View Full Version: Nguyên Lư Phân Loại Của động Cơ đN

(¯`·.º-:¦:-♥ Diễn đàn xóm trọ buồn ♥-:¦:-º.·´¯) > [ Chuyên nghành CKDL ] > Nguyên Lư Phân Loại Của động Cơ đN


Title: Nguyên Lư Phân Loại Của động Cơ đN


xomtrobuon - June 2, 2007 09:46 AM (GMT)

NGUYÊN LƯ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG



1.1- NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

1.1.1- Nguyên lư chung và phân loại động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong là loại động cơ được sử dụng rộng răi nhất hiện nay trên các phương tiện vận tải như ôtô, tầu thuỷ, đầu máy xe lửa và trên các loại xe - máy thi công như máy xúc, máy ủi, xe lu, cần cẩu tự hành, ...

Động cơ đốt trong là một dạng của động cơ nhiệt, nó chuyển hoá nhiệt năng sinh ra do quá tŕnh đốt cháy nhiên liệu trong xi lanh thành cơ năng đáp ứng cho mọi hoạt động của xe, máy như di chuyển, đào ủi, san, nâng, ...

Những chiếc động cơ đốt trong đầu tiên ra đời cách đây đă hơn 100 năm. Ngày nay động cơ đốt trong có rất nhiều dạng khác nhau, ta có thể phân loại nó theo một số đặc điểm như sau:

- theo số kỳ làm việc: động cơ hai kỳ và động cơ bốn kỳ;

- theo cách tạo hỗn hợp cháy (nhiên liệu-không khí): động cơ tạo hỗn hợp ngoài (chế hoà khí và phun xăng) và động cơ tạo hỗn hợp trong (diezel);

- theo loại nhiên liệu sử dụng: động cơ xăng, động cơ diezel, động cơ chạy khí ga, ...;

- theo số xi lanh: có các loại động cơ 1, 2, 4, 5, 6, 8 và nhiều xi lanh;

- theo bố trí xi lanh: động cơ một dăy, động cơ hai dăy chữ V, động cơ nhiều dăy kiểu sao, ...;

- theo phương pháp làm mát: động cơ làm mát bằng chất lỏng và động cơ làm mát bằng không khí.

Hiện nay, trên các loại ôtô du lịch cỡ nhỏ thường sử dụng các loại động cơ xăng dùng chế hoà khí hoặc phun xăng. Các loại ôtô du lịch cỡ lớn, ôtô chở khách và ôtô tải thường sử dụng động cơ diezel bốn kỳ. Ngoài ra động cơ diezel được sử dụng rộng răi trên các loại xe-máy thi công.

Động cơ đốt trong bao gồm những bộ phận chính như sau.

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền có nhiệm vụ tiếp nhận áp lực khí do quá tŕnh cháy tạo nên trong xi lanh và biến chuyển động tịnh tiến của pít tông thành chuyển động quay của trục khuỷu.

Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ cấp khí nạp (hỗn hợp khí cháy) vào trong xi lanh và đẩy khí thải ra ngoài vào những thời điểm tuyệt đối chính xác theo chu kỳ làm việc.

Hệ thống nhiên liệu đối với động cơ xăng có nhiệm vụ hoà trộn nhiên liệu với không khí tạo thành hỗn hợp cháy (nhiên liệu-không khí), c̣n đối với động cơ diezel th́ nhiên liệu được hoà trộn với không khí ngay trong xi lanh.

Hệ thống đánh lửa được sử dụng trong các động cơ xăng, có nhiệm vụ phát tia lửa điện trong buồng đốt vào thời điểm chính xác trong chu tŕnh làm việc của động cơ để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu.

Hệ thống bôi trơn đảm nhận việc cấp dầu bôi trơn đến tất cả các bề mặt làm việc của động cơ nhằm mục đích giảm ma sát, thoát nhiệt và giảm mài ṃn cho các chi tiết làm việc.

Hệ thống làm mát có nhiệm vụ thoát nhiệt cho các chi tiết bị nóng trong quá tŕnh làm việc và đảm bảo chế độ nhiệt tối ưu cho động cơ.

Hệ thống khởi động dùng để khởi động động cơ.

