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 Nissan Navara: lịch sử hình thành, các thế hệ trên thế giới và Việt Nam

Nissan Navara là dòng xe bán tải có xuất xứ từ Nhật Bản với các đời D21, D22, D40 và D23. Cái tên Navara được sử dụng ở Úc, New Zealand, Trung Mỹ, Nam Mỹ, Châu Á, Châu Âu và Nam Phi. Ở một số khu vực Châu Mỹ và các thị trường khác, dòng xe ra mắt thị trường với tên gọi Nissan Frontier hoặc Nissan NP300.

Khí thải và điện khí hóa: Cuộc chơi sống còn của xe máy truyền thống tại Việt Nam

Việc chuyển đổi sang xe hai bánh điện là quá trình phức tạp, đòi hỏi Việt Nam xây dựng hệ sinh thái đa ngành và đồng bộ hóa với các chính sách kiểm soát khí thải và hạn chế xe dùng nhiên liệu hóa thạch.

Xe mild hybrid (MHEV - hybrid nhẹ) là gì và nguyên lý hoạt động

Xe mild hybrid hay hybrid nhẹ là ô tô có động cơ đốt trong được trang bị động cơ điện cho phép hỗ trợ động cơ chính cứ khi nào ô tô lao dốc, phanh hoặc dừng. Động cơ điện trên xe mild hybrid không thể hoạt động độc lập

5 dấu hiệu "tố cáo" xe bạn đã "hết date": Đến lúc nâng cấp xế hộp mới?

Cũng giống như con người, mỗi chiếc ô tô đều có một vòng đời vận hành nhất định. Khi đã vượt qua một ngưỡng sử dụng nhất định, hiệu suất, độ an toàn và chi phí bảo dưỡng của xe bắt đầu trở thành những yếu tố khiến việc tiếp tục sử dụng phương tiện cũ không còn là giải pháp hợp lý về lâu dài.

Chuyên gia chỉ điểm: 3 lợi ích bất ngờ khi thay dầu nhớt ô tô lúc máy còn nóng

Các chuyên gia kỹ thuật ô tô nhận định rằng, thời điểm lý tưởng để thay dầu động cơ là ngay sau khi xe vừa vận hành một quãng đường dài và động cơ vẫn còn ấm. Lý do là vì khi máy còn nóng, dầu nhớt đang ở trạng thái loãng, dễ chảy hơn, giúp quá trình xả sạch dầu cũ diễn ra hiệu quả hơn. Đồng thời, lượng cặn bẩn, muội than và tạp chất còn lơ lửng trong dầu sẽ được cuốn ra ngoài dễ dàng hơn, giúp khoang máy sạch hơn trước khi nạp dầu mới. Việc này không chỉ nâng cao hiệu quả bôi trơn mà còn góp phần kéo dài tuổi thọ động cơ.

Có thể bạn quan tâm