ bán kính $R = 37,5\text{ mm}$ (ứng với hành trình piston $S = 75\text{ mm}$), dời tâm một đoạn $OO' = \frac{R \cdot \lambda}{2} = 5,875\text{ mm}$ về phía điểm chết dưới (ĐCD) để xác định hành trình dịch chuyển $S = f(\alpha)$ và các góc pha phân phối khí.
    • Phương pháp giải tích vận tốc: Xác định vận tốc piston qua công thức $V = R\omega (\sin\alpha + \frac{\lambda}{2}\sin 2\alpha)$.
    • Phương pháp Tô-Lê (Tolle): Xác định quy luật biến thiên gia tốc piston $j = f(S)$ và quy đổi lực quán tính tịnh tiến $-P_j = f(S)$ trên hệ tọa độ $J-S$.
  • Phương pháp phân tích lực động lực học: Phân tích hợp lực khí thể và lực quán tính thành lực dọc thanh truyền $P_{tt}$, lực tác dụng lên thành vách xilanh $N$, lực tiếp tuyến quay trục khuỷu $T$ và lực pháp tuyến đè lên cổ trục $Z$ thông qua góc lắc thanh truyền $\beta$ ($\sin\beta = \lambda \sin\alpha$).
  • Phương pháp tính toán phụ tải và mài mòn: Xây dựng đồ thị vectơ lực tác dụng lên chốt khuỷu trên hệ trục tọa độ $T-Z$ có tính đến lực quán tính ly tâm $P_{ro}$; sử dụng phương pháp giấy bóng mờ chuyển đổi hệ tọa độ để dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền; áp dụng giả thiết vùng ảnh hưởng $120^\circ$ để tính toán độ mài mòn tương đối quanh chu vi 24 điểm chia của chốt khuỷu.
  • Nguồn dữ liệu: Các thông số đầu vào được giao theo đề bài (Bảng 1-1); công thức và hệ số thực nghiệm tra cứu từ giáo trình, tài liệu chuyên ngành động cơ đốt trong của Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng; tài liệu kỹ thuật của động cơ tham khảo Toyota 2GR-FE.
Thông số kỹ thuật thiết kế Ký hiệu / Công thức Giá trị Đơn vị
Loại nhiên liệu - Gasoline (Xăng) -
Số xilanh / Số kỳ / Cách bố trí $i$ / $\tau$ 6 / 4 / Chữ V (V-type) -
Thứ tự nổ / Thứ tự làm việc - 2-3-4-5-6-1 -
Tỷ số nén $\epsilon$ 10,4 -
Đường kính xilanh $\times$ Hành trình piston $D \times S$ $86,7 \times 75$ $\text{mm} \times \text{mm}$
Công suất cực đại / Số vòng quay $N_e / n$ $117,3 / 5100$ $\text{kW} / \text{vòng/phút}$
Tham số kết cấu $\lambda = R/L$ 0,25 -
Áp suất cực đại của chu trình $P_z$ 5,0 $\text{MN/m}^2$
Khối lượng nhóm piston $m_{pt}$ 0,8 $\text{kg}$
Khối lượng nhóm thanh truyền $m_{tt}$ 1,1 $\text{kg}$
Góc đánh lửa sớm $\theta_1$ 14 Độ ($\text{độ}$)
Góc phân phối khí: Mở sớm xupap nạp $\alpha_1$ 15 Độ ($\text{độ}$)
Góc phân phối khí: Đóng muộn xupap nạp $\alpha_2$ 20 Độ ($\text{độ}$)
Góc phân phối khí: Mở sớm xupap thải $\alpha_3$ 47 Độ ($\text{độ}$)
Góc phân phối khí: Đóng muộn xupap thải $\alpha_4$ 13 Độ ($\text{độ}$)

Thiết kế và triển khai kỹ thuật

Hệ thống nạp – thải cho động cơ XD4-0720 được thiết kế và tính toán kích thước thủy lực khí động dựa trên chế độ định mức ($n = 5100\text{ vg/ph}$, vận tốc piston trung bình $v_p = 12,75\text{ m/s}$, diện tích đỉnh piston $F_p = 0,0059\text{ m}^2$):