Trên h́nh 1.1 mô tả một động cơ 4 xi lanh của hăng Volkswagen với 2 trục cam bố trí bên trên và được dẫn động bằng đai răng.



1.1.2- Một số khái niệm cơ bản về động cơ đốt trong.

Chu tŕnh làm việc của các động cơ đốt trong (h́nh 1.2) xảy ra trong một khoang kín giới hạn bởi xi lanh 3, pít tông 4 và nắp xi lanh 5. Trên nắp xi lanh có bố trí các xu páp nạp và xả 6, pít tông được nối với trục khuỷu 1 thông qua thanh truyền 2. Với cấu tạo như vậy th́ khi trục khuỷu quay, pít tông di chuyển tịnh tiến lên xuống trong xi lanh và thực hiện chu tŕnh làm việc của động cơ bao gồm các quá tŕnh nạp khí và nhiên liệu, nén khí (hoặc hỗn hợp cháy), đốt cháy hỗn hợp và xả khí thải ra ngoài.

Vị trí của pít tông khi ở điểm cao nhất gọi là điểm chết trên (ĐCT), c̣n ở vị trí thấp nhất gọi là điểm chết dưới (ĐCD).

Quăng đường mà pít tông đi được từ điểm chết nọ tới điểm chết kia gọi là hành tŕnh pít tông S. Hành tŕnh này ứng với góc quay của trục khuỷu là 180° và đúng bằng 2 lần bán kính của khuỷu: S = 2R.

Khoảng thời gian hoạt động của động cơ trong khi pít tông đi từ điểm chết nọ tới điểm chết kia gọi là một kỳ, hay nói cách khác, một kỳ ứng với một hành tŕnh của pít tông. Các động cơ có chu tŕnh làm việc tương ứng với 2 hành tŕnh của pít tông (hay 1 ṿng quay của trục khuỷu) gọi là động cơ hai kỳ. C̣n các động cơ mà chu tŕnh làm việc được thực hiện hoàn chỉnh sau 4 hành tŕnh pít tông (hay 2 ṿng quay của trục khuỷu) gọi là động cơ bốn kỳ.

H́nh 1.2- Sơ đồ nguyên lư cấu tạo của động cơ đốt trong.

Khi pít tông nằm ở điểm chết trên, khoảng không gian giới hạn giữa đỉnh pít tông, thành xi lanh và nắp xi lanh được gọi là buồng đốt, thể tích buồng ?ốt kư hiệu là Vc. Thể tích của phần xi lanh nằm giữa điểm chết trên và điểm chết dưới được gọi là thể tích làm việc của xi lanh (phần gạch chéo trên h́nh 1.2), thể tích này được kư hiệu là Vh và được tính bằng lít.

Nếu động cơ có nhiều xi lanh th́ tổng thể tích làm việc của tất cả các xi lanh được gọi là dung tích làm việc của động cơ:

(Trong đó: d- đường kính xi lanh; S- hành tŕnh pít tông; i- số xi lanh của động cơ.

Khi pít tông nằm ở điểm chết dưới th́ thể tích của xi lanh nằm ở phía trên pít tông gọi là thể tích toàn bộ của xi lanh, kư hiệu là Va. Như vậy, thể tích toàn bộ của xi lanh chính bằng tổng của dung tích làm việc xi lanh với thể tích buồng đốt. Tỷ số giữa thể tích toàn bộ của xi lanh với thể tích buồng đốt được gọi là tỷ số nén e :

Tỷ số nén cho biết thể tích của không khí (hoặc hỗn hợp khí cháy) ở trong xi lanh bị giảm đi bao nhiêu lần khi pít tông đi từ điểm chết dưới đến điểm chết trên. Tỷ số nén là một trong những thông số quan trọng của động cơ, nó ảnh hưởng trực tiếp đến công suất, tính kinh tế nhiên liệu và đặc tính của động cơ. Đối với động cơ xăng, tỷ số nén nằm trong khoảng từ 5 ¸ 10, c̣n đối với động cơ diezel- khoảng 15 ¸ 18.

