Tổng quan về thực nghiệm và một số tính năng kỹ
thuật cơ bản của động cơ Diesel

- 1 -

NGHIỆM VÀ MỘT SỐ TÍNH
NĂNG KỸ THUẬT CƠ BẢN
CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL - 2 -

1.1. TỔNG QUAN VỀ KHẢO NGHIỆM ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.
1.1.1. Định nghĩa và yêu cầu chung.
1.1.1.1. Định nghĩa.

Khảo nghiệm động cơ là phương pháp dùng để kiểm tra và nghiên cứu động
cơ đốt trong, để xác định các thông số cơ bản của động cơ, từ đó điều chỉnh sao cho
động cơ có độ tin cậy làm việc và tuổi bền đạt mức cao nhất.
1.1.1.2. Yêu cầu chung.
Khảo nghiệm cần phải tiến hành cho từng động cơ với mục đích kiểm tra các
thông số cơ bản và chất lượng lắp ráp của động cơ. Khảo nghiệm phải tiến hành khi
nghiệm thu lần cuối.
Các động cơ phải được khảo nghiệm định kỳ để kiểm tra các thông số, độ tin
cậy làm việc và độ bền cũng như để kiểm tra tính ổn định của động cơ.
Khảo nghiệm phải được tiến hành trong các điều kiện kỹ thuật cho phép.
1.1.2. Mục đích và nội dung nghiên cứu động cơ đốt trong.
1.1.2.1. Mục đích nghiên cứu động cơ đốt trong.
Với trình độ hiểu biết hiện nay, chúng ta chưa có khả năng xác định một cách
chính xác những tính chất đặc trưng và công dụng thực tế của động cơ đốt trong
bằng con đường tính toán lý thuyết. Bởi vậy, nghiên cứu động cơ đốt trong vẫn là
một công việc cần thiết nhằm mục đích kiểm tra các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và các
thông số của động cơ, trên cơ sở đó có thể rút ra kết luận về khả năng và phương
hướng hoàn thiện nó.
1.1.2.2. Nội dung nghiên cứu động cơ đốt trong.

không phụ thuộc vào những ngẫu nhiên bên ngoài.
Thử nghiệm trực tiếp cho phép chúng ta đánh giá với mức độ chính xác nhất
định, độ tin cậy, tuổi bền và sự hoạt động bình thường của động cơ trong điều kiện
sử dụng thực tế. Thông thường kết quả thử nghiệm thực tế có tác dụng bổ sung cho
nghiên cứu tại phòng thí nghiệm.
1.1.3. Xưởng khảo nghiệm động cơ đốt trong.
1.1.3.1. Tổ chức xưởng khảo nghiệm động cơ đốt trong.

- 4 -
Xưởng khảo nghiệm động cơ đốt trong là nơi thực hiện những công việc
nghiên cứu động cơ. Nó là một bộ phận trong cơ cấu tổ chức của một cơ sở thiết kế,
chế tạo hoặc nghiên cứu động cơ. Quy mô xưởng thí nghiệm động cơ tuỳ thuộc vào
mục tiêu, tính chất và nội dung nghiên cứu cũng như khả năng tài chính của cơ sở
quản lý. Nói chung xưởng khảo nghiệm động cơ không thể tự thoả mãn đầy đủ về
nguồn nhân lực cũng như trang thiết bị mà phải hợp tác với các cơ sở chế tạo và các
phòng khảo nghiệm khác như :“ nhiên liệu, dầu bôi trơn, sức bền vật liệu, xưởng gia
công cơ khí.v.v…
Một xưởng khảo nghiệm động cơ đốt trong bao gồm các phòng khảo nghiệm
sau :
 Phòng khảo nghiệm chi tiết động cơ.
 Phòng khảo nghiệm hệ thống nhiên liệu.
 Phòng khảo nghiệm động cơ.
 Phòng khảo nghiệm chi tiết động cơ: là nơi tiến hành nghiên cứu các chi
tiết (hoặc cụm chi tiết) riêng lẻ của động cơ hoặc chuẩn bị chúng để nghiên cứu ở
phòng khảo nghiệm. Nội dung nghiên cứu ở đây bao gồm : “ thí nghiệm về sức bền,
tuổi bền các chi tiết trên các thiết bị giá tải, kiểm tra về các kích thước, độ
cứng,.v.v... của các chi tiết so với thiết kế, phòng khảo nghiệm chi tiết động cơ cũng
là nơi đánh giá tình trạng các chi tiết tháo ra từ động cơ được nghiên cứu ở phòng
khảo nghiệm hoặc sau khi thử nghiệm thực tế. Phòng khảo nghiệm động cơ được
trang bị các thiết bị chuyên dùng để khảo nghiệm như : “ bơm dầu bôi trơn, bơm

