Đề cương bài giảng Lý thuyết động cơ ô tô

 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN 
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG 
 HỌC PHẦN: LÝ THUYẾT ĐỘNG CƠ Ô TÔ 
 SỐ TÍN CHỈ: 02 
 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: CAO ĐẲNG CHÍNH QUY 
 NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ 
Hưng Yên, năm 2015 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 1 
CHƢƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 
1.1. Động cơ đốt trong 
Động cơ đốt trong là một trong các loại động cơ nhiệt, biến đổi nhiệt năng của 
nhiên liệu thành cơ năng. Động cơ nhiệt hoạt động với hai quá trình cơ bản như sau: 
- Đốt cháy nhiên liệu, giải phóng hóa năng thành nhiệt năng và gia nhiệt cho môi 
chất công tác. Trong giai đoạn này xảy ra các hiện tượng lý hoá rất phức tạp. 
- Biến đổi trạng thái của môi chất công tác, hay nói cách khác, môi chất công tác 
thực hiện chu trình nhiệt động để biến đổi một phần nhiệt năng thành cơ năng. 
Trên cơ sở đó có thể phân loại động cơ nhiệt thành hai loại chính là động cơ đốt 
ngoài và động cơ đốt trong. 
Ở động cơ đốt ngoài, ví dụ máy hơi nước cổ điển trên tàu hỏa, hai giai đoạn trên xảy 
ra ở hai nơi khác nhau. Giai đoạn thứ nhất xảy ra tại buồng đốt và nồi xúp-de, kết quả 
được hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao. Còn giai đoạn thứ hai là quá trình giãn nở của 
hơi nước trong buồng công tác và sinh công làm quay bánh xe. 
Ở động cơ đốt trong, hai giai đoạn trên diễn ra tại cùng một vị trí, đó là bên trong 
buồng công tác của động cơ. 
Hai loại động cơ nói trên đều có hai kiểu kết cấu, đó là động cơ kiểu pít tông và 
kiểu tuabin theo sơ đồ dưới đây, hình 1-1. 
Hình 1-1. Động cơ đốt trong thuộc họ động cơ nhiệt 
Do giới hạn của giáo trình, chúng ta chỉ xét động cơ đốt trong kiểu pít tông và từ 
đây gọi vắn tắt là động cơ đốt trong (ĐCĐT). Trong thực tế, động cơ kiểu tuabin là đối 
tượng khảo sát của chuyên ngành máy tuabin. 
Động cơ nhiệt 
Động cơ đốt ngoài Động cơ đốt trong 
Kiểu pít tông 
iston 
Kiểu tuabin Kiểu pít tông Kiểu tuabin Kiểu rô to 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 2 
1.2. So sánh động cơ đốt trong với các loại động cơ nhiệt khác 
Ƣu điểm Nhƣợc điểm 
- Hiệu suất có ích e lớn 
nhất, có thể đạt tới 50% hoặc 
hơn nữa. Trong khi đó, máy 
hơi nước cổ điển kiểu pít tông 
chỉ đạt khoảng 16%, tuabin 
hơi nước từ 22 đến 28%, còn 
tuabin khí cũng chỉ tới 30%. 
- Kích thước và trọng 
lượng nhỏ, công suất riêng 
lớn. Do đó, động cơ đốt trong 
rất thích hợp cho các phương 
tiện vận tải với bán kính hoạt 
động rộng. 
- Khởi động, vận hành 
và chăm sóc động cơ thuận 
tiện, dễ dàng. 
- Khả năng quá tải kém, cụ thể không quá 10% 
trong 1 giờ. 
- Tại chế độ tốc độ vòng quay nhỏ, mô men sinh ra 
không lớn. Do đó, động cơ không thể khởi động được 
khi có tải và phải có hệ thống khởi động riêng. 
- Công suất cực đại không lớn. Ví dụ, một trong 
những động cơ lớn nhất thế giới là động cơ của hãng 
MAN B&W có công suất 68.520 kW (số liệu 1997), 
trong khi tuabin hơi bình thường cũng có công suất tới 
vài chục vạn kW. 
- Cấu tạo phức tạp, giá thành chế tạo cao. 
- Nhiên liệu cần có những yêu cầu khắt khe như 
hàm lượng tạp chất thấp, tính chống kích nổ cao, tính tự 
cháy cao... nên giá thành cao. Mặt khác, nguồn nhiên 
liệu chính là dầu mỏ ngày một cạn dần. Theo dự đoán, 
trữ lượng dầu mỏ chỉ đủ dùng cho đến giữa thế kỷ 21. 
- Ô nhiễm môi trường do khí thải và ồn. 
Tuy nhiên, với những ưu điểm nổi bật như trên, động cơ đốt trong hiện nay vẫn là 
máy động lực chủ yếu, đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các lĩnh vực của đời sống 
con người như giao thông vận tải, xây dựng, khai thác mỏ, nông nghiệp, ngư 
nghiệp...Theo các nhà khoa học, trong vòng nửa thế kỷ tới vẫn chưa có động cơ nào có 
thể thay thế được động cơ đốt trong. 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 3 
1.3. Phân loại động cơ đốt trong 