Để có thể đốt cháy nhanh và triệt để lượng nhiên liệu trong xi lanh cần phải hoà trộn thật tốt nhiên liệu với không khí để tạo thành hỗn hợp khí cháy với tỷ lệ chính xác. Theo lư thuyết th́ để đốt cháy hoàn toàn 1 kg nhiên liệu cần phải có khoảng 15 kg không khí. Trên thực tế, khi động cơ làm việc ở những chế độ khác nhau th́ 1 kg nhiên liệu có thể được hoà trộn với một lượng không khí nhiều hơn hoặc ít hơn thế. Do vậy để đánh giá chất lượng của hỗn hợp khí cháy (tỷ lệ giữa lượng nhiên liệu và lượng không khí) người ta sử dụng hệ số dư không khí a .

Hệ số a là tỷ số giữa khối lượng không khí có thực lt trong hỗn hợp khí cháy tạo bởi 1 kg nhiên liệu với khối lượng không khí cần thiết theo lư thuyết lo để đốt cháy hết lượng nhiên liệu này:

Hỗn hợp khí cháy có hệ số a > 1 gọi là hỗn hợp loăng, bởi v́ trong hỗn hợp này lượng không khí có thực nhiều hơn lượng không khí cần thiết (theo lư thuyết) để đốt cháy toàn bộ lượng nhiên liệu có trong nó (dư không khí, thiếu nhiên liệu). Ngược lại, nếu a < 1 th́ hỗn hợp được gọi là đậm đặc (dư nhiên liệu, thiếu không khí). Chẳng hạn, đối với động cơ xăng, khi làm việc ở chế độ khởi động và chế độ tải nặng th́ hỗn hợp khí cháy là đậm đặc (a = 0,85 ¸ 0,95), c̣n khi làm việc ở chế độ tải thấp th́ hỗn hợp là loăng (a = 1,05 ¸ 1,15). Động cơ diezel luôn luôn làm việc với hỗn hợp loăng (a = 1,3 ¸ 1,6) do cơ chế tạo hỗn hợp của nó.

Trong các động cơ xăng, hỗn hợp khí cháy được đốt cháy bằng tia lửa điện của bugi, c̣n trong các động cơ diezel th́ hỗn hợp tự bắt cháy ở cuối kỳ nén do nhiệt độ cao đạt được nhờ có tỷ số nén lớn.

1.2- NGUYÊN LƯ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BỐN KỲ

1.2.1- Chu kỳ làm việc của động cơ xăng dùng chế hoà khí

Chu kỳ làm việc của một động cơ xăng bốn kỳ bao gồm các quá tŕnh sau đây: hút hỗn hợp nhiên liệu đă được hoà trộn với không khí ở bộ chế hoà khí vào trong xi lanh (kỳ hút); nén hỗn hợp khí trong xi lanh (kỳ nén); đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu và sinh công (kỳ nổ); đẩy khí đă cháy ra ngoài (kỳ xả).

Sơ đồ nguyên lư đơn giản của một động cơ xăng bốn kỳ được thể hiện trên h́nh 1.3. Nó bao gồm trục khuỷu, thanh truyền, pít tông xi lanh và các xu páp nạp, xả.



Kỳ hút. Pít tông di chuyển từ ĐCT tới ĐCD, xu páp nạp mở, xu páp xả đóng. Thể tích của khoang phía trên pít tông tăng dần tạo nên độ chân không, nhờ đó mà hỗn hợp khí cháy được hút vào xi lanh qua xu páp nạp. Kỳ hút kết thúc sau khi pít tông đă đi qua điểm chết dưới và đi ngược trở lại một đoạn ứng với góc quay của trục khuỷu là 40 ¸ 60° . Dù rằng lúc này pít tông đang đi lên nhưng trong một khoảng thời gian nhất định áp suất trong xi lanh vẫn c̣n thấp hơn áp suất khí quyển nên hỗn hợp khí nạp vẫn tiếp tục bị hút vào trong xi lanh. Ở cuối kỳ hút, áp suất trong xi lanh có giá trị khoảng 0,7 ¸ 0,9 kG/cm2.