 Khởi động.
 Hệ thống điện.
 Hệ thống thông gió.
 Những thiết bị và dụng cụ đo
1.1.3.3. Các loại phanh động cơ.
Để khảo nghiệm động cơ trên bệ thử cần phải trang bị thiết bị gây tải và tiêu
thụ công suất do động cơ sinh ra. Thiết bị gây tải cho động cơ thường được gọi là
phanh động cơ, nhiệm vụ của phanh là tạo ra momen hãm gây tải cho động cơ và

- 6 -
cho phép đo được momen quay của động cơ, hoặc công suất của động cơ từ đó ta
tính được các thông số khác có liên quan.
Tuỳ theo mức độ thuận lợi của các loại phanh mà ta có thể sử dụng một
trong các loại phanh sau :
 Phanh cơ học.
 Phanh không khí.
 Phanh điện.
 Phanh thuỷ lực.
 Phanh tổng hợp
Phanh động cơ dùng trong khảo nghiệm động cơ đốt trong phải thoả mãn
các yêu cầu sau:
 Sai số cho phép 1,5% theo TCVN_1684_75.
 Thiết bị phanh có khả năng phanh động cơ trong phạm vi tải trọng và tốc
độ quay tương đối rộng.
 Quá trình phanh phải ổn định.
 Đảm bảo duy trì một chế độ, tốc độ cho trước trong trường hợp có sự
thay đổi tải trọng không lớn trong một thời gian ngắn.
 Bảo đảm đo được số vong quay và momen chính xác.
 Có thể chạy rà động cơ.
 Sử dụng được năng lượng do động cơ phát ra trong quá trình phanh.

 Lượng tiêu hao nhiên liệu :
Tiêu hao nhiên liệu giờ được xác định bằng phương pháp cân hoặc thể tích
với sai số cho phép ±0,5% .
Tiêu hao dầu nhờn giờ được xác định bằng phương pháp cân hoặc thể tích.
Sai số đo cho phép ±0,5% , đối với động cơ diesel có lượng tiêu hao dầu đến 5kg/h
thì cho sai số đo là ±10% .
Lượng nước qua động cơ diesel được xác định nhờ lưu lượng kế hoặc ống
thắt tiêu chuẩn.
 Độ ẩm :
Để đo độ ẩm tương đối của không khí phải sử dụng ẩm kế.

- 8 -
1.1.3.5. Chuẩn bị cho khảo nghiệm động cơ.
Động cơ diesel khảo nghiệm phải qua quá trình chạy rà, điều chỉnh và chúng
phải có chứng từ phù hợp.
Thiết bị thí nghiệm để làm bệ thử khi thí nghiệm không được thay đổi những
đặc tính riêng của nó trong suốt quá trình khảo nghiệm.
Vị trí đo nhiệt độ trong ống xả chung đối với diesel không tăng áp và tăng áp
cơ khí, được quy định khoảng cách không nhỏ hơn 5 lần đường kính của ống xả kể
từ chỗ nối mặt bích của ống xả, còn nhiệt độ trong các ống xả của các xylanh thì đo
ở vị trí mà bản thiết kế cho phép, độ sâu đặt dụng dụng cụ đo phải từ 2/3 đến 3/4
đường kính ống xả.
Những dụng cụ đo nhiệt độ và độ ẩm không khí môi trường phải được bố trí
cách xa miệng ống nạp với khoảng cách 1,5m và được bảo vệ tránh các luồng
không khí và bức xạ nhiệt.
Ống thu thanh để đo tiếng ồn của động cơ được đặt cách bề mặt của động cơ
0,5m trên mặt phẳng ngang ở nơi phát ra tiếng động cực đại hoặc nơi trung tâm
trong trường âm đều, nhưng không thấp hơn 1m so với nền nhà.
Số lượng và các vị trí đo, được quy định phù hợp với kiểu loại và kích thước
của động cơ. số lượng các điểm đo không được nhỏ hơn 4.

