Chuyên đề về động cơ đốt trong piston chuyển động tự do

Qua đồ án này, chúng em sẽ trình bày một số tính năng nổi bật cũng như cấu tạo, sự vận hành của động cơ để từ có có thể đóng góp phần nào cho việc nghiên cứu, phát triển, áp dụng loại độ

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, nền khoa học - kỹ thuật trên thế giới đã phát triển vô cùngmạnh mẽ với nhiều thành tựu rực rỡ trong tất cả các lĩnh vực đời sống và xã hội, đặc biệt làtrong lĩnh vực công nghệ ô tô

Các loại ô tô thì ngày càng phát triển hiện đại, ứng dụng nhiều công nghệ mới đểphục vụ cho con người, tạo cho người sử dụng một cảm giác thoải mái và an toàn nhất cóthể Nhưng không có một sự phát triển nào mà không có những bất lợi đi kèm theo nó, ô tôhiện đại, khả năng tăng tốc nhanh, tốc độ di chuyển cao những điều đó đánh vào trọng tâm

là động cơ của ô tô phải như thế nào ? Đó là sự cải tiến ở động cơ, nhưng hiện tại hầu hếtcác ô tô vẫn đang sử dụng động cơ đốt trong thông thường chạy bằng nhiên liệu hóa thạch.Vấn đề đáng nói ở đây là nguồn nhiên liệu này đang dần cạn kiệt, trữ lượng trung bình chỉ

có thể sử dụng trong vòng khoảng 30 đến 40 năm Hơn thế nữa, lượng khí thải sản sinh ramôi trường do sử dụng động cơ này thì ngày càng tăng Việc gia tăng lượng CO2 và NOxtrong khí quyển là một vấn đề luôn được đề cập đến trong các hội nghị về môi trường.Hướng giải quyết bây giờ là phát triển một động cơ mới thay thế cho động cơ truyền thống

Các nhà khoa học đã nghiên cứu về một loại động cơ và gọi tên nó là ĐỘNG CƠ PISTON

TỰ DO Về cơ bản, thì loại này vẫn thuộc dạng động cơ đốt trong nhưng với những cải tiến

và ưu điểm nổi bật so với động cơ đốt trong thường, nhất là về hiệu suất và khí thải Trên cơ

sở kế thừa những bài báo cáo, những nghiên cứu đã có, chúng em đã tìm kiếm, tổng hợp,

sàng lọc để thực hiện đề tài “Chuyên đề về động cơ piston tự do” Qua đồ án này, chúng

em sẽ trình bày một số tính năng nổi bật cũng như cấu tạo, sự vận hành của động cơ để từ có

có thể đóng góp phần nào cho việc nghiên cứu, phát triển, áp dụng loại động cơ mới này ởnước ta

LỜI CẢM ƠN

Không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù íthay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của mọi người Trong suốt thời gian học tập và rènluyện tại giảng đường cho đến nay, chúng em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ,chỉ dạy tận tình của quý thầy cô, gia đình và bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng emxin gửi đến quý thầy cô của khoa: Cơ Khí Động Lực - Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ ThuậtTP.HCM đã truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm cũng như truyền ngọn lửa đam mê chomỗi chúng em, và rồi từ những tri thức và sự đam mê đó chúng em đã được tiếp cận, thựchiện và kết lại thành một đồ án tốt nghiệp mà chúng em đã nghiên cứu, nó như là bước đệmgiúp cho chúng em trang bị những nền tảng thật vững chắc để bước đi trên con đường nghềnghiệp sau này

Đặc biệt, chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đền thầy T.S Nguyễn Văn Trạng

đã tận tình giúp đỡ chúng em trong quá trình lựa chọn đề tài, cung cấp tài liệu, kiểm tra theodõi cũng như hỗ trợ chúng em thực hiện đồ án Không có một việc làm nào mà không gặpbất kì một khó khăn nào cả, trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em gặp không ít khókhăn trong việc tìm kiếm, tổng hợp và sàng lọc tài liệu nhưng với sự góp ý cũng như chỉnhsửa tận tình của thầy, chúng em đã có thể hoàn thành đồ án một cách suông sẻ Thầy khôngđặt nặng áp lực cho chúng em về thời gian nhưng đòi hỏi chúng em phải có một tinh thần tựgiác, chủ động và phải có trách nhiệm về đồ án của mình Tất cả điều đó làm chúng em rấtbiết ơn thầy Và một lần nữa chúng em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy và các thầy

cô của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung và thầy cô khoa của khoa

Cơ Khí Động Lực nói riêng

Cuối cùng, chúng con xin gửi lời biết ơn trân trọng nhất tới gia đình, đặc biệt là cha

mẹ đã sinh ra, nuôi dưỡng và tạo tất cả đều kiện để cho chúng con ăn học, hoàn thànhchương trình đại học cũng như bài cáo đồ án tốt nghiệp này

Trong quá trình thực hiện đồ án, do trình độ, kiến thức và kinh nghiệm thực tế cònhạn chế, chúng em sẽ khó tránh khỏi những thiếu sót, rất mong thầy cô chỉ dạy và bỏ qua.

TÓM TẮT

Trong bài nghiên cứu này, chúng em tập trung vào các vấn đề như sau:

 Tình hình nghiên cứu về động cơ này trên thế giới ( đặc biệt là các nhà sảnxuất ô tô nổi tiếng) nói chung và Việt Nam nói riêng

 Đưa ra những khái niệm chung cũng như tóm tắt sơ lược về lịch sử hình thành,những công trình nghiên cứu loại động cơ mới này

 Phân tích hình dạng thiết kế, phân loại động cơ này, ứng dụng trước đây củachúng

 Tổng quan về cấu tạo, nguyên lý hoạt động chung của động cơ

 Những ưu điểm nổi bật và khuyết điểm của động cơ

 Phân tích cụ thể loại động cơ phát điện piston tự do

 Thách thức và tiềm năng phát triển động cơ này

Hướng tiếp cận và giải quyết đồ án này chủ yếu vào việc tìm kiếm, tổng hợp, sàng lọccác tài liệu nghiên cứu nước ngoài từ các trường đại học trên thế giới Khi gặp vấn đề trongviệc tìm kiếm tài liệu cũng như thắc mắc về một vấn đề nào đó thì chúng em nhờ thầy TS.Nguyễn Văn Trạng hướng dẫn

Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án, chúng em đã đạt được mục tiêu đề ratrước khi nghiên cứu Điều này giúp chúng em có thêm hiểu biết về một loại động cơ mới,củng cố các kỹ năng mềm cho bản thân như việc tra cứu tài liệu, khả năng đọc hiểu các tàiliệu nước ngoài, kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng thuyết trình

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU I LỜI CẢM ƠN II TÓM TẮT III DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU VI DANH MỤC CÁC HÌNH VII

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1Lí do chọn đề tài 1

1.2Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 2

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 3

1.3Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 8

1.3.1 Mục đích nghiên cứu 8

1.3.2 Đối tượng nghiên cứu 8

1.3.3Phạm vi nghiên cứu 8

1.4Nội dung nghiên cứu 8

1.5Phương pháp nghiên cứu 8

CHƯƠNG 2: NHỮNG NGHIÊN CỨU GẦN ĐÂY VỀ ĐỘNG CƠ PISTON TỰ DO ỨNG DỤNG CHO Ô TÔ 9

2.1General Motor 9

2.2 Toyota 13

2.3 Volvo 16

2.4 Ford 19

2.5 Honda 21

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ PISTON TỰ DO 25

3.1 Giới thiệu 25

3.2 Lịch sử hình thành và phát triển 25

3.3.1 Piston đơn 26

3.3.2 Piston kép 27

3.3.3 Piston kép đối đỉnh 29

3.3.4 Máy phát điện piston tự do 29

3.4 Nguyên lý làm việc cơ bản của động cơ piston tự do 31

3.5 Ứng dụng của động cơ piston tự do 32

3.5.1 Máy nén khí piston tự do 32

3.5.2 Máy phát điện piston tự do 34

3.5.3 Động cơ thủy lực piston tự do 35

3.5.4 Động cơ phát điện piston tự do 36

3.6 Ưu, nhược điểm của động cơ piston tự do 37

3.6.1 Ưu điểm 37

3.6.2 Nhược điểm 37

CHƯƠNG 4: ĐỘNG CƠ PHÁT ĐIỆN PISTON TỰ DO 38

4.1 Giới thiệu 38

4.2 Cấu tạo 39

4.3 Nguyên lý hoạt động 42

4.4 Chu trình nhiệt 43

4.5 Sự dịch chuyển của piston 45

4.6 Tiềm năng phát triển 47

4.7 Hạn chế và thách thức 47

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48

5.1 Kết luận 49

5.2 Kiến nghị 49

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

FPE Free piston engine : Động cơ piston chuyển động tự do

FPEG Free piston engine generator: Động cơ phát điện piston chuyển động tự do.HCCI Homogeneous charge compression Ignition: Sự tự cháy do nén

TDC Top dead center: Điểm chết trên

BDC Bottom dead center: Điểm chết dưới

CE Conventional engine: Động cơ truyền thống

CFD Computational fluid dynamics: Tính toán động lực học chất lỏng

REV Range Extended Vehicles: Loại xe điện có thêm động cơ đốt trong.Giải thích các đại lượng:

 W: công sinh ra (W)

 Q1: nhiệt lượng nhận được (J)

 Q2: nhiệt lượng tỏa ra (J)

 ηt: hiệu suất nhiệt của chu trình Carnot

 R: hằng số khí lý tưởng, R = 8,314 J/mol.K

 T1: nhiệt độ thu vào tuyệt đối (oK)

 T2: nhiệt độ tỏa ra tuyệt đối (oK)

 VA: thể tích tại điểm A (m3)

 VB: thể tích tại điểm B (m3)

 VC: thể tích tại điểm C (m3)

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc của động cơ piston tự do phát điện tuyến tính……… 4

Hình 1.2 Mô hình của động cơ piston tự do phát điện tuyến tính của Toyota………7

Hình 2.1 Piston tự do dạng đối đỉnh……… 10

Hình 2.2 Máy phát điện bằng khí gas Sigma GS-34……….12

Hình 2.3 Vận hành hệ thống bánh đà điện (bỏ qua sự thay đổi tốc độ của mô-tơ)…………13

Hình 2.4 Piston được thiết kế đặc biệt để tản nhiệt một cách nhanh chóng đồng thời giảm sự gia tăng nhiệt độ trên nam châm vĩnh cửu và cuộn dây……… 15

Hình 2.5 Kiểu hai piston đơn với hai buồng đốt riêng biệt……… 16

Hình 2.6 Các đường đặc trưng của động cơ piston tự do được sinh ra từ quá trình đốt Ja và kết quả quá trình, Jb ở các vị trí piston khác nhau……… 17

Hình 2.7 Piston kép kiểu máy phát điện động cơ piston tự do……… 18

Hình 2.8 Mô phỏng các đường cong trong điều khiển vận tốc chuyển động servo……… 19

Hình 2.9 Sơ đồ khối các thành phần chính và đường dẫn điện cho bộ chuyển đổi năng lượng piston tự do……… 20

Hình 2.10 Sơ đồ đơn giản của bơm thủy lực piston tự do của Ford……… 21

Hình 2.11 Động cơ phát điện piston tự do một xy lanh ………23

Hình 2.12 Máy phát điện động cơ piston tự do bốn kỳ một xy lanh……….25

Hình 3.1 Cấu tạo của piston tự do loại piston đơn……….28

Hình 3.2 Cấu tạo piston tự do loại piston kép……….29

Hình 3.3 Piston kép dạng hai piston đối đỉnh………30

Hình 3.4 Hình minh họa cho máy phát điện động cơ piston tự do………31

Hình 3.5 Động cơ piston tự do kiểu piston kép……….32

Hình 3.6 Máy nén khí piston tự do………34

Hình 4.1 Động cơ phát điện piston tự do……… 40

Hình 4.2 Bộ chuyển đổi máy phát điện tuyến tính………41

Hình 4.3 Ảnh 3D của máy phát điện tuyến tính sáu cạnh……….42

Hình 4.4 Nguyên lý làm việc của động cơ phát điện piston tự do………43

Hình 4.5 Chu trình Carnot trên đồ thị P – V……… 43

Hình 4.6 So sánh giữa động cơ piston tự do và động cơ thông thường……….46

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lí do chọn đề tài

Việc khai thác nguồn nhiên liệu hóa thạch, sử dụng nó một cách triệt để làm chonguồn nhiên liệu này đã dần trở nên cạn kiệt và thêm vào đó là những vấn đề về môi trườngnhư ô nhiễm, trái đất nóng dần lên, hiệu ứng nhà kính đã đặt ra nhiều thách thức cho cácnhà nghiên cứu về thiết kế phát triển động cơ và hơn hết là làm sao tìm ra các giải pháp thaythế công nghệ để phát triển nguồn năng lượng tái tạo sạch Công nghệ thì ngày càng pháttriển liệu làm sao để có thể phát triển một loại động cơ mới hiệu năng, công suất cao, sửdụng được nhiều loại nhiên liệu khác nhau nhưng phải đảm bảo được lượng khí thải ra môitrường tối thiểu nhất và hạn chế làm ô nhiễm môi trường Kể từ những năm 80 của thế kỷ

XX cho đến nay, có thể nói vấn đề môi trường được coi là nội dung trọng tâm cần quan tâmtại các nước công nghiệp phát triển, nhiệm vụ đặt ra là tăng cường bảo vệ chất lượng môitrường trong khi vẫn phải phát triển các nguồn lực kinh tế xã hội và cải thiện chất lượng cuộcsống, đặc biệt là trong các thành phố lớn thì vấn đề môi trường là một trong những vấn đềnóng bổng được quan tâm hàng đầu Việt Nam là một nước có nền kinh tế đang phát triểnnhanh và đang định hướng trở thành nước công nghiệp đến năm 2020

Cùng với quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá của đất nước, nền kinh tế nước tangày càng phát triển Sự phát triển của nền kinh tế kéo theo sự phát triển nhiều mặt của xã hội.Phương tiện giao thông là một vấn đề song song của hai mặt (tích cực và tiêu cực) Nó giúpcho sự phát triển nhanh chóng và mạnh về kinh tế và các mặt khác của xã hội Bên cạnh đóhoạt động của các phương tiện giao thông gây ảnh hưởng đến sức khoẻ và môi trường mộtcách nghiêm trọng do lượng khí thải của các phương tiện này gây ra Vì thế, việc nghiên cứunhững giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu và bảo vệ môi trường là một trongnhững vấn đề cấp thiết hiện nay

Để giải quyết vấn đề này các nhà khoa học của nước ta và trên thế giới đã và đangnghiên cứu giải pháp sử dụng ô tô chạy điện, ô tô lai thay thế ô tô sử dụng nhiên liệu truyền

thống Về phương diện bảo vệ môi trường, đây là một giải pháp tối ưu Loại xe này có động

cơ nằm ở các bánh xe, được cung cấp năng lượng từ những bình điện đặt trong cốp xe Tuynhiên, loại hình còn tồn tại một số bất tiện như: hệ thống bình điện quá nặng, chiếm khônggian chất hành lý, thời gian chạy với số bình điện đó chỉ đủ cho một cự ly chạy trên dưới100km, sau một khoảng thời gian nhất định, từ 4 - 6 giờ lại phải sạc điện Ngoài ra, số trạmđiện đáp ứng được yêu cầu nạp điện này cũng còn quá ít

Do vậy, việc tiết kiệm nhiên liệu cùng với việc quy định nghiêm ngặt của pháp luật vềkhí thải, các nhà nghiên cứu trên thế giới đã nghĩ đến việc cải tiến công nghệ trong động cơđốt trong truyền thống, cũng như điều tra các loại máy phát điện mới để chuyển đổi nănglượng Động cơ đốt trong piston chuyển động tự do - Free piston engine, là một trong nhữngđộng cơ mới, hiệu suất cao, thiết bị chuyển đổi năng lượng, đã được nghiên cứu do những lợithế tiềm năng của nó về hiệu suất nhiệt, phát thải thấp và khả năng đa nhiên liệu so với động

cơ thông thường Tuy nhiên những nghiên cứu trên mới chỉ được thí nghiệm dựa vào những

mô hình mô phỏng với các loại nhiên liệu như là khí hydro hoặc xăng, chưa đưa vào ứng dụngtrên ô tô lai

Do đó, để khắc phục những nhược điểm của ô tô chạy điện như là giảm trọng lượng quy, nâng cao công suất cũng như thời gian hoạt động liên tục của ô tô, việc chế tạo động cơphát điện để cung cấp nguồn năng lượng trực tiếp cho ô tô và giảm ô nhiễm môi trường là vôcùng quan trọng Chính vì vậy, đề tài “Chuyên đề về động cơ piston tự do - Free pistonengine hay còn gọi là động cơ không trục khuỷu” được đề xuất thực hiện Đề tài không những

ắc-có ý nghĩa khoa học mà còn nghiên cứu ắc-có định hướng sử dụng nguồn nhiên liệu hiệu quả và

hy vọng sẽ tạo ra được một kỷ nguyên mới về động cơ đốt trong cũng như phát triển một loại

xe mới cho tương lai

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

là các nhà khoa học từ các trường Đại học lớn trong nước như: Đại học Bách khoa HàNội, Đại học Bách khoa TP.HCM, Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, Đại học Báchkhoa Đà Nẵng,…Tuy nhiên, các nghiên cứu về FPE cũng như các công bố quốc tế về lĩnhvực này còn khá khiêm tốn.

Trong nghiên cứu này, động cơ đốt trong piston chuyển động tự do được kết nốivới một máy phát điện tuyến tính với mục đích là tạo ra nguồn năng lượng điện phục vụcho ô tô lai, ô tô điện và tàu điện

1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Động cơ piston tự do đã được sáng chế từ năm 1807 nhưng không có nhiều ứngdụng Mãi đến thập niên 30-60 động cơ piston tự do mới có một số ứng dụng Động cơpiston tự do được sử dụng để làm máy nén khí, khí nén này được dùng để chạy tua-binphát điện hay cung cấp dưỡng khí cho tàu ngầm Một trong những ứng dụng nữa củađộng cơ piston tự do mà chúng ta thường gặp là "búa diesel" dùng để đóng cọc xây dựngmóng cầu Tuy nhiên, việc nghiên cứu ứng dụng trên ô tô thì chỉ mới bắt đầu nghiên cứutrong những năm gần đây [4]

Động cơ piston tự do phát điện tuyến tính (FPEG) ứng dụng trên ô tô là lĩnh vựctương đối mới, đã và đang được nghiên cứu của một số quốc gia có nền công nghiệp pháttriển như Mỹ, Đức, Nhật, Hàn Quốc, Tuy nhiên, việc chế tạo động cơ cũng như việc sửdụng nhiên liệu động cơ vẫn còn đang trong giai đoạn thí nghiệm Nhiên liệu mà cácnước trên thế giới đang nghiên cứu thử nghiệm chủ yếu là khí hydro và nhiên liệu hoáthạch có nguồn gốc từ dầu mỏ

Ưu điểm của động cơ FPEG là không có trục khuỷu, không có lực ngang tác dụngvào vách xy lanh nên hiệu suất nhiệt của động cơ có thể được nâng lên trên 30% so vớiđộng cơ đốt trong bình thường Vì thế, công suất động cơ cũng được nâng lên đồng thờiphần công suất tiêu hao cũng được khắc phục [4]

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc của động cơ piston tự do phát điện tuyến tính [4]

1 Bugi; 2 Piston; 3 Xy lanh; 4 Cung cấp nhiên liệu; 5 Tải điện cấp ra bênngoài; 6 Ống nạp không khí; 7 Cổng nạp; 8 Cổng xả; 9 Stator; 10 Cuộn dây.Khái niệm động cơ piston tự động lần đầu tiên được Pescara đề xuất năm 1928.Tuy nhiên, các ứng dụng động cơ piston tự do bao gồm FPEG trải qua sự phát triển chậmtrong thời gian đầu và bắt đầu phát triển trong những năm 1960 do những hạn chế củacác yếu tố khác nhau Trong những năm gần đây, như là một thiết bị điện thay thế cho xeđiện lai, FPEG đã thu hút được lợi ích ngày càng tăng từ các nhà nghiên cứu trên toàn thếgiới Với sự phát triển của công nghệ điều khiển máy tính, công nghệ động cơ đốt trong

và khoa học vật liệu, đã có những tiến bộ đáng kể trong các khía cạnh của mô phỏngFPEG, các kỹ thuật thực nghiệm, cũng như hệ thống điều khiển FPEG

Đại học West Virginia là một trong những viện nghiên cứu sớm nhất thực hiệnnghiên cứu về hệ thống FPEG Trong việc thiết kế và xây dựng nguyên mẫu động cơFPEG hai piston hai thì được cung cấp bằng cách đánh lửa tia lửa của bu-gi Các kiểm trađược thực hiện để đánh giá hiệu suất của nguyên mẫu và công suất ra thử là 316 W trongkhi hoạt động ở tần số 23,1Hz [4]

Tuy nhiên, sự đốt cháy xảy ra trong nguyên mẫu dường như rất không ổn định, vàmáy không thể hoạt động liên tục Một mô hình số đã được phát triển làm chia chu trìnhlàm việc của FPEG thành ba giai đoạn theo chuyển động piston, đó là quá trình nạp, quá

vào, thời gian cháy, khối lượng phản ứng và tải ảnh hưởng đến các đặc tính hoạt độngcủa FPEG, như vị trí của TDC, tần số và vận tốc piston Năm 2002, một số mô hình củaFPEG về quá trình cháy đã được phát triển.

Mikalsen và Roskilly tại Đại học Newcastle bắt đầu đầu tư nghiên cứu FPEG từnăm 2007 Piston động lực của một FPEG đã được nghiên cứu, cho thấy rằng chuyểnđộng piston là không đối xứng xung quanh TDC và động cơ đã dành nhiều thời gian đểnén hơn trong giai đoạn giãn nở của chu kỳ Sau đó, họ thực hiện mô phỏng bằng bộcông cụ CFD (tính toán động lực học chất lỏng) về quá trình làm việc của FPEG và sosánh hiệu suất của nó với một quy trình động cơ thông thường Kết quả cho thấy hoạtđộng của FPEG có một chút lợi thế so với động cơ thông thường cho nhiên liệu đốtnhanh hơn Trong năm 2009, một nghiên cứu tính toán đã được thực hiện để kiểm trachuyển động khí trong ống xy lanh, quá trình đốt cháy và sự hình thành nitơ ôxit trongmột động cơ diesel FPEG Nghiên cứu đã chứng minh rằng: nhiệt độ khí trong xy lanhFPEG thấp hơn trong CE, góp phần làm giảm phát thải NOx[4]

Ủy ban Châu Âu thúc đẩy một dự án nghiên cứu về một nhà máy năng lượng mới

có tên FPEG (bộ chuyển đổi năng lượng piston tự do) vào năm 2002 Các nhà nghiên cứutrình bày các động lực học, nhiệt động học mô hình của FPEG và phân tích một cách triệt

để quá trình giải phóng nhiệt và quá trình nạp của nó đặc trưng bằng một phương pháp

mô phỏng đa chiều Các kết quả chỉ ra rằng: nhiên liệu với chỉ số octan ít hơn đòi hỏimột tỷ số nén cao hơn, và nén cao hơn sẽ làm tăng tần suất hoạt động, công suất và hiệusuất của hệ thống

Các nhà nghiên cứu từ Học viện Công nghệ Bắc Kinh đã nghiên cứu về chuyểnđộng piston, quá trình cháy và các đặc tính tạo ra điện của FPEG Họ sử dụng mô hìnhtính toán thực hiện một số bước để phân tích hiệu quả cho một FPEG Kết quả cho thấyhành trình piston hiệu quả cao hơn [4]

Năm 2015, Song trình bày một thiết kế mới của một xy lanh động cơ FPEG kếthợp một động cơ tuyến tính như là một thiết bị phục hồi Cả hai mô phỏng và thí nghiệmđều được tiến hành để kiểm tra sự ổn định tạo ra các đặc tính, và kết quả cho thấy công

suất ra là 25,9W và hệ thống hiệu quả là 13,7% Ngoài ra, họ đã thiết lập các nguyên mẫu

mà về cơ bản có thể nhận ra liên tục trong quá trình bắt đầu đốt cháy Tuy nhiên, hiệntượng misfire là hiển nhiên vì quá trình nạp không hiệu quả [4]

Nhóm nghiên cứu do Chang, Siqin, Viện Công nghệ Nam Kinh tiến hành nghiêncứu chủ yếu là kiểm soát và thử nghiệm một chiếc FPEG bằng một xy lanh đơn, hoạtđộng trên chu kỳ bốn thì Trong khía cạnh kiểm soát động cơ, trạng thái chuyển động củapiston tự do được kiểm soát bằng lực điện từ của máy phát tuyến tính, do đó làm choFPEG làm việc liên tục Đối với nguyên mẫu, đường kính xy lanh là 62mm, hành trìnhpiston 70mm Họ đã thử nghiệm nguyên mẫu trong quy trình vận hành ổn định và sảnlượng điện thu được 2,2kW và hiệu quả đạt được khoảng 34% [4]

Một nhóm kỹ sư thuộc trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ của Toyota

đang tiến hành nghiên cứu và chế tạo một loại hoàn toàn mới với tên gọi là FPEG, tạm

dịch là động cơ phát điện piston tự do Động cơ này có kết cấu nhỏ gọn, nó chỉ có mộtpiston duy nhất và không có lốc máy, do đó chuyển động tịnh tiến của nó sẽ không đượcchuyển thành động năng quay tròn của trục khuỷu mà lại trở thành điện năng cung cấpcho bộ pin thông qua một cơ cấu chuyển đổi đặc biệt Loại phương tiện di chuyển REV lànhững loại xe chạy điện có hỗ trợ thêm động cơ đốt trong để cung cấp thêm năng lượngnhằm kéo dài khoảng hoạt động của chiếc xe Những loại xe này là sự kết hợp thôngminh của hai nguồn năng lượng: nguồn điện và năng lượng hóa thạch, chúng đang là mộtlĩnh vực thú vị và càng ngày càng có nhiều hãng xe chú ý tới phân khúc này Nếu nhưnhững loại động cơ đốt trong truyền thống, ví dụ như động cơ xăng 1.4L trang bị trênmẫu Chevrolet Volt nổi tiếng, vẫn còn nhiều nhược điểm hạn chế thì loại động cơ FPEGmới của Toyota sẽ là giải đáp cho vấn đề này Chúng nhỏ hơn, nhẹ hơn, tạo ra điện nănghiệu quả hơn rất nhiều so với những cỗ máy đốt trong truyền thống

Hình 1.2 Mô hình của động cơ piston tự do phát điện tuyến tính của Toyota.

Nói chung, các nhà nghiên cứu đã tiến hành cả mô phỏng và thí nghiệm về hoạtđộng nguyên tắc của FPEG, cũng như hiệu suất của nguyên mẫu Đối với quá trình đốtcháy phân tích, hầu hết các báo cáo đã sử dụng các mô hình không chiều, đơn vùng để

mô phỏng quá trình làm việc của FPEG, cho thấy độ chính xác còn có những hạn chế để

dự đoán các thông số trong quá trình cháy

Sau đó, với sự phát triển của phần mềm CFD, mô hình động, đa năng kết hợp đãđược áp dụng, có thể kiểm soát lưu lượng khí trong xy lanh và có độ chính xác cao hơn

để mô tả quá trình cháy của FPEG Tuy nhiên, hiệu suất thu gọn thường là bỏ qua trong

mô hình, được cho là có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình cháy FPEG Hiện nay, phươngpháp kết hợp các mô hình năng động và thu hẹp vào quá trình cháy Quá trình mô phỏng

đã được đưa ra Tuy nhiên, ít nghiên cứu đã được báo cáo về việc thực hiện, phân tíchquá trình cháy bằng phương pháp này trên FPEG sử dụng xăng [4]

1.3 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1 Mục đích nghiên cứu

Có những hiểu biết tổng quan về động cơ piston tự do, dựa vào đó có thể thấy được những

ưu - khuyết điểm của động cơ loại này so với động cơ thông thường Để từ đó phát triểnnghiên cứu, thiết kế và thương mại hóa động cơ này phục vụ cho đời sống và sản xuất, thaythế động cơ truyền thống, tạo bước đột phá cho công nghệ

1.3.2 Đối tượng nghiên cứu

Động cơ piston chuyển động tự do

1.3.3 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu các bài báo cáo khoa học trước đó về động cơ này, chủ yếu là dựa vào cácnguồn tài liệu ở nước ngoài của các trường đại học trên thế giới

1.4 Nội dung nghiên cứu

Tập trung vào cấu tạo, nguyên lý hoạt động của động cơ piston tự do và các ứng dụng của nótrước đây, từ đó có thể thấy được những ưu - nhược điểm của loại động cơ này để có thể trảlời được câu hỏi “ lý do tại sao động cơ này lại không được phát triển phổ biến”

1.5 Phương pháp nghiên cứu

Tìm đọc tham khảo tài liệu để phân tích tổng hợp những nội dung chính cần phải nghiêncứu

CHƯƠNG 2: NHỮNG NGHIÊN CỨU GẦN ĐÂY VỀ ĐỘNG CƠ PISTON TỰ DO

ỨNG DỤNG CHO Ô TÔ

Động cơ piston tự do đã được nghiên cứu rộng rãi trong những năm gần đây, như làmột sự thay thế đầy hứa hẹn cho động cơ thông thường trong các ứng dụng như là xe laihoặc các phương tiện thủy lực chạy trên xa lộ, tuy nhiên vẫn chưa thấy thành công trongviệc ứng dụng vào kỹ thuật hiện đại Các nghiên cứu được trình bày dưới đây dựa trên mộtđánh giá tập trung của những nhà sản xuất trong ngành ô tô liên quan đến công nghệ động cơpiston tự do Sự quan tâm gần đây đối với công nghệ này hầu như chỉ dành cho động cơ thủylực và máy phát điện từ động cơ piston tự do ứng dụng vào ô tô, trái với máy nén khí và máyphát điện chạy bằng gas được tập trung phát triển trước đó

2.1 General Motor

Các ứng dụng bằng sáng chế gần đây của General Motors mô tả các khái niệmpiston tự do dạng đối đỉnh với hoạt động trên một chu trình hai kỳ

Hình 2.1 Piston tự do dạng đối đỉnh [2]

Với các bộ phận được cấu tạo như sau:

 Battery: ắc- quy

 Control module: mô-đun điều khiển

 Rectifier: bộ chỉnh lưu

 Spark plug: bugi

 Fuel injector: phun nhiên liệu

 Inlet port: cửa nạp

 Check valves: van một chiều

 Exhaust port: cửa thải

 Combustion chamber: buồng đốt

 Scaveging chamber: buồng quét khí

 Piston

 Permament magnet: nam châm vĩnh cửu

 Bounce champer: buồng đẩy

 Coil windings: cuộn dây

Đặc biệt, khái niệm này rất giống với máy nén piston tự do thế hệ đầu tiên và máyphát điện bằng khí gas Sigma GS-34 (GS-34 là một loại piston đối đỉnh, sử dụng dầu dieseldùng cho các ứng dụng quy mô lớn như thủy quân lục chiến và các động cơ công nghiệp,các thiết bị hàng hải, đầu máy xe lửa, máy bơm và máy nén… do SociétéIndustrielleGénérale de Mécanique Appliquée (SIGMA) sản xuất tại Pháp, là một trong những động cơpiston tự do thành công nhất từng được sản xuất, được hoàn thành vào năm 1944 dựa trênnghiên cứu của Pescaras), nhưng khác ở chỗ không có cơ chế đồng bộ cơ khí hóa Công suấtđiện năng đạt được bằng một máy điện tích hợp, với nam châm vĩnh cửu được kết hợp trongpiston và cuộn dây cuộn tích hợp trong vỏ xy lanh

Hình 2.2 Máy phát điện bằng khí gas Sigma GS-34 [2]

Thế hệ động cơ piston tự do đầu tiên sử dụng đồng bộ hóa cơ khí, giải pháp của GMnhằm mục đích sử dụng các buồng đẩy - bounce chamber và phanh điện để đồng bộ và kiểmsoát cả hai piston Các nam châm vĩnh cửu được cắm chặt trên piston nhằm đảm bảo được ởnhiệt độ tối ưu bởi có một áo khoác không khí từ buồng quét khí thải - scavenging chamberxung quanh piston Các kỳ có thể được điều khiển thông qua phanh điện cũng như điềukhiển áp suất buồng đẩy

Sự vắng mặt của bánh đà đã được chỉ ra là một trong những vấn đề chính trong quátrình khởi động và vận hành máy phát điện động cơ piston tự do bởi nhiều nhà nghiên cứuđộng cơ piston tự do kiểu piston kép Những lý do cho sự ảnh hưởng trực tiếp đến quá trìnhđốt trong một xy lanh sẽ có trên quá trình chuyển động trong chu kỳ kế tiếp và tương tự choquá trình nén trong một xy lanh khác Do đó, sự thay đổi trong tỷ số nén có thể được tạo ratrong quá trình hoạt động, có thể dẫn đến hoạt động không ổn định hoặc thậm chí khôngcháy

Một nghiên cứu của Holmes trình bày một khái niệm để giải quyết vấn đề này là bánh

đà điện Trong hệ thống này gồm một máy tuyến tính (động cơ piston tự do) được nối điệnqua hai cuộn dây đến một máy quay và một nguồn điện thông qua một bộ chuyển đổi Ngoài

ra, một động cơ có tốc độ biến đổi có thể được kết nối cơ học qua hộp số cho máy quay cũng

như kết nối bằng điện với toàn bộ hệ thống thông qua hai bộ cuộn dây như mô tả như tronghình 2.3.

Hình 2.3 Vận hành hệ thống bánh đà điện (bỏ qua sự thay đổi tốc độ của mô-tơ) [2]

Piston được làm từ vật liệu sắt từ Nguyên lý hoạt động của hệ thống này có thể được

mô tả như sau (xảy ra đầu tiên ở buồng đốt) Trong quá trình khởi động, ắc quy cung cấpdòng điện khởi động (Is) làm dịch chuyển piston và quay máy quay để tạo ra đủ năng lượngquán tính cho chu kỳ tiếp theo Khi đạt được điều kiện đầy đủ trong xy lanh, nhiên liệu đượcphun và đốt Khi đốt, dòng điện cung cấp được ngắt khi piston chuyển động về phía xy lanhthứ hai gây ra dòng điện đầu tiên (I1) trong cuộn dây đầu tiên Trong suốt chu kì, (I1) tiếp tụchoạt động để xoay máy quay của nó để tạo ra sự xoay quán tính từ đó sẽ tạo ra dòng thứ hai(I2) trong cuộn dây thứ tư Dòng thứ hai được sử dụng để xác định vị trí đúng piston trong

tạo ra dòng điện của máy phát (Ig) cho chu kì hoạt động Dòng điện này sẽ được sử dụng đểsạc acquy và điều khiển tải bên ngoài.

Thông qua cấu hình này, hai máy (tức là máy tuyến tính và máy quay) sẽ hoạt độngđồng bộ, do đó trong trường hợp động cơ piston tự do đang hoạt động chậm lại phía sauhoặc nhanh lên, quán tính quay của máy quay sẽ tạo ra sự phanh hoặc tăng tốc thông qua cáccuộn dây Điều này sau đó có thể làm giảm hoặc cân bằng sự thay đổi theo chu kỳ để đạtđược tính ổn định khi hoạt động cũng như ngăn chặn tình trạng không nổ Do đó, về nguyêntắc, thiết bị này có thể hoạt động như một 'bánh đà điện', nếu không vắng mặt trong máyphát điện động cơ piston tự do [2]

2.2 Toyota

Trung tâm nghiên cứu của Toyota đã công bố một số ứng dụng gần đây liên quan đến

hệ thống động cơ piston tự do Tài liệu tham khảo mô tả một số sự thay đổi thể thiết kế củamột bộ piston đơn với buồng đẩy chứa khí Việc sử dụng buồng đẩy với sự điều chỉnh ápsuất là một lựa chọn tốt nhất để hỗ trợ điều khiển chuyển động piston So với hệ thống pistonkép, hành trình piston được điều khiển trực tiếp bởi buồng đốt xy lanh đối đỉnh, buồng đẩy ít

bị dao động và cung cấp một số tính linh hoạt, trong đó độ cứng của lò xo khí có thể đượcđiều chỉnh bằng cách kiểm soát lượng khí nén trong buồng Điều này cũng được xác minhbằng các nghiên cứu gần đây của Trung tâm Không gian Đức (DLR), họ cho rằng hình dạngcủa lò xo khí đã được chọn vì nó sẽ dễ thực hiện điều khiển chuyển động piston

Một ứng dụng khác được đề xuất cho thiết kế để giảm tỷ lệ truyền nhiệt từ piston đếnnam châm vĩnh cửu (để tránh sự mất từ tính và cuộn dây quá nóng) Có lớp phủ ceramic đặcbiệt Tuy nhiên, để có sự hoạt động đáng tin cậy và lâu dài, một phương pháp hiệu quả hơn

để tản nhiệt được đưa ra Trong nghiên cứu này, đường dẫn cho dòng nhiệt đi từ đỉnh pistontới nam châm vĩnh cửu và cuộn dây dài hơn và diện tích bề mặt của piston tiếp xúc vớikhông khí nén lớn hơn Do đó, sự gia tăng nhiệt độ cuối cùng lên nam châm vĩnh cửu có thểđược giảm đáng kể Đây là một khái niệm đã được chứng minh cũng đã được thực hiệntrong các ứng dụng khác, chẳng hạn như công nghệ về bugi [2]

Trong một nghiên cứu khác, làm mát động cơ được tạo ra bởi các lỗ trên piston cho không khí nén thổi ra ngoài thông qua các lỗ tương ứng trên xy lanh cũng như có một áo nước trên xy lanh để tạo ra hiệu quả năng lượng.

Hình 2.4 Piston được thiết kế đặc biệt để tản nhiệt một cách nhanh chóng đồng thời giảm

sự gia tăng nhiệt độ trên nam châm vĩnh cửu và cuộn dây [2]

Yoshihiro, mô tả một hệ thống có hai piston đơn với các buồng đẩy hoạt động trongcác giai đoạn ở trạng thái đối đỉnh (mặc dù không có một buồng đốt chung hoặc buồng đẩychung), vì vậy nó không phải là một dạng của động cơ piston tự do kiểu piston đối đỉnh.Trong cấu hình này, sự đồng bộ của piston được thực hiện thông qua việc điều chỉnh áp suấtbuồng đẩy và phanh điện [2]

Hình 2.5 Kiểu hai piston đơn với hai buồng đốt riêng biệt [2]

Hidemasa, mô tả một phương pháp điều khiển động cơ piston tự động để duy trì tốc

độ piston xung quanh điểm chết trên trong một phạm vi thích hợp để đảm bảo sự đánh lửatốt cho hiệu quả cao Người ta thấy rằng xung quanh điểm chết trên, vận tốc piston trongsuốt quá trình nén là chậm hơn vận tốc trong suốt quán trình giãn nỡ [2]

Yuichi, minh họa một phương pháp khởi động kiểu piston kép bằng việc kích nổ tialửa điện phun trực tiếp, sử dụng năng lượng đốt để tránh có một máy phát điện quá lớn.Trong phương pháp này, nhiên liệu được phun vào xy lanh khi piston nằm trong phạm vikhởi động với áp suất trong xy lanh ở khí quyển [2]

Các đường cong đặc trưng thể hiện trong hình 2.6, đồ thị cho phương pháp bắt đầunày dựa trên 86mm kỳ và 86mm khoang xy lanh

Hình 2.6 Các đường đặc trưng của động cơ piston tự do được sinh ra từ quá trình đốt J a và

kết quả quá trình, J b ở các vị trí piston khác nhau [2]

Năng lượng lý thuyết được sản sinh bởi quá trình đốt ở các vị trí piston khác nhautrong quá trình khởi động được thể hiện bởi Ja, trong khi năng lượng này được sử dụng đểkhắc phục tổn thất thông qua làm mát (mũi tên số 1), đốt cháy kém (mũi tên số 2), rò rỉ quacác xéc măng (mũi tên số 3) và tổn thất ma sát (mũi tên số 4) Năng lượng ròng được sửdụng để chống lại sự nén của xy lanh đối đỉnh được mô tả bởi Jb Theo hình 2.6, Jb được xácđịnh từ 20 đến 50mm ở vị trí piston, do đó sự nén của xy lanh là có thể trong phạm vi này.Ngoài phạm vi này, thì không có đủ năng lượng để di chuyển piston

Trong tất cả các nghiên cứu của Toyota, chỉ có kiểu piston đơn và kiểu piston kép đãđược xem xét Thiết kế đối đỉnh được mô tả trong thực tế là hai piston đơn với buồng đốtchung và hai buồng đẩy thông thường Tóm lại, các nghiên cứu của Toyota đã giải quyết rấtnhiều các thách thức đối với công nghệ động cơ piston tự do [2]

2.3 Volvo

Tổng công ty Công nghệ Volvo đã tham gia vào dự án do Ủy ban châu Âu tài trợ về

quan, đặc biệt là các báo cáo của Arshad, Hansson, Fredriksson và Denbratt và Bergmancũng như các đơn xin cấp bằng sáng chế của Volvo Technology Corporation và ABB [2].

