Tính Toán Động Cơ Đốt Trong Ford Focus

Bài viết cung cấp hướng dẫn chi tiết về bài tập lớn tính toán động cơ đốt trong cho xe Ford Focus, giúp sinh viên nắm vững kiến thức.

• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Tính Toán Động Cơ Đốt Trong Ford Focus: Bài Tập Lớn Khoa Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Loại tài liệu: Bài Tập Lớn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Hướng Dẫn Tổng Quan Bài Tập Lớn Động Cơ Ford Focus

Bài tập lớn môn học Tính toán động cơ đốt trong là một cấu phần quan trọng trong chương trình đào tạo ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô. Đề tài tập trung phân tích và tính toán các thông số của động cơ C6 Duratec-16V Ti-VCT 1.6L trang bị trên xe Ford Focus 2007. Mục tiêu của đề tài không chỉ dừng lại ở việc áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn, mà còn rèn luyện kỹ năng phân tích, tổng hợp số liệu và sử dụng công cụ mô phỏng như Matlab. Động cơ được nghiên cứu là loại động cơ xăng 4 kỳ, 4 xi-lanh thẳng hàng, không tăng áp, sử dụng công nghệ biến thiên thời gian mở van kép (Ti-VCT) nhằm tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. Việc thực hiện tính toán động cơ đốt trong Ford Focus đòi hỏi sự chính xác cao, từ khâu thu thập số liệu ban đầu đến việc áp dụng các công thức tính toán phức tạp. Nội dung chính bao gồm ba phần: tính toán nhiệt, tính toán động học và động lực học, và cuối cùng là xây dựng các đồ thị biểu diễn. Các số liệu đầu vào cho quá trình tính toán được lấy từ tài liệu kỹ thuật chính thức của Ford, bao gồm dung tích xi-lanh 1.6L, công suất cực đại 73,5 kW tại 6000 vòng/phút, và tỷ số nén ε = 10,8. Quá trình phân tích này cung cấp một cái nhìn sâu sắc về chu trình công tác của động cơ, từ đó làm cơ sở cho các nghiên cứu cải tiến và tối ưu hóa sau này. Kết quả của bài tập lớn là bộ tài liệu hoàn chỉnh, bao gồm các bảng số liệu, đồ thị P-V, đồ thị lực, và các phân tích chi tiết về hoạt động của cơ cấu piston - trục khuỷu - thanh truyền. Đây là một tài liệu tham khảo giá trị cho sinh viên và các kỹ sư trong lĩnh vực ô tô.

1.1. Các thông số kỹ thuật chính của động cơ Ford Focus

Để bắt đầu quá trình tính toán động cơ, việc nắm rõ các thông số kỹ thuật ban đầu là yêu cầu tiên quyết. Động cơ nghiên cứu là loại C6 Duratec-16V Ti-VCT 1.6L, một động cơ xăng không tăng áp, 4 xi-lanh thẳng hàng, DOHC. Theo tài liệu gốc, các thông số quan trọng bao gồm: công suất động cơ (Ne) là 73,5 kW tại 6000 vòng/phút, mô-men xoắn cực đại (Memax) đạt 145 N.m tại 4000 vòng/phút. Tỷ số nén (ε) là 10,8, một thông số ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất nhiệt. Đường kính xi-lanh và hành trình piston gần như bằng nhau (83 mm x 83,1 mm), tạo nên một cấu hình "vuông" giúp cân bằng giữa công suất và mô-men xoắn. Các thông số về thời điểm phối khí như góc mở sớm xupap nạp (7 độ) và góc đóng muộn xupap nạp (43 độ) cũng được cung cấp, đóng vai trò then chốt trong quá trình tính toán nhiệt và xác định hiệu quả nạp-thải.

1.2. Mục tiêu và yêu cầu cốt lõi của bài toán tính toán

Yêu cầu chính của bài tập lớn này là thực hiện một chuỗi các phép tính toán toàn diện. Thứ nhất, tính toán nhiệt và xây dựng đồ thị công chỉ thị P-V. Đây là bước nền tảng để xác định các chỉ số hiệu suất như áp suất chỉ thị trung bình (pi) và hiệu suất chỉ thị (ηi). Thứ hai, thực hiện tính toán động học và động lực học cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền. Phần này bao gồm việc xác định chuyển vị, vận tốc, gia tốc của piston cũng như phân tích các lực tác động như lực khí thể và lực quán tính. Cuối cùng, tất cả các kết quả tính toán phải được trực quan hóa thông qua các bản vẽ đồ thị chi tiết, ví dụ như đồ thị P-α, Pj, P1 và đồ thị chuyển vị (Sp), vận tốc (Vp), gia tốc (Jp) của piston. Những yêu cầu này đảm bảo một sự hiểu biết sâu sắc về hoạt động lý thuyết và thực tế của động cơ.

