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

Lịch sử hình thành và phát triển các thế hệ xe Chevrolet Colorado

Chevrolet Colorado không chỉ là một mẫu bán tải thông thường, mà còn là một phần quan trọng trong danh mục sản phẩm của General Motors, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về xe có khả năng vượt địa hình và chuyên chở hàng hóa tại các khu vực địa hình phức tạp như bang Colorado, Hoa Kỳ.

Kính chỉnh điện ô tô: cấu tạo, nguyên lý hoạt động, một số lỗi thường gặp

Kính chỉnh điện ô tô hoạt động dựa trên cơ chế mô tơ, giúp lái xe dễ dàng đóng, mở cửa sổ mà không cần tốn sức lực.

Động cơ Stirling hoạt động như thế nào?

Động cơ Stirling được phát minh bởi Robert Stirling vào năm 1816 là một động cơ nhiệt khác biệt so với động cơ đốt trong. Động cơ Stirling có tiềm năng hoạt động hiệu quả hơn so với động cơ xăng hoặc diesel nhưng ngày nay chỉ được sử dụng trong tàu ngầm hoặc máy phát điện phụ trợ cho du thuyền, những nơi cần phải vận hành êm ái.

Lịch sử hình thành và các thế hệ xe Honda Jazz trên thế giới và Việt Nam

Honda Jazz, hay còn gọi là Honda Fit, là mẫu xe cỡ nhỏ do hãng xe Nhật Bản sản xuất và phân phối từ năm 2001. Đến nay, xe đã trải qua 4 thế hệ. Tên gọi "Honda Jazz" được sử dụng tại các thị trường như Châu Âu, Châu Đại Dương, Trung Đông, Châu Phi, Hồng Kông, Ma Cao, Đông Nam Á, và Ấn Độ; trong khi tại Nhật Bản, Sri Lanka, Trung Quốc, Đài Loan, và châu Mỹ, xe được biết đến với tên "Honda Fit."

Hướng dẫn cách vệ sinh van PCV 8 bước cơ bản chi tiết nhất

Van PCV là gì? (Positive Crankcase Ventilation) là van thông gió hộp trục khuỷu. Nó đảm nhiệm nhiệm vụ đưa lượng khí cháy lọt xuống dưới hộp trục khuỷu vào

Có thể bạn quan tâm

  • 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.
  • 5 Triệu Chứng Bộ Lọc Nhiên Liệu Hư Hỏng Rõ Rệt
    5 Triệu Chứng Bộ Lọc Nhiên Liệu Hư Hỏng Rõ Rệt
    Bộ 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.
  • 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
  • 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!
  • 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!