Đánh giá đặc tính làm việc của động cơ qua phân tích quy luật thay đổi áp suất trong xy lanh

NGÔ VĂN THANH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
----------------------------------LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 2005 - 2007
HÀ
NỘI
2007

ĐÁNH GIÁ ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA
ĐỘNG CƠ QUA PHÂN TÍCH QUY LUẬT
THAY ĐỔI ÁP SUẤT TRONG XYLANH
NGÔ VĂN THANH

HÀ NỘI 2007


Trung tâm Sau Đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội

Mc lục
Trang
Trang 1
Lời cam đoan
Danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ và đồ thị
Mục lục
Mở đầu .............................................................................................................. 13

chương I – tổng quan về vấn đề nghiên cứu..............................17
1.1 Các chỉ tiêu về tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ đốt trong ............. 17
1.1.1 áp suất chỉ thị trung bình pi ...................................................................... 17
1.1.2 Công suất động cơ.....................................................................................19
1.1.3 Hiệu suất động cơ ..................................................................................... 21
1.2 Tổn hao cơ giới và cách xác định .............................................................. 22
1.2.1 Xác định tổn thất ma sát nhờ đo cơng chỉ thị và cơng suất có ích ........... 23
1.2.2 Xác định tổn thất cơ giới bằng phương pháp tắt từng xylanh.................. 24
1.2.3 Xác định tổn thất ma sát bằng phương pháp đo công suất kéo
của động cơ ....................................................................................................... 25
1.2.4 Xác định tổn thất cơ giới bằng đường Wilian .......................................... 26
1.3 Quy luật cháy của động cơ diesel ............................................................... 27
1.3.1 Diễn biến quá trình cháy .......................................................................... 27
1.3.2 Đặc điểm của quá trình cháy trong động cơ diesel .................................. 31
Chương 2 băng thử động lực học ..................................................................... 36
2.1 Sơ đồ phòng thử động lực học (High Dynamic Engine Test Bed) ............. 36

Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong - Viện Cơ khí Động lực.


Trung tâm Sau Đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội

2.2 Cụm phanh APA ........................................................................................ 37
2.2.1 Các thông số cơ bản ................................................................................. 37
2.2.2 Đặc tính mơmen và cơng suất .................................................................. 38
2.2.3 Cấu tạo phanh ........................................................................................... 40
2.3 Cụm làm mát dầu bôi trơn AVL554 ....................................................... 42
2.4 Cụm làm mát nước AVL553 ....................................................................... 43
2.5 Cân nhiên liệu AVL733S ............................................................................ 44

2.6 Hệ thống giữ ổn định nhiệt độ nhiên liệu AVL753 .................................... 45
2.7 Bộ kéo tay ga THA100 ............................................................................... 47
2.8 Các thiết bị khác .......................................................................................... 48
Chương 3 kết quả thí nghiệm ............................................................................ 49
3.1 Động cơ thí nghiệm ..................................................................................... 49
3.2 Quy trình thí nghiệm ................................................................................... 50
3.2.1 Kiểm tra trước khi chạy thử lần đầu tiên ................................................. 50
3.2.2 Chạy thử ................................................................................................... 51
3.3 Kết quả thí nghiệm ...................................................................................... 51
Chương 4 đánh giá đặc tính động cơ ................................................................ 61
4.1 Tính cơng suất tổn thất cơ giới.................................................................... 61
4.2 Tính hiệu suất có ích ηe và hiệu suất chỉ thị ηi ........................................... 68
4.2.1 Tính hiệu suất có ích ηe............................................................................ 68
4.2.2 Tính hiệu suất chỉ thị ηi............................................................................ 70
4.3 Tính các giá trị áp suất có ích trung bình pe và áp suất chỉ thị
trung binh pi....................................................................................................... 72
4.3.1 Tính áp suất có ích trung bình pe.............................................................. 72
4.3.2 Tính áp suất chỉ thị trung bỡnh pi ............................................................. 73

Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong - Viện Cơ khí Động lực.


Trung tâm Sau Đại học Tr-ờng ĐHBK Hà Nội

4.4 Tính các chỉ số nén đa biến và giãn nở đa biến .......................................... 74
4.4.1 Tính chỉ số nén đa biến n1 ........................................................................ 74
4.4.2 Tính chỉ số giãn nở đa biến n2 .................................................................. 76
4.5 Phân tích quy luật toả nhiệt và quy luật cháy của nhiên liệu ...................... 79
Kết luận và hướng phát triển đề tài...................................................89

Tài liệu tham khảo
phụ lục

Häc viªn: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong - Viện Cơ khí Động lực.


- 14 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

Mở đầu
1. Khái quát chung
Động cơ đốt trong là động cơ nhiệt, nó biến đổi hố năng của nhiên liệu
thành nhiệt năng. Từ nhiệt năng chuyển thành cơ năng để sinh cơng kéo máy
cơng tác. Vì vậy, chúng ta phải phân tích, đánh giá đặc tính làm việc của động
cơ nhằm đạt được tính kinh tế và tính hiệu quả cao nhất.
Người ta sử dụng các chỉ tiêu sau để đánh giá, so sánh tính năng kinh
tế, kĩ thuật của động cơ đốt trong:
+ Công suất động cơ.
+ Hiệu suất động cơ.
+ Tuổi thọ và độ tin cậy.
+ Khối lượng.
+ Kích thước bao.
Cơng suất là u cầu đầu tiên của máy công tác và hệ thống động lực sử
dụng động cơ. Cơng suất có ích là cơng suất thu được từ đuôi trục khuỷu rồi
truyền cho máy công tác. Cơng suất có ích là chỉ tiêu quan trọng quyết định
khả năng sử dụng động cơ để dẫn động máy cơng tác và hệ thống động lực cụ
thể.
Hiệu suất có ích của động cơ thể hiện số nhiệt lượng chuyển thành cơng

có ích trong tổng số nhiệt lượng cấp cho động cơ. Hiệu suất có ích càng cao
thì lượng nhiên liệu tiêu hao cho 1kW trong một giờ càng nhỏ. Như vậy sẽ
làm giảm lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giờ, tăng được tính kinh tế của
động cơ.
Tuổi thọ của động cơ là thời gian sử dụng giữa hai kì đại tu (tính theo giờ
hoặc số km của thiết bị vận tải). Độ tin cậy được phản ánh qua tỉ số của giờ sử
dụng tốt (khơng có hỏng hóc, khơng bị mịn thái q, khơng bị giảm cơng
suất...) và tồn bộ số giờ sử dụng kể cả giờ có hng húc v thi gian khc

Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực


- 15 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

phục hỏng hóc ấy trong khoảng thời gian giữa hai lần đại tu. Thước đo độ tin
cậy có tính xác suất. Độ tin cậy phụ thuộc vào chất lượng chế tạo, lắp ghép
điều chỉnh và tính ổn định về chất lượng của vật liệu chế tạo động cơ.
Tuổi thọ động cơ phụ thuộc vào tính hồn thiện về mặt cấu tạo và chất
lượng chế tạo các chi tiết động cơ cũng như mức độ cưỡng hoá động cơ theo
tải (pe) và tốc độ (n). Chất lượng nhiên liệu, dầu nhờn, điều kiện sử dụng và
chế độ làm việc của động cơ cũng ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ.
Khối lượng động cơ gắn liền với lượng vật liệu (kim loại và phi kim loại)
dùng để chế tạo động cơ và trực tiếp ảnh hưởng đến giá thành động cơ.
Kích thước bao quyết định bởi ba kích thước: dài (l), rộng (b), cao (h)
của khối chữ nhật, được đo giữa các điểm ở giới hạn ngoài cùng của khối
động cơ. Các kích thước bao gây ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện sử dụng
động cơ, phụ thuộc vào số xylanh i, cách bố trí xylanh trên động cơ, tỉ số

S/D...
Trong khn khổ của đề tài này, ta nghiên cứu “Đánh đặc tính làm việc
của động cơ thơng qua quy luật thay đổi áp suất trong xylanh” dựa trên các
thí nghiệm tại phịng thí nghiệm AVL, Trường Đại học Bách khoa Hà nội đối
với động cơ D243.
2. Nội dung nghiên cứu
Sự thay đổi áp suất trong xylanh động cơ phản ánh toàn bộ trạng thái
làm việc của động cơ. Trên cơ sở đó, ta tiến hành thí nghiệm động cơ trên
băng thử, đo các thống số áp suất trong xylanh, suất tiêu hao nhiên liệu, công
suất động cơ... ở các chế độ làm việc khác nhau. Từ các số liệu thu được ta
đánh giá đặc tính làm việc của động cơ. Cụ thể như sau:
+ Đánh giá tổn hao cơ giới.
+ Đánh giỏ quy lut chỏy, quy lut to nhit.

Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực


- 16 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

+ Đánh giá các hiệu suất: hiệu suất nhiệt ηt, hiệu suất chỉ thị ηi, hiệu
suất có ích ηe, hiệu suất cơ giới ηm.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Trên cơ sở đánh giá, phân tích đặc tính làm việc của động cơ từ các số
liệu thực nghiệm, ta tìm biện pháp cải tiến, hồn thiện thiết kế các hệ thống
của động cơ. Với kết quả tính tốn này có thể làm tài liệu tham khảo cho nhà
sản xuất nhằm hoàn thiện, cải tiến các cơ cấu, hệ thống của động cơ nhằm đạt
được hiệu quả cao nhất cho quá trình làm việc của động c.

Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực


- 17 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1. Các chỉ tiêu về tính năng kinh tế kỹ thuật của động cơ đốt trong
1.1.1. Áp suất chỉ thị trung bình pi
áp suất chỉ thị trung bình của chu trình công tác là công chỉ thị của một
đơn vị thể tích cơng tác của xylanh trong một chu trình làm việc được thể hiện
thông qua biểu thức:
pi =

Li
, MPa
Vh

(1-1).

Li: công chỉ thị của chu trình.
Vh: thể tích cơng tác của xylanh.
Khi hoạt động, ngồi áp suất p của mơi chất cơng tác cịn có áp suất khí
thể tác dụng lên đỉnh piston theo hướng ngược chiều so với p. Phần lớn các
động cơ cácte đều nối thơng với khí trời hoặc với đường ống nạp qua hệ
thống thơng gió cácte, vì vậy có thể coi áp suất khí thể trong cácte bằng áp
suất khí trời po. Như vậy, khi piston chuyển động trong xylanh , hợp lực khí

thể Fp tác dụng đẩy piston trong xylanh sẽ là:
FP = ( p − p0 )

π .D 2

(1-2).

4

D: đường kính xylanh.
Hợp lực khí thể Fp đẩy piston chuyển dịch một vi lượng hành trình dS
sẽ tạo ra vi lượng cơng dLi theo biểu thức.
πD2

dLi =
Fp .dS =
( p − p 0 ).

4

.dS =
( p − p 0 )dV

(1-3).

dV: vi lượng biến thiên của thể tích cơng tác.
Tích phân biểu thức (1-3) theo một chu trình làm việc ta sẽ tìm được
cơng chỉ thị của chu trình Li:
=
Li

=
∫ dLi

chutrinh

∫

( p − p 0 )dV

chutrinh

Häc viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.

(1-4)


- 18 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

Tích phân biểu thức (1-3) là tổng tích phân của các q trình tạo ra chu
trình đó.Vì vậy:
Li =[ ∫ ( p − p 0 )dV +
hut

∫ (p − p

0

∫

)dV +

( p − p 0 )dV +

chay − gianno

nen

∫ (p − p

0

)dV ]

(1-5)

thai

Giá trị của các số hạng trong biểu thức (1-5) thể hiện qua diện tích đồ thị
cơng p -V, giữa đường p của các quá trình và đường p0, còn dấu mỗi số hạng
lại phụ thuộc vào dấu của hai thừa số p- p0 và dV trong số hạng đó. Nếu hai
thừa số trên cùng dấu thì tích phân sẽ có dấu (+), ngược lại khác dấu, tích
phân sẽ có dấu (-); p- p0 > 0 và p > p0 và ngược lại, còn dV > 0 nếu thể tích
xylanh tăng và ngược lại.

