تاریخچه توسعه موتورهای احتراق داخلی
موتورهای احتراق داخلی از تحقیقات فیزیکدان هلندی هویگنس در مورد استفاده از انفجار باروت برای به دست آوردن قدرت نشأت گرفتند، اما به دلیل دشواری در کنترل احتراق باروت ناموفق بودند. در سال 1794 استریت انگلیسی به دست آوردن قدرت از احتراق سوخت را پیشنهاد کرد و برای اولین بار مفهوم مخلوط کردن سوخت با هوا را ارائه کرد. در سال 1833، مرد انگلیسی رایت طرحی را پیشنهاد کرد که مستقیماً از فشار احتراق برای فشار دادن پیستون برای کار استفاده می کند.
در اواسط قرن-19، دانشمندان نظریه تبدیل حرارتی قدرت مکانیکی تولید شده از سوزاندن گاز زغال سنگ، بنزین و گازوئیل را تکمیل کردند. این پایه و اساس اختراع موتور احتراق داخلی را گذاشت. از زمان ظهور آن در دهه 1860، موتورهای احتراق داخلی پیستونی به طور مداوم بهبود یافته و توسعه یافته اند و به ماشین آلات نسبتا کامل تبدیل شده اند. به دلیل راندمان حرارتی بالا، دامنه قدرت و سرعت گسترده، تطابق راحت و مانور خوب، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته است. انواع ماشین ها، تراکتورها، ماشین آلات کشاورزی، ماشین آلات مهندسی، نیروگاه های کوچک سیار و مخازن در سراسر جهان با موتورهای احتراق داخلی کار می کنند. کشتیهای تجاری دریایی، کشتیهای داخلی و کشتیهای معمولی و همچنین برخی از هواپیماهای کوچک نیز توسط موتورهای احتراق داخلی به حرکت در میآیند.
در سال 1860 لنویز فرانسوی از ساختار یک موتور بخار تقلید کرد و اولین موتور گازی عملی را طراحی و ساخت. این یک موتور احتراق داخلی است که فشرده نشده، با احتراق الکتریکی و از گاز روشن استفاده می کند. لنویس برای اولین بار از رینگ های پیستون الاستیک در موتورهای احتراق داخلی استفاده کرد. راندمان حرارتی این دستگاه گازسوز حدود 4 درصد است. بارنت از بریتانیا از فشردهسازی مخلوطهای قابل احتراق قبل از احتراق حمایت کرد و بعداً مقالاتی در مورد نقش مهم فشردهسازی مخلوطهای قابل احتراق نوشت و اشاره کرد که فشردهسازی میتواند کارایی موتور احتراق داخلی Lenois را تا حد زیادی بهبود بخشد.
در سال 1862، دانشمند فرانسوی روزا، پس از انجام یک تحلیل نظری از فرآیند ترمودینامیکی، که اولین چرخه کاری چهار زمانه بود، الزامی برای بهبود کارایی موتورهای احتراق داخلی را پیشنهاد کرد.
در سال 1876، Otto مخترع آلمانی اصل روزا را برای ایجاد اولین دوشاخه رفت و برگشتی، تک سیلندر، افقی، 3.2 کیلووات (4.4 اسب بخار) چهار زمانه موتور احتراق داخلی به کار برد. هنوز هم از گاز به عنوان سوخت استفاده می کند، از احتراق با شعله استفاده می کند، دارای سرعت 156.7 دور در دقیقه، نسبت تراکم 2.66، بازده حرارتی 14 درصد است و به آرامی کار می کند. در آن زمان بالاترین راندمان قدرت و حرارت را داشت. موتور احتراق داخلی اتو ارتقا یافته و عملکرد آن نیز در حال بهبود است.
اولین موتور گازسوز دو زمانه را توسعه داد و آن را در نمایشگاه پاریس به نمایش گذاشت. با توسعه نفت، بنزین و گازوئیل که حمل و نقل آنها راحت تر از گاز است، توجه مردم را به خود جلب کرده است. اولین مورد آزمایش بنزین است که به راحتی فرار است.
در سال 1883، دایملر در آلمان با موفقیت اولین موتور بنزینی عمودی را ایجاد کرد که با وزن سبک و سرعت بالا مشخص می شد. در آن زمان سرعت سایر موتورهای احتراق داخلی از 200 دور در دقیقه تجاوز نمی کرد، اما به 800 دور در دقیقه رسید، مخصوصاً برای نیازهای ماشین آلات حمل و نقل مناسب است.
در سال 1892، مهندس آلمانی دیزل از انفجار گرد و غبار در یک آسیاب آرد الهام گرفت و تصور کرد که هوای مکیده شده به سیلندر را به شدت فشرده می کند و باعث می شود دمای آن از دمای خود اشتعال سوخت بیشتر شود. سپس هوای پرفشار به داخل سیلندر دمیده شد تا مشتعل شود و بسوزد. موتور احتراق داخلی پیشگام او (موتور دیزل) با موفقیت در سال 1897 توسعه یافت و راه های جدیدی را برای توسعه موتورهای احتراق داخلی باز کرد. دیزل شروع به تلاش برای دستیابی به چرخه کارنو در موتورهای احتراق داخلی برای دستیابی به بالاترین راندمان حرارتی کرد، اما در واقعیت، او به احتراق تقریبی ایزوباریک با بازده حرارتی 26 درصد دست یافت. ظهور موتور احتراق داخلی با احتراق تراکمی علاقه زیادی را در صنعت ماشین آلات جهان برانگیخته است و موتور احتراق داخلی با احتراق تراکمی نیز به نام مخترع آن موتور دیزل نامیده می شود. این نوع موتور احتراق داخلی در آینده بیشتر از دیزل به عنوان سوخت استفاده خواهد کرد، بنابراین به عنوان موتور دیزل نیز شناخته می شود.
در سال 1898، موتورهای دیزل برای اولین بار در مجموعه ژنراتورهای ثابت استفاده شدند.
در سال 1903 به عنوان منبع تغذیه برای کشتی های تجاری استفاده شد و در سال 1904 بر روی کشتی ها نصب شد.
اولین لوکوموتیو دیزلی در سال 1913 ساخته شد.
در حدود سال 1920، استفاده از آن در اتومبیل و ماشین آلات کشاورزی آغاز شد.
در سال 1957، مهندس فدرال آلمان وانکل، یک موتور پیستونی دوار، معروف به موتور وانکل، ساخت. دارای یک پیستون دوار با یک مثلث تقریبی است که حرکت چرخشی را در یک سطح سیلندر خاص انجام می دهد و در چرخه اتو عمل می کند.
چهار موسسه تحقیقاتی بزرگ برای موتورهای احتراق داخلی در سراسر جهان
1. AVL لیست GmbH
شرکت AVL اتریشی در سال 1948 تاسیس شد. این شرکت در حال حاضر یک شرکت با تکنولوژی بالا با دید بالا و شهرت خوب در صنایع جهانی خودرو و موتور است. این بزرگترین شرکت خصوصی جهان است که در زمینه طراحی و توسعه موتورهای احتراق داخلی، تحقیق و تجزیه و تحلیل پیشرانه، و همچنین توسعه و ساخت سیستمها و تجهیزات تست فعالیت میکند.
2. FEV Engine Technology GmbH، آلمان
FEV در آلمان یکی از چهار موسسه معتبر تحقیق و توسعه در جهان برای موتورهای احتراق داخلی است. عمدتاً در تحقیق و توسعه فناوری موتور، تولید و آزمایش تجهیزات مربوط به موتورها مشغول است.
3. ریکاردو، انگلستان.
شرکت ریکاردو توسط بنیانگذار آن سر هری ریکاردو در سال 1915 تاسیس شد و سابقه ای 106 ساله دارد. در سال 1915، هری ریکاردو شرکتی به نام "Engine Patents Ltd" تاسیس کرد که اکنون سلف Ricciardo است. یکی از پروژه های تحقیقاتی اصلی او در مورد موضوع زاویه پیشروی جرقه موتور است. او یک موتور آزمایش تراکم متغیر منحصر به فرد - موتور تحقیقاتی E35 ساخت که برای اندازه گیری بالاترین نسبت تراکم موجود (نشان دهنده آستانه انفجار) برای تجزیه و تحلیل دقیق ویژگی های احتراق سوخت استفاده می شود. تولد و کار تحقیقاتی بعدی این موتور سیستم رتبه بندی اکتان سوخت را که امروز می بینیم ایجاد کرد.
4. موسسه تحقیقات جنوب غربی، SwRI
موسسه تحقیقاتی جنوب غربی ®، SwRI (موسسه تحقیقاتی جنوب غربی) در سال 1947 به عنوان یک سازمان تحقیق و توسعه کاربردی مستقل و غیرانتفاعی متخصص در توسعه و انتقال فناوری تأسیس شد. این یکی از بزرگترین شرکت ها در نوع خود در ایالات متحده است که تحقیقاتی را برای مشتریان صنعتی دولتی و جهانی تحت قرارداد انجام می دهد. فعالیت های تحقیق و توسعه این موسسه شامل علوم محیطی، طراحی و آزمایش موتور، سوخت، مواد، روان کننده ها، انتشار گازهای گلخانه ای، مهندسی سیالات، بیوتکنولوژی، علوم فضایی، مدیریت پسماندهای هسته ای و غیره می باشد که در مجموع دارای 11 شعبه تحت صلاحیت خود می باشد.