II. Phân Tích Khó Khăn Khi Tính Toán Động Cơ Đốt Trong

Quá trình tính toán động cơ đốt trong Ford Focus đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là ở giai đoạn chọn lựa các thông số ban đầu cho tính toán nhiệt. Việc lựa chọn các giá trị như áp suất cuối quá trình nạp (pa), áp suất khí sót (pr), và nhiệt độ khí sót (Tr) đòi hỏi phải dựa trên kinh nghiệm và các số liệu thực nghiệm thống kê. Tài liệu gốc chỉ ra rằng các giá trị này thường nằm trong một khoảng nhất định, ví dụ pr = (0,11 ÷ 0,12) MN/m2 cho động cơ xăng. Việc chọn một giá trị không phù hợp có thể dẫn đến sai số tích lũy trong toàn bộ chu trình tính toán. Chẳng hạn, nhiệt độ khí sót (Tr) ảnh hưởng trực tiếp đến hệ số khí sót (γr), từ đó tác động đến nhiệt độ cuối quá trình nạp (Ta) và toàn bộ chu trình công tác sau đó. Một thách thức khác là việc xác định các hệ số hiệu đính như hệ số điền đầy đồ thị công (φd) và các chỉ số nén, giãn nở đa biến (n1, n2). Các hệ số này phụ thuộc vào nhiều yếu tố phức tạp như hình dạng buồng cháy, tốc độ động cơ, và chất lượng hòa khí, vốn khó có thể mô hình hóa chính xác bằng các công thức đơn giản. Do đó, việc giả định và lựa chọn các thông số này phải được thực hiện cẩn trọng, thường xuyên đối chiếu với các kết quả thực nghiệm từ các động cơ tương tự để đảm bảo tính xác thực của mô hình tính toán động cơ. Sai sót trong giai đoạn này có thể làm cho đồ thị công chỉ thị và các kết quả động lực học lệch xa so với thực tế vận hành của động cơ.

2.1. Thách thức trong việc lựa chọn thông số tính toán nhiệt

Việc lựa chọn các thông số đầu vào cho tính toán nhiệt là một bước quan trọng và tiềm ẩn nhiều khó khăn. Các thông số như độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (ΔT) hay hệ số dư lượng không khí (α) không phải là hằng số mà phụ thuộc vào điều kiện vận hành cụ thể. Ví dụ, tài liệu gốc chọn ΔT = 15°C và α = 0,9. Những lựa chọn này dựa trên giả định động cơ hoạt động ở chế độ công suất cực đại. Tuy nhiên, trong thực tế, các giá trị này biến đổi liên tục. Sự không chắc chắn này yêu cầu người tính toán phải có kiến thức sâu rộng và khả năng tham khảo các nguồn tài liệu thống kê uy tín để đưa ra lựa chọn hợp lý nhất, giảm thiểu sai số cho toàn bộ bài toán phân tích động cơ Ford Focus.

2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của chu trình công tác

Độ chính xác của mô hình chu trình công tác lý thuyết so với thực tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Tổn thất nhiệt qua vách xi-lanh, quá trình cháy không hoàn toàn, và tổn thất do ma sát là những yếu tố thường được đơn giản hóa trong tính toán. Ví dụ, tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn (ΔQH) được tính theo công thức thực nghiệm ΔQH = 120.000(1-α). Công thức này chỉ là một phép tính gần đúng. Tương tự, chỉ số nén đa biến (n1) và giãn nở đa biến (n2) được xác định thông qua các phương trình cân bằng nhiệt giả định, chưa phản ánh hết sự phức tạp của quá trình trao đổi nhiệt và biến đổi thành phần hóa học của môi chất. Do đó, kết quả tính toán nhiệt động cơ luôn có một sai số nhất định so với chu trình thực.

