Als niet voor de zuigermotor, zou de meerderheid van de volwassenen in de moderne samenleving het elke dag moeilijk hebben om te komen waar ze moeten zijn. Iedereen die rijdt of rijdt in een conventioneel motorvoertuig is de begunstigde van een dergelijke motor (elektrische auto's hebben geen zuigers, maar worden puur aangedreven door motoren.)
Ook bekend als a zuigermotor, het belangrijkste kenmerk van deze motoren die: ze vertalen druk in roterende beweging. Deze rotatiebeweging – met andere woorden beweging om een fysieke of conceptuele as – kan worden omgezet in translationele en andere vormen van beweging met gemak, zoals met de banden van uw auto die u en de rest van het voertuig erboven laten rollen langs de weg.
Er bestaan verschillende soorten zuigermotoren, waarvan de meest bekende zojuist is beschreven: de verbrandingsmotor, waaronder automotoren op gas en andere subtypen. Onder de andere varianten van zuigermotoren zijn de externe verbrandingsmotor en de Stirlingmotor.
Je zult onder andere leren dat kerncentrales meer gemeen hebben met locomotieven uit het Oude Westen dan je zou denken, en in algemeen inzicht krijgen in hoe behoefte en menselijk vernuft opnieuw zijn gecombineerd om iets opmerkelijks en transformerends te produceren.
Het zuiger- en cilindersamenstel
Om welke reden dan ook, zuigers lijken meer aandacht te krijgen van gewone mensen dan juist datgene dat ze functioneel maakt, namelijk de cilindrische kamer waarin ze zijn ondergebracht. Ongeacht de bekendheid, de zuiger-en-cilinder vormt het hart van het enige apparaat dat de wereld aantoonbaar meer heeft veranderd dan welke machine dan ook, en dat is de verbrandingsmotor.
Een zuiger is zelf een cilinder met een gesloten of massieve kop die heen en weer beweegt binnen een grotere cilindrische behuizing, waarop de cilinder op de naam gebaseerd is. De zuiger kan bewegen tegen vloeistofdruk of worden verplaatst door vloeistofdruk. In een stoommachine is de zuiger aan beide uiteinden gesloten; een staaf gaat door het midden, maar de verbinding is goed afgesloten. In een benzinemotor is het aan één uiteinde open om de oscillatie (heen en weer beweging) van andere bewegende delen in de motor mogelijk te maken.
Hoe een zuigermotor werkt
De bewegingen van een zuigermotor zijn strak gecoördineerd en georkestreerd. Een motor kan bestaan uit een enkele zuiger, hoewel dit ongebruikelijk is. Er zijn verschillende configuraties mogelijk, waaronder meerdere zuiger-cilindercombinaties, waaronder rijen, "vee" -vormen en "zigzag" -combinaties hiervan.
Afgezien van het aantal individuele zuigers, gedragen al deze motoren zich op dezelfde algemene manier, ongeacht hoeveel vermogen ze kunnen genereren of welke brandstof de drukbron in de cilinder.
De klassieke viertaktcyclus van een wederzijdse motor bestaat uit vier stappen of processen:
Inname: In de eerste stap van de viertaktcyclus wordt een soort brandstof in de cilinder geperst via een inlaatpoort aan de bovenkant, die de zuiger naar de onderkant van de cilinder duwt.
Compressie: De zuiger wordt dan teruggeduwd naar boven, die de brandstof comprimeert en ontsteekt via een bougie in de meeste motoren. In dieselmotoren is voldoende compressie van de brandstof voldoende om deze te ontsteken (losjes gesproken, in de natuurkunde, stijgen druk en temperatuur samen).
Ontsteking: De ontsteking van de brandstof duwt de zuiger weer naar beneden, waardoor nuttige werk (een hoeveelheid in de natuurkunde verwant aan bruikbare energie) aan de motor. Deze "beroerte" is ook wel bekend als de verbranding of macht stap.
Uitlaat: De afvalchemicaliën van de verbranding van de brandstof worden uitgestoten via een uitlaatpoort en de cyclus herhaalt zich. Ondanks de ogenschijnlijk grondige aard van de vier slagen, herhaalt de cyclus zich efficiënt duizenden keren per minuut in standaard auto's - ongeveer 50 tot 100 keer per seconde.
- U begrijpt op dit punt misschien voor het eerst volledig waarom uw motor strikt een smeermiddel of motorolie nodig heeft; zelfs in een perfect afgestelde topmotor is dat een hoop onvermijdelijke wrijving die op de een of andere manier moet worden aangepakt en afgevoerd.
De externe verbrandingszuigermotor
Het voorgaande beschrijft de wereld waarin u leeft, waar auto's vrijwel universeel zijn. Dat was natuurlijk niet altijd zo, zelfs niet in de relatief recente menselijke geschiedenis.
De Franse militair ingenieur Nicolas-Joseph Cugnot zat achter een van de eerste pogingen om een of andere vloeistof een zuiger in een cilinder te laten drijven om een voertuig aan te drijven. (EEN vloeistof is een gas of een vloeistof, zoals stoom of water, waarbij de eerste de gasvorm van de laatste is.) In 1769 bouwde Cugnot een onhandige driewielige "stoom" wagon" die bedoeld was om kanonnen te vervoeren en ongeveer 5 kilometer per uur kon halen, maar de neiging had om uit de hand te lopen en Botsing.
Tegen het midden van de 19e eeuw was stoomkracht zo wijdverbreid dat de daarmee gepaard gaande technologische vooruitgang enorme verbeteringen mogelijk maakte. De stoomlocomotieftrein is een goed voorbeeld van een (inmiddels verouderde) externe verbrandingsmotor: Extern omdat steenkool die werd ontstoken en verbrand buiten de motor (in een oven) werd gebruikt om grote hoeveelheden water te koken, waarbij stoom werd gegenereerd die vervolgens in de cilinders in de motor werd gepompt.
De interne verbrandingszuigermotor Internal
In 1826, de Amerikaanse Samuel Morley bemachtigde het eerste patent voor een soort motor die de ontsteking van de brandstof en de uitzetting van de cilinder plaatste vanwege de resulterende drukverhoging in dezelfde fysieke plaats. Pas in 1858 produceerde Morley echter een driewielige wagen uitgerust met een verbrandingsmotor die op "kolengas" liep en een reis van 80 mijl maakte.
Een belangrijke vooruitgang bij de constructie van verbrandingsmotoren was de mogelijkheid om het gas te comprimeren voordat het wordt ontstoken, waardoor het gemakkelijker wordt voor de brandstof om verbranding te ondergaan; de druk en temperatuur van een gas hebben de neiging om samen te stijgen, terwijl het verminderen van het volume van een gas (dat wil zeggen, het comprimeren) de druk verhoogt.
Zodra de verbrandingsmotor een enigszins compact formaat begon te naderen, begonnen ingenieurs en dromers onmiddellijk te dromen over hoe ze deze konden gebruiken om de eerste vliegmachines aan te drijven.
Vliegtuigmotoren
Tegen de jaren 1880 experimenteerden gedurfde uitvinders met, zo niet vliegmachines, "springmachines" die stoom- of gasaangedreven zuigers gebruikten. motoren, sommige tot wel 50 voet, maar vele anderen worden vernietigd in de strijd om de menselijke waarnemingshorizon te vergroten en te reizen grenzen.
De Wright broers, Orville en Wilbur, zijn tegenwoordig beroemd, maar ze waren eigenlijk wat late nieuwkomers in de late jaren 1800 versie van de "ruimtewedloop" die zich meer dan een halve eeuw later zou ontvouwen tussen de Verenigde Staten en de Sovjet Unie. In 1899 deden ze hun due diligence en experimenteerden ze veel met zweefvliegtuigen voordat ze probeerden ze uit te rusten met motoren, waardoor ze meer leerden over de onderliggende aerodynamica.
Sinds de eerste triomfantelijke vlucht van de gebroeders Wright in 1903 in Kitty Hawk, North Carolina, heeft de verbrandingsmotor een lange weg afgelegd. Terwijl Jet motoren worden tegenwoordig gebruikt in grote commerciële en andere krachtige vliegtuigen, de meeste kleinere en particuliere vliegtuigen worden nog steeds gebouwd met behulp van propellers en verbrandingsmotoren.
- U ziet vaak zuigermotoren voor vliegtuigen die warmtemotoren worden genoemd, maar alle interne verbranding motoren zijn warmtemotoren, waarbij externe verbrandingsmotoren de andere primaire categorie van warmte zijn motoren.