Pokud ne pro pístový motor„Většina dospělých v moderní společnosti by se každodenně těžko dostávala tam, kde je třeba. Každý, kdo řídí nebo jezdí na běžném motorovém vozidle, je z tohoto motoru požitkem (elektromobily nemají písty, místo toho jsou poháněny čistě motory.)
Také známý jako a pístový motor, hlavní charakteristický znak těchto motorů převádějí tlak na rotační pohyb. Tento rotační pohyb - jinými slovy pohyb kolem fyzické nebo koncepční osy - lze převést na translační a jiné formy pohybu s lehkostí, například s pneumatikami vašeho vozu, které vás valí, a se zbytkem vozidla zavěšeným nad nimi dolů silnice.
Existují různé typy pístových motorů, z nichž nejznámější byl právě popsán - spalovací motor, který zahrnuje automobilové motory na plyn a další podtypy. Mezi další odrůdy pístových motorů patří spalovací motor a Stirlingův motor.
Dozvíte se mimo jiné, že jaderné elektrárny mají s lokomotivami ze Západu více společného, než byste si mysleli, a v obecně získat uznání za to, jak se potřeba a lidská vynalézavost znovu spojily, aby vytvořily něco pozoruhodného a transformujícího.
Sestava pístu a válce
Z jakéhokoli důvodu se zdá, že písty získávají více pozornosti od každodenních lidí než samotná věc, která je činí funkčními, což je válcová komora, ve které jsou umístěny. Bez ohledu na proslulost je píst a válec srdcem jediného zařízení, které pravděpodobně změnilo svět více než jakýkoli jiný stroj, a to je spalovací motor.
Píst je sám o sobě válec s uzavřenou nebo plnou hlavou, který se pohybuje tam a zpět ve větším válcovém pouzdře, což je válec na základě názvu. Píst se může pohybovat proti tlaku kapaliny nebo se pohybovat tlakem kapaliny. U parního stroje je píst na obou koncích uzavřen; středem prochází tyč, ale spoj je pevně utěsněn. U benzínového motoru je na jednom konci otevřený, aby umožňoval oscilaci (pohyb tam a zpět) ostatních pohyblivých částí v motoru.
Jak funguje pístový motor
Pohyby pístového motoru jsou úzce koordinovány a řízeny. Motor se může skládat z jediného pístu, i když je to neobvyklé. Jsou možné různé konfigurace včetně více kombinací pístu a válce, včetně řad, tvarů „vee“ a „cik-cak“ kombinací těchto.
Vzhledem k počtu jednotlivých pístů stranou se všechny tyto motory chovají stejně obecně, bez ohledu na to, kolik energie mohou generovat nebo jaké palivo slouží zdroji tlaku uvnitř válec.
Klasika čtyřtaktní cyklus recipročního motoru obsahuje čtyři kroky nebo procesy:
Přívod: V prvním kroku čtyřtaktního cyklu je palivo nějakého druhu tlačeno do válce přes sací otvor nahoře, který tlačí píst na spodní část válce.
Komprese: Píst je poté tlačen zpět nahoru, který stlačuje palivo a zapaluje ho zapalovací svíčkou ve většině motorů. U vznětových motorů je dostatečné stlačení paliva dostatečné k jeho zapálení (volně řečeno, ve fyzice se tlak a teplota společně zvyšují.)
Zapalování: Zapalování paliva tlačí píst ještě jednou dolů, což vytváří užitečné práce (množství ve fyzice podobné použitelné energii) motoru. Tento "tah" je alternativně známý jako spalování nebo Napájení krok.
Vyčerpat: Odpadní chemikálie ze spalování paliva jsou emitovány výfukovým otvorem a cyklus se opakuje. Navzdory zdánlivě důkladné povaze čtyř zdvihů se cyklus ve standardních automobilech efektivně opakuje tisíckrát za minutu - přibližně 50 až 100krát za vteřinu.
- V tomto okamžiku možná poprvé plně oceníte, proč váš motor přísně vyžaduje mazivo nebo motorový olej; dokonce i v dokonale vyladěném špičkovém motoru je to spousta nevyhnutelného tření, které je třeba nějak vyřešit a nějak rozptýlit.
Pístový motor s externím spalováním
Výše uvedené popisuje svět, ve kterém žijete, kde jsou automobily prakticky univerzální. Samozřejmě to tak nebylo vždy, dokonce ani v relativně nedávných lidských dějinách.
Francouzský vojenský inženýr Nicolas-Joseph Cugnot byl za jedním z prvních pokusů o získání kapaliny pro pohon pístu uvnitř válce za účelem pohonu vozidla. (A tekutina je plyn nebo kapalina, jako je pára nebo voda, přičemž první je plynná forma druhé.) V roce 1769 postavil Cugnot neohrabanou tříkolovou „páru vůz ", který měl nést děla a mohl řídit asi 3 míle za hodinu (5 km za hodinu), ale měl tendenci se vymknout kontrole a pád.
V polovině 19. století byla parní energie tak rozšířená, že doprovodné technologické výdobytky umožňovaly obrovská vylepšení. Parní lokomotiva je skvělým příkladem (nyní zastaralého) motoru s vnějším spalováním: Externí protože uhlí bylo zapáleno a spáleno mimo motor (v peci) se používal k vaření velkého množství vody za vzniku páry, která se poté čerpala do válců uvnitř motoru.
Pístový motor s vnitřním spalováním
V roce 1826 Američan Samuel Morley zajistil první patent na druh motoru, který umístil zapalování paliva a expanzi válce kvůli výslednému zvýšení tlaku ve stejném fyzickém místě. Teprve v roce 1858 však Morley vyrobil tříkolový vůz vybavený spalovacím motorem, který běžel na „uhelný plyn“ a ujel cestu 50 mil.
Klíčovým pokrokem v konstrukci motorů s vnitřním spalováním byla schopnost stlačit plyn před jeho zapálením, což usnadňuje palivo pro spalování; tlak a teplota plynu mají tendenci stoupat ve shodě, zatímco zmenšování objemu plynu (tj. jeho stlačování) zvyšuje jeho tlak.
Jakmile se spalovací motor začal přibližovat ke vzdáleně kompaktní velikosti, inženýři a snílci okamžitě začali snít o tom, jak je použít k pohonu prvních létajících strojů.
Letadlové motory
V 80. letech 19. století odvážní vynálezci experimentovali s „ne-li létajícími stroji“ s „skákacími stroji“, která používala píst na plyn nebo plyn motory, některé dosahující až 150 stop, ale mnoho dalších bylo zničeno v boji za posun lidského obzoru a cestování hranice.
The Bratři Wrightové„Orville a Wilbur jsou dnes slavní, ale do konce 19. století byli ve skutečnosti poněkud pozdějšími účastníky verze „vesmírné rasy“, která by se mezi USA a Sovětem odehrála o půl století později Svaz. V roce 1899 provedli náležitou péči a hodně experimentovali s kluznými stroji, než se je pokusili vybavit motory, a dozvěděli se tak více o podkladové aerodynamice.
Od prvního triumfálního letu bratrů Wrightů v roce 1903 v Kitty Hawk v Severní Karolíně prošel spalovací motor dlouhou cestou. Zatímco proudové motory dnes se používají ve velkých komerčních a jiných vysoce výkonných letadlech, většina menších a soukromých letadel se stále vyrábí pomocí vrtulí a spalovacích motorů.
- Často můžete vidět pístové motory pro letadla nazývané tepelné motory, ale všechny spalovací motory jsou tepelné motory, přičemž další primární kategorií tepla jsou motory s vnějším spalováním motory.