III. Phương Pháp Tính Toán Nhiệt Động Cơ Đốt Trong Chi Tiết

Phương pháp tính toán nhiệt là nền tảng để xác định các thông số vận hành và hiệu suất của động cơ đốt trong. Quá trình này được chia thành các giai đoạn chính tương ứng với chu trình công tác của động cơ: nạp, nén, cháy - giãn nở và thải. Mỗi giai đoạn được mô tả bằng các phương trình nhiệt động học và các thông số thực nghiệm. Giai đoạn đầu tiên là quá trình nạp, nơi các thông số quan trọng như hệ số nạp (ηv) và nhiệt độ cuối quá trình nạp (Ta) được xác định. Theo tính toán trong tài liệu, ηv = 0,7723 và Ta = 369,63 °K. Tiếp theo là quá trình nén, nơi áp suất và nhiệt độ của hỗn hợp hòa khí tăng lên đáng kể. Kết quả tính toán cho ra áp suất cuối quá trình nén pc = 2,116 MN/m2 và nhiệt độ Tc = 838,817 °K. Quá trình cháy là giai đoạn phức tạp nhất, nơi năng lượng hóa học của nhiên liệu được chuyển hóa thành nhiệt năng, làm tăng vọt áp suất và nhiệt độ trong xi-lanh. Nhiệt độ cuối quá trình cháy (Tz) đạt 2869,5543 °K và áp suất cực đại (pz) lên tới 7,76 MN/m2. Cuối cùng, trong quá trình giãn nở, piston di chuyển xuống dưới tác dụng của áp suất cao, sinh ra công cơ học. Các thông số cuối quá trình giãn nở được xác định là pb = 0,419 MN/m2 và Tb = 1671,97 °K. Toàn bộ các kết quả này được tổng hợp để tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của động cơ như hiệu suất chỉ thị (ηi), suất tiêu hao nhiên liệu (ge) và xây dựng đồ thị công chỉ thị, phản ánh toàn bộ công sinh ra trong một chu trình.

3.1. Phân tích các quá trình nạp nén cháy và giãn nở

Mỗi quá trình trong chu trình Отто đều có những đặc điểm riêng. Quá trình nạp và nén được mô hình hóa bằng các phương trình đa biến với chỉ số nén n1 = 1,371. Quá trình cháy được xem là quá trình cấp nhiệt đẳng tích, nhưng trong thực tế tính toán, nó được hiệu chỉnh thông qua hệ số lợi dụng nhiệt (ξZ, ξb). Quá trình giãn nở, nơi sinh công hữu ích, cũng được mô tả bằng một đường đa biến với chỉ số giãn nở n2 = 1,227. Việc xác định chính xác các chỉ số n1 và n2 là cực kỳ quan trọng vì chúng quyết định hình dạng của các đường cong nén và giãn nở trên đồ thị P-V, ảnh hưởng trực tiếp đến diện tích vòng chu trình, tức là công chỉ thị.

3.2. Cách xác định các thông số đặc trưng của chu trình

Sau khi tính toán các điểm cuối mỗi quá trình, các thông số đặc trưng cho hiệu suất động cơ được xác định. Áp suất chỉ thị trung bình (pi) được tính toán dựa trên diện tích của đồ thị công chỉ thị, cho kết quả pi = 0,999 MN/m2. Từ đó, các chỉ số quan trọng khác được suy ra, bao gồm hiệu suất chỉ thị (ηi = 0,388), hiệu suất cơ giới (ηm = 0,85) và hiệu suất có ích (ηe = 0,33). Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (ge) được tính là 254,49 g/kWh. Những con số này là thước đo định lượng về hiệu quả chuyển đổi năng lượng và mức độ tiêu thụ nhiên liệu của động cơ Ford Focus trong điều kiện tính toán, cung cấp cơ sở để so sánh và đánh giá.

IV. Bí Quyết Tính Toán Động Học Và Động Lực Học Động Cơ

Sau khi hoàn thành phần tính toán nhiệt, bước tiếp theo trong việc phân tích động cơ Ford Focus là thực hiện tính toán động học và động lực học cơ cấu piston - trục khuỷu - thanh truyền. Phần này tập trung vào việc xác định chuyển động của piston và phân tích các lực tác động lên các chi tiết trong quá trình làm việc. Về mặt động học, các đại lượng cơ bản bao gồm chuyển vị (x), vận tốc (v) và gia tốc (j) của piston được tính toán theo góc quay trục khuỷu (α). Các công thức tính toán cho thấy chuyển động của piston là một dao động tuần hoàn phức tạp, không phải là dao động điều hòa đơn giản, do sự ảnh hưởng của chiều dài hữu hạn của thanh truyền, thể hiện qua thông số kết cấu λ = R/L. Về mặt động lực học, việc phân tích tập trung vào hai lực chính: lực khí thể (Pkt) và lực quán tính (Pj). Lực khí thể là lực do áp suất khí cháy trong xi-lanh tác dụng lên đỉnh piston, được lấy từ kết quả tính toán nhiệt. Lực quán tính sinh ra do sự thay đổi tốc độ của các khối lượng chuyển động tịnh tiến (piston, chốt piston, đầu nhỏ thanh truyền). Tổng hợp của hai lực này là lực tổng cộng (P1) tác dụng lên chốt piston. Lực P1 sau đó được phân tích thành lực ngang (N) ép vào thành xi-lanh và lực dọc thanh truyền (Ptt), từ đó xác định được lực tiếp tuyến (T) và lực pháp tuyến (Z) tác dụng lên chốt khuỷu. Việc tính toán chính xác các lực này là cơ sở để kiểm tra bền cho các chi tiết và thiết kế hệ thống bôi trơn.

4.1. Phương pháp tính toán động học cơ cấu piston thanh truyền

Động học của piston được xác định bằng các công thức gần đúng dựa trên góc quay trục khuỷu α. Chuyển vị piston Sp = R.[(1 - cosα) + (λ/4).(1 - cos2α)]. Từ đó, vận tốc được tính bằng cách lấy đạo hàm chuyển vị theo thời gian, và gia tốc là đạo hàm của vận tốc. Các giá trị này biến thiên tuần hoàn theo góc quay α. Vận tốc piston đạt cực đại khi α ≈ 75-80 độ và bằng không tại điểm chết trên và điểm chết dưới. Gia tốc piston đạt giá trị lớn nhất tại điểm chết trên, đây là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lực quán tính và tải trọng động tác dụng lên các chi tiết.

4.2. Phân tích các lực tác dụng lực khí thể và lực quán tính

Lực khí thể (Pkt) được xác định trực tiếp từ áp suất trong xi-lanh (p) ở mỗi góc quay α. Đồ thị Pkt-α có hình dạng tương tự đồ thị P-α nhưng gốc tọa độ được dịch chuyển. Lực quán tính (Pj) được tính bằng công thức Pj = -mj.ω².R.(cosα + λ.cos2α), trong đó mj là khối lượng tịnh tiến quy đổi. Lực này luôn có chiều ngược với chiều gia tốc. Trong nửa đầu hành trình từ ĐCT xuống ĐCD, Pj có tác dụng cản trở chuyển động, nhưng ở nửa sau lại có tác dụng thúc đẩy. Sự tương tác giữa lực khí thể và lực quán tính quyết định đến đặc tính tải trọng của động cơ.

V. Cách Xây Dựng Đồ Thị Công Và Phân Tích Kết Quả

Kết quả của quá trình tính toán động cơ đốt trong Ford Focus được trực quan hóa thông qua việc xây dựng các đồ thị, trong đó quan trọng nhất là đồ thị công chỉ thị P-V. Đồ thị này được dựng nên bằng cách nối các điểm đặc trưng của chu trình (a, c, z, b) đã được xác định trong phần tính toán nhiệt. Tuy nhiên, đồ thị lý thuyết này có các góc nhọn, không phản ánh đúng thực tế. Do đó, cần thực hiện bước hiệu đính để làm tròn các góc, dựa trên các thời điểm phối khí và thời điểm phun nhiên liệu sớm. Ví dụ, điểm áp suất cực đại thực tế (z') sẽ thấp hơn và xuất hiện muộn hơn so với điểm z lý thuyết, với pz' = 0,85.pz. Quá trình hiệu đính tạo ra một đường cong trơn, liên tục, có diện tích nhỏ hơn đồ thị lý thuyết, phản ánh đúng hơn công chỉ thị thực tế của động cơ. Ngoài đồ thị P-V, các đồ thị biểu diễn kết quả động học và động lực học cũng được xây dựng. Đồ thị chuyển vị, vận tốc, và gia tốc piston theo góc quay trục khuỷu (x-α, v-α, j-α) cho thấy quy luật chuyển động của piston. Đồ thị các lực (Pkt, Pj, P1, N, T, Z) theo góc quay trục khuỷu giúp phân tích tải trọng tác động lên các chi tiết tại mọi thời điểm trong chu trình công tác. Ví dụ, đồ thị lực tiếp tuyến T-α cho thấy lực gây ra mô-men quay trục khuỷu biến thiên rất lớn, chỉ dương trong một phần của kỳ cháy-giãn nở, và âm trong các kỳ còn lại. Phân tích các đồ thị này giúp hiểu sâu hơn về hoạt động của động cơ và là cơ sở cho việc tối ưu hóa thiết kế.

