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

Nên chọn camera lùi hay cảm biến lùi? Chuyên gia chỉ rõ ưu nhược điểm

Camera lùi và cảm biến lùi đều là những trợ thủ quan trọng, đặc biệt hữu ích cho những tài xế còn ít kinh nghiệm khi thực hiện thao tác lùi và đỗ xe vốn tiềm ẩn nhiều rủi ro va chạm trong môi trường giao thông đô thị đông đúc. Nếu chiếc xe của bạn chưa được trang bị sẵn hai công nghệ hỗ trợ này, câu hỏi đặt ra là: nên ưu tiên lắp camera lùi hay cảm biến lùi?

Ngủ trong xe bật điều hòa: Có thể tốn bao nhiêu lít xăng mỗi giờ?

Vào những ngày nắng nóng, không ít tài xế lựa chọn nghỉ trưa ngay trên xe và để động cơ nổ không tải nhằm duy trì hệ thống điều hòa. Từ thói quen này, một câu hỏi phổ biến thường được đặt ra: liệu việc để xe chạy không tải như vậy sẽ tiêu tốn bao nhiêu nhiên liệu?

Lịch sử thương hiệu xe Audi

Thương hiệu Audi là một biểu tượng của ngành công nghiệp ô tô Đức, nổi bật với lịch sử phát triển vượt bậc kéo dài hơn một thế kỷ. Audi không chỉ là một trong những nhà sản xuất xe sang hàng đầu thế giới mà còn là đại diện cho sự đổi mới, đẳng cấp và công nghệ tiên tiến. Từ thiết kế đến hiệu suất, các dòng xe của Audi luôn tạo ra sức hút mạnh mẽ và khẳng định vị thế vững chắc trong lòng người tiêu dùng toàn cầu.

Top những mẫu xe ô tô hoàn hảo dành riêng cho phái đẹp

Dưới đây là danh sách những mẫu xe được thiết kế phù hợp, không chỉ đáp ứng nhu cầu sử dụng mà còn tôn lên vẻ đẹp và phong cách riêng của phái nữ, giúp chị em có thêm lựa chọn lý tưởng.

Động cơ quay được sản xuất trở lại tại Mazda

Sau nhiều năm hy vọng hão huyền, Mazda cuối cùng cũng chế tạo được một mẫu xe sản xuất hàng loạt với động cơ quay. Đó là điều chưa từng xảy ra trong hơn một thập kỷ khi RX-8 bị ngừng sản xuất vào tháng 6 năm 2012. Mazda đã không chiêu đãi chúng ta

Có thể bạn quan tâm