Hiệu suất thể tích của động cơ đốt trong

Thứ Ba, 04/06/2024 - 16:23 - hoangvv

Đối với động cơ đốt trong, quá trình cháy phụ thuộc vào lượng không nhiêu liệu bên trong xi-lanh. Càng có nhiều không khí vào bên trong buồng đốt, chúng ta càng đốt cháy nhiều nhiên liệu, mô-men xoắn và công suất động cơ đầu ra càng cao.

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

Chia sẻ

Tin cũ hơn

Những công nghệ an toàn cần thiết cho tài xế đưa gia đình đi chơi xa

Với công nghệ ngày càng phát triển, ô tô ngày nay có sẵn nhiều tính năng an toàn mà trước đây chỉ xuất hiện trên loại xe đắt tiền, góp phần giúp chuyến đi xa thêm an toàn.

Lịch sử hình thành các đời xe Mitsubishi Xpander trên thế giới và Việt Nam

Mitsubishi Xpander là dòng xe MPV 7 chỗ được nhiều người dùng ưa chuộng đến từ thương hiệu Nhật Bản. Mẫu xe đạt 9 giải thưởng quan trọng đến từ các tạp chí về xe uy tín và liên tiếp lọt vào Top đầu doanh số bán xe trong nhiều tháng liền. Là mẫu xe bán chạy thứ 4 trên toàn cầu trong năm 2018 và 2019.

Ưu điểm của xe điện BEV và xe sử dụng động cơ đốt trong

Ưu 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,....

Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng Adaptive Cruise Control - ACC trên ô tô là gì

Hệ thống kiểm soát hành trình thích ứng ACC (Adaptive Cruise Control) dùng để kiểm soát lưu lượng hành trình điện tử, kiểm soát hành trình quán tính, kiểm soát hành trình tích hợp và kiểm soát hành trình radar.

Top địa điểm đỗ xe dễ bị đột nhập nhất Tài xế Việt cần biết để tránh

Một nghiên cứu mới đây từ Vivint thương hiệu hàng đầu trong lĩnh vực an ninh gia đình và phương tiện đã hé lộ một thực tế khiến nhiều chủ xe không khỏi bất ngờ: khu vực dân cư, vốn được xem là nơi an toàn nhất, lại chính là điểm nóng dễ xảy ra tình trạng ô tô bị đột nhập. Điều này đi ngược với suy nghĩ phổ biến rằng chỉ những nơi công cộng mới tiềm ẩn rủi ro về an ninh xe cộ.

Có thể bạn quan tâm

  • Bộ nhớ đệm (Cache Memory) là gì? Tìm hiểu chi tiết
    Bộ nhớ đệm (Cache Memory) là gì? Tìm hiểu chi tiết
    Bộ nhớ đệm là thành phần trung gian giúp tăng tốc truy xuất dữ liệu giữa CPU và RAM, tối ưu hiệu năng hệ thống máy tính trong xử lý dữ liệu.
  • Tìm hiểu về piston (pít-tông) động cơ trên ô tô
    Tìm hiểu về piston (pít-tông) động cơ trên ô tô
    Piston động cơ là một bộ phận quan trọng trong buồng đốt, chịu trách nhiệm truyền lực từ quá trình cháy nổ đến trục khuỷu. Tìm hiểu chi tiết ngay!
  • Pin Lithium là gì? Các loại Pin Lithium và cấu tạo của nó
    Pin Lithium là gì? Các loại Pin Lithium và cấu tạo của nó
    Pin Lithium là nguồn năng lượng quan trọng trong các thiết bị di động và đặc biệt là xe điện nhờ ưu điểm dung lượng lớn, sạc nhanh và tuổi thọ cao. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như vai trò của loại pin này trong ngành ô tô hiện đại. Bài viết sẽ giải thích chi tiết để bạn có cái nhìn toàn diện hơn.
  • Tổng quan về hệ thống cốp điện
    Tổng quan về hệ thống cốp điện
    Tìm hiểu tổng quan hệ thống cốp điện ô tô, bao gồm: cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chức năng an toàn và quy trình kiểm tra, chẩn đoán.
  • Quy trình xóa bộ nhớ tạm của hộp điều khiển hộp số
    Quy trình xóa bộ nhớ tạm của hộp điều khiển hộp số
    Bài viết sau sẽ hướng dẫn bạn chi tiết về quy trình xóa bộ nhớ tạm của hộp điều khiển hộp số - Reset Automatic Transmission Value. Xem ngay!