Kỳ nén. Pít tông di chuyển từ ĐCD lên ĐCT, các xu páp nạp và xả đều đóng. Thể tích làm việc trong xi lanh giảm xuống, áp suất tăng lên, do đó nhiệt độ của hỗn hợp khí bị nén cũng tăng lên. Ở cuối kỳ nén, áp suất trong xi lanh có thể đạt tới 7 ¸ 12 kG/cm2, nhiệt độ lúc này khoảng 250 ¸ 300° C. Ở cuối của kỳ nén, vào một thời điểm thích hợp, bugi phát tia lửa điện làm hỗn hợp khí bốc cháy. Khi pít tông đi qua điểm chết trên th́ quá tŕnh cháy xảy ra mănh liệt nhất, áp suất trong xi lanh tăng lên đột ngột.

Kỳ nổ. Các xu páp nạp và xả đều đóng, nhiên liệu tiếp tục cháy ở trong buồng đốt. Ở cuối quá tŕnh cháy nhiệt độ trong xi lanh khoảng 2300 ¸ 2500° C với áp suất khoảng 30 ¸ 40 kG/cm2. Áp suất khí cháy tạo áp lực lên đỉnh pít tông và đẩy pít tông đi từ ĐCT về ĐCD, đây chính là quá tŕnh sinh công hữu ích, nghĩa là năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy được chuyển thành cơ năng làm quay trục khuỷu. Tới cuối kỳ nổ nhiệt độ và áp suất trong xi lanh giảm xuống. Lúc này áp suất c̣n khoảng 5 ¸ 6 kG/cm2 và nhiệt độ là 900 ¸ 1100° C.

Kỳ xả. Khi pít tông c̣n cách ĐCD khoảng 40 ¸ 60° tính theo góc quay của trục khuỷu th́ xu páp xả mở và các khí đă cháy (khí thải) bắt đầu bị đẩy ra ngoài do áp suất trong xi lanh lúc này đang lớn hơn áp suất khí quyển. Sau đó, khi pít tông đă qua ĐCD và đi về phía ĐCT th́ chính pít tông làm nhiệm vụ tiếp tục dồn khí thải ra ngoài. Tới cuối kỳ xả, trong buồng đốt vẫn c̣n sót lại một lượng khí thải nhất định. Áp suất lúc này khoảng 1,1 ¸ 1,2 kG/cm2 với nhiệt độ từ 700 đến 800° C.

Tới đây chu tŕnh làm việc của động cơ chấm dứt và một chu kỳ mới lại bắt đầu.

Lưu ư: Động cơ phun xăng hoạt động với nguyên lư hoàn toàn tương tự như trên. Điểm khác biệt duy nhất là hỗn hợp khí cháy được tạo nên không phải ở trong bộ chế hoà khí mà ở ngay trong đường ống nạp nhờ các ṿi phun xăng.

1.2.2- Chu kỳ làm việc của động cơ diezel

Chu kỳ làm việc của động cơ diezel cũng bao gồm 4 kỳ tương tự như ở động cơ xăng. Nhưng có 2 điểm khác nhau cơ bản sau đây. Thứ nhất, động cơ diezel không sử dụng bộ chế ḥa khí mà nhiên liệu được phun trực tiếp vào trong xi lanh, nghĩa là quá tŕnh hoà trộn xảy ra ngay trong buồng đốt. Thứ hai là động cơ diezel có tỷ số nén lớn hơn nhiều so với động cơ xăng và nhờ đó mà ở cuối kỳ nén nhiệt độ trong xi lanh tăng lên rất cao đủ để làm bốc cháy hỗn hợp nhiên liệu và không khí mà không cần đến tia lửa điện.

Kỳ hút. Pít tông đi từ ĐCT tới ĐCD, không khí được hút vào trong xi lanh qua xu páp nạp. Kỳ hút kết thúc khi pít tông đă đi qua ĐCD một đoạn ứng với góc quay của trục khuỷu là 40 ¸ 60° . Ở cuối kỳ hút áp suất trong xi lanh khoảng 0,8 ¸ 0,95 kG/cm2.