5.1. Xây dựng và hiệu đính đồ thị công chỉ thị P V

Việc xây dựng đồ thị công chỉ thị bắt đầu từ bảng giá trị áp suất và thể tích tương ứng với mỗi góc quay trục khuỷu. Đường cong lý thuyết được tạo ra bằng cách nối các điểm a-c-z-b. Bước hiệu đính là rất quan trọng, sử dụng đồ thị Brich để xác định các điểm đặc biệt như điểm bắt đầu cháy (c'), điểm áp suất cực đại (z''), điểm cuối giãn nở thực tế (b''). Việc làm tròn các đường cong tại khu vực điểm chết trên và điểm chết dưới, dựa trên các góc mở sớm và đóng muộn của xupap, tạo ra một đồ thị gần với thực tế hơn. Diện tích của vòng cong khép kín này chính là công chỉ thị mà động cơ sinh ra sau một chu trình.

5.2. Đánh giá kết quả tính toán động học và động lực học

Các bảng số liệu và đồ thị từ kết quả tính toán động học và động lực học cung cấp thông tin chi tiết. Bảng giá trị chuyển vị, vận tốc, gia tốc piston cho thấy các giá trị cực đại và quy luật biến thiên. Bảng số liệu các lực tác dụng cho thấy sự tương quan giữa lực khí thể và lực quán tính. Tại tốc độ cao (6000 vòng/phút), lực quán tính có độ lớn đáng kể, thậm chí có thể lớn hơn lực khí thể ở một số giai đoạn, gây ra tải trọng đổi chiều và rung động cho động cơ. Phân tích lực ngang N là cơ sở để tính toán mài mòn xi-lanh, trong khi phân tích lực T và Z giúp tính toán, thiết kế trục khuỷu và ổ trục.

VI. Kết Luận Về Kết Quả Tính Toán Động Cơ Ford Focus

Bài tập lớn về tính toán động cơ đốt trong Ford Focus đã hoàn thành các mục tiêu đề ra, cung cấp một bộ số liệu toàn diện về các đặc tính nhiệt động, động học và động lực học của động cơ. Thông qua việc áp dụng các phương pháp tính toán lý thuyết kết hợp với các thông số thực nghiệm, một mô hình hoạt động của động cơ Duratec 1.6L đã được xây dựng thành công. Kết quả tính toán nhiệt đã xác định được các thông số vận hành quan trọng tại các điểm nút của chu trình, từ đó tính toán được các chỉ tiêu hiệu suất như hiệu suất có ích (ηe = 33%) và suất tiêu hao nhiên liệu (ge = 254,49 g/kWh). Những con số này phản ánh hiệu quả hoạt động của động cơ ở chế độ tải định mức. Phần tính toán động học và động lực học đã làm rõ quy luật chuyển động của piston và phân tích chi tiết các lực tác dụng lên cơ cấu piston - trục khuỷu - thanh truyền. Việc xây dựng thành công đồ thị công chỉ thị và các đồ thị lực không chỉ minh họa trực quan cho các kết quả tính toán mà còn là công cụ hữu ích cho việc phân tích, đánh giá và chẩn đoán hoạt động của động cơ. Nghiên cứu này khẳng định tầm quan trọng của việc kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn, tạo nền tảng vững chắc cho các kỹ sư ô tô trong công việc thiết kế, mô phỏng và tối ưu hóa động cơ đốt trong trong tương lai. Các kết quả có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu sâu hơn về cải tiến hiệu suất hoặc giảm phát thải cho dòng động cơ này.

6.1. Tóm tắt các kết quả chính của bài toán tính toán động cơ

Kết quả nổi bật của nghiên cứu bao gồm việc xác định được chu trình công tác với áp suất cực đại pz = 7,76 MN/m2, nhiệt độ cực đại Tz = 2869,55 °K. Các chỉ số hiệu suất chính đã được tính toán, cho thấy động cơ có hiệu suất khá tốt trong phân khúc. Phân tích động lực học chỉ ra rằng tại tốc độ 6000 vòng/phút, lực quán tính đóng vai trò rất lớn trong việc cân bằng và gây tải trọng động lên các chi tiết. Việc xây dựng thành công các đồ thị P-V và các đồ thị lực theo góc quay α đã hoàn thiện bức tranh tổng thể về hoạt động của động cơ.

