Ak nie pre piestový motor, väčšina dospelých v modernej spoločnosti by sa mala každodenne ťažko dostať tam, kde musia byť. Každý, kto jazdí alebo jazdí na konvenčnom motorovom vozidle, je z tohto motora prínosom (elektromobily nemajú piesty, ale sú poháňané výhradne motorom motory.)
Tiež známy ako a piestový motor, hlavný charakteristický znak týchto motorov premieňajú tlak na rotačný pohyb. Tento rotačný pohyb - inými slovami pohyb okolo fyzickej alebo koncepčnej osi - možno previesť na translačný a ľahké iné formy pohybu, ako napríklad to, keď vás pneumatiky v aute prevrátia a zvyšok vozidla zavesený nad nimi dolu cesta.
Existujú rôzne typy piestových motorov, z ktorých najznámejší bol práve popísaný - motor s vnútorným spaľovaním, ktorá zahŕňa automobilové motory na plyn a ďalšie podtypy. Medzi ďalšie odrody piestových motorov patria spaľovací motor a Stirlingov motor.
Dozviete sa okrem iného aj to, že jadrové elektrárne majú spoločné s lokomotívami starého západu viac, ako by ste si mysleli, a to všeobecne získať uznanie za to, ako sa potreba a ľudská vynaliezavosť opäť spojili, aby vytvorili niečo pozoruhodné a transformujúce sa.
Zostava piestu a valca
Z akýchkoľvek dôvodov sa zdá, že piesty získavajú viac pozornosti od každodenných ľudí, ako práve to, čo ich robí funkčnými, čo je valcová komora, v ktorej sú umiestnené. Bez ohľadu na povesť je piest a valec jadrom jediného zariadenia, ktoré pravdepodobne zmenilo svet viac ako ktorýkoľvek iný jednotlivý stroj, a to je spaľovací motor.
Piest je sám o sebe valec s uzavretou alebo pevnou hlavou, ktorý sa pohybuje tam a späť vo väčšom valcovom puzdre, ktorým je valec na základe názvu. Piest sa môže pohybovať proti tlaku kvapaliny alebo sa pohybovať tlakom kvapaliny. V parnom motore je piest na obidvoch koncoch uzavretý; stredom prechádza tyč, ale spoj je pevne utesnený. V benzínovom motore je na jednom konci otvorený, aby umožňoval osciláciu (pohyb tam a späť) ostatných pohyblivých častí v motore.
Ako funguje piestový motor
Pohyby piestového motora sú úzko koordinované a riadené. Motor môže pozostávať z jedného piestu, aj keď je to neobvyklé. Sú možné rôzne konfigurácie vrátane viacerých kombinácií piestu a valca, vrátane radov, tvarov „vee“ a „cik-cak“.
Ak odhliadneme od počtu jednotlivých piestov, všetky tieto motory sa správajú rovnako všeobecne, bez ohľadu na to, koľko energie môžu vyrobiť alebo aké palivo slúži ako zdroj tlaku v ESA valec.
Klasický štvortaktný cyklus recipročného motora obsahuje štyri kroky alebo procesy:
Príjem: V prvom kroku štvortaktného cyklu je palivo nejakého druhu vtláčané do valca cez nasávací otvor v hornej časti, ktorý tlačí piest na spodok valca.
Kompresia: Piest sa potom zatlačí späť na hornú časť, ktorá stláča palivo a zapaľuje ho pomocou sviečky vo väčšine motorov. V naftových motoroch stačí na jeho zapálenie dostatočné stlačenie paliva (voľne povedané, vo fyzike sa tlak a teplota spolu zvyšujú.)
Zapaľovanie: Zapaľovanie paliva opäť tlačí piest nadol, čo vytvára užitočné vlastnosti práca (veličina vo fyzike podobná využiteľnej energii) k motoru. Tento „úder“ je alternatívne známy ako spaľovanie alebo moc krok.
Výfuk: Odpadové chemikálie zo spaľovania paliva sú emitované cez výfukový otvor a cyklus sa opakuje. Napriek zdanlivo dôkladnej povahe štyroch zdvihov sa cyklus v štandardných automobiloch efektívne opakuje tisíckrát za minútu - asi 50 až 100-krát za sekundu.