Kỳ nén. Pít tông đi về phía ĐCT, các xu páp đều đóng, không khí trong xi lanh bị nén lại. Ở cuối kỳ nén áp suất trong xi lanh có thể đạt 35 ¸ 40 kG/cm2 và nhiệt độ khoảng 550 ¸ 630° C. Khi pít tông c̣n cách ĐCT một khoảng ứng với góc quay của trục khuỷu là 15 ¸ 30° th́ nhiên liệu được phun vào xi lanh dưới dạng bụi, nó hoà trộn với không khí nóng và bắt cháy. Khi pít tông đi qua ĐCT th́ quá tŕnh cháy xảy ra rất mạnh làm áp suất và nhiệt độ trong xi lanh tăng lên đột ngột.

Kỳ nổ. Cả 2 xu páp đều đóng, nhiên liệu tiếp tục cháy trong xi lanh. Vào cuối quá tŕnh cháy nhiệt độ khí cháy lên tới 1800 ¸ 2000° C, với áp suất khoảng 60 ¸ 90 kG/cm2. Áp suất khí cháy đẩy lên đỉnh pít tông làm nó di chuyển về phía ĐCD, đây chính là quá tŕnh sinh công hữu ích, nghĩa là năng lượng của nhiên liệu bị đốt cháy chuyển thành cơ năng quay trục khuỷu. Ở cuối kỳ nổ nhiệt độ và áp suất trong xi lanh giảm xuống (áp suất khoảng 4 ¸ 5 kG/cm2 và nhiệt độ - 600 ¸ 700° C.

Kỳ xả. Khi pít tông đi gần tới điểm chết dưới (c̣n cách một khoảng 40 ¸ 60° tính theo góc quay của trục khuỷu) th́ xu páp xả mở ra cho khí cháy thoát ra ngoài. Sau đó trong quá tŕnh di chuyển từ ĐCD về ĐCT pít tông tiếp tục đẩy khí cháy ra ngoài. Ở cuối kỳ xả vẫn c̣n sót lại một lượng khí xả nằm trong buồng đốt (áp suất khoảng 1,0 ¸ 1,1 kG/cm2 với nhiệt độ khoảng 600 ¸ 700° C.

Tới đây chấm dứt một chu kỳ làm việc hoàn chỉnh của động cơ và bắt đầu một chu kỳ mới.

1.2.3- Nguyên lư hoạt động của động cơ diezel có tăng áp.

Để đốt cháy hết một lượng nhiên liệu nhất định th́ cần phải có một lượng không khí xác định. Bởi vậy, nếu tăng được lượng khí nạp vào xi lanh th́ có thể đốt cháy hết được lượng nhiên liệu lớn hơn, nghĩa là tăng thêm được công suất của động cơ. Do vậy tăng áp khí nạp chính là phương pháp tăng công suất của động cơ mà không cần thay đổi các kích thước cơ bản của nó như đường kính xi lanh, hành tŕnh pít tông và số xi lanh.

Chu kỳ làm việc của động cơ diezel có tăng áp hoàn toàn tương tự như chu kỳ làm việc của động cơ diezel đă mô tả trên đây. Điểm khác biệt của loại động cơ này là ở chỗ không khí được đưa vào xi lanh không chỉ do chênh áp (hút vào) như ở động cơ diezel thường mà nó được đẩy vào xi lanh nhờ một máy nén khí, v́ vậy lượng khí nạp được vào trong xi lanh nhiều hơn so với ở động cơ thường. Có thể dẫn động máy nén khí bằng nhiều phương pháp khác nhau, nhưng thông dụng hơn cả là phương pháp sử dụng năng lượng của ḍng khí thải nhờ một tuốc bin khí (turbine). Chính v́ vậy mà các động cơ có tăng áp theo nguyên tắc này được gọi là động cơ turbo.

Bộ phận tăng áp kiểu turbo (xem h́nh 1.5) hoạt động như sau. Khí thải được đẩy ra khỏi xi lanh với tốc độ lớn, đi theo các đường ống 1, vào khoang tua bin 2, đập vào các cánh 6 của tua bin làm tua bin quay. Bánh công tác 5 của máy nén khí 4 được lắp trên cùng một trục với tua bin nên nó quay theo tua bin. Máy nén đẩy không khí qua đường ống nạp 7 vào các xi lanh đang ở kỳ hút, nhờ đó mà áp suất khí nạp tăng đáng kể (áp suất dư khoảng 0,3 ¸ 0,6 kG/cm2).