 §éng c¬ ®èt trong cã thÓ ®-îc ph©n lo¹i theo nhiÒu tiªu chÝ kh¸c nhau: 
Tiêu chí phân 
loại 
 Các loại động cơ 
Theo cách thực 
hiện chu trình 
công tác 
 Động cơ bốn kỳ: Là động cơ có chu trình công tác thực hiện sau 
bốn hành trình của pít tông hay hai vòng quay của trục khuỷu. 
 Động cơ hai kỳ: Là động có chu trình công tác thực hiện sau hai 
hành trình của pít tông hay một vòng quay của trục khuỷu. 
Theo nhiên liệu 
Động cơ nhiên liệu lỏng: như xăng, điêzen (diesel), cồn pha xăng 
hoặc điêzen (diesel), dầu thực vật... 
Động cơ nhiên liệu khí: Nhiên liệu khí bao gồm: khí thiên nhiên 
(Compressed Natural Gas - CNG), khí hoá lỏng (Liquidfied 
Petroleum Gas - LPG), khí lò ga, khí sinh vật (Biogas)... 
Động cơ nhiên liệu kép (Dual Fuel) ví dụ như động cơ gas+ xăng, 
ga + điêzen (diesel) 
 Động cơ đa nhiên liệu (Multi Fuel) như động cơ có thể dùng được 
cả điêzen (diesel) và xăng, hoặc động cơ dùng cả xăng và khí đốt. 
Theo phương 
pháp hình thành 
khí hỗn hợp 
 Hình thành hỗn hợp bên ngoài xy lanh như động cơ xăng dùng bộ 
chế hòa khí hoặc hệ thống phun xăng gián tiếp (phun vào đường 
nạp). 
Hình thành hỗn hợp bên trong xy lanh như động cơ điêzen (diesel) 
hay động cơ phun xăng trực tiếp (Gasoline Direct Injection - GDI) 
vào xy lanh. 
Theo phương 
pháp đốt cháy 
hỗn hợp 
Động cơ đốt cháy cưỡng bức như động cơ xăng. 
Động cơ cháy do nén như động cơ điêzen (diesel). 
Theo phương 
pháp nạp 
Động cơ không tăng áp: không khí hay hỗn hợp được hút vào xy 
lanh bởi sự chênh áp giữa đường nạp và xy lanh. 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 4 
Động cơ tăng áp: không khí hay hỗn hợp được nén trước khi nạp 
vào xy lanh. 
Theo tốc độ trung bình của pít tông 
Gọi tốc độ trung bình của pít tông là cm. Dễ dàng tính được 
30
n.S
cm (m/s) với S 
là hành trình pít tông (m) và n là tốc độ vòng quay của trục khuỷu (v/ph). Theo cm 
người ta phân loại động cơ như sau: 
Động cơ tốc độ thấp 3,5 m/s cm 6,5 m/s 
Động cơ tốc độ trung 
bình 
6,5 m/s cm 9 m/s 
Động cơ cao tốc cm 9 m/s 
Theo dạng chuyển động 
của pít tông 
Động cơ pít tông tịnh tiến thường gọi ngắn gọn là động cơ 
pít tông. Đa số động cơ đốt trong là động cơ pít tông. 
Động cơ pít tông quay hay động cơ rôto do Wankel phát 
minh năm 1954 nên còn gọi là động cơ Wankel. 
Theo cách bố trí xy lanh Thứ tự bố trí xy lanh 
 Động cơ thẳng hàng 
 Động cơ chữ V 
Hình 1-2: Động cơ thằng hàng 
Hình 1-3: Động cơ chữ V 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 5 
 Động cơ đối đỉnh 
 Động cơ hình sao 
1.4. Nguyên lý làm việc của động cơ đốt trong loại trục khuỷu – thanh truyền 
1.4.1. Sơ đồ nguyên lý và cấu trúc cơ bản 
Cấu tạo của động cơ đốt trong bao gồm: 
a. Cơ cấu sinh lực gồm: 
1. Bộ hơi: Xy lanh, cụm pít tông, nắp máy 
2. Bộ phận chuyển động và dự trữ năng lượng: Trục khuỷu, thanh truyền, bánh đà. 
b. Các hệ thống và cơ cấu khác: 
1. Cơ cấu phối khí: Cụm xuppap hút và xả, trục cam, cơ cấu dẫn động trục cam. 
2. Hệ thống bôi trơn: Cácte dầu, bơm dầu, lọc dầu, các tuyến dầu, két làm mát dầu 
3. Hệ thống làm mát: Két nước, bơm nước, áo nước, van hằng nhiệt, đường ống nước 
4. Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Hệ thống nhiên liệu dùng chế hòa khí hoặc phun xăng, 
hệ thống nhiên liệu đông cơ điêzen (diesel). 
5. Hệ thống điện động cơ: Hệ thống khởi động, hệ thống cung cấp điện 
Hình 1-4: Động cơ đối đỉnh 
Hình 1-5: Động cơ 
hình sao 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 6 
Cấu trúc cơ bản Lƣợc đồ 
Hình 1-6: Cấu trúc động cơ 4 kỳ 
1. Trục khuỷu 2. Thanh truyền 
3. Xy lanh 4. Pít tông 
5. Xuppap nap 6. Họng hút 
7.Trục cam nạp 8.Trục cam xả 
9. Xuppap xả 10.Nắp máy 
11. Đường ống xả 
1.4.2. Các khái niệm và thông số cơ bản của động cơ đốt trong 
Dựa vào lược đồ hình 1-7. Ta có thể đưa ra một số khái niệm cơ bản sau: 
Quá trình công tác là tổng hợp tất cả biến đổi của môi chất công tác xảy ra trong xy 