các yêu cầu của tiêu chuẩn hay các điều kiện kỹ thuật đã được xét duyệt theo thủ tục
quy định.
 Thử hệ thống tự động của các cụm diesel máy phát điện phải được tiến
hành với khối lượng tương ứng với mức tự động hoá đã lựa chọn.
 Đo mức độ chung của âm và ghi lại thành phần quang phổ của nó phải
được tiến hành khi động cơ làm việc ở chế độ định mức với thiết bị của hệ thống
giảm âm của đường vào đường ra, bộ phận làm sạch không khí và đường ống khí
thải.
 Nếu thời gian thử lâu hơn 8 giờ thì áp suất khí quyển và độ ẩm tương đối
cứ sau 8 giờ phải đo lại.
 Các thông số ở các chế độ làm việc phải được ghi lại ở trạng thái nhiệt ổn
định của diesel.
 Khi bắt buộc phải ngừng thử, vấn đề tiếp tục thử sẽ được quyết định tuỳ
theo các nguyên nhân khi khảo nghiệm động cơ.

- 10 -
 Quá trình khảo nghiệm phải xác định :
 Áp suất không khí, nhiệt độ, độ ẩm tương đối của môi trường không khí
nơi thử.
 Áp suất và nhiệt độ của khí vào tuabin khí ở các động cơ diesel tăng áp.
 Sự đối áp suất và nhiệt độ khí trong ống xả.
 Nhiệt độ khí thải.
 Áp suất không khí và nhiệt độ ở động cơ diesel tăng áp khi có bộ phận
làm mát ( trước và sau khi làm mát).
 Nhiệt độ trong hệ thống làm mát, trong đó nhiệt độ ở các xilanh trong các
lỗ thoát từ nắp và ccác piston khi có bộ nhiệt kế.
 Áp suất và nhiệt độ trong hệ thống bôi trơn.
 Áp suất và nhiệt độ của nhiên liệu.
 Áp suất nén và áp suất cực đại của chu trình.
 Sự giảm áp ở cácte.

1.2.1.1. Định nghĩa về tính năng kỹ thuật của động cơ.
Tính năng kỹ thuật của động cơ là thuật ngữ dùng để biểu đạt mức độ và hiệu
quả thực hiện chức năng của động cơ.
1.2.1.2. Các thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ.
Thông số tính năng kỹ thuật của động cơ là các đại lượng biểu đạt mức độ
và hiệu quả làm việc của động cơ. Và có thể định lượng tính năng kỹ thuật của động
cơ đốt trong bằng ba nhóm thông số sau đây : “ tốc độ của động cơ, tải của động cơ
và hiệu suất của động cơ ”.
1.2.2. Khái niệm các thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ.
1.2.2.1. Khái niệm thông số về tính năng kỹ thuật của động cơ đốt trong.
Thông số tính năng kỹ thuật của động cơ là những đại lượng đo được khi
động cơ làm việc ở điều kiện cụ thể. Nó biểu hiện ở tốc độ, tải, và hiệu suất của
động cơ.

