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

Quy định mới về đèn ô tô từ 1/1/2025 cách đảm bảo xe của bạn đúng chuẩn

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường đối với xe ô tô (QCVN 09:2024) sẽ chính thức áp dụng từ ngày 1/1/2025, yêu cầu các loại đèn chiếu sáng phía trước, đèn báo rẽ, đèn vị trí và đèn phanh trên xe ô tô phải được lắp đặt theo cặp.

Vì sao động cơ đã tắt mà quạt gió két nước vẫn chạy?

Trong một số trường hợp, sau khi tắt máy nhiệt độ động cơ vẫn cao nên quạt gió két nước tiếp tục hoạt động cho đến khi động cơ hạ nhiệt xuống mức an toàn.

Nhớ "khám sức khỏe" 6 bộ phận này trên ô tô để yên tâm vi vu dịp nghỉ lễ 30/4

Trước mỗi chuyến về quê hay du lịch bằng ô tô, đặc biệt là trong dịp lễ 30/4 - 1/5 sắp tới, việc kiểm tra kỹ lưỡng một số bộ phận quan trọng của xe là điều cần thiết để đảm bảo an toàn và yên tâm đồng hành cùng gia đình và bạn bè.

Cân chỉnh thước lái ô tô là gì? Khi nào cần kiểm tra để xe luôn vận hành ổn định?

Hệ thống lái là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ an toàn của ô tô, chỉ đứng sau hệ thống phanh. Nhiều chuyên gia đánh giá rằng một hệ thống lái hoạt động chính xác không chỉ giúp kiểm soát xe tốt hơn mà còn giảm thiểu nguy cơ mất an toàn khi vận hành. Do đó, việc cân chỉnh hệ thống lái đúng chuẩn là điều cần thiết để đảm bảo sự ổn định và an toàn tối đa cho người lái và hành khách.

Lịch sử hình thành và phát triển thương hiệu xe Jeep

Jeep là một trong những thương hiệu xe đáng chú ý nhất trên toàn cầu, đặc biệt trong phân khúc xe địa hình và xe thể thao đa dụng. Được ra đời vào năm 1941, Jeep không chỉ là biểu tượng của sự bền bỉ và khả năng vượt địa hình xuất sắc, mà còn là đại diện cho tinh thần mạnh mẽ, táo bạo của ngành công nghiệp ô tô Mỹ.

Có thể bạn quan tâm