∫ +p dV =
∫ − p dV ; ∫ +p dV =

∫ − p dV
o

0

hut

o

0

chay − gianno

thai

nen

Từ đó ta tính được:
Li = [ ∫ pdV +
hut

∫

pdV +

∫

pdV +

chay − gianno

nen

∫

pdV ]

(1-6)

thai

Coi công cho quá trình trao đổi khí là cơng tổn thất, được tính chung vào
tổn thất cơ giới, nên ta được:
=
Li

∫

pdV +

chay − gianno

∫

pdV

(1-7)

nen

Như vậy, để tính cơng chỉ thị của chu trình (hình 1.1), ta chỉ cần tính
tích phân đường giãn nở và tích phân đường cong nén theo phương pháp tích
phân đồ thị. Đồ thị công p =f(v) hoặc p=f(ϕ) (ϕ- góc quay trục khuỷu) là do
thiết bị xác định đồ thị vẽ ra khi động cơ đang hoạt động. Tung độ của đồ thị
phản ánh các giá trị của áp suất trong xylanh, cịn hồnh độ của đồ thị là vị trí
của đỉnh piston hoặc vị trí bán kính quay của trục khuỷu phản ánh thể tích của
xyalnh hoặc góc quay trục khuỷu ϕ.
pi =

1
Vh



pdV
 ∫ pdV +
∫ 
 nen
chay gianno


Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lùc.

(1-8).


- 19 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

Hình 1.1 Đồ thị cơng p-V.
1.1.2. Cụng suất động cơ
1.1.2.1. Công suất chỉ thị Ni
Nếu i là số xylanh của động cơ, ta tính cơng suất chỉ thị Ni như sau:
N i = m.i.Li =

2n

τ

.i.Li

(1-9)

m: số chu trình trong 1 giây của 1 xylanh.
τ: số kì của một chu trình.
Nếu các xylanh có thể tích cơng tác Vh khác nhau, công suất chỉ thị sẽ
là:
Ni =

2n

τ

( Li1 .i1 + Li2 .i2 + ....)

(1-10).

Thay Li = pi .Vh vào biểu thức (1-10) ta có:

Ni =

2

τ

pi .n(Vh1 .i1 + Vh2 .i2 + ...)

n

Nếu đặt VhΣ = ∑ Vhk .ik ta sẽ c:
k =1

Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.

(1-11).


- 20 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi
Ni =

2

τ

piVhΣ .n

(1-12).

Nếu các xylanh có cùng thể tích cơng tác Vh thì : VhΣ = i.Vh . do đó biểu
thức (1-12) có dạng:
Ni =

2

τ

piVh .i.n

(1-13).

Nếu pi tính bằng MPa, Vh tính bằng lít (l), số vịng quay động cơ n tính
bằng vịng/phút, cơng suất Ni tính bằng kW ta sẽ được biểu thức sau:
Ni =

pi .Vh .i.n
30τ

(1-14).

1.1.2.2. Công suất có ích Ne
Cơng suất có ích của động cơ được phát ra tại đi trục khuỷu để từ đó
truyền năng lượng ra máy cơng tác. Cơng suất có ích Ne nhỏ hơn công suất
chỉ thị. Hiệu của chúng là công suất tổn hao cơ giới Nm dùng để khắc phục
mọi lực cản trong nội bộ động cơ khi máy hoạt động, bao gồm:
+ Công tiêu hao cho ma sát giữa các bề mặt của các cặp chi tiết có
chuyển động tương đối.

+ Công dẫn động bơm nước, bơm dầu, bơm nhiên liệu, quạt gió... đảm
bảo cho hệ thống phụ hoạt động bình thường.
+ Cơng dẫn động cơ cấu phối khí.
+ Tổn thất cho các hành trình " bơm" của chu trình cơng tác.
Ne = Ni − Nm

(1-15)

Tỉ số giữa Ne và Ni được gọi là hiệu suất cơ giới ηm, thể hiện số phần
trăm năng lượng trong công suất chỉ thị Ni được chuyển thành cơng có ích Ne.
ηm =

Ne
Ni

(1-16).

Hiệu suất cơ giới của các động cơ đốt trong hiện nay nằm trong giới hạn:
ηm =0,63 ÷0,93.
Nếu gọi pe là áp suất có ích trung bình, thì giữa pe v pi cú mi quan h:
Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.


- 21 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi
p e = pi .η m

(1-17).

Từ đó ta thu được:
Ne =

p e .Vh .i.n
30τ

(1-18).

Từ biểu thức trên ta thấy, cơng suất có ích phụ thuộc vào áp suất có ích
trung bình pe và tốc độ động cơ n.
1.1.3. Hiệu suất động cơ
Hiệu suất có ích là tỉ số giữa nhiệt lượng chuyển thành cơng có ích chia
cho nhiệt lượng cấp cho động cơ, do nhiên liệu đốt cháy bên trong xylanh tạo
ra. Hai loại nhiệt lượng trên cần được xác định trong cùng một khoảng thời
gian. Nhiệt lượng chuyển thành cơng có ích chính là cơng suất có ích Ne.
Nhiệt lượng cấp cho động cơ do nhiên liệu đốt cháy trong xylanh tạo ra là
Gnl.QH (Gnl: lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1s, kg/s; QH: nhiệt trị thấp của 1kg
nhiên liệu). Biểu thức tính ηe trở thành:
ηe =

Ne
Gnl .QH

(1-19).

Nếu gọi ge(kg/W.s) là suất tiêu hao nhiên liệu ta sẽ có:
ge =

Gnl

Ne

(1-20).

