Tiểu luận môn học nhập môn kỹ thuật Ô tô các hệ thống chính trên Ô tô

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂNCỦA Ô TÔ 1 THẾ KỈ 18: GIAI ĐOẠN HÌNH THÀNH Ô TÔ CHẠY BẰNG HƠI NƯỚC Bắt đầu từ những năm 1770, khi nhà phát minh Nicolas Joseph Cugnot cho ra đời chiếc xe hơi chạy bằng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM

VIỆN CƠ KHÍ

-TIỂU LUẬN MÔN HỌC NHẬP MÔN KỸ THUẬT Ô TÔ

HỌ VÀ TÊN: MÃ SINH VIÊN:

GVHD: TS NGUYỄN VĂN ĐÔNG

Giảng viên chấm 1: Chữ ký

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM

VIỆN CƠ KHÍ

-TIỂU LUẬN MÔN HỌC NHẬP MÔN KỸ THUẬT Ô TÔ

HỌ VÀ TÊN: MÃ SINH VIÊN:

GVHD: TS NGUYỄN VĂN ĐÔNG

TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2023

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1.LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA Ô TÔ

1 THẾ KỈ 18: Ô TÔ DÙNG HƠI

NƯỚC……… 1

2 THẾ KỈ 19: Ô TÔ DÙNG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.1 3 THẾ KỈ 20: Ô TÔ DÙNG DIESEL, HYBRID………2

4 THẾ KỈ 21: Ô TÔ ĐIỆN, Ô TÔ TỰ LÁI……….3

CHƯƠNG 2 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN Ô TÔ 1 ĐỘNG CƠ Ô TÔ……… ………8

2 HỘP SỐ Ô TÔ……… ………8

3 HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG ……

……….9

4 HỆ THỐNG TREO.……….………9

5 HỆ THỐNG LÁI………10

6 HỆ THỐNG BÁNH XE……….10

7 HỆ THỐNG PHANH……….11

8 HỆ THỐNG ĐIỆN……….11

9 HỆ THỐNG AN TOÀN……….12

10 HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA……….…… ………

12 CHƯƠNG 3 TỔNG HỢP SỰ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1 Giai đoạn Đầu Thế Kỷ 20……….13

2 Giai đoạn Sau Chiến Tranh Thế Giới Thứ Nhất…… 13

3 Giai đoạn Sau Chiến Tranh Thế Giới Thứ Hai:………14

LỜI NÓI ĐẦU

“Trong quá trình học môn Nhập môn công nghệ ô tô, ta sẽ trau dồi và trang bị được những kỹ năng và kiến thức cần thiết cho ngành nghề của chúng ta; kỹ năng làm việc nhóm, rèn luyện tinh thần học hỏi và một thái độ nghiêm túc trong công việc; qua những câu hỏi đặt vấn đề sau đây, ta sẽ hiểu thêm về lịch sử phát triển và động cơ ô tô một cách chi tiết và trực quan.”

Câu hỏi đặt vấn đề:

1 Lịch sử hình thành và phát triển của ô tô ?

2 Các hệ thống chính trên ô tô ?

3 Tổng hợp sự phát triển công nghệ trên động cơ đốt trong ?

“CHÚNG MÌNH SẼ CÙNG TÌM HIỂU NHÉ”

CHƯƠNG 1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

CỦA Ô TÔ

1) THẾ KỈ 18: GIAI ĐOẠN HÌNH THÀNH Ô TÔ CHẠY BẰNG HƠI NƯỚC

Bắt đầu từ những năm 1770, khi nhà phát minh Nicolas Joseph Cugnot cho ra đời chiếc

xe hơi chạy bằng nước Đây là một chiếc xe 3 bánh vận hành bằng hơi nước với tốc độ 2,3 dặm/giờ Tuy nhiên, chiếc xe này lại không nhận được quá nhiều sự hưởng ứng bởi vì

nó quá chậm chạp và nặng nề hơn so với chiếc xe ngựa tại thời điểm đấy

Hình 1.Giai đoạn phát triển xe hơi chạy hơi nước

Sau đó một khoảng thời gian, có một nhà phát minh người Phát có tên Amedee Bollee đã cho ra đời dòng xe hơi với sức chứa 12 chỗ ngồi Mặc dù vậy, động cơ hơi nước vẫn không thể nào chiến thắng được chiếc xe ngựa kéo Cũng chính vì lý do đó mà nó dần dần đi vào lãng quên và không còn ai đề cập đến

2) THẾ KỈ 19: GIAI ĐOẠN HÌNH THÀNH Ô TÔ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Vào năm 1889 là một dấu mốc đánh dấu cho một bước ngoặt lớn của lịch sự phát triển ngành ô tô thế giới Khi đó, nhà phát minh Gottlieb Daimler và Wilhelm Maybach tại Đức đã cho ra đời dòng xe ô tô chạy bằng xăng Nhanh gấp 1,5 lần sức ngựa, hai xi lanh hộp số 4 tốc độ

Tốc độ tối đa xe có thể đạt được là 10 dặm/giờ Đến đây, những cỗ xe chạy bằng ngựa bắt đầu bị khai tử và nhường lại chỗ cho dòng xe hơi thế hệ mới chạy bằng động cơ xăng

Cùng thời điểm đó, người ta liên tục được chứng kiến những dòng xe hơi chạy bằng xăng

ra đời Mỗi lần xuất hiện loại xe này càng được nâng cấp về tốc độ cũng như thiết kế Tại Đức, người dân vô cùng hào hứng với những chiếc xe được trang trí lộng lẫy, đắt tiền mang thương hiệu Cadillac, Pascal

Hình 2 Xe hơi chạy bằng động cơ đốt trong

3) THẾ KỈ 20: : GIAI ĐOẠN HÌNH THÀNH Ô TÔ DIESEL/ HYBRID.

Xe Hybrid hay xe “lai” là dòng xe đã không còn quá xa lạ hiện nay Với một động cơ đốt trong và một động cơ điện kết hợp với nhau trong quá trình vận hành xe, xe Hybrid có những điểm tiến bộ và những hạn chế riêng của mình

Những chiếc xe Hybrid đầu tiên:

Hình 3 Chiếc xe Hybrid thương mại đầu tiên trên thế giới

Chiếc xe hybrid đầu tiên được chế tạo vào năm 1899 bởi kỹ sư Ferdinand Porsche Thực

ra có nhiều tài liệu ghi lại với những cái tên khác nhau vào cùng khoảng thời gian này, tuy nhiên sản phẩm của Ferdinand Porsche là sản phẩm nổi bật nhất và cũng là những chiếc xe Hybrid được thương mại hóa đầu tiên Chiếc xe này được đặt tên là System Lohner-Porsche Mixte, nó sử dụng động cơ xăng để cung cấp năng lượng cho động cơ điện dẫn động bánh trước của xe

Có thể Mixte là những chiếc Hybrid thuộc loại Range Extender Hybrid Mixte đã được đón nhận nồng nhiệt và hơn 300 chiếc đã được sản xuất Tuy nhiên, nhu cầu về xe hybrid bắt đầu suy yếu khi Henry Ford bắt đầu xây dựng dây chuyền lắp ráp ô tô đầu tiên vào năm 1904 Vào thời này, những quy định thiếu chặt chẽ về khí thải cùng với giá xăng rẻ

Trang 2 của 21

mạt đã khiến xe xăng phổ biến trên đường phố, điều này đã thu hẹp đáng kể thị trường xe Hybrid

Khi những chiếc hybrid được sản xuất với sản lượng, chất lượng tốt nhất thời đó vào những năm 1910 bằng công nghệ của Mixte, hầu hết đều bán rất chậm vì chúng có giá cao hơn so với những chiếc chạy bằng xăng Xe lai sớm trở thành dĩ vãng trong suốt khoảng thời gian gần 50 năm, chúng đơn giản chỉ là sự lựa chọn đứng sau xe chạy bằng xăng

Hình 4 System Lohner-Porsche Mixte

4) THẾ KỈ 21: GIAI ĐOẠN HÌNH THÀNH Ô TÔ ĐIỆN, Ô TÔ TỰ LÁI

Xe điện không phải một loại hình phương tiện mới, nó đã hình thành từ thế kỷ thứ

19 và đã có hơn 100 năm lịch sử.

