Thông số đặc trung của động cơ đốt trong

Chơng 3
Các thông số đặc trng cho sự làm việc của
động cơ
3.1. Các thông số chỉ thị và có ích của động cơ
3.1.1. áp suất chỉ thị trung bình và công suất chỉ
thị
Đồ thị chỉ thị dùng để biểu diễn chu trình công tác và
diện tích giới hạn bởi các đờng cong của đồ thị biểu diễn công
chỉ thị của chu trình. Trên hình 3.1 là các đồ thị chỉ thị của
các chu trình công tác của động cơ.
p

p

r

a
a)

V

b)

V

r

c)

pk

pk

a

a

pr

pr

r

d)

Hình 3-1. Các đồ thị chỉ thị của chu trình công tác
a. §éng c¬ bèn kú; b. §éng c¬ hai kú; c. Đồ thị thải và nạp của động
cơ bốn kỳ không tăng áp; d. Đồ thị thải và nạp của động cơ bốn kỳ
tăng áp.

Từ các đồ thị thấy rằng, ở động cơ bốn kỳ diện tích của
đồ thị xác định công sau một chu trình (hình 3.1a) bao gồm
29


diện tích tơng ứng với phần công dơng nhận đợc sau các kỳ
nén và cháy giÃn nở và diện tích tơng ứng với phần công âm
của chất khí khi thực hiện các quá trình thải và nạp.
ở động cơ piston để làm sạch và nạp đầy xylanh cần phải
tiêu tốn công, công này là công âm (hình 3.1 c). ở động cơ
tăng áp bằng tuabin khí công này có thể là công âm hoặc

công dơng (hình 3.1 d). Công của chất khí trong quá trình
trao đổi khí thờng đợc tính vào tổn thất cơ khí trong động
cơ.
ở động cơ hai kỳ, toàn bộ diện tích của đồ thị chỉ thị là
công dơng (hình 3.1 b). Công chỉ thị Li càng lớn thì việc sử
dụng có hiệu quả thể tích công tác Vh càng cao.
Giả thiết rằng, trên đỉnh piston chịu một áp suất không
đổi pi, thực hiện công sau một hành trình piston bằng công
chỉ thị Li của chất khí sau một chu trình, thì:
Li = pi .Vh

áp suất pi đợc gọi là áp suất chỉ thị trung bình. Từ việc xác
định áp suất chỉ thị trung bình ta thấy rằng trị số của áp
suất chỉ thị trung bình chính là chiều cao của hình chữ nhật
có cạnh đáy bằng thể tích công tác V h, còn diện tích của hình
chữ nhật bằng diện tích của đồ thị công chỉ thị.
với một kích thớc xylanh đà cho, công chỉ thị tỷ lệ với áp
suất chỉ thị trung bình pi nên có thể dùng áp suất chị thị
trung bình để đánh giá mức độ hoàn thiện của chu trình
công tác. áp suất chỉ thị trung bình pi càng lớn thì thì công
chỉ thị Li sẽ càng cao và nh vậy thì việc sử dụng thể tích công
tác Vh sẽ càng hiệu quả hơn. Trị số lớn nhất của áp suất chỉ thị
trung bình ở các động cơ khác nhau phụ thuộc vào hàng loạt
các yếu tố: phơng pháp tạo hỗn hợp, đặc điểm của chu trình
đợc thực hiện, hệ số d lợng không khí, hệ số nạp
Khi biết áp suất chỉ thị trung bình p i, thể tích công tác Vh,
số xylanh i và số vòng quay trục khuỷu là n, có thể xác định
công suất chỉ thị theo công thc:
Ni =

30

i.Vh .n. pi
30τ


Trong ®ã: Ni tÝnh theo kW; Vh - lÝt; pi - MPa (MN/m2); n vßng/phót; τ - sè kú cđa ®éng c¬: τ = 4 ®éng c¬ bèn kú; τ = 2
động cơ hai kỳ.
Tích số i.Vh là thể tích công tác của toàn bộ động cơ.
Công suất chỉ thị của động cơ phụ thuộc vào áp suất chỉ
thị trung bình pi và số vòng quay n. Khi tăng p i và n công suất
chỉ thị và mức độ sử dụng thể tích công tác của xylanh tăng
lên. áp suất chỉ thị trung bình có thể tăng lên nhờ hoàn thiện
quá trình nạp bằng cách tăng áp suất p k. Việc tăng số vòng quay
bị hạn chế bởi vì nó làm tăng sự hao mòn của các chi tiết và
các tổn thất khác. Do vậy ngời ta căn cứ vào kích thớc và công
dụng của động cơ để lựa chọn số vòng quay. Những động cơ
cần có thời gian phục vụ dài, trong khi kích thớc và trọng lợng
không lớn nh các động cơ trên các trạm nguồn điện tĩnh tại,
động cơ tàu thủy cỡ lớn thờng là động cơ có số vòng quay nhỏ.
Các động cơ vận tải nh đầu máy xe lửa, máy kéo và đặc biệt
là động cơ máy bay, động cơ ôtô, để đảm bảo kích thớc nhỏ
gọn ngời ta thờng dùng các động cơ tốc độ cao.
3.1.2. áp suất có ích bình quân và công suất có ích
Công chỉ thị do chất khí sinh ra bên trong xylanh đợc
truyền đến trục thu công suất qua piston, thanh truyền và trục
khuỷu. Một phần công sẽ bị tiêu hao do tổn thất ma sát giữa
xéc măng và piston với thành xylanh, ma sát trong các ổ của
đầu to thanh truyền và trục khuỷu. Ngoài ra một phần công
suất còn mất mát để khắc phục sức cản khí động xuất hiện

khi quay và khi các chi tiết dao ®éng, ®Ĩ dÉn ®éng c¬ cÊu
phèi khÝ, b¬m níc, b¬m dầu, bơm nhiên liệu và các cơ cấu
khác. ở động cơ bốn kỳ, công chỉ thị còn bị mất mát một
phần khi thải khí thải và nạp đầy xylanh. Toàn bộ công suất tơng ứng với các tổn hao nói trên gọi là công suất tổn hao cơ
khí và đợc ký hiệu là Nm. Công suất có ích là công suất nhận
đợc trên trục của động cơ và nhỏ hơn công suất chỉ thị một
trị số bằng công suất tổn hao c¬ khÝ Nm:
Ne = Ni − N m

31


Công suất có ích của động cơ đợc xác định bằng cách đo
động cơ trên các thiết bị phanh chuyên dùng. Trên đó ngời ta
đồng thời xác định đợc hai thông số là mômen xoắn có ích M e
của động cơ và số vòng quay n của trục khuỷu.
Công suất có ích đợc xác định bằng công thức:
Ne =

M e .n
9550

Trong đó: Ne - kW; n - vòng/phút; Me - N.m.
Công chỉ thị của chu trình L i sau khi trừ đi các tổn hao
cơ khí Lm sẽ còn lại công có ích Le. Ta cũng có thể dùng đại lợng
công quy dẫn có ích của chu trình - áp suất có ích trung bình
(pe) - để so sánh và đánh giá tính hiệu quả của toàn bộ động
cơ.
pe =

Le Li Lm
=
= pi pm
Vh
Vh

Khi đó công suất có ích Ne có thể đợc tính theo công thức:
Ne =

p e .i.Vh .n
30τ

Trong ®ã: Ne - kW; pe - MPa; i - số xylanh; Vh - thể tích công
tác của mét xylanh tÝnh b»ng lÝt; n - vßng/phót; τ - số kỳ của
động cơ.
Từ biểu thức trên kết hợp với biểu thức xác định N e theo mô
men xoắn Me, có thể xác lập mối quan hệ giữa áp suất có ích
trung bình Pe và mô men xoắn có ích Me theo biểu thức:
0,00314.M e .
pe =
[MPa]
i.Vh

