Utviklingshistorie av forbrenningsmotorer
Forbrenningsmotorer stammet fra forskningen til den nederlandske fysikeren Huygens på bruk av krutteksplosjon for å få kraft, men var mislykket på grunn av vanskeligheten med å kontrollere kruttforbrenningen. I 1794 foreslo engelskmannen Streit å skaffe kraft fra forbrenning av drivstoff og foreslo først konseptet med å blande drivstoff med luft. I 1833 foreslo den britiske mannen Wright et design som direkte utnytter forbrenningstrykk for å skyve stempelet for arbeid.
På midten av -19th århundre perfeksjonerte forskere teorien om termisk konvertering mekanisk kraft generert ved å brenne kullgass, bensin og diesel. Dette la grunnlaget for oppfinnelsen av forbrenningsmotoren. Siden fremveksten på 1860-tallet har forbrenningsmotorer av stempeltypen blitt kontinuerlig forbedret og utviklet, og har blitt et relativt komplett maskineri. Den har blitt mye brukt på grunn av sin høye termiske effektivitet, brede kraft- og hastighetsområde, praktisk matching og gode manøvrerbarhet. Alle typer biler, traktorer, landbruksmaskiner, ingeniørmaskiner, små mobile kraftstasjoner og tanker rundt om i verden drives av forbrenningsmotorer. Maritime handelsskip, innlandsfartøyer og konvensjonelle fartøyer, samt noen småfly, drives også av forbrenningsmotorer.
I 1860 imiterte Lenois fra Frankrike strukturen til en dampmaskin og designet og produserte den første praktiske gassmotoren. Dette er en forbrenningsmotor som er ukomprimert, elektrisk antent og bruker opplyst gass. Lenois tok først i bruk elastiske stempelringer i forbrenningsmotorer. Den termiske effektiviteten til denne gassmaskinen er omtrent 4%. Barnett fra Storbritannia tok til orde for å komprimere brennbare blandinger før tenning, og skrev senere artikler som diskuterte den viktige rollen til å komprimere brennbare blandinger, og påpekte at komprimering i stor grad kan forbedre effektiviteten til Lenois forbrenningsmotor.
I 1862 foreslo den franske forskeren Rosa kravet om å forbedre effektiviteten til forbrenningsmotorer etter å ha utført en teoretisk analyse av den termodynamiske prosessen, som var den tidligste firetakts arbeidssyklusen.
I 1876 brukte den tyske oppfinneren Otto prinsippet til Rosa for å lage den første frem- og tilbakegående pluggen, ensylinder, horisontal, 3,2 kW (4,4 hestekrefter) firetakts forbrenningsmotor. Den bruker fortsatt gass som drivstoff, bruker flammetenning, har en hastighet på 156,7 rpm, et kompresjonsforhold på 2,66, en termisk virkningsgrad på 14 %, og går jevnt. På den tiden var den høyest i både kraft og termisk effektivitet. Otto-forbrenningsmotoren har blitt promotert, og ytelsen blir også bedre.
utviklet den første totaktsgassmotoren og stilte den ut på Paris-utstillingen. Med utviklingen av petroleum har bensin og diesel, som er lettere å transportere enn gass, vakt folks oppmerksomhet. Den første som testes er bensin, som er lett flyktig.
I 1883 skapte Daimler i Tyskland med suksess den første vertikale bensinmotoren, som var preget av lav vekt og høy hastighet. På den tiden oversteg ikke hastigheten til andre forbrenningsmotorer 200 omdreininger per minutt, men den hoppet til 800 omdreininger per minutt, spesielt egnet for kravene til transportmaskiner.
I 1892 ble den tyske ingeniøren Diesel inspirert av en støveksplosjon i en melmølle og så for seg å kraftig komprimere luften som ble sugd inn i sylinderen, noe som førte til at temperaturen oversteg drivstoffets selvantennelsestemperatur. Deretter ble høytrykksluft blåst inn i sylinderen for å antennes og brenne. Hans banebrytende forbrenningsmotor med kompresjonstenning (dieselmotor) ble vellykket utviklet i 1897, og åpnet nye veier for utvikling av forbrenningsmotorer. Diesel begynte å strebe etter å oppnå Carnot-syklus i forbrenningsmotorer for å oppnå den høyeste termiske effektiviteten, men i virkeligheten oppnådde han en omtrentlig isobarisk forbrenning med en termisk effektivitet på 26%. Fremveksten av forbrenningsmotoren med kompresjonstenning har vakt stor interesse i verdens maskinindustri, og forbrenningsmotoren med kompresjonstenning er også kalt dieselmotoren etter oppfinneren. Denne typen forbrenningsmotorer vil for det meste bruke diesel som drivstoff i fremtiden, så den er også kjent som en dieselmotor.
I 1898 ble dieselmotorer først brukt i faste generatorsett.
Den ble brukt som strømkilde for kommersielle skip i 1903 og installert på skip i 1904.
Det første dieseldrevne lokomotivet ble bygget i 1913.
Rundt 1920 begynte den å bli brukt i biler og landbruksmaskiner.
I 1957 utviklet den tyske forbundsingeniøren Wankel en roterende stempelmotor, kjent som Wankel-motoren. Den har et roterende stempel med en omtrentlig trekant, som utfører rotasjonsbevegelse innenfor en bestemt sylinderflate og opererer i en Otto-syklus.
De fire store forskningsinstitusjonene for forbrenningsmotorer over hele verden
1. AVL List GmbH
Det østerrikske AVL-selskapet ble etablert i 1948. Selskapet er nå et høyteknologisk selskap med høy synlighet og godt rykte i den globale bil- og motorindustrien. Det er verdens største private selskap engasjert i design og utvikling av forbrenningsmotorer, forskning og analyse av drivlinjer, samt utvikling og produksjon av testsystemer og utstyr.
2. FEV Engine Technology GmbH, Tyskland
FEV i Tyskland er en av verdens fire autoritative forsknings- og utviklingsinstitusjoner for forbrenningsmotorer. Hovedsakelig engasjert i forskning og utvikling av motorteknologi, produksjon og testing av utstyr knyttet til motorer.
3. Ricardo, Storbritannia.
Ricardo Company ble grunnlagt av sin grunnlegger Sir Harry Ricardo i 1915 og har en historie på 106 år. I 1915 etablerte Harry Ricciardo et selskap kalt "Engine Patents Ltd", som nå er forgjengeren til Ricciardo. Et av hovedforskningsprosjektene hans handler om spørsmålet om motorens fremgangsvinkel for tenningen. Han bygde en unik testmotor med variabel kompresjon - E35 forskningsmotor, som brukes til å måle det høyeste tilgjengelige kompresjonsforholdet (som indikerer detonasjonsterskel) for nøyaktig å analysere forbrenningsegenskapene til drivstoff. Fødselen og det påfølgende forskningsarbeidet til denne motoren etablerte drivstoffoktansystemet vi ser i dag.
4. Southwest Research Institute®, SwRI
Southwest Research Institute ®, SwRI (Southwest Research Institute) ble etablert i 1947 som en uavhengig, non-profit organisasjon for applikasjonsforskning og utvikling som spesialiserer seg på teknologiutvikling og -overføring. Det er en av de største foretakene i USA i sitt slag, og driver forskning for offentlige og globale industrielle kunder under kontrakter. Instituttets forsknings- og utviklingsvirksomhet omfatter miljøvitenskap, motordesign og eksperimentering, drivstoff, materialer, smøremidler, utslipp, væsketeknikk, bioteknologi, romvitenskap, håndtering av kjernefysisk avfall, etc. Det har totalt 11 avdelinger under sin jurisdiksjon.