Bộ phận tăng áp có thể cho phép tăng công suất của động cơ lên khoảng 15 ¸ 20 % mà không phải thay đổi kích thước xi lanh.

1.3- NGUYÊN LƯ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ XĂNG HAI KỲ

Động cơ xăng hai kỳ thường gặp chủ yếu là các động cơ có công suất nhỏ, chẳng hạn như trên một số loại mô tô, xe máy, các động cơ tĩnh tại phục vụ trong nông-lâm nghiệp (phát điện, bơm nước, cưa gỗ, cắt cỏ, ...).

Động cơ xăng hai kỳ có nhiều dạng, với những nguyên lư làm việc khác nhau. Trên h́nh 1.6 là sơ đồ nguyên lư hoạt động của động cơ có buồng nén phụ là khoang các te. Đây là loại động cơ được sử dụng phổ biến hơn cả trong các loại động cơ hai kỳ. Động cơ loại này không có các xu páp mà pít tông đảm nhiệm luôn vai tṛ đóng mở các đường nạp và xả: trong khi di chuyển pít tông lần lượt đóng (hoặc mở) các lỗ nạp 2, các lỗ xả 3 và lỗ 4. Lỗ 2 thông với họng của bộ chế hoà khí, lỗ 3 thông với đường xả, c̣n lỗ 4 nối thông khoang phía trên pít tông với khoang các te (c̣n gọi là buồng nén phụ). Động cơ hoạt động như sau.

Khi pít tông di chuyển từ ĐCD lên ĐCT (h́nh 1.6- a) th́ ở khoang phía trên pít tông, hỗn hợp cháy (nhiên liệu đă hoà trộn với không khí) bị nén lại c̣n khoang các te của động cơ th́ thể tích lại tăng dần, tạo nên độ chân không, nhờ đó mà hỗn hợp nhiên liệu bị hút từ bộ chế hoà khí vào buồng nén phụ qua lỗ 2. Khi pít tông lên gần tới điểm chết trên th́ bugi phát tia lửa điện làm hỗn hợp cháy bốc cháy. Áp lực khí cháy đẩy pít tông di chuyển đi xuống thực hiện quá tŕnh sinh công của động cơ. Trong khi di chuyển đi xuống, mép dưới của pít tông lần lượt đóng các lỗ thông khoang 4 và lỗ nạp 2 lại làm cho hỗn hợp khí cháy ở trong khoang các te bị nén lại. Tiếp đó, mép trên của pít tông mở lỗ xả 3 và khí thải được đẩy ra ngoài nhờ áp suất cao trong xi lanh (quá tŕnh xả). Pít tông tiếp tục đi xuống và mở lỗ thông khoang 4, lúc này hỗn hợp cháy đang bị nén ở trong buồng nén phụ đi theo ống 5 vào khoang trên pít tông (quá tŕnh nạp). Đồng thời, trong khi đi vào xi lanh, luồng khí nạp đẩy khí thải đi ra ngoài.

Khi pít tông di chuyển từ ĐCD tới ĐCT (h́nh 1.6- b) th́ nó lần lượt đóng các lỗ 2, lỗ 4 và lỗ 3, khi đó ở khoang trên pít tông xảy ra quá tŕnh nén hỗn hợp cháy. Sau đó lỗ 2 được mở ra và hỗn hợp nhiên liệu lại được hút vào khoang các te. Tới đây một chu kỳ mới lại bắt đầu.

Như vậy, tất cả các quá tŕnh hoạt động của động cơ xăng hai kỳ xảy ra trọn vẹn trong 2 hành tŕnh của pít tông hay một ṿng quay của trục khuỷu. V́ vậy mà động cơ có tên gọi là động cơ hai kỳ: kỳ thứ nhất ứng với hành tŕnh của pít tông từ điểm ĐCT tới ĐCD và kỳ thứ hai - từ ĐCD tới ĐCT (xem h́nh 1.6).

