Bài giảng Lịch sử động cơ đốt trong

lịch sử động cơ đốt trong của ô tô
Những chiếc xe tự vận hành đầu tiên chạy bằng động cơ hơi nước, vào năm
1769 dựa trên nguyên lý đó một người Pháp tên Nicolas Joseph Cugnot đã
chế tạo ra chiếc xe ôtô đầu tiên, chiếc xe này được CLB xe hơi Hoàng Gia
Anh và CLB xe hơi Pháp xác nhận là chiếc xe hơi đầu tiên.
Xe gắn động cơ hơi nước đầu tiên do Cugnot chế tạo
Vậy tại sao rất nhiều cuốn sách lịch sử lại cho rằng cả Gottlieb Daimler và
Karl Benz là người phát minh ra xe ôtô? Đó là bởi vì cả hai ông đã chế tạo
thành công chiếc xe chạy xăng đầu tiên khởi đầu cho kỷ nguyên của xe hơi
hiện đại. Về hình thức và nguyên lý hoạt động cơ bản những chiếc ôtô mà
Daimler và Benz phát minh ra cũng giống như xe hơi mà hiện nay chúng ta
đang sử dụng. Tuy nhiên, thật công bằng nếu như cho rằng chỉ có một người
duy nhất phát minh ra ôtô.


Động cơ – Trái tim của ôtô


Động cơ đốt trong là loại động cơ sử dụng lực đẩy do nhiên liệu cháy nổ để đẩy Pittông
bên trong xi – lanh, chuyển động tịnh tiến của Pittông làm quay trục cơ sau đó làm bánh xe
chuyển động nhờ xích tải hoặc trục chuyển động. Các loại nhiên liệu phổ biến nhất cho ôtô
là xăng và dầu hỏa.
Tóm tắt về lịch sử động cơ đốt trong bao gồm những sự kiện đáng chú ý như sau:
- 1680: Nhà vật lý học người Đức Christian Huygens thiét kế loại động cơ
chạy bằng thuốc súng (loại động cơ này không được đưa vào sản xuất)
- 1807: Francois Isaac De Rivaz người Thụy Điển phát minh loại động cơ
đốt trong dùng hỗn hợp khí Hydro và Ôxi làm nhiên liệu. Rivaz thiết
kế riêng một chiếc xe sử dụng động cơ này (chiếc xe đầu tiên gắn
động cơ đốt trong), tuy nhiên thiết kế của ông đã thành công như
mong đợi.
- 1824: Kỹ sư người Anh, Samuel Brown cải tiến một động cơ hơi nước

cũ Newcomen thành động cơ chạy gas và thử nghiệm trên một chiếc
xe trên khu đồi Shooter ở Anh.
- 1858: Jean Joseph, một Kỹ Sư người Bỉ xin cấp bằng sáng chế chiếc xe
động cơ đốt trong tác động kép, đánh lửa điện sử dụng nhiên liệu khí
than (1860).
Vào năm 1863, Lenoir gắn động cơ này (đã được cải tiến, sử dụng nhiên
liệu xăng và bộ chế hòa khí đơn giản) vào một chiếc xe coòng ba bánh và
thực hiện thành công chuyến đi mang tính lịch sử với quãng đường 50
dặm!
- 1862: Kỹ Sư người Pháp ông Alphonse Beau De Rochas đệ đơn cấp
bằng sáng chế động cơ bốn kỳ số 52593 ngày 16 tháng 01 năm 1862
(nhưng đã không sản xuất).
- 1864: Siegfried Marcus, Kỹ Sư người Áo đã chế tạo một loại động cơ xi
– lanh với bộ chế hòa khí rất thô sơ và sau đó gắn lên một chiếc xe
ngựa và đã vận hành thành công trên quãng đường đá dài 500 foot!
(152,4m). Vài năm sau đó, Marcus thiết kế một chiếc xe có thể vận
hành với tốc độ 10dặm/giờ và một số sử gia cho rằng đây mới chính là
chiếc xe sử dụng động cơ xăng đầu tiên trên thế giới.
- 1873: Kỹ Sư người Mỹ, George Brayton phát triển (nhưng không thành
công) loại động cơ 2 kỳ chạy dầu hỏa (loại động cơ này dùng hai xi-
lanh bơm ngoài). Tuy vậy, loại động cơ này được coi như là động cơ
dầu an toàn có giá trị ứng dụng đầu tiên.
- 1866: Hai Kỹ Sư người Đức, Eugen Langen và Nikolas August Otto cải
tiến các thiết kế của Lenoir và De Rochas và đã tạo ra được động cơ
chạy gas có hiệu suất lớn hơn.
- 1876: Nikolas August Otto phát minh thành công và được cấp bằng sáng
chế động cơ bốn kỳ thì hai loại động cơ này thường được gọi là “Chu
kỳ Otto”
- 1876: Dougald Clerk chế tạo thành công động cơ hai kỳ đầu tiên
- 1883: Kỹ Sư người Pháp, ông Edouard Delamare – Deboutevile chế tạo

động cơ 4 ci – lanh chạy bằng gas đốt lò. Không thể chắc chắn rằng
những gì ông làm có phải là việc chế tạo ôtô hay không. Tuy nhiên,
thiết kế của ông khá tiến bộ vào thời điểm đó, về một phương diện
nào đó còn tiên tiến hơn cả thiết kế của Daimler và Benz, ít nhất là về
lý thuyết.
- 1885: Gottlieb Daimler phát minh loại động cơ có thể được coi như là
nguyên mẫu của động cơ xăng hiện với xi- lanh thẳng đứng và sử
dụng bộ chế hòa khí (cấp bằng năm 1889). Daimler lần đầu tiên chế
tạo xe hai bánh gắn động cơ có tên “Reitwagen”, một năm sau đó loại
động cơ này ông chế tạo chiếc ôtô 4 bánh đầu tiên trên thế giới.
- 1886: Vào ngày 29 tháng 01, Kar Benz nhận băng sáng chế đầu tiên cho
xe ôtô với động cơ xăng.
- 1889: Daimler chế tạo động cơ 4 kỳ cải tiến có xu páp hình nấm và 2 xi-
lanh nghiêng kiểu chữ V
- 1890: Wilhelm Mayback chế tạo động cơ 4 kỳ, 4 xi- lanh đầu tiên.
Thiết kế động cơ và thiế kế ôtô là việc làm không thể tách rời, hầu hết
các nhà thiết kế động cơ được nhắc đến ở trên kiêm luôn việc thiết kế xe
ôtô và một số đã trở thành nhà sản xuất ôtô lớn nhất thế giới. Tất cả các
nhà sáng chế và những phát minh của họ đều có đóng góp quan trọng
trong tiến trình của ôtô với động cơ đốt trong.

Nicolas Otto


Một trong những thiết kế quan trọng nhất là của Nicolas August Otto, ông đã
sáng chế động cơ chạy xăng có hiệu suất cao vào năm 1876. Otto tạo ra loại
động cơ đốt trong 4 kỳ thường được gọi là “Động cơ chu kỳ Otto” và ngay
sau khi thành công với động cơ này ông đã đưa ra nó vào sử dụng cho xe
gắn máy. Cống hiến của Otto trong lịch sử được phát triển sử dụng rộng rãi
cho đến tận ngày nay cho tất cả các xe chạy nhiên liệu lỏng.

Karl Benz
Vào năm 1885, Kỹ Sư cơ khí người Đức, Karl Benz thiết kế và chế tạo
chiếc xe ôtô chạy băng động cơ đốt trong đầu tiên trên thế giới. Ngày 29
tháng 01 năm 1886. Benz nhận bằng sáng chế đầu tiên (DRP số 37435)
cho xe ôtô chạy bằng khí đốt. Loại xe đó có 3 bánh. Loai xe đó có 3 bánh
đến năm 1891 Benz chế tạo chiếc xe 4 bánh đầu tiên. Cho đến năm 1900.
Benz & Cie., công ty đầu tiên do các nhà phát minh sáng lập ra đã trở
thành hãng sản xuất ôtô lớn nhất thế giới. Benz cũng là nhà phát minh
đầu tiên kết hợp động cơ đốt trong với phần khung gầm so chính ông
thiết kế.


Gottleib Daimler
Vào năm 1885, Gottleib Daimler cùng với đối tác của mình là Wilhl
Mayback cải tiến động cơ đốt trong của Otto và đệ đơn cấp bằng sáng
chế cho phát kiến này và đây chính là nguyên mẫu động cơ xăng hiện
nay. Daimler và Otto có mối liên kết khăng khít với nhau, Daimler làm
việc ở vị trí giám đốc kỹ thuật cho nhà máy Deutz Gasmotorenfabrik
trong đó Nicolas Otto cũng là đồng sở hữu vào năm 1872. Vậy nên cũng
đã có tranh cãi về việc ai là người phát kiến ra xe máy đầu tiên: Otto hay
Daimler.
Động cơ Daimler – Maybach đời 1885 nhỏ, nhẹ, chạy nhanh, dùng bộ
chế hòa khí bơm xăng và xi- lanh thẳng đứng. Kích cỡ, tốc độ và hiệu
suất của loại động cơ này đã tạo nên cuộc cách mạng về thiết kế xe hơi.
Vào ngày 08 tháng 03 năm 1886, Daimler lắp loại động cơ này vào
khung xe ngựa và qua đây phát kiến này được xem là thiết kế xe ôtô 4
bánh đầu tiên và ông được coi như nhà thiết kế đầu tiên của loại động cơ
đốt trong có tính hữu dụng.
Vào năm 1889, Daimler phát minh động cơ đốt trong 4 kỳ thì có van hình

nấm và 2 xi – lanh hình chữ V. Cũng giống như động cơ Otto đời 1876,
loại động cơ mới của Daimler đặt nền tảng cho động cơ ôtô hiện đại ngày
nay. Cũng vào năm 1889, Daimler và Mayback chế tạo chiếc xe ôtô đầu
tiên từ con số không, họ đã không cải tiến từ những chiếc xe cũ như trước
đây họ đã từng làm. Chiếc Daimler mới có hộp số 4 tốc độ với tốc độ tối
đa 10 dặm/ giờ.
Năm 1890, Daimler thành lập Daimler Motoren – Gesllschft để sản xuất
các mẫu xe theo thiết kế của ông. Mười một năm sau đó, Wilhelm
Mayback thiết kế ra xe Mercedes.

Lịch sử ra đời của xe hơi


Chiếc xe 3 bánh gắn động cơ của Lenoir
Vào những năm đầu của thế kỷ 20 doanh số của xe ôtô động cơ xăng bắt đầu
vượt qua tất cả các loại xe gắn động cơ khác. Thị trường phát triển mạnh với
các loại xe ôtô tiết kiệm nhiên liệu và nhu cầu về ngành công nghiệp sản
xuất cũng trở lên cấp thiết.
Hãng sản xuất ôtô đầu tiên trên thế giới thuộc về người Pháp, hãng
Panhars & Levassor (1889) và Peugeot (1891), Nhà sản xuất ôtô ở đây là
các nhà chế tạo ôtô với mục đích thương mại chứ không đơn thuần là nhà
chế tạo, thiết kế xe để thử nghiệm động cơ của họ như trước đây. Daimler
và Benz khởi sự sau khi các nhà thiết kế động cơ thử nghiệm trở thành
những nhà sản xuất ôtô chuyên nghiệp và cả hai đã kiếm tiền bằng việc
nhượng quyền các sáng chế và bán động cơ xe cho các hãng sản xuất ôtô.


Rene Panhard và Emile Levassor
Khi bắt tay vào sản xuất xe hơi, Rene Panhard và Emile Levassor vẫn
còn là đồng sở hữu có cơ sở sản xuất máy chế biến gỗ. Vào năm 1890 họ

cho ra đời chiếc xe hơi đầu tiên sử dụng động cơ của Daimler với sự ủy
quyền cảu Edouard Sarazin người nhượng quyền hợp pháp sáng chế của
Daimler tại Pháp. (Nhượng quyền một phát minh có nghĩa bạn phải trả
một khoản phí và bạn co quyền chế tạo và sử dụng phát minh của người
khác để kiếm lợi nhuận, trong trường hợp này Sarazin có quyền chế tạo
và bán động cơ của Daimler tại Pháp) Hai ông không chỉ sản xuất ôtô mà
còn hoàn thiện thiết kế của thân xe. Những chiếc xe do Panhard –
Levassor chế tạo được trang bị hệ thống li hợp (côn) điều khiển bằng bàn
đạp, một xích truyền lực tới hộp số và một bộ tản nhiệt phía trước.
Lervassor là nhà thiết kế đầu tiên dời động cơ lên phía trước và sử dụng
cấu trúc dẫn động cần sau. Thiết kế này được gọi là hệ thống Panhard và
nhanh chóng trở thành tất cả tiêu chuẩn cho tất cả các xe ôtô vì nó tạo ra
sự cần bằng và vận hành tốt hơn. Panhard và Levassor cũng được xem là
nhà phát minh của hộp số hiện đại được lắp trên mẫu xe Panhard 1895.
Hai ông cùng với Armand Peugot chia sẻ quyền sử dụng phát minh động
cơ của Daimler. Một xe của Peugot dành chiếc thắng trong cuộc đua đầu
tiên tổ chức tại Pháp đã giúp Peugot khẳng định vị thế của hãng và doanh
thu cũng được cải thiện đáng kể. Oái oăm thay, cuộc đua từ Paris đến
Marseille kết thúc với một tai nạn chết người mà trong đó người tử nạn
lại chính là Emile Levassor! Trước đây người Pháp không tiêu chuẩn hóa
ôtô, mỗi chiếc sản xuất ra đều khác nhau cho đến khi mẫu xe Benz Velo
1894 với 134 chiếc hoàn toàn giống nhau được sản xuất vào năm 1895.


Charles và Frank Duryea


Nhà sản xuất ôtô gắn động cơ xăng đầu tiên của Mỹ là anh em nhà
Duryea, ban đầu là nhà sản xuất xe đạp nhưng họ luôn để mắt động cơ
xăng của ôtô và kết quả là chiếc xe đầu tiên gắn động cơ của họ ra đời

năm 1893 tại Springfield, Masssachusetts. Cho đến năm 1896, công ty
Duryea Motor Wagon đã đưa ra 13 mẫu xe, trong đó có một mẫu xe
Limousine đắt tiền còn được duy trì cho tới những năm 20.
Ransome Eli Olds


Mẫu xe hàng loạt đầu tiên tại Mỹ là 1901 Curved Dash Oldsmobile do nhà
sản xuất người Mỹ Ransome Eli Olds (1864-1950) chế tạo.
Rasem Eli Olds
Olds đưa ra ý tưởng đầu tiên về dây chuyền lắp ráp và cũng là người khởi
xướng khu công nghiệp Detroit. Ông và thân phụ, Pliny Fisk Olds bắt đầu
sản xuất động cơ hơi nước và động cơ xăng tại Lansing, Michigan vào năm