Như ta đã biết hệ thống thống nhiên liệu phun xăng được chia làm hai loại: hệ thống nhiên liệu phun xăng trực tiếp và hệ thống nhiên liệu phun xăng gián tiếp.
Hệ thống nhiên liệu phun xăng trực tiếp, nhiên liệu được phun vào xilanh ở cuối kì nén tương tự như ở động cơ điêzen.
Còn đối với động cơ dùng hệ thống phun xăng gián tiếp hoặc dùng BCHK thì thì hòa khí được hình thành ở ngoài xilanh hay. Thành phần hòa khí có ảnh hưởng rất lớn tới hiệu suất của động cơ. Nhiệt độ cũng là một
trong những yếu tố quan trọng có ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình nạp hòa khí vào xilanh.
Từ biểu thức tính hiệu suất của ĐCĐT:
µ = 1 - 1 . . 1 1 . . 1 1 k k k
Để nâng cao hiệu suất của động cơ ta phải tăng ε, λ và k còn ρ phải giảm. Trong đó: ρ = ' z z V V hệ số giãn nở z
V : thể tích cuối quá trình cấp nhiệt đẳng áp;
'
z
V : thể tích đầu quá trình cấp nhiệt đẳng tích hoặc thể tích cuối quá trình nén.
Muốn giảm ρ ta cần phải giảm Vz tức là ta rút ngắn quá trình cấp nhiệt đẳng áp. Trong thực tế thì quá trình cháy phải kết thúc khi pittông vượt quá ĐCT chưa nhiều. Muốn vậy thì hòa khí phải tốt.
ε = c a V V tỉ số nén a
V : thể tích ban đầu của môi chất trong quá trình nén;
c
V : thể tích cuối cùng của môi chất trong quá trình nén.
ε không thể tăng quá cao được (vì ε quá cao dẫn đén quá trình cháy không bình thường), nhưng vì ta thay đổi tính chất của môi chất cho nên có thể nâng cao ε lên sát cận trên.
λ = c z P P' tỉ số tăng áp
Pz': áp suất cuối của quá trình cấp nhiệt đẳng tích; Pc: áp suất cuối của quá trình nén.
Tăng λ bằng cách: tăng Pz', giảm Pc.
Muốn tăng Pz' thì phải tăng tốc độ cháy, nhưngPz' không được tăng quá cao vì như vậy sẽ làm động cơ rung động mạnh (tuy nhiên điều này cũng có thể cải thiện được).
Còn Pc thì không thể giảm quá, vì nó sẽ ảnh hưởng tới điều kiện cháy.
K = v p C C tỉ số nhiệt dung
Chất lượng hòa khí có ảnh hưởng lớn tới hiệu suất của động cơ. Hòa khí trước kia là sự kết hợp giữa không khí và các hạt nhiên liệu, hòa khí này không đảm bảo cho động cơ có hiệu suất lớn. Ta thay thế hòa khí đó bằng hòa khí mới, hòa khí mới là sự kết hợp giữa không khí và hơi nhiên liệu. Để có được hòa khí mới bằng cách dùng lượng nhiệt dư thừa của động cơ, tốt nhất là sử dụng nhiệt độ của dòng khí thải sấy nóng đường ống nạp, giúp nhiên liệu có thể bay hơi gần như hoàn toàn trên đường ống nạp, nhưng điều đó lại có thể ảnh hưởng tới quá trình nạp hòa khí vào trong xilanh của động cơ, đó là xilanh không được nạp đầy hòa khí. Tuy nhiên điều này có thể khắc phục bằng cách sử dụng máy nén khí nạp. Để dẫn động máy nén khí nạp có thể dùng năng lượng của trục khuỷu động cơ (qua hệ thống truyền động), để đỡ tốn công của động cơ ta có thể sử dụng năng lượng của dòng khí thải.
Đối với máy nén khí nạp sử dụng một phần năng lượng của dòng khí thải để cung cấp nặng lượng cho máy nén khí, máy nén khí được chia ra làm hai loại: tua bin đẳng áp và tua bin biến áp.
Tua bin đẳng áp: trong hệ thống tua bin đẳng áp trên đường ống thải từ động cơ đến tua bin có một bình ổn áp. Bình ổn áp có nhiệm vụ giữ cho áp suất của khí thải từ động cơ ra được ổn định trước khi tới các lỗ phun của tua bin, nhờ đó tạo ổn định cho tốc độ dòng khí đi vào cánh tua bin, đảm bảo cho
tua bin đạt hiêu suất cao. Tua bin đẳng áp dùng cho những động cơ tăng áp cao.
Tua bin biến áp: trong hệ thống tua bin biến áp, trên đường ống thải không có bình ổn áp, dòng khí từ ống thải đi thẳng tới các lỗ phun vào cánh tua bin. Nhưng do áp suất của dòng khí thải biến động liên tục, khiến tốc độ dòng khí đi vào cánh tua bin không ổn định, ảnh hưởng xấu tới hiệu suất của tua bin. Tua bin biến áp chỉ dùng cho trường hợp tăng áp thấp.
Việc tận dụng năng lượng của dòng khí thải để vận hành được máy nén khi nạp ở trên sẽ ảnh hưởng tới quá trình thải. Tuy nhiên điều này sẽ được giải quyết, nếu kết hợp tốt với việc thiết kế bình tiêu âm.
Trong động cơ nhiều xilanh chất lượng hoà khí có liên quan đến sự phân phối số lượng và thành phần hoà khí vào các xilanh. Nếu phân phối không đều về số lượng cũng như thành phần hoà khí thì các xilanh của động cơ không có đủ lượng nhiên liệu cần thiết, do đó làm giảm công suất và hiệu suất của động cơ.
Phân phối không đều chủ yếu là do phần nhiên liệu nặng khó bay hơi, thành phần này lại dễ gây kích nổ, vì vậy việc phân phối hoà khí không đều sẽ làm tăng khuynh hướng gây kích nổ của một số xilanh.
Trong động cơ xăng bay hơi của nhiên liệu và hình thành hoà khí phần lớn được thực hiện trên đường ống nạp. Vì vậy việc phân phối đồng đều về số lượng cũng như thành phàn hoà khí phụ thuộc chính vào cấu tạo , tức là hình thức phân bố đường ống nạp.
Động cơ xăng 4 kì 4 xilanh thẳng đứng thường dùng hai nhánh ống nạp, cách bố trí này đảm bảo cho khoảng cách cũng như chuyển hướng của dòng chảy từ BCHK đến xupáp nạp của các xilanh đều tương tự nhau. Nhưng do tác dụng quán tính của dòng khí nạp làm cho lưu động của dòng thiên về các xilanh 1 và 4, còn khí nạp vào các xilanh 2 và 3 lại phải uốn vòng thêm
một lần so với xilanh 1 và 4 làm tăng thêm lực cản của dòng chảy, do đó hoà khí đi vào xilanh 1 và 4 nhiều hơn và đậm hơn so với xilanh 2 và 3, hình 3.1.2.a
Hình 3.1.2.a Sơ đồ dường nạp của động cơ 4 xilanh
Nếu trình tự làm việc của các xilanh là 1-3-4-2 thì ảnh hưởng lớn nhất đối với số lượng hoà khí đi vào các xilanh là thời gian nạp trùng điệp của 2 xilanh trên cùng một nhánh ống nạp. Cuối kì nạp của các xilanh 2 và 3, khi đang tận dụng quán tính của dòng chảy để nạp thêm thì xupáp nạp của các xilanh 1 và 4 đã bắt đầu mở, kết quả đã dành được một ít hòa khí mới đáng ra đã vào xilanh 2 và 3. Như vậy các hiện tượng nêu trên đã làm cho hòa khí nạp vào các xilanh 2 và 3 vừa ít lại vừa nhạt hơn so với xilanh 1 và 4.
Để tránh hiện tượng trùng điệp cùng nạp của hai xilanh trên cùng một nhánh ống nạp gây hiện tượng tranh dành hòa khí, người ta đã chuyển sang phương án đó là mỗi xilanh có một nhánh ống nạp riêng, đồng thời dùng bộ chế hòa khí có hai không gian hỗn hợp hoạt động song song đảm bảo cho số lượng cũng như thành phần hòa khí đi vào các xilanh đều hơn làm tăng công suất và hiệu suất của động cơ, hình 3.1.2b
Hình 3.1.2.b Sơ đồ đường nạp của động cơ 4 xilanh
Đối với động cơ 6 hoặc 8 xilanh muốn đảm bảo cho số lượng cũng như thành phần hòa khí được phân phối đều vào các xilanh cũng phải có phương án phân phối hợp lí các nhánh đường nạp dựa theo trình tự làm việc của các xilanh động cơ, cách bố trí xupap nạp và cấu tạo của BCHK. Nguyên tắc chung để giảm cản cho đường nạp và đạt được độ đồng đều về số lượng cũng như thành phần hòa khí đi vào các xilanh là: rút ngắn chiều dài các nhánh ống nạp và đường nạp chung, giữ cho hành trình dòng khí nạp cũng như số lượng lần đổi chiều lưu động tính từ BCHK đến các xilanh được giống nhau và tránh hiện tượng trùng điệp thời kì nạp của hai xilanh trên cùng một nhánh ống.