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
Động cơ Stirling hoạt động như thế nào?
Lịch sử thương hiệu xe ô tô Mercedes-Benz
Động cơ ô tô: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết
Các đời xe Toyota Camry: lịch sử hình thành, các thế hệ trên thế giới và Việt Nam
Các đời xe Mazda CX-8: lịch sử hình thành, các thế hệ
Cuộc chiến giành thị phần trong phân khúc SUV đang trở nên gay gắt hơn bao giờ hết. Các thương hiệu xe hơi hàng đầu đang sở hữu cho riêng mình những “quân bài chiến lược” nhằm nâng cao lợi thế cạnh tranh như Hyundai Santa Fe, Toyota Fortuner, Ford Everest hay KIA Sorento. Tất nhiên, Mazda cũng không nằm ngoài cuộc chơi và chen chân vào “chiến trường” khốc liệt này với Mazda CX-8.
Có thể bạn quan tâm
-
4 nguyên nhân khiến động cơ quá nhiệt mà đồng hồ không hiển thị chính xácĐộng cơ rơi vào tình trạng quá nhiệt nhưng đồng hồ đo nhiệt độ không hiển thị cảnh báo là một sự cố nghiêm trọng, tiềm ẩn nguy cơ gây hư hỏng nặng cho các bộ phận quan trọng. Nếu không được phát hiện và xử lý kịp thời, tình trạng này có thể dẫn đến thổi gioăng mặt máy, cong vênh xi-lanh hoặc thậm chí làm hỏng hoàn toàn động cơ.
-
Xe không nổ máy? tìm hiểu 10 lý do và cách khắc phục nhanh chóngKhông gì khó chịu hơn khi xe của bạn đột ngột không khởi động. Dưới đây là 10 nguyên nhân phổ biến và cách khắc phục nhanh chóng. Các nguyên nhân này được chia thành hai nhóm: động cơ không hoạt động hoặc hoạt động nhưng tắt ngay sau đó. Do ô tô là một hệ thống phức tạp, cùng một triệu chứng có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau. Vì vậy, việc xác định xe không nổ máy theo cách nào sẽ giúp bạn chẩn đoán chính xác hơn.
-
Cảnh báo: 10 quan niệm sai lầm về bảo dưỡng ô tô có thể tốn kém hơn bạn nghĩBảo dưỡng ô tô là yếu tố quan trọng để đảm bảo xe luôn vận hành hiệu quả. Tuy nhiên, những quan niệm sai lầm phổ biến có thể không chỉ khiến bạn tốn thêm chi phí mà còn có thể gây hại cho chiếc xe của mình.
-
Điều khiển hệ thống đánh lửa: Nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tếHệ thống đánh lửa đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hiệu suất động cơ, đảm bảo quá trình đốt cháy nhiên liệu diễn ra chính xác và hiệu quả. Với sự phát triển của công nghệ ô tô, các hệ thống đánh lửa ngày càng hiện đại, tích hợp các phương pháp điều khiển tiên tiến giúp cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu, giảm khí thải và nâng cao độ bền động cơ. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá nguyên lý hoạt động, các loại hệ thống đánh lửa phổ biến, cùng những công nghệ điều khiển hiện đại đang được ứng dụng trên các mẫu xe ngày nay.
-
Cách sử dụng điều hòa ô tô hiệu quả trong thời tiết nồm ẩmTrong điều kiện thời tiết nồm ẩm, việc vận hành điều hòa ô tô không đúng cách có thể làm tăng nguy cơ hư hỏng hệ thống, gây ẩm mốc nội thất và phát sinh chi phí sửa chữa không đáng có.