Motoare cu Ardere Interna

Capitolul 1

Istoric

1.1. Scurt istoric al dezvoltarii motoarelor cu piston, in raport cu

cerintele evolutiei tehnico-economice a societatii

In acest context trebuie inceput prin a se mentiona ca propunerile de

utilizare a energiei chimice in scopuri utile societatii, le-au precedat de fapt pe

cele care aveau in vedere crearea masinilor cu abur. Acestea s-au realizat insa

mai usor, anterior constructiei primelor motoare cu ardere interna.

Astfel, putem mentiona ca inca din 1678, abatele de Hautefeuille, facea

sa explodeze mici cantitati de carbune intr-o camera prevazuta cu supape.

Aceasta masina era de fapt o pompa aspiratoare care functiona in felul urmator:

dupa explozie, aerul din camera si cea mai mare parte a gazelor produse,

paraseau incinta care ramanea astfel incarcata cu gaze calde; prin racirea acestor

gaze ele se contractau provocand aspiratia apei dintr-un rezervor aflat la un nivel

inferior. Hautefeuille si-a perfectionat aceasta masina dupa patru ani, adica in

1682, transformand-o intr-o pompa aspiratoare-respingatoare care utiliza, de

data aceasta, praful de pusca.

Tot in aceasta perioada, celebrul fizician Huygens realiza o masina

asemanatoare, introducand insa un piston de lucru ca organ mobil. Lucrul

mecanic util era produs in timpul cursei descendente de catre forta greutate a

pistonului si forta generata de diferenta de presiune de pe cele doua fete ale lui.

Contractia gazelor era accelerata prin racirea lor cu apa.

Motorul lui Huggens a fost perfectionat de catre colaboratorul sau, Dennis

Papin. El a inlocuit supapele cilindrului prin supape-clapete, plasate in piston si

inchiderea cu surub a camerei de explozie printr-una cu contragreutate, jucand

astfel si rolul unei supape de siguranta (fig. 1.1).

Ulterior, Papin a obtinut ridicarea pistonului in cilindrul sau, prin

vaporizarea apei, iar depresiunea obtinuta prin condensarea vaporilor cu ajutorul

apei injectate in cilindru cobora pistonul, inventand astfel prima masina cu abur

(fig. 1.2).

Newkomen si Polzunov au perfectionat masinile cu abur separand cazanul

de cilindru, iar James Watt a realizat condensarea vaporilor intr-o camera

distincta, a introdus mecanismul motor cu balansier, precum si regulatorul

centrifug. Masinile cu abur extinzandu-se in industrie si transportul terestru si

naval au oprit, pentru aproape 200 de ani, adica pana in a doua jumatate a

secolului al XIX-lea, dezvoltarea motoarelor cu ardere interna.

Fig. 1.1 Motorul realizat de

catre Dennis Papin

Fig. 1.2 Masina cu abur a lui Dennis Papin

Pe de alta parte, masinile cu abur n-au putut fi timp indelungat

competitive, ocupand mult spatiu si prezentand pericolul permanent de explozie.

In vederea actionarii masinilor unelte din micile ateliere, Lenoir a

construit in 1860 primele motoare mici functionand cu gaz de iluminat din

reteaua oraselor. Constructiv, motoarele erau alcatuite dintr-un cilindru,

mecanismul motor cu pistonul, capul de cruce, biela si manivela motoare,

precum si un mecanism de distributie compus din doua excentrice cu tije si

sertare plane de distributie. Cilindrul si chiulasele erau racite cu apa. Procesele

de lucru sunt reprezentate in fig.1.3 si sunt asemanatoare celor de la ciclul in "2

timpi". Din cauza lipsei precomprimarii si a destinderii incomplete, motorul

Fig. 1.3 Ciclul motorului cu gaz al lui Lenoir

avea un randament slab,

chiar pentru acea perioada,

adica 2 ? 4,5% si implicit

un consum exagerat de

combustibil, adica 2,7

[m3/CP.h].

Datorita solicitarilor

termice crescute, puterea

litrica obtinuta era redusa

si de asemenea, valoarea

presiunii medii efective

era extrem de coborata,

adica de ordinul: pe =

0,33?0,47 [bar].

O solicitare termica mai favorabila si un randament mai bun s-au obtinut

la motoarele cu piston liber in timpul cursei de destindere, realizate de Otto si

Lange, prezentate intr-un exemplu din fig.1.4. Aprinderea amestecului se facea

de la o flacara. Intreaga energie potentiala era cedata axului numai in timpul

cursei descendente. Motorul se construia pentru puteri de 0,5 ? 3 [CP]. In ciuda

functionarii zgomotoase provocate de cremaliera, randamentul era destul de bun,

in jur de 12%, corespunzand unui consum de 0,8 [m3 gaze/CPh], fata de 2,7

[m3/CP.h], la motorul Lenoir. Dimensiunile de gabarit erau insa foarte mari;

astfel, pentru un motor de 1,5 [CP], inaltimea era de 3,5 [m] [5].