dangle.9xyz
Tài xế O-H
NHỮNG PHÁT MINH VÀ SÁNG CHẾ GÓP PHẦN HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN Ô TÔ
Động cơ hơi nước và động cơ đốt trong
- Kiến thức cơ bản môn “Introduction to Automotive Engineering” năm 1 ngành CNKT Ô tô -
Ô tô đã thay đổi rất nhiều từ khi ra đời vào cuối thế kỷ 19. Nhiều phát minh và sáng chế đặc sắc đã góp phần làm nên chiếc ô tô hiện đại ngày nay từ khi xe hơi thay thế xe ngựa. Chúng ta cùng nhìn lại những phát minh sáng chế lớn và đặc sắc nhất giúp ô tô ra đời và phát triển cho đến ngày nay.1- Động cơ hơi nước – Steam engine (đốt ngoài):
Động cơ chạy bằng hơi nước là một trong những phát minh đầu tiên của kỹ thuật ô tô. Chiếc động cơ hơi nước được phát triển bởi James Watt (Anh) năm 1775 nhưng phải đến năm 1800 Rechard Trevithick (UK) mới đưa áp suất cao của hơi nước vào ứng dụng thực tế trên động cơ. Lúc đầu động cơ hơi nước chỉ sử dụng chủ yếu cho xe lửa và tàu thủy, mãi đến năm 1850 mới áp dụng trên xe.
Động cơ chạy bằng hơi nước là loại động cơ đốt ngoài (Hình 1), dùng than đá, củi hoặc các chất cháy khác để nung nước bốc hơi tạo lực đẩy cho piston.
Hình 1. Cấu tạo động cơ hơi nước thời sơ khai
Đến những năm cuối thế kỷ 19, một nửa số ô tô ở Mỹ vẫn dùng động cơ hơi nước vì ưu điểm của nó là có thể chạy bằng bất cứ nhiên liệu nào. Tuy nhiên, từ khi xe chạy bằng động cơ đốt trong nhỏ gọn, ít khói hơn, được sản xuất trên dây chuyền khiến giá giảm thì xe với động cơ hơi nước dần biến mất.
Vào nhưng năm 1970, môt số nhà sáng chế quay lại cải tiến động cơ hơi nước để nó gọn nhẹ và ít khói hơn như sử dụng U-113 fluorocarbon thay nước nhưng cũng không mang lại hiệu quả kinh tế.
Hình 2. Chiếc xe chạy bằng hơi nước của Henry Seth Taylor
Hình 3. Đầu kéo chạy bằng hơi nước ở Anh.
2- Động cơ đốt trong – ICE (Internal combustion engines):
Nếu động cơ đốt trong không ra đời thì chắc xe hơi không tồn tại. Mặc dù trong thế kỷ 18 đã có nhiều mẫu động cơ được thiết kế nhưng phải đến năm 1859, Etienne Lenoir (Pháp) mới chế tạo thành công động cơ hoạt động được. Động cơ đốt trong hiện tại như chúng ta đã biết do Nikolaus Otto phát triển và đăng ký sáng chế năm 1864. Những sự cải tiến sau đó được thực hiện bởi George Brayton và sự cộng tác giữa Otto, Daimler và Maybach tạo nên chiếc động cơ 4 kỳ đầu tiên vào năm 1876. Động cơ 2 kỳ được hoàn thành bởi Karl Benz ít lâu sau vào năm 1879 nhưng 7 năm sau nó mới được trang bị trên những chiếc xe đầu tiên vào năm 1886.
Hình 4. Cấu tạo động cơ xăng 4 kỳ
(E-Exhaust, I-Intake,S- Spark plug, W- Water, P- Piston, R – Rod, C-Crankshaft)
Hình 5. Sơ đồ hệ thống phun dầu điện tử
Khác với động cơ đốt ngoài (động cơ hơi nước, động cơ Stirling), động cơ đốt trong là động cơ với nhiên liệu được đốt cháy với oxy (của không khí) để sinh nhiệt trong buồng đốt (combustion chamber). Khí giãn nở nhờ nhiệt tạo áp suất cao tác động trực tiếp lên piston, cánh turbine hay rotor. Như vậy ICE là thiết bị chuyển năng lượng hóa học thành công có ích. Động cơ đốt trong được chia làm 2 loại theo cách cháy: hoạt động gián đoạn và hoạt động liên tục. Loại gián đoạn là loại thường gặp như các động cơ piston 2 kỳ và 4 kỳ có thể dùng gas, xăng hoặc diesel và một số phiên bản 6 kỳ hay động cơ xoay tròn Wankel (piston tam giác). ICE loại cháy liên tục bao gồm turbine khí, động cơ phản lực và động cơ tên lửa.
Hình 6. Động cơ Wankel
Nhờ áp dụng các công nghệ hiện đại trong hệ thống điều khiển (điều khiển phun xăng, phun dầu, đánh lửa, kiểm soát khí thải…), tính năng động cơ đốt trong ngày nay đã có những bước tiến đáng kể: tăng công suất, hiệu suất, giảm tiêu hao nhiên liệu và độ độc hại của khí thải. Các quy định ngày càng khắt khe ở các nước để kiểm soát ô nhiễm do động cơ đốt trong gây ra (tham khảo các tiêu chuẩn khí thải EURO) cũng góp phần tác động lên sự phát triển động cơ đốt trong thời gian vừa qua.
Do nhiên liệu hóa thạch (fossil fuel) ngày càng cạn nên hướng nghiên cứu về sử dụng nhiên liệu thay thế (Renewable fuels: biodiesel, biogas, hydro..) cho động cơ đốt trong cũng được chú ý.
Hình 7. Động cơ turbine jet
Nguồn: Thầy Đỗ Văn Dũng
