Volumetric Efficiency - VE gọi nôm na trong tiếng Việt là hiệu suất nạp khí của động cơ, được thể hiện bằng tỉ số giữa "tỉ trọng của hòa khí trong xi lanh ngay sau kì nạp đầu kì nén" chia cho "tỉ trọng của hòa khí tại họng nạp" – theo wikipedia. Hiểu đơn giản hơn nữa thì đây có thể gọi là tỉ số giữa khối lượng không khí nạp được sau kì nạp (xupap nạp xả đã đóng) so với cùng lượng thể tích không khí của buồng đốt tính ở áp suất khí quyển.
Sau khi anh em đọc 7x7=49 lần mấy câu phía trên mà vẫn chưa hiểu thì nên đọc câu mì ăn liền này: VE chính là con số nói lên độ “đặc” của khí nạp vào động cơ, so với áp suất không khí bên ngoài, thường được tính bằng đơn vị phần trăm (%).
Trong suốt 120 năm phát triển động cơ 4 kì thì hệ số khí nạp luôn là vấn đề (phải) được nhà sản xuất quan tâm. Vậy hiệu suất nạp khí quyết định điều gì trong động cơ: câu trả lời là liên quan mật thiết tới sức mạnh động cơ, cụ thể ở đây là mã lực và lực kéo. Điều đơn giản mà ai ở đây cũng biết là càng nạp được nhiều hòa khí (hòa khí càng đặc) trong kì nạp thì ở kì nổ sẽ sản sinh nhiều năng lượng, từ đó động cơ mạnh hơn.
Sau khi anh em đọc 7x7=49 lần mấy câu phía trên mà vẫn chưa hiểu thì nên đọc câu mì ăn liền này: VE chính là con số nói lên độ “đặc” của khí nạp vào động cơ, so với áp suất không khí bên ngoài, thường được tính bằng đơn vị phần trăm (%).
Chắc chắn sẽ có anh em đặt ra câu hỏi: Tại sao lại có con số này? Tại sao không luôn là 100%? Câu trả lời khá đơn giản: vì đặc tính nhớt của hòa khí và quán tính của hòa khí. Nói đơn giản cho dễ hiểu thì hòa khí nạp (cũng như không khí) có độ lì nhất định và cũng có quán tính riêng, không phải cứ van nạp mở là tích tắc tràn đầy vào buồng đốt hay van xả hé mở là thoát toàn bộ ra khỏi buồng đốt ngay lập tức được. Hòa khí cần có đủ thời gian nạp vào và khí thải cần có thời gian để thoát ra, khi ở tốc độ máy khác nhau thì thời gian này cũng khác nhau, điều này khiến cho hệ số khí nạp liên tục thay đổi.Trong suốt 120 năm phát triển động cơ 4 kì thì hệ số khí nạp luôn là vấn đề (phải) được nhà sản xuất quan tâm. Vậy hiệu suất nạp khí quyết định điều gì trong động cơ: câu trả lời là liên quan mật thiết tới sức mạnh động cơ, cụ thể ở đây là mã lực và lực kéo. Điều đơn giản mà ai ở đây cũng biết là càng nạp được nhiều hòa khí (hòa khí càng đặc) trong kì nạp thì ở kì nổ sẽ sản sinh nhiều năng lượng, từ đó động cơ mạnh hơn.
Note: Đồ thị của hệ số khí nạp và mô-men xoắn là gần giống nhau vì vấn đề trộn phối hòa khí ở những dải tua máy khác nhau là khác nhau. Điểm trộn phối tốt nhất được thiết kế sẽ tại đỉnh của 2 đồ thị (hòa khí trộn phối trong buồng đốt càng tốt thì hiệu quả đốt cháy sẽ càng cao).
Với việc sản xuất động cơ cũng như anh em độ xe thì phải cực kì quan tâm vấn đề này, và, bất cứ hành động thay thế các linh kiện mà anh em gắn cho xe mình đều ít nhiều làm thay đổi con số VE, ví dụ vài cái nhé: thay đổi lọc gió, thay bô, thay họng gió, thay họng nạp, thay (góc) cam, thay xupap, thay đổi những thứ liên quan đến hệ thống turbo cũng như một số việc gia công cơ khí cho động cơ… Mỗi linh kiện thay vào xe sẽ ảnh hưởng nhất định và có tác dụng mạnh ở một dải tua máy nhất định.
Với mấy động cơ nạp hòa khí cưỡng bức như turbocharge (tăng áp) và supercharge (siêu nạp) thì VE dễ lớn hơn 100%, đặc hơn nhiều không khí ngoài môi trường, vì đơn giản đó là nạp cưỡng bức, luồng khí nạp sẽ bị gia tốc và nén lại, trở nên cô đặc hơn trước khi vào buồng đốt, tất cả phụ thuộc vào việc cài đặt và độ cho hệ thống nén khí của turbocharge và supercharge (bên cạnh một số việc gia công cơ khí). Áp suất khí nạp cho mấy xe “chơi hết cỡ” thậm chí có thể lên đến vài bar – 300%-400%. Vì lí do này mà người ta rất chuộng làm turbo hoặc cải thiện hệ thống turbo cho xe, vì dễ lụm nhiều mã lực hơn ở vòng tua thấp hơn so với động cơ hút khí tự nhiên.
Xe F1 và xe Top fuel dragster luôn là ví dụ kinh điển cho sức mạnh của động cơ turbocharge và supercharge
Với động cơ hút khí tự nhiên (Naturally aspirated engine - n/a engine) thì chuyện hòa khí nạp có áp suất thấp hơn áp suất khí quyển là chuyện thường như ở huyện, vì trên đường nạp có những thứ gây rối rắm cho dòng chảy của khí nạp làm hòa khí không chạy vào xilanh một cách trơn tru nhất được: đường nạp ngoằn ngoèo, vướng cái lọc, vướng bướm ga, vướng kim phun, vướng cái xupap, họng nạp thân xupap thì toàn muội than, chưa kể không khí còn bị gia nhiệt trong lúc bị hút vào động cơ nữa... như kiểu bạn đang hút vui vẻ nước trong li trà sữa mà mắc phải viên trân châu vậy. Tỉ số này chỉ bò bò ở khoảng 80-100% là tốt lắm rồi.
Tuy nhiên với rất nhiều nghiên cứu trào máu não của mấy ông kĩ sư và nhà vật lí thì con số này có thể đạt đỉnh điểm lên đến 130%, tuy chỉ ở một dải tua máy nhất định, và để giữ tỉ số này luôn tối ưu nhất trong dải hoạt động của động cơ thì lại phải biến thiên khá là nhiều thứ.
Quảng cáo
Nguồn: ACCEL Motorsports