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

7 lý do hàng đầu khiến đèn Check Engine trên xe của bạn bật sáng

Hầu hết chúng ta thường cho rằng khi đèn Check Engine (CEL - Đèn kiểm tra động cơ) bật sáng sẽ cảnh báo một dấu hiệu của một vấn đề cơ khí lớn nào đó, nhưng không phải trường hợp nào cũng vậy. Trên thực tế, theo nhiều chuyên gia, đèn Check Engine có thể

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.

Lịch sử hình thành và phát triển các thế hệ xe Toyota Land Cruiser

Toyota Land Cruiser là mẫu xe gầm cao được sản xuất bởi Toyota. Được ra mắt lần đầu năm 1951, đến ngay đã trải qua 10 thế hệ và là mẫu xe SUV biểu tượng trên thế giới.

Các đời xe Mazda CX-8: lịch sử hình thành, các thế hệ

Cuộc chiến giành thị phần trong phân khúc SUV đang trở nên gay gắt hơn bao giờ hết. Các thương hiệu xe hơi hàng đầu đang sở hữu cho riêng mình những “quân bài chiến lược” nhằm nâng cao lợi thế cạnh tranh như Hyundai Santa Fe, Toyota Fortuner, Ford Everest hay KIA Sorento. Tất nhiên, Mazda cũng không nằm ngoài cuộc chơi và chen chân vào “chiến trường” khốc liệt này với Mazda CX-8.

Xe không nổ máy? tìm hiểu 10 lý do và cách khắc phục nhanh chóng

Không gì khó chịu hơn khi xe của bạn đột ngột không khởi động. Dưới đây là 10 nguyên nhân phổ biến và cách khắc phục nhanh chóng. Các nguyên nhân này được chia thành hai nhóm: động cơ không hoạt động hoặc hoạt động nhưng tắt ngay sau đó. Do ô tô là một hệ thống phức tạp, cùng một triệu chứng có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau. Vì vậy, việc xác định xe không nổ máy theo cách nào sẽ giúp bạn chẩn đoán chính xác hơn.

Có thể bạn quan tâm