nghiên cứu và tìm hiểu gia phả động cơ đốt trong 10 loại

Đề tài Luận văn tốt nghiệp 2014: Nghiên cứu và tìm hiểu gia phả động cơ đốt trong 10 loại được thực hiện để giới thiệu vài nét về quá trình phát triển của động cơ đốt trong, thông qua

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

HUỲNH VIỆT PHƯƠNG LÊ VIỆT HÙNG

MSSV: 1097254

Cần Thơ, 5 - 2014

LỜI CẢM ƠN



Qua quá trình học tập tại trường Đại học Cần Thơ, em đã học được rất nhiều kiến thức quý báu không chỉ trong chuyên ngành của mình mà còn từ những lĩnh vực khác

Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Huỳnh Việt Phương đã hướng dẫn tận tình, sửa chữa những sai sót, những mặt hạn chế và còn thiếu sót của em

trong suốt thời gian nghiên cứu đề tài tốt nghiệp này

Cảm ơn bạn thân đã giúp đỡ và động viên trong quá trình nghiên cứu đề tài Sau cùng em xin kính chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe và công tác tốt!

Cần Thơ, ngày …tháng … năm 2014

Sinh viên thực hiện

LỜI CAM ĐOAN



Tôi xin cam đoan rằng đề tài này là do chính tôi thực hiện, các số liệu thu thập đƣợc đều là trung thực, đề tài không trùng với bất kỳ đề tài nghiên cứu khoa học nào

Ngày … tháng … năm 2014

Sinh viên thực hiện

BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC



Họ và tên người hướng dẫn: HUỲNH VIỆT PHƯƠNG

Chuyên ngành: Cơ khí

Cơ quan công tác: Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí, Khoa Công nghệ

Tên sinh viên: LÊ VIỆT HÙNG

Mã số sinh viên: 1097254

Chuyên ngành: Cơ khí giao thông

Tên đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu gia phả của động cơ đốt trong 10 loại

NỘI DUNG NHẬN XÉT



1 Tính phù hợp của đề tài với chuyên ngành đào tạo:

2 Về hình thức:

3 Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và tính cấp thiết của đề tài:

4 Độ tin cậy của số liệu và tính hiện đại của luận văn:

5 Nội dung kết quả đạt được:

6 Các nhận xét khác:

7 Kết luận:

… Ngày … tháng … năm …

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN



Ngày …… tháng…… năm …

Giáo viên phản biện

LỜI MỞ ĐẦU

Từ khi ra đời cho đến nay, động cơ đốt trong đã không ngừng được phát triển Chủng loại động cơ đốt trong ngày càng đa dạng với nhiều hình dáng lạ mắt, lý thú Chúng ta thường chỉ quen với các loại động cơ thông thường như động cơ xăng, động cơ Diezel,… được sử dụng trên mô tô, xe máy, ô tô, máy kéo, kéo máy phát điện,… Các loại động cơ này hoạt động với cơ cấu cổ điển: trục khủy – thanh truyền

Trên Thế giời đã có 750 bằng sáng chế về chế tạo động cơ mới, cũng có nghĩa là đã có 750 động cơ mới ra đời Luận văn tốt nghiệp 2014 với mục đích chính là cập nhật nguồn thông tin về sự ra đời của các loại động cơ đó Luận văn tốt nghiệp cũng là tài liệu tham khảo cần thiết cho các bạn sinh viên trong bối cảnh ngành kỹ thuật trong nước cần những tư liệu tham khảo mang tính cập nhật

và hơn cả là nguồn thông tin về các loại động cơ mới vẫn chưa được công bố rộng rãi trên các phương tiện thông tin đại chúng

Đề tài Luận văn tốt nghiệp 2014: Nghiên cứu và tìm hiểu gia phả động cơ

đốt trong 10 loại được thực hiện để giới thiệu vài nét về quá trình phát triển của

động cơ đốt trong, thông qua đó nghiên cứu và tìm hiểu các loại động cơ mới ra đời trong thời gian gần đây với những đặc điểm như:

Lịch sử phát triển và ra đời của động cơ, cấu tạo và nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm, khả năng phát triển và khả năng sử dụng của các loại động cơ mới

đó Bên cạnh đó, luận văn cũng làm nổi bặt các ưu điểm vượt trội của các loại động cơ mới khi so sánh chúng với loại động cơ thông thường truyền thống sử dụng cơ cấu trục khủy – thanh truyền

Luận văn tốt nghiệp được chia làm 4 chương:

Chương I Giới thiệu

Chương II Lược khảo tài liệu

Chương III 10 loại động cơ trong gia phả động cơ đốt trong

Chương IV Kết luận và kiến nghị

Cần Thơ, ngày … tháng … năm …

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

LỜI MỞ ĐẦU vi

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1

2.1 Mục tiêu tổng quát 1

2.2 Mục tiêu cụ thể 2

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2

4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

1 ĐỊNH NGHĨA 3

1.1 Định nghĩa động cơ nhiệt 3

1.2 Định nghĩa về động cơ đốt trong .3

2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3

3 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 6

3.1 Phân loại theo nhiệt động học và theo tỷ số nén 6

3.2 Phân loại theo nhiên liệu dùng cho động cơ 7

3.3 Phân loại theo số kỳ thực hiện một chu trình công tác 7

3.4 Phân loại theo phương pháp hình thành hỗn hợp cháy 8

3.5 Phân loại theo theo phương pháp đốt cháy hỗn hợp cháy 8

3.6 Phân loại theo phương pháp nạp 8

3.7 Phân loại theo tốc độ của động cơ 9

3.8 Phân loại theo công dụng 9

3.9 Phân loại theo số lượng và cách bố trí xy lanh 9

3.11 Phân loại theo hệ thống truyền động 10

3.10 Phân loại theo tỷ số giữa hình trình pit tông và đường kính của xy lanh 10

3.12 Phân loại theo khả năng thay đổi chiều quay của trục khủy 10

3.13 Phân loại theo hệ thống làm mát 10

3.14 Phân loại theo hệ thống cơ cấu phân phối khí 11

CHƯƠNG III: GIA PHẢ CỦA 10 LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 12 I ĐỘNG CƠ SCUDERI (SCUDERI ENGINE) 15

1 Lịch sử và quá trình phát triển của động cơ Scuderi split Cycle

engine 16

2 Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ Scuderi 21

2.1 Đặc điểm cấu tạo động cơ Scuderi 21

2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ Scuderi 27

2.2.1 Nguyên lý hoạt động của động cơ Scuderi 27

2.2.2 Hoạt động của động cơ Scuderi tăng áp 20

3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của động cơ Scuderi 32

3.1 Ƣu điểm 32

3.2 Nhƣợc điểm 34

4 Khả năng ứng dụng và phát triển của động cơ Scuderi 34

II ĐỘNG CƠ QUAY ROTAPOWER (ROTAPOWER ENGINE) 39

1 Lịch sử và quá trình phát triển của động cơ Rotapower 39

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ quay Rotapower 42

2.1 Cấu tạo động cơ Rotapower 42

2.1.1 Cấu tạo Rotor ( piston tam giác Wankel) 43

2.1.2 Thân động cơ Rotapower (Xylanh) 46

2.1.3 Cấu tạo các chi tiết của động cơ Rotapower 47

2.1.4 Cấu tạo trục khuỷu 48

2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ quay Rotapower 52

3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của động cơ Rotapower 55

3.1 Ƣu điểm 55

3.2 Nhƣợc điểm 56

4 Khả năng ứng dụng và phát triển của động cơ Rotapower 56

III ĐỘNG CƠ ANGEL LABS (ANGEL LABS ENGINE) 61

1 Lịch sử và quá trình phát triển của động cơ Angel Labs 62

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ Angel Labs 63

2.1 Cấu tạo của động cơ Angel Labs 63

2.1.1 Cụm đĩa quay và piston 66

2.1.2 Bàn quay, bánh răng trung tâm, và bánh răng hành tinh 67

2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ Angel Labs engine 68

2.2.1 Hành trình nạp của khoang thứ nhất 69

2.2.2 Hành trình nén của khoang thứ nhất 70

2.2.3 Hành trình cháy của khoang thứ nhất 70

2.2.4 Hành trình xả của khoang thứ nhất 71

3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của động cơ Angel Labs engine 72

3.1 Ƣu điểm 72

3.2 Nhƣợc điểm 73

4 Khả năng ứng dụng và phát triển của động cơ Angel Labs 74

IV ĐỘNG CƠ OPOC ENGINE 75

1 Lịch sử và quá trình phát triển của động cơ Opoc engine 76

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ Opoc engine 77

2.1 Cấu tạo 77

2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ Opoc engine 79

3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của động cơ Opoc engine 82

3.1.Ƣu điểm 82

3.2 Nhƣợc điểm 82

4 Khả năng sử dụng và phát triển của động cơ Opoc engine 82

V ĐỘNG CƠ 5 THÌ (5 STROKE ENGINE) 86

1 Lịch sử và quá trình phát triển của động cơ 5 thì 87

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ 5 thì 88

2.1 Cấu tạo 88

2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ 5 thì 92

2.2.1 Nạp hòa khí vào buồng đốt (xylanh bên trái) 93

2.2.2.Nén hòa khí 93

2.2.3 Nổ và giãn 93

2.2.4 Xả khí thải vào xylanh ở giữa 95

2.2.5 Xả khí thải ra khỏi động cơ 96

3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của động cơ 5 thì 100

3.1 Ƣu điểm 100

3.2.Nhƣợc điểm 101

4 Khả năng sử dụng và phát triển của động cơ 5 thì 101

VI ĐỘNG CƠ NEANDER MOTORS (Imagefilm Neander Motors) 102

1 Lịch sử hình thành và phát triển của động cơ Neander Motors 103

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ Neander Motors 105

2.1 Cấu tạo 105

2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ Neander Motors 108

3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của động cơ Neander Motors 111

3.1 Ƣu điểm 111

3.2 Nhƣợc điểm 112

4 Khả năng sử dụng và phát triển của động cơ Neander Motors 112

VII ĐỘNG CƠ TRAMMEL (TRAMMEL ENGINE) 114

1 Lịch sử hình thành và phát triển của động cơ Trammel 115

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ Trammel 115

2.1 Cấu tạo 115

2.1.1 Cấu tạo Trammel 116

2.1.2 Cấu tạo các chi tiết của động cơ Trammel 117

2.2 Nguyên Lý hoạt động của động cơ Trammel 119

3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của động cơ Trammel 120

3.1 Ƣu điểm 120

3.2 Nhƣợc điểm 122

4 Khả năng sử dụng và phát triển của động cơ Trammel 122

VIII ĐỘNG CƠ ZOCHE AERO 124

1 Lịch sử hình thành và phát triển của động cơ Zoche Aero 125

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ Zoche 126

2.1 Cấu tạo 126

2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ Zoche 129

3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của động cơ Zoche engine 129

3.1 Ƣu điểm 129

3.2 Nhƣợc điểm 130

4 Khả năng sử dụng và phát triển của động cơ Zoche Aero 130

IX ĐỘNG CƠ GAP DIESEL (GAP DIESEL ENGINE) 133

1 Lịch sử hình thành và phát triển của động cơ GAP diesel 134

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ Gap diesel 136

2.1 Cấu tạo 136

2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ Gap diesel 137

3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của động cơ Gap diesel 137

3.1 Ƣu điểm 137

3.2 Nhƣợc điểm 137

4 Khả năng sử dụng và phát triển của động cơ Gap diesel 138

X ĐỘNG CƠ AERO TWIN (AERO TWIN MOTORS) 140

1 Lịch sử hình thành và phát triển của động cơ Aero Twin 141

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ Aero Twin 142

2.1 Cấu tạo động cơ Aero Twin 142

2.2 Nguyên lý hoạt động của đông cơ Aero Twin 146

3 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của động cơ Aero Twin 146

3.1 Ưu điểm 146

3.2 Nhược điểm 147

4 Khả năng sử dụng của động cơ Aero Twin 147

CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 151

1 Kết luận 151

2 Kiến nghị 153

TÀI LIỆU THAM KHẢO 154

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nhìn chung, trong công nghiệp hiện đại hóa thì không thể thiếu các ngành

cơ khí Từ khi động cơ đốt trong ra đời nó đã trở thành một bước tiến mới dùng

để ứng dụng vào trong công nghiệp hiện đại Động cơ đốt trong gần như có thể thay thế được sức lao động của con người và các loại động vật Do đó giúp được tăng năng suất lao động, giảm được thời gian công việc đáng kể và an toàn cho người sử dụng nó

Với nhu cầu ngày càng cao và muốn tiết kiệm nhiên liệu hơn, giảm được những khí thải ảnh hưởng đến môi trường Thì trong vài thập niên trở lại đây có nhiều dòng động cơ đốt trong mới được ra đời nó có nhiều tính năng và hình dạng thật hấp dẫn so với đông cơ đốt trong truyền thống Những đông cơ mới này đang được ứng dụng nhiều vào trong thực tế Những phát minh về động cơ đốt trong trên thế giới đã hình thành từ đầu thế kỷ XX và phát triển mạnh mẽ vào cuối thế kỷ XX Cập nhật dòng động cơ đốt trong mới và có thể phổ biến rộng rãi cho mọi người biết đến là việc làm cần thiết, vì vậy Luận văn tốt nghiệp “Gia phả của 10 loại động cơ đốt trong” của em cũng là một nguồn thông tin cần thiết để đáp ứng nhu cầu về cập nhật động cơ này

2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

2.1 Mục tiêu tổng quát

Từ khi động cơ đốt trong đầu tiên được ra đời và phát triển, cho đến nay thì sự thay đổi về kết cấu và hình dạng nguyên lý hoạt động của các loại động cơ đốt trong là rất phong phú Và để bắt kịp theo ngành công nghiệp hóa kỹ thuật của thế giới, thì việc phát minh, chế tạo những loại động cơ mới luôn là vấn đề

ưu tiên hàng đầu Sáng tạo ra những loại động cơ mới có cấu tạo hoàn chỉnh nhằm tăng hiệu suất làm việc và giảm đi các lực quán tính , ly tâm Các lực này không có ích trong quá trình hoạt động của động cơ Những động cơ mới này sẽ đáp ứng những quy định ngày càng khắc khe về cắt giảm lượng khí thải ra gây ô nhiễm môi trường là vô cùng quan trọng Về việc tiết kiệm nhiên liệu sẽ hữu ích đối với nhu cầu thực tại hiện nay, vì sử dụng nhiên liệu quá nhiều trong khi nhiên liệu tự nhiên càng dần cạn kiệt

Mục tiêu tổng quát của đề tài nhằm tạo giúp cho sinh viên các trường đại học có thể tìm hiểu rõ hơn về sự đa dạng và nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong Cơ sở cơ bản cho việc bắt đầu nghiên cứu những động cơ mới

và tìm ra phương thức ứng dụng các loại động cơ đó vào thực tiễn cho sự phát triển nền công nghiệp trong nước và cho tương lai

2.2 Mục tiêu cụ thể

Mở rộng khả năng cập nhật và hiểu biết về những loại động cơ mới cho sinh viên

Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về nhiều kiểu, nhiều loại động cơ đốt trong

Làm tài liệu tham khảo cho những sinh viên khóa sau

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Trong bối cảnh nền công nghiệp trong nước cần phải đẩy nhanh sự phát triển để có thể bắt kịp với sự phát triển chung của nhân loại thì việc nghiên cứu những loại động cơ mới được cấp bằng phát minh trong vài thập niên trở lại đây

là một việc làm cần thiết Việc nghiên cứu đề tài thông qua sự tiếp cận chủ yếu trên Internet, sách báo và tạp chí nước ngoài Bên cạnh đó việc nghiên cứu cũng cần phải sử dụng những kiến thức về cấu tạo và nguyên lý của động cơ đốt trong kiểu pit tông – thanh truyền truyền thống để làm rõ những vấn đề liên quan đến

sự so sánh giữa ưu, khuyết điểm của các loại động cơ với nhau

4 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Việc nghiên cứu, tìm hiểu những loại động cơ mới có ý nghĩa quan trọng trong việc cập nhật nguồn thông tin mới về động cơ đốt trong cho thế hệ sinh viên Giúp sinh viên hiểu nhiều hơn về nhiều kiểu, nhiều loại, tính năng hoạt động của những loại động cơ mới cũng như việc ứng dụng các loại động cơ đó vào thực tiễn

CHƯƠNG II LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

1 ĐỊNH NGHĨA

1.1 Định nghĩa động cơ nhiệt

Động cơ nhiệt là máy biến đổi năng lượng nhiệt, do sự cháy của nhiên liệu

và không khí, thành cơ năng

Ví dụ 1: Động cơ Diezel, năng lượng nhiệt do nhiên liệu Diezel và không khí cháy trong xy lanh, làm tăng thế năng áp suất của chất công tác, chất công tác giãn nở sinh công đẩy pit tông đi xuống

Ví dụ 2: Máy hơi nước, tại nồi hơi nước nhận nhiệt hóa hơi, nhờ van phân phối, hơi nước được đưa vào xy lanh, hơi giãn nở sinh công đẩy pit tông đi lên, xuống

1.2 Định nghĩa về động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong là động cơ mà sự cháy của nhiên liệu với không khí được tiến hành ở bên trong xy lanh động cơ Đó là động cơ đốt trong kiểu pit tông như động cơ Diezel, động cơ xăng; động cơ kiểu rôto như tuabin khí, tuabin phản lực… Công nghệ chế tạo các động cơ ngày càng hoàn thiện đã đẩy mạnh sự phát triển của ngành giao thông vận tải, hàng không, vận tải đường thủy, đường sắt và đường bộ

Tổng công suất của động cơ đốt trong tạo ra chiếm khoảng 90% công suất thiết bị động lực do mọi nguồn năng lượng tạo ra bao gồm: nhiệt năng, thủy năng, năng lượng gió, năng lượng mặt trời, năng lượng nguyên tử…

2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Khoảng từ năm 1680 – 1688, Vông Huyghen và Dơni Papanh đã ứng dụng nguyên lý động cơ đốt trong đầu tiên vào loại động cơ chạy bằng bột thuốc

nổ và không khí Nhưng động cơ này không phát triển được vì máy hơi nước cũng được phát minh bởi chính hai nhà khoa học này vào thế kỉ 17 và tuabin hơi

do James Watt người Scotland chế tạo từ năm 1786 – 1790

Năm 1791, Jan Barber kỹ sư người Anh đã chế tạo động cơ đốt trong đầu tiên chạy bằng hỗn hợp khí than và không khí, nhưng các chỉ tiêu về kỹ thuật, công suất, kinh tế, và nhiên liệu kém hơn máy hơi nước nên không được đề xuất

Năm 1833, Welman Reit đề ra nguyên lý điểm lửa ở điểm chết trên

Năm 1851, W M Sterm người Mỹ đã chế tạo động cơ đốt trong kiểu pit tong quay đầu tiên chạy bằng nhiên liệu rắn là bột than và điểm lửa bằng điện

Năm 1858, Grant người Pháp đề xuất dùng hành trình nén để nén ép khí hỗn hợp trước khi cháy nhằm năng cao hiệu suất nhiệt của động cơ

Năm 1860, kỹ sư người Pháp Lơnoa đã chế tạo động cơ đốt trong hai thì đầu tiên phỏng theo kết cấu của máy hơi nước làm việc bằng khí thấp sáng không cần nén ép khí trước và điểm lửa bằng điện Về quan điểm nhiệt động, nguyên lý

Hình 1: James Watt (19/1/1736 – 19/8/1819) là nhà phát minh

người Scotland và là một kỹ sư đã có những cải tiến cho máy hơi nước mà

Cácnô có nén ép khí trước là tốt hơn nguyên lý Lơnoa, vì cho hiệu suất nhiệt cao hơn; còn động cơ của Lơnoa có hiệu suất nhiệt rất thấp chỉ có 4,6% nên không thể ứng dụng được

Hình 2: Joan Joseph Etienne Lenoir và động cơ đốt trong

Năm 1877, Nicolaus A Otto kỹ sư người Đức cộng tác với Langghen người Pháp đã chế tạo động cơ đốt trong bốn thì có quá trình cháy gần như đẳng tích, nhiên liệu là khí được nén trước trong xy lanh để tăng hiệu suất nhiệt Ngày nay các động cơ xăng bốn thì đốt cháy cưỡng bức đều làm việc theo nguyên lý của động cơ Otto này, trong nhiệt động học gọi là chu trình cấp nhiệt đẳng tích Nguyên lý làm việc theo bốn hành trình này được gọi Bơđơrôt tìm ra năm 1862,

nó chỉ làm rõ thêm quan điểm của Cácnô về phương diện cấu tạo động cơ và những quá trình cơ bản của động cơ ấy

Hình 3: Nicolaus A Otto Hình 4: Rudoft Diezel

Người đầu tiên chế tạo ra động cơ xăng Người phát minh ra động cơ Diezel

Năm 1879, Kastovich người Nga chế tạo động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng đầu tiên mà Hock người Đức đã đưa ra năm 1873

Từ năm 1892 – 1895, Kỹ sư người Đức Rudoft Diezel đã cố gắng rất nhiều để nghiên cứu chế tạo động cơ có tỷ số nén cao và đã được cấp bằng phát minh một loại động cơ mới được gọi là loại động cơ nhiên liệ tự cháy Lúc đầu Diezel cố gắng tạo nên một động cơ làm việc theo chu trình Cácnô tức là có quá trình cháy đẳng nhiệt bằng cách nén không khí tời một nhiệt độ nhất định, rồi giữ nhiệt độ đó cố định rồi phun dầu hỏa vào cho tự đốt cháy Nhưng thực tế điều đó không thực hiện được vì muốn biến nhiệt thành công phải hạ dần nhiệt độ Sau

đó đến năm 1893, Diezel bỏ ý định này và đưa ra giải pháp khác đó là sự cháy nhiên liệu bảo đảm quá trình đẳng áp

Năm 1899, Tơrinnơle người Nga đã chế tạo thành công loại động cơ theo nguyên lý phun nhiên liệu bằng hơi đề nguyên liệu tự bốc cháy ở trạng thái áp suất không đổi đó là cháy đẳng áp Vì vẫn giữ phương pháo cho nhiên liệu tự bốc cháy như thiết kế của Diezel nên vẫn gọi động cơ này là động cơ Diezel Ngày nay loại động cơ Diezel cháy đẳng áp hầu như không còn

Năm 1901, cũng Tơrinnơle đã thực hiện được ý định phun nhiên liệu bằng thiết bị cơ giới ở xưởng Diezel của Nga

Năm 1903 – 1908, Mamin kỹ sư người Nga đã chế tạo thành công động

cơ thì đầu tiên phun nhiên liệu bằng thiết bị cơ giới, và quá trình cháy gồm hai quá trình cháy đẳng tích và cháy đẳng áp, còn gọi là chu trình cấp nhiệt hỗn hợp,

đó là chu trình của động cơ Diezel ngày nay

3 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Theo lịch sử phát triển của động cơ đốt trong, về nguyên lý làm việc thì có rất nhiều loại động cơ Công nghệ chế tạo càng cao thì hình thức kết cấu của động cơ rât đa dạng và có rất nhiều cách phân khác nhau

3.1 Phân loại theo nhiệt động học và theo tỷ số nén

Theo nhiệt động học coi quá trình cháy như là quá trình cấp nhiệt, và đặc điểm của quá trình cấp nhiệt có các loại động cơ đặc trưng:

+ Động cơ làm việc theo chu trình cấp nhiệt đẳng tích: bao gồm những động cơ

có tỷ số nén thấp (= 5 ÷ 12) và phương pháp đốt cháy cưỡng bức như động cơ xăng, động cơ nhiên liệu cồn rượu, động cơ nhiên liệu khí…

+ Động cơ làm việc theo chu trình cấp nhiệt đẳng áp: bao gồm những động cơ

có tỷ số nén cao ( ), như động cơ Diezel phun nhiên liệu bằng không khí nén và tự bốc cháy, động cơ nhiên liệu bột than…

+ Động cơ làm việc theo chu trình cấp nhiệt hỗn hợp, có cả cấp nhiệt đẳng tích

và cấp nhiệt đẳng áp, bao gồm các loại động cơ có tỷ số nén cao ( ) như động cơ Diezel phun nhiên liệu bằng bơm cao áp và tự bốc cháy, động cơ nhiên liệu dầu thảo mộc, động cơ nhiên liệu bột than…

3.2 Phân loại theo nhiên liệu dùng cho động cơ

Động cơ chạy bằng nhiên liệu thể khí, như khí đốt thiên nhiên, khí tổng hợp (khí lò cao, khí lò gas), khí dầu mỏ và khí sinh học (Biogas)

Động cơ chạy bằng nhiên liệu thể lỏng: bao gồm nhiên liệu lỏng nhẹ (như xăng, benzôn, dầu hỏa, cồn rượu, ligroin) và nhiên liệu lỏng nặng (như nhiên liệu Diezel, dầu Mazut, sole, gadôin, dầu thảo mộc)

Động cơ chạy bằng nhiên liệu hổn hợp khí, lỏng, trong đó nhiên liệu chính

là thể khí, nhiên liệu mồi lửa là nhiên liệu lỏng như động cơ gazôDiezel

Động cơ chạy bằng nhiên liệu thể rắn: bao gồm bột than non, than gỗ, than nâu, kiplê, than mỡ theo cả hai phương thức cháy cưỡng bức và tự cháy

Động cơ dùng nhiều loại nhiên liệu Loại này có kết cấu đặc biệt để có thể

sử dụng bất cứ loại nhiên liệu nào

Nhiên liệu tương lai có thể sẽ là nhiên liệu sạch hydro ở cả hai thể khí và lỏng đã được chế tạo thử ở Mỹ và Canada, loại này đắt và phải đảm bảo an toàn Đứng trước thách thức của môi trường, bắt buộc trong tương lai phải có nhiên

liệu sạch

3.3 Phân loại theo số kỳ thực hiện một chu trình công tác

Động cơ một thì Là động cơ tên lửa, chu trình công tác của động cơ này chỉ bao gồm một quá trình cơ bản đó là cháy và giãn nở

Động cơ hai thì Chu trình công tác của động cơ này được hoàn thành trong hai hành trình của pit tông, tương ứng với một vòng quay của trục khủy

Động cơ ba thì của Grêvy Động cơ này thực hiện tách biệt nạp khí; khí nén và cháy tại phần máy nén, còn phần máy giãn nở thực hiện quá trình giãn nở sinh công

Động cơ bốn thì Một chu trình công tác của động cơ được thực hiện trong bốn hành trình của pit tông ứng với hai vòng quay của trục khủy

Động cơ năm thì Nguyên tắc của Ilmor – hãng công nghệ ô tô, thì đông

cơ năm thì hoạt động vẫn dựa trên động cơ bốn thì nhưng được sắp xếp lại công nghệ động cơ đốt trong 5 kỳ như sau: nạp – nén – nổ, sinh công – xả vào xy lanh thứ cấp – xả ra khỏi động cơ

Động cơ sáu thì Là một loại động cơ mới của Nhật Bản do Kanaô Musukhirô phát minh Loại động cơ này có thêm hành trình phụ: nén và đốt cháy lại khí thải nên đạt hiệu suất rất cao Chu trình công tác của động cơ này được thực hiện trong ba vòng quay của trục khủy

3.4 Phân loại theo phương pháp hình thành hỗn hợp cháy

Động cơ hình thành hỗn hợp bên ngoài, đó là hỗn hợp cháy (nhiên liệu lỏng hòa trộn với không khí hoặc nhiên liệu thể khí) ở bên ngoài xy lanh động cơ như: động cơ xăng, động cơ chạy bằng nhiên liệu khí

Động cơ hình thành hỗn hợp bên trong, đó là hỗn hợp cháy giữa không khí mới với nhiên liệu và một ít sản phẩm cháy còn sót lại từ chu trình trước

được hình thành ở bên trong xy lanh động cơ như động cơ Diezel

3.5 Phân loại theo theo phương pháp đốt cháy hỗn hợp cháy

Động cơ đốt cháy cưỡng bức bằng tia lửa điện như động cơ xăng, động cơ chạy bằng nhiên liệu khí

Động cơ tự cháy, nhiên liệu được đốt cháy bằng nhiệt của khí bị nén như động cơ Diezel

Động cơ có cầu giữ nhiệt “động cơ sơmi – Diezel”, nhiên liệu được đốt cháy nhờ sức nóng của cầu giữ nhiệt nằm trên nắp xy lanh

Động cơ đốt cháy nhiên liệu bằng mồi lửa thông qua nhiên liệu lỏng như động cơ gazôDiezel

3.6 Phân loại theo phương pháp nạp

Động cơ không tăng áp: việc nạp không khí “động cơ Diezel” hoặc hỗn hợp cháy “động cơ xăng” là nhờ độ chênh lệch áp suất giữa khí bên trong và bên ngoài xy lanh do pit tông dịch chuyển từ điểm chết trên xuống trong kỳ hút (nạp)

Động cơ tăng áp: không khí “động cơ Diezel” hoặc hỗn hợp cháy “động

cơ xăng”, trước khí nạp vào xy lanh động cơ, được nén ép trong máy nén, nên việc nạp chúng được tiến hành ở áp suất cao hơn áp suất khí trời nhằm tăng lượng nạp mới vào xy lanh

3.7 Phân loại theo tốc độ của động cơ

Việc phân loại ở đây căn cứ theo tốc độ trung bình của pit tông:

Trong đó: S – hành trình của pit tông (m);

n – tốc độ quay của động cơ (v/ph)

Theo tốc độ trung bình của pit tông có cac loại động cơ:

+ Động cơ tốc độ thấp: = 3

+ Động cơ tốc độ trung bình: = 6

+ Động cơ tốc độ cao: = 9

+ Động cơ siêu cao tốc: > 13 m/s

3.8 Phân loại theo công dụng

Động cơ tàu thủy: thuộc loại động cơ có tốc độ thấp, như động cơ chính dùng để quay chân vịt hoặc quay máy phát điện chính trong truyền động điện, động cơ phụ tùng để quay các cơ cấu, máy móc phụ trên tàu

Động cơ đầu máy Diezel, máy kéo: loại động cơ thuộc loại động cơ trung bình có tận dụng năng lượng khí thải để tăng áp cho động cơ

Động cơ ô tô, xe máy: thuộc vào loại động cơ có tốc độ cao, tốc độ xe đua đạt tới 10.000 v/ph

Động cơ máy bay: thuộc vào loại động cơ siêu cao tốc

Động cơ tĩnh tại: sử dụng cho các trạm phát dẫn điện, trạm bơm thủy lợi…

Động cơ dùng cho các máy xây dựng, máy làm đường, máy móc nông

nghiệp, lâm nghiệp và các máy móc khác

3.9 Phân loại theo số lượng và cách bố trí xy lanh

Theo số lượng xy lanh động cơ có 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16 xy lanh

Theo số hàng xy lanh: động cơ một hàng xy lanh (bố trí kiểu chữ I); động

cơ hai hàng xy lanh (bố trí kiểu chữ V, góc giữa hai hàng xy lanh là 60o, 90o); động cơ ba hàng xy lanh (bố trí kiểu W, góc giữa các hàng xy lanh là 40o

,

60o…); động cơ bốn hàng xy lanh; động cơ năm hàng xy lanh trở lên gọi là

động cơ bố trí kiểu hình sao

Theo số lượng trục khủy: động cơ một trục khủy, động cơ hai trục khủy (bố trí kiểu một trục khủy chữ X, hai trục khủy chữ H hoặc hai chữ V ghép lại); động cơ ba trục khủy trở lên (bố trí kiểu tam giác, tứ giác, lục giác…) Một số

động cơ không có trục khủy như động cơ pit tông quay, pit tông tự do

3.10 Phân loại theo tỷ số giữa hình trình pit tông và đường kính của

xy lanh

Động cơ có hành trình dài: S/D > 1

Động cơ có hành trình ngắn: S/D < 1

Trong đó: D là đường kính xy lanh (m)

3.11 Phân loại theo hệ thống truyền động

Động cơ kiểu pit tông nối trực tiếp với đầu nhỏ thanh truyền bằng chốt pit tông, pit tông đóng vai trò dẫn hướng trong chuyển động tịnh tiến, thường dùng với động cơ có tỷ số S/D nhỏ, tận dụng được bôi trơn khe hở của xy lanh – pit tông bằng văng dầu từ đầu to lên

Động cơ kiểu có đầu chữ thập (guốc trượt), đầu chữ thập đóng vai trò dẫn hướng trong chuyển động tịnh tiến, pit tông nối với thanh truyền thông qua cán

pit tông và đầu chữ thập, thường dùng với động cơ có tỷ số S/D lớn và tốc độ

thấp

3.12 Phân loại theo khả năng thay đổi chiều quay của trục khủy

Động cơ chỉ quay theo một chiều nhất định, chiều quay phải là chiều thuận với chiều kim đồng hồ, chiều quay trái là chiều quay ngược chiều kim đồng hồ Vị trí quan sát chiều quay: đối với động cơ tàu thủy, đầu máy, xe máy nhìn từ phía bánh đà hay vô lăng về phía đầu tự do; đối với động cơ ô tô, máy kéo thì ngược lại nhìn từ phái đầu tự do về phía bánh đà

Động cơ quay được hai chiều, thường dùng với động cơ có tốc độ thấp, nhờ cơ cấu thay đổi chiều quay động cơ có thể thay đổi được chiều quay từ phải

sang trái và ngược lại từ trái sang phải

3.13 Phân loại theo hệ thống làm mát

Động cơ làm mát bằng chất lỏng như nước…

Động cơ làm mát bằng không khí dùng cho những nơi khan hiếm nước

như miền núi, sa mạc và dùng cho động cơ xe máy

3.14 Phân loại theo hệ thống cơ cấu phân phối khí

Động cơ phân phối khí bằng các cửa sổ như động cơ hai thì hồi lưu “quét vòng”

Động cơ phân phối khí bằng các xu pap, động cơ kiểu xu pap đặt có tỷ số

nén thấp, động cơ kiểu xu pap treo có tỷ số nén cao

CHƯƠNG III

GIA PHẢ CỦA 10 LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Theo xu thế phát triển của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật của thế kỷ 20

và kéo dài cho tới ngày nay, họ hàng nhà động cơ đốt trong ngày một thêm đông đúc Hàng trăm phương án động cơ mới đã được cấp bằng sáng chế, hàng vạn nhà nghiên cứu động cơ vẫn ngày đêm nghiên cứu để hoàn thiện các phương án mới Người ta đã từng cho rằng kết cấu của động cơ đốt trong kiểu trục khủy – thanh truyền đã quá hoàn chỉnh rồi, không còn có thêm vấn đề gì để bàn tới Sự sáng tạo của con người là vô hạn và các động cơ đốt trong kiểu trục khủy – thanh truyền vẫn phát triển rất mạnh và không ngừng được hoàn thiện Nhưng thực tế

đã chứng minh theo nguyên lý cơ học của cơ cấu trục khủy – thanh truyền vẫn còn tồn tại những vấn đề nan giải, đó là lực quán tính chuyển động tịnh tiến (Pqtlt) tăng theo bình phương tốc độ quay của trục khủy (n) Vì vậy đối với loại động cơ này thì số vòng quay vẫn bị giới hạn, khó có thể năng cao số vòng quay của trục khủy mà động cơ vẫn có kết cấu gọn nhẹ Và Lực quán tính Pqtlt tăng, kéo theo hàng loạt vấn đề khó khăn khác như: khó cân bằng động cơ, các chi tiết chóng mòn hỏng và phụ tải cơ học tác dụng lên các chi tiết máy tăng… Bên cạnh đó phần công suất phát ra của động cơ ở chế độ không tải vẫn dư so với yêu cầu hoạt động của động cơ Việc này dẫn đến một phần nhiên liệu bị tiêu hao vô ích, động cơ mao mòn và tác dụng cơ học trên các chi tiết quay cũng tăng lên

Hình 5: Các lực tác động lên pit tông

Lực quán tính ly tâm gây ra rung động cho động cơ, đây là lực có hại và là vấn đề nan giải, nó làm hạn chế số vòng quay của động cơ, và do vậy khó làm động cơ nhỏ gọn Lực quán tính bao gồm lực chuyển động tịnh tiến của pit tông, lực ly tâm do các chi tiết chuyển động quay gây ra Lực quán tính trở thành tải

trọng phụ tác dụng lên chi tiết, là nguyên nhân hao mòn cổ trục và các chi tiết khác

- Để hạn chế lực quán tính người ta chế tạo đối trọng trên má khuỷu đối diện với cổ biên, đối trọng có thể rời và lắp vào má trục khuỷu bằng bu long

- Để hạn chế lực quán tính người ta dùng hai trục cân bằng lắp dưới trục khuỷu hoặc hai bên thân động cơ

Và chính vì nghiên cứu nhằm khắc phục những nhược điểm của động cơ đốt trong kiểu pit tông, các nhà nghiên cứu đã sáng tạo ra rất nhiều loại động cơ có hình dáng rất lạ và lý thú Ví dụ như động cơ phản lực hay tên lửa chẳng hạn Ngay sau khi ra đời, người ta đã thấy ngay ưu thế to lớn của nó và trong nhiều lĩnh vực nó đã chiếm vị trí độc tôn Động cơ pit tông không thể nào so sánh được với nó Thế nhưng, vẫn có rất nhiều phương án cho đến nay vẫn chưa thể đầu tư vào sản xuất được Dưới đây là các loại động cơ mới được phát minh trong những thập niên gần đây

I ĐỘNG CƠ SCUDERI (SCUDERI ENGINE)

Hình 6: Động cơ Scuderi

1 Lịch sử và quá trình phát triển của động cơ Scuderi split Cycle engine

Động cơ Scuderi đang đươc phát triển và ngày càng hoàn thiện bởi một công ty Scuderi Group Scuderi Group đã phát minh ra một động cơ đốt trong, động cơ phân chia chu trình gần như hoàn hảo Với khả năng độc đáo với hai cặp piston chuyển động gần như song hành, chúng có thể tạo ra và lưu trữ năng lượng

Ý tưởng phát minh ra động cơ đốt trong phân chia chu trình (Scuderi) là một nhà kỹ sư người mỹ Carmelo Scuderi Ông là nhà thiết kế cơ khí, nhiệt động lực học và cơ học chất lỏng Thời niên thiếu ông rất ham học hỏi, đam mê với ngành cơ khí, ông đã làm việc trong gần 50 năm phát minh, phát triển, thử nghiệm và thương mại hóa các công nghe mới Scuderi ông là một đối tác lớn và

vô giá cho các tập đoàn lớn và những nhà thầu quốc phòng

Hình 7: Carmelo Scuderi (1925-2002) (Nhà phát minh ra động cơ Scuderi)

Năm 1990 khi về hưu ông thành lập Scuderi Group, ông cùng vợ và các con xây dựng phát triển động cơ đốt trong (chu kỳ bình thường) Năm 1994 sau khi ông dành phần lớn cuộc đời mình để nghiên cứu và phát minh những động cơ đốt trong chu kỳ bình thường nhưng không mấy hiệu quả, vì vậy nên ông đã đặt

ra mục tiêu phải thay đổi một động cơ hoạt động hoàn toàn mới Năm 1998 ông

đã bắt đầu thiết kế động cơ Scuderi Split-Cycle động cơ toàn thời gian Ông bắt đầu thu thập những bằng sang chế, liên hệ với các phòng thí nghiệm để tìm ra nguyên lý hoạt động cho động cơ mới Thiết kế của ông được hoàn thành vào năm 2001 cùng với sự giúp đỡ nỗ lực từ gia đình vợ và các con ông Scuderi đã tạo ra một động cơ với một quá trình đốt cháy khá mới mẻ Vào lễ phục sinh năm

2001 Carmelo Scuderi đã có một cuộc họp mặt cùng với gia đình và Scuderi Group, ông đã giới thiệu ưu điểm của động cơ Với một động cơ đôt trong tiết kiệm xăng vượt trội hơn hẳn nhưng động cơ đốt trong truyền thống, điều mà các tập đoàn ôtô theo đuổi hàng thập kỷ qua Năm 2002 Carmelo Scuderi đã qua đời

do bị một cơn đau tim đột ngột Năm 2009 động cơ Scuderi split mới công bố trên công chúng và đã thu hút các nhà sản xuất ô tô trên toàn thế giới 20/4/2009 Công ty Scuderi Group đã có một cuộc triển lãm và giới thiệu động cơ

Với sự điều hành của vợ ông cùng 5 người con trai, 3 con gái Sal Scuderi

là chủ tịch của công ty Scuderi Group và là con trai của Carmelo Scuderi Hình ảnh dưới đây là mẫu thử nghiệm chứng minh khả năng hoạt động của động cơ trước sự chứng kiến của các đối tác

Hình 8: Sal Scuderi (chủ tịch công ty Scuderi Group)

Năm 2004 Scuderi đã ký hợp đồng với một công ty nổi tiếng trong giới giao thông vận tải đường bộ – Viện nghiên cứu Tây Nam (West Springfield) để tiến hành những thí nghiệm quan trọng

Trong tương lai đông cơ Scuderi càng ngày càng hoàn thiện và phát triển với những mục tiêu (HCCI) hay gọi là “cháy đồng đều do nén”, động cơ không bugi Năm 2013 ông Sal Scuderi tuyên bố trong vài năm nữa sẽ cho ra những động cơ có thể sử dụng đa nhiên liệu

Scuderi Group hiện đang nắm giữ hơn 500 bằng sang chế và có hơn 200 bằng sáng chế được cấp trên toàn thế giới Scuderi Group có trụ sở tại West Springfield, Massachusetts, Hoa kỳ, với các văn phòng ở Frankfurt, Đức, Nagoya

và Nhật Bản Scuderi vẫn đang được phát triển mạnh mẽ cho đến ngày này và trong tương lai

 Các bằng sáng chế của Scuderi Group:

Công ty Scuderi Group sẽ cam kết tiếp tục gia tăng sức mạnh của danh mục đầu tư bằng sáng chế của mình bằng cách đầu tư vào nghiên cứu độc lập và phát triển dành riêng cho việc thúc đẩy các cộng nghệ động cơ Scuderi Split-Cycle Scuderi Group đã có một số lượng lớn các thuyết minh sáng chế được lưu vào bằng sáng chế quốc tế Công ty Scuderi Group đã tiết lộ có rât nhiều bằng sáng chế trên 50 quốc gia

Bằng sáng chế của Scuderi qua các năm:

Bằng sáng chế quốc tế

Động cơ đốt trong bốn thì (nội bộ) WO 2003/008785 A1 Động cơ đốt trong chia bốn chu kỳ WO 2003/040530 A2 Động cơ bốn thì chia chu kỳ làm viêc WO 2004/113700 A2 Động cơ chia chu kỳ sử dụng khí Hybrid WO 2007/081445 A2

Hệ thống, phương pháp và thu hồi nhiệt thải của động cơ phân chia

chu kỳ

WO 2007/111839 A2

Động cơ máy bay phân chia chu kỳ WO 2008/033254 A2 Động cơ phân chia chu kỳ với hệ thống phun nước WO 2008/106007 A1 Biến đổi Van, thiết bị truyền động với khí nén khuyếch đại WO 2008/130374 A2 Động cơ phân chia chu kỳ với bộ đánh lửa WO 2009/020488 A1 Động cơ chia chu kỳ với van mở sớm WO 2009/020489 A1 Cảm biến kích nổ và phương pháp của động cơ phân chia chu kỳ WO 2009/020490 A1 Động cơ với cân bằng van áp suất WO 2009/023080 A1

Hydro và hệ thống dẫn động đối với động cơ phân chia chu kỳ WO 2009/020504 A1

Hệ thống Van và Van vô hiệu hóa bộ truyền động WO 2012/103405 A1 Động cơ tăng áp sử dụng khí Hybrid với cơ cấu cam WO 2012/103406 A1

Hệ thống quản lý khí nén của động cơ tăng áp Hybrid WO 2012/138948 A1

Hệ thống lưu trữ khí nén, năng lượng của động cơ phân chia chu

Ngoài các bằng sáng chế cấp quốc tế công ty Scuderi Group còn có các bằng sáng chế tại các trụ sở văn phòng ở các nước như:

 Bằng sáng chế tại Trung Hoa (gồm 18 bằng)

 Bằng sáng chế tại Hong Kong (gồm 1 bằng – HK 1082283)

 Bằng sáng chế tại Nam Phi (gồm 15 bằng)

 Bằng sáng chế tại Đài Loan (gồm 9 bằng)

 Bằng sáng chế tại Brazil (gồm 1 bằng – BR PI0211335.0)

Hiện tại động cơ Scuderi đạng được sự chú ý quan tâm rất nhiều từ bạn bè quốc tế, thông qua các diễn đàn như:

+ Hino and Scuderi Group sign agreement

+ Mass appeal in Japan

+ Storing energy in New York

+ The power around us

+ Game power

+ Team play

+ Generating power in Puerto Rico

+ Clearing way for more storage

+ Storing the future

+ Agreement signed

2 Đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ Scuderi

2.1 Đặc điểm cấu tạo động cơ Scuderi

Hình 9: Cấu tạo mặt cắt của động cơ Scuderi

Nhìn chung động cơ Scuderi có cấu tạo các chi tiết giống với động cơ trục khuỷu thanh truyền truyền thống Nhưng để thực hiện được một quá trình sinh công của động cơ Scuderi thì cần phải có 2 cặp piston trở lên và có một đường ống số 4 kết nối giữa hai buồng xilanh thứ nhất và thứ hai Tỷ số nén của động cơ Scuderi là 16:1 (động cơ nguyên mẫu)

Hình 10: Các chi tiết cấu tạo của động cơ Scuderi

Bảng 1: Cấu tạo các chi tiết của động cơ Scuderi:

Dưới đây là mô hình tăng áp của động cơ Scuderi (Scuderi Air-Hybrid):

Hình 11: Mô hình tăng áp của động cơ Scuderi cải tiến Hybrid

Với động cơ Scuderi cải tiến và tăng áp lượng hỗn hợp khí nén và tỷ số nén rất cao, với mục tiêu tiết kiệm nhiên liệu và đạt hiệu suất cao Scuderi đã thiết kế thêm bình chứa hỗn hợp khí có cả van chéo để ngăn không cho hỗn hợp khí nén quay trở lại, cải tiến lại piston thứ nhất (piston thực hiện quá trình nạp/nén) với kích thước nhỏ lại gần 50% so với thiết kế ban đầu nên hiệu quả mang lại thật bất ngờ

Động cơ tăng sử dụng cấu hình miller cycle đã mang lại hiệu quả về việc giảm được nhiên liệu đốt cháy, nhưng công suất làm việc cao rất hiệu quả và giảm lượng khí thải ra môi trường

Tập đoàn Scuderi Group đã trình bày kết quả sơ bộ về động cơ cải tiến tăng áp (Air- Hybrid) vào 16 tháng 1 năm 2010, tập đoàn Scuderi đã thử nghiệm

và kiểm tra tại “Washington Auto Show”:

Tập đoàn Scuderi Group đã trình bày kết quả sơ bộ từ một nghiên cứu được tiến hành tại phòng thí nghiệm độc lập (SwRI), để kiểm tra hiệu suất của động cơ tăng áp Sắp tới tại “Washington Auto Show” ở Washington nước Mỹ, công ty sẽ cung cấp một bản cập nhật về tiến độ của động cơ nguyên mẫu Scuderi Tập đoàn Scuderi đang đàm phán với 14 hãng ô tô đứng đầu 20 hãng ô

tô lớn nhất thế giới

Đối với các động cơ Scuderi cơ bản, đây là một động cơ phân chia chu kỳ với bốn thì giống như chu kỳ truyền thống với sự kết hợp của một cặp xylanh nạp, nén và xylanh nổ, thải Động cơ truyền thống có chi phí nhiên liệu thấp hơn động cơ điện Hybrid

Chế độ hoạt động của động cơ Scuderi tăng áp:

Hình 12: Mô hình hoạt động của bình chưa khí nén và các van chéo

A: Chế độ hoạt động bình thường; Động cơ cấu tạo với một bình chứa

khí nén nhằm tăng lượng khí nén được lưu trữ trong bình và sử dụng hỗn hợp khí nén trong bình để tăng cường quá trình đốt cháy

B: Chế độ hãm và tái tạo; Bằng cách đóng Van bên xylanh công suất (nổ

sinh công), nên trong quá trình nạp hỗn hợp khí sẽ được chuyển hướng lên bình chứa Tại đây hỗn hợp khí được xoay chuyển trong bình nên hỗn hợp khí sẽ được trộn đều hơn và lưu trữ để sử dụng sau

C: Chế độ hiệu quả cao; Bằng cách đóng xupap của bên xylanh nén và sử

dụng hỗn hợp khí nén áp suất cao từ trên bình chứa để cung cấp cho xylanh công suất (nổ-sinh công), “tổn thất do quá trình nén khi động cơ hoạt động ở chế độ hiệu suât cao giảm xuống gần như bằng 0)

D: Tầm hành trình; Chỉ có một phần hỗn hợp khí được của xylanh nén

được truyền đến bugi và hoạt động ở chế độ không (chế độ bay) Phần còn lại của hỗn hợp được gửi đến bể chứa không khí để sử dụng lần sau Bất cứ khi nào bình chứa hỗn khí nén đầy thì Van xylanh nén đóng và động cơ hoạt động ở chế độ hiệu suất cao

Kết quả sơ bộ của động cơ Scuderi tăng áp bằng khí Hybrid

Tốc độ động cơ Lên đến 6000 vòng/phút

Hiệu quả hoạt động (đầy tải) Cao hơn so với động cơ thông thường 5-10% Hiệu quả hoạt động (phần tải) Cao hơn so với động cơ thông thường 25-50% Khí thải: NOx Ít hơn động cơ thông thường đến 80%

Lượng khí thải CO2 Giảm đến 50% so với động cơ thông thường Sạc và xả của bình khí theo tỷ lệ 1:3

Áp lực bình khí 200 bar

Áp suất vận hành động cơ 140 bar

Áp lực phun nhiên liệu Lên đến 200 bar

Hiệu quả áp suất hãm trung bình Lên đến 30 bar

2.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ Scuderi

Những động cơ đốt trong đang được sử dụng hiện nay, đối với động cơ bốn thì Bốn hành trình của piston chỉ có một hành trình sinh công Đối với động

cơ Scuderi chúng hoạt động gần giống như động cơ hai kỳ truyền thống, nhưng động cơ Scuderi split-cycle hoạt động theo nguyên lý hoàn toàn khác Các xylanh

bố trí theo từng cặp và có liên quan chặt chẽ với nhau Trong đó xylanh thứ nhất đóng vai trò nạp và nén, xylanh thứ hai đóng vai trò cháy sinh ra công và thải khí vừa đốt

Hình 13: Mô hình hoạt động của động cơ Scuderi

Hỗn hợp khí nén được chuyển từ xylanh nén sang xylanh cháy nhờ một đường ống nối giữa hai xylanh

2.2.1 Nguyên lý hoạt động của động cơ Scuderi

Hai cặp piston của động cơ được bố trí và chuyển động có liên quan chặt chẽ với nhau, chúng chuyển động gần như song hành với nhau Nhưng cấu tạo góc lệch của trục khuỷu sẽ làm cho một trong hai cặp piston, sẽ có một piston

chuyển động đến điểm chết trên và điểm chết đưới trước piston còn lại, mục đích là để nạp đầy và xả sạch

Hình 14: Chu trình hoạt động của động cơ scuderi

Khi cặp piston di chuyển từ điểm chết trên (ĐCT) xuống điểm chết dưới (ĐCD) lúc này piston thứ nhất thực hiện hút nhiên liệu từ bên ngoài vào trong xylanh, xupap hút mở xupap xả đóng kín Cùng lúc đó piston thứ hai đang thực hiện quá trình sinh công, xupap hút và xả của piston thứ hai cùng lúc đóng Piston thứ hai thực hiện được quá trình sinh công, là do những hành trình trước

đó của piston thứ nhất đã nén nhiên liệu và truyền qua ống nối giữa hai xylanh, xupap hút của piston thứ hai mở xupap xả đóng Bugi bật tia lửa điện và sinh