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
Các đời xe Ford Transit: lịch sử hình thành, các thế hệ
Đừng lắp cảm biến áp suất lốp nếu chưa biết điều này
Giải mã các lỗi điều hòa ô tô: Nguyên nhân và cách khắc phục hiệu quả
Lịch sử thương hiệu xe Honda CR-V, các đời xe trên thế giới và Việt Nam
Cách phân biệt dòng xe và các phân khúc xe ô tô tại Việt Nam
Có thể bạn quan tâm
-
Giải mã tiếng tích tắc của đèn xi-nhan: Một thiết kế nhỏ, ý nghĩa lớnMỗi khi bạn bật xi-nhan để rẽ hoặc chuyển làn, một âm thanh “tích tắc, tích tắc” quen thuộc vang lên trong khoang xe. Đối với hầu hết tài xế, âm thanh này đã trở nên quá đỗi quen thuộc. Thế nhưng, bạn đã bao giờ tự hỏi: vì sao đèn xi-nhan lại phát ra tiếng đó? Điều gì đứng sau âm thanh tưởng chừng đơn giản ấy?
-
6 hiểu lầm tai hại về phanh xe ô tô khiến nhiều tài xế trả giá đắtPhanh xe thường bị xem nhẹ cho đến khi chúng bắt đầu có dấu hiệu trục trặc. Điều đáng lo ngại là nhiều quan niệm phổ biến về hệ thống phanh lại không chính xác, dẫn đến việc bảo dưỡng sai cách, tốn kém không cần thiết thậm chí tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn khi vận hành xe.
-
Ngủ trong xe bật điều hòa: Có thể tốn bao nhiêu lít xăng mỗi giờ?Vào những ngày nắng nóng, không ít tài xế lựa chọn nghỉ trưa ngay trên xe và để động cơ nổ không tải nhằm duy trì hệ thống điều hòa. Từ thói quen này, một câu hỏi phổ biến thường được đặt ra: liệu việc để xe chạy không tải như vậy sẽ tiêu tốn bao nhiêu nhiên liệu?
-
Nổ lốp giữa trời nắng: Cảnh báo và giải pháp cho tài xếKhi nhiệt độ môi trường đạt ngưỡng quá cao đặc biệt vào mùa hè, áp suất bên trong lốp xe có thể tăng nhanh bất thường trong quá trình di chuyển, làm gia tăng đáng kể nguy cơ nổ lốp và gây tai nạn nghiêm trọng. Để đảm bảo an toàn vận hành trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt này, tài xế cần tuân thủ một số nguyên tắc quan trọng dưới đây.
-
Tuyệt đối không để 4 món đồ này trong ô tô mùa hèGiữa thời điểm nắng nóng cao điểm của mùa hè, các chuyên gia khuyến nghị tài xế nên cân nhắc kỹ lưỡng những vật dụng để lại trong xe. Nhiệt độ trong khoang nội thất có thể tăng cao vượt ngưỡng an toàn, khiến nhiều món đồ tưởng chừng vô hại trở thành mối nguy tiềm ẩn cho cả phương tiện lẫn sức khỏe người sử dụng