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
Động cơ quay được sản xuất trở lại tại Mazda
Những điểm khác biệt giữa vô lăng xe đua và xe phổ thông
Vô-lăng xe đua F1 có hình dạng khác biệt so với vô-lăng thường để tiết kiệm diện tích cũng như giúp tay đua dễ dàng điều khiển, sử dụng các nút bấm.
Hộp số xe điện hoạt động khác với xe xăng, dầu truyền thống như thế nào?
Lịch sử các đời xe Honda Accord trên thế giới và Việt Nam
Những công nghệ an toàn cần thiết cho tài xế đưa gia đình đi chơi xa
Với công nghệ ngày càng phát triển, ô tô ngày nay có sẵn nhiều tính năng an toàn mà trước đây chỉ xuất hiện trên loại xe đắt tiền, góp phần giúp chuyến đi xa thêm an toàn.
Có thể bạn quan tâm
-
Bắt Bệnh Ô Tô Qua Tiếng Kêu & Mùi Lạ: Chẩn Đoán Không Cần MáyXe có tiếng gõ động cơ, mùi khét hay rung vô lăng? hướng dẫn cách tự chẩn đoán sự cố ô tô chuẩn xác 100% bằng giác quan mà không cần máy quét OBD. -
Hướng dẫn kiểm tra xe HybridsBài 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 -
Sự khác nhau giữa bướm ga trên động cơ Diesel với bướm ga máy xăngTìm hiểu chi tiết về sự khác nhau giữa bướm ga trên động cơ Diesel với bướm ga máy xăng qua bài viết kỹ thuật sau đây của trung tâm VATC. -
5 Triệu Chứng Bộ Lọc Nhiên Liệu Hư Hỏng Rõ RệtBộ lọc nhiên liệu hỏng? 5 triệu chứng rõ rệt: khó khởi động, hụt hơi, yếu máy. Phát hiện sớm để tránh hư hỏng bơm nhiên liệu. -
Tìm hiểu về piston (pít-tông) động cơ trên ô tôPiston 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!
Bình luận