Trị số áp suất có ích trung bình của động cơ khi làm việc
ở chế độ toàn tải thay đổi trong khoảng (0,5 ữ 2) MPa hay (5 ữ
20) KG/cm2.
3.2. Các thông số đánh giá tính kinh tế của động cơ
Nhiệt lợng nhận đợc khi đốt cháy nhiên liệu không biến
hoàn toàn thành công cơ học mà bị mất đi một phần. ở động
cơ thực phần nhiệt lợngnày bị mất mát khi thải khí và do

truyền nhiệt cho nớc làm mát. Ngoài ra một phần nhiệt bị mất
32


mát do truyền nhiệt cho dầu bôi trơn, truyền nhiệt cho môi trờng xung quanh bằng bức xạ và do cháy không kiệt của nhiên
liệu.
Mức độ sử dụng nhiệt của chu trình công tác, nghĩa là
tính kinh tế của chu trình đợc đánh giá bằng hiệu suất chỉ
thị i, là tỷ số giữa nhiệt lợng Qi tơng ứng với công chỉ thị và lợng nhiệt toàn bộ đa vào động cơ do đốt cháy nhiên liệu:
i =

Qi 3600.N i
3600
=
=
GT
Q
GT .H u
.H u
Ni

Trong đó:
3600 - đơng lợng nhiệt của công , kJ;
Ni công suất chỉ thị, kW;
GT lợng tiêu hao nhiªn liƯu trong mét giê, kg/h hay
3
m /h.
Hu – nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg hay kJ/m3.
Tỷ số GT/Ni biểu diễn lợng nhiên liệu tiêu hao để nhận đợc 1
kW công suất chỉ thị trong một giờ, đợc gọi là suất tiêu hao

nhiên liệu chỉ thị gi. Khi ®ã ta cã:
ηi =

3600
g i .H u

Trong ®ã: gi - kg/kW.h.
Để đánh giá tính kinh tế nhiên liệu của động cơ ngời ta
dùng hiệu suất có ích e là tỷ số giữa phần nhiệt lợng biến
thành công có ích và phần nhiệt lợng đa vào động cơ:
e =

3600
g e .H u

Suất tiêu hao nhiên liệu có ích:
ge =

GT
Ne

Trong đó: ge kg/kW.h
Hiệu suất chỉ thị khi toàn tải nằm trong khoảng (0,25 ữ
0,53) và hiệu suất có ích nằm trong khoảng (0,22 ữ 0,42). Hiệu
suất cơ khí khi toàn tải nằm trong khoảng (0,70 ữ 0,92).
33


3.3. Các thông số đánh giá mức độ hoàn thiện về
mặt kết cấu

Để đánh giá, so sánh các động cơ khác nhau cần phải có
tập hợp các thông số cơ bản đặc trng cho sự hoàn thiện của
chu trình công tác, tính kinh tế của động cơ, mức độ sử dụng
thể tích công tác, khối lợng và kích thớc bao của động cơ Một
trong những thông số cơ bản đánh giá mức độ sử dụng công
suất chỉ thị để biến thành công suất có ích là hiệu suất cơ
khí, là tỷ số giữa công suất có ích và công suất chỉ thị:
m =

Ne
Ni

Hiệu suất cơ khí phụ thuộc vào kết cấu động cơ, vật liệu
và chất lợng gia công các bề mặt làm việc của các chi tiết, chất
lợng lắp ghép, chất lợng dầu bôi trơn, chế độ làm việc của
động cơ
Tơng tự nh áp suất chỉ thị và áp suất có ích trung bình,
để đánh giá tổn hao cơ khí có thể sử dụng áp suất tổn hao
cơ khí trung bình pm đợc xác định theo công thức:
1 m τ
p m = 0,00314.M e .
.
η m i.Vh
Trong ®ã: pm tính bằng MPa.
Từ các biểu thức xác định công suất, tính kinh tế nhiên
liệu và hiệu suất cơ khí ta cã:
p
η
g
ηm = e = e = e

pi η i
gi
Mét th«ng số cơ bản khác đánh giá mức độ sử dụng thể
tích công tác của xylanh là công suất lít công suất tính trên
một lít thể tích công tác của động cơ:
Nl =

Ne
p .n
= e
[kW/lít]
i.Vh
30

Ngoài ra ngời ta còn dùng thông số công suất piston (công
suất tính trên một đơn vị diện tích đỉnh piston), công suất

34


trọng lợng để đánh giá mức độ hoàn thiện của động cơ về
mặt kết cấu.
3.4. Các thông số đánh giá mức độ độc hại của khí
thải
Ngoài sản phẩm cháy hoàn toàn bao gồm khí cácbôníc và
hơi nớc trong sản phẩm cháy của động cơ đốt trong còn chứa
một hàm lợng không lớn các chất độc hại, đặc trng cho mức độ
độc hại của khí thải động cơ.
Đó là các sản phẩm do nhiên liệu cháy không hoàn toàn nh
oxit các bon (CO), các thành phần hydrocacbon khác nhau (HC),

trong đó phải kể đến cả hơi nhiên liệu cha cháy hết, muội
than và các sản phẩm oxy hóa của nitơ với không khí (NO x) tạo
ra ở nhiệt độ cao khi cháy. Tính chất độc hại càng tăng khi
nhiên liệu có pha các chất phụ gia để chống kích nổ (etyl
chì).
Oxit cacbon đợc tạo ra khi đốt cháy hỗn hợp giàu ( < 1) do
không thể oxi hoá hoàn toàn nhiên liệu. Hàm lợng oxit cacbon
trong động cơ đốt cháy cỡng bứốnc thể tới 6% tính theo thể
tích. ở động cơ diesel do lu«n lu«n thõa kh«ng khÝ (α > 1) nên
hàm lợng oxit cacbon rất thấp, chỉ khoảng (0,2 ữ 0,3)%.
Việc tạo ra hydrocacbon (HC) sẽ làm chậm, thậm chí làm
ngừng hoàn toàn các phản ứng oxi hoá trong các lớp màng mỏng
của hỗn hợp giữa không khí với nhiên liệu trong buồng cháy.
Trong toàn bộ phần khối lợng hydrocacbon tái hợp trong động cơ
thì có 60% trong khí thải, 20% lọt xuống cácte, 20% còn lại là
hơi xăng bay hơi qua lỗ thông hơi của thùng nhiên liệu và bộ
chế hòa khí.
Để ngăn ngừa hiện tợng thoát hydrocacbon thùng nhiên liệu
và cácte vào không khí, ngời ta thực hiện việc thông gió cỡng
bức cácte để dẫn hơi xăng vào đờng ống nạp.
Nitơ là một khí trơ trong điều kiện khí quyển, nhng ở
nhiệt độ cao lại bị oxi hóa. Phản ứng oxi hóa xảy ra khá nhanh
khi nhiệt độ lớn hơn 2300 0K để tạo thành oxit nitơ (có đến
95% lợng oxit nitơ đợc tạo ra chứa trong khí thải). Trong không
35


khí, oxit nitơ sẽ phản ứng từ từ để tạo ra NO 2 độc hơn rất
nhiều so với NO.
Hàm lợng HC, CO, NO2 đợc xác định bằng các dụng cụ đo

chuyên dùng có thang đo đợc khắc theo % thể tích (đối với CO)
và phần triệu thể tích (đối với HC và NO x). Lấy ví dụ đối với
HC:
rHC =

V HC
.10 6
VCM

Trong đó:
rHC hàm lợng thể tích của hydrocacbon trong khí thải
tính bằng phần triệu;
VHC thể tích của hydrocacbon tÝnh b»ng m3;
VCM – thĨ tÝch khÝ th¶i, m3.
Trong khí thải của động cơ diesel còn chứa một lợng khói
đen (bồ hóng) bản thân nó rất ít độc hại nhng lại hấp thụ với
bendpiren là một loại cacbua thơm và tạo thanh hợp chất có tác
dụng bám dính rất mạnh.
Hàm lợng các chất độc trong khí thải ở các chế độ làm
việc khác nhau thay đổi trong một phạm vi rất rộng. Trị số của
nó đợc thống kê trong bảng 3.1.
Bảng 3.1 Hàm lợng các chất độc hại trong khí thải
Loại động
cơ

