Xin tư vấn – hỗ trợ cho Prototype về một động cơ quay

  • Thread starter chidien
  • Ngày mở chủ đề
C

chidien

Author
Chào cộng đồng kỹ sư
Trước tiên mình xin tự giới thiệu, mình tên Nguyễn Chí Điền, quê mình ở LA nhưng hiện đang sống tại SG. Hiện tại mình đã thiết kế xong (trên bản vẽ) một nguyên mẫu cho một động cơ quay. Trước khi vào chi tiết, chúng ta hãy suy nghĩ về tương lai cũng như điểm lại bối cảnh hiện tại của động cơ đốt trong.
Trong tương lai và cũng như hiện tại, đối thủ lớn nhất của động cơ đốt trong là động cơ điện. Động cơ điện tuy đã được phát minh từ sớm nhưng do hạn chế về nguồn trữ điện (pin) nên đến bây giờ nó mới bắt đầu trổi dậy mạnh mẽ. Do sự “ấm áp” của thời tiết cũng như xu hướng năng lượng sạch nên động cơ điện là một ứng cử viên xuất sắc. Vậy thì trong tương lai động cơ đốt trong sẽ đi đâu và về đâu? Theo dự đoán dầu sẽ hết vào 2050, nếu như sử dụng “dè sẻn” sẽ lâu hơn một chút, nhưng cuối cùng cũng phải hết. Mẹ Trái Đất sẽ không còn dầu cho nhân loại “bú” nữa. Nhưng hiện tại và cả trong tương lai gần có lẽ động cơ đốt trong khó mà được thay thế hoàn toàn, và khi mà các điều kiện cho động cơ điện có đủ thì động cơ đốt trong sẽ chuyển từ “diễn viên chính” sang làm “diễn viên phụ” cho động cơ điện. Ví dụ, như làm máy phát điện hổ trợ cho động cơ điện, hoặc các ứng dụng như máy cắt cỏ, máy cưa, máy tàu … và làm nốt các việc còn lại. Và nếu đã là “diễn viên phụ” thì sự nhỏ gọn, tính đơn giản, và hiệu quả của động cơ sẽ là lựa chọn tối ưu.
Quay lại hiện tại, nếu phân loại theo số kì ta sẽ có lai loại phổ biến là động cơ 4 kì và động cơ 2 kì (loại đơn giản). Hiện tại thì động cơ 4 kì đang thắng thế do những ưu điểm của nó so với động cơ 2 kì. Động cơ hai kì cũng có ưu điểm của nó như sự đơn giản, mật độ công suất lớn; nhưng nhược điểm điểm lớn nhất của nó là không có buồng bôi trơn chuyên biệt như động cơ 4 kì, nên dầu bôi trơn được hòa trộn trực tiếp với nhiên liệu, điều này lại kéo theo các nhược điểm tiếp theo là chất lượng khí xả xấu, giảm hiệu quả cháy của nhiên liệu cũng như khả năng bôi trơn không tốt bằng động cơ 4 kì, nên giảm luôn cả tuổi thọ. Chuyện gì sẽ xảy ra nếu động cơ 2 kì được bôi trơn như động cơ 4 kì?
Bây giờ ta hãy xem xét đến động cơ tiếp theo là động cơ quay, loại đã được thương mại là động cơ Wankel do Mazda sản xuất (Mazda RX – 8), đây là loại động cơ độc đáo có thể mê hoặc bất kì dân kỹ thuật nào. Nó đơn giản đến mức khó hiểu, mình sẽ không mô tả hoạt động của nó ở đây mà chỉ nêu lên một số vấn đề liên quan. Trước tiên động cơ Wankel có những ưu điểm gần giống với động cơ 2 kì (đã nêu trên). Và cũng như thế, nó mang trong mình “căn bệnh nan y” của động cơ 2 kì, bôi trơn. Cụ thể, vì không có buồng riêng biệt để bôi trơn nên dầu bôi trơn được tiêm trực tiếp vào khí nạp, đó là một điều không mong muốn nhưng không còn cách khác. Ngoài ra, nó còn mang trong mình một số nhược điểm khác, như khả năng nêm phong của các apex seal, và hình dạng dài và hẹp của buồng đốt. Tuy nhiên, chuyện gì sẽ xảy ra nếu động cơ quay được bôi trơn như động cơ 4 kì? Và chuyện gì sẽ xảy ra nếu động cơ quay kết hợp với động cơ 2 kì? Và chuyện gì xảy ra nữa nếu động cơ quay kết hợp với động cơ 2 kì mà lại được bôi trơn như động cơ 4 kì?
Như đã nói trên, để biến động cơ đốt trong thành một diễn viên phụ, thì động cơ 2 kì và động cơ quay là những ứng cử viên “nhẹ kí” nhưng “nặng oát”. Và tốt hơn là nó phải được cải tiến, ít nhất là ở khả năng bôi trơn. Trên tinh thần đó mình đã “triệu hồi quỷ dzữ” bằng cách cho động cơ quay hoạt động theo nguyên tắc 2 kì và bôi trơn như động cơ 4 kì. Dưới đây, mình sẽ mô tả sơ lược nguyên tắc hoạt động cũng như trình bày một số kết quả thu được do mô phỏng. Mặc dù, nó rất đơn giản nhưng không phải dễ hiểu, hãy cố gắng.
