Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm động cơ đốt trong không trục khuỷu

Động cơ đốt trong không trục khuỷu (FPE) được đánh giá cao về hiệu suất nhiệt, nhưng việc khởi động và điều khiển chính xác vẫn là thách thức lớn. Luận án này tập trung nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm một nguyên mẫu FPE để giải quyết vấn đề này.

Luận án tiến sĩ trong lĩnh vực Kỹ thuật Cơ khí Động lực, dành cho các nhà nghiên cứu, kỹ sư và sinh viên quan tâm đến động cơ đốt trong thế hệ mới, đặc biệt là động cơ không trục khuỷu và các giải pháp khởi động tiên tiến.

Luận án này tập trung vào nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm động cơ đốt trong không trục khuỷu (FPE), một loại động cơ có tiềm năng vượt trội về hiệu suất nhiệt so với động cơ truyền thống do loại bỏ cơ cấu trục khuỷu và không cố định điểm chết trên của piston. Mặc dù có nhiều ưu điểm như khả năng thay đổi tỷ số nén linh hoạt, giảm ma sát và đơn giản hóa cấu trúc, FPE vẫn đối mặt với thách thức kỹ thuật đáng kể trong việc khởi động và điều khiển chính xác. Để giải quyết vấn đề này, luận án đã giới thiệu một nguyên mẫu FPE kép, hai kỳ, hai xylanh, sử dụng nhiên liệu xăng và hệ thống đánh lửa cưỡng bức. Điểm đặc biệt là hệ thống này tích hợp cơ chế điều khiển điện tử cho các chức năng khởi động, đánh lửa và phun nhiên liệu. Khác với các nghiên cứu trước đây, luận án phát triển một cơ cấu khởi động cơ khí mới dựa trên phương pháp khởi động cộng hưởng cơ học, giúp giảm sự phụ thuộc vào các thiết bị điện tử phức tạp, đồng thời tăng cường tính ổn định và hiệu quả trong quá trình khởi động. Kết quả thử nghiệm ban đầu cho thấy hệ thống đạt áp suất nén khởi động 4 bar chỉ trong khoảng 1,4 giây, đủ để kích hoạt quá trình cháy hiệu quả. Các thử nghiệm thực tế đã chứng minh rằng mô hình FPE với cơ cấu khởi động cơ khí có thể hoạt động thành công, đáp ứng các yêu cầu về tốc độ, độ ổn định và tính tin cậy, đánh dấu một bước tiến đáng kể trong việc thay thế các phương pháp sử dụng động cơ điện tuyến tính. Ngoài ra, nguyên mẫu FPE kép còn được thiết kế để nghiên cứu các đặc tính vận hành quan trọng của động cơ, bao gồm lượng nhiên liệu phun, vị trí và tốc độ dịch chuyển của piston, gia tốc piston và áp suất cháy. Các kết quả cho thấy mô hình có thể vận hành liên tục hơn 10 giây, chứng minh tính khả thi và độ tin cậy. Những phương pháp và phát hiện trong luận án không chỉ cung cấp cơ sở khoa học cho việc thiết kế, mô hình hóa và điều khiển FPE mà còn mở ra hướng nghiên cứu mới, góp phần phát triển các hệ thống động cơ đốt trong tiên tiến, đặc biệt trong việc nâng cao hiệu suất năng lượng và giảm thiểu tác động môi trường.