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
Lịch sử hình thành và phát triển của hãng xe Land Rover
Lịch sử các đời xe Kia Soluto ở Việt Nam và Thế giới
Kia Soluto hay còn gọi là Kia Pegas là chiếc xe tương đối mới mẻ của hãng xe Hàn Quốc, thuộc phân khúc Sedan hạng B và được bán ra tại nhiều thị trường trên thế giới từ 2017, trong đó có Việt Nam (từ 2019). Xe thu hút sự chú ý với thiết kế trẻ trung và năng động và đặc biệt là giá bán cực kỳ cạnh tranh
Hệ thống ECU: Vai trò, cấu tạo và nguyên lý hoạt động từ A-Z
ECU trên ô tô là hệ thống nhận nhiệm vụ điều khiển các hoạt động của các cơ cấu an toàn, hệ thống chấp hành thông minh trên ô tô. Việc thấu hiểu cấu tạo và
Sai lầm khi thay dầu động cơ: Nhẹ thì tốn tiền, nặng có thể hỏng xe
Solid-State Battery – Pin thể rắn là gì và tại sao chúng lại là tương lai?
Có thể bạn quan tâm
-
Những kẻ thù giấu mặt khiến nội thất ô tô nhanh xuống cấpNhiều phụ kiện khử mùi phổ biến trong ô tô không chỉ giúp loại bỏ mùi khó chịu mà còn mang lại hương thơm dễ chịu. Tuy nhiên, nếu sử dụng không đúng cách, những sản phẩm này có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến nội thất xe, làm hư hỏng bề mặt nhựa, da và các chi tiết quan trọng.
-
Hệ thống lái ô tô bị lỗi: Nguyên nhân, dấu hiệu và cách khắc phụcHệ thống lái ô tô giúp xe di chuyển theo điều khiển của tài xế và ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn. Trên các dòng xe hiện đại, trợ lực lái được trang bị để giúp thao tác dễ dàng, mang lại sự thoải mái và an toàn hơn khi sử dụng.
-
Ưu và nhược điểm khi bọc vô lăng ô tô có đáng đầu tư?Theo thời gian sử dụng, vô lăng ô tô thường bị bạc màu hoặc xuống cấp, khiến nhiều chủ xe lựa chọn việc bọc vô lăng như một giải pháp hiệu quả để bảo vệ và cải thiện thẩm mỹ cho nội thất xe.
-
Những nút chức năng trên ô tô mà người mới lái cần biếtTrên mỗi chiếc ô tô hiện đại đều được trang bị hàng loạt nút bấm chức năng nhằm hỗ trợ tối đa cho người lái. Tuy nhiên, với những bác tài mới làm quen xe, việc hiểu rõ và sử dụng hiệu quả các nút chức năng này có thể còn khá bỡ ngỡ. Trong bài viết dưới đây, chúng tôi sẽ hướng dẫn chi tiết cách sử dụng từng nút bấm, giúp các bác tận dụng tối đa tiện ích mà xe mang lại.
-
Tài xế cần biết: Dừng, đỗ xe sai vị trí có thể bị phạt đến hàng triệu đồngTheo quy định mới tại Nghị định 168/2024/NĐ-CP, hành vi dừng, đỗ ô tô hoặc quay đầu xe trên phần đường dành cho người đi bộ không chỉ vi phạm quy tắc giao thông mà còn bị xử phạt với mức tăng gấp 5 lần so với trước đây.