CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ Ô TÔ 1.1 Lịch sử phát triển Di chuyển luôn đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của con người. Trong hầu hết mọi thời đại, loài người đã cố gắng để phát minh ra những phương tiện giúp họ di chuyển trong những khoảng cách xa hơn ở tốc độ cao nhất có thể. Động cơ đốt trong với việc sử dụng nhiên liệu lỏng đã phát triển một cách nhanh chóng để mở ra một kỷ nguyên của những “chiếc hộp di chuyển”. Cụm từ “automobile” có thể được hiểu là: auto = tự động, mobile = di chuyển, automobile = di chuyển tự động.
Thật khó để tưởng tượng cuộc sống ngày nay sẽ như thế nào khi không có sự tồn tại của ô tô. Sự xuất hiện của nó đòi hỏi sự tồn tại của nhiều yếu tố. Một số mốc phát triển đáng lưu ý có đóng góp thiết yếu cho sự phát triển của ô tô: Khoảng năm 3500 trước Công Nguyên, bánh xe được cho là đã được tạo ra bởi người Sumery. Năm 1300, cỗ xe được tinh chỉnh thêm ở các bộ phận như: tay lái, hệ thống treo bánh xe và lò xo giảm chấn.
Năm 1770, chiếc Buggy chạy bằng hơi nước đầu tiên được phát minh bởi Joseph Cugnot. Năm 1801, Étienne Lenoir đã phát triển động cơ xăng. Năm 1870, động cơ đốt trong 4 kỳ đầu tiên được ra đời bởi Nikolaus Otto.1: Daimler Motorized Carriage, 1894 Năm 1885, Carl Benz đã ghi tên mình vào lịch sử với việc phát minh ra chiếc ô tô đầu tiên trên thế giới. Bằng sáng chế được cấp cho Benz vào ngày 29 tháng 1 năm 1886 2 Luan van không dựa trên một cỗ xe được chuyển đổi.
Thay vào đó, nó là một công trình hoàn toàn mới, độc lập. Bằng sáng chế của ông đã khởi đầu cho sự phát triển nhanh chóng của ô tô chạy bằng động cơ đốt trong. Trong khi những người ủng hộ ca ngợi ô tô là hình ảnh thu nhỏ của sự tiến bộ, thì phần lớn dân số phản đối vì sự khó chịu ngày càng tăng của bụi, tiếng ồn, nguy cơ tai nạn và những người lái xe không chú ý. Bất chấp tất cả những điều này, sự tiến bộ của ô tô là không thể ngăn cản.
Khi ô tô mới ra đời, việc sở hữu một chiếc ô tô là một thử thách khá lớn. Đường xá chưa được xây dựng phù hợp, không có các cửa hàng sửa chữa, nhiên liệu được mua ở nhà thuốc và phụ tùng được sản xuất theo đơn đặt hàng của thợ rèn địa phương. Tuyến hành trình đường dài đầu tiên được thực hiện bởi Bertha Benz vào năm 1888 là một thành tựu đáng kinh ngạc. Cô được cho là người phụ nữ đầu tiên ngồi sau tay lái của một chiếc xe.
Cô cũng đã chứng minh độ tin cậy của ô tô với cuộc hành trình khổng lồ hơn 100km sau đó từ Mannheim đến Pforzheim ở vùng tây nam nước Đức. Tuy nhiên, những ngày đầu rất ít doanh nhân – ngoại trừ Benz – đã xét tới tầm quan trọng của phương tiện chạy bằng động cơ đốt trong trên quy mô toàn cầu Chính người Pháp đã giúp chiếc ô tô trở nên vĩ đại. Panhard & Levassor đã sử dụng giấy phép cho động cơ Daimler để chế tạo ô tô riêng. Các tính năng xây dựng tiên phong của Panhard như vô lăng, cột lái nghiêng, bàn đạp ly hợp, lốp khí nén và tản nhiệt kiểu ống.
Trong những năm sau đó, ngành công nghiệp ô tô mọc lên như nấm với sự tham gia của các tên tuổi như: Peugeot, Citroën, Renault, Fiat, Ford, Rolls-Royce, Austin và các công ty khác. Thêm vào đó, việc Gottlieb Daimler bán động cơ của mình ra khắp thế giới đã tác động đáng kể đến sự phát triển của ô tô. Ý tưởng thiết kế ban đầu của họ được lấy từ những chiếc xe ngựa, những chiếc xe cơ giới thời bấy giờ được cải tiến không ngừng và trở thành những chiếc ô tô như chúng ta biết ngày nay. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng mỗi chiếc ô tô thời bấy giờ đều được sản xuất thủ công.
Henry Ford đã thay đổi điều này với việc giới thiệu dây chuyền lắp ráp của ông vào năm 1913. Với Model T, ông đã cách mạng hóa ngành công nghiệp ô tô tại Hoa Kỳ. Chính xác là tại thời điểm này, ô tô đã không còn là một thứ xa xỉ. Bằng cách sản xuất số lượng lớn ô tô, giá ô tô giảm xuống mức có thể tiếp cận được với công chúng.
Mặc dù Citroën và Opel là một trong những người đầu tiên đưa dây chuyền lắp ráp đến châu Âu, nhưng nó sẽ chỉ được chấp nhận vào giữa những năm 1920. 3 Luan van Các nhà sản xuất ô tô đã nhanh chóng nhận ra rằng, để thành công trên thị trường, họ phải đáp ứng mong muốn của khách hàng. Chiến thắng các giải đua là một cách để quảng cáo thương hiệu. Với những kỷ lục tốc độ ngày càng tiến bộ, những tay đua chuyên nghiệp đã để lại những ấn tượng không thể phai mờ về bản thân và tên thương hiệu ô tô của họ trong tâm trí khán giả.
Ngoài ra, những nỗ lực đã được thực hiện để mở rộng dòng sản phẩm. Kết quả là, những thập kỷ sau đó đã tạo ra một loạt các thiết kế ô tô dựa trên những xu hướng đang thịnh hành, cũng như những ảnh hưởng kinh tế và chính trị. Ví dụ: những chiếc xe với việc sắp xếp trang thiết bị hợp lý thì không được ưa chuộng trước Thế chiến II vì nhu cầu về những chiếc ô tô với kích thước lớn hơn và mang nét riêng biệt. Các nhà sản xuất thời đó đã thiết kế và chế tạo những chiếc ô tô độc nhất, chẳng hạn như Mercedes Benz 500 K, Rolls-Royce Phantom III, Horch 855 hay Bugatti Royale.2: Mercedes-Benz 500 K Convertible C, 1934 WWII có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của những chiếc xe nhỏ hơn.
Mẫu xe được biết đến với tên gọi “Beetle” được thiết kế bởi Ferdinand Porsche và được sản xuất tại Wolfsburg. Vào cuối cuộc chiến, nhu cầu về những chiếc xe nhỏ và giá cả phải chăng là phổ biến. Đáp ứng nhu cầu này, các nhà sản xuất đã sản xuất những chiếc ô tô như Goliath GP 700, Lloyd 300, Citroën 2CV, Trabant, Isetta và Fiat 500 C (tên tiếng Ý: Topolino = chuột nhỏ). Việc sản xuất ô tô bắt đầu phát triển các tiêu chuẩn mới; có sự nhấn mạnh hơn vào công nghệ và các phụ kiện tích hợp, với tỷ lệ giá / hiệu suất hợp lý là một sự cân nhắc chính.
Ngày nay, vấn đề an toàn của người sử dụng được chú trọng; lưu lượng giao thông ngày càng nhiều và tốc độ ngày càng cao hơn khiến cho túi khí, ABS, TCS, ESP và cảm 4 Luan van biến thông minh hầu như không thể thiếu. Sự phát triển không ngừng của ô tô là nhờ sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô và sự gia tăng không ngừng của nhu cầu thị trường. Tuy nhiên, vẫn còn những thách thức đối với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô. Ví dụ là việc giảm lượng khí thải gây tác động xấu đến môi trường thông qua việc sử dụng các nguồn năng lượng thay thế (ví dụ: pin nhiên liệu).