Thay (1-20) vào (1-19) ta được:
ηe =

1
g e .QH

(1-21).

Trên thực tế, Gnl thường được tính theo kg/h; cơng suất Ne tính bằng
kW, ge tính bằng g/kW.h và QH tính theo Mj/kg. Vì vậy ta có:
ge =

Gnl
.103 , g / kW.h
Ne

(1-22).

e =

3, 6.103
g e .QH

(1-23).

Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005

Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khÝ §éng lùc.


- 22 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

Hiệu suất chỉ thị của động cơ là tỉ số giữa nhiệt lượng được chuyển
thành công chỉ thị và nhiệt lượng cấp cho động cơ do nhiên liệu đốt cháy
trong xylanh tạo ra trong cùng một thời gian.

Trong đó:

ηi =

Ni
Gnl .QH

(1-24)

ηi =

1
gi .QH

(1-25).

Gnl
Ni

(1-26).

gi =

là suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị. Từ (1-20) và (1-26) ta có:
Ne
= g e .ηm
Ni

(1-27).

ηe
→ ηe = ηi .ηm
ηm

(1-28).

g e .N e= gi .N i= Gnl → gi= g e

Thay (1-27) vào (1-21) ta có: ηi =
1.2. Tổn hao cơ giới và cách xác định.

Công ma sát hay tổn thất cơ giới trong động cơ đốt trong chiếm một tỷ
lệ khá lớn của phẩn năng lượng đưa vào động cơ dưới dạng nhiên liệu. Trong
động cơ, số mặt ma sát trượt bơi trơn khó khăn khá nhiều như: piston - xéc
măng - xylanh, bạc - cổ trục, ghít - ống dẫn hướng... Trong đó, ma sát trượt
của cụm piston - xéc măng- xylanh chiếm tỉ lệ tổn thất khá lớn 50 -60%, ma
sát trong các ổ trục chiểm 10 -30%, tổn hao cho các hành trình bơm khoảng
15 -30%. Do vậy, việc xác định tổn thất ma sát trong động cơ là thí nghiệm
khơng thể thiếu trong nghiên cứu tổn thất ma sát và hoàn thiện động cơ.

Tổn thất cơ giới của động cơ phụ thuộc nhiều vào tốc độ động cơ và
cũng phụ thuộc vào tải và các điều kiện làm việc khác như nhiệt độ động cơ,
độ nhớt của dầu bôi trơn...Tuy nhiên, tốc độ có mức ảnh hưởng lớn hơn cả.
Trong một số trường hợp tính tốn người ta có thể coi gần đúng tổn thất cơ
giới phụ thuộc tuyến tính vào tốc độ động cơ hoặc tốc độ trượt trung bỡnh ca
Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.


- 23 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

piston. Tuỳ theo u cầu và mục đích chun sâu mà người ta có thể xác định
tổn thất ma sát chung (ma sát toàn phần của động cơ) hoặc nghiên cứu tổn
thất riêng do một vài cụm chi tiết nào đó ví như nghiên cứu tổn thất riêng của
cụm piston - xécmăng- xylanh.
Nếu gọi pm là áp suất tổn thất cơ giới trung bình thì cơng suất tổn thất
cơ giới Nm xác định như sau:
Nm =

p m .i .V h .n
30τ

(1-29)

1.2.1. Xác định tổn thất ma sát nhờ đo cơng suất chỉ thị và cơng suất có
ích.
Cơng suất chỉ thị của động cơ là cơng của chu trình nhiệt tính trên một
đơi vị thời gian do áp lực khí thể lên pistông sinh ra. Công này một phần phải

khắc phục một phần công ma sát trong động cơ (kể cả công dẫn động các cơ
cấu phụ đảm bảo cho động cơ làm việc bình thường) phần cịn lại được truyền
ra ngồi qua trục khuỷu để kéo máy cơng tác gọi là cơng có ích. Tức là:
Nm= Ni –Ne hay pm=pi - pe

(1-30)

ở đây: Nm , Ni , Ne (pm,pi ,pe ) là công suất tổn thất cơ giới, công suắt
chỉ thị và cơng suất có ích ( áp suất tổn thất cơ giới trung bình, áp suất chỉ thị
trung bình, áp suất có ích trung bình ) của động cơ.
áp suất chỉ thị trung bình có thể xác định được khi đo được đồ thị áp
suất khí thể phụ thuộc vào thể xilanh động cơ bằng cách lấy diện tích đồ thị
cơng chia cho thể tích cơng tác xilanh khi đó cơng suất chỉ thị được xác định
theo cơng thức (1-14).
Cơng suất có ích Ne là cơng suất máy cơng tác, chính là cơng suất
phanh đo được trên băng thử động cơ. Như vậy ta sẽ tính được cơng suất tổn
hao cơ giới chung của động cơ theo công thức (1-29)
Đây là phương pháp xác định được công suất tổn hao cơ giới khá chính
xác do các điều kiện ma sát bên trong động cơ khi xác định công ma sỏt phn
Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lùc.


- 24 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

ánh đúng ma sát trong điều kiện vận hành động cơ. Phương pháp này có thể
áp dụng cho tất cả các loại động cơ, động cơ một xylanh cũng như nhiều
xylanh, động cơ xăng cũng như động cơ diesel khi có thiết bị đo đồ thị áp suất

