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

Cách ngăn trộm xe công nghệ cao chỉ với giấy bạc

Các tài xế tại Anh đang lan truyền nhau một mẹo chống trộm đơn giản nhưng hiệu quả: bọc chìa khóa thông minh trong giấy bạc để ngăn tín hiệu bị đánh cắp từ xa. Phương pháp này đang trở thành giải pháp tình thế phổ biến trong bối cảnh nạn trộm xe sử dụng công nghệ cao ngày càng gia tăng.

Cấu tạo xe ô tô: thân vỏ, khung gầm, động cơ & nguyên lý hoạt động

Cấu tạo xe ô tô bao gôm: thân vỏ, khung gầm, động cơ, nội thất. Nguyên lý hoạt động của ô tô rất đơn giản với 04 chu kỳ: kỳ hút, kỳ nén, kỳ nổ và kỷ xả lặp đi lặp lại.

Hướng dẫn lắp đặt Camera hành trình ô tô đúng cách, hiệu quả nhất

Camera hành trình là thiết bị quan trọng, được khuyến nghị lắp đặt trên các phương tiện cơ giới từ ô tô 4 bánh trở lên nhằm hỗ trợ giám sát hành trình và nâng cao an toàn khi di chuyển. Dưới đây là những lưu ý quan trọng cần biết khi lắp đặt camera hành trình.

3 lưu ý quan trọng khi mua SUV cỡ nhỏ

SUV cỡ nhỏ sở hữu mức giá hợp lý, dễ điều khiển và phù hợp với nhiều đối tượng người dùng. Tuy nhiên, trước khi đưa ra quyết định mua, khách hàng cần nắm rõ một số hạn chế của dòng xe này để đảm bảo lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng thực tế.

Top 10 Công Nghệ Ô Tô Đáng Giá Giúp Nâng Tầm Trải Nghiệm Lái Xe

Công nghệ ô tô không ngừng phát triển, mang đến những tính năng đột phá giúp việc lái xe trở nên an toàn, tiện nghi và thú vị hơn. Từ hệ thống phanh tự động khẩn cấp, kiểm soát hành trình thích ứng đến màn hình hiển thị trên kính lái hay chế độ lái đa dạng, mỗi công nghệ đều góp phần nâng cao trải nghiệm và giá trị của chiếc xe.

Có thể bạn quan tâm