otoman.net
Tài xế O-H
(...tiếp theo phần trước: Động cơ 101: P1.1 - Các đặc tính cơ bản)
3. Suất tiêu thụ nhiên liệu (đơn vị g/(KW.h))
Song song với công suất cực đại và momen xoắn cực đại, thường nhà sản xuất cũng công bố chỉ số nhiên liệu tiêu thụ trên 100 km vận hành. Mặc dù đây là một phép đo đơn giản và dễ hình dung cho người dùng, thực tế trong kỹ thuật, đặc tính này của động cơ lại được đo bằng chỉ số suất tiêu hao nhiên liệu (brake-specific fuel consumption, hay BSFC).
Hãng thường công bố mức tiêu thụ nhiên liệu trên 100 km.
BSFC được đo bằng tỷ số giữa tốc độ tiêu thụ nhiên liệu (đơn vị g/s) và công suất sản sinh (đơn vị W), và thường được quy đổi sang đơn vị g/(kW.h). Tại một vòng tua máy và tải nhất định, và với cùng loại nhiên liệu, động cơ có giá trị BSFC cao hơn sẽ tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn và do đó có hiệu năng (thermodynamic efficiency) thấp hơn. Khi so sánh hai động cơ chạy hai loại nhiên liệu khác nhau, ta cần xem xét thêm mật độ năng lượng (energy density) của các nhiên liệu này. Ví dụ, mật độ năng lượng của xăng thường và dầu lần lượt là 0.0122225 và 0.0119531. Một hãng xe tự nhận động cơ của mình tối ưu hơn so với của đối thủ thì thường là họ đang nói tới giá trị hiệu năng (đơn vị %) cao hơn.
Xăng và dầu có mật độ năng lượng khác nhau.
4. Đường đặc tính động cơ
Bảng dưới liệt kê một vài ví dụ động cơ cùng các đặc tính cơ bản của chúng:
Đặc tính của một động cơ bao gồm những thông số như công suất, momen xoắn và suất tiêu hao nhiên liệu, đo được từ băng thử (dynamometer) với những tốc độ quay khác nhau và tại các vị trí chân ga (hay tỷ lệ mở van tiết lưu) khác nhau. Khi điền vào một biểu đồ những trị số đo được theo tốc độ quay, những đường biểu diễn hình thành là những đường đặc tính của động cơ. Với mỗi vị trí chân ga, ta có một bộ 3 đường đặc tính, nhưng để cho đơn giản thì thường nhà sản xuất chỉ công bố biểu đồ 3 đường đặc tính tại vị trí chân ga được đạp hết mức (van tiết lưu mở 100%). Khi đó, ta nhận biết được các giá trị công suất cực đại, momen xoắn cực đại, và tiêu hao nhiên liệu cực tiểu.
Đường đặc tính ngoài (khi đạp hết chân ga) của một động cơ bốn thì.
Theo lý thuyết, ở một vị trí không đổi của van tiết lưu trong suốt phạm vi tốc độ quay, mức tiêu thụ nhiên liệu và momen xoắn cũng phải cố định, vì một lượng năng lượng cố định của thể tích hòa khí nạp vào xy-lanh phải luôn cung ứng một momen xoắn cố định lên trục khuỷu. Tương tự, công suất phải tăng đều với tốc độ quay. Sau khi đạt được công suất tối đa, đường biểu diễn công suất lại đi xuống do thất thoát momen xoắn.
Sau khi đạt giá trị tối đa, công suất đi xuống do thất thoát momen xoắn. Nguồn ảnh: netcarshow
Nhưng mà đời không như mơ, biểu đồ đặc tính ở trên chỉ là lý thuyết được kiểm tra ở các điều kiện trong nhà máy. Nếu bác đặt một động cơ lên băng thử, đo các trị số và tự xây dựng một biểu đồ thì thường sẽ có sai lệch về vị trí các điểm đánh dấu. Nguyên nhân có thể do:
Kiểm tra động cơ trong phòng thí nghiệm.
