Stempelmotorens historie

Hvis ikke for stempelmotor, ville flertallet av voksne i det moderne samfunnet ha det vanskelig å komme dit de trenger å være på daglig basis. Alle som kjører eller kjører i et konvensjonelt motorkjøretøy, er mottakeren av en slik motor (elektriske biler har ikke stempler, i stedet drives de bare av motorer.)

Også kjent som en stempelmotor, det viktigste kjennetegnet på disse motorene som de oversetter press til rotasjonsbevegelse. Denne rotasjonsbevegelsen - med andre ord bevegelse rundt en fysisk eller konseptuell akse - kan konverteres til translasjonell og andre former for bevegelse med letthet, som med dekkene til bilen din som ruller deg og resten av kjøretøyet hengt over dem nedover vei.

Det finnes forskjellige typer stempelmotorer, hvorav den mest kjente bare ble beskrevet - intern forbrenningsmotor, som inkluderer gassdrevne bilmotorer og andre undertyper. Blant de andre variantene av stempelmotorer er forbrenningsmotor og Stirling-motor.

Du lærer blant annet at atomkraftverk har mer til felles med Old West-lokomotiv enn du kanskje tror, ​​og i generell forståelse for hvordan behov og menneskelig oppfinnsomhet igjen har kombinert for å produsere noe bemerkelsesverdig og transformerende.

Av en eller annen grunn ser stemplene ut til å få mer oppmerksomhet fra hverdagens folk, så det som gjør dem funksjonelle, det er det sylindriske kammeret som huser dem. Uavhengig av beryktelse er stempel-og-sylinderen hjertet av den eneste enheten som uten tvil har forandret verden mer enn noen enkelt maskin, og det er forbrenningsmotoren.

Et stempel er i seg selv en sylinder med et lukket eller solid hode som beveger seg frem og tilbake i et større sylindrisk tilfelle, som er sylinderen på navnet er basert. Stempelet kan bevege seg imot væsketrykk eller beveges av væsketrykk. I en dampmotor er stempelet lukket i begge ender; en stang passerer gjennom midten, men skjøten er tett forseglet. I en bensinmotor er den åpen i den ene enden for å tillate svingning (frem og tilbake bevegelse) av andre bevegelige deler i motoren.

Bevegelsene til en stempelmotor er tett koordinert og orkestrert. En motor kan bestå av et enkelt stempel, selv om dette er uvanlig. Ulike konfigurasjoner inkludert flere stempel-og-sylinderkombinasjoner er mulige, inkludert rader, "vee" -former og "sikksakk" -kombinasjoner av disse.

Antall individuelle stempler til side, alle disse motorene oppfører seg på samme generelle måte, uavhengig av hvor mye kraft de kan generere eller hvilket drivstoff som tjener kilden til trykk i sylinder.

Det klassiske firetaktssyklus av en gjensidig motor har fire trinn, eller prosesser:

Inntak: I det første trinnet i firetaktsyklusen blir et drivstoff av noe slag tvunget inn i sylinderen gjennom en inntaksport på toppen, som skyver stempelet til bunnen av sylinderen.

Kompresjon: Stempelet skyves deretter tilbake til toppen, som komprimerer drivstoffet og tenner det via en tennplugg i de fleste motorer. I dieselmotorer er tilstrekkelig komprimering av drivstoff nok til å antenne det (løst sagt, i fysikk øker trykk og temperatur sammen.)

Tenning: Tenningen av drivstoffet skyver stempelet nedover igjen, og er dermed nyttig arbeid (en mengde i fysikk som ligner på brukbar energi) til motoren. Dette "slag" er alternativt kjent som forbrenning eller makt steg.

Eksos: Avfallskjemikaliene fra forbrenningen av drivstoffet slippes ut gjennom en eksosport, og syklusen gjentas. Til tross for at de fire slagene tilsynelatende er grundige, gjentas syklusen effektivt tusenvis av ganger i minuttet i standardbiler - omtrent 50 til 100 ganger per sekund.

• Du setter kanskje pris på for første gang på dette tidspunktet hvorfor motoren din strengt tatt trenger et smøremiddel eller motorolje; selv i en perfekt innstilt toppmotor, er det mye uunngåelig friksjon som må adresseres og spres på en eller annen måte.

Ovennevnte beskriver verden du bor i, hvor biler er praktisk talt universelle. Det var selvfølgelig ikke alltid slik, selv i relativt nylig menneskelig historie.

Den franske militæringeniøren Nicolas-Joseph Cugnot stod bak et av de første forsøkene på å få en væske av noe slag til å kjøre et stempel inne i en sylinder for å drive et kjøretøy. (EN væske er en gass eller en væske, slik som damp eller vann, førstnevnte er gassform av sistnevnte.) I 1769 bygde Cugnot en klønete trehjuls "damp" vogn "som var ment å bære kanoner og som klarte omtrent 3 miles i timen (5 kilometer i timen), men hadde en tendens til å gå ut av kontroll og brak.

Ved midten av 1800-tallet var dampkraften så utbredt at de medfølgende teknologiske gevinstene tillot store forbedringer. Damplokomotivet er et godt eksempel på en (nå foreldet) forbrenningsmotor: Utvendig fordi kull som ble antent og brent utenfor motoren (i en ovn) ble brukt til å koke store mengder vann og genererte damp som deretter ble pumpet inn i sylindrene inne i motoren.

I 1826, den amerikanske Samuel Morley sikret det første patentet på en slags motor som plasserte tenningen på drivstoffet og utvidelsen av sylinderen på grunn av den resulterende trykkforsterkningen på samme fysiske sted. Først i 1858 produserte Morley imidlertid en trehjulsvogn utstyrt med forbrenningsmotor som gikk på "kullgass" og gjorde en reise på 50 mil.

Et viktig fremskritt i konstruksjonen av forbrenningsmotorer var evnen til å komprimere gassen før den antennes, noe som gjør det lettere for drivstoffet å forbrenne; trykket og temperaturen til en gass har en tendens til å øke samtidig, mens å redusere volumet på en gass (dvs. komprimere den) øker trykket.

Så snart forbrenningsmotoren begynte å nærme seg en ekstern kompakt størrelse, begynte ingeniører og drømmere straks å drømme om hvordan de kunne brukes til å drive de første flymaskinene.

På 1880-tallet eksperimenterte dristige oppfinnere med, om ikke flygende maskiner, "hoppemaskiner" som brukte damp- eller gassdrevet stempel motorer, noen gjør det så langt som 150 fot, men mange andre blir ødelagt i kampen for å fremme menneskelig observasjonshorisont og reise grenser.

De Wright brødrene, Orville og Wilbur, er kjent i dag, men de var faktisk noe sent påmeldt på slutten av 1800-tallet versjon av "romløpet" som skulle utspille seg over et halvt århundre senere mellom USA og Sovjet Union. I 1899 gjorde de sin aktsomhet og eksperimenterte mye med glidemaskiner før de prøvde å utstyre dem med motorer, og lærte derved mer om den underliggende aerodynamikken.

Siden Wright-brødrenes første triumferende flytur i 1903 i Kitty Hawk, North Carolina, har forbrenningsmotoren kommet langt. Samtidig som jetmotorer brukes i dag i store kommersielle og andre kraftige fly, de fleste mindre og private fly er fortsatt bygget ved hjelp av propeller og forbrenningsmotor.

• Du kan ofte se stempelmotorer for fly som kalles varmemotorer, men all forbrenning motorer er varmemotorer, med forbrenningsmotorer som den andre primære varmekategorien motorer.