lanh của động cơ và trong các hệ thống gắn liền với xy lanh như hệ thống nạp - thải. 
Chu trình công tác là tập hợp những biến đổi của môi chất công tác xảy ra bên 
trong xy lanh của động cơ và diễn ra trong một chu kì. 
Kỳ là một phần của chu trình công tác xảy ra khi pít tông dịch chuyển một hành trình. 
 Điểm chết: Trong hoạt động của cơ cấu sinh lực có hai khái niệm điểm chết: điểm 
chết của pít tông và điểm chết của trục khuỷu. 
 Điểm chết của pít tông là điểm mà tại đó pít tông có vận tốc bằng 0, hoặc diễn giải 
theo một cách khác: là điểm pít tông ở vị trí cao nhất hoặc thấp nhất trong lòng xy lanh. 
Như vậy pít tông có 2 điểm chết (hình 1.8) là điểm chết trên (ĐCT) và điểm chết dưới 
(ĐCD). Điểm chết trên của pít tông là điểm mà pít tông cách xa đường tâm trục khuỷu 
1
2
3
456
§CT
§CD
S
D
Hình 1-7: Lược đồ động cơ bốn kỳ 
1. Trục khuỷu 2. Thanh truyền, 
3. Piston 4. Xuppáp thải(xả) 
5. Vòi phun (động cơ diesel) hay bugi 
(động cơ xăng), 
6. Xuppáp nạp 
ĐCT. Điểm chết trên 
ĐCD. Điểm chết dưới 
S. Hành trình piston 
D. Đường kính xy lanh 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 7 
nhất. Điểm chết dưới của pít tông là điểm mà pít tông cách tâm trục khuỷu một khoảng 
ngắn nhất. 
 Điểm chêt của trục khuỷu cũng có hai vị trí là điểm chết trên (ĐCT) và điểm chết dưới 
(ĐCD), là các điểm mà tại đó đường tâm của má khuỷu trùng với đường tâm của thanh 
truyền. 
 Hành trình pít tông (S): Là khoảng cách giữa hai điểm chết (m). 
 Thể tích công tác Vh là khoảng không gian trong lòng xilanh được tính từ mặt đỉnh pít 
tông ở ĐCD tới mặt đỉnh pít tông ở ĐCT. 
 Thể tích buồng cháy Vc là khoảng không gian trong lòng xilanh được tính từ mặt đỉnh 
pít tông ở ĐCT tới bề mặt của vòm nắp máy bao kín phía trên xy lanh. 
 Thể tích toàn phần Va là khoảng không gian trong lòng xilanh được tính từ mặt đỉnh 
pít tông ở ĐCD tới bề mặt của vòm nắp máy bao kín phía trên xy lanh . 
 Tỷ số nén  là tỷ số giữa thể tích lớn nhất( thể tích toàn phần Va) và thể tích nhỏ nhất 
(thể tích buồng cháy Vc ): 
c
h
c
ch
min
max
V
V
1
V
VV
V
V
  (1.1) 
Hình 1-8: Các vị trí điểm 
chết của ĐCĐT 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 8 
1.4.3. Nguyên lí làm việc của động cơ xăng 1 xy lanh 
 Động cơ bốn kỳ có chu trình công tác được thực hiện sau bốn hành trình của pít 
tông hay hai vòng quay của trục khuỷu. 
Hành trình thứ nhất: hành trình nạp( HÚT), hình 1-10 
Pít tông đi từ ĐCT xuống ĐCD tạo nên độ chân không trong xy lanh. Hoà khí từ 
đường nạp gọi là khí nạp mới được hút vào xy lanh qua xuppáp nạp đang mở và hoà trộn 
với khí sót của chu trình trước tạo thành hỗn hợp công tác. Xuppáp nạp mở sớm một góc 
là 1 tại điểm d1 trước khi pít tông đến ĐCD để tăng tiết diện lưu thông của dòng khí nạp. 
Hình 1-9: Đồ thị mô tả các quá trình làm việc của động cơ bốn kỳ không tăng áp 
a. Đồ thị công b. Đồ thị pha 
Hình 1-12: Hành trình 
cháy trong động cơ 
xăng 
Hình 1-13: Hành 
trình xả trong động 
cơ xăng 
Hình 1-10. Hành 
trình nạp của động 
cơ xăng 
Hình 1-11: Hành 
trình nén trong động 
cơ xăng 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 9 
Hành trình thứ hai: hành trình NÉN , hình 1-11 
Pít tông đi từ ĐCD lên ĐCT. Xuppáp nạp đóng muộn một góc 2 tại điểm d2 trước 
ĐCT nhằm tận dụng quán tính của dòng khí nạp để nạp thêm. Hỗn hợp công tác bị nén 
khi hai xuppáp cùng đóng dẫn tới tăng áp suất và nhiệt độ trong xy lanh. Tại điểm c’ gần 
ĐCT tương ứng với góc s, bugi bật tia lửa điện. Góc s được gọi là góc đánh lửa sớm. 
Sau một thời gian chuẩn bị rất ngắn, quá trình cháy thực sự diễn ra làm cho áp suất và 
nhiệt độ trong xy lanh tăng lên rất nhanh. 
Hành trình thứ ba: hành trình cháy- giãn nở (NỔ ), hình 1-12 
Pít tông đi từ ĐCT xuống ĐCD. Sau ĐCT, quá trình cháy tiếp tục diễn ra nên áp 
suất và nhiệt độ tiếp tục tăng, sau đó giảm do thể tích xy lanh tăng nhanh. Khí cháy giãn 
nở sinh công. Gần cuối hành trình, xuppáp thải mở sớm một góc 3 tại điểm b’ để thải tự 
