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

Các đời xe Ford Everest: lịch sử hình thành, các thế hệ

Ford Everest là mẫu SUV cỡ D được Ford Motor Company sản xuất từ năm 2003. Được thiết kế và cung cấp chính ở khu vực châu Á - Thái Bình Dương với cơ sở sản xuất ở Thái Lan. Sau hơn 20 năm gia nhập vào thị trường xe hơi, Ford Everest đã trải qua 3 thế hệ nâng cấp với nhiều phiên bản cải tiến khác nhau.

Lý do dây Curoa cam có thể gây ra thiệt hại hàng chục triệu

Dây curoa cam tuy là một bộ phận nhỏ nhưng lại đóng vai trò then chốt trong hoạt động của động cơ. Nếu bị lãng quên trong quá trình bảo dưỡng, hậu quả có thể rất nghiêm trọng thậm chí khiến bạn đối mặt với nguy cơ hư hỏng toàn bộ động cơ và chi phí sửa chữa không hề nhỏ.

Lịch sử hình thành và phát triển của hãng xe điện BYD

BYD đã có một hành trình phát triển đáng chú ý để trở thành một trong những nhà sản xuất xe điện hàng đầu thế giới. Thương hiệu này không chỉ nổi tiếng ở Trung Quốc mà còn đang vươn tầm ảnh hưởng trên toàn cầu, đặc biệt khi xét về doanh số xe điện.

5 điều bạn cần lưu ý khi mua xe ô tô màu trắng

Ô tô màu trắng sở hữu vẻ ngoài trẻ trung, thanh lịch, nhưng đi kèm với đó là một số hạn chế nhất định. Do đó, người mua cần cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng và điều kiện bảo dưỡng.

Làm thế nào để mở cửa ô tô an toàn, ngăn ngừa tai nạn?

Không ít vụ tai nạn đã xảy ra khi tài xế mở cửa đột ngột, khiến người đi bộ và các phương tiện khác không kịp phản ứng kịp thời.

Có thể bạn quan tâm

  • Tìm hiểu về piston (pít-tông) động cơ trên ô tô
    Tìm hiểu về piston (pít-tông) động cơ trên ô tô
    Piston động cơ là một bộ phận quan trọng trong buồng đốt, chịu trách nhiệm truyền lực từ quá trình cháy nổ đến trục khuỷu. Tìm hiểu chi tiết ngay!
  • Mạch sạc xả và bảo vệ pin có hiển thị phần trăm pin
    Mạch sạc xả và bảo vệ pin có hiển thị phần trăm pin
    Mạch sạc xả và bảo vệ pin có hiển thị phần trăm pin giúp theo dõi dung lượng pin chính xác và tăng độ an toàn khi sử dụng. Tìm hiểu ngay!
  • 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
  • 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.
  • Bộ nhớ đệm (Cache Memory) là gì? Tìm hiểu chi tiết
    Bộ nhớ đệm (Cache Memory) là gì? Tìm hiểu chi tiết
    Bộ nhớ đệm là thành phần trung gian giúp tăng tốc truy xuất dữ liệu giữa CPU và RAM, tối ưu hiệu năng hệ thống máy tính trong xử lý dữ liệu.