الكفاءة بصفة عامة هي مدلول عن جودة عمل وظيفة محددة من أي آلة، وهي عادة ما يعبر عنها كنسبة بين الخارج إلى الداخل، وفي المحركات يوجد العديد من أنواع الكفاءة وهي، الكفاءة الميكانيكية والكفاءة الحجمية والكفاءة الحرارية.
كفاءة المحرك:
1- الكفاءة الميكانيكية Mechanical Efficiency:
الكفاءة الميكانيكية للمحرك هي النسبة بين القدرة الفرملية (خارج المحرك) إلى القدرة البيانية النظرية المتولدة داخل الاسطوانات، والكفاءة الميكانيكية تدل على مقدار القدرة التي تفقد في الاحتكاك داخل المحرك، فإذا كانت الكفاءة الميكانيكية تساوي 90% دل ذلك على أن المحرك يفقد من قيمته 10% من القدرة البيانية في الاحتكاك الداخلي به، إذا أمكن تخفيض القدرة الاحتكاكية في المحرك فإن الكفاءة الميكانيكية تزداد؛ لأن القدرة الفرملية ستزداد والعكس صحيح.
2- الكفاءة الحجمية Volumetric Efficiency:
تعبر الكفاءة الحجمية للمحرك عن مدى سهولة دخول الهواء أو شحنة الوقود والهواء إلى اسطوانة المحرك أو درجة امتلاء الاسطوانة بالشحنة خلال شوط السحب (أحيانا تعرف الكفاءة الحجمية على أنها قدرة المحرك على التنفس)، ومع بدء تحرك المكبس في مشوار السحب ينساب الهواء إلى داخل الاسطوانة، ومع زيادة سرعة دوران المحرك، فإن صمام السحب لا يفتح الوقت الكافي اللازم لتعبئة الاسطوانة كاملة بالشحنة، الكفاءة الحجمية تستخدم لقياس هذا الوضع.
يلاحظ أنه في المحركات ذات الشحن العادي أن كتلة الهواء التي تملأ الاسطوانة خلال شوط السحب تكون أقل ممّا لو ملئت الاسطوانة بالهواء عند الضغط ودرجة الحرارة العاديتين، وذلك للأسباب التالية:
- مقاومة صمام السحب وبقية أجزاء مجمع السحب.
- مقاومة صمام العادم وبقية أجزاء طرد العادم.
- تسخين الشحنة الداخلة إلى الاسطوانة بواسطة الجدران الساخنة للاسطوانة وغازات العادم المتبقية.
وعلى ذلك تكون الكفاءة الحجمية للمحرك أقل من الواحد الصحيح، عدا المحركات المشحونة جبرياً، وتصل الكفاءة الحجمية في المحركات ذات الشحن العادي إلى حوالي من 80 إلى 90%، وقد تصل إلى أكبر من 100% في المحركات المشحونة جبرياً، كما أن زيادة الكفاءة الحجمية تؤدي إلى زيادة قدرة المحرك؛ لأن كمية أكثر من الوقود والهواء سيتم اشتعالها في غرفة الاحتراق.
3- الكفاءة الحرارية Thermal Efficiency:
إن محرك السيارة لا يستطيع تحويل كل الطاقة الحرارية في الوقود إلى شغل وقدرة مستفادة، وفي أغلب المحركات فإن ثلث الطاقة الحرارية المنطلقة من الوقود هو الذي يتحول إلى طاقة مستفادة، بينما الثلثين الآخرين يفقدان في غازات العادم ومياه التبريد والإشعاع إلى الخارج، وعلى ذلك تكون معادلة حساب الكفاءة الحرارية كما يلي، (الكفاءة الحرارية = القدرة المستفادة / الطاقة الحرارية المولدة في الثانية).
في حال لم تكن القدرة البيانية هي القدرة المستفادة من المحرك في المعادلة السابقة، فإن الكفاءة الحرارية تسمّى في هذه الحالة بالكفاءة الحرارية البيانية، أما إذا استخدمت القدرة الفرملية، فإن الكفاءة تسمّى بالكفاءة الحرارية الفرملية.