khí thể trong xylanh theo thể tích xylanh hay theo góc quay trục khuỷu của
động cơ.
1.2.2. Xác định tổn thất cơ giới bằng phương pháp tắt từng xylanh.
Vận hành một động cơ nhiều xylanh trên băng thử ở chế độ tải trọng và
số vòng quay cần xác định tổn hao cơ giới, đo cơng suất có ích của động cơ ở
chế độ làm việc ổn định. Sau đó giữ ngun vị trí tay điều khiển hỗn hợp hoặc
nhiên liệu và lần lượt luân phiên ngắt từng xylanh không cho làm việc bằng
cách ngắt điện cao áp của xylanh đó đối với động cơ xăng hoặc ngắt đường
nhiên liệu cao áp của xylanh đó đối với động cơ diesel. Sau mỗi lần ngắt một
xylanh ta điều chỉnh mô men cản của phanh để sao cho tốc độ động cơ không
thay đổi so với lúc chưa ngắt xylanh nào rồi đo cơng suất có ích của động cơ
khi mà một xylanh không làm việc. Cơng suất này sẽ nhỏ hơn cơng suất có
ích của động cơ khi tất cả các xylanh đều làm việc. Khi đó nếu giả thiết cơng
suất tổn hao cơ giới chỉ phụ thuộc vào tốc độ động cơ thì có thể nói cơng suất
tổn hao cơ giới khơng thay đổi. Độ giảm cơng có ích do ngắt một xylanh
chính là công suất chỉ thị của xylanh đã bị ngắt không làm việc. Làm tương tự
đối với tất cả các xylanh của động cơ ta sẽ xác định được công suất chỉ thị
chung của động cơ rồi trừ đi công suất có ích chung của động cơ ta xác định
cơng suất tổn hao cơ giới của động cơ.
Ví dụ ta cần xác định công suất tổn hao cơ giới của một động cơ 4
xylanh ở chế độ vịng quay nào đó, ta vận hành động cơ trên băng thử và thực
hiện theo qui trình đã nêu ở trên.
Gọi Ne,

Ni, Nm là cơng có ích, cơng suất chỉ thị và cơng suất tn hao c

gii ca ng c.
Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.

- 25 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

Gọi Ne1,

Ne2, Ne3, Ne4 lần lượt là các giá trị cơng có ích của động cơ

khi ln phiên ngắt các xilanh 1, xi lanh 2, xi lanh 3, xi lanh 4.
Gọi Ni1,Ni2Ni3 và Ni4 lần lượt là công suất chỉ thị của xi lanh 1, xi lanh
2, xi lanh 3 và xi lanh 4. lý luận như trên ta có:
Ni1 = Ne – Ne1
Ni2 = Ne – Ne2
Ni3 = Ne – Ne3
Ni4 = Ne – Ne4
Và do đó
N1 = Ni1 + Ni2 + Ni3 + Ni4
Ni = 4Ne – ( Ne1 + Ne2 + Ne3 +Ne4)
Và ta xác định được công suất tổn hao cơ giới:
Nm = Ni - Ne
Phương pháp này chỉ áp dụng nhiều cho động cơ nhiều xylanh. Độ
chính xác của kết quả đo khơng cao bằng phương pháp đo công chỉ thị từ đồ
thị áp suất vì điều kiện ở trong xylanh làm việc khơng giống như ma sát khi xi
lanh làm việc. Phương pháp này gây ra sự mất cân bằng của động cơ khi thí
nghiệm nên có thể ảnh hưởng đến dao động và biến dạng các chi tiết của
động cơ nếu đo ở chế độ tải và số vòng quay lớn. Tuy nhiên, phương pháp
này đơn giản nên vẫn được áp dụng nhiều trong thí nhiệm xác định tổn hao cơ
giới của động cơ.
1.2.3. Xác định tổn thất ma sát bằng phương pháp đo công suất kéo động

cơ
Công suất tổn thất cơ giới của động cơ là công suất ma sát và cản của
các chi tiết chuyển động trong động cơ, nó gây ra cản lại sự làm việc của
động cơ. Do vậy ta có thể đo cơng cản này bằng phương phỏp dựng mt ng

Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí §éng lùc.


- 26 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

cơ điện kéo động cơ đốt trong, cơng suất kéo của động cơ điện chính là cơng
suất cản hay công suất tổn hao cơ giới của động cơ đốt trong.
Việc đo cơng suất kéo của động cơ điện có thể thực hiện bằng cách đo
năng lượng điện tiêu tốn cho động cơ điện do. Dùng động cơ điện kéo động
cơ đốt trong ở mỗi một chế độ tốc độ và đo công suất kéo của động cơ ở chế
độ tốc độ đó ta xác định được các tổn hao cơ giới của động cơ ở các chế độ
khác nhau.
Phương pháp này đơn giản nhưng cho kết quả với độ chính xác khơng
cao vì điều kiện ma sát trong động cơ khi được kéo khác với điều kiện ma sát
trong trường hợp động cơ làm việc ở điều kiện nhiệt độ và áp suất trong động
cơ. Để giảm ảnh hưởng này, trước khi đo phải vận hành động cơ đến nhiệt độ
ổn định ở chế độ tốc độ cần đo tổn hao cơ giới. Hiệu suất truyền động của hệ
thống dẫn động cũng ảnh hưởng đến sai số cho phép đo.
1.2.4. Xác định tổn thất cơ giới bằng đường Wilian
Phương pháp này xác định tổn hao cơ giới dựa trên việc phân tích
đường đặc tính pe = f(gct) hay đảo ngược lại là gct =Ψ(pe), trong đó pe là áp
suất có ích trung bình và gct là lượng nhiên liệu cấp cho một chu trình của

động cơ. Đường đặc tính này có thể xây dựng dựa trên các đường đặc tính tải
động cơ.

gct=ψ(pe)

A

pe

B

Hình 1.2 Đường đặc tính nhiên liệu tiêu th gct ph thuc ti pe.
Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.