do một lượng đáng kể sản vật cháy ra khỏi xy lanh vào đường thải. 
Hành trình thứ tƣ: hành trình thải (XẢ), hình 1-13 
 Pít tông đi từ ĐCD lên ĐCT, sản vật cháy bị thải cưỡng bức do pít tông đẩy ra khỏi 
xy lanh. Để tận dụng quán tính của dòng khí nhằm thải sạch thêm, xuppáp thải đóng 
muộn sau ĐCT một góc 4 ở hành trình nạp của chu trình tiếp theo. 
1.4.4. Nguyên lí làm việc của động cơ điêzen (diesel) 1 xy lanh 
 Nguyên lý làm việc của động cơ điêzen (diesel) 4 kỳ cũng tương tự như động cơ 
xăng , gồm các kỳ HÚT-NÉN-NỔ-XẢ, nhưng có một số nét khác biệt: 
Hình 1-14: Hành trình 
hút trong động cơ diesel 
Hình 1-15: Hành trình 
nén trong động cơ diesel 
Hình 1-17: Hành trình 
xả trong động cơ diesel 
Hình 1-16: Hành trình 
cháy động cơ diesel 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 10 
Hành trình nạp( HÚT) , hình 1-14 
Pít tông đi từ ĐCT xuống ĐCD, xuppap nạp mở, xuppap thải đóng. Không khí 
được hút vào trong xy lanh qua xuppap nạp. Xuppap nạp mở sớm một góc 1 trước ĐCT 
để tăng lượng không khí nạp vào xy lanh. 
Hành trình NẾN ,hình 1-15 
 Pít tông đi từ ĐCD lên ĐCT, các xuppap đóng kín, không khí trong xy lanh bị nén 
lại tới nhiệt độ và áp suất cao, nhiệt độ buồng cháy động cơ điêzen (diesel) lúc này 
khoảng 500- 8000C. Cuối hành trình nén, vòi phun phun nhiên liệu vào trong buồng cháy 
của động . 
Hành trình cháy- giãn nở ( NỔ), hình 1-16 
Nhiên liệu (dầu điêzen (diesel)) áp suất cao(115kg/cm2- 1900kg/cm2) phun vào 
không khí được nén đến áp suất và nhiệt độ cao trong buồng cháy nên tự bốc cháy. Quá 
trình cháy sinh công đẩy pít tông đi xuống ĐCD. Cuối hành trình cháy, xuppap thải mở 
sớm một góc 2 trước ĐCD nhằm tận dụng quán tính của dòng khí để thải một phần khí 
cháy ra ngoài. 
Hành trình thải( XẢ),hình 1-17 
Pít tông đi từ ĐCD đến ĐCT, xuppap thải mở, khí cháy được đẩy ra ngoài qua 
xuppap thải. Xuppap thải đóng sau ĐCT một góc 3 nhằm mục đích thải hết sản vật cháy 
ra ngoài 
Sau khi kh¶o s¸t, ta rót ra mét sè nhËn xÐt nh- sau: 
- Trong bèn hµnh tr×nh chØ cã mét hµnh tr×nh sinh c«ng. C¸c hµnh tr×nh cßn l¹i ®Òu 
tiªu hao c«ng tõ ®éng n¨ng cña c¸c chi tiÕt chuyÓn ®éng quay nh- b¸nh ®µ, trôc khuûu... 
- C¸c xu p¸p ®Òu cã c¸c gãc më sím vµ ®ãng muén nh»m th¶i s¹ch vµ n¹p ®Çy. TËp 
hîp c¸c gãc më sím ®ãng muén cña xu p¸p ®-îc gäi lµ pha phèi khÝ, h×nh 1-5, b. Gi¸ trÞ 
tèi -u cña pha phèi khÝ cïng c¸c gãc phun sím vµ ®¸nh löa sím s rÊt khã x¸c ®Þnh b»ng 
tÝnh to¸n nªn th-êng ®-îc lùa chän b»ng thùc nghiÖm. 
- Trong kho¶ng gãc 1 + 4 (cuèi qu¸ tr×nh th¶i, ®Çu qu¸ tr×nh n¹p), h×nh 1-5, b, hai 
xu p¸p ®Òu më. Do ®ã 1 + 4 ®-îc gäi lµ gãc trïng ®iÖp cña xu p¸p. 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 11 
*) Nguyên lí làm việc của động cơ 2 kì , hình 1-18 và 1-19 
Hành trình thứ nhất: 
Pít tông đi chuyển từ ĐCT đến ĐCD, 
khí đã cháy và đang cháy trong xy 
lanh giãn nở sinh công. Khi pít tông 
mở cửa thải A, khí cháy có áp suất cao 
được thải tự do ra đường thải. Từ khi 
pít tông mở cửa quét B cho đến khi 
đến điểm chết dưới, khí nạp mới có áp 
suất cao nạp vào xy lanh đồng thời 
quét khí đã cháy ra cửa A. 
Như vậy trong hành trình thứ 
nhất gồm các quá trình: cháy giãn nở, 
thải tự do, quét khí và nạp khí mới. 
Hành trình thứ hai: 
Pít tông di chuyển từ ĐCD đ ... 
nghiệm của  trình bày dưới đây ứng với trường hợp bướm ga mở hoàn toàn và tốc 
độ vòng quay n ở chế độ định mức (chọn trước theo kinh nghiệm). 
 i: Giới hạn cháy hỗn hợp đồng nhất xăng- không 
khí được xác định trong phòng thí nghiệm hoá nhiên 
liệu có giá trị khá hẹp: 0,4 - 0,5 <  < 1,5 - 1,6. Trong 
thực tế, để động cơ làm việc ổn định, vùng giá trị của 
 còn hẹp hơn nữa (trong phạm vi đường liền trên 
hình 6-23). Khi tăng , ban đầu i tăng do hỗn hợp 
nhạt dần từ chế độ rất đậm và đậm rồi đạt cực đại với 
 = 1,15 - 1,20, tại đây hỗn hợp cháy nhanh và kiệt 
nhất. Sau đó i giảm vì hỗn hợp tiến dần đến quá 
nhạt. Từ đồ thị i dễ dàng xác định được đồ thị 