  • Tính toán kích thước xupap và lưu lượng:
    • Xupap nạp: Số lượng 2 van/xilanh ($i = 2$). Tốc độ dòng khí nạp qua họng được chọn $v_{kn} = 75\text{ m/s}$ (trong dải thực nghiệm $45 \div 115\text{ m/s}$). Đường kính họng đế xupap nạp tính toán đạt $d_{in} = 25\text{ mm}$. Lưu lượng nạp qua một xupap đạt $Q_n = 1,875\text{ m}^3\text{/s}$; tổng lưu lượng qua hệ thống nạp toàn động cơ (12 xupap nạp) đạt $Q = 22,5\text{ m}^3\text{/s}$.
    • Xupap thải: Số lượng 2 van/xilanh ($i = 2$). Tốc độ dòng khí qua họng thải chọn $v_{kt} = (1,15 \div 1,25) v_{kn}$. Lưu lượng khí thải qua một van đạt $Q_t = 2,07\text{ m}^3\text{/s}$; tổng lưu lượng qua hệ thống thải đạt $Q = 24,84\text{ m}^3\text{/s}$.
  • Kiến trúc hệ thống nạp:
    • Cụm lọc khí: Vải không dệt (nonwoven fabric) kết hợp bộ lọc than hoạt tính (charcoal filter) không cần bảo dưỡng để hấp phụ hơi hydrocacbon (HC) khi động cơ dừng. Tích hợp bộ cộng hưởng (resonator) và van điều khiển khí nạp đường dẫn kép điều khiển bởi cơ cấu chấp hành (actuator): đóng một nhánh ở dải vòng tua thấp để giảm ồn, mở hai nhánh ở dải vòng tua cao để mở rộng tiết diện nạp.
    • Cụm bướm ga điện tử (ETCS-i): Loại không dùng dây kéo, tích hợp mô tơ một chiều và cảm biến vị trí bướm ga dùng cảm biến hiệu ứng Hall (Hall IC). Đo lượng khí nạp qua cảm biến dòng khí kiểu MAF (Mass Air Flow).
    • Cổ góp nạp và buồng nạp: Vật liệu composite giảm trọng lượng, vách trơn nhẵn. Tích hợp hệ thống nạp khí có chiều dài thay đổi ACIS (Acoustic Control Induction System) với van điều khiển đóng/mở nhằm tạo hiệu ứng cộng hưởng sóng áp suất, tối ưu mô-men xoắn ở dải tốc độ thấp - trung bình và cực đại hóa công suất ở dải tốc độ cao.
  • Kiến trúc hệ thống thải:
    • Cổ góp thải và bộ xúc tác: Cổ góp thải bằng thép không gỉ được chia thành hai nhánh riêng biệt cho mỗi hàng xilanh (bờ trái và bờ phải). Mỗi nhánh tích hợp một bộ chuyển đổi xúc tác 3 thành phần (TWC) làm bằng sứ với kết cấu thành siêu mỏng (ultra thin-wall) và mật độ tế bào cao kết hợp cảm biến Oxy để biến đổi CO, $\text{NO}_x$, HC thành $\text{CO}_2$, $\text{H}_2\text{O}$ và $\text{N}_2$.
    • Đường ống xả và bộ tiêu âm: Đường ống bằng thép không gỉ nối bằng khớp nối cầu (ball joint). Bộ giảm âm chính (main muffler) thiết kế nhiều vách ngăn zig-zag triệt tiêu động năng dòng khí thải để giảm tiếng ồn mà không gây phản áp lớn.

Nội dung chính theo từng phần của đồ án

Phần 1: Xây dựng đồ thị công, động học & động lực học động cơ XD4-0720

Phần này thực hiện toàn bộ quy trình tính toán nhiệt động và cơ học cho động cơ thiết kế:

  • Tính toán nhiệt và chu trình công tác: Xác định vận tốc trung bình piston $C_m = 12,75\text{ m/s} > 9\text{ m/s}$ (động cơ thuộc nhóm tốc độ cao). Áp suất cuối kỳ nạp $P_a = 0,09\text{ MN/m}^2$, áp suất khí sót $P_r = 0,1144\text{ MN/m}^2$, áp suất cháy cực đại $P_z = 5,0\text{ MN/m}^2$. Dựng đồ thị công $P-V$ kết hợp vòng tròn Brick với tỷ lệ xích thể tích $\mu_v = 0,00471\text{ dm}^3\text{/mm}$ và tỷ lệ xích áp suất $\mu_p = 0,02273\text{ MN/m}^2\text{/mm}$, sau đó bo tròn các điểm đỉnh cháy $z''$ và điểm xả sớm $b'$.
  • Tính toán động học: Dựng đồ thị chuyển vị $S = f(\alpha)$ từ đồ thị Brick. Dựng đồ thị vận tốc $V = f(\alpha)$ dựa trên phương pháp hai đường tròn đồng tâm ($R_1 = 94\text{ mm}$, $R_2 = 5,875\text{ mm}$). Dựng đồ thị gia tốc $j = f(S)$ theo phương pháp Tô-Lê với gia tốc cực đại $j_{max} = 13370,23\text{ m/s}^2$ (tương ứng tung độ $70\text{ mm}$) và gia tốc cực tiểu $j_{min} = -8022,14\text{ m/s}^2$ (tung độ $-42\text{ mm}$).
  • Tính toán động lực học: Tính khối lượng tịnh tiến quy dẫn $m' = m_{pt} + 0,3 m_{tt} = 0,8 + 0,33 = 1,13\text{ kg}$ (tương đương $191,4\text{ kg/m}^2$ trên diện tích đỉnh piston). Dựng đồ thị lực quán tính tịnh tiến $-P_j$ với giá trị $-P_{jmax} = 2,56\text{ MN/m}^2$ và $-P_{jmin} = -1,535\text{ MN/m}^2$. Tiến hành cộng đồ thị $P_{kt} + P_j$ để thu được đường lực tổng $P_\Sigma$.
  • Phân tích lực và tổng lực tiếp tuyến $\Sigma T$: Tính toán và lập bảng giá trị các thành phần lực $T, Z, N$ theo góc quay trục khuỷu $\alpha$ từ $0^\circ$ đến $720^\circ$. Bố trí góc lệch công tác giữa các xilanh $\delta = \frac{720^\circ}{6} = 120^\circ$ theo thứ tự 2-3-4-5-6-1 để tổng hợp đồ thị $\Sigma T - \alpha$. Kết quả kiểm tra sai số giữa giá trị tính toán lý thuyết ($\Sigma T_{mtb_lt} = 9,0106\text{ mm}$) và giá trị đo từ bản vẽ đồ thị ($\Sigma T_{mtb_bv} = 22,15\text{ mm}$) cho thấy sai số $\delta = 59,32%$.
  • Tính toán phụ tải và mài mòn: Tính lực quán tính ly tâm của đầu to thanh truyền $P_{ro} = 130,426 \cdot 0,0375 \cdot 534,07^2$ với tỷ lệ xích dời tâm $O''O$, từ đó dựng đường cong phụ tải chốt khuỷu trên mặt phẳng $T-Z$, khai triển đồ thị phụ tải $Q(\alpha)$, đồ thị lực tác dụng lên đầu to thanh truyền và đồ thị biểu diễn độ mài mòn lý thuyết của chốt khuỷu qua 24 tia chia.
       Chu trình nhiệt động P-V (Đa biến n1=1.38, n2=1.25)
Động học piston (Brick, Tolle)      Lực khí thể P_kt (P-V)
              Hợp lực tổng P_Σ = P_kt + P_j
Lực tiếp tuyến, pháp tuyến, ngang     Đồ thị phụ tải chốt khuỷu (T-Z)
Kiểm nghiệm sai số đồ giải (59.32%)        (24 tia chia, 120°)

Phần 2: Phân tích đặc điểm chung của động cơ tham khảo 2GR-FE

Phân tích chi tiết giải pháp kết cấu từ động cơ chuẩn Toyota 2GR-FE (V6, dung tích $3456\text{ cc}$, công suất $201\text{ kW}$ tại $6200\text{ vg/ph}$, $D \times S = 94 \times 83\text{ mm}$):

