Verified answer

Tóm tắt về lịch sử động cơ đốt trong bao gồm những sự kiện đáng chú ý như sau:

- 1680: Nhà vật lý học người Đức Christian Huygens thiét kế loại động cơ chạy bằng thuốc súng (loại động cơ này không được đưa vào sản xuất)

- 1807: Francois Isaac De Rivaz người Thụy Điển phát minh loại động cơ đốt trong dùng hỗn hợp khí Hydro và Ôxi làm nhiên liệu. Rivaz thiết kế riêng một chiếc xe sử dụng động cơ này (chiếc xe đầu tiên gắn động cơ đốt trong), tuy nhiên thiết kế của ông đã thành công như mong đợi.

- 1824: Kỹ sư người Anh, Samuel Brown cải tiến một động cơ hơi nước cũ Newcomen thành động cơ chạy gas và thử nghiệm trên một chiếc xe trên khu đồi Shooter ở Anh.

- 1858: Jean Joseph, một Kỹ Sư người Bỉ xin cấp bằng sáng chế chiếc xe động cơ đốt trong tác động kép, đánh lửa điện sử dụng nhiên liệu khí than (1860).

Vào năm 1863, Lenoir gắn động cơ này (đã được cải tiến, sử dụng nhiên liệu xăng và bộ chế hòa khí đơn giản) vào một chiếc xe coòng ba bánh và thực hiện thành công chuyến đi mang tính lịch sử với quãng đường 50 dặm!

- 1862: Kỹ Sư người Pháp ông Alphonse Beau De Rochas đệ đơn cấp bằng sáng chế động cơ bốn kỳ số 52593 ngày 16 tháng 01 năm 1862 (nhưng đã không sản xuất).

- 1864: Siegfried Marcus, Kỹ Sư người Áo đã chế tạo một loại động cơ xi – lanh với bộ chế hòa khí rất thô sơ và sau đó gắn lên một chiếc xe ngựa và đã vận hành thành công trên quãng đường đá dài 500 foot! (152,4m). Vài năm sau đó, Marcus thiết kế một chiếc xe có thể vận hành với tốc độ 10dặm/giờ và một số sử gia cho rằng đây mới chính là chiếc xe sử dụng động cơ xăng đầu tiên trên thế giới.

- 1873: Kỹ Sư người Mỹ, George Brayton phát triển (nhưng không thành công) loại động cơ 2 kỳ chạy dầu hỏa (loại động cơ này dùng hai xi- lanh bơm ngoài). Tuy vậy, loại động cơ này được coi như là động cơ dầu an toàn có giá trị ứng dụng đầu tiên.

- 1866: Hai Kỹ Sư người Đức, Eugen Langen và Nikolas August Otto cải tiến các thiết kế của Lenoir và De Rochas và đã tạo ra được động cơ chạy gas có hiệu suất lớn hơn.

- 1876: Nikolas August Otto phát minh thành công và được cấp bằng sáng chế động cơ bốn kỳ thì hai loại động cơ này thường được gọi là “Chu kỳ Otto”

- 1876: Dougald Clerk chế tạo thành công động cơ hai kỳ đầu tiên

- 1883: Kỹ Sư người Pháp, ông Edouard Delamare – Deboutevile chế tạo động cơ 4 ci – lanh chạy bằng gas đốt lò. Không thể chắc chắn rằng những gì ông làm có phải là việc chế tạo ôtô hay không. Tuy nhiên, thiết kế của ông khá tiến bộ vào thời điểm đó, về một phương diện nào đó còn tiên tiến hơn cả thiết kế của Daimler và Benz, ít nhất là về lý thuyết.

- 1885: Gottlieb Daimler phát minh loại động cơ có thể được coi như là nguyên mẫu của động cơ xăng hiện với xi- lanh thẳng đứng và sử dụng bộ chế hòa khí (cấp bằng năm 1889). Daimler lần đầu tiên chế tạo xe hai bánh gắn động cơ có tên “Reitwagen”, một năm sau đó loại động cơ này ông chế tạo chiếc ôtô 4 bánh đầu tiên trên thế giới.

- 1886: Vào ngày 29 tháng 01, Kar Benz nhận băng sáng chế đầu tiên cho xe ôtô với động cơ xăng.

