Capitolul 1
Istoric
1.1. Scurt istoric al dezvoltarii motoarelor cu piston, în raport cu
cerintele evolutiei tehnico-economice a societatii
În acest context trebuie început prin a se mentiona ca propunerile de
utilizare a energiei chimice în scopuri utile societatii, le-au precedat de fapt pe
cele care aveau în vedere crearea masinilor cu abur. Acestea s-au realizat însa
mai usor, anterior constructiei primelor motoare cu ardere interna.
Astfel, putem mentiona ca înca din 1678, abatele de Hautefeuille, facea
sa explodeze mici cantitati de carbune într-o camera prevazuta cu supape.
Aceasta masina era de fapt o pompa aspiratoare care functiona în felul urmator:
dupa explozie, aerul din camera si cea mai mare parte a gazelor produse,
paraseau incinta care ramânea astfel încarcata cu gaze calde; prin racirea acestor
gaze ele se contractau provocând aspiratia apei dintr-un rezervor aflat la un nivel
inferior. Hautefeuille si-a perfectionat aceasta masina dupa patru ani, adica în
1682, transformând-o într-o pompa aspiratoare-respingatoare care utiliza, de
data aceasta, praful de pusca.
Tot în aceasta perioada, celebrul fizician Huygens realiza o masina
asemanatoare, introducând însa un piston de lucru ca organ mobil. Lucrul
mecanic util era produs în 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 înlocuit supapele cilindrului prin supape-clapete, plasate în piston si
închiderea cu surub a camerei de explozie printr-una cu contragreutate, jucând
astfel si rolul unei supape de siguranta (fig. 1.1).
Ulterior, Papin a obtinut ridicarea pistonului în cilindrul sau, prin
vaporizarea apei, iar depresiunea obtinuta prin condensarea vaporilor cu ajutorul
apei injectate în cilindru cobora pistonul, inventând astfel prima masina cu abur
(fig. 1.2).
Newkomen si Polzunov au perfectionat masinile cu abur separând cazanul
de cilindru, iar James Watt a realizat condensarea vaporilor într-o camera
distincta, a introdus mecanismul motor cu balansier, precum si regulatorul
centrifug. Masinile cu abur extinzându-se în industrie si transportul terestru si
naval au oprit, pentru aproape 200 de ani, adica pâna în 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 îndelungat
competitive, ocupând mult spatiu si prezentând pericolul permanent de explozie.
În vederea actionarii masinilor unelte din micile ateliere, Lenoir a
construit în 1860 primele motoare mici functionând 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 în fig.1.3 si sunt asemanatoare celor de la ciclul în “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 coborâta,
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 în timpul cursei de destindere, realizate de Otto si
Lange, prezentate într-un exemplu din fig.1.4. Aprinderea amestecului se facea
de la o flacara. Întreaga energie potentiala era cedata axului numai în timpul
cursei descendente. Motorul se construia pentru puteri de 0,5 ÷ 3 [CP]. În ciuda
functionarii zgomotoase provocate de cremaliera, randamentul era destul de bun,
în jur de 12%, corespunzând unui consum de 0,8 [m3 gaze/CPh], fata de 2,7
[m3/CP.h], la motorul Lenoir. Dimensiunile de gabarit erau însa foarte mari;
astfel, pentru un motor de 1,5 [CP], înaltimea era de 3,5 [m] [5].
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.
