موتورهای احتراق داخلی (ice)
Internal Combustion Engine
«موتور درونسوز» (internal combustion engine) یا به اختصار «ICE» سیستمی است که احتراق سوخت آن در محیط بستهای به نام «محفظهی احتراق» (combustion chamber) صورت میگیرد. واکنش سوختن با تولید گرمای بسیار زیاد، منجر به افزایش دما و فشار میگردد. بعد از انفجار، سیال اجازه دارد منبسط شود. این انبساط در ادامه منجر به ایجاد حرکت برای مثال در پیستونها، «روتور» (rotor) یا حرکت کل موتور میگردد.هرچند غالباً منظور از بهکار بردن اصطلاح موتورهای درونسوز، موتورهای معمول در خودروها میباشند، با این حال موتورهای موشک و انواع موتورهای جت نیز در تعریف موتورهای درونسوز جای دارند.
انواع موتورهای درون سوز
موتور درونسوز اتو
موتور درونسوز دیزل
موتور درونسوز وانکل (دوار بدون پیستون)
موتور دو زمانه
موتور چهار زمانه
موتور شش زمانه
موتورهای دوار بدون پیستون
موتور شبه توربین
موتورهای احتراق پیوسته
موتورهای احتراق ناپیوسته
موتور جت (شامل توربوجت، توربوفن، توربوشفت، توربوپراپ، رمجت، موشک،)
تاریخچه
موتورهای درونسوز در ابتدا از «تراکم» (compression) بهره نمیبردند. در حقیقت تنها مخلوطی از سوخت و هوا در مرحلهی اول مکیده / دمیده میشد. به ترتیب مراحل پیشرفت موتورها در زیر آمده است.
سال ۱۵۰۹ میلادی: «لئوناردو داوینچی» (Leonardo da Vinci) اولین موتور بدون خاصیت فشردهسازی را معرفی کرد. البته مشخص نیست که این ایده اصالتا از خود او بوده است.سال ۱۶۷۳ میلادی: «کریستین هیوجنس» (Christiaan Huygens) نوع دیگری از این موتورها را اختراع کرد.سال ۱۷۸۰ میلادی: «الساندرو ولتا» (Alessandro Volta) یک تفنگ الکتریکی اسباببازی طراحی کرد که در آن یک جرقهی الکتریکی منجر به انفجار مخلوطی از هوا و هیدروژن میشد. این انفجار یک قطعه چوبپنبه را شلیک میکرد.قرن هفدهم: «سر ساموئل مورالند» (Sir Samuel Morland) از پودر فشنگ برای به حرکت درآوردن پمپهای آب استفاده کرد.سال ۱۷۹۴ میلادی: «رابرت استریت» (Robert Street) موتوری بدون خاصیت فشردهسازی طراحی کرد که به مدت ۱۰۰ سال بر حوزهی فناوری حکمفرمایی میکرد.سال ۱۸۰۶ میلادی: دانشمند سوئیسی «فرانکو ایزاک دو ریواز» (François Isaac de Rivaz) یک موتور درونسوز ساخت که از مخلوط هیدروژن و اکسیژن استفاده مینمود.سال ۱۸۲۳ میلادی: «ساموئل برون» (Samuel Brown) اولین ICE را برای استفاده در صنعت، ثبت اختراع کرد. البته بعدها مشخصشد که این فناوری مدتها قبل اختراع شده بود؛ اما توان برون در تبلیغات این اختراع را به نام او تمام کرد.سال ۱۸۲۴ میلادی: فیزیکدان فرانسوی «نیکلا لئونار سعدی کارنو» (Nicolas Léonard Sadi Carnot) پایهی ترمودینامیکی موتورهای حرارتی ایدهآل را طراحی کرد. این تئوری نیاز به فشردهسازی برای انتقال از دمای عملیاتی پایین به بالا را نشان داد؛ البته مشخص نیست که مهندسان آن دوره به این فرایند قبل از ساخته شدن اولین موتور با خاصیت فشردهسازی آگاه بودند.سال ۱۸۶۲ میلادی: «نیکولاس اتو» (Nikolaus Otto) موتوری بدون فشردهسازی با پیستون آزاد طراحی کرد که مورد قبول جامعه مهندسین قرار گرفت.سال ۱۸۷۰ میلادی: «سیگفرید مارکوس» (Siegfried Marcus) اولین موتور بنزینی متحرک را معرفی کرد.سال ۱۸۷۵ میلادی: نیکولاس اتو با همکاری «گوتلیب دایملر» (Gottlieb Daimler) و «ویلهلم میبک» (Wilhelm Maybach) اولین موتور چهار زمانهی عملیاتی را (چرخهی اتو) عرضه کردند.سال ۱۸۷۹ میلادی: «کارل بنز» (Karl Benz) به تنهایی اولین موتور درونسوز دو مرحلهای را بر اساس چرخهی اتو طراحی کرد. بنز در ادامه موتور چهار مرحلهای خود را اختراع و در ماشینهای خود استفاده نمود. این خودروها اولین نسل از خودروهایی بودند که به تولید انبوه رسیدند.سال ۱۸۹۲ میلادی: «رادولف دیزل» (Rudolf Diesel) موتوری بر اساس چرخهی کارنو طراحی نمود که با سوزاندن ذرات پودری زغالسنگ کار میکرد.سال ۱۸۹۳ میلادی: رادولف دیزل اختراع موتور دیزلی را به نام خود ثبت کرد.سال ۱۸۹۶ میلادی: بنز موتوری طراحی کرد که در آن پیستونهای متناظر به صورت همزمان به مرحلهی نهایی میرسیدند که باعث تعادل در انتقال مومنتوم حرکت میشد.سال ۱۹۰۰ میلادی: دیزل اولین موتور دیزلی با سوختی از روغن بادامزمینی را به نمایش گذاشت.