Cấu trúc (xem Fig.1 – 8), một rôto có biên dạng là một epitrochoid hai thùy sẽ quay trên một trục lệch tâm trong lòng một thân máy có 3 thùy. Sự kết hợp này tạo thành ba buồng làm việc độc lập, lệch qua nhau 120[SUP]o[/SUP]. Một đường dẫn khí được nối từ buồng A sang buồng B, van một chiều được lắp tại cửa nạp của buồng A, một cửa xả được bố trí nối thông với buồng B. Buồng A và B sẽ kết hợp với nhau tạo thành một chu trình của động cơ, buồng A sẽ hút không khí vào và thổi sang buồng B, buồng B có chức năng nén và nổ (nguyên tắc 2 kì), buồng C sẽ hoạt động độc lập và được sử dụng làm buồng bôi trơn và/hoặc làm mát. Lưu ý rằng, ở đây chiều quay của rôto ngược với chiều quay của trục lệch tâm (rôto quay cùng chiều kim đồng hồ, trục lệch tâm quay ngược lại), mỗi vòng quay của trục lệch tâm sẽ được một kì nổ (trục lệch tâm quay 2 vòng rôto quay 1 vòng). Các cửa thổi và cửa xả được đóng mở hoàn toàn bởi rôto, thời điểm đóng mở của các cửa này có thể thiết kế một cách linh hoạt (có thể mở sớm đóng muộn hoặc ngược lại).
Một động cơ 4 kì gần giống đang được phát triển bởi Liquidpiston, nó rất đơn giản nhưng lại không thể bôi trơn (hoặc ít ra mình chưa nghĩ ra được cách bôi trơn như trong động cơ pittông 4 kì), dòng khí nạp và xả từ tất cả các buồng đều phải đi vào rôto; và nguy hiểm hơn là chỉ có một đầu rôto thực hiện kì nổ và xả cho tất cả các buồng, tức là sự chênh lệch nhiệt độ rất lớn xảy ra ngay trên rôto. Hãy xem thêm theo địa chỉ này để hiểu rỏ hoạt động của loại động cơ này http://liquidpiston.com/technology/how-it-works/
Động cơ mình làm cần thêm van một chiều tại cửa nạp, nhưng dòng khí nạp không đi vào rôto, hai đầu của rôto sẽ luôn phiên thực hiện kì nổ - xả, đồng thời luôn phiên đi vào buồng C nên sẽ được bôi trơn/làm mát (xem Fig.7 – 8). Mình nghĩ nó là một ưu thế.
Tiếp tục, chúng ta hãy xem xét một số kết quả mô phỏng quá trình quét. Bằng việc thay đổi kết cấu buồng đốt và điều kiện làm việc mình nhận được một số kết quả khả quan (xem Fig. 9a – 11b hoặc video kèm theo). Dòng khí quét được thổi xiên lên buồng đốt, và nó có đặc điểm là “chiếm giữ tầng cao” tức làm choán đầy phần trên của buồng B, đồng thời cuộn vòng lại ra hai phía buồng B, theo mình cách quét như thế là tốt, vì có thể đẩy khí xả xuống gần rôto và ra cửa xả.
Các kết quả trên chỉ là nhận định chủ quan của mình, bởi vậy mình cần được những góp ý khách quan của các chị - anh kỹ sư, và tốt hơn nữa là những đề xuất các giải pháp kèm theo để giải quyết các vấn đề đó (nếu có).
Hiện tại, mình cũng đã thiết kế và mô phỏng xong các phần của động cơ (autodesk inventor & simulation CFD…) có thể làm một prototype để thử nghiệm, cũng như đang theo đuổi một số bằng sáng chế liên quan để bổ trợ cho động cơ này. Động cơ hiện tại có dung tích 108cc, nếu làm đa phần bằng thép thì khối lượng khoảng 11kg, và nếu được tối ưu hóa kết cấu và vật liệu thì khối lượng khoảng 6 - 7kg. Đừng quên nó là 2 kì!
Những ai có chung niềm mơ ước sáng tạo và dám nghĩ khác có thể hợp sức với mình để tạo một mẫu động cơ “MAKE IN VIETNAM” xem sao. Why no? Và những ai có điều kiện kinh tế cũng có thể góp tài lực để cùng nhau phát triển.
Mình rất mong tìm được những bạn có thể sử dụng tốt các phần mềm Autodesk Inventor hoặc SolidWorks và có khả năng mô phỏng bằng các phần mềm CFD/Ansys… và cả những bạn nào làm tốt về cơ – điện. Cảnh báo rằng chỉ những ai có ý chí kiên định và dám xong pha thì mới nên tham gia, không phân biệt nữ - nam hay trẻ già, ưu tiên những bạn trẻ có khả năng suy nghĩ vượt ra ngoài lối mòn. Những “cao nhân” nếu không thể tham gia có thể đóng góp kinh nghiệm hoặc tài lực. “Tiền hô hậu ủng” thì mới có thể thành công, mình đã hô rồi, bây giờ chỉ chờ cộng đồng ủng hộ để tiếp thêm sinh khí. Những ai đã có “dũng khí” còn chờ gì nữa? Hãy liên hệ cho mình, tương lai đang gọi…
Liên hệ để biết thêm chi tiết hoặc mọi thắc mắc: chidien09@gmail.com
(cách tổ chức – phối hợp, kế hoạch, sứ mệnh… sẽ được mình gửi cho các thành viên tham gia)
[video]http://vid1146.photobucket.com/albums/o539/nguyenchidien/xoay_zpsn5vugf7f.mp4[/video]
 

hoang_0612

New Member
hoặc em nghĩ bác nên đăng trực tiếp lên đó,có thể sẽ có rất nhiều quan tâm
 
Top