i , 
hình 6-23, với 
max
i 


tại  = 0,60 - 0,90. 
 v: Như đã xét, hệ số nạp v phụ thuộc rất nhiều 
yếu tố, nhưng ảnh hưởng lớn nhất là độ mở bướm ga 
và tốc độ vòng quay. Hai thông số này khi lấy đặc 
tính điều chỉnh  được giữ cố định. Vì thế có thể coi 
v không thay đổi. 
 m: Theo công thức 
v
i
m
m
k
p




1
1 . Do tốc độ 
vòng quay n, độ mở bướm ga, nhiệt độ làm mát và 
nhiệt độ dầu bôi trơn không đổi nên pm = const. Vì 
vậy m sẽ có dạng của 

i và cũng đạt cực đại tại  = 
0,60- 0,90. 
Từ đó ta có thể phân tích đặc tính điều chỉnh 
như sau. 
Hình 6-23: Các biến số của 
đặc tính điều chỉnh  trong 
động cơ xăng 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 101 
 Ne: Theo công thức nkN mv
i
e 


2 . Do n = const 
và v nên Ne chỉ phụ thuộc 

i và m và sẽ có dạng 
như trên hình 6-24 với Nemax = 0,60 - 0,90. 
 ge: Theo công thức 
mi
e
k
g

4 và với diễn biến của 
i và v nói trên thì ge đạt các tiểu trong khoảng giữa 
của các giá trị ứng với imax và mmax, hình 6-24. 
Trong thực tế gemin = 1,05 - 1,10. 
Nhận xét: Khi thay đổi chế độ tốc độ và vị trí bướm ga sẽ được họ các đặc tính điều 
chỉnh  khác nhau. Càng đóng nhỏ bướm ga thì hệ số khí sót r tăng nên tốc độ cháy 
giảm và giới hạn cháy càng bị thu hẹp. Điều đó dẫn tới Nemax và gemin càng giảm và 
càng sát nhau hơn. Càng tăng tốc độ vòng quay thì thời gian giành cho một chu trình 
giảm, đồng thời hệ số nạp v càng giảm và, hệ số khí sót r tăng cũng dẫn tới kết quả 
tương tự. Bộ dữ liệu thu được về Nemax và gemin dùng để thiết kế và điều chỉnh bộ 
chế hoà khí hoặc hệ thống phun xăng cho động cơ xăng. 
Động cơ điêzen 
Đối với động cơ điêzen, khi lấy đặc tính điều chỉnh  phải giữ tốc độ vòng quay và 
tất cả các thông số điều chỉnh khác như góc phun sớm, nhiệt độ làm mát, nhiệt độ 
dầu bôi trơn... không đổi ở các giá trị hợp lý. Để thay đổi  phải thay đổi lượng 
nhiên liệu cung cấp cho động cơ bằng cách thay đổi lượng nhiên liệu chu trình gct. 
Khi thay đổi , các biến số đặc tính thay đổi như sau. Tất cả các giá trị kinh nghiệm 
của  trình bày dưới đây ứng với trường hợp tốc độ vòng quay n ở chế độ định mức 
(chọn trước theo kinh nghiệm). 
 i: Hỗn hợp dầu điêzen- không khí là hỗn hợp 
không đồng nhất có giới hạn cháy rất rộng: 0,4 - 
0,5 <  < 10. Khi tăng , ban đầu i tăng do hỗn 
hợp nhạt dần từ chế độ rất đậm và đạt cực đại với 
 = 3,5 - 4, tại đây hỗn hợp cháy rất nhanh và 
cháy kiệt. Sau đó i giảm vì hỗn hợp tiến dần đến 
quá nhạt. Từ đồ thị i dễ dàng xác định được đồ 
thị 

i , hình 6-25, với 
max
i 


tại  = 1,05 - 1,10. 
Hình 6-24: Đặc tính điều 
chỉnh  của động cơ xăng 
Hình 6-25: Các biến số của 
đặc tính điều chỉnh  trong 
động cơ điêzen 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 102 
 v: Tương tự như đã xét ở động cơ xăng do tốc 
độ vòng quay n = const nên có thể coi v không 
thay đổi. 
 m: Theo công thức 
v
i
m
m
k
p




