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容積效率
圖片來自yanfabu.com

容積效率體積效率是一技術用語,用來描述一個引擎進氣過程的有效性。由於只有四衝程引擎[1] 具有一個衝程是為著進氣過程,所以容積效率通常是用於描述四衝程引擎的進氣效率。容積效率的定義如下:   ηv=ma/σa,iVd   上式中,ηv是容積效率;ma是每一四衝程所構成的循環中進入汽缸內的空氣質量;σa,i是指進氣的空氣密度;Vd是汽缸的排氣量,也就是單一衝程中活塞所刮掃的體積。   一般引擎的容積效率最大值約為80~90%,若是加裝渦輪增壓器,則容積效率可提升至100%以上。再者,柴油引擎的容積效率通常較汽油引擎者高,影響引擎容積效率值的因素非常多,主要可分為燃油使用種類,引擎設計及運轉變數等三大類。

內燃機原理

在內燃機設計中,容積效率指的是在進氣狀態下,進氣行程中氣缸真實吸入的混合氣體積除以汽缸容積。這代表了引擎的吸氣能力。容積效率對於扭力有決定性的影響,容積效率越大,引擎扭力越佳。影響容積效率的變因有很多,如引擎轉速,汽缸頭進氣道的流量,氣門截面積的大小,凸輪軸的設計,進氣岐管的長度,燃料霧化的程度等等等。

現今採用噴射供油的四行程引擎,其容積效率皆已達到90%。若進氣岐管的長度經過校調,便可以在特定的轉速域達到超過100%的容積效率。在進氣口處加裝渦輪增壓器(turbocharger),也可以增加容積效率。 活塞式壓縮機的輸氣係數在一定意義上可以理解為容積效率。壓縮機輸氣係數是這樣定義的:壓縮機實際容積流量與理論容積流量之比。

輸氣係數(λ)可以用下式表示:

λ=λVλpλtλl

其中,λV--容積係數,與余隙容積有關;

λp--壓力係數,與吸氣過程的壓力損失有關;

λt--溫度係數,與壓縮機氣缸內溫度有關;

λl--泄漏係數,與壓縮機的密封程度有關。

輸氣係數在一定意義上可以理解為容積效率。

液壓泵

液壓泵的容積效率是指實際送出的流體,和理想沒有泄漏情形下可送出流體的比例。例如一個100cc的泵,單位週期可送出92cc,則其容積效率為92%。容積效率會隨泵的速度及壓強而變,因此在比較容積效率時,需同時標示其速度及壓強的資訊。若只標示容積效率,未標示速度及壓強,一般表示是在額定壓力和速度下的結果。

電子元件

電子學中的容積效率是量測單位體積下的某電氣特性,若電氣特性相同時一般會要求體積越小越好。因為先進的設計需要將更多的功能塞進更小的封裝內,例如提高相同體積手機電池,所能儲存的能量。除了電池外,容積效率的概念也出現在電容器的設計及應用中.此時單位體積下的CV乘積(將電容器電容量(C)和最大電壓額定(V)的乘積)即為特性值。容積效率也可以用在任何可量測的電氣特性中,例如電阻、電容、電感、電壓、電壓及能量儲存等。

參考文獻

  1. 四衝程汽油機的工作原理,每日頭條,2017-12-12