Histoire du moteur à piston

Sinon pour le moteur à pistons, la majorité des adultes dans la société moderne auraient du mal à se rendre là où ils doivent être au quotidien. Quiconque conduit ou roule dans un véhicule à moteur conventionnel est le bénéficiaire d'un tel moteur (les voitures électriques n'ont pas de pistons, au lieu de cela étant alimentées uniquement par moteurs.)

Aussi connu sous le nom de moteur alternatif, la principale caractéristique de ces moteurs qui ils traduisent la pression en mouvement de rotation. Ce mouvement de rotation - en d'autres termes, le mouvement autour d'un axe physique ou conceptuel - peut être converti en translation et d'autres formes de mouvement avec facilité, comme avec les pneus de votre voiture qui vous font rouler, vous et le reste du véhicule suspendu au-dessus d'eux, le long de la route.

Il existe différents types de moteurs à pistons, dont le plus connu vient d'être décrit - le Moteur à combustion interne, qui comprend les moteurs automobiles à essence et d'autres sous-types. Parmi les autres variétés de moteurs à pistons figurent le

Vous apprendrez, entre autres, que les centrales nucléaires ont plus en commun avec les locomotives du Far West que vous ne le pensez, et en en général, on comprend comment le besoin et l'ingéniosité humaine se sont encore une fois combinés pour produire quelque chose de remarquable et de transformateur.

Pour une raison quelconque, les pistons semblent attirer plus l'attention des gens ordinaires que ce qui les rend fonctionnels, à savoir la chambre cylindrique qui les abrite. Indépendamment de la notoriété, le piston et le cylindre sont au cœur du seul appareil qui a sans doute changé le monde plus que toute autre machine, et c'est le moteur à combustion interne.

Un piston est lui-même un cylindre avec une tête fermée ou pleine qui se déplace d'avant en arrière à l'intérieur d'un boîtier cylindrique plus grand, qui est le cylindre sur lequel le nom est basé. Le piston peut bouger contre pression du fluide ou être déplacé par la pression du fluide. Dans une machine à vapeur, le piston est fermé aux deux extrémités; une tige passe par le centre, mais le joint est hermétiquement scellé. Dans un moteur à essence, il est ouvert à une extrémité pour permettre l'oscillation (mouvement de va-et-vient) d'autres pièces mobiles à l'intérieur du moteur.

Les mouvements d'un moteur à pistons sont étroitement coordonnés et orchestrés. Un moteur peut être constitué d'un seul piston, bien que cela soit rare. Diverses configurations comprenant de multiples combinaisons piston-cylindre sont possibles, y compris des rangées, des formes en « V » et des combinaisons en « zigzag » de celles-ci.

Le nombre de pistons individuels mis à part, tous ces moteurs se comportent de la même manière générale, quelle que soit la quantité d'énergie qu'ils peuvent générer ou quel carburant sert la source de pression dans le cylindre.

Le classique cycle à quatre temps d'un moteur réciproque comporte quatre étapes, ou processus :

Admission: Dans la première étape du cycle à quatre temps, un carburant quelconque est forcé dans le cylindre par un orifice d'admission en haut, ce qui pousse le piston vers le bas du cylindre.

Compression: Le piston est ensuite repoussé vers le haut, ce qui comprime le carburant et l'enflamme via une bougie d'allumage dans la plupart des moteurs. Dans les moteurs diesel, il suffit de comprimer suffisamment le carburant pour l'enflammer (en gros, en physique, la pression et la température augmentent ensemble.)

Allumage: L'allumage du carburant pousse à nouveau le piston vers le bas, générant ainsi un travail (une quantité en physique apparentée à l'énergie utilisable) au moteur. Ce "coup" est également connu sous le nom de la combustion ou alors Puissance marcher.

Échappement: Les déchets chimiques issus de la combustion du carburant sont émis par un orifice d'échappement et le cycle se répète. Malgré la nature apparemment approfondie des quatre temps, le cycle se répète efficacement des milliers de fois par minute dans les automobiles standard - environ 50 à 100 fois par seconde.

