Tìm hiểu đặc tính kỹ thuật: Suất tiêu hao nhiên liệu ô tô (News.oto-hui.com) – Khi đánh giá mức tiêu hao nhiên liệu, nhà sản xuất ô tô thường đánh giá ba điều kiện đô thị, cao tốc, hỗn hợp Suất tiêu hao nhiên liệu đánh giá dựa hiệu tiêu thụ nhiên liệu động Dưới đặc tính kỹ thuật suất tiêu hao nhiên liệu ô tô Mức đánh giá tiêu hao nhiên liệu dựa theo: số lít mà tơ tiêu thụ 100km Thế nhưng, số kết hợp tổ hợp nhiều yếu tố phức tạp, bao gồm hiệu động cơ, trọng lượng xe, ma sát, khí động lực học… Suất tiêu hao nhiên liệu động gì? Trong kỹ thuật, tập trung khai thác khối động xe loại bỏ yếu tố khác, ta thường sử dụng khái niệm suất tiêu hao nhiên liệu (Brake-Specific Fuel Consumption, hay BSFC) Suất tiêu hao nhiên liệu gì? Cơng thức tính suất tiêu hao nhiên liệu? a Suất tiêu hao nhiên liệu gì? Khi hoạt động, việc sử dụng khơng khí nhiên liệu để tạo lượng (thơng qua q trình đốt cháy) đièu bắt buộc với động đốt Tương tự với momen xoắn, để đo xác suất tiêu hao nhiên liệu, người ta thường sử dụng dàn dyno đại lượng tốc độ dòng khối lượng (Mass Flow Rate), có đơn vị [kg/s] Thế nhưng, việc chưa xác định xác động sản sinh cơng suất với tốc độ dịng nhiên liệu Nên không đánh giá mức độ hiệu việc tiêu thụ nhiên liệu Bên cạnh đó, việc chia tốc độ dịng khối lượng [g/s] cho công suất sản sinh [kW], ta đại lượng suất tiêu hao nhiên liệu Như vậy, suất tiêu hao nhiên liệu đặc tính kỹ thuật đánh giá hiệu tiêu thụ nhiên liệu động Đơn vị thường sử dụng BSFC g/kWh Trong đó: b Suất tiêu hao nhiên liệu phụ thuộc vào? Suất tiêu hao nhiên liệu phụ thuộc nhiều yếu tố áp lực phun nhiên liệu, góc phun sớm, áp suất cuối kỳ nén, tải, tốc độ quay, yếu tố độ ẩm, áp suất, nhiệt độ mơi trường động làm việc… c Cơng thức tính BSFC: Động có số BSFC thấp độ hiệu tiêu thụ nhiên liệu cao Đối với động xăng, BSFC rơi vào khoảng 250 g/kWh Ở động dầu khoảng 200 g/kWh Đây lý mà động chạy dầu thường tiết kiệm nhiên liệu động chạy xăng Vậy lại xảy điều này? Xe chạy dầu tiết kiệm xe chạy xăng Về chất, loại nhiên liệu xăng hay dầu tích trữ sẵn lượng Thơng qua q trình cháy, lượng lượng giải phóng nhiều dạng lượng khác (cơ năng, nhiệt năng…) Đối với trình cháy bên động đốt trong, phần lượng nhiên liệu thực tạo trục khuỷu (cơ sản sinh momen xoắn => Đã giải thích Bài viết phân tích đặc tính kỹ thuật: Momen xoắn động cơ) Biểu đồ cho thấy lượng nhiên liệu bị chia tách trình cháy Năng lượng nhiên liệu bị chia tách sau cháy Trong sau trình cháy, lượng nhiên liệu tới 30% lượng dạng nhiệt (nhiệt truyền vào piston thành xy-lanh) 40% lượng nhiên liệu khác nằm khí thải, bị vào nổ xả Do chứa nhiều lượng, luồng khí thải tận dụng để khởi chạy hệ thống tăng áp Khoảng 40% lượng lại truyền vào phận truyền động động Tuy nhiên, đây, lượng tiếp tục hao hụt 5% ma sát khởi chạy nạp điện Cuối cùng, 25 – 40% lượng lượng nhiên liệu chuyển hóa thành cơng có ích (làm quay trục khuỷu) Đây hiệu nhiệt (Thermal Efficiency) phần lớn động đốt có xe Các nhà chế tạo động liên tục nghiên cứu để nâng cao số hiệu suất sản phẩm Hiện nay, kỷ lục hiệu nhiệt động ô tô thuộc khối Audi 2.5L TDI (sản xuất năm 1990) khối BMW N47 2L (sản xuất năm 2007) Cả hai chạy dầu đạt mức 42.6% Khối động 2.5L TDI Audi sản xuất năm 1990 Ta hồn tồn tự tính mức hiệu nhiệt động Như nói trên, nhiên liệu mang lượng, loại nhiên liệu có mức mật độ lượng (Energy Density) khác nhau, đại diện đại lượng giá trị nhiệt thấp (Lower Heating Value, LHV) , đo lượng lượng có g nhiên liệu, đơn vị kWh/g Cụ thể: Khi đặt động lên dàn dyno, ta đo giá trị BSFC nó, đồng thời ta biết giá trị nhiệt thấp LHV loại nhiên liệu sử dụng Khi đó, hiệu nhiệt động tính cơng thức: Ví dụ, động chạy xăng có suất tiêu thụ nhiên liệu đo 270.5 g/kWh dàn dyno có mức hiệu nhiệt là: Biểu đồ đặc tính: Tương tự momen xoắn cơng suất, ta xây dựng biểu đồ đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu cho khối động ví dụ hai phần trước Quay lại với công thức (1), để tính giá trị BSFC, ta cần tính tốc độ dịng khối lượng m[f] cơng suất P Dàn dyno cho ta kết đo m[f] theo bảng sau Tạm thời bỏ qua đại lượng MEP nhìn thấy bảng, đại lượng đề cập viết sau Bảng kết tốc độ dòng khối lượng (mass flow rate) đo Để cho trực quan, ta biểu diễn dạng lưới Dễ dàng nhận thấy, m[f] tăng vòng tua máy momen xoắn tăng Thể biểu đồ dạng lưới Kết hợp với kết đo cơng suất (Bài viết Tìm hiểu đặc tính kỹ thuật cơng suất động cơ) cơng thức (1), ta thu bảng kết tính toán BSFC sau Tại tốc độ động mức momen xoắn (hay vị trí chân ga) khác nhau, trình sử dụng nhiên liệu động khác đó, giá trị BSFC khác Bảng kết BSFC sau tính tốn Và biểu diễn dạng lưới: Thể biểu đồ dạng lưới Nhìn vào biểu đồ lưới trên, ta nhận thấy “vùng trũng” màu tối rõ Tại đây, giá trị BSFC thấp (244.8 ví dụ trên), tức động hoạt động vùng tiêu thụ nhiên liệu hiệu Hay nói cách khác, dải tua máy 1,500 – 4,000 rpm dải momen xoắn 90 – 150 Nm, động tiết kiệm nhiên liệu Khi thể giá trị BSFC đo lên biểu đồ dạng điểm nối điểm lại với nhau, ta thu biểu đồ dạng đường viền (Contour Map) Đây biểu đồ thường sử dụng thể độ cao (ví dụ nối điểm có độ cao núi) Chính áp dụng vào BSFC hoàn toàn hợp lý Trong kỹ thuật, người ta thường sử dụng Contour Map để thể đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu Thể biểu đồ dạng đường viền Đặt năm điểm A, B, C, D, M vị trí xác định biểu đồ Khi đó, điểm A, B nằm đường nên trạng thái A, B, mức tiêu hao nhiên liệu động Chú ý rằng, A, động quay 750 rpm, B, động quay tới 4,600 rpm Ngoài ra, phần lớn đường khơng khép kín, trừ một vài đường BSFC từ nhỏ tới cực tiểu, nơi chứa điểm M Tại M (thường động đạt vịng tua trung bình momen xoắn cực đại), động tiết kiệm nhiên liệu M trạng thái lý tưởng xe chạy cao tốc, mức tiêu thụ nhiên liệu xe chạy cao tốc thấp Ngược lại, chạy đô thị, momen xoắn tốc độ động thay đổi liên tục (do trình chạy – phanh – dừng hay chuyển số liên tục) nên M di chuyển liên tục biểu đồ thường xuyên phải “lui tới” vị trí điểm D Tại D, BSFC cao, dẫn đến việc xe chạy hao xăng nhiều Biểu đồ hiệu nhiệt (tham khảo): Như ta đề cập trên, hiệu nhiệt n[f] tính BSFC LHV Tại trạng thái hoạt động khác nhau, BSFC khác nhau, n[f] khác Khi nhà sản xuất nhắc tới hiệu nhiệt, ta ngầm hiểu mức hiệu lớn (đạt trạng thái tối ưu xe) Ví dụ, Toyota nói động đốt họ đạt mức hiệu nhiệt (Thermal Efficiency) 40% viết Ta phải ngầm hiểu số 40% đạt trạng thái định động (với loại nhiên liệu cực tốt) mà Áp dụng công thức (2) với điều kiện sử dụng nhiên liệu xăng thường, ta tính bảng giá trị n[f] sau cho động ví dụ: Bảng kết suất tiêu hao nhiên liệu BSFC sau tính tốn Và biểu thị biểu đồ dạng lưới: Thể biểu đồ dạng lưới Ta dễ dàng nhận thấy tương quan biểu đồ hiệu nhiệt biểu đồ đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu Lưu ý rằng, việc Otoman thể biểu đồ hiệu nhiệt mang tính chất tham khảo nói, giới kỹ thuật thường sử dụng biểu đồ đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu nghiên cứu đầy đủ động Ngược lại, hiệu nhiệt nhắc tới giá trị lớn ... vậy, suất tiêu hao nhiên liệu đặc tính kỹ thuật đánh giá hiệu tiêu thụ nhiên liệu động Đơn vị thường sử dụng BSFC g/kWh Trong đó: b Suất tiêu hao nhiên liệu phụ thuộc vào? Suất tiêu hao nhiên liệu. .. biểu đồ đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu Lưu ý rằng, việc Otoman thể biểu đồ hiệu nhiệt mang tính chất tham khảo nói, giới kỹ thuật thường sử dụng biểu đồ đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu nghiên... chạy xăng có suất tiêu thụ nhiên liệu đo 270.5 g/kWh dàn dyno có mức hiệu nhiệt là: Biểu đồ đặc tính: Tương tự momen xoắn công suất, ta xây dựng biểu đồ đặc tính suất tiêu hao nhiên liệu cho khối