آشنایی با پیشینه موتور درون‌سوز ( احتراق داخلی )

موتور درون سوز

«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.

این فرایند با فرایندی که در «موتورهