História do motor de pistão

Se não fosse pelo motor a pistão, a maioria dos adultos na sociedade moderna teria dificuldade em chegar onde precisam estar no dia a dia. Qualquer pessoa que dirige ou anda em um veículo motorizado convencional é beneficiário de tal motor (carros elétricos não têm pistões, em vez de serem movidos exclusivamente por motores.)

Também conhecido como motor alternativo, a principal marca registrada desses motores que eles traduzem a pressão em movimento rotacional. Este movimento rotacional - em outras palavras, movimento em torno de um eixo físico ou conceitual - pode ser convertido em translacional e outras formas de movimento com facilidade, como com os pneus do seu carro rolando você e o resto do veículo suspenso acima deles, descendo o estrada.

Existem vários tipos de motores de pistão, o mais familiar dos quais acabamos de descrever - o motor de combustão interna, que inclui motores automotivos movidos a gás e outros subtipos. Entre as outras variedades de motores a pistão estão os motor de combustão externa e a Motor Stirling.

Você aprenderá, entre outras coisas, que as usinas nucleares têm mais em comum com as locomotivas do Velho Oeste do que você imagina, e em geral, obtenha uma apreciação de como a necessidade e a engenhosidade humana mais uma vez se combinaram para produzir algo notável e transformador.

Por alguma razão, os pistões parecem receber mais atenção das pessoas comuns do que aquilo que os torna funcionais, que é a câmara cilíndrica que os abriga. Independentemente da notoriedade, o pistão-e-cilindro está no coração do único dispositivo que sem dúvida mudou o mundo mais do que qualquer máquina isolada, e esse é o motor de combustão interna.

Um pistão é em si um cilindro com uma cabeça fechada ou sólida que se move para frente e para trás dentro de uma caixa cilíndrica maior, que é o cilindro com o nome. O pistão pode se mover contra pressão do fluido ou ser movido pela pressão do fluido. Em uma máquina a vapor, o pistão é fechado em ambas as extremidades; uma haste passa pelo centro, mas a junta está hermeticamente fechada. Em um motor a gasolina, é aberto em uma extremidade para permitir a oscilação (movimento para frente e para trás) de outras peças móveis dentro do motor.

Os movimentos de um motor a pistão são fortemente coordenados e orquestrados. Um motor pode consistir em um único pistão, embora isso seja incomum. Várias configurações, incluindo várias combinações de pistão e cilindro, são possíveis, incluindo linhas, formas em "V" e combinações em "zigue-zague" destas.

Deixando de lado o número de pistões individuais, todos esses motores se comportam da mesma maneira geral, independentemente de quanta energia eles podem gerar ou qual combustível serve à fonte de pressão dentro do cilindro.

O clássico ciclo de quatro tempos de um motor recíproco apresenta quatro etapas ou processos:

Ingestão: Na primeira etapa do ciclo de quatro tempos, algum tipo de combustível é forçado para dentro do cilindro através de uma porta de entrada na parte superior, que empurra o pistão para a parte inferior do cilindro.

Compressão: O pistão é então empurrado de volta para o topo, o que comprime o combustível e o acende por meio de uma vela de ignição na maioria dos motores. Em motores a diesel, comprimir suficientemente o combustível é suficiente para acendê-lo (falando livremente, em física, a pressão e a temperatura aumentam juntas).

Ignição: A ignição do combustível empurra o pistão para baixo mais uma vez, gerando trabalhos (uma quantidade em física semelhante à energia utilizável) para o motor. Este "curso" é alternativamente conhecido como o combustão ou potência Passo.

Escape: Os resíduos químicos da combustão do combustível são emitidos por uma porta de exaustão e o ciclo se repete. Apesar da natureza aparentemente completa dos quatro cursos, o ciclo se repete com eficiência milhares de vezes por minuto em automóveis padrão - cerca de 50 a 100 vezes por segundo.

• Você pode estar entendendo totalmente, pela primeira vez neste ponto, por que seu motor requer estritamente um lubrificante ou óleo de motor; mesmo em um motor de última geração perfeitamente ajustado, isso é muito atrito inevitável que deve ser tratado e dissipado de alguma forma.

O anterior descreve o mundo em que você vive, onde os automóveis são virtualmente universais. Nem sempre foi assim, é claro, mesmo na história humana relativamente recente.

O engenheiro militar francês Nicolas-Joseph Cugnot estava por trás de uma das primeiras tentativas de obter algum tipo de fluido para acionar um pistão dentro de um cilindro com o propósito de alimentar um veículo. (UMA fluido é um gás ou um líquido, como vapor ou água, sendo o primeiro a forma gasosa do último.) Em 1769, Cugnot construiu um desajeitado "vapor de três rodas" vagão "que deveria transportar canhões e podia administrar cerca de 3 milhas por hora (5 quilômetros por hora), mas tinha uma tendência a ficar fora de controle e batida.

Em meados do século 19, a energia a vapor estava em uso tão difundido que os ganhos tecnológicos resultantes permitiram grandes melhorias. O trem de locomotiva a vapor é um grande exemplo de um motor de combustão externa (agora obsoleto): Externo porque carvão que foi aceso e queimado fora o motor (em uma fornalha) era usado para ferver grandes quantidades de água, gerando vapor que era bombeado para os cilindros dentro do motor.

Em 1826, o americano Samuel Morley garantiu a primeira patente para um tipo de motor que colocava a ignição do combustível e a expansão do cilindro devido ao aumento de pressão resultante no mesmo locus físico. Só em 1858, entretanto, Morley produziu um vagão de três rodas equipado com um motor de combustão interna que funcionava com "gás de carvão" e fez uma viagem de 80 quilômetros.

Um avanço chave na construção de motores de combustão interna foi a capacidade de comprimir o gás antes de acendê-lo, tornando mais fácil a combustão do combustível; a pressão e a temperatura de um gás tendem a aumentar em conjunto, ao passo que reduzir o volume de um gás (isto é, comprimi-lo) aumenta sua pressão.

Assim que o motor de combustão interna começou a se aproximar de um tamanho remotamente compacto, engenheiros e sonhadores imediatamente começaram a sonhar em como usá-los para acionar as primeiras máquinas voadoras.

Na década de 1880, inventores ousados ​​estavam experimentando, senão máquinas voadoras, "máquinas de salto" que usavam pistão movido a vapor ou gás motores, alguns chegando a 150 pés, mas muitos outros sendo destruídos na luta para avançar os horizontes de observação humanos e viajar fronteiras.

O irmãos Wright, Orville e Wilbur, são famosos hoje, mas eles chegaram tarde no final de 1800 versão da "corrida espacial" que se desenrolaria meio século depois entre os Estados Unidos e a União Soviética União. Em 1899, eles fizeram a devida diligência e experimentaram muito com máquinas de planar antes de tentar equipá-las com motores, aprendendo assim mais sobre a aerodinâmica subjacente.

Desde o primeiro voo triunfante dos irmãos Wright em 1903 em Kitty Hawk, Carolina do Norte, o motor de combustão já percorreu um longo caminho. Enquanto motores a jato são usados ​​hoje em grandes aeronaves comerciais e outras aeronaves de alta potência, a maioria dos aviões menores e particulares ainda são construídos com hélices e motores de combustão interna.

• Você pode frequentemente ver motores alternativos para aeronaves chamados motores térmicos, mas todos os motores são motores térmicos, com motores de combustão externa sendo a outra categoria primária de calor motores.