¿Quién inventó el motor de combustión interna?
Desde su aparición en la década de 1960, el motor de combustión interna de pistón se ha convertido en una máquina relativamente completa después de mejoras y desarrollo continuos. Se utiliza ampliamente debido a su alta eficiencia térmica, amplio rango de potencia y velocidad, combinación conveniente y buena maniobrabilidad. Varios automóviles, tractores, maquinaria agrícola, maquinaria de construcción, pequeñas centrales eléctricas móviles y vehículos de combate en todo el mundo funcionan con motores de combustión interna. Los barcos mercantes marítimos, los barcos fluviales interiores y los barcos convencionales, así como algunos aviones pequeños, también son propulsados por motores de combustión interna. El número de motores de combustión interna ocupa el primer lugar en la maquinaria eléctrica del mundo y ocupa una posición muy importante en las actividades humanas.
El motor de combustión interna de pistón se originó a partir de la explosión de pólvora para obtener energía, pero no tuvo éxito porque la combustión de la pólvora era difícil de controlar. En 1794, un ciudadano británico propuso obtener energía a partir de la combustión de combustible y propuso por primera vez el concepto de mezclar combustible y aire. En 1833, el inglés Wright propuso un diseño que utilizaba directamente la presión de combustión para empujar el pistón para realizar trabajo.
Se propusieron diversos esquemas de motores de combustión interna, pero no se implementaron hasta mediados del siglo XIX. No fue hasta 1860 que el francés Lenoir imitó la estructura de una máquina de vapor y diseñó y fabricó el primer motor de gas práctico. Se trata de un motor de combustión interna de encendido por gas, sin compresión y con encendido eléctrico. Lenoir fue el primero en utilizar anillos de pistón elásticos en motores de combustión interna. La eficiencia térmica de este motor de gas es de aproximadamente el 4%.
Barnett del Reino Unido abogó una vez por comprimir la mezcla combustible antes de la ignición. Más tarde, alguien escribió un artículo sobre el importante papel de comprimir la mezcla combustible y señaló que la compresión puede mejorar en gran medida la eficiencia del lenoir interno. motor de combustión. En 1862, el científico francés Rosa analizó teóricamente el proceso térmico del motor de combustión interna y propuso la necesidad de mejorar la eficiencia del motor de combustión interna. Este fue el primer ciclo de trabajo de cuatro tiempos.
En 1876, el inventor alemán Otto fabricó con éxito el primer motor de combustión interna de cuatro tiempos, monocilíndrico, horizontal, de pistón alternativo y de 3,2 kW (4,4 CV), que todavía utilizaba gas como combustible y utilizaba ignición por llama. , velocidad 156,7 rpm, relación de compresión 2,66, eficiencia térmica 14. En ese momento, tanto la potencia como la eficiencia térmica eran las más altas.
El motor de combustión interna Otto se ha popularizado y sus prestaciones están mejorando. En 1880, la potencia de una sola máquina alcanzaba los 11~15 kW (15~20hp), y en 1893 se aumentó a 150 kW. A medida que aumenta la relación de compresión, también aumenta la eficiencia térmica. La eficiencia térmica fue del 15,5% en 1886 y alcanzó entre el 20 y el 26% en 1897. En 1881, el ingeniero británico Clark desarrolló con éxito el primer motor de gas de dos tiempos y lo exhibió en la Exposición de París.
Con el desarrollo del petróleo, la gasolina y el diésel, que son más fáciles de transportar y transportar que el gas, han atraído la atención de la gente. En primer lugar, se ha probado con gasolina volátil. En 1883, la empresa alemana Daimler fabricó con éxito el primer motor vertical de gasolina, que se caracterizaba por su peso ligero y su alta velocidad. En aquel momento, la velocidad de otros motores de combustión interna no superaba las 200 rpm, pero saltaba a 800 rpm, lo que era especialmente adecuado para las necesidades de la maquinaria de transporte. De 1885 a 1886, el motor de gasolina funcionó con éxito como fuente de energía para los automóviles, lo que impulsó en gran medida el desarrollo de los automóviles. Al mismo tiempo, el desarrollo de los automóviles ha impulsado el perfeccionamiento y perfeccionamiento de los motores de gasolina. Pronto, los motores de gasolina se utilizaron para impulsar los barcos.
En 1892, el ingeniero alemán Diesel se inspiró en las explosiones de polvo en los molinos harineros e imaginó comprimir fuertemente el aire aspirado en el cilindro para hacer que su temperatura excediera la temperatura de autoignición del combustible, y luego soplar el combustible en el cilindro con un cilindro de aire a alta presión, provocando que se encienda. Su primer motor de combustión interna de encendido por compresión (motor diésel) se desarrolló con éxito en 1897, abriendo un nuevo camino para el desarrollo de motores de combustión interna.
Los motores diésel comenzaron a intentar implementar el ciclo de Carnot en el motor de combustión interna para obtener la mayor eficiencia térmica, pero en realidad consiguieron una combustión aproximadamente isobárica con una eficiencia térmica del 26%. La aparición del motor de combustión interna de encendido por compresión ha despertado un gran interés en la industria de maquinaria mundial. El motor de combustión interna de encendido por compresión también recibe el nombre de motor diésel en honor a su inventor.
Este tipo de motor de combustión interna utilizará principalmente diésel como combustible en el futuro, por lo que también se le llama motor diésel. En 1898, el motor diésel se utilizó por primera vez en un grupo electrógeno estacionario. En 1903, se utilizó como fuente de energía para buques mercantes. En 1904, se instaló en barcos. Se fabricó la locomotora de combustión interna. Comenzó a utilizarse en automóviles y maquinaria agrícola hacia 1920.
Mucho antes del nacimiento del motor de combustión interna de pistón alternativo, la gente intentó construir un motor de combustión interna de pistón rotativo, pero todos fracasaron.
No fue hasta 1954 que Wankel, un ingeniero de la República Federal de Alemania, resolvió el problema del sellado y desarrolló un motor de pistón rotativo en 1957, llamado motor Wankel. Tiene un pistón giratorio aproximadamente triangular que gira dentro de un cilindro específicamente contorneado y funciona según el ciclo Otto. Este tipo de motor tiene las ventajas de alta potencia, tamaño pequeño, pequeña vibración, operación estable, estructura simple y fácil mantenimiento. Sin embargo, debido a su escasa economía de combustible, bajo par a baja velocidad y rendimiento de escape insatisfactorio, solo se utiliza en ciertos modelos.