1
1 . Tương tự 
như ở động cơ xăng có thể coi pm = const. Do đó 
m có dạng tương tự như 

 i , hình 6-25, đạt cực 
đại tại  = 1,05 -1,10. 
 Với các biến thay đổi như đã trình bày, đặc tính 
điều chỉnh theo  của động cơ điêzen có dạng 
như sau: 
 Ne: Theo công thức nkN mv
i
e 


2 . Do v và 
n không đổi nên Ne có dạng giống như 

i và m, 
đạt Nemax tại  = 1,05 - 1,10, hình 6-26. 
 ge: Theo công thức 
mi
e
k
g

4 . Với những diễn 
biến của i và m như trên thì ge có dạng như trên 
hình 6-26, đạt gemin tại  = 1,6 - 2,0. 
Nhận xét: - Khi thay đổi tốc độ vòng quay ta sẽ được họ đặc tính điều chỉnh . Khi 
giảm tốc độ vòng quay (từ chế độ định mức) thời gian chu trình tăng nên thuận lợi 
cho quá trình hình thành hỗn hợp và cháy. Tuy nhiên khi đó cường độ xoáy lốc của 
không khí trong xy lanh giảm nên có tác dụng ngược lại. Vì vậy rất khó xác định qui 
luật về ảnh hưởng của tốc độ vòng quay n đến đặc tính điều chỉnh  trong động cơ 
điêzen nói chung mà phải tuỳ thuộc vào từng loại động cơ cụ thể. Tương tự như ở 
động cơ xăng, các dữ liệu về Nemax và gemin thu được khi thí nghiệm lấy đặc tính 
điều chỉnh trên động cơ mẫu sẽ được dùng để thiết kế và điều chỉnh hệ thống phun 
nhiên liệu của động cơ. 
 Đặc tính điều chỉnh s 
Đó là các quan hệ Ne và ge phụ thuộc vào góc đánh lửa sớm hay góc phun sớm s. 
Đặc tính điều chỉnh theo s được xây dựng trong phòng thí nghiệm trên động cơ 
mẫu dùng để để đưa ra số liệu cụ thể nhằm thiết kế và điều chỉnh hệ thống đánh lửa 
cho động cơ xăng hoặc hệ thống phun dầu cho động cơ điêzen 
Hình 6-26: Đặc tính điều 
chỉnh  của động cơ điêzen 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 103 
Động cơ xăng 
Khi lấy đặc tính điều chỉnh góc đánh lửa sớm s phải giữ tốc độ vòng quay, vị 
trí bướm ga, và tất cả các thông số điều chỉnh khác như hệ số dư lượng không khí , 
nhiệt độ làm mát, nhiệt độ dầu bôi trơn... không đổi tại các giá trị phù hợp. Các biến 
số của đặc tính thay đổi như sau ( hình 6-27): 
v: Hệ số nạp phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ vòng 
quay n và độ mở của bướm ga nên có thể coi như 
không đổi. 
 i: Khi s lớn thì quá trình cháy xảy ra sớm nên 
vừa cháy vừa nén sẽ làm tăng công nén. Ngược lại, 
nếu s nhỏ thì quá trình cháy kéo dài (tăng cấp 
nhiệt đẳng tích) nên i giảm. Tại stn tốt nhất i đạt 
max. 
 m: Theo công thức 
v
i
m
m
k
p




1
1 . Với n và vị 
trí bướm ga, nhiệt độ làm mát và bôi trơn không 
đổi thì pm = const. Như vậy m có dạng giống như 
i tức là cũng cực đại tại stn. 
Các đặc tính điều chỉnh theo góc đánh lửa sớm sẽ 
có dạng sau đây, hình 6-28. 
 Ne: Theo công thức nkN mv
i
e 


2 . Với những 
điều kiện và sự thay đổi các biến đặc tính như trên 
dễ dàng suy ra Ne đạt cực đại tại stn. 
 ge: Theo công thức
mi
e
k
g

4 . Với những diễn 
biến của i và m như trên thì ge cũng đạt gemin tại 
 stn. 
Như vậy khi tăng tốc độ vòng quay n thì phải tăng 
góc đánh lửa sớm s. và ngược lại, khi giảm n phải 
giảm s. 
Khi thay đổi tải, cụ thể đóng bớt bướm ga phải 
tăng góc đánh lửa sớm s và ngược lại, phải giảm 
 s khi mở thêm bướm ga. 
Hình 6-28: Đặc tính điều 
chỉnh s trong động cơ 
xăng 
Hình 6-27: Các biến số 
của đặc tính điều chỉnh 
 s trong động cơ xăng 
Hình 6-28: Đặc tính điều 
chỉnh s trong động cơ 
xăng 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 104 
b. Động cơ điêzen 
Tương tự như ở động cơ xăng, khi lấy đặc tính điều chỉnh góc phun sớm s trong 
động cơ điêzen phải giữ tốc độ vòng quay n và tất cả các thông số điều chỉnh khác 
như hệ số dư lượng không khí , nhiệt độ làm mát, nhiệt độ dầu bôi trơn... không đổi 
tại các giá trị phù hợp. Các biến số của đặc tính thay đổi như sau. 
 gct: Để giữ  = const ta phải thay đổi gct cho phù 
hợp với hệ số nạp. Tuy nhiên hệ số nạp phụ thuộc 
vào tốc độ vòng quay n, nhiệt độ sấy nóng khí nạp 
mới T... nhưng ảnh hưởng lớn nhất là tốc độ vòng 
quay n. Vì n = const nên có thể coi như gct không 
đổi. 
 i: Tương tự như khi thay đổi góc đánh lửa trong 
động cơ xăng, khi góc phun sớm s lớn thì quá 
trình cháy xảy ra sớm nên vừa cháy vừa nén sẽ làm 
tăng công nén. Ngược lại, nếu s nhỏ thì quá trình 
cháy kéo dài trên đường giãn nở nên i giảm. Tại 
 stn tốt nhất i đạt max. 
 m: Theo công thức 
ict
m
m
gk
p


