Μέτρα απόδοσης κινητήρα
Οι τύποι κινητήρων ποικίλλουν σημαντικά με διάφορους τρόπους:
κατανάλωση καυσίμου/προωστικού (ειδική κατανάλωση καυσίμου φρένωνγια κινητήρες άξονα,ώθηση ειδική κατανάλωση καυσίμουγια κινητήρες τζετ)
καμπύλες ροπής(για κινητήρες άξονα)καθυστέρηση ώθησης(κινητήρες τζετ)
αναλογία συμπίεσηςγια εμβολοφόρους κινητήρες,συνολικός λόγος πίεσηςγια κινητήρες τζετ και αεριοστρόβιλους
Ενεργειακή απόδοση
Μόλις αναφλεγεί και κάηκε, τοκαύσηπροϊόντα—καυτά αέρια—έχουν περισσότερα διαθέσιμαθερμική ενέργειααπό το αρχικό μίγμα πεπιεσμένου καυσίμου-αέρα (το οποίο είχε υψηλότεροχημική ενέργεια). Η διαθέσιμη ενέργεια εκδηλώνεται ως υψηλήθερμοκρασίακαιπίεσηπου μπορεί να μεταφραστεί σεεργασίααπό τον κινητήρα. Σε έναν παλινδρομικό κινητήρα, τα αέρια υψηλής-πίεσης μέσα στους κυλίνδρους κινούν τα έμβολα του κινητήρα.
Μόλις αφαιρεθεί η διαθέσιμη ενέργεια, τα εναπομείναντα θερμά αέρια είναιαεριζόμενοι(συχνά ανοίγοντας αβαλβίδαή εκθέτοντας την έξοδο της εξάτμισης) και αυτό επιτρέπει στο έμβολο να επιστρέψει στην προηγούμενη θέση του (πάνω νεκρό σημείο ή TDC). Το έμβολο μπορεί στη συνέχεια να προχωρήσει στην επόμενη φάση του κύκλου του, η οποία ποικίλλει μεταξύ των κινητήρων. Κάθεθερμότηταπου δεν μεταφράζεται σε εργασία θεωρείται συνήθως απόβλητο προϊόν και αφαιρείται από τον κινητήρα είτε με σύστημα ψύξης αέρα είτε με υγρό.
Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης είναιθερμικές μηχανές, και ως εκ τούτου η θεωρητική τους αποτελεσματικότητα μπορεί να προσεγγιστεί με εξιδανικευμένηθερμοδυναμικοί κύκλοι. Η θερμική απόδοση ενός θεωρητικού κύκλου δεν μπορεί να υπερβαίνει αυτή τουΚύκλος Carnot, του οποίου η απόδοση καθορίζεται από τη διαφορά μεταξύ του κάτω και του άνωθερμοκρασίες λειτουργίαςτου κινητήρα. Η ανώτερη θερμοκρασία λειτουργίας ενός κινητήρα περιορίζεται από δύο βασικούς παράγοντες. τα θερμικά όρια λειτουργίας των υλικών και η αντίσταση αυτόματης-ανάφλεξης του καυσίμου. Ολοιμέταλλακαικράματαέχουν ένα όριο θερμικής λειτουργίας και υπάρχει σημαντική έρευνα γιακεραμικόςυλικά που μπορούν να κατασκευαστούν με μεγαλύτερη θερμική σταθερότητα και επιθυμητές δομικές ιδιότητες. Η υψηλότερη θερμική σταθερότητα επιτρέπει μεγαλύτερη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της χαμηλότερης (περιβάλλοντος) και της ανώτερης θερμοκρασίας λειτουργίας, επομένως μεγαλύτερη θερμοδυναμική απόδοση. Επίσης, καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία του κυλίνδρου, ο κινητήρας γίνεται πιο επιρρεπής στην αυτόματη-ανάφλεξη. Αυτό προκαλείται όταν η θερμοκρασία του κυλίνδρου πλησιάζει το σημείο ανάφλεξης της φόρτισης. Σε αυτό το σημείο, η ανάφλεξη μπορεί να συμβεί αυθόρμητα πριν ανάψει το μπουζί, προκαλώντας υπερβολικές πιέσεις στον κύλινδρο. Η αυτόματη-ανάφλεξη μπορεί να μετριαστεί με τη χρήση καυσίμων με υψηλή αντίσταση αυτόματης-ανάφλεξης (βαθμολογία οκτανίων), ωστόσο εξακολουθεί να θέτει ένα ανώτερο όριο στην επιτρεπόμενη μέγιστη θερμοκρασία κυλίνδρου.
Οθερμοδυναμικά όριαΑς υποθέσουμε ότι ο κινητήρας λειτουργεί υπό ιδανικές συνθήκες: έναν κόσμο χωρίς τριβές, ιδανικά αέρια, τέλειους μονωτές και λειτουργία για άπειρο χρόνο. Οι εφαρμογές του πραγματικού κόσμου εισάγουν πολυπλοκότητες που μειώνουν την αποδοτικότητα. Για παράδειγμα, ένας πραγματικός κινητήρας λειτουργεί καλύτερα σε ένα συγκεκριμένο φορτίο, που ονομάζεται δικό τουζώνη ισχύος. Ο κινητήρας σε ένα αυτοκίνητο που ταξιδεύει σε αυτοκινητόδρομο λειτουργεί συνήθως σημαντικά κάτω από το ιδανικό του φορτίο, επειδή είναι σχεδιασμένος για τα υψηλότερα φορτία που απαιτούνται για γρήγορη επιτάχυνση.[απαιτείται παραπομπή] Επιπλέον, παράγοντες όπωςαντοχή στον αέραμείωση της συνολικής απόδοσης του συστήματος. Μηχανήοικονομία καυσίμουμετριέται σεμίλια ανά γαλόνιή σε λίτρα ανά 100 χιλιόμετρα. Ο όγκος των υδρογονανθράκων λαμβάνει ένα τυπικό ενεργειακό περιεχόμενο.
Οι περισσότερες μηχανές σιδήρου έχουν αθερμοδυναμικό όριοτου 37%. Ακόμη και όταν υποστηρίζονται με στροβιλοσυμπιεστές και βοηθήματα απόδοσης στοκ, οι περισσότεροι κινητήρες διατηρούν μέση απόδοση περίπου 18–20%. Ωστόσο, οι τελευταίες τεχνολογίες σεΚινητήρες Formula 1έχουν δει μια ώθηση στη θερμική απόδοση άνω του 50%.[48]Υπάρχουν πολλές εφευρέσεις που στοχεύουν στην αύξηση της απόδοσης των κινητήρων IC. Σε γενικές γραμμές, οι πρακτικοί κινητήρες διακυβεύονται πάντα από-ανταλλάγματα μεταξύ διαφορετικών ιδιοτήτων όπως απόδοση, βάρος, ισχύς, θερμότητα, απόκριση, εκπομπές καυσαερίων ή θόρυβος. Μερικές φορές η οικονομία παίζει επίσης ρόλο όχι μόνο στο κόστος κατασκευής του ίδιου του κινητήρα, αλλά και στην κατασκευή και διανομή του καυσίμου. Η αύξηση της απόδοσης του κινητήρα φέρνει καλύτερη οικονομία καυσίμου, αλλά μόνο εάν το κόστος καυσίμου ανά ενεργειακό περιεχόμενο είναι το ίδιο.