  • Cơ cấu Piston – Thanh truyền – Trục khuỷu: Piston chế tạo bằng hợp kim nhôm, đỉnh piston có dạng hình nón để định hướng hòa trộn và tăng hiệu quả cháy, thân phủ lớp nhựa giảm ma sát; bố trí 2 xéc-măng khí và 1 xéc-măng dầu. Thanh truyền bằng thép rèn cường độ cao, thân có tiết diện chữ I mở rộng về phía đầu to; đầu to chia làm hai nửa lắp bằng bulông, dùng bạc lót thép tráng kim loại chịu mòn. Trục khuỷu liền khối bằng thép carbon trung bình (loại thép 40-50), bề mặt cổ trục và chốt khuỷu gia công độ bóng cao và khoan các lỗ dẫn dầu bôi trơn.
  • Cơ cấu phân phối khí và các hệ thống phụ trợ: Cơ cấu DOHC với 4 trục cam (2 cam nạp, 2 cam thải dẫn động bằng xích phối khí), 4 xupap/xilanh dẫn động qua cò mổ và con đội thủy lực, trang bị công nghệ Dual VVT-i và VVTL-i. Hệ thống bôi trơn cưỡng bức cácte ướt với bơm dầu kiểu rotor, có van an toàn chống quá áp và van bypass qua két làm mát dầu khi dầu đặc nguội. Hệ thống làm mát tuần hoàn cưỡng bức điều áp có bơm nước 2 buồng xoắn, van hằng nhiệt bypass và quạt điều khiển bởi ECM. Hệ thống nhiên liệu EFI trang bị kim phun 12 lỗ, đường ống dẫn nhiên liệu bằng nhựa có khớp nối nhanh và tính năng ngắt nhiên liệu khi nổ túi khí.

Chương 3: Thiết kế hệ thống nạp – thải động cơ XD4-0720

Nội dung chương 3 tập trung vào tính toán và thuyết minh nguyên lý hoạt động của cụm nạp – thải động cơ:

  • Phân tích các yếu tố ảnh hưởng quá trình nạp – thải: Đánh giá ảnh hưởng của áp suất cuối kỳ nạp $P_a$, tỷ lệ khí sót $\gamma_r$, độ sấy nóng môi chất mới $\Delta T$ ($0 \div 20^\circ\text{C}$ đối với động cơ xăng), nhiệt độ cuối kỳ nạp $T_a$ đến hệ số nạp $\eta_v$. Đề xuất các giải pháp nâng cao hệ số nạp và giảm sức cản dòng khí (tối ưu hóa tiết diện ống nạp, tạo họng thắt hợp lý, mở rộng góc trùng điệp xupap).
  • Tính toán thủy lực cơ bản: Thiết lập bảng thông số lưu lượng nạp ($22,5\text{ m}^3\text{/s}$) và lưu lượng thải ($24,84\text{ m}^3\text{/s}$), xác định đường kính xupap nạp $d_{in} = 25\text{ mm}$.
  • Thuyết minh chi tiết các bộ phận nạp – thải: Phân tích nguyên lý làm việc của hệ thống từ lọc gió đa tầng, bướm ga điện tử kết hợp cảm biến TPS/MAF, buồng nạp biến thiên chiều dài ACIS, cổ góp xả thép không gỉ tích hợp bộ trung hòa khí thải xúc tác 3 chiều TWC và bầu tiêu âm giảm ồn dạng zíc-zắc.

Kết quả và đóng góp

  • Các kết quả tính toán cơ bản:
    • Xác định đầy đủ các thông số nhiệt động của động cơ XD4-0720: tốc độ trung bình piston $C_m = 12,75\text{ m/s}$; áp suất cuối kỳ nạp $P_a = 0,09\text{ MN/m}^2$; áp suất khí sót $P_r = 0,1144\text{ MN/m}^2$; gia tốc piston cực đại $j_{max} = 13370,23\text{ m/s}^2$ và cực tiểu $j_{min} = -8022,14\text{ m/s}^2$.
    • Xác định thông số động lực học: khối lượng chuyển động tịnh tiến đơn vị $m'p = 191,4\text{ kg/m}^2$; lực quán tính cực đại $-P{jmax} = 2,56\text{ MN/m}^2$ và cực tiểu $-P_{jmin} = -1,535\text{ MN/m}^2$.
    • Tính toán kích thước cụm phân phối khí: đường kính họng xupap nạp $d_{in} = 25\text{ mm}$ ứng với vận tốc khí nạp $v_{kn} = 75\text{ m/s}$; tổng lưu lượng nạp $Q = 22,5\text{ m}^3\text{/s}$; tổng lưu lượng xả $Q = 24,84\text{ m}^3\text{/s}$.
    • Xác định sai số phương pháp đồ giải tổng lực tiếp tuyến $\Sigma T$ là $59,32%$ giữa kết quả tích phân diện tích đồ thị và công thức tính toán lý thuyết công suất cơ học.
  • Giải pháp kết cấu và thiết kế đề xuất:
    • Ứng dụng hệ thống ống nạp ACIS chiều dài thay đổi và bầu lọc khí có van điều khiển đường nạp kép giúp giải quyết mâu thuẫn giữa giảm tiếng ồn ở tốc độ thấp và nâng cao hiệu suất nạp ở tốc độ cao.
    • Ứng dụng bộ chuyển đổi xúc tác 3 chiều TWC thành siêu mỏng tích hợp trực tiếp trên hai nhánh cổ góp xả bờ trái và bờ phải nhằm giảm thiểu phát thải độc hại ($\text{CO}, \text{NO}_x, \text{HC}$).
    • Đề xuất giải pháp kết cấu piston hợp kim nhôm phủ nhựa chống ma sát và đỉnh côn tối ưu hóa hòa khí.
  • Đóng góp về mặt phương pháp:
    • Tổng hợp hoàn chỉnh quy trình phương pháp đồ giải động lực học động cơ đốt trong nhiều xilanh chữ V (kết hợp các phương pháp Brick, Tô-Lê, dời gốc tọa độ quán tính ly tâm và quét góc mài mòn $120^\circ$).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế được phản ánh trong văn bản:
    • Phương pháp đồ giải vẽ tay truyền thống có sai số tích lũy lớn (sai số tính $\Sigma T$ lên đến $59,32%$), chịu ảnh hưởng bởi độ chính xác của dụng cụ đo và việc làm tròn số liệu.
    • Các thông số về quá trình cháy và giãn nở được tính theo mô hình đa biến giản lược với các chỉ số cố định ($n_1 = 1,38; n_2 = 1,25$), chưa mô phỏng chi tiết động học phản ứng cháy thực tế theo thời gian.
    • Thiết kế hệ thống nạp – thải dừng lại ở bước tính toán kích thước họng xupap và lưu lượng cơ bản, chưa thực hiện mô phỏng số 3D hoặc khí động học dòng chảy (CFD) để đánh giá độ xoáy lốc và phân phối hòa khí chi tiết giữa các nhánh xilanh.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Ứng dụng các công cụ phần mềm chuyên dụng (như Matlab/Simulink, AVL Boost, Ricardo Wave) để lập trình tính toán động lực học tự động, loại bỏ sai số của phương pháp đồ giải.
    • Thực hiện mô phỏng động lực học chất lưu (CFD) trên cổ góp nạp composite ACIS và cổ góp xả TWC để tối ưu hóa trường vận tốc và tổn thất áp suất cục bộ.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Kỹ thuật Cơ khí Động lực, Kỹ thuật Ô tô làm đồ án môn học Thiết kế Động cơ đốt trong hoặc Đồ án tốt nghiệp.
  • Người nghiên cứu cần tài liệu hướng dẫn từng bước về phương pháp đồ giải cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền: từ dựng đồ thị công $P-V$, triển khai góc quay trục khuỷu $\alpha$, vẽ đồ thị Brick, đồ thị Tô-Lê, tổng hợp lực tiếp tuyến $\Sigma T$ cho động cơ V6, đến dựng đồ thị phụ tải và mài mòn chốt khuỷu.
  • Các kỹ sư quan tâm đến giải pháp phân tích cấu tạo và hệ thống điều khiển nạp – thải của động cơ xăng hiện đại (tham khảo cấu trúc Toyota 2GR-FE với các hệ thống VVT-i, ACIS, ETCS-i, TWC).

Câu hỏi thường gặp

1. Động cơ thiết kế XD4-0720 có những thông số cơ bản nào về hình học và công suất?
Động cơ sử dụng nhiên liệu xăng, 4 kỳ, 6 xilanh xếp chữ V, không tăng áp; tỷ số nén $\epsilon = 10,4$; kích thước xilanh $D \times S = 86,7 \times 75\text{ mm}$; công suất cực đại $N_e = 117,3\text{ kW}$ tại số vòng quay $n = 5100\text{ vòng/phút}$; tham số kết cấu $\lambda = 0,25$.

2. Đồ án sử dụng những phương pháp đồ giải nào để xác định các thông số động học và động lực học?
Đồ án sử dụng phương pháp đồ thị Brick (dời tâm $OO' = 5,875\text{ mm}$) để xác định hành trình dịch chuyển piston $S$ và các điểm pha phân phối khí; phương pháp hai vòng tròn đồng tâm để dựng đồ thị vận tốc $V$; phương pháp Tô-Lê để dựng đồ thị gia tốc $j$ và đồ thị lực quán tính $-P_j$; phương pháp dời gốc tọa độ theo lực quán tính ly tâm $P_{ro}$ để dựng đồ thị phụ tải chốt khuỷu; và phương pháp giấy bóng mờ để xác định phụ tải đầu to thanh truyền.

3. Tại sao sai số tổng lực tiếp tuyến $\Sigma T_{mtb}$ giữa bản vẽ và lý thuyết lại lên tới $59,32%$?
Sai số này xuất phát từ phương pháp đồ giải thủ công khi tiến hành đo đạc trực tiếp các đoạn tung độ biểu diễn trên đồ thị giấy, làm tròn các giá trị tỷ lệ xích, cộng dồn sai số qua các bước khai triển từ đồ thị công, đồ thị Brick, đồ thị Tô-Lê và phép tính tích phân diện tích đường cong $\Sigma T - \alpha$.

4. Kích thước và lưu lượng cơ bản của hệ thống nạp – thải động cơ XD4-0720 được tính toán như thế nào?
Với vận tốc khí nạp qua họng chọn trước $v_{kn} = 75\text{ m/s}$ và bố trí 2 xupap nạp/xilanh, đường kính họng đế xupap nạp tính ra là $d_{in} = 25\text{ mm}$. Tổng lưu lượng khí nạp toàn bộ hệ thống (12 xupap nạp) là $Q = 22,5\text{ m}^3\text{/s}$, và tổng lưu lượng dòng khí thải qua 12 xupap thải là $Q = 24,84\text{ m}^3\text{/s}$.

5. Hệ thống nạp của động cơ ứng dụng giải pháp công nghệ gì để tối ưu hóa hiệu suất?
Hệ thống nạp sử dụng cụm lọc gió có van điều khiển đường dẫn kép kết hợp bộ lọc than hoạt tính, bướm ga điện tử ETCS-i tích hợp cảm biến Hall, và buồng nạp composite tích hợp hệ thống ACIS (đổi chiều dài đường ống nạp hiệu dụng) giúp tăng mô-men xoắn ở tốc độ thấp/trung bình và cực đại hóa công suất ở tốc độ cao.

Kết luận

Thuyết minh đồ án của sinh viên Đặng Thị Thu đã thực hiện đầy đủ các bước tính toán nhiệt động học, động học và động lực học cho động cơ xăng 6 xilanh chữ V mã hiệu XD4-0720 (XGV6-0321). Công trình đã xây dựng thành công chuỗi đồ thị công $P-V$, các đồ thị lực tác dụng cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền, đồ thị phụ tải và đồ thị mài mòn chốt khuỷu theo phương pháp đồ giải chuyên ngành. Đồng thời, đồ án đã phân tích sâu kết cấu động cơ tham khảo Toyota 2GR-FE và hoàn thành tính toán các kích thước lưu nghiệm cơ bản cho hệ thống nạp – thải khí. Toàn bộ nội dung là tài liệu học thuật có giá trị tham khảo rõ ràng cho sinh viên và kỹ sư chuyên ngành kỹ thuật cơ khí giao thông.