6.2. Ý nghĩa thực tiễn và các hướng phát triển nghiên cứu

Về mặt thực tiễn, kết quả của bài toán tính toán động cơ đốt trong Ford Focus có thể được ứng dụng trong việc chẩn đoán sơ bộ các hư hỏng liên quan đến áp suất buồng đốt hoặc tải trọng cơ khí. Về hướng phát triển, nghiên cứu có thể được mở rộng bằng cách sử dụng các phần mềm mô phỏng 3D chuyên dụng (như GT-Power, Ricardo WAVE) để xây dựng một mô hình động cơ ảo chi tiết hơn, có khả năng phân tích các yếu tố như dòng chảy của môi chất, quá trình phun và hòa trộn nhiên liệu, và truyền nhiệt qua các chi tiết. So sánh kết quả mô phỏng với kết quả tính toán lý thuyết sẽ mang lại một cái nhìn sâu sắc và chính xác hơn về hoạt động của động cơ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Ford Focus là môt chiêc xe nhỏ gọn (phân khúc C ơ Châu Âu) do Ford Motor Company san xuất từ năm 1998. No đươc tao ra theo kê hoach Ford 2000 cua Alexander Trotman, nhăm mục đich toàn cầu hoa việc phát triên mẫu xe và bán môt chiêc xe nhỏ gọn trên toàn thê giới. Focus ban đầu chu yêu đươc thiêt kê bơi Ford cua các đôi Đức và Anh ơ Châu Âu. Việc san xuất Focus thê hệ thứ tư đa bắt đầu vào năm 2018 tai Đức và Trung Quôc.

Năm 2017, Ford Focus tiêp tục là mẫu xe bán chay hàng đầu thê giới nhưng vẫn chưa thê canh tranh với nhiều đôi thu tai Việt Nam. Ford Focus là mẫu xe mới năm trong chiên lươc One Ford cua tập đoàn Ford đươc triên khai rầm rô trên toàn cầu từ những năm đầu cua thập kỷ này và mang lai không it thành công cho thương hiệu xe hơi Mỹ. Môt trong những điên hinh thành công là với Focus. Mẫu xe hang C này đa co những bước nhay vọt về chất, doanh sô tăng manh, thậm chi hai năm liên tiêp 2012 và 2013 còn khiên ca thê giới sửng sôt khi vươt qua Corolla Altis đê trơ thành mẫu xe bán chay nhất thê giới nhờ mức doanh sô lên tới hơn 1 triệu xe/năm.

Theo các chuyên gia ô tô thê giới, sư thành công và phô biên cua Focus xuất phát từ các nền tang manh me nhưng tiêt kiệm nhiên liệu, an toàn, thông minh, đi cùng mức giá bán rất canh tranh. Điều này cũng đươc thê hiện khá rõ tai Việt Nam. Năm 1995, loat Zetec SE (sau này đươc đôi tên thành Duratec) đươc phát hành. Yamaha cua Nhật Ban đa hơp tác trong việc phát triên đông cơ này.

Đông cơ khá nhẹ. Đầu trục cam 16 van hai trục băng nhôm năm trên khôi xi lanh nhôm. Đông cơ sử dụng công nghệ biên thiên thời gian mơ van kep (Ti- VCT) co những ưu điêm trong việc tiêt kiệm nhiên liệu ơ mức tôi đa và mang lai hiệu qua hoat đông cua đông cơ với công suất tôi ưu nhất. Công nghệ này còn mơ rông biên đô cua dai mô-men xoắn, cho phep van nap tăng lên đê cai thiện mô-men xoắn ơ tôc đô thấp.

Và ơ tôc đô cao, van nap đươc giam xuông đê khi nap đươc nhiều hơn,. Trong bài báo cáo này, nhom chúng em dưa vào các sô liệu đươc cung cấp chinh thức bơi Ford về đông cơ C6 Duratec-16V Ti-vct 1.6 lit cua Ford Focus đê tiên hành nghiên cứu, tinh toán các nôi dung yêu cầu cua môn học, đồng thời mô phỏng, ve các đồ thi dưa trên các sô liệu mà nhom đa tinh toán đươc. 1 MẫuxeFordFocus2007tạithịtrườngViệtNam. 2 PHẦN 1: SỐ LIỆU BAN ĐẦU VÀ YÊU CẦU TÍNH TOÁN A.

CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ: * SỐ LIỆU BAN ĐẦU CỦA XE FORD FOCUS 2007 1.6L: Bảng 1: Sô liệu ban đầu cua xe Ford Focus 2007 1. STT Tên thông số Ký Giá trị Đơn vị Ghi chú hiệu 1 Loai đông cơ - - - Đông cơ xăng xe hơi, không tăng áp, 1.6L DOHC, C6 Duratec-16V Ti-vct 1.6L 2 Sô xy lanh i 4 - Thẳng hàng 3 Sô kỳ τ 4 kỳ - 4 Dung tich xy lanh Vd 1.6 L - 5 Công suất đông cơ Ne 73,5/6000 kw/rpm - 6 Sô vòng quay thiêt n 6000 v/ph - kê 7 Momen xoắn cưc Memax 145/4000 N.m/rpm - đai 8 Tỷ sô nen ε 10,8 - - 9 Phun nhiên liệu sớm θs 10 đô - 10 Goc mơ sớm xupap φ1 7 đô - nap 11 Goc đong muôn φ2 43 đô - xupap nap 12 Goc mơ sớm xupap φ3 35 đô - xa 13 Goc đong muôn φ4 5 đô - xupap xa 14 Kiêu làm mát - - - Hút khi tư nhiên 15 Tỷ sô truyền ih 3,416-1,482- - - 1,290-0,820 18 Mức tiêu thụ nhiên - 6,2/100 lit/km - liệu 3 19 Dài x Rông x cao - 4488x1840x147 mm - 5 20 Chiều dài cơ sơ - 2460 mm - 21 Trọng lương không - 1260 kg - tai 22 Trọng lương toàn tai - 1745 kg - 23 Đường kinh xi lanh DxS 83x83,1 mm x mm - x hành trinh piston 24 Môi trường sử dụng tkk 29 o C - đông cơ - 25 Kiêu buồng cháy - - Hinh bán cầu - 26 Phương pháp tao - - Hỗn hơp hỗn hơp không khi và nhiên liệu đươc đôt trong xilanh cua đông cơ và sinh ra nhiệt. Nhiệt đô cao se giúp cho khi đôt gian nơ và tao ra áp suất tác dụng lên piston và đẩy piston di chuyên. YÊU CẦU TÍNH TOÁN: 1.

Tinh toán nhiệt và xây dưng gian đồ công chỉ thi cua đông cơ. Tinh toán đông học và đông lưc học cơ cấu piston – trục khuỷu – thanh truyền. Ban ve đồ thi công chỉ thi P-V. Ban ve đồ thi P-α, Pj, P1.

Ban ve đồ thi quang đường Sp, vận tôc Vp, gia tôc Jp cua piston. 4 PHẦN 2: TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG A. CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHO TÍNH TOÁN NHIỆT: 1. Áp suất không khí nạp (p0): Áp suất không khi nap đươc chọn băng áp suất khi quyên, giá tri p0 phụ thuôc vào đô cao so với mưc nước biên.

Càng lên cao thi p0 càng giam do không khi càng loang, tai đô cao so với mưc nước biên: p0 = 0,1013 (MN/m2). Nhiệt độ không khí nạp mới (T0): Nhiệt đô không khi nap mới phụ thuôc chu yêu vào nhiệt đô trung binh cua môi trường, nơi xe đươc sử dụng. Điều này hêt sức kho khăn đôi với xe thiêt kê đê sử dụng ơ những vùng co khoang biên thiên nhiệt đô trong ngày lớn. Miền Nam nước ta thuôc khu vưc nhiệt đới, nhiệt đô trung binh trong ngày co thê chọn là tkk = 29oC, do đo: T0 = (tkk + 273)oK = (29 + 273)oK = 302oK.

Áp suất khí nạp trước xupap nạp (pk): Đông cơ bôn kỳ không tăng áp: pk = p0 = 0,1013 (MN/m2). Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp (Tk): Đông cơ bôn kỳ không tăng áp: Tk = T0 = 302oK. Áp suất cuối quá trình nạp (pa): * Đối với động cơ không tăng áp: Áp suất cuôi quá trinh nap trong xylanh thường nhỏ hơn trong áp suất khi quyên, do co tôn thất trên ông nap và tai bầu lọc gây nên: pa=pk - Δpa (2.4) Với Δpa là tôn thất trong quá trinh nap, chu yêu phụ thuôc vào trơ lưc trên đường ông nap, tôc đô quay cua đông cơ và tiêt diện lưu thông cua họng nap.5) fn Trong đo: k: hệ sô xet tới anh hương cua hệ sô can cua đường nap, thê tich công tác cua xylanh. n: sô vòng quay trục khuỷu.

fn: tiêt diện lưu thông hẹp nhất cua xupap nap. 5 Trong quá trinh tinh toán nhiệt, áp suất cuôi quá trinh nap Pa cua đông cơ bôn kỳ không tăng áp thường đươc xác đinh băng công thức thưc nghiệm: pa=(0,80 ÷ 0,95). Ta chọn: pa = 0,8. Chọn áp suất khí sót (pr): Là môt thông sô quan trọng, đánh giá mức đô thai sach san phẩm cháy ra khỏi xilanh đông cơ.