- 27 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

Đường đặc tính gct =Ψ(pe) ứng với một chế độ tốc độ n = const của
động cơ được biểu diễn trên hình 1. Đường cong cắt trục tung gct tại điểm B
tương ứng tải trọng bằng 0 (động cơ chạy không kéo tải) và lượng nhiên liệu
cấp cho chu trình khơng tải gct-khơng tải. Ta nhận thấy với tải trọng pe <50% pmax
thì đường cong gct =Ψ(pe) gần như tuyến tính. Nếu kéo dài đoạn tuyến tính n
ày về phía trái cắt trục hồnh tại điểm A thì đoạn AO sẽ biểu diễn tổn hao cơ
giới của động cơ pm.
Thực vậy, ta biết pi = pm + pe, tại điểm O ta có áp suất có ích trung bình
pe = 0. Do đó, tại điểm gốc này pi = pm, tức là đoạn AO = pm. Tại O, lượng
tiêu thụ nhiên liệu chu trình gct-khơng tải là để khắc phục ma sát trong động cơ,

tức là cân bằng với tổn hao cơ giới.
Quy trình thí nghiệm để xác định tổn hao cơ giới bằng phương pháp
đường Wilian như sau:
+ Tiến hành thí nghiệm động cơ trên băng lấy các đặc tính tải biểu diễn
lượng tiêu thụ nhiên liệu của động cơ theo tải pe. Để xây dựng được đường
đặc tính này, ta phải điều chỉnh tay điều khiển để thay đổi tải của động cơ
trong khi giữ tốc độ không đổi và đo tải trọng và lượng tiêu thụ nhiên liệu.
+ Vẽ đường cong trên giấy ô li với các tỉ lệ xích trên các trục nhất định.
+ Kéo dài đoạn tuyến tính của đường cong cho cắt trục hồnh tại một
điểm nào đó, ví dụ gọi là A, thì đoạn OA chính là đoạn biểu diễn áp suất tổn
thất cơ giới trung bình pm.
+ Tính cơng tổn hao cơ giới của động cơ từ áp suất tổn hao cơ giới
trung bình vừa xác định.
Trên thực tế, rất khó xác định chính xác cơng st tổn hao cơ giới Nm.
Phương pháp quay trực tiếp bằng động cơ điện tương đối thuận tiện, đơn giản,
nhưng do cắt phun nhiên liệu hoặc cắt tia lửa điện làm cho áp suất và nhiệt độ
trong xylanh khác xa so với lúc động cơ hoạt động, phụ tải tác động lên các
chi tiết cũng như nhiệt độ dầu bôi trơn trên bề mặt các chi tit cng khỏc, gõy
Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khÝ §éng lùc.


- 28 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

nên ảnh hưởng khơng nhỏ đến giá trị đo được về tổn thất cơ giới. Phương
pháp ngắt từng xylanh tuần tự cho các xylanh cũng xảy ra tương tự, ngồi ra
ngắt một xylanh có thể gây ảnh hưởng tới cơng suất chỉ thị của xylanh khác.
Ví dụ: cắt tia lửa điện một xi lanh của động xăng có thể làm thay đổi lượng

khí nạp của xylanh lân cận, do đó làm thay đổi cơng suất chỉ thị của các
xylanh đó. Vì vậy, cùng một động cơ, các số liệu thu được về tổn hao cơ giới
bằng các phương pháp khác nhau thường có sai lệch lớn.
1.3. Quy luật chỏy của động cơ diesel
1.3.1. Diễn biến quỏ trỡnh chỏy
ở động cơ diesel, nhiên liệu được phun trực tiếp vào buồng cháy tại
cuối hành trình nén. Gặp khơng khí nén có áp suất và nhiệt độ cao, nhiên liệu
tự bốc cháy khơng cần nguồn lửa từ bên ngồi.
Cơ chế tự bốc cháy của nhiên liệu và đặc tính lan tràn ngọn lửa trong
buồng cháy động cơ diesel đến nay chưa được giải thích một cách hồn chỉnh
như đối với động cơ đốt cháy cưỡng bức. Việc phân chia quá trình cháy thành
các giai đoạn và đặt tên cho các giai đoạn ấy cịn mang tính chất quy ước và
chưa thống nhất trong nhiều sách giáo khoa về động cơ.
Trên cơ sở đồ thị công chỉ thị khai triển và một số điểm đặc trưng, có
thể chia q trình cháy nhiên liệu trong động cơ diesel thành 4 giai đoạn sau:
giai đoạn cháy trễ; giai đoạn cháy nhanh; giai đoạn cháy chính (chỏy t t);
giai on chỏy rt.

Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.


- 29 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hà Nội

p

Z'

Z

C"
i

C'

i

II

III

IV

C1


s

Đ CT

Hỡnh 1.3 Quỏ trỡnh chỏy trong ng c diesel biểu diễn trên đồ thị công
mở rộng p-ϕ
C’- Thời điểm phun nhiên liệu C1- Thời điểm nhiên liệu cháy

ϕs - Góc phun sớm

ϕi – Góc cháy trễ

Giai đoạn I - Cháy trễ. Bắt đầu từ lúc nhiên liệu thực tế được phun
vào buồng cháy (điểm c’) và kết thúc khi xuất hiện những trung tâm cháy đầu
tiên, việc xác định thời điểm xuất hiện những trung tâm cháy đầu tiên trong
buồng cháy rất khó nên người ta quy ước thời điểm cuối giai đoạn cháy trễ là
lúc đường cong áp suất trong xylanh tách khỏi đường nén lí thuyết (điểm c1).
Các thông số đặc trưng cho giai đoạn cháy trê của q trình gồm:
- Thời gian cháy trễ tính bằng giây (ti) hoặc góc cháy trễ tính theo góc
quay trục khuỷu (ϕi).
- Lượng nhiên liệu được phun vào buồng cháy trong giai đoạn cháy trễ
(gi).
Thời gian cháy trễ ở động cơ diesel kéo dài khoảng vài phần nghìn
giây, trong thời gian đó có khoảng 30÷40% lượng nhiên liệu chu trình được
đưa vào buồng cháy, đặc biệt ở một số động cơ diesel cao tốc, lượng nhiên
liệu phun trong giai on ny cú th ti 100%.
Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.


- 30 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

Giai đoạn II – Cháy nhanh (khơng điều khiển). Bắt đầu từ lúc đường áp
suất cháy tách khỏi đường nén lí thuyết (điểm c1) và kéo dài cho đến lúc áp
suất cháy đạt giá trị cực đại (điểm z’).
Từ những trung tâm cháy hình thành trong giai đoạn I, ngọn lửa phát
triển và bao trùm khắp không gian buồng cháy. Tốc độ toả nhiệt rất lớn trong
điều kiện thể tích khơng gian cơng tác nhỏ làm cho nhiệt độ và áp suất của
môi chất công tác tăng lên đột ngột. Giai đoạn II của q trình cháy có thể coi
như tương ứng với q trình cấp nhiệt đẳng tích và được đánh giá bằng các

thông số sau:
Tốc độ tăng áp trung bình:
wtb =

áp suất cháy cực đại:
Tỷ số tăng áp suất: λ =

p z ' − pc1
;
∆ϕ

(1-31)

pz'=pz = pmax ;
p z'
;
pc

Các thơng số trên có ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc của động cơ và
sự hao mòn các chi tiết thuộc cơ cấu truyền lực. áp suất cháy cực đại càng cao
thì các chi tiết chịu lực phải có kích thước càng lớn. Tốc độ tăng áp suất trung
bình là thơng số quyết định độ “cứng” và độ ồn của động cơ khi làm việc. ở
động cơ diesel, trị số của wtb thường nằm trong khoảng (2,0÷6,0 kG/cm2/độ
góc quay trục khuỷu).
Sự thay đổi áp suất mơi chất cơng tác trong giai đoạn II của q trình
cháy phụ thuộc trước hết vào quy luật cung cấp nhiên liệu và thời gian cháy
trễ.
Hai yếu tố quyết định lượng nhiên liệu tập trung trong buồng cháy tại
thời điểm cuối giai đoạn cháy trễ (gi ) là lượng nhiên liệu gi đã được chuẩn bị
cùng với lượng nhiên liệu tiếp tục được phun vào sẽ bốc cháy mãnh liệt trong

Häc viªn: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.


- 31 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

điều kiện nồng độ ơxy lớn, thể tích cơng tác của xylanh nhỏ nên tốc độ toả
nhiệt và tốc độ tăng áp suất rất cao.
Giai đoạn III – Cháy từ từ (cháy có điều khiển). Bắt đầu từ lúc áp suất
cháy đạt giá trị cực đại (điểm z’) và kết thúc khi áp suất trong xylanh bắt đầu
giảm (điểm z).
Giai đoạn III có thể coi như tương ứng với quá trình cấp nhiệt đẳng áp
của chu trình cấp nhiệt hỗn hợp. Động cơ cao tốc thường kết thúc quá trình
phun nhiên liệu ở giai đoạn II của quá trình cháy, nên giai đoạn III chỉ diễn ra
trong một thời gian rất ngắn.
Vào giai đoạn III, mặc dù quá trình cháy vẫn diễn ra mạnh mẽ nhưng
áp suất môi chất cơng tác hầu như khơng tăng do thể tích cơng tác tăng nhanh.
Nhiệt độ của môi chất công tác đạt giá trị cực đại vào cuối giai đoạn III. ở chế
độ định mức, nhiệt độ cực đại nằm trong khoảng (1800÷ 2300) 0K đối với
động cơ hai kỳ thấp tốc và (2000÷2400) 0K đối với động cơ bốn kỳ cao tốc.
Cũng vào cuối giai đoạn III, phần lớn nhiên liệu cung cấp cho chu trình
đã đốt cháy, sản vật cháy trong xylanh tăng nhanh, nồng độ ôxy giảm đáng
kể. Nếu chất lượng phun và hồ trộn nhiên liệu khơng tốt, sẽ có những khu
vực buồng cháy tập trung nhiều nhiên liệu hoặc có các hạt nhiên liệu có kích
thước lớn chưa kịp bay hơi. Lượng ơxy cịn lại khó tiếp xúc với các phần tử
nhiên liệu và ơxy hố nó một cách hoàn toàn. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao,
các phần tử nhiên liệu bị phân huỷ, các bon trong nhiên liệu được giải phóng

dưới dạng bồ hóng. Dạng các bon này khó bị ơxy hố, khơng được đốt cháy ở
giai đoạn sau và sẽ bị thải ra ngoài theo khí thải (khí thải có mầu đen).
Giai đoạn IV – Giai đoạn cháy rớt. Cháy rớt là hiện tượng cháy kéo dài
trên đường giãn nở. ở động cơ diesel, hiện tượng cháy rớt thường nghiêm
trọng hơn ở động cơ xăng vì rất khó tạo ra một hỗn hợp cháy đồng nhất trong
một thời gian ngắn. Vì vậy, mặc dù sử dụng nhiều biện pháp hồ trộn nhiên
liệu với khơng khí trong buồng cháy, đối với động cơ diesel vẫn phi s dng
Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lùc.


- 32 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hà Nội

h s d lng khụng khớ khỏ ln (=1,2ữ2,0).
Hin tượng cháy rớt có hại về mọi phương diện vì:
- Tăng tổn thất cho nước làm mát do bề mặt tiếp xúc giữa môi chất công
tác với vách xylanh lớn khi pistonđã rời xa ĐCT.
- Tăng tổn thất nhiệt theo khí thải do một phần nhiên liệu khơng kịp cháy
thải ra ngồi và do mơi chất cơng tác có nhiệt độ cao vào cuối hành trình giãn
nở.
-Nhiệt độ cao của mơi chất cơng tác trong xylanh được duy trì lâu có thể
làm xuppáp, đỉnh piston quá nóng, làm kẹt các xéc măng,…
1.3.2. Đặc điểm của quá trình cháy trong động cơ diesel
Quá trình cháy trong động cơ diesel là được tính từ thời điểm nhiên liệu
thực tế được phun vào buồng cháy. Để có thời gian cần thiết cho quá trình
hình thành hỗn hợp nhiên liệu- khơng khí và chuẩn bị cho hỗn hợp bốc cháy,
nhiên liệu được phun vào buồng cháy trước khi piston tới ĐCT. Góc quay của
trục khuỷu tính từ thời điểm phun nhiên liệu đến ĐCT được gọi là góc phun