- 1889: Daimler chế tạo động cơ 4 kỳ cải tiến có xu páp hình nấm và 2 xi- lanh nghiêng kiểu chữ V

- 1890: Wilhelm Mayback chế tạo động cơ 4 kỳ, 4 xi- lanh đầu tiên.

Thiết kế động cơ và thiế kế ôtô là việc làm không thể tách rời, hầu hết các nhà thiết kế động cơ được nhắc đến ở trên kiêm luôn việc thiết kế xe ôtô và một số đã trở thành nhà sản xuất ôtô lớn nhất thế giới. Tất cả các nhà sáng chế và những phát minh của họ đều có đóng góp quan trọng trong tiến trình của ôtô với động cơ đốt trong.

LỊCH SỬ SỰ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ ÔTÔ

I.Lịch sử hình thành ngành công nghiệp ôtô thế giới

Để có một ngành công nghiệp ôtô phát triển rực rỡ như ngày hôn nay, ngành công nghiệp này đã trải qua một thời gian phôi thai mà những nền tảng đầu tiên là phát minh ra những động cơ.

1.Lịch sử Sự phát triển động cơ ôtô

1.1.Đông cơ hơi nước

Cho đến nay để nhận định chiếc xe hơi đầu tiên ra đời khi nào vẫn còn nhiều luống ý kiến khác nhau trên thế giới. Nguồn gốc của từ ôtô là automobile (tiếng Anh), có nghĩa là tự động (auto) chuyển động (mobile). Như vậy nếu căn cứ theo định nghĩa, chiếc xe hơi đầu tiên trên thế giới ra đời năm 1770 do Nicolas Joseph Cugnot chế tạo chạy bằng động cơ hơi nước.

(Chiếc xe hơi ba bánh đầu tiên do Karl Benz chế tạo được cấp bằng sáng chế năm 1886.)

Các động cơ hơi nước đầu tiên được sử dụng như là bộ phận chuyển động sơ cấp của bơm, đầu máy tàu hỏa, tàu thủy hơi nước,máy cày, xe tải và các loại xe cơ giới chạy trên đường bộ khác và là nền tảng cơ bản nhất cho Cách mạng công nghiệp. Các tuốc bin hơi nước, về mặt kỹ thuật cũng là một loại động cơ hơi nước, ngày nay đang được sử dụng rộng rãi cho máy phát điện nhưng các loại cũ hơn hầu như được thay thế bằng động cơ đốt trong và động cơ điện.

Một động cơ hơi nước cần một nồi hơi súp de để đun nước sôi tạo hơi. Việc giãn nở của hơi tạo một lực đẩy lên piston hay các cánh tuốc bin và chuyển động thẳng được chuyển thành chuyển động quay để quay bánh xe hay truyền động cho các bộ phận cơ khí khác. Một trong những lợi thế của động cơ hơi nước là nó có thể sử dụng bất cứ nguồn nhiệt nào để đun nồi hơi nhưng các loại nguồn nhiệt thông dụng nhất là đun củi, than đá hay dầu hay sử dụng hơi nhiệt năng thu được từ lò phản ứng hạt nhân.

2.1.Đông cơ đốt trong

Leonardo Da Vinci

Ý tưởng về động cơ được hình thành từ năm 1506, từ những bức vẽ của danh họa nổi tiếngLeonardo Da Vinci. Hơn một thế kỉ sau, nhà vật lý học người Đức Christian Huygens tiếp tục phát triển ý tưởng của Leonardo Da Vinci khi thiết kế loại động cơ chạy bằng thuốc súng đầu tiên vào năm 1673. Tuy nhiên, loại động cơ này đã không được đưa vào sản xuất.

( Động cơ đốt trong được Rudolf Diesel phát minh năm 1892 )

Vào năm 1807, Francois Isaac De Rivaz, người Thụy Điển, đã phát minh ra loại động cơ đốt trong dùng hỗn hợp khí Hydro và Oxi làm nhiên liệu. Rivaz cũng thiết kế riêng một chiếc xe sử dụng động cơ này. Tuy nhiên, thiết kế của ông đã không thành công như mong đợi.

