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
Cấu tạo của hệ thống gạt nước mưa – rửa kính trên xe ô tô
7 sai lầm cần tránh khi mua xe ô tô lần đầu
Lịch sử hình thành của mẫu xe Hyundai Sonata
Các đời xe Mazda 6: lịch sử hình thành, các thế hệ
Pin EV: Pin Lithium-ion, Pin Hydrogen, Pin thể rắn
Có thể bạn quan tâm
-
Tại sao vô lăng bị lệch? Chuyên gia ô tô chỉ rõ nguyên nhân và hướng khắc phụcVô 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?
-
Dầu nhớt độ nhớt thấp: Giải pháp tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thảiTầm quan trọng của dầu động cơ có độ nhớt cực thấp trong việc nâng cao hiệu suất tiết kiệm nhiên liệu và giảm khí thải đã được nhấn mạnh tại hội thảo chuyên đề diễn ra tại Philippines vào ngày 23/3.
-
Nhớ "khám sức khỏe" 6 bộ phận này trên ô tô để yên tâm vi vu dịp nghỉ lễ 30/4Trước 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.
-
Chủ xe Toyota "thông thái": Nhận biết và ứng phó với lỗi RCTA, BSM như thế nào?Khi bảng đồng hồ xe Toyota hiển thị thông báo "RCTA không khả dụng" hoặc "BSM tắt", điều này đồng nghĩa với việc hệ thống Cảnh báo phương tiện cắt ngang phía sau (RCTA) và Giám sát điểm mù (BSM) đang gặp trục trặc.
-
Phim cách nhiệt ô tô: lợi ích, cách chọn & địa chỉ dán uy tínHiện nay, phim cách nhiệt không còn xa lạ với những người sở hữu ô tô hoặc đang tìm hiểu về các mẫu xe mới. Đúng như tên gọi, công dụng chính của loại phim này là giúp giảm nhiệt cho xe. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ về đặc điểm kỹ thuật cũng như toàn bộ lợi ích mà phim cách nhiệt mang lại.