1.4 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Có thể đánh giá một động cơ đốt trong thông qua một số thông số cơ bản của nó như công suất (đo bằng mă lực hay kW), mô men xoắn, suất tiêu hao nhiên liệu, hiệu suất, ...

Công suất được tính toán theo chu tŕnh nhiệt xảy ra trong các xi lanh của động cơ gọi là công suất chỉ thị Ni. Công suất này được tính như sau:

đối với động cơ 4 kỳ:

đối với động cơ 2 kỳ:

trong đó: pi- áp suất chỉ thị trung b́nh, MPa;

Vh- thể tích làm việc của một xi lanh, lít;

n- số ṿng quay của trục khuỷu trong 1 phút, v/ph;

i- số xi lanh.

Áp suất chỉ thị trung b́nh pi được đo trực tiếp trên động cơ đang làm việc bằng một thiết bị chuyên dùng.

Cần lưu ư rằng, công suất chỉ thị không được truyền hết tới trục khuỷu của động cơ mà bị mất mát một phần do ma sát giữa các chi tiết làm việc trong động cơ, một phần khác bị tiêu hao để vận hành các cơ cấu, hệ thống phục vụ cho hoạt động của động cơ (như: cơ cấu phối khí, bơm dầu bôi trơn, bơm nước làm mát, quạt gió làm mát két nước, ...) và một số tổn thất cơ khí khác.

Công suất mà động cơ phát ra được trên trục khuỷu của nó dùng để thực hiện công hữu ích được gọi là công suất hữu ích Ne. Công suất này có thể đo được trực tiếp trên các băng thử chuyên dùng trong pḥng thí nghiệm.

Tỷ số giữa công suất hữu ích và công suất chỉ thị được gọi là hiệu suất cơ khí h m :

Hiệu suất cơ khí của động cơ đốt trong phụ thuộc vào chất lượng gia công các chi tiết của động cơ, chất lượng bôi trơn các bề mặt ma sát, số ṿng quay làm việc, đảm bảo các khe hở đúng quy định, chế độ nhiệt và một số nguyên nhân khác. Đối với các loại động cơ thông thường, hiệu suất cơ khí ở chế độ công suất cực đại vào khoảng 0,7 ¸ 0,8.

Một trong những thông số quan trọng của động cơ là mô men xoắn trên trục khuỷu của nó Mk. Mô men này được tính như sau:

Tính kinh tế nhiên liệu của động cơ được đánh giá bằng suất tiêu hao nhiên liệu ge. Suất tiêu hao nhiên liệu là lượng nhiên liệu tiêu thụ cho 1 kW công suất trong 1 h làm việc, nó được tính như sau:

trong đó GT là lượng nhiên liệu tiêu thụ trong 1h làm việc, tính theo kg/h.

Các động cơ diezel thường tỏ ra kinh tế hơn so với động cơ xăng sử dụng chế hoà khí. Suất tiêu hao nhiên liệu của các động cơ diezel thường nằm trong khoảng 210 ¸ 300 g/kW.h, c̣n đối với các loại động cơ xăng sử dụng chế hoà khí - 280 ¸ 350 g/kW.h.

Một trong những nhược điểm lớn của động cơ đốt trong là hiệu quả sử dụng nhiệt rất thấp, nghĩa là chỉ có một phần rất nhỏ nhiệt lượng thu được từ quá tŕnh đốt cháy nhiên liệu được chuyển hoá thành cơ năng (sinh công hữu ích). Mức độ sử dụng nhiệt trong quá tŕnh hoạt động của động cơ đốt trong được đăch trưng bởi hiệu suất nhiệt của động cơ h e:

trong đó Hu là khả năng sinh nhiệt của nhiên liệu, kJ/kg.

Động cơ diezel có hiệu suất nhiệt dao động trong khoảng 0,32 ¸ 0,36, c̣n động cơ xăng sử dụng chế hoà khí có hiệu suất thấp hơn nhiều, khoảng 0,25 ¸ 0,28.

Thông thường, một động cơ đốt trong được đặc trưng bởi công suất cực đại (kW hay mă lực) và mô men xoắn lớn nhất trên trục của nó (kG.m hay N.m) cùng với các số ṿng quay làm việc tương ứng.







* Hosted for free by InvisionFree