Năm 1823, dựa trên ý tưởng của Leonardo, Samual Brown cho ra đời một loại động cơ được cải tiến từ động cơ hơi nước. Được chạy thử thành công trên một chiếc xe ở khu đồi Shooter (Anh) nhưng loại động cơ này đã không trở nên phổ biến vì nó khá lạc hậu so với tình hình giao thông lúc bấy giờ.

Mãi tới năm 1860, lịch sử ngành động cơ xe hơi mới được chính thức bắt đầu khi chiếc xe chạy bằng động cơ đốt trong đầu tiên được cấp bằng sáng chế.

Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, tạo ra công cơ học bằng cách đốt nhiên liệu bên trong động cơ. Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt trong xy lanh của động cơ đốt trong. Khi đốt cháy, nhiệt độ tăng, làm cho khí đốt giãn nở tạo nên áp suất tác dụng lên một pít tông, đẩy pít tông này di chuyển đi. Chuyển động tịnh tiến của pittông làm quay trục cơ, sau đó làm bánh xe chuyển động nhờ xích tải hoặc trục truyền động.

Động cơ đốt trong được phát minh vào năm 1860 bởi kỹ sư người Pháp có tên Jean Joseph Etienne Lenoir . Chiếc động cơ đầu tiên mà Lenoir chế tạo sử dụng nhiên liệu khí than và được trang bị một xy-lanh nằm ngang. Sau đó, vào năm 1864, Siegfried Marcus, người Áo, đã cải tiến động cơ đốt trong của Lenoir từ sử dụng nhiên liệu khí than sang sử dụng gas. Chiếc động cơ này được gắn vào một một chiếc xe có thể vận hành với vận tốc 16km/h.

2.2Động cơ chữ V

Động cơ chữ V là loại động cơ đốt trong mà piston được xếp theo hình chữ V khi nhìn từ trục khuỷu. Cấu hình chữ V giúp giảm chiều dài và trọng lượng của động cơ so với động cơ 1 hàng xy-lanh có cùng công suất.

Động cơ chữ V đầu tiên ra đời vào năm 1888, là sản phẩm của Gottlieb Daimler và Wilhelm Maybach. Động cơ có góc V (góc giữa 2 hàng xy-lanh) bằng 170C, dung tích 1050 cc, tạo công suất 4 mã lực tại 900 vòng/phút.

2.3Động cơ V4

Động cơ V4 là loại động cơ chữ V có 4 xy-lanh. Ra đời vào năm 1922 trên xe hơi của Lancia. Động cơ V4 đầu tiên có khoảng chạy piston dài 120 mm, với trục cam đơn được lắp trên đầu xi-lanh.

Sau đó, loại V4 cải tiến với hai lựa chọn dung tích 1633 cc và 1996 cc đã được Ford trang bị cho mẫu xe Ford Essex. Vào năm 1962, Ford giới thiệu mẫu động cơ V4 một trục cân bằng trên mẫu xe Ford Taunus. Từ đó trở đi, động cơ V4 ngày càng trở nên phổ biến trên nhiều mẫu xe của các hãng khác nhau.

2.4Động cơ V6

Động cơ V6 là loại động cơ đốt trong với 6 xy lanh xếp theo hình chữ V. Đây là loại động cơ được dùng phổ biến thứ hai trong tất cả các mẫu xe hiện đại, sau động cơ 4 xy lanh thẳng hàng. Nó rất phù hợp với các mẫu xe dẫn động cầu trước hiện nay, và ngày càng trở nên phổ biến hơn khi xe hơi có xu hướng có trọng lượng lớn hơn

Động cơ V6 đầu tiên được công ty Lancia giới thiệu năm 1924, nhưng không để lại ấn tượng gì đặc biệt. Đến năm 1950, động cơ này lại xuất hiện với mẫu xe Lancia Aurelia, dần dần V6 càng trở nên phổ biến hơn.

Thiết kế của V6 cũng được cải tiến nhanh chóng, đặc biệt sau khi mẫu Buick Special được tung ra thị trường năm 1962. Đây là lần đầu tiên, động cơ V6 được sản xuất hàng loạt. Năm 1983, Nissan sản xuất động cơ V6 đầu tiên tại Nhật cho dòng VG series.

( Động cơ của xe Lancia Aurelia )

2.5Động cơ V8

Động cơ V8 là động cơ V có 8 xy lanh, rất phổ biến trong các mẫu xe hơi công suất lớn. Động cơ V8 thường có dung tích từ 4 đến 8.5 lít.