Hình 5 Mẫu xe điện có thiết kế hình tên lửa Jamais Contente đã đạt tốc độ đến 105,88

km/h vào ngày 29/4/1899

Xe điện đang trở thành một xu thế tất yếu và cũng đang tạo nên một cuộc chạy đua khốc liệt giữa các nhà sản xuất ô tô và các hãng công nghệ Thế nhưng, thực tế thì xe điện

không phải một loại hình phương tiện mới, nó đã hình thành từ thế kỷ thứ 19 và đã có hơn 100 năm lịch sử

CHIẾC XE Ô TÔ ĐIỆN ĐẦU TIÊN TRÊN THẾ GIỚI

Năm 1859, Gaston Planté, nhà vật lý người Pháp bắt đầu phát minh ra pin sạc và các vật dụng dùng để lưu trữ điện trên xe Đến năm 1880, nhà phát minh Gustave Trouvé đã tiến hành cải tiến một động cơ điện nhỏ và được hãng công nghệ Siemens phát triển cùng với pin sạc để gắn vào chiếc xe 3 bánh của James Starley, một nhà sáng chế người Anh Chiếc xe 3 bành này là phương tiện giao thông chạy bằng điện đầu tiên trên thế giới

BÙNG NỔ VÀ THOÁI TRÀO

Cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20, xe điện đã tạo nên một trào lưu mới trong giao thông bởi những lợi thế của mình Khi ấy, các loại phương tiện chạy bằng hơi nước và xăng thường

ồn ào và tốc độ cũng chưa cao Trong khi đó, xe điện lại êm ái hơn, không rung lắc, không thải khói và mùi xăng Chưa kể, người dùng xe điện cũng không phải mất công

"quay tay" để khởi động động cơ

Chính vì vậy, vào thập niên 1900, xe điện đã trở thành một trào lưu tại Mỹ Theo thống

kê thì giai đoạn này, tính riêng tại Mỹ có khoảng 40% ô tô chạy bằng hơi nước, 22% xe chạy xăng và có đến 38% là xe chạy điện Dù đi sau châu Âu nhưng Mỹ đã trở thành quốc gia phổ biến nhiều xe điện nhất thế giới khi có đến gần 34.000 chiếc xe điện được đăng ký lưu hành

Tuy nhiên, xe điện cũng đã sớm đi vào thoái trào bởi sức ép từ các loại xe chạy xăng và dầu (diesel)

Bước ngoặt diễn ra vào năm 1908 khi tập đoàn ô tô Ford tiến hành sản xuất hàng loạt mẫu xe Model T và đồng thời, nhà phát minh Charles Kettering giới thiệu bộ khởi động mới trên xe ô tô giúp loại bỏ động tác "quay tay" cho việc khởi động máy

Giá thành là một điểm yếu của xe điện Theo tính toán thì vào khoảng năm 1910, giá bình quân của một chiếc xe điện rơi vào khoảng 1.750 USD trong khi xe chạy xăng chỉ có giá bình quân 650 USD

Trên thực tế, ở giai đoạn bùng nổ đầu tiên của xe điện, loại phương tiện này cũng chỉ được tiêu thụ và sử dụng bởi giới quý tốc và nhà giàu

Từ năm 1920, khi hạ tầng giao thông được cải thiện, ngành công nghiệp khai thác dầu phát triển đã giúp cho giá nhiên liệu rẻ hơn rất nhiều Chính vì vậy, xe chạy xăng và dầu ngày càng được ưa chuộng bởi nó phù hợp với đa số dân chúng, kể cả ở các vùng nông thông, các trang trại

Đến năm 1930, xe điện đã gần như hoàn toàn biến mất Trong khi đó, xe sử dụng động cơ đốt trong lại bắt đầu bùng nổ

XE ĐIỆN HỒI SINH

Giữa thế kỷ thứ 19, sau khi thế chiến 2 kết thúc, sự tàn phá của chiến tranh đã khiến cho

đa số nhiều quốc gia bị cạn kiệt và gặp khó khăn về nhiên liệu

Năm 1970, giá xăng tăng cao kỷ lục đã khiến Mỹ phải quay trở lại với nhu cầu phát triển

xe điện Các tập đoàn ô tô được giao nhiệm vụ nghiên cứu và phát triển để đưa xe điện trở lại với giá thành thấp hơn, góp phần giải quyết bài toán năng lượng

Đến năm 1982, tập đoàn General Motors (GM) chiếc tạo chiếc xe hybrid đầu tiên sử dụng cùng lúc cả xăng và điện

Năm 1996, GM chính thức đưa vào sản xuất hàng loạt mẫu xe điện EV1 Mẫu xe này có thể di chuyển quãng đường lên đến 129 km cho một lần sạc pin

Trang 4 của 21

Một năm sau đó, Toyota đã tạo nên một bước ngoặt khi lần đầu tiên giới thiệu mẫu xe hybrid Prius Cho đến nay, Toyota Prius vẫn là một cái tên đình đám của ngành công nghiệp ô tô thế giới trong loại hình xe lai này Theo thống kê, đến nay đã có trên 37 triệu chiếc Toyota Prius được bán ra thị trường kể từ lần đầu tiên ra mắt vào năm 1997

Cùng thời gian Toyota Prius ra mắt, nhiều hãng xe khác cũng bắt đầu sản xuất những mẫu xe điện đầu tiên của mình Có thể kể đến như Honda với mẫu xe EV Plus, Nissan với Altra EV hay Chevrolet (GM) với S-10 EV…

Hình 6 Mẫu xe hybrid đình đám Toyota Prius ra đời lần đầu tiên vào năm 1997

TELSA ROADSTER VÀ NISSAN LEAF

Dù xe điện và hybrid đã được quan tâm trở lại từ định hướng của chính phủ nhiều nước cho đến bản thân các tập đoàn ô tô lớn song nó vẫn bị gian đoạn vào cuối thập niên 1990

và đầu thập niên 2000

Năm 2003, Tesla Motors chính thức được thành lập tại bang California (Mỹ) với chiến lược nghiên cứu và phát triển xe điện Sự ra đời của Tesla khiến nhiều người nghi ngờ bởi khi ấy, xe điện vẫn đang gặp vô vàn trở ngại, trong đó đáng kể nhất vẫn là giá thành

Bên cạnh đó, một vấn đề gây tranh cãi toàn cầu là xe điện có thực sự bảo vệ môi trường hay không khi mà các giải pháp xử lý pin thải của xe điện chưa hoàn toàn thuyết phục Trên thực tế là ngay cùng thời điểm Tesla Motors ra đời, tập đoàn GM (Mỹ) cũng đã rút toàn bộ những chiếc xe điện EV1 ra khỏi thị trường và tiến hành phá huỷ chúng

Sau khi thành lập, Tesla Motors cũng dường như bị rơi vào quên lãng, khái niệm xe điện cũng gần như không được nhắc tới

Cho đến năm 2006, Tesla Motors tung ra mẫu xe điện đầu tiên của mình mang tên

Roadster Đây chính là mẫu xe thuần điện đầu tiên trên thế giới có khả năng vận hành trên đường cao tốc Tuy nhiên, Roadster nói riêng và xe điện nói chung vẫn chưa được người tiêu dùng quan tâm

Đến năm 2009, Bộ Năng lượng Mỹ đã tiến hành trao khoản vay trị giá 8 tỷ USD cho một

số hãng xe như Ford, Nissan và cả Tesla Cũng nhờ khoản vay này, Tesla đã tránh được

bờ vực phá sản để một thập niên sau đó trở thành cái tên đình đám trong ngành công nghiệp ô tô thế giới

Đến năm 2010, hai hãng xe Nhật Bản là Nissan và Mitsubishi tung ra mẫu xe điện đầu tiên của mình Với Nissan là mẫu xe Leaf còn với Mitsubishi là i-MiEV Bản thân người viết cũng đã may mắn là một trong những người đầu tiên được cầm lái chiếc xe điện Lead ngay trong đường thử tại nhà máy của Nissan (Nhật Bản) vào năm 2009 trước khi mẫu xe này bán ra thị trường

Năm 2011, Mitsubishi i-MiEV trở thành mẫu xe điện đầu tiên trên thế giới cán mốc sản lượng bán hàng 10.000 chiếc Đến năm 2014, mẫu xe này chính thức phá ngưỡng sản lượng bán hàng 100.000 chiếc

Xe tự lái còn được biết đến như là một chiếc xe robot , hoặc xe không người lái Nó

có khả năng thực hiện các khả năng vận chuyển như một chiếc xe truyền thống Xe

tự lái có khả năng nhận thức môi trường xung quanh và tự động điều hướng mà không cần sự tác động trực tiếp của con người Cho đến nay, xe tự lái tồn tại hầu hết ở dạng thử nghiệm, nhưng chúng sẽ được phổ biến tương lai không xa. Trong bài viết này tác giả sẽ giới thiệu lịch sử phát triển của xe tự lái.

Xe tự lái đã có một thời gian phát triển tương đối dài và đến nay đã đạt được một số thành công nhất định

· Thập niên 1930

Chiếc xe tự lái đầu tiên trên thế giới là Futurama, được thiết kế bởi Norman Bel Geddes

và được tài trợ bởi General Motor, xuất hiện vào năm 1939 tại hội chợ thế giới ở New York Chiếc xe sử dụng năng lượng điện và được điều khiển bằng sóng vô tuyến

· Thập niên 1980.

Năm 1980 chiếc xe tự lái của Mercedes-Benz được thiết kế bởi Ernst Dickmanns và các cộng sự ở Đại học Bundeswehr Munich, nó đạt vận tốc 63km/h trên đường trống Sau đó,

Uỷ Ban Châu Âu bắt đầu tài trợ 800.000.000€ cho chương trình xe tự lái vào năm 1987-1995

· Thập niên 1990.

Năm 1994, hai xe tự lái đầu tiên là VAMP và VITA-2 của DAIMLER-BENZ và Ernst Dickmanns đã chạy hơn 1000km trên đường 3 làn xe ở Paris với tốc độ lên đến 130km/h, mặc dù nó bán tự động và có sự can thiệp của con người Họ đã cho thấy xe tự lái có thể chạy trên đường có 3 làn đường và có thể đổi làn đường để vượt qua những xe khác Cũng năm đó, Lucas (nhà sản xuất nổi tiếng của Anh với lĩnh vực công nghiệp ô tô và hàng không vũ trụ) đã phát triển một bộ phận của xe bán tự động được tài trợ bởi hãng xe Jaguar

Hình 7 Xe   VaMP cerca 1994

Trang 6 của 21

Năm 1995, Ernst Dickmanns đã thiết kế lại xe tự lái S-Class của hãng Mescedes-Benz và tiến hành chạy từ Munich, Đức đến Copenhagen, Đan Mạch và sau đó quay về Xe sử dụng thị giác máy tính Computer vision và bộ vi sử lý thu thập và truyền dữ liệu để xử lý

dữ liệu trong thời gian thực Chiếc xe đạt tốc độ lên đến hơn 175km/h trên xa lộ ở Đức, với thời gian con người can thiệp là 5% và 95% thời gian còn lại là chiếc xe tự điều khiển Chiếc xe đã tham gia giao thông và vượt qua những xe khác Mặt dù chiếc xe chỉ

là mô hình nghiên cứu và chưa đủ độ tin cậy cho việc chạy đường dài nhưng nó đã thực

hiện quãng đường dài 158km mà không có sự can thiệp của con người. Năm 1995, chiếc

xe của dự án Navlab, Đại học Camegie Mellon đã thực hiện chuyến đi 5000km vòng quanh nước Mỹ với 98,2% thời gian là xe tự điều khiển Đây là xe bán tự động độc đáo,

nó điều tự điều khiển vô lăng còn ly hợp và phanh do con người điều khiển

· Thập niên 2010.

Năm 2010, chiếc xe VisLab của Đại học Parma đã thực hiện chương trình chạy thử nghiệm trên quãng đường 15900km từ Parma, Ý đến Thượng Hải, Trung Quốc Chiếc xe

tự lái đã hoàn thành chuyến đi thành công trong 100 ngày từ 20/07 đến 28/10/2010 Đây

là chuyến đi liên lục địa đầu tiên của xe tự lái Có nhiêu nhà sản xuất xe hơi bao gồm

GM, Ford, Mescedes-Benz, Wolkswagen, Audi, Nissan, Toyota, BMW, Volvo và

Cadilac bắt đầu thử nghiệm những chiếc xe tự lái

Hình 8 Xe   VisLab

CHƯƠNG 2 CÁC HỆ THỐNG CHÍNH

TRÊN Ô TÔ

1) ĐỘNG CƠ Ô TÔ

Động cơ là bộ phận ô tô quan trọng nhất, được ví như “trái tim” của xe Động cơ giúp tạo ra cơ năng từ việc chuyển hoá một dạng năng lượng nào đó như nhiệt năng (động cơ đốt trong) hay điện năng (động cơ điện) Nguồn năng lượng cơ học của động cơ cung cấp mô men xoắn đến các bánh xe, nhờ đấy mà ô tô có thể chuyển động tịnh tiến Ngoài

ra động cơ còn giúp dẫn động cho nhiều thiết bị phụ trợ khác như máy phát điện, bơm trợ lực lái…

Hình 9.Động cơ trong ô tô

2) HỘP SỐ Ô TÔ

Hộp số ô tô là một các bộ phận chính của hệ thống truyền động Hộp số đóng vai trò trung gian giúp truyền chuyển động quay từ động cơ đến hệ thống dẫn động (cầu dẫn động) với tỉ số truyền thay đổi linh hoạt theo từng điều kiện vận hành Vì động cơ chỉ sản sinh công suất và mô men xoắn tối đa nên cần phải bố trí thêm hộp số để xe có thể

tăng/giảm tốc độ.

Hình 10.Hộp số ô tô

Trang 8 của 21