Udviklingshistorie af forbrændingsmotorer
Forbrændingsmotorer stammer fra den hollandske fysiker Huygens forskning i at bruge krudteksplosion til at opnå strøm, men var mislykkede på grund af vanskeligheden ved at kontrollere krudtforbrændingen. I 1794 foreslog englænderen Streit at få strøm fra forbrænding af brændstof og foreslog først konceptet med at blande brændstof med luft. I 1833 foreslog den britiske mand Wright et design, der direkte udnytter forbrændingstrykket til at skubbe stemplet til arbejde.
I midten af -19th århundrede perfektionerede videnskabsmænd teorien om termisk omdannelse af mekanisk kraft genereret ved afbrænding af kulgas, benzin og diesel. Dette lagde grundlaget for opfindelsen af forbrændingsmotoren. Siden dens fremkomst i 1860'erne er forbrændingsmotorer af stempeltypen løbende blevet forbedret og udviklet og er blevet et relativt komplet maskineri. Det har været meget brugt på grund af dets høje termiske effektivitet, brede effekt- og hastighedsområde, bekvem matchning og gode manøvredygtighed. Alle typer biler, traktorer, landbrugsmaskiner, ingeniørmaskiner, små mobile kraftværker og tanke rundt om i verden er drevet af forbrændingsmotorer. Maritime handelsskibe, indre fartøjer og konventionelle fartøjer, samt nogle små fly, drives også frem af forbrændingsmotorer.
I 1860 efterlignede Lenois fra Frankrig strukturen af en dampmaskine og designede og fremstillede den første praktiske gasmotor. Dette er en forbrændingsmotor, der er ukomprimeret, elektrisk antændt og bruger oplyst gas. Lenois brugte først elastiske stempelringe i forbrændingsmotorer. Den termiske effektivitet af denne gasmaskine er omkring 4%. Barnett fra Storbritannien gik ind for at komprimere brændbare blandinger før antændelse og skrev senere artikler, der diskuterede den vigtige rolle af komprimering af brændbare blandinger, og påpegede, at kompression i høj grad kan forbedre effektiviteten af Lenois forbrændingsmotor.
I 1862 foreslog den franske videnskabsmand Rosa kravet om at forbedre effektiviteten af forbrændingsmotorer efter at have udført en teoretisk analyse af den termodynamiske proces, som var den tidligste firetakts arbejdscyklus.
I 1876 anvendte den tyske opfinder Otto princippet fra Rosa til at skabe den første frem- og tilbagegående stikprop, enkeltcylindret, vandret, 3,2 kW (4,4 hestekræfter) firetakts forbrændingsmotor. Den bruger stadig gas som brændstof, bruger flammetænding, har en hastighed på 156,7 rpm, et kompressionsforhold på 2,66, en termisk virkningsgrad på 14 % og kører jævnt. På det tidspunkt var det den højeste i både effekt og termisk effektivitet. Otto forbrændingsmotoren er blevet promoveret, og dens ydeevne forbedres også.
udviklede den første totakts gasmotor og udstillede den på Paris-udstillingen. Med udviklingen af petroleum har benzin og diesel, som er lettere at transportere end gas, tiltrukket folks opmærksomhed. Den første, der skal testes, er benzin, som er let flygtig.
I 1883 skabte Daimler i Tyskland med succes den første vertikale benzinmotor, som var karakteriseret ved lav vægt og høj hastighed. På det tidspunkt oversteg hastigheden af andre forbrændingsmotorer ikke 200 omdrejninger i minuttet, men den sprang til 800 omdrejninger i minuttet, især velegnet til kravene til transportmaskiner.
I 1892 blev den tyske ingeniør Diesel inspireret af en støveksplosion i en melmølle og forestillede sig en høj komprimering af luften, der blev suget ind i cylinderen, hvilket fik dens temperatur til at overstige brændstoffets selvantændelsestemperatur. Derefter blev højtryksluft blæst ind i cylinderen for at antænde og brænde. Hans banebrydende forbrændingsmotor med kompressionstænding (dieselmotor) blev med succes udviklet i 1897, hvilket åbnede nye veje for udvikling af forbrændingsmotorer. Diesel begyndte at stræbe efter at opnå Carnot-cyklus i forbrændingsmotorer for at opnå den højeste termiske effektivitet, men i virkeligheden opnåede han en omtrentlig isobarisk forbrænding med en termisk effektivitet på 26%. Fremkomsten af forbrændingsmotoren med kompressionstænding har vakt stor interesse i verdens maskinindustri, og forbrændingsmotoren med kompressionstænding er også opkaldt dieselmotoren efter dens opfinder. Denne type forbrændingsmotorer vil for det meste bruge diesel som brændstof i fremtiden, så den er også kendt som en dieselmotor.
I 1898 blev dieselmotorer første gang brugt i faste generatorsæt.
Den blev brugt som strømkilde til kommercielle skibe i 1903 og installeret på skibe i 1904.
Det første dieseldrevne lokomotiv blev bygget i 1913.
Omkring 1920 begyndte den at blive brugt i biler og landbrugsmaskiner.
I 1957 udviklede den tyske forbundsingeniør Wankel en roterende stempelmotor, kendt som Wankel-motoren. Den har et roterende stempel med en omtrentlig trekant, som udfører rotationsbevægelse inden for en bestemt cylinderoverflade og fungerer i en Otto-cyklus.
De fire store forskningsinstitutioner for forbrændingsmotorer verden over
1. AVL List GmbH
Den østrigske AVL-virksomhed blev etableret i 1948. Virksomheden er nu en højteknologisk virksomhed med høj synlighed og godt omdømme i den globale bil- og motorindustri. Det er verdens største private virksomhed, der beskæftiger sig med design og udvikling af forbrændingsmotorer, forskning og analyse af drivlinjer samt udvikling og fremstilling af testsystemer og udstyr.
2. FEV Engine Technology GmbH, Tyskland
FEV i Tyskland er en af verdens fire autoritative forsknings- og udviklingsinstitutioner for forbrændingsmotorer. Hovedsagelig beskæftiget med forskning og udvikling af motorteknologi, produktion og testudstyr relateret til motorer.
3. Ricardo, Storbritannien.
Ricardo Company blev grundlagt af sin grundlægger Sir Harry Ricardo i 1915 og har en historie på 106 år. I 1915 etablerede Harry Ricciardo et firma kaldet "Engine Patents Ltd", som nu er forgængeren til Ricciardo. Et af hans vigtigste forskningsprojekter handler om spørgsmålet om motorens tændingsfremføringsvinkel. Han byggede en unik variabel kompressionstestmotor - E35 forskningsmotor, som bruges til at måle det højest tilgængelige kompressionsforhold (angiver detonationstærskel) for nøjagtigt at analysere brændstofs forbrændingskarakteristika. Fødslen og det efterfølgende forskningsarbejde af denne motor etablerede det brændstofoktantalssystem, vi ser i dag.
4. Sydvest Forskning Institut®, SwRI
Southwest Research Institute ®, SwRI (Southwest Research Institute) blev etableret i 1947 som en uafhængig, non-profit applikationsforsknings- og udviklingsorganisation med speciale i teknologiudvikling og -overførsel. Det er en af de største virksomheder i USA af sin art, der udfører forskning for offentlige og globale industrielle kunder under kontrakter. Instituttets forsknings- og udviklingsvirksomhed omfatter miljøvidenskab, motordesign og -forsøg, brændstoffer, materialer, smøremidler, emissioner, væsketeknik, bioteknologi, rumvidenskab, håndtering af atomaffald osv. Det har i alt 11 afdelinger under sin jurisdiktion.