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

Công nghệ cảnh báo phương tiện cắt ngang phía sau RCTA là gì

Cảnh báo phương tiện cắt ngang phía sau là công nghệ an toàn, hữu ích trong những trường hợp lùi xe từ điểm đỗ bị khuất tầm nhìn, khó quan sát các phương tiện.

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

Xe điện hydro FCEV: Tất cả những gì bạn cần biết

Xe điện FCEV là xe sử dụng nhiên liệu hydro trong các bình nhiên liệu kết hợp với oxy bên ngoài tạo ra các phản ứng nhiệt hydro + oxy để chạy động cơ điện

Tại sao vô lăng bị lệch? Chuyên gia ô tô chỉ rõ nguyên nhân và hướng khắc phục

Vô lăng ô tô bị lệch không chỉ làm giảm độ chính xác trong quá trình điều khiển, mà còn tiềm ẩn nhiều rủi ro về an toàn, đặc biệt khi xe vận hành ở tốc độ cao hoặc trong điều kiện đường xá phức tạp. Vậy đâu là những nguyên nhân phổ biến khiến vô lăng không còn giữ được vị trí cân bằng chuẩn?

Các đời xe KIA Morning: lịch sử hình thành, các thế hệ

KIA Morning là dòng xe hatchback đô thị sản xuất từ năm 2004 và còn được biết đến với tên gọi KIA Picanto. Xe chủ yếu sản xuất tại nhà máy liên doanh Donghee ở Seosan (Hàn Quốc) nhưng cũng được một số quốc gia lắp ráp trong nước.

Có thể bạn quan tâm

  • 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
    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,....
  • Tìm hiểu về gương chống chói trong xe
    Tìm hiểu về gương chống chói trong xe
    Gương chống chói trong xe ô tô dùng cảm biến và lớp điện sắc để tự động giảm phản xạ khi bị đèn pha chiếu từ sau, giúp tầm nhìn rõ hơn.
  • Hướng dẫn kiểm tra xe Hybrids
    Hướng dẫn kiểm tra xe Hybrids
    Bài viết cung cấp các kiến thức và quy trình và các điểm cần chú ý khi kiểm tra xe Hybrids giúp đảm bảo chiếc xe luôn ở trạng thái vận hành tối ưu
  • 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.
  • 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.