Trong một nghiên cứu của Lindgärde, một phương pháp điều khiển piston kép kiểumáy phát điện động cơ piston tự do với lực điện từ tác động lên khối lượng di chuyển đãđược mô tả Thiết kế động cơ piston tự do được thể hiện trong hình 2.7 và hình dạng củapiston là kiểu piston kép Lý do để đưa thiết kế này là tính chất đốt của hai xy lanh được kếthợp chặt chẽ, do đó bất kỳ sự thay đổi áp suất trong một xy lanh sẽ ảnh hưởng đến xy lanhkhác

Hình 2.7 Piston kép kiểu máy phát điện động cơ piston tự do [2]

Loại piston kép này đã được nghiên cứu bởi nhiều nhóm nghiên cứu khác như Đạihọc West Virginia, Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia, Đại học Kỹ thuật Séc, Đại họcTeknologi PETRONAS, Đại học Shanghai Jiao Tong và Học viện Công nghệ Bắc Kinh.Hình dạng piston kiểu này rõ ràng là sự thu hút hấp dẫn do khả năng đạt được tỷ số côngsuất trên trọng lượng là cao, có thiết kế đơn giản với số lượng tối thiểu các thành phần bằngcách sử dụng buồng đốt đối đỉnh như là thiết bị đẩy piston di chuyển ngược lại [2]

Do các vấn đề tiềm ẩn có thể nảy sinh từ sự liên kết của xy lanh, nghiên cứu đã đưa ramột hướng giải quyết bằng cách kiểm soát lực Thuật toán điều khiển đề xuất bao gồm việcước lượng lực điện từ cần thiết để đáp ứng được cấu hình chuyển động định trước của piston

dựa trên việc theo dõi động năng (hoặc vận tốc) dọc theo hành trình Toàn bộ thuật toán điềukhiển có thể được giải thích theo minh họa thể hiện trong hình 2.8.

Hình 2.8 Mô phỏng các đường cong trong điều khiển vận tốc chuyển động servo [2]

Tại vị trí x0, vận tốc động học (hoặc vận tốc) và áp suất của xy lanh được đo trongquá trình chuyển động từ sự dịch chuyển âm đến dịch chuyển dương Theo sơ đồ chuyểnđộng mong muốn, động năng Ek-ref, tại vị trí gần cuối của chu kì x3, sẽ là tham chiếu chínhcho bộ điều khiển Bộ điều khiển sẽ ước lượng lực điện từ yêu cầu để đáp ứng được đặttrước Ek-ref đến đó điều chỉnh dòng điện cho động cơ tuyến tính tương ứng Các bước nàyđược lặp lại ở x1 và x2 sau đó khởi động lại cho chuyển động từ chuyển vị âm sang dương

Nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các kỹ thuật trước đây có thể cải thiện độ ổn địnhhoạt động của động cơ piston tự do khá đáng kể Như đã được đề cập đến, điều cần thiết làpiston cần được kiểm soát trong quá trình đốt cháy để đáp ứng được quỹ đạo cần thiết chohoạt động ổn định Tính chất của máy phát điện kiểu động cơ piston tự do đã cho phép xácđịnh vị trí chính xác piston sử dụng motor, do đó việc điều khiển piston có thể giảm thiểucác vấn đề như thay đổi trạng thái cháy nổ và tình trạng không cháy Tuy nhiên, kích thước

cơ, như đã được quan sát bởi Němeček và Vysoký, người phát hiện ra rằng lực phanh củađộng cơ không đủ để hấp thụ năng lượng đốt trong các thí nghiệm của họ [2].

Các nghiên cứu đã mô tả phương pháp khởi động và vận hành bộ chuyển đổi nănglượng piston tự do với lưu trữ năng lượng nhỏ hơn Sơ đồ khối của hệ thống được thể hiệntrong hình 2.9 Người ta thừa nhận rằng sự quay ngược của piston trong quá trình khởi độngkhông cần thiết vì tụ điện có thể cung cấp năng lượng đầy đủ cho việc khởi động trong một

kỳ đơn ngay cả ở điều kiện nhiệt độ thấp [2]

Hình 2.9 Sơ đồ khối các thành phần chính và đường dẫn điện cho bộ chuyển đổi năng

lượng piston tự do [2]

2.4 Ford

Nhiều nghiên cứu từ Ford Global Tech từ giai đoạn 2004-2006 về động cơ piston tự

do cho các ứng dụng bơm thủy lực Tất cả những nghiên cứu này tập trung vào động cơpiston tự do thủy lực vì họ đã tuyên bố rằng " máy phát điện tuyến tính không đặc biệt hiệuquả trong việc sản xuất điện, đặc biệt là khi so với các máy phát điện quay truyền thống".Tuy nhiên, nó được đề cập trong nghiên cứu rằng bơm thủy lực có thể được thay thế bởi mộtmáy nén khí hoặc một máy phát điện tuyến tính

Hình 2.10 cho thấy sơ đồ đơn giản của nghiên cứu được gọi là piston đối đỉnh, xylanh đối đỉnh, bao gồm hai bộ piston bên trong và bên ngoài, cùng với nhau thông qua cácliên kết cơ học và thủy lực Hoạt động của động cơ có thể được mô tả như sau: sau khi quátrình cháy xảy ra trong xy lanh đầu tiên, các piston bên trong và bên ngoài sẽ di chuyển rakhỏi nhau Thanh kéo bên trong sẽ nén chất lỏng thủy lực và sau đó kéo giãn các thanh kéobên ngoài Các buồng thủy lực trong bơm được thiết kế chính xác sao cho sự di chuyển củathanh bên trong sẽ dẫn đến sự dịch chuyển tương tự của thanh ngoài Do đó, kỳ nổ và kỳ xảtrong xy lanh đầu tiên tạo ra sự nạp và nén khí trong xy lanh ngược lại Động cơ hoạt độngtuần hoàn này sẽ bơm chất lỏng từ bình chứa áp suất thấp vào bình chứa áp suất cao, do đólưu trữ công suất đầu ra của động cơ dưới dạng chất lỏng có áp suất.

Hình 2.10 Sơ đồ đơn giản của bơm thủy lực piston tự do của Ford [2]

Thiết kế của Ford không giống với các động cơ piston tự do được nghiên cứu trước

đó, hoạt động của piston bên trong cũng tương tự như động cơ piston tư do kiểu piston kép