3. Suất tiêu thụ nhiên liệu (đơn vị g/(KW.h))
Song song với công suất cực đại và momen xoắn cực đại, thường nhà sản xuất cũng công bố chỉ số nhiên liệu tiêu thụ trên 100 km vận hành. Mặc dù đây là một phép đo đơn giản và dễ hình dung cho người dùng, thực tế trong kỹ thuật, đặc tính này của động cơ lại được đo bằng chỉ số suất tiêu hao nhiên liệu (brake-specific fuel consumption, hay BSFC).
Hãng thường công bố mức tiêu thụ nhiên liệu trên 100 km.
BSFC được đo bằng tỷ số giữa tốc độ tiêu thụ nhiên liệu (đơn vị g/s) và công suất sản sinh (đơn vị W), và thường được quy đổi sang đơn vị g/(kW.h). Tại một vòng tua máy và tải nhất định, và với cùng loại nhiên liệu, động cơ có giá trị BSFC cao hơn sẽ tiêu tốn nhiều nhiên liệu hơn và do đó có hiệu năng (thermodynamic efficiency) thấp hơn. Khi so sánh hai động cơ chạy hai loại nhiên liệu khác nhau, ta cần xem xét thêm mật độ năng lượng (energy density) của các nhiên liệu này. Ví dụ, mật độ năng lượng của xăng thường và dầu lần lượt là 0.0122225 và 0.0119531. Một hãng xe tự nhận động cơ của mình tối ưu hơn so với của đối thủ thì thường là họ đang nói tới giá trị hiệu năng (đơn vị %) cao hơn.
Xăng và dầu có mật độ năng lượng khác nhau.
4. Đường đặc tính động cơ
Bảng dưới liệt kê một vài ví dụ động cơ cùng các đặc tính cơ bản của chúng:
Đặc tính của một động cơ bao gồm những thông số như công suất, momen xoắn và suất tiêu hao nhiên liệu, đo được từ băng thử (dynamometer) với những tốc độ quay khác nhau và tại các vị trí chân ga (hay tỷ lệ mở van tiết lưu) khác nhau. Khi điền vào một biểu đồ những trị số đo được theo tốc độ quay, những đường biểu diễn hình thành là những đường đặc tính của động cơ. Với mỗi vị trí chân ga, ta có một bộ 3 đường đặc tính, nhưng để cho đơn giản thì thường nhà sản xuất chỉ công bố biểu đồ 3 đường đặc tính tại vị trí chân ga được đạp hết mức (van tiết lưu mở 100%). Khi đó, ta nhận biết được các giá trị công suất cực đại, momen xoắn cực đại, và tiêu hao nhiên liệu cực tiểu.
Đường đặc tính ngoài (khi đạp hết chân ga) của một động cơ bốn thì.
Theo lý thuyết, ở một vị trí không đổi của van tiết lưu trong suốt phạm vi tốc độ quay, mức tiêu thụ nhiên liệu và momen xoắn cũng phải cố định, vì một lượng năng lượng cố định của thể tích hòa khí nạp vào xy-lanh phải luôn cung ứng một momen xoắn cố định lên trục khuỷu. Tương tự, công suất phải tăng đều với tốc độ quay. Sau khi đạt được công suất tối đa, đường biểu diễn công suất lại đi xuống do thất thoát momen xoắn.
Sau khi đạt giá trị tối đa, công suất đi xuống do thất thoát momen xoắn. Nguồn ảnh: netcarshow
Nhưng mà đời không như mơ, biểu đồ đặc tính ở trên chỉ là lý thuyết được kiểm tra ở các điều kiện trong nhà máy. Nếu bác đặt một động cơ lên băng thử, đo các trị số và tự xây dựng một biểu đồ thì thường sẽ có sai lệch về vị trí các điểm đánh dấu. Nguyên nhân có thể do:
- Thể tích hòa khí nạp vào không đồng đều khi vòng tua máy quá thấp hoặc quá cao
- Hòa khí cuộn xoáy không tốt nên bị đốt không hoàn toàn
- Năng lượng của hòa khí cháy bị hao hụt do thất thoát nhiệt lượng
- Năng lượng của piston bị hao hụt do thất thoát ma sát
Kiểm tra động cơ trong phòng thí nghiệm.