1
1
 . Với tốc độ 
vòng quay n, nhiệt độ làm mát và bôi trơn không 
đổi thì pm = const. Như vậy m có dạng giống như 
i tức là cũng cực đại tại stn. 
Các đặc tính điều chỉnh theo góc phun sớm sẽ có 
dạng sau đây, hình 6-30. 
 Ne: Theo công thức ngkN micte 2 . Với những 
điều kiện và sự thay đổi các biến đặc tính như trên 
dễ dàng suy ra Ne đạt cực đại tại stn. 
 ge: Theo công thức 
mi
e
k
g

4 . Với những diễn 
biến của i và m như trên thì ge cũng đạt gemin tại 
 stn. 
Như vậy khi tăng tốc độ vòng quay n thì phải tăng 
góc phun sớm s. Ngược lại, khi giảm n phải giảm 
 s. 
Khi giảm gct (giảm tải), phải giảm góc phun sớm 
 s. Ngược lại, khi tăng gct phải tăng s. 
Hình 6-29: Các biến số của 
đặc tính điều chỉnh s trong 
động cơ điêzen 
Hình 6-30: Đặc tính điều 
chỉnh s trong động cơ 
điêzen 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 105 
6.2.2.3. Đặc tính tải 
Đặc tính tải biểu thị mối quan hệ của ge, Gnl theo Ne, Me hay pe khi giữ tốc độ 
vòng quay n bằng hằng số. Khi lấy đặc tính tải phải thay đổi mức cung cấp hòa khí để 
động cơ phát ra công suất khác nhau, nhưng phải điều chỉnh sức cản của băng thử để 
giữ tốc độ động cơ không đổi. Đặc tính tải cũng là một đặc tính quan trọng của động 
cơ, đặc biệt là đối với những động cơ làm việc với miền tốc độ vòng quay hẹp hoặc 
không đổi ví dụ như máy phát điện. 
a Đặc tính tải động cơ xăng 
 v: Hệ số nạp tăng vì sức cản 
đường nạp giảm. 
 : Hệ số dư lượng  thay đổi ít 
trong động cơ xăng là động cơ dùng 
phương pháp điều chỉnh lượng. 
 i: Khi mở lớn bướm ga, hệ số khí sót r 
giảm, hỗn hợp sạch hơn nên quá trình cháy 
được cải thiện, v tăng. Nếu ở chế độ tải lớn 
có làm đậm, đường - - - trên hình, để động cơ 
phát ra công suất cao thì quá trình cháy kéo 
dài, i giảm. Tuy nhiên trong vùng làm việc 
của động cơ với vùng hệ số dư lượng không 
khí  đã được lựa chọn cẩn thận thì i thay 
đổi ít. Tổng hợp lại có thể coi rằng 

 i thay 
đổi ít. 
 m: Hiệu suất cơ khí xác định theo công 
thức
v
i
m
m
k
p




1
1 , do n = const và mở 
rộng van tiết lưu khi tăng tải nên pm giảm, 
trong khi 

 i thay đổi ít và v tăng dẫn tới m 
tăng có dạng như đường --- trên hình 6-31. 
 ge: Theo công thức 
mi
e
k
g

4 , tại chế độ 
không tải Ne = 0 nên ge = . Khi tăng tải, tích 
im tăng nên ge giảm dần và nếu có làm đậm 
thì ge tăng một chút, đường - - - trên hình 6-
32. 
 Gnl: Theo công thức nkG
v
nl


5 có thể dễ 
dàng suy ra dạng của Gnl. 
Hình 6-31: Các biến số trên 
đặc tính tải động cơ xăng 
Hình 6-32: Đặc tính tải động cơ 
xăng 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 106 
b Đặc tính tải động cơ điêzen 
Khi tăng tải trong điều kiện n = 
const, các biến số đặc tính thay đổi 
như sau. 
 gct: Để tăng tải phải tác động lên 
cơ cấu điều khiển nhiên liệu để tăng 
gct. Tuy nhiên, Ne không tăng mãi 
theo gct vì hỗn hợp ngày càng đậm, 
quá trình cháy thiếu không khí nên 
động cơ xả ra khói đen ngày một 
trầm trọng. Từ một giá trị gct nào 
đứngvới Nemax trở đi, khi tăng gct thì 
Ne giảm. 
 i Khi gct tăng, hệ số dư lượng không khí  
giảm (điều chỉnh chất) ban đầu từ rất nhạt 
(không tải) trở về bớt nhạt nên i tăng, đạt 
cực đại rồi giảm vì hỗn hợp đậm (phun và 
cháy kéo dài). 
 m: Theo công thức 
ict
m
m
gk
p