- Možno v tomto okamihu prvýkrát úplne oceníte, prečo váš motor nevyhnutne vyžaduje mazivo alebo motorový olej; aj v perfektne vyladenom špičkovom motore je to veľa nevyhnutného trenia, ktoré treba nejako vyriešiť a rozptýliť.
Piestový motor s externým spaľovaním
Vyššie uvedené popisuje svet, v ktorom žijete, kde sú automobily prakticky univerzálne. Nie vždy to tak bolo, samozrejme, ani v relatívne nedávnej histórii človeka.
Francúzsky vojenský inžinier Nicolas-Joseph Cugnot bol za jedným z prvých pokusov dostať tekutinu nejakého druhu na pohon piestu vo vnútri valca na účely pohonu vozidla. (A. tekutina je plyn alebo kvapalina, napríklad para alebo voda, pričom prvá je plynná forma druhej.) V roku 1769 Cugnot postavil neohrabanú „trojkolesovú“ paru vagón “, ktorý mal niesť delá a dokázal zvládnuť asi 5 míľ za hodinu (5 kilometrov za hodinu), ale mal tendenciu vymknúť sa spod kontroly a zrážka.
V polovici 19. storočia bola parná energia taká rozšírená, že sprievodné technologické výdobytky umožňovali obrovské vylepšenia. Parný lokomotíva je skvelým príkladom (dnes už zastaraného) motora s vonkajším spaľovaním: Vonkajšie pretože uhlie, ktoré sa zapálilo a spálilo vonku motor (v peci) sa používal na varenie veľkého množstva vody za vzniku pary, ktorá sa potom čerpala do valcov vo vnútri motora.
Piestový spaľovací motor
V roku 1826 americký Samuel Morley zabezpečil prvý patent na akýsi motor, ktorý umiestnil zapaľovanie paliva a expanziu valca z dôvodu výsledného zvýšenia tlaku do toho istého fyzického miesta. Až v roku 1858 však spoločnosť Morley vyrobila trojkolesový vagón vybavený spaľovacím motorom, ktorý jazdil na „uhoľný plyn“ a prešiel cestu dlhú 50 míľ.
Kľúčovým pokrokom v konštrukcii spaľovacích motorov bola schopnosť stlačiť plyn pred jeho zapálením, čo uľahčuje spaľovanie paliva; tlak a teplota plynu majú tendenciu stúpať v zhode, zatiaľ čo zmenšovanie objemu plynu (to znamená jeho stlačenie) zvyšuje jeho tlak.
Len čo sa spaľovací motor začal blížiť k diaľkovo kompaktnej veľkosti, inžinieri a snílci okamžite začali snívať o tom, ako ich použiť na pohon prvých lietajúcich strojov.
Lietadlové motory
V 80. rokoch 19. storočia odvážni vynálezcovia experimentovali s „akokoľvek lietajúcimi strojmi“ s „hoppingovými strojmi“, ktoré používali piest na pary alebo plyn niektoré z nich dosiahli až 150 stôp, ale mnohé ďalšie boli zničené v boji za posun v ľudskom obzore a cestovanie hranice.
The Bratia Wrightovci„Orville a Wilbur“ sú dnes slávni, ale do konca 19. storočia boli v skutočnosti trochu neskoro verzia „vesmírnej rasy“, ktorá by sa mala odvíjať o pol storočia neskôr medzi USA a Sovietmi Únie. V roku 1899 vykonali náležitú starostlivosť a predtým, ako sa ich pokúsili vybaviť motormi, veľa experimentovali s kĺzavými strojmi, čím sa dozvedeli viac o základnej aerodynamike.
Od prvého triumfálneho letu bratov Wrightovcov v roku 1903 v Kitty Hawk v Severnej Karolíne prešiel spaľovací motor dlhú cestu. Zatiaľ čo prúdové motory sa dnes používajú vo veľkých komerčných a iných vysoko výkonných lietadlách, väčšina menších a súkromných lietadiel sa stále vyrába pomocou vrtúľ a spaľovacích motorov.
- Často môžete vidieť vratné motory pre lietadlá nazývané tepelné motory, ale všetky s vnútorným spaľovaním motory sú tepelné motory, pričom druhou primárnou kategóriou tepla sú motory s vonkajším spaľovaním motorov.