- 12 -
Thông số kỹ thuật của động cơ thể hiện chất lượng làm việc của động cơ
mang lại. Và các thông số làm việc này luôn luôn thay đổi theo đặc điểm khai thác
vận hành.
1.2.2.2. Tốc độ của động cơ.
Tốc độ quay ( n ).
Là số vòng quay của trục khuỷu trong một đơn vị thời gian. Đơn vị thường
dùng là vòng/phút, viết tắt là [ vg/ph ] hoặc [ rpm ].
Tốc độ quay của động cơ đốt trong thường thay đỏi trong quá trình động cơ
hoạt động tuỳ thuộc vào điều kiện làm việc hoặc yêu cầu của người vận hành động
cơ.
Cần phân biệt một số khái niệm tốc độ quay sau đây :
 Tốc độ quay danh nghĩa ( n
n
) :Là tốc độ quay do nhà chế tạo định ra và
là cơ sở để xác định công suất danh nghĩa, để tính toán các kích thước cơ bản của


- 13 -
1.2.2.3. Vận tốc trung bình của piston ( C
m
).
30
.nS
Cm  (1.1)
Trong đó : - C
m
:Vận tốc trung bình của piston, [ m/s ].
- S : Hành trình của piston, [ m ].
- n : Tốc độ quay của động cơ, [ rpm ].
Tốc độ là thông số tính năng đánh giá số chu trình công tác được thực hiện
trong một đơn vị thời gian và đặc trưng cho “tính cao tốc” của động cơ, trong đó
bao hàm hàng loạt tính chất vận hành, như cường độ làm việc, cường độ hao mòn
các bề mặt ma sát, phụ tải cơ và phụ tải nhiệt, v.v..
Căn cứ vào tốc độ, động cơ đốt trong được phân thành : “động cơ thấp tốc,
động cơ trung tốc và động cơ cao tốc’’, cả tốc dộ quay (n) và vận tốc trung bình đều
được dùng làm tiêu chí để đánh giá tính cao tốc.
1.2.2.4. Tải của động cơ.
Tải là đại lượng đặc trưng cho số cơ năng mà động cơ phát ra trong một chu
trình công tác hoặc trong một dơn vị thời gian. Các đại lượng dùng để đánh giá tải
của động cơ đốt trong bao gồm : “ áp suất trung bình, công suất, momen quay ”.
1. Áp suất trung bình của chu trình.
Áp suất trung bình của chu trình là đại lượng được xác định bằng tỷ số giữa
công sinh ra trong một chu trình ( gọi tắt là công chu trình) và dung tích công tác
của xy lanh.

s

V
W
P  (1.5)
Trong đó : - W
ct
: Công của chu trình, [ J ].
- W
t
: Công lý thuyết của chu trình, [ J ].
- W
i
: Công chỉ thị của chu trình, [ J ].
- W
e
: Công có ích của chu trình, [ J ].
- W
m
: Công tổn thất cơ học, [ J ].
 Công chỉ thị (W
i
).
Là công do môi chất công tác sinh ra trong mọt chu trình thực tế, trong đó
chưa xét đến phần tổn thất cơ học. Có thể xác định công chỉ thị như sau :
W
i
= Q
1
- Q
i
= Q

m
).
Là công tiêu hao cho các hoạt động mang tính chất cơ học khi thực hiện một
chu trình công tác.
Các dạng tổn thất năng lượng sau đây thường được tính vào công tổn thất cơ
học :

- 15 -
 Tổn thất do ma sát giữa các chi tiết của động cơ chuyển động tương đối
với nhau.
 Phần năng lượng tiêu hao cho việc dẫn động các thiết bị và cơ cấu của bản
thân động cơ, như : bơm nhiên liệu, bơm dầu bôi trơn, bơm nước làm mát, cơ cấu
phân phối khí, v.v..
 Tổn thất bơm.
 Công có ích ( W
e
).
Là công thu được ở đầu ra của trục khuỷu. đó là phần cơ năng thực tế có thể
sử dụng được để dẫn động hộ tiêu thụ công suất.
W
e
= Q
1
- Q
e
= W
i
- W
m
(1.7)

inVP
N
si
i
...

