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
Kính Chắn Gió Ô Tô - Công Dụng, Phân Loại Và Cách Bảo Dưỡng
Thảm lót sàn ô tô loại nào tốt? Gợi ý chọn mua phù hợp từng dòng xe
Hướng dẫn kiểm tra xe Hybrids
Các đời xe Mercedes-Benz GLB: các thế hệ trên thế giới và Việt Nam
Mercedes-Benz GLB là mẫu xe SUV crossover cao cấp cỡ nhỏ được sản xuất bởi hãng xe sang Mercedes-Benz. Xe được nhà sản xuất Daimler AG trình làng vào ngày 10 tháng 6 năm 2019 tại Utah, Mỹ. GLB được đặt nằm giữa GLA và GLC và quá trình sản xuất của xe bắt đầu vào hoạt động từ cuối năm 2019. Dường như Mercedes GLB là mẫu xe dẫn đầu ở sân chơi xe sang 7 chỗ dưới 2 tỷ đồng. Đây sẽ là một lợi thế cho Mercedes khi các đối thủ BMW, Lexus hay Audi chưa có cho mình sản phẩm nào để đối đầu cùng GLB.
5 Triệu Chứng Bộ Lọc Nhiên Liệu Hư Hỏng Rõ Rệt
Có thể bạn quan tâm
-
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. -
Tổng quan về hệ thống cốp điệnTìm hiểu tổng quan hệ thống cốp điện ô tô, bao gồm: cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chức năng an toàn và quy trình kiểm tra, chẩn đoán. -
Tìm hiểu về hệ thống cửa sổ trờiTìm hiểu tổng quan hệ thống cửa sổ trời: cấu tạo, ECU–mô tơ, slide/tilt, one-touch, key-off 43s, remote/chìa khóa và kiểm tra chống kẹt. -
Pin Lithium là gì? Các loại Pin Lithium và cấu tạo của nóPin 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. -
Tìm hiểu về góc camber và chức năng của góc camberGóc camber là thông số hình học của bánh xe, quyết định độ nghiêng của bánh so với mặt đường, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bám đường.
Bình luận