HC (phần
triệu)

CO (%)

NOx (phần
triệu)

Động cơ
đốt cháy cỡng bức
Động cơ
diesel
buồng cháy
thống nhất
Động cơ
diesel
buồng cháy
phân chia

100 ữ 3500

0,2 ữ 6,0

400 ÷ 4500

50 ÷ 1000

0,05 ÷
0,30

200 ÷ 2000

0,1 ÷
0,3

50 ÷ 300

0,03 ÷
0,05

200 ÷ 1000

0,1 ÷
0,15

36

Khãi
®en
(g/m3)
0,05


Vấn đề ô nhiễm không khí do khí thải của động cơ đốt
trong đối với các thành phố lớn và các nớc công nghiệp phát triển
đang là vấn đề lớn cần đợc khắc phục. Ngời ta đa ra các tiêu
chuẩn để đánh giá động cơ về mức độ làm độc hại môi trờng. Các tiêu chuẩn này phụ thuộc vào rÊt nhiỊu u tè, vÝ dơ
®iỊu kiƯn sư dơng ®éng cơ, số lợng xe sử dụng trong thành
phố, điều kiện khí hậu và đặc biệt là trình độ phát triển
của nỊn kinh tÕ qc d©n cđa tõng níc.
ë nhiỊu níc trên thế giới ngời ta đà đa ra các tiêu chuẩn về
hàm lợng các chất độc hại đối với động cơ xăng, là loại động cơ
có khí thải độc hại hơn rất nhiều so với động cơ diesel.
Đối với động cơ diesel của xe vận tải ngời ta chỉ quy định
về mức độ nhả khói đen trong khí thải. Chỉ có những động

cơ diesel làm việc trong các hầm lò mà ở đó điều kiện thông
gió rất kém thì ngời ta mới quy định về hàm lợng cho phép
của các chất độc CO, HC, NOx trong khí thải.
3.5. Các đờng đặc tính của động cơ
Để so sánh công suất và tính kinh tế nhiên liệu của động
cơ làm việc trong những điều kiện khác nhau, ngời ta dùng các
đờng đặc tính động cơ.
Đờng đặc tính là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các
thông số cơ bản của của động cơ (công suất, mô men xoắn,
suất tiêu hao nhiên liệu, lợng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ)
và các thông số đặc trng cho chế độ làm việc của nó. Các đờng đặc tính này đợc xác định bằng cách đo động cơ trên
bệ thử.
Các chế độ làm việc của động cơ đợc đặc trng bằng phụ
tải (áp suất có ích bình quân pe) và số vòng quay của trục
khuỷu n. Các đờng đặc tính xác định quan hệ giữa các thông
số cơ bản của động cơ ở vị trí không thay đổi của cơ cấu
điều khiển (vị trí của bớm ga đối với động cơ đốt cháy cỡng
bức và thanh răng bơm cao áp đối với động cơ diesel) vào số
vòng quay gọi là đờng đặc tính tốc độ. Đờng đặc tính nhận
37


đợc khi cung cấp hoàn toàn nhiên liệu hoặc hỗn hợp cháy đợc
gọi là đờng đặc tính tốc độ ngoài. Các đờng đặc tính khác
nhận đợc ở các vị trí khác nhau của cơ cấu điều khiển đợc gọi
là đặc tính cục bộ (hay đặc tính bộ phận).
ở từng chế độ tốc độ, mô men xoắn của động cơ thay
đổi từ không (khi chạy không tải) đến giá trị lớn nhất. Lấy ví
dụ, nếu động cơ dẫn động máy phát ®iƯn ®Ĩ cung cÊp ®iƯn
cho líi ®iƯn cho c¸c hé tiêu thụ điện nh động cơ điện, các hệ