(1.8)

z
inVP
N
se
e
...
 (1.9)
Trong đó :
i_ số xylanh của động cơ.
z_Hệ số kỳ ; z =1 đối với động cơ hai kỳ; z = 2 đối với động cơ 4 kỳ.
 Công suất danh nghĩa ( N
en
).
Là công suất có ích lớn nhất mà động cơ có hể phát ra một cách liên tục
trong khoảng thời gian không giới hạn ở những điều kiện quy ước mà không bị quá
tải về cơ và nhiệt.
Các điều kiện cơ bản quy ước khi xác định công suất danh nghĩa của động cơ
đốt trong bao gồm:
 Điều kiện khí tượng tiêu chuẩn.
 Tốc độ quay danh nghĩa.
 Loại nhiên liệu và chất bôi trơn xác định.
 Trang thiết bị phụ trợ cho động cơ khi đo công suất, v.v..

_ Áp suất cục bộ hơi nước trong không khí ẩm ở điều kiện động cơ làm
việc,(mmHg).
 Công suất cực đại ( N
emax
).
Là công suất có ích lớn nhất mà động cơ có thể phát ra trong một thời gian
nhất định mà không bị quá tải.
 Công suất sử dụng ( N
es
).
Là công suất có ích do người thiết kế tổ hợp động cơ - hộ tiêu thụ công suất
khuyến cáo sử dụng để vừa phát huy hết tính năng của động cơ vừa đảm bảo độ
bền, độ tin cậy cần thiết.
1.2.2.5. Hiệu suất của động cơ.
1. Khái niệm.
Hiệu suất là đại lượng đánh giá hiệu quả biến đổi nhiệt năng thành cơ năng.
Để đánh giá mức độ tổn thất trong từng công đoạn của cả quá trình biến đổi
năng lượng, người ta đưa ra các khái niệm hiệu suất sau đây : “ Hiệu suất lý thuyết,
hiệu suất chỉ thị, hiệu suất cơ học, hiệu suất có ích” .
 Hiệu suất lý thuyết (η
t
).
Hiệu suất lý huyết là hiệu suất nhiệt của chu trình nhiệt động lý thuyết.
 Hiệu suất chỉ thị (η
i
).
Hiệu suất chỉ thị là hiệu suất nhiệt của chu trình nhiệt động thực tế.

i
=

W
1 (1.12)
- 18 -
 Hiệu suất có ích ( η
e
).
Hiệu suất có ích là đại lượng đánh giá tất cả các dạng tổn thất năng lượng
trong quá trình biến đổi nhiệt năng thành cơ năng có ích ở động cơ. Và nó được xác
định bằng công thức như sau :
η
e
= 
1Q
We
η
i
. η
t-i
= ηt .η
t-i
.η
m
(1.13)

Trong đó: Η
t-I
_ Hệ số diện tích đồ thị công, nó đặc trưng cho mức độ khác

h
: Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ.
- N
e
: Công suất có ích của động cơ.
 Đơn vị thường dùng của G
h
là [ kg/h ] hoặc [ lít/h ].
 Đơn vị thường dùng của g
e
là [ g/Kw.h ] hoặc [ g/HP.h ]. - 19 -


Chương 2
XÁC ĐỊNH MỘT SỐ
THÔNG SỐ TÍNH NĂNG KỸ
THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG
CƠ D12 KHI SỬ DỤNG NHIÊN
LIỆU BIODIESEL TỪ DẦU
THỰC VẬT. - 20 -
2.1. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH MỘT SỐ ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA
ĐỘNG CƠ DIESEL.
2.1.1. Tổng quan về đặc tính của động cơ.
2.1.1.1. Định nghĩa.
Đặc tính động cơ là hàm số (hay đồ thị) thể hiện sư biến thiên cuả các thông
số công tác cơ bản của động cơ thay đổi theo một thông số khác hoặc thay đổi theo
một thông số nào đó gây ảnh hưởng tới chu trình công tác của động cơ.
Như vậy một thông số khác hoặc nhân tố nào đó kể trên được coi là biến số
độc lập .
Ví dụ : Nếu một biến số độc lập là tải trọng của động cơ thì đặc tính được gọi
là đặc tính tải và có thể biểu diễn dưới dạng hàm số như sau :
X
i
= f (N
e
, p
e
, M
e
) khi n= const

chế độ làm việc hợp lý cho động cơ.
Các đặc tính được sử dụng nhiều trong động cơ gồm có :
 Đặc tính tốc độ ( đặc tính ngoài và đặc tính bộ phận ).
 Đặc tính tải.
 Đặc tính tổng hợp.
 Đặc tính không tải.
 Đặc tính điều tốc.
 Đặc tính chân vịt.
 Đặc tính điều chỉnh.
Các dặc tính của động cơ được xác định bằng thực nghiệm trên bệ thử động
cơ.

