Language
Country/Area
No result found
Bộ tăng áp và chu trình Miller: Năng lượng bùng phát trong động cơ như thế nào?
Trong kỹ thuật hiện đại, chu trình Miller được coi là một chu trình nhiệt động cải tiến, đặc biệt là trong thiết kế động cơ đốt trong. Được cấp bằng sáng chế lần đầu tiên bởi kỹ sư người Mỹ Ralph Miller vào năm 1957, công nghệ động cơ này kết hợp ưu điểm của bộ siêu nạp để cải thiện hiệu suất động cơ và đạt hiệu suất nhiên liệu cao hơn.
Động cơ đốt trong truyền thống chủ yếu sử dụng bốn kỳ, trong đó có hai kỳ công suất cao: kỳ nén và kỳ công suất. Trong chu trình Miller, van nạp mở trong thời gian dài khiến hành trình nén được chia thành hai giai đoạn. Trong quá trình này, một phần hỗn hợp nhiên liệu đi vào xi lanh được đẩy trở lại cổng nạp, điều này thường dẫn đến mất công suất, nhưng chu trình Miller sẽ bù đắp sự mất mát này với sự hỗ trợ của bộ tăng áp.
Chu trình Miller được đặc trưng bởi "chu trình thứ năm", không phổ biến trong các thiết kế động cơ truyền thống.
Việc thiết kế tỷ số nén và tỷ số giãn nở của động cơ chu trình Miller giúp cho việc nén hỗn hợp nhiên liệu hiệu quả hơn. Khi van nạp đóng, piston thực hiện lực nén thực sự, cho phép động cơ hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn, do đó cải thiện hiệu suất nhiệt tổng thể.
Nguyên lý hoạt động của chu trình Miller
Trong chu trình Miller, hoạt động của bộ tăng áp là rất quan trọng. Thiết bị này vẫn có thể tạo ra lực đẩy đủ ở tốc độ tương đối thấp, cho phép động cơ duy trì hiệu suất tốt trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau. Ngược lại, hiệu suất vận hành có thể được cải thiện hơn nữa thông qua sự kết hợp giữa bộ tăng áp và bộ tăng áp, nhưng điều này cũng xuất phát từ những thách thức kỹ thuật cao hơn.
Đặc điểm đáng chú ý của chu trình Miller là khi piston bắt đầu nén nhiên liệu thì xupáp nạp vẫn mở nên trong phần đầu của hành trình nén, piston đẩy một phần hỗn hợp nhiên liệu trở lại trạng thái nén. ống nạp nữa. Điều này có vẻ giống như một sự mất mát, nhưng nó được bù đắp nhiều hơn nhờ sức mạnh của siêu tăng áp.
Kiểm soát nhiệt độ lạm phát
Một trong những ưu điểm của chu trình Miller là có thể làm giảm nhiệt độ của khí vào. Thông qua tác dụng làm mát của bộ tăng áp, hoạt động này không chỉ cải thiện hiệu suất công suất của động cơ mà còn làm tăng mật độ không khí đồng thời giảm áp suất. Mục đích đằng sau thiết kế này là cải thiện hiệu suất đốt cháy và giảm lượng khí thải oxit nitơ, điều này đặc biệt quan trọng trong động cơ diesel lớn trên tàu và nhà máy điện.
Việc giảm nhiệt độ nạp cuối cùng liên tục cải thiện hiệu suất tổng thể của động cơ, đồng thời có thể nâng cao hơn nữa thời điểm đánh lửa và vượt qua giới hạn kích nổ thông thường.
Tỷ số nén và hiệu suất năng lượng
Chu trình Miller tăng đáng kể hiệu quả sử dụng năng lượng nhờ sự kết hợp hiệu quả giữa tỷ lệ nén và tỷ lệ giãn nở. Vì trong quá trình giãn nở, khí có thể giãn nở gần như bằng áp suất khí quyển, điều này tạo điều kiện tốt cho việc thu hồi năng lượng của động cơ. Tuy nhiên, những thiết kế này cũng đi kèm với một số nhược điểm, chẳng hạn như mất bộ tăng áp và biến động về hiệu suất.
Thử thách siêu tăng áp
Mặc dù sử dụng bộ tăng áp phân khối dương có thể cải thiện hiệu suất động cơ nhưng nó cũng sẽ gây tổn thất thêm năng lượng, chiếm khoảng 15 đến 20% công suất phát ra. Ngoài ra, bộ tăng áp có thể gặp độ trễ ở vòng tua thấp, điều này đòi hỏi động cơ phải dựa vào chu trình Miller để tiếp tục hoạt động ở vòng tua thấp hơn nhằm bù đắp khoảng cách về hiệu suất.
Tóm tắt
Trong thiết kế ô tô hiện nay, chu trình Miller chắc chắn là một tính năng chính giúp cải thiện hiệu suất đốt cháy. Dù là xe phổ thông hay xe đua hiệu suất cao thì thiết kế động cơ này đều thể hiện được những ưu điểm vượt trội và tính thực dụng của nó. Với sự phát triển của công nghệ, sự cân bằng giữa công nghệ tăng áp và chu trình động cơ sẽ ngày càng trở nên quan trọng trong tương lai. Vậy làm thế nào các thiết kế động cơ trong tương lai có thể đạt được sự cân bằng tốt nhất giữa hiệu suất và bảo vệ môi trường?