thắp sáng thì yêu cầu phải giữ cho tần số của dòng điện
không đổi và không phụ thuộc vào mức độ tiêu thụ trên lới
điện. Điều đó đạt đợc bằng cách giữ cho số vòng quay của
động cơ không thay đổi khi làm việc ở các chế độ tải khác
nhau. Yêu cầu giữ cho số vòng quay không đổi cũng đòi hỏi
đối với những động cơ dẫn động máy nén khí, máy bơm
Trong các trờng hợp này động cơ làm việc theo đặc tính phụ
tải. Đờng đặc tính phụ tải là đờng đặc tính biểu diễn mối
quan hệ giữa các thông số của động cơ và áp suất có ích trung
bình pe (hoặc là công suất). Theo đờng đặc tính tải ngời ta
có thể xác định đợc công suất lớn nhất cho phép của động cơ
ở một chế độ tốc độ đà cho và tính kinh tế khi làm việc ở các
chế độ phụ tải khác nhau.
Khi truyền công suất cho trục quay trong môi trờng có mật
độ không đổi (động cơ máy bay, động cơ tàu thủy) ngời ta
thờng giả thiết rằng, công suất đợc hấp thụ bởi chân vịt tỷ lệ
với bậc ba của số vòng quay, nghĩa là Nc = a.n3. Đờng đặc tính
của động cơ tơng ứng với quan hệ này đợc gọi là đờng đặc
tính chân vịt. Đờng đặc tính chân vịt hạn chế công suất lớn
nhất ở số vòng quay định mức và công suất nhỏ nhất khi động
cơ làm việc ở số vòng quay ổn định nhỏ nhất.
Trong điều kiện sử dụng, các động cơ đốt trong phải làm
việc trong điều kiện thay đổi rất rộng của cả số vòng quay
lẫn mô men xoắn, nghĩa là ở các chế độ khác nhau theo đặc
tính này hay đặc tính khác. Lấy ví dụ trong trờng hợp đặt
động cơ lên ôtô, số vòng quay của trục khuỷu qua ly hợp và hệ
thống truyền lực đợc nối với bánh xe sẽ tỷ lệ với tốc độ chuyển
38

®éng cđa «t«. Khi «t« chun ®éng víi tèc ®é không đổi, sức
cản chuyển động có thể thay đổi tùy theo trạng thái của mặt
đờng, độ dốc của nó cũng nh cấp gió và hớng gió mà công
suất tiêu thụ cũng sẽ thay đổi.
Ne/Neđ
m

1
2

4

3

O

n/nđm

Hình 3-4. Các đờng đặc tính của động cơ đốt trong
1. Đặc tính tốc độ ngoài; 2. Đặc tính chân vịt; 3. Đặc tính tải;
4. Đặc tính cục bộ (bộ phận).

Trên hình 3.4 giới thiệu các đờng đặc tính của động cơ
với các công dụng khác nhau. Trục hoành biểu diễn tỷ số giữa số
vòng quay bất kỳ của trục khuỷu so với số vòng quay định mức
ndm và trên trục tung biểu diễn công suất tơng đối Ne/Nedm. Đối
với động cơ xe vận tải, yêu cầu tất cả các chế độ làm việc phải
nằm trong diện tích giới hạn bởi đờng đặc tính tốc độ ngoài,
trục hoành và hai đờng thẳng đứng tơng ứng với các chế độ
cho phép. Đối với động cơ tĩnh tại, các chế độ làm việc tơng

ứng với số vòng quay không đổi của trục khuỷu đợc biểu diễn
bằng đờng thẳng đứng 3, từ giao điểm với trục hoành đến
giao điểm với đờng đặc tính tốc độ ngoài. Đờng đặc tính 2
là đặc tính chân vịt.
Ngoài các đờng đặc tính kể trên, động cơ còn có thể
làm việc theo các đờng đặc tính khác. Với mục đích xác
định điều kiện làm việc hợp lý của động cơ, ngời ta sử dụng
đờng đặc tính điều chỉnh biểu diễn quan hệ giữa công
suất, suất tiêu hao nhiên liệu và các thông số khác của ®éng c¬
39