- 21 -
Trong phạm vi của đề tài này ta chỉ tìm hiểu đặc tính không tải và đặc tính
tải của động cơ diesel D12 sử dụng nhiên liệu diesel so với nhiên liệu Biodiesel từ
dầu thực vật.
2.1.2. Các biểu thức dùng để phân tích đặc tính của động cơ diesel.
Muốn phân tích đặc tính của động cơ cần lập mối quan hệ toán học giữa các
chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ, như công suất có ích N
e
, mômen có ích M
e
, áp
suất có ích trung bình P
e
, suất tiêu hao nhiên liệu có ích g
e
, lượng tiêu hao nhiên liệu
giờ G
h


im
g
ct
L
o
H
m
P
i
P
e k
...  ; (P
a
) ( 2.2 )



mi
g
ct
L
o
H
n
N
e
N
e
M

30
.
.


 ; (kg/s) ( 2.5 )
Trong đó :
- n: Tốc độ quay của động cơ; (vòng/phút).
- V
h
: Thể tích công tác của xi lanh; (m
3
).
- H: Nhiệt trị; (J/kg)
- 
k
: Khối lượng riêng của không khí; (kg/m
3
).
2.1.2.1. Đặc tính không tải.
1. Khái niệm.
Đặc tính không tải là hàm số (hay đồ thị ) thể hiện sự biến thiên của lượng
tiêu hao nhiên liệu trong một giờ (G
h
) theo số vòng quay khi động cơ không mang
tải (P
e
= N
e
=0) do đó 

từ n
min
đến n
max
bằng cách tác dộng vào cơ cấu điều khiển.
2.1.2.2. Đặc tính tải.
1. Khái niệm.
Đặc tính tải là hàm số (hay dồ thị ) thể hiện sự biến thiên của suất tiêu hao
nhiên liệu (g
e
), lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ (G
nl
) và các thông số khác
của động cơ theo công suất, mômen quay hoặc áp suất có ích trung bình khi động
cơ chạy ở vòng quay không đổi.
X
i
= f (N
e
, M
e
, p
e
) khi n = const
2. Công dụng:
 Qua đặc tính tải có thể xác định suất tiêu hao nhiên liệu g
e
,G
h
và các

ct
L
o
k
z
i
V
N
e
g
e
G
h
h
...
30
.
.



; (kg/s) ( 2.7 )
Trong đó : - n: Tốc độ quay của động cơ; (vòng/phút).
- V
h
: Thể tích công tác của xi lanh; (m
3
).
- H: Nhiệt trị; (J/kg).
- 

- 24 -
men cản M
c
. Phanh được lắp trực tiếp với trục khuỷu của động cơ hoặc thông qua
hộp biến tốc.
Tuỳ theo nguyên tắc tạo ra momen cản mà ta dùng các loại phanh sau:
 Phanh cơ khí.
 Phanh không khí.
 Phanh thuỷ lực.
 Phanh điện.
 Sau đây ta dùng phanh điện gồm phanh điện dòng một chiều và phanh
điện dòng xoay chiều. Để xác định công suất có ích của động cơ ta dùng một trong
hai loại phanh trên và được tính theo công thức như sau :
 Đối với phanh điện dòng một chiều thì N
e
(hp) có công thức tính như sau:
),(
.
.36,1 hp
IU
N
e



(2.8)
 Đối với phanh điện dòng xoay chiều thì N
e
(hp) có công thức tính như
sau:

- η
m
: Hiệu suất cơ giới của máy phát ở phụ tải đã cho.

Trích đoạn Đặc tính của Biodiesel.

---