1
1
 . Do 
n=const nên cóthể coi như pm = const nếu bỏ 
qua ảnh hưởng của các thông số khác như 
nhiệt độ làm mát, nhiệt độ dầu bôi trơn. Như 
vậy sự thay đổi của m chỉ phụ thuộc vào tích 
gcti. Ban đầu m tăng nhanh do gct và i đều 
tăng nhưng sau đó tăng chậm dần dần vì i 
giảm. Sau khi đạt cực đại m sẽ giảm dần vì 
i giảm mạnh do hỗn hợp quá đậm, thậm chí 
 rơi vào vùng khói đen. 
Trên cơ sở diễn biến của các biến số, đặc tính 
tải của động cơ điêzen có dạng như sau. 
 ge: Theo công thức
mi
e
k
g

4 . Tại chế độ 
không tải ge = . Khi tăng tải, ban đầu ge 
giảm do im tăng, sau đó đạt cực tiểu tại 
(im)max rồi tăng do im giảm. 
Gnl: Theo công thức ngkG ctnl 5 với n = 
const nên Gnl có dạng của gct. 
Hình 6-33: Các biến số trên đặc 
tính không tải động cơ điêzen 
Hình 6-34: Đặc tính tải động 
cơ điêzen 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 107 
6.2.2.4. Đặc tính điều tốc 
Đặc tính điều tốc là đặc tính tốc độ khi động cơ làm việc với điều tốc thông qua các 
quan hệ Me (pe), Ne, ge, Gnl = f(n). Tuỳ thuộc vào kiểu điều tốc mà động cơ có các đặc 
tính điều tốc khác nhau. 
Trên hình 6-35 miêu tả đặc tính của động cơ 
điêzen có điều tốc một chế độ, ví dụ động cơ 
kéo máy phát điện. Khi n > nđm thì điều tốc 
hoạt động có tác dụng làm giảm gct nên Me và 
Ne giảm và bằng 0 ở tốc độ vòng quay không 
tải nkt. Trong khi đó Gnl cũng giảm dần còn ge 
ban đầu giảm một chút, đạt cực tiểu rồi tăng. 
Tại nkt thì Gnl đạt giá trị tương ứng trên đặc 
tính không tải còn ge = . Vùng làm việc của 
động cơ là (nđm, nkt). Dưới nđm chỉ là chế độ 
chuyển tiếp của động cơ sau khi khởi động. 
Đặc tính điều tốc đa chế độ của 
động cơ điêzen. 
Hình 6-36 biểu diễn đặc tính công suất động 
cơ với điều tốc đa chế độ thường được dùng 
phổ biến trên ô tô, tàu thủy... Tại mọi điểm 
trong miền làm việc của động cơ, bộ điều tốc 
đều hoạt động để giữ cho chế độ làm việc của 
động cơ - máy công tác ổn định. 
Đặc tính điều tốc hai chế độ 
Trong một số động cơ điêzen tàu thủy và động 
cơ ô tô sử dụng điều tốc 2 chế độ, hình 6-36, 
bao gồm điều tốc một chế độ ở tốc độ không 
tải để động cơ chạy ổn định ở chế độ này và 
điều tốc giới hạn ở tốc độ định mức nhằm 
tránh những hư hỏng có thể xảy ra vì lực quán 
tính quá lớn. Còn ở các chế độ tốc độ khác, 
chế độ làm việc giữa động cơ và máy công tác 
Hình 6-35: Đặc tính điều tốc 1 
chế độđộng cơ điêzen 
Hình 6-36: Đặc tính điều tốc đa 
chế độ ở động cơ điêzen 
1. Toàn tải 3. Tải nhỏ 
2. Tải trung bình 
Khoa Cơ khí Động lực – Trường Đại học sư phạm kỹ thuật HưngYên 
 108 
được điều khiển bởi người lái. 
Động cơ xăng do có đặc tính mô men dốc nên 
có thể không cần điều tốc. Tuy nhiên, động cơ 
xăng trên ôtô hiện đại thường có điều tốc ở 
chế độ không tải và chế độ tốc độ cực đại 
(điều tốc hai chế độ). Tại chế độ không tải khi 
người lái nhả chân ga, điều tốc giữ cho nkt ổn 
định kể cả khi chạy điều hoà, quạt thông gió 
hay các thiết bị khác có tiêu thụ năng lượng từ 
động cơ. Tại chế độ tốc độ cực đại điều tốc 
giữ cho tốc độ không vượt quá nmax nhằm 
tránh những hư hỏng có thể xảy ra vì lực quán 
tính quá lớn. 
6.2.2.5. Đặc tính tổng hợp 
§Æc tÝnh tæng hîp lµ ®Æc tÝnh thÓ hiÖn ®ång thêi quan hÖ cña nhiÒu th«ng sè lµm 
viÖc cña ®éng c¬ trong miÒn lµm viÖc cña nã. Dùa trªn c¸c ®Æc tÝnh tèc ®é hoÆc ®Æc 
tÝnh t¶i ta cã thÓ x©y dùng ®Æc tÝnh tæng hîp víi c¸c ®-êng ®¼ng trÞ. §Æc tÝnh tæng hîp 
nh- mét bøc tranh toµn c¶nh m« t¶ toµn bé c¸c chÕ ®é lµm viÖc cña ®éng c¬ víi c¸c 
th«ng sè cô thÓ. 
Hình 6-37: Đặc tính điều tốc hai 
chế độ 
1. Toàn tải 2. Tải trung binh 
3. Tải nhỏ 4. Không tải