История на буталния двигател

Ако не за бутален двигател, по-голямата част от възрастните в съвременното общество биха имали трудности да стигнат там, където трябва да бъдат ежедневно. Всеки, който шофира или се вози в конвенционално моторно превозно средство, е бенефициент на такъв двигател (електрическите автомобили нямат бутала, а се захранват чисто от двигатели.)

Известен още като a бутален двигател, основният отличителен белег на тези двигатели, който те превръщат налягането в ротационно движение. Това въртеливо движение - с други думи, движение около физическа или концептуална ос - може да бъде преобразувано в транслационно и други форми на движение с лекота, както при гумите на вашия автомобил, които ви търкалят, а останалата част от автомобила е окачена над тях надолу по път.

Съществуват различни видове бутални двигатели, най-познатият от които току-що беше описан - двигател с вътрешно горене, който включва автомобилни двигатели с газ и други подтипове. Сред другите разновидности на буталните двигатели са двигател с външно горене и Стърлинг двигател.

Ще научите, наред с други неща, че атомните електроцентрали имат повече общо с локомотивите от Стария Запад, отколкото си мислите, и в като цяло получавате оценка за това как нуждата и човешката изобретателност отново са се съчетали, за да произведат нещо забележително и преобразяващо.

По каквато и да е причина, буталата изглежда привличат повече внимание от обикновените хора, а не точното нещо, което ги прави функционални, а именно цилиндричната камера, в която се помещават. Независимо от известността, буталото и цилиндърът са в основата на единичното устройство, което може би е променило света повече от всяка една машина, а това е двигателят с вътрешно горене.

Буталото само по себе си е цилиндър със затворена или плътна глава, който се движи напред-назад в рамките на по-голям цилиндричен корпус, който е базиран на името на цилиндъра. Буталото може да се движи срещу налягане на течността или да се движи от налягане на течността. В парна машина буталото е затворено от двата края; пръчка преминава през центъра, но фугата е плътно затворена. При бензинов двигател той е отворен в единия край, за да позволи трептенето (движение напред и назад) на други движещи се части в двигателя.

Движенията на буталния двигател са тясно координирани и дирижирани. Двигателят може да се състои от едно бутало, въпреки че това е необичайно. Възможни са различни конфигурации, включващи множество комбинации от бутало-цилиндър, включително редове, „вее“ форми и „зиг-заг“ комбинации от тях.

Броят на отделните бутала настрана, всички тези двигатели се държат по един и същ начин, независимо от това колко енергия могат да генерират или какво гориво обслужва източника на налягане в рамките на цилиндър.

Класическият четиритактов цикъл на реципрочен двигател включва четири стъпки или процеси:

Поемане: В първата стъпка от четиритактовия цикъл някакво гориво се вкарва в цилиндъра през всмукателен отвор в горната част, който избутва буталото към дъното на цилиндъра.

Компресия: След това буталото се избутва обратно отгоре, което компресира горивото и го запалва чрез запалителна свещ в повечето двигатели. При дизеловите двигатели достатъчно компресиране на горивото е достатъчно, за да го запали (свободно казано, във физиката налягането и температурата се повишават заедно.)

Запалване: Запалването на горивото избутва буталото отново надолу, като по този начин генерира полезно работа (количество във физиката, подобно на използваема енергия) на двигателя. Този "удар" е алтернативно известен като изгаряне или мощност стъпка.

Ауспух: Отпадъчните химикали от изгарянето на горивото се отделят през изпускателен отвор и цикълът се повтаря. Въпреки привидно цялостния характер на четирите удара, цикълът се повтаря ефективно хиляди пъти в минута в стандартните автомобили - около 50 до 100 пъти за секунда.

• Възможно е за първи път да разберете за първи път, защо двигателят ви стриктно изисква смазка или моторно масло; дори и в перфектно настроен двигател от най-висок клас, това е много неизбежно триене, което трябва да се реши и разсее по някакъв начин.

Гореописаното описва света, в който живеете, където автомобилите са практически универсални. Не винаги е било така, разбира се, дори в сравнително новата човешка история.

Френският военен инженер Никола-Джоузеф Кугно беше зад един от първите опити да се получи някаква течност за задвижване на бутало вътре в цилиндър с цел захранване на превозно средство. (A течност е газ или течност, като пара или вода, като първата е газообразната форма на втората.) През 1769 г. Кюгно изгражда тромава триколесна „пара вагон ", който е предназначен да превозва оръдия и може да управлява около 3 мили в час (5 километра в час), но има тенденция да излезе извън контрол и катастрофа.

Към средата на 19 век мощността на парата е била толкова широко използвана, че съпътстващите технологични печалби са позволили значителни подобрения. Влакът на парния локомотив е чудесен пример за (вече остарял) двигател с външно горене: Външен защото въглищата, които са били запалени и изгорени отвън двигателят (в пещ) се използва за кипене на големи количества вода, генерирайки пара, която след това се изпомпва в цилиндрите вътре в двигателя.

През 1826 г. американецът Самюъл Морли осигури първия патент за един вид двигател, който постави запалването на горивото и разширяването на цилиндъра поради произтичащото повишаване на налягането в същия физически локус. Едва през 1858 г. обаче Morley произвежда триколесен вагон, оборудван с двигател с вътрешно горене, работещ на "въглищен газ" и пътуващ на 50 мили.

Ключов напредък в конструкцията на двигателите с вътрешно горене беше способността да се компресира газът преди запалването му, което улеснява изгарянето на горивото; налягането и температурата на газа обикновено се повишават съгласувано, докато намаляването на обема на газа (т.е. компресирането му) увеличава налягането му.

Веднага след като двигателят с вътрешно горене започна да се приближава до отдалечено компактен размер, инженерите и мечтателите веднага започнаха да мечтаят как да ги използват за задвижване на първите летящи машини.

Към 1880-те дръзки изобретатели експериментират, ако не и с летящи машини, „скачащи машини“, които използват бутало, задвижвано с пара или газ двигатели, някои стигат до 150 фута, но много други са унищожени в борбата за напредване на хоризонта на наблюдение на хората и пътуване граници.

The Братя Райт, Орвил и Уилбър, са известни днес, но всъщност са донякъде закъснели в края на 1800-те версия на „космическата надпревара“, която ще се развие повече от половин век по-късно между САЩ и Съветския съюз Съюз. През 1899 г. те направиха необходимата си грижа и експериментираха много с плъзгащи машини, преди да се опитат да ги оборудват с двигатели, като по този начин научиха повече за основната аеродинамика.

След първия триумфален полет на братя Райт през 1903 г. в Кити Хоук, Северна Каролина, двигателят с вътрешно горене е изминал дълъг път. Докато реактивни двигатели днес се използват в големи търговски и други мощни самолети, повечето по-малки и частни самолети все още се изграждат с помощта на витла и двигатели с вътрешно горене.

• Често можете да видите бутални двигатели за самолети, наречени топлинни двигатели, но всички с вътрешно горене двигателите са топлинни двигатели, като двигателите с външно горене са другата основна категория топлина двигатели.