Tỷ số nén – Định nghĩa và vai trò

Tỷ số nén là gì? Vai trò của nó ra sao trong quá trình sinh công của động cơ đốt trong? Cùng "Trường Linh -  Phụ tùng động cơ" tìm hiểu về tỷ số nén dưới bài viết sau đây.

Để động cơ hoạt động tốt trong các điều kiện vận hành rất khác nhau, thì những điều kiện sau đây cần phải được thỏa mãn:

• Hỗn hợp không khí và nhiên liệu tốt
• Nén ép tốt
• Đánh lửa tốt (Phun nhiên liệu tốt)

Tỷ số nén là tỷ số giữa tổng thể tích của xy lanh và thể tích buồng đốt với thể tích buồng đốt.

Tỷ số nén là gì?

Sự cần thiết phải nén ép hỗn hợp nhiên liệu không khí

Hỗn hợp không khí-nhiên liệu không được nén ép sẽ cháy chậm vì mật độ của không khí và nhiên liệu thấp. Tuy nhiên, khi hỗn hợp không khí-nhiên liệu được nén và đánh lửa, mật độ cao sẽ làm cho hỗn hợp bốc cháy tức khắc (nổ). Hoặc khi nén mới đủ đạt áp suất nhiệt độ thích hợp để tự cháy đối với diesel.

Với tỷ lệ hỗn hợp như nhau, khi được đốt cháy, hỗn hợp nhiên liệu được nén sẽ giải phóng năng lượng nhiều hơn hỗn hợp không được nén.

Với mục đích duy nhất là nâng cao năng suất của động cơ, thiết kế tỉ số nén thích hợp nhưng vẫn bảo đảm động cơ hoạt động bền bỉ thì kỹ sư ô tô đã làm bằng cách đưa ra các chỉ số nhiên liệu quen thuộc sau:

• Octan: khả năng chống kích nổ cao với xăng
• Cetan: khả năng tính tự cháy đối với diesel

Mức độ nén của hỗn hợp không khí-nhiên liệu được biểu thị bằng tỷ số nén. Kỹ sư ô tô thường sẽ giới hạn như sau:

Tỷ số nén của động cơ xăng thường được thiết kế vào khoảng 9 đến 13.

Tỷ số nén của động cơ diesel vào khoảng 15-25, cao hơn nhiều so với động cơ xăng.

Do đó đòi hỏi công nghệ và vật liệu chế tạo động cơ diesel cao hơn để đảm bảo độ bền và giảm thiểu độ mài mòn.

Tại sao lại phải giới hạn tỷ số nén?

Khi chúng ta cùng phân tích:

• Động cơ xăng: Tỷ số nén sẽ cần tăng lên để giúp cho công suất động cơ tăng lên tuy nhiên khả năng xảy ra kích nổ sẽ cao.
• Động cơ diesel: Tỷ số nén sẽ cần giảm xuống để giúp động cơ ”êm hơn” nhưng đổi lại điều kiện áp suất nhiệt độ thấp đi sẽ khiển khả năng tự cháy giảm đi, khó cháy hơn.

Có thể thấy rằng được lợi cái này nhưng lại thiệt về cái kia, vì vậy kỹ sư ô tô sẽ cần giới hạn tỷ số nén của động cơ tùy từng loại nhiên liệu ở một khoảng nhất định. Tuy nhiên một tin vui là trên thế giới có hãng Mazda đã rất thành công trong việc nghiên cứu về tỷ số nén.