sớm. Trị số của góc phun sớm thường xê dịch trong khoảng (ϕs = 10÷400) và
phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo và tốc độ quay của động cơ. Tồn bộ q
trình phun nhiên liệu kéo dài khoảng 25÷300 góc quay trục khuỷu.
Hiện tượng tự bốc cháy nhiên liệu trong động cơ diesel rất phức tạp. ở
đây nhiệt độ của khơng khí trong buồng cháy khơng đủ cao để có thể phá huỷ
cấu trúc bên trong các phân tử hyđrocacbon như trong trường hợp đốt cháy
bằng tia lửa điện. Một số học thuyết về sự bốc cháy nhiên liệu còn cho rằng
hiện tượng tự bốc cháy nhiên liệu trong động cơ diesel là kết quả của hàng
loạt q trình hố học với sự hình thành những hợp chất trung gian để dẫn đến
hình thành những phần tử hoạt tính. Với một nồng độ nhất định, những phần
tử hoạt tính này đóng vai trị những trung tâm cháy đầu tiên, mở đầu các phản
ứng oxy hoá dây chuyền có toả nhiệt. Như vậy, trong giai đoạn cháy tr
Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.


- 33 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

động cơ diesel đã diễn ra hàng loạt các quá trình trung gian trong việc hình
thành và chuẩn bị cho hỗn hợp cháy tự bốc cháy. Những quá trình đó là: phá
huỷ các tia nhiên liệu thành những hạt nhỏ và phân bố chúng trong thể tích
buồng cháy, sấy nóng và hố hơi các hạt nhiên liệu, hình thành những hợp
chất trung gian và những trung tâm cháy đầu tiên. Thời gian diễn ra tất cả các
quá trình trên được gọi là thời gian cháy trễ τi. Thời gian cháy trễ dài hay
ngắn có ảnh hưởng rất lớn đến tồn bộ q trình cháy và sự làm việc của động
cơ.
Nếu thời gian cháy trễ τi (hoặc góc cháy trễ ϕi = 6.n τi) dài, lượng nhiên
liệu tập trung trong buồng cháy tại thời điểm cuối giai đoạn I sẽ lớn. Kết quả

là tốc độ tăng áp suất trong xylanh ở giai đoạn II càng lớn, động cơ làm việc
“cứng” và “ồn”, tải trọng động tác động lên cơ cấu truyền lực sẽ lớn.
Tốc độ quay của động cơ càng cao thì hậu quả của hiện tượng cháy trễ
và cháy rớt càng nghiêm trọng. Chính vì vậy, với những giải pháp kỹ thuật
hiện có, tốc độ quay của động cơ diesel chưa vượt quá 5000vg/ph (trong khi
tốc độ quay của động cơ xăng đã đạt 20.000vg/ph).
Giảm thời gian cháy trễ là một trong các biện pháp cơ bản nhằm hoàn
thiện quá trình cháy trong động cơ diesel, đặc biệt đối với động cơ diesel cao
tốc. Có thể rút ngắn thời gian cháy trễ ở động cơ diesel bằng các biện pháp
sau:
- Sử dụng nhiên liệu có trị số Xe cao.
- Tăng chất lượng phun nhiên liệu.
- Tăng cường vận động rối trong buồng cháy.
- Tăng tỷ số nén để nâng cao áp suất và nhiệt độ của khơng khí trong
buồng cháy...
ở động cơ diesel rất khó tạo ra một hỗn hợp cháy đồng nhất. Tại các
khu vực của buồng cháy ở xa các tia nhiên liệu, hỗn hợp nhiên liệu - khụng
Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.


- 34 -

Trung tâm Sau Đại học - Trường ĐHBK Hµ Néi

khí q lỗng, khơng đủ để bốc cháy (α >αmax). Còn ở khu vực trung tâm các
tia nhiên liệu có mật độ các hạt nhiên liệu rất lớn, hỗn hợp nhiên liệu- khơng
khí ở đây q đậm, vượt q giới hạn bốc cháy (α <αmin). Khu vực có lợi nhất
cho q trình cháy khởi phát là vỏ ngồi của chùm tia nhiên liệu, ở đó các hạt
nhiên liệu có kích thước nhỏ chuyển động cùng với khơng khí. Q trình cháy

nhiên liệu ở động cơ diesel khơng bắt đầu từ một điểm như ở động cơ đốt
cháy bằng tia lửa điện. Trong thể tích buồng cháy có thể xuất hiện nhiều trung
tâm cháy tại những khu vực có điều kiện thích hợp. Để phân biệt với mơ hình
“cháy bề mặt” ở động cơ xăng, có thể gọi mơ hình bốc cháy nhiên liệu trong
động cơ diesel là “cháy thể tích” của một hỗn hợp khơng đồng nhất.
Q trình đốt cháy nhiên liệu trong động cơ đốt trong thực chất là q
trình ơxy hố những thành phần cháy được của nhiên liệu (các bon, hyđrô và
một lượng rất nhỏ các tạp chất như lưu huỳnh, phốt pho, vannađi,..) theo các
phương trình hố học dưới đây.
C + O2 → CO2
1
H 2 + O2 → H 2 O
2
S + O2 → SO2

Trong một số trường hợp, ví dụ khi động cơ làm việc với hỗn hợp cháy
đậm (α <1) hoặc khi nhiên liệu khơng được hồ trộn đều với khơng khí, sản
phẩm q trình cháy của các bon (C) khơng phải là cacbonic (CO2) mà là ôxit
cacbon (CO).
2C + O2 → 2CO

Trong các phương trình trên:
C, H, S - Những chất cháy được có trong thành phần của nhiên liệu.
O2 - oxy được nạp vào xylanh cùng với khơng khí và oxy cú trong
thnh phn ca nhiờn liu
Học viên: Ngô Văn Thanh - Cao học 2005
Bộ môn: Động cơ đốt trong Viện Cơ khí Động lực.