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

Lịch sử các đời xe Hyundai Elantra trên thế giới và Việt Nam

Hyundai Elantra, được biết đến với tên gọi Avante tại thị trường Hàn Quốc, đã ghi dấu ấn trên thị trường toàn cầu trong suốt 20 năm qua. Trong thời gian này, Hyundai đã thực hiện nhiều cải tiến đáng kể về thiết kế ngoại thất của mẫu xe này.

Hệ thống VVT-i trên ô tô: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chi tiết

Hệ thống VVT-i là viết tắt của Variable Valve Timing – Intelligent hay còn gọi là Thời điểm phối khí thay đổi thông minh. Được ra đời và áp dụng từ rất lâu,

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa ô tô

Hệ thống điều hoà ô tô có nhiệm vụ điều hòa, làm mát và giảm độ ẩm trong khoan động cơ, giúp kéo dài thời gian sử dụng cho các động cơ khi hoạt động

Nên sử dụng camera hành trình hay camera 360 độ tốt hơn? 

Camera là một trong những phụ kiện không thể thiếu trên xe ô tô hiện nay, ngoài camera hành trình thì với công nghệ phát triển hiện nay camera 360 độ cũng là một trong những loại camera mang đến nhiều lợi ích cho người dùng. Vậy khi lắp camera chúng ta nên lựa chọn camera hành trình hay camera 360 độ sẽ tốt hơn?

Ý nghĩa của chữ và số ở cần gạt số hộp số tự động

Hãy cùng tìm hiểu cụm từ “PRNDL” và tất cả các biến thể của nó, bao gồm các chế độ D1, D2 và D3 để đi tìm ý nghĩa đầy đủ các chữ và số trên cần gạt hộp số tự động. Bạn đã bao giờ tự hỏi những chữ và số trên cần gạt

Có thể bạn quan tâm

  • Tìm hiểu về góc camber và chức năng của góc camber
    Tìm hiểu về góc camber và chức năng của góc camber
    Góc camber là thông số hình học của bánh xe, quyết định độ nghiêng của bánh so với mặt đường, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bám đường.
  • 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.
  • 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
  • Bắt Bệnh Ô Tô Qua Tiếng Kêu & Mùi Lạ: Chẩn Đoán Không Cần Máy
    Bắt Bệnh Ô Tô Qua Tiếng Kêu & Mùi Lạ: Chẩn Đoán Không Cần Máy
    Xe có tiếng gõ động cơ, mùi khét hay rung vô lăng? hướng dẫn cách tự chẩn đoán sự cố ô tô chuẩn xác 100% bằng giác quan mà không cần máy quét OBD.