Tuy nhiên, một điều được dự kiến sẽ không thay đổi trong tương lai gần - đó là một khái niệm đã gắn liền với ô tô trong hơn một thế kỷ, và đã truyền cảm hứng cho những người sáng tạo - đó là lý tưởng tạo ra một phương tiện di chuyển cá nhân. 5 Luan van CHƯƠNG 2: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐỘNG CƠ XĂNG Động cơ đốt trong chạy bằng xăng hay động cơ đánh lửa (SI) hoạt động theo chu trình Otto (1). Nó đốt cháy hỗn hợp không khí/nhiên liệu (hòa khí) bằng sự đánh lửa từ bugi, từ đó chuyển hoá năng thành động năng cho xe di chuyển. 1 – Cam xả 5 – Xupap nạp 9 – Xy-lanh 2 – Bugi 6 – Xupap xả 10 – Thanh truyền 3 – Cam nạp 7 – Buồng đốt 11 - Trục khuỷu 4 – Kim phun 8 – Pít-tông Hình 2.1: Chu trình làm việc của động cơ 4 kỳ (SI).
Trong nhiều năm, bộ chế hòa khí đã đảm nhận việc cung cấp hỗn hợp không khí/nhiên liệu vào đường ống nạp sau đó được hút vào xylanh khi pít tông đi xuống. Phun nhiên liệu đã có sự đột phá lớn với việc ra đời của hệ thống phun trên đường ống nạp. Điều này giúp đo và sử dụng nhiên liệu cực kì chính xác qua quy luật điều chỉnh giới hạn khí thải. Sau đó, hệ thống phun xăng trực tiếp ra đời mang lại nhiều ưu điểm hơn nữa khi có sự can thiệp trực tiếp vào vấn đề tiết kiệm nhiên liệu và tăng công suất đầu ra của động cơ bằng cách bơm trực tiếp nhiên liệu vào buồng đốt ở đúng thời điểm đánh lửa.1 Phương thức hoạt động Quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu tạo động năng đẩy pít tông (8) chuyển động tịnh tiến trong xy lanh (9).
Pít tông đi xuống đẩy thanh truyền (10) làm quay trục khuỷu 6 Luan van (11). Trục khuỷu kéo bánh đà ở cuối trục khuỷu quay theo, quán tính quay của bánh đà giúp đẩy pít tông đi lên từ đó tiếp tục chu trình làm việc. Tộc độ trục khuỷu được gọi là tốc độ động cơ hay vòng tua động cơ.1 Nguyên lý làm việc động cơ bốn kỳ Ngày nay, hầu hết các động cơ đốt trong sử dụng trên ô tô đều thuộc loại động cơ bốn kỳ. Động cơ này sử dụng các xupap (5) và (6) để kiểm soát chu trình nạp và thải nhiên liệu.
Các xupap này đóng và mở các đường ống nạp, thải của xylanh sao cho sản vật cháy thải sạch ra khỏi xy lanh động cơ trước khi hỗn hợp nhiên liệu được nạp vào. Buồng đốt đạt thể tích tối đa (Vh + Vc) tại điểm chết dưới (BDC). Kỳ 2 (quá trình nén) Các xupap đóng lại, pít tông di chuyển lên điểm chết trên làm giảm thể tích buồng đốt và nén hỗn hợp nhiên liệu được nạp vào trong quá trình nạp. Với hệ thống phun trên đường ống nạp, hỗn hợp nhiên liệu được thổi vào buồng đốt ở cuối kỳ nạp.
Mặt khác, với hệ thống phun trực tiếp, nhiên liệu được phun vào cuối hành trình nén, khi pít tông gần lên tới điểm chết trên, thể tích buồng đốt Vc ở mức tối thiểu. Hình thức đánh lửa này gọi là đánh lửa từ bên ngoài. Pít tông đã đi qua điểm chết trên trước khi hỗn hợp được đốt cháy hoàn toàn. Các xupap lúc này vẫn đóng và nhiệt sinh ra trong quá trình đốt cháy làm tăng áp suất trong xy lanh, tạo ra áp lực khiến pít tông bị ép xuống.