với các thông số điều chỉnh (ví dụ góc đánh lửa sớm, góc phun
sớm nhiên liệu, nhiệt độ nớc làm mát).
3.6. Các nguyên tắc điều chỉnh công suất và số
vòng quay động cơ
Trong thời gian làm việc của động cơ, yêu cầu công suất
hoặc mômen xoắn của động cơ phải bằng công suất hoặc mô
men xoắn của thiết bị tiêu thụ. Trong trờng hợp không thoả mÃn
điều kiện trên sẽ xảy ra hai trờng hợp: Khi công suất hoặc là mô
men xoắn do động cơ sinh ra lớn hơn công suất hoặc mô men
xoắn tiêu thụ thì số vòng quay của động cơ sẽ tăng lên quá
mức. Ngợc lại, khi công suất hoặc mô men xoắn của động cơ
nhỏ hơn công suất hoặc mô men xoắn yêu cầu của thiết bị
tiêu thụ thì số vòng quay của trục khuỷu sẽ giảm dần rồi dừng
lại. Chế độ làm việc của động cơ đợc gọi là ổn định trong
giai đoạn khảo sát nếu nh số vòng quay của động cơ không
thay đổi.
Nếu thay đổi điện trở của mạch ngoài trong trờng hợp dùng
động cơ để kéo trạm phát điện hoặc là khi thay đổi sức cản

chuyển động của các phơng tiện vận tải, cần thiết phải tiến
hành điều chỉnh công suất để đảm bảo sự làm việc ổn
định của động cơ.
Chúng ta khảo sát phơng pháp điều chỉnh công suất động
cơ khi giữ nguyên số vòng quay của trục khuỷu. Khi giữ nguyên
số vòng quay không đổi, vế bên phải của biểu thức xác định
công suất, trừ áp suất có ích trung bình, còn tất cả đều không
đổi và đợc thay bằng K, nh vËy cã thÓ viÕt:
N e = K . pe

nghĩa là công suất có ích của động cơ tỷ lệ thuận với áp suất
có ích trung bình.
áp suất có Ých trung b×nh pe = pi.ηm = pi – pm do đó, công
suất có ích của động cơ cũng sẽ thay đổi bằng cách tăng hay
giảm áp suất chỉ thị trung bình. Việc điều chỉnh công suất
động cơ bằng cách thay đổi tổn thất cơ giới là hoàn toàn
không thực hiện đợc.
40


áp suất chỉ thị trung bình phụ thuộc vào các thông số sau:
- Khối lợng môi chất công tác bên trong xylanh, đợc đánh giá
bằng hệ số nạp v và khối lợng riêng của nó. Khi tăng lợng môi
chất công tác sẽ làm tăng lợng nhiệt giải phóng khi cháy, làm
tăng pi.
- Nhiệt cháy của hỗn hợp cháy Hu/.L0; trong đó L0 là lợng
không khí lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn một kilogam nhiên
liệu. Khi tăng nhiệt cháy của nhiên liệu, lợng nhiệt đợc giải
phóng khi cháy tăng lên và do đó làm cho pi tăng lên. Khi động
cơ làm việc với một loại nhiên liệu xác định (H u = const) thì

