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

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
  



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CƠ KHÍ GIAO THÔNG


NGHIÊN CỨU VÀ TÌM HIỂU
GIA PHẢ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 10 LOẠI



Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:
HUỲNH VIỆT PHƢƠNG LÊ VIỆT HÙNG
MSSV: 1097254





Cần Thơ, 5 - 2014
Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng i SVTH: Lê Việt Hùng

LỜI CẢM ƠN


Qua quá trình học tập tại trƣờng Đại học Cần Thơ, em đã học đƣợc 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 Phƣơng đã hƣớng 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



Lê Việt Hùng.

Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng ii SVTH: Lê Việt Hùng
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



Lê Việt Hùng.

Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng iii SVTH: Lê Việt Hùng
BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC


Họ và tên ngƣời hƣớng dẫn: HUỲNH VIỆT PHƢƠNG
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
























Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng iv SVTH: Lê Việt Hùng

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 đƣợc:



6. Các nhận xét khác:



7. Kết luận:

… Ngày … tháng … năm …
Giáo viên hƣớng dẫn


Huỳnh Việt Phƣơng
Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng v SVTH: Lê Việt Hùng
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN


Ngày ……. tháng…… năm …
Giáo viên phản biện

Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng vi SVTH: Lê Việt Hùng
LỜI MỞ ĐẦU

Từ khi ra đời cho đến nay, động cơ đốt trong đã không ngừng đƣợc phát
triển. Chủng loại động cơ đốt trong ngày càng đa dạng với nhiều hình dáng lạ
mắt, lý thú. Chúng ta thƣờng chỉ quen với các loại động cơ thông thƣờng nhƣ
động cơ xăng, động cơ Diezel,… đƣợc 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 nƣớc cần những tƣ liệu tham khảo mang tính cập nhật
và hơn cả là nguồn thông tin về các loại động cơ mới vẫn chƣa đƣợc công bố
rộng rãi trên các phƣơng 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 đƣợc 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 nhƣ:
Lịch sử phát triển và ra đời của động cơ, cấu tạo và nguyên lý hoạt động, ƣu
nhƣợc 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 ƣu điểm vƣợt trội của các loại
động cơ mới khi so sánh chúng với loại động cơ thông thƣờng truyền thống sử
dụng cơ cấu trục khủy – thanh truyền.
Luận văn tốt nghiệp đƣợc chia làm 4 chƣơng:
Chƣơng I. Giới thiệu
Chƣơng II. Lƣợc khảo tài liệu
Chƣơng III. 10 loại động cơ trong gia phả động cơ đốt trong
Chƣơng IV. Kết luận và kiến nghị

Cần Thơ, ngày … tháng … năm …
Sinh viên thực hiện
Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng vii SVTH: Lê Việt Hùng
MỤC LỤC


LỜI CẢM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN ii
LỜI MỞ ĐẦU vi

CHƢƠNG 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. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2
4. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 2
CHƢƠNG II: LƢỢC 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 phƣơng pháp hình thành hỗn hợp cháy 8
3.5. Phân loại theo theo phƣơng pháp đốt cháy hỗn hợp cháy 8
3.6. Phân loại theo phƣơng 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 lƣợng 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 đƣờng 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
CHƢƠNG 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
Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng viii SVTH: Lê Việt Hùng
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
Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng ix SVTH: Lê Việt Hùng
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
Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng x SVTH: Lê Việt Hùng
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
Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng xi SVTH: Lê Việt Hùng
3.1. Ƣu điểm 146
3.2. Nhƣợc điểm 147
4. Khả năng sử dụng của động cơ Aero Twin 147
CHƢƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 151
1. Kết luận 151
2. Kiến nghị 153
TÀI LIỆU THAM KHẢO 154














Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 1 - SVTH: Lê Việt Hùng

CHƢƠNG 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 bƣớc tiến mới dùng
để ứng dụng vào trong công nghiệp hiện đại. Động cơ đốt trong gần nhƣ có thể
thay thế đƣợc sức lao động của con ngƣời và các loại động vật. Do đó giúp
đƣợc tăng năng suất lao động, giảm đƣợc thời gian công việc đáng kể và an
toàn cho ngƣời sử dụng nó.
Với nhu cầu ngày càng cao và muốn tiết kiệm nhiên liệu hơn, giảm đƣợc
những khí thải ảnh hƣởng đến môi trƣờng. Thì trong vài thập niên trở lại đây có
nhiều dòng động cơ đốt trong mới đƣợc 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 đƣợc 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 ngƣời 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 đƣợc 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
ƣu 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 lƣợng khí thải ra gây ô

nhiễm môi trƣờng 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.
Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 2 - SVTH: Lê Việt Hùng
Mục tiêu tổng quát của đề tài nhằm tạo giúp cho sinh viên các trƣờng
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 phƣơng thức ứng dụng các loại động cơ đó vào thực tiễn cho sự phát
triển nền công nghiệp trong nƣớc và cho tƣơng 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. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Trong bối cảnh nền công nghiệp trong nƣớc 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 đƣợc 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 nƣớc 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 ƣu, 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 nhƣ việc ứng dụng các loại động cơ đó
vào thực tiễn.







Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 3 - SVTH: Lê Việt Hùng
CHƢƠNG II
LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU

1. ĐỊNH NGHĨA
1.1. Định nghĩa động cơ nhiệt
Động cơ nhiệt là máy biến đổi năng lƣợng nhiệt, do sự cháy của nhiên liệu
và không khí, thành cơ năng.
Ví dụ 1: Động cơ Diezel, năng lƣợng 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 nƣớc, tại nồi hơi nƣớc nhận nhiệt hóa hơi, nhờ van phân
phối, hơi nƣớc đƣợc đƣa 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 đƣợc

tiến hành ở bên trong xy lanh động cơ. Đó là động cơ đốt trong kiểu pit tông nhƣ
động cơ Diezel, động cơ xăng; động cơ kiểu rôto nhƣ 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 đƣờng thủy, đƣờng sắt và
đƣờng bộ.
Tổng công suất của động cơ đốt trong tạo ra chiếm khoảng 90% công suất
thiết bị động lực do mọi nguồn năng lƣợng tạo ra bao gồm: nhiệt năng, thủy
năng, năng lƣợng gió, năng lƣợng mặt trời, năng lƣợng 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. Nhƣng động cơ này không phát triển đƣợc vì máy hơi nƣớc
cũng đƣợc phát minh bởi chính hai nhà khoa học này vào thế kỉ 17 và tuabin hơi
do James Watt ngƣời Scotland chế tạo từ năm 1786 – 1790.


Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 4 - SVTH: Lê Việt Hùng

Năm 1791, Jan Barber kỹ sƣ ngƣời Anh đã chế tạo động cơ đốt trong đầu
tiên chạy bằng hỗn hợp khí than và không khí, nhƣng các chỉ tiêu về kỹ thuật,
công suất, kinh tế, và nhiên liệu kém hơn máy hơi nƣớc nên không đƣợc đề xuất
áp dụng.
Năm 1801, Lơbông ngƣời pháp đề ra nguyên lý điểm lửa bằng điện cho
động cơ đốt trong.
Năm 1824, Sađi Cácnô là một trong những ngƣời đầu tiên chỉ rõ có thể
chế tạo động cơ đốt trong và nguyên lý làm việc của động cơ này: “có thể nén ép
không khí bằng bơm rồi đƣa không khí nén vào buồng kín, nhờ một cơ cấu thực
hiện dễ dàng đƣa một lƣợng nhỏ nhiên liệu vào, khí sẽ có khả năng tác dụng lên
pit tông trong cùng xy lanh ấy hay trong bình khác, cuối cùng đẩy khí vào khí
quyển hay hƣớng nó vào nồi hơi để sử dụng nhiệt năng của khí ấy”.
Năm 1833, Welman Reit đề ra nguyên lý điểm lửa ở điểm chết trên.
Năm 1851, W. M. Sterm ngƣời 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 ngƣời Pháp đề xuất dùng hành trình nén để nén ép khí
hỗn hợp trƣớc khi cháy nhằm năng cao hiệu suất nhiệt của động cơ.
Năm 1860, kỹ sƣ ngƣời Pháp Lơnoa đã chế tạo động cơ đốt trong hai thì
đầu tiên phỏng theo kết cấu của máy hơi nƣớc làm việc bằng khí thấp sáng không
cần nén ép khí trƣớc 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
nhờ đó đã làm nền tảng cho cuộc Cách mạng công nghiệp.
Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 5 - SVTH: Lê Việt Hùng
Cácnô có nén ép khí trƣớc 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 đƣợc.









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

Năm 1877, Nicolaus A. Otto kỹ sƣ ngƣời Đức cộng tác với Langghen
ngƣời Pháp đã chế tạo động cơ đốt trong bốn thì có quá trình cháy gần nhƣ đẳng
tích, nhiên liệu là khí đƣợc nén trƣớc trong xy lanh để tăng hiệu suất nhiệt. Ngày
nay các động cơ xăng bốn thì đốt cháy cƣỡng 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 đƣợc gọi Bơđơrôt tìm ra năm 1862,
nó chỉ làm rõ thêm quan điểm của Cácnô về phƣơng diện cấu tạo động cơ và
những quá trình cơ bản của động cơ ấy.

Hình 3: Nicolaus A. Otto Hình 4: Rudoft Diezel
(14/6/1832- 26/1/1891) (18/3/1858 – 29/9/1913)
Người đầu tiên chế tạo ra động cơ xăng Người phát minh ra động cơ Diezel



Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 6 - SVTH: Lê Việt Hùng
Năm 1879, Kastovich ngƣời Nga chế tạo động cơ chạy bằng nhiên liệu
lỏng đầu tiên mà Hock ngƣời Đức đã đƣa ra năm 1873.
Từ năm 1892 – 1895, Kỹ sƣ ngƣời Đức Rudoft Diezel đã cố gắng rất
nhiều để nghiên cứu chế tạo động cơ có tỷ số nén cao và đã đƣợc cấp bằng phát
minh một loại động cơ mới đƣợc 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. Nhƣng thực tế điều đó
không thực hiện đƣợc vì muốn biến nhiệt thành công phải hạ dần nhiệt độ. Sau
đó đến năm 1893, Diezel bỏ ý định này và đƣa ra giải pháp khác đó là sự cháy
nhiên liệu bảo đảm quá trình đẳng áp.
Năm 1899, Tơrinnơle ngƣời 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 phƣơng pháo cho nhiên liệu tự bốc
cháy nhƣ thiết kế của Diezel nên vẫn gọi động cơ này là động cơ Diezel. Ngày
nay loại động cơ Diezel cháy đẳng áp hầu nhƣ không còn.

Năm 1901, cũng Tơrinnơle đã thực hiện đƣợc ý định phun nhiên liệu bằng
thiết bị cơ giới ở xƣởng Diezel của Nga.
Năm 1903 – 1908, Mamin kỹ sƣ ngƣời 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 nhƣ là quá trình cấp nhiệt, và đặc
điểm của quá trình cấp nhiệt có các loại động cơ đặc trƣng:
+ Động cơ làm việc theo chu trình cấp nhiệt đẳng tích: bao gồm những động cơ
có tỷ số nén thấp (

= 5 ÷ 12) và phƣơng pháp đốt cháy cƣỡng bức nhƣ động cơ xăng,
động cơ nhiên liệu cồn rƣợu, động cơ nhiên liệu khí…
Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 7 - SVTH: Lê Việt Hùng
+ Động cơ làm việc theo chu trình cấp nhiệt đẳng áp: bao gồm những động cơ
có tỷ số nén cao ( ), nhƣ 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 (
) nhƣ
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, nhƣ 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 (nhƣ
xăng, benzôn, dầu hỏa, cồn rƣợu, ligroin) và nhiên liệu lỏng nặng (nhƣ 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 nhƣ 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 phƣơng thức cháy cƣỡng 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 tƣơng lai có thể sẽ là nhiên liệu sạch hydro ở cả hai thể khí và
lỏng đã đƣợc chế tạo thử ở Mỹ và Canada, loại này đắt và phải đảm bảo an toàn.
Đứng trƣớc thách thức của môi trƣờng, bắt buộc trong tƣơng 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 đƣợc hoàn thành
trong hai hành trình của pit tông, tƣơng 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 đƣợc thực hiện trong
bốn hành trình của pit tông ứng với hai vòng quay của trục khủy.
Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 8 - SVTH: Lê Việt Hùng
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 nhƣng đƣợc sắp xếp lại công
nghệ động cơ đốt trong 5 kỳ nhƣ 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 đƣợc
thực hiện trong ba vòng quay của trục khủy.
3.4. Phân loại theo phƣơng 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
nhƣ: 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 trƣớc
đƣợc hình thành ở bên trong xy lanh động cơ nhƣ động cơ Diezel.
3.5. Phân loại theo theo phƣơng pháp đốt cháy hỗn hợp cháy
Động cơ đốt cháy cƣỡng bức bằng tia lửa điện nhƣ động cơ xăng, động cơ
chạy bằng nhiên liệu khí.
Động cơ tự cháy, nhiên liệu đƣợc đốt cháy bằng nhiệt của khí bị nén nhƣ
động cơ Diezel.
Động cơ có cầu giữ nhiệt “động cơ sơmi – Diezel”, nhiên liệu đƣợc 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 nhƣ
động cơ gazôDiezel.

3.6. Phân loại theo phƣơng 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”, trƣớc khí nạp vào xy lanh động cơ, đƣợc nén ép trong máy nén, nên
việc nạp chúng đƣợc tiến hành ở áp suất cao hơn áp suất khí trời nhằm tăng
lƣợng nạp mới vào xy lanh.
Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 9 - SVTH: Lê Việt Hùng
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, nhƣ 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 lƣợng 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 đƣờng, máy móc nông
nghiệp, lâm nghiệp và các máy móc khác.
3.9. Phân loại theo số lƣợng và cách bố trí xy lanh
Theo số lƣợng 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 60
o
, 90
o
);
động cơ ba hàng xy lanh (bố trí kiểu W, góc giữa các hàng xy lanh là 40
o
,
60
o
…); động cơ bốn hàng xy lanh; động cơ năm hàng xy lanh trở lên gọi là
động cơ bố trí kiểu hình sao.
Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 10 - SVTH: Lê Việt Hùng
Theo số lƣợng 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 nhƣ động cơ pit tông quay, pit tông tự do.
3.10. Phân loại theo tỷ số giữa hình trình pit tông và đƣờng 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 đƣờng 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 hƣớng trong chuyển động tịnh tiến, thƣờng dùng
với động cơ có tỷ số S/D nhỏ, tận dụng đƣợc bôi trơn khe hở của xy lanh – pit
tông bằng văng dầu từ đầu to lên.
Động cơ kiểu có đầu chữ thập (guốc trƣợt), đầu chữ thập đóng vai trò dẫn
hƣớng trong chuyển động tịnh tiến, pit tông nối với thanh truyền thông qua cán
pit tông và đầu chữ thập, thƣờng 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 ngƣợc 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 ngƣợc lại nhìn từ phái đầu tự do về phía bánh đà.
Động cơ quay đƣợc hai chiều, thƣờng dùng với động cơ có tốc độ thấp,
nhờ cơ cấu thay đổi chiều quay động cơ có thể thay đổi đƣợc chiều quay từ phải
sang trái và ngƣợc lại từ trái sang phải.
3.13. Phân loại theo hệ thống làm mát
Động cơ làm mát bằng chất lỏng nhƣ nƣớc…
Động cơ làm mát bằng không khí dùng cho những nơi khan hiếm nƣớc
nhƣ miền núi, sa mạc và dùng cho động cơ xe máy.
Luận văn tốt nghiệp

GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 11 - SVTH: Lê Việt Hùng
3.14. Phân loại theo hệ thống cơ cấu phân phối khí
Động cơ phân phối khí bằng các cửa sổ nhƣ động cơ hai thì hồi lƣu “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.

Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 12 - SVTH: Lê Việt Hùng












CHƢƠNG III.
GIA PHẢ CỦA 10 LOẠI ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Luận văn tốt nghiệp



GVHD: Huỳnh Việt Phƣơng - 13 - SVTH: Lê Việt Hùng
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 phƣơng án động cơ mới đã đƣợc cấp bằng sáng chế, hàng vạn
nhà nghiên cứu động cơ vẫn ngày đêm nghiên cứu để hoàn thiện các phƣơng án
mới. Ngƣời 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 ngƣời là vô hạn và các động cơ đốt trong kiểu trục khủy – thanh
truyền vẫn phát triển rất mạnh và không ngừng đƣợc hoàn thiện. Nhƣng 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 (P
qtlt
)
tăng theo bình phƣơng 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 P
qtlt
tăng, kéo theo

hàng loạt vấn đề khó khăn khác nhƣ: 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 dƣ 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