• Vous comprenez peut-être pour la première fois pourquoi votre moteur nécessite strictement un lubrifiant ou une huile moteur; même dans un moteur haut de gamme parfaitement réglé, il s'agit de beaucoup de frictions inévitables qui doivent être traitées et dissipées d'une manière ou d'une autre.

Ce qui précède décrit le monde dans lequel vous vivez, où les automobiles sont pratiquement universelles. Il n'en a pas toujours été ainsi, bien sûr, même dans l'histoire humaine relativement récente.

L'ingénieur militaire français Nicolas-Joseph Cugnot était à l'origine de l'une des premières tentatives visant à obtenir un fluide quelconque pour entraîner un piston à l'intérieur d'un cylindre dans le but d'alimenter un véhicule. (UNE fluide est un gaz ou un liquide, tel que la vapeur ou l'eau, la première étant la forme gazeuse de la seconde.) En 1769, Cugnot construisit une "vapeur" à trois roues maladroite. wagon" qui était destiné à transporter des canons et pouvait gérer environ 3 miles par heure (5 kilomètres par heure) mais avait tendance à devenir incontrôlable et crash.

Au milieu du XIXe siècle, l'utilisation de la vapeur était si répandue que les gains technologiques qui en découlent ont permis de vastes améliorations. Le train de locomotive à vapeur est un excellent exemple de moteur à combustion externe (désormais obsolète): Externe parce que le charbon qui a été enflammé et brûlé dehors le moteur (dans un four) était utilisé pour faire bouillir de grandes quantités d'eau, générant de la vapeur qui était ensuite pompée dans les cylindres à l'intérieur du moteur.

En 1826, l'Américain Samuel Morley a obtenu le premier brevet pour un type de moteur qui plaçait l'allumage du carburant et l'expansion du cylindre en raison de la surpression résultante dans le même lieu physique. Ce n'est qu'en 1858, cependant, que Morley a produit un wagon à trois roues équipé d'un moteur à combustion interne qui fonctionnait au "gaz de charbon" et a parcouru 50 miles.

Une avancée clé dans la construction de moteurs à combustion interne a été la capacité de comprimer le gaz avant de l'enflammer, ce qui facilite la combustion du carburant; la pression et la température d'un gaz ont tendance à s'élever de concert, tandis que la réduction du volume d'un gaz (c'est-à-dire sa compression) augmente sa pression.

Dès que le moteur à combustion interne a commencé à approcher d'une taille à distance compacte, les ingénieurs et les rêveurs ont immédiatement commencé à rêver de la façon de les utiliser pour propulser les premières machines volantes.

Dans les années 1880, des inventeurs audacieux expérimentaient, sinon des machines volantes, des "machines sauteuses" qui utilisaient des pistons à vapeur ou à gaz. moteurs, certains atteignant 150 pieds, mais beaucoup d'autres étant détruits dans la lutte pour faire avancer les horizons d'observation humains et voyager frontières.

le frères Wright, Orville et Wilbur, sont célèbres aujourd'hui, mais ils étaient en fait des entrants un peu tardifs à la fin des années 1800 version de la « course à l'espace » qui se déroulera plus d'un demi-siècle plus tard entre les États-Unis et l'URSS Syndicat. En 1899, ils ont fait preuve de diligence raisonnable et ont beaucoup expérimenté avec des machines de planeur avant d'essayer de les équiper de moteurs, en apprenant ainsi plus sur l'aérodynamique sous-jacente.

Depuis le premier vol triomphal des frères Wright en 1903 à Kitty Hawk, en Caroline du Nord, le moteur à combustion a parcouru un long chemin. Pendant que moteurs à réaction sont utilisés aujourd'hui dans les gros avions commerciaux et autres avions de grande puissance, la plupart des avions plus petits et privés sont encore construits à l'aide d'hélices et de moteurs à combustion interne.

• Vous pouvez souvent voir des moteurs alternatifs pour avions appelés moteurs thermiques, mais tous les moteurs à combustion interne les moteurs sont des moteurs thermiques, les moteurs à combustion externe étant l'autre catégorie principale de chaleur moteurs.