việc thay đổi nhiệt cháy của hỗn hợp cháy chỉ có thể thực
hiện đợc khi thay đổi hệ số d lợng không khí . Với việc tăng
hệ số d lợng không khí hỗn hợp sẽ nghèo đi và làm giảm áp
suất chỉ thị trung bình, khi làm giảm hỗn hợp sẽ giàu hơn và
làm tăng áp suất chỉ thị trung bình pi.
Từ sự phân tích trên, chúng ta thấy có hai phơng pháp để
điều chỉnh:
* Phơng pháp thứ nhất: Thay đổi lợng môi chất công tác mới
đi vào xylanh động cơ. Trong trờng hợp này để giảm công suất
của động cơ, ngời ta giảm lợng môi chất công tác mới nhng
không làm thay đổi thành phần của hỗn hợp cháy. Phơng pháp
điều chỉnh này đợc gọi là phơng pháp điều chỉnh số lợng và
nó đợc thùc hiƯn b»ng c¸ch dïng bím tiÕt lu (bím ga) trong đờng ống nạp động cơ. Do tác dụng tiết lu mà áp suất của môi
chất công tác sẽ giảm. Khi càng đóng kín bớm tiết lu, tiết diện
lu thông càng giảm, sức cản trên đờng ống nạp càng tăng, lợng
nạp và do đó công suất động cơ sẽ giảm đi.
Nhợc điểm của phơng án điều chỉnh số lợng là làm tăng
tổn thất bơm do hiện tợng tiết lu và làm giảm đáng kể áp suất
ở cuối quá trình nén khi động cơ làm việc ở các chế độ tải
nhỏ. Ưu điểm của phơng pháp điều chỉnh này là có thể lựa
chọn đợc hệ số d lợng không khí hợp lý, đảm bảo cháy tốt ở
tất cả các chế độ làm việc của động cơ.

41


* Phơng pháp thứ hai: ở phơng pháp thứ hai ngời ta giữ cho
khối lợng không khí đi vào xylanh không thay đổi nhng thay
đổi lợng nhiên liệu phun vào xylanh qua vòi phun, điều đó dẫn
tới làm thay đổi chất lợng hỗn hợp cháy (hệ số ) và do vậy làm

thay đổi nhiệt cháy của hỗn hợp cháy và công suất do động cơ
sinh ra, phơng pháp điều chỉnh này đợc gọi là phơng pháp
điều chỉnh theo chất lợng.
Do khối lợng không khí đi vào xylanh không đổi, khi điều
chỉnh theo chất lợng, áp suất trong xylanh ở cuối thêi kú n¹p p a,
ci thêi kú nÐn pc, nhiƯt độ cuối thời kỳ nén Tc khi giữ nguyên
số vòng quay sẽ không thay đổi.
Việc thay đổi một cách đáng kể thành phần hỗn hợp cháy
bằng phơng pháp điều chỉnh theo chất lợng không phù hợp với
động cơ tạo hỗn hợp bên ngoài. Khi tăng hệ số d lợng không khí
hỗn hợp sẽ nghèo đi, làm cho tốc độ cháy giảm xuống, công suất
và tính kinh tế nhiên liệu của động cơ đều bị giảm. Khi hỗn
hợp quá nghèo thì nhiên liệu sẽ không bắt lửa, quá trình làm
việc không ổn định và động cơ có thể bị dừng hẳn.
Đặc điểm nổi bật của quá trình tạo hỗn hợp và cháy ở
động cơ diesel là khả năng tự bốc cháy nhanh và cháy hoàn
toàn khi hệ số d lợng không khí lớn.
ở động cơ khí ga, ngời ta sử dụng phơng pháp điều
chỉnh kết hợp cả hai phơng pháp trên khi điều chỉnh kết hợp
thì việc tăng hay giảm công suất trong khu vực phụ tải lớn đợc
thay đổi bằng cách thay đổi thành phần hỗn hợp cháy trong
giới hạn trị số cho phép và ở khu vực phụ tải nhỏ bằng cách thay
đổi lợng hỗn hợp.
Việc tự động điều chỉnh công suất của động cơ để giữ
cho số vòng quay của động cơ không thay đổi là nhê bé ®iỊu
tèc.
Bé ®iỊu tèc sÏ tù ®éng ®iỊu chØnh lợng cung cấp nhiên
liệu ở một chế độ tốc đọ ®· cho cđa ®éng c¬. Cịng nhê bé
®iỊu tèc cã thể hạn chế đợc số vòng quay lớn nhất của động
cơ đảm bảo sự làm việc ổn định của động cơ ở tốc độ nhỏ

42


nhất của chế độ không tải và duy trì chế độ tốc độ đà cho
không phụ thuộc vào sự thay ®ỉi cđa phơ t¶i.

43