Tương tư như áp suất cuôi quá trinh nap Pa, áp suất khi sot Pr đươc xác đinh băng quan hệ sau: pr = pth + Δpr (2.6) Trong đo: ∆pr: tôn thất trong quá trinh thai, chu yêu phụ thuôc vào trơ lưc trên đường ông thai (đông cơ co lắp binh tiêu âm, thiêt bi xử lý khi thai, binh chứa khi thai hay không), tôc đô quay cua đông cơ và tiêt diện lưu thông cua họng xupap thai.7) f th2 Giá tri áp suất khi sot Pr phụ thuôc vào các yêu tô sau: - Diện tich tiêt diện thông qua cua xupap xa; - Biên đô, đô cao, goc mơ sớm, đong muôn cua xupap xa; - Đông cơ co lắp hệ thông tăng áp băng khi xa hay không; - Đô can cua binh tiêu âm, bô xúc tác khi xa,… Đôi với đông cơ xăng chọn: pr = (0,11 ÷ 0,12) (MN/m2). Ta chọn: pr = 0,11 (MN/m2). Thông thường, giới han thấp chọn cho đông cơ co tôc đô thấp, đông cơ cao tôc chọn vùng giới han cao. Nhiệt độ khí sót (Tr): Phụ thuôc vào thành phần cua hỗn hơp khi, mức đô gian nơ và sư trao đôi nhiệt trong quá trinh gian nơ và thai.

Đôi với đông cơ xăng: Tr = (900 ÷ 1000)oK. Ta chọn: Tr = 1000oK. Độ tăng nhiệt độ khí nạp mới (ΔT): Khi nap mới khi chuyên đông trong đường ông nap vào trong xylanh cua đông cơ do tiêp xúc với vách nong nên đươc sấy nong lên môt tri sô nhiệt đô là ΔT. Khi tiên hành tinh toán nhiệt cua đông cơ, người ta thường chọn tri sô ΔT, căn cứ vào sô liệu thưc nghiệm: 6 Đôi với đông cơ xăng: ΔT = (0 ÷ 20)oC.

Ta chọn: ΔT = 15oC. Chọn hệ số nạp thêm (λ1): Hệ sô nap thêm λ1 biêu thi sư tương quan lương tăng tương đôi cua hỗn hơp khi công tác sau khi nap thêm so với lương khi công tác chiêm chỗ ơ thê tich Va. Hệ sô nap thêm chọn trong giới han λ1 = 1,02 ÷ 1,07. Chọn hệ số quét buồng cháy (λ2) : Theo sô liệu thưc nghiệm, đôi với những đông cơ không tăng áp do không co quet buồng cháy thi chọn λ2 = 1.

Chọn hệ số hiệu đính tỷ nhiệt (λt): Hệ sô hiệu đinh tỷ nhiệt λt phụ thuôc vào thành phần cua khi hỗn hơp α và nhiệt đô khi sot Tr. Theo thưc nghiệm thông kê đôi với đông cơ xăng, λt đươc chọn: Hệ sô dư lương không khi 0,80 1,00 1,20 1,40 α Hệ sô hiệu đinh tỷ nhiệt λt 1,13 1,17 1,14 1,11 Thông thường khi tinh cho: Đông cơ xăng co α = 0,85 ÷ 0,92; chọn α = 0,9; chọn λt = 1,15. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm Z (ξZ): Hệ sô lơi dụng nhiệt tai điêm Z (ξZ) là thông sô biêu thi mức đô lơi dụng nhiệt cua quá trinh cháy, hay tỉ lệ lương nhiên liệu đa cháy tai điêm Z (ξZ). Hệ sô lơi dụng nhiệt tai điêm Z (ξZ) phụ thuôc vào chu trinh công tác cua đông cơ.

Đôi với đông cơ xăng: ξZ = 0,75 ÷ 0,92. Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b (ξb): Hệ sô lơi dụng nhiệt tai điêm b (ξb) phụ thuôc vào nhiều yêu tô. Khi tôc đô đông cơ càng cao, cháy rớt càng tăng, dẫn đên ξb nhỏ. Đôi với đông cơ xăng: ξb = 0,85 ÷ 0,95.

Hệ số dư lượng không khí (α): Hệ sô α anh hương rất lớn đên quá trinh cháy: Đôi với đông cơ đôt trong, tinh toán nhiệt thường phai tinh ơ chê đô công suất cưc đai, hệ sô dư lương không khi chọn trong pham vi sau: Đôi với đông cơ xăng: α = 0,85 ÷ 0,95.