Động cơ V8 đầu tiên do Rolls Royce phát triển, đó là động cơ 3.5 lít dành cho mẫu Rolls Royce Legalimit. Tuy nhiên, động cơ này được sản xuất hàng loạt lần đầu tiên bởi hãng Cadillac. Cho đến nay, hãng này đã sản xuất 8 thế hệ động cơ V8, trong đó thế hệ động cơ Cadillac V8 đầu tiên là Type 51.

Type 51 được sản xuất năm 1914, là động cơ tiêu chuẩn cho các mẫu xe Cadillac của năm 1915. So với động cơ L-head, V8 Type 51 có những điểm mới mẻ riêng như hệ thống làm mát bằng nước được điều khiển nhiệt tĩnh hay phần động cơ, ly hợp và hộp số hợp lại thành một khối riêng. Trong chiến tranh thế giới I, Ủy ban Chiến tranh của Mỹ đã mua hơn 2000 động cơ V8 tiêu chuẩn của Cadillac để sử dụng tại châu Âu.

Động cÆ¡ V8 phát triển bởi một hãng xe hÆ¡i Pháp, Count De Dion Bouton. Tại thị trường Mỹ. nó được coi nhÆ° một sá»± đổi mới, nhÆ°ng về nguyên lý hoạt động vẫn không có gì mới mẻ. Động cÆ¡ V8 mới của Cadillac nhẹ hÆ¡n so với động cÆ¡ 4 xy lanh thế hệ trước đó. Xe có gắn động cÆ¡ này có thể đạt tốc độ 90 – 100km/h.

Tới năm 1923, động cơ này được phát triển thêm với công suất lớn hơn, 83,5 mã lực. Khi đó, động cơ L-head được đánh giá là một trong 10 động cơ tốt nhất của thế kỷ 20

Cadillac sản xuất loại động cơ V8 mới, động cơ 341 cho năm 1928 có công suất 90 mã lực. Cùng năm đó, hộp số đồng bộ ra đời. Động cơ 341 được trang bị cho các mẫu xe thuộc series 341 và 341B năm 1928 và 1929. Trong 5 năm, từ năm 1930 đến 1935, Cadillac lại tung ra phiên bản động cơ mới với dung tích 5,8 lít.

2.6Đông cơ V10

Động cơ V10 gồm 10 xy lanh xếp thành hai hàng, mỗi hàng 5 chiếc. Về hình dáng, 10 xy lanh của động cơ không được thiết kế cân bằng như động cơ V6. 10 xy lanh chỉ cân bằng với đối trọng trục khuỷu như động cơ Vee 90 độ (của mẫu BMW M5 hay Dodge Viper), hoặc với một trục thăng bằng như động cơ 72 độ. Tuy nhiên, V10 không được sử dụng phổ biến cho xe hơi như động cơ V12, tuy hơi phức tạp nhưng chạy êm hơn. Còn động cơ V8 không quá phức tạp nhưng tiết kiệm nhiên liệu hơn. Từ năm 1994, động cơ V10 đã được đưa vào sử dụng trong mẫu Dodge Ram

2.7Động cơ V12

Về cơ bản, V12 là động cơ có 12 xy lanh, cũng giống như động cơ V6 với 6 xy lanh thẳng hàng, cấu trúc của loại động cơ này vốn tự cân bằng nên không cần dùng đến trục thăng bằng.

Động cÆ¡ V12 đầu tiên được sá»­ dụng vào năm 1912 cho model Packard “Double Six”, nhÆ°ng trước chiến tranh thế giới II, nó đã được trang bị cho nhiều mẫu xe hÆ¡i đắt tiền của Cadillac, Packard, Lincoln, Franklin, Rolls Royce và Hispano Suiza.

Sau chiến tranh thế giới II, khi động cơ V8 trở nên phổ biến hơn thì V12 không còn được ưa chuộng tại Mỹ nhiều như trước nữa. Những chiếc xe thể thao của các hãng xe Ý như Ferrari và Lamborghini lại chỉ sử dụng động cơ V12 cho các mẫu xe công suất cao của họ. Hãng xe Jaguar đã phát triển động cơ V12 và liên tục sử dụng động cơ này từ năm