Hiệu suất thể tích của động cơ đốt trong
Thứ Ba, 04/06/2024 - 16:23 - hoangvv
Vì không khí có khối lượng nên nó có quán tính. Ngoài ra, đường ống nạp, các van và van tiết lưu cũng đóng vai trò hạn chế luồng không khí vào xi lanh. Bằng hiệu suất thể tích, chúng ta đo lường được công suất của động cơ lấp đầy thể tích hình học có sẵn của động cơ với không khí. Nó có thể được định nghĩa là tỉ số giữa thể tích không khí khi hút vào xilanh (thực) trên thể tích hình học của xilanh (thực).
Hiệu suất thể tích (VE) trong kỹ thuật động cơ đốt trong được định nghĩa là tỷ lệ giữa thể tích tương đương của không khí trong lành được hút vào xi lanh trong hành trình nạp (nếu khí ở điều kiện tham chiếu về mật độ) với thể tích của chính xi lanh.
Công thức tính toán hiệu suất thể tích
Hầu hết các động cơ đốt trong được sử dụng ngày nay trên các phương tiện giao thông cơ giới đều có xi lanh thể tích piston cố định, được xác định bằng đường kính của xi-lanh và cơ cấu trục khuỷu. Nói một cách chính xác, thể tích tổng của một động cơ Vt [m3] là hàm số được tính toán của tổng số xi lanh nc [-] và thể tích một xi lanh Vcyl [m3].
Vt = nc · Vcyl (1)
Thể tích tổng cộng của xilanh là tổng giữa thể tích công tác (thể tích quét của piston) Vd [m3] và thể tích cháy Vc [m3].
Vcyl = Vd + Vc (2)
Thể tích cháy rất nhỏ so với thể tích công tác (ví dụ: tỷ lệ 1:12) nên có thể bỏ qua khi tính hiệu suất thể tích của động cơ.
Hiệu suất thể tích ηv [-] được định nghĩa là tỷ số giữa thể tích thực tế (đo được) của không khí nạp Va [m3] được hút vào xi lanh/động cơ và thể tích lý thuyết của động cơ/xi lanh Vd [m3], trong chu kỳ động cơ nạp.
ηv = Va / Vd (3)
Hiệu suất thể tích cũng có thể được coi là hiệu suất của động cơ đốt trong để nạp khí nạp vào xi lanh. Hiệu suất thể tích càng cao thì lượng khí nạp vào động cơ càng cao.
Trong trường hợp động cơ phun nhiên liệu gián tiếp (chủ yếu là xăng) thì không khí nạp được trộn với nhiên liệu. Vì lượng nhiên liệu tương đối nhỏ (tỷ lệ 1:14,7) so với lượng không khí nên chúng ta có thể bỏ qua khối lượng nhiên liệu để tính hiệu suất thể tích.
Thể tích không khí nạp thực tế có thể được tính bằng hàm số của khối lượng không khí ma [kg] và mật độ không khí ρa [kg/m3]:
Va = ma / ρa (4)
Thay (4) vào (3) ta có hiệu suất thể tích bằng:
ηv = ma / (ρa · Vd) (5)
Thông thường, trên lực kế động cơ, lưu lượng khối không khí nạp được đo [kg/s] thay vì khối lượng không khí [kg]. Vì vậy, chúng ta cần sử dụng lưu lượng khối không khí để tính hiệu suất thể tích.
maf = (ma · Ne) / nr (6)
- Ne [rot/s] – tốc độ động cơ
- nr – số vòng quay trục khuỷu trong một chu trình đầy đủ của động cơ (đối với động cơ 4 kỳ nr = 2)
Từ phương trình (6), chúng ta có thể viết khối lượng khí nạp như sau:
ma = (maf · nr) / Ne (7)
Thay (7) vào (5) ta có hiệu suất thể tích bằng:
ηv = (maf · nr) / (ρa · Vd · Ne) (8)
Hiệu suất thể tích tối đa là 1 (hoặc 100%). Ở giá trị này, động cơ có khả năng hút toàn bộ thể tích không khí lý thuyết có sẵn vào động cơ. Có những trường hợp đặc biệt trong đó động cơ được thiết kế đặc biệt cho một điểm vận hành mà hiệu suất thể tích có thể cao hơn 100% một chút.
Nếu áp suất không khí nạp pa [Pa] và nhiệt độ Ta [K] được đo trong đường ống nạp, thì mật độ không khí nạp có thể được tính như sau:
ρa = pa / (Ra · Ta) (9)
- ρa [kg/m3] – mật độ không khí nạp
- pa [Pa] – áp suất khí nạp
- Ta [K] – nhiệt độ không khí nạp
- Ra [J/kgK] – hằng số khí đối với không khí khô (bằng 286,9 J/kgK)
Bài liên quan
Tin cũ hơn
Điện hóa hệ thống ô tô: Xu hướng tất yếu của ngành công nghiệp xe hơi
Lịch sử hình thành và phát triển hãng xe Toyota
Với hơn 200 triệu đồng, Mazda3 2009 vẫn là sự lựa chọn đáng giá dành cho người mê xe cũ
Các đời xe Mercedes-Benz GLB: các thế hệ trên thế giới và Việt Nam
Mercedes-Benz GLB là mẫu xe SUV crossover cao cấp cỡ nhỏ được sản xuất bởi hãng xe sang Mercedes-Benz. Xe được nhà sản xuất Daimler AG trình làng vào ngày 10 tháng 6 năm 2019 tại Utah, Mỹ. GLB được đặt nằm giữa GLA và GLC và quá trình sản xuất của xe bắt đầu vào hoạt động từ cuối năm 2019. Dường như Mercedes GLB là mẫu xe dẫn đầu ở sân chơi xe sang 7 chỗ dưới 2 tỷ đồng. Đây sẽ là một lợi thế cho Mercedes khi các đối thủ BMW, Lexus hay Audi chưa có cho mình sản phẩm nào để đối đầu cùng GLB.
Vì sao xe số sàn 5 cấp biến mất khỏi thị trường Mỹ?
Có thể bạn quan tâm
-
Hệ thống hỗ trợ giảm va đập (Supplemental Restraint System)Hệ thống hỗ trợ giảm va đập - SRS hoạt động dựa trên cơ chế cảm biến phát hiện va chạm và kích hoạt túi khí, giúp phân tán và hấp thụ lực va đập
-
Cảm biến trọng lượng hành khách (Occupant Weight Sensor)Cảm biến trọng lượng hành khách là thiết bị an toàn trên ô tô, giúp nhận biết có người ngồi trên ghế, điều chỉnh hệ thống túi khí & cảnh báo dây an toàn
-
Tổng quan về các van thủy lực điều chỉnh lực phanh của xeTìm hiểu về tổng quan về các van thủy lực điều chỉnh lực phanh của xe qua bài viết sau đây của trung tâm Huấn luyện Kỹ thuật ô tô Việt Nam VATC
-
7 sự khác biệt cơ bản của sạc AC và DC cho xe điệnNắm bắt được 7 sự khác biệt cơ bản giữa sạc AC và DC sẽ giúp người dùng xác định loại sạc nào phù hợp với bản thân. Xem ngay bài viết sau.
-
Tìm hiểu về hệ thống Cylinder Deactivation (ngắt xy-lanh)Hệ thống Cylinder Deactivation là một trong những công nghệ thông minh được ứng dụng trên xe ô tô nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải.