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
Tìm hiểu về hệ thống Cylinder Deactivation (ngắt xy-lanh)
Lõi lọc dầu động cơ
Cẩn trọng! Đây là những phụ kiện không nên có trên xe của bạn.
Đột phá công nghệ: Pin mới của CATL vượt trội Pin thể rắn
Nhiều công nghệ của đường đua F1 đã được trang bị trên các mẫu xe phổ thông
Trường đua F1 luôn nơi để các hãng xe trình diễn công nghệ, không ít trong số đó đã được trang bị cho những mẫu ô tô phổ thông.
Có thể bạn quan tâm
-
Ưu điểm của xe điện BEV và xe sử dụng động cơ đốt trongƯu điểm của xe điện BEV và xe sử dụng động cơ đốt trong gồm hiệu suất truyền động, chi phí vận hành, bảo dưỡng, phạm vi hoạt động,.... -
Điều Hòa Ô Tô Không Nóng? Cách Chẩn Đoán & Sửa Chữa Hệ Thống SưởiXe bật sưởi nhưng gió vẫn lạnh? Nguyên nhân do thiếu nước mát, van hằng nhiệt hay két sưởi tắc? Hướng dẫn chẩn đoán và khắc phục chi tiết -
5 Triệu Chứng Bộ Lọc Nhiên Liệu Hư Hỏng Rõ RệtBộ lọc nhiên liệu hỏng? 5 triệu chứng rõ rệt: khó khởi động, hụt hơi, yếu máy. Phát hiện sớm để tránh hư hỏng bơm nhiên liệu. -
Mạch sạc xả và bảo vệ pin có hiển thị phần trăm pinMạch sạc xả và bảo vệ pin có hiển thị phần trăm pin giúp theo dõi dung lượng pin chính xác và tăng độ an toàn khi sử dụng. Tìm hiểu ngay! -
Tìm hiểu về hệ thống cửa sổ trờiTìm hiểu tổng quan hệ thống cửa sổ trời: cấu tạo, ECU–mô tơ, slide/tilt, one-touch, key-off 43s, remote/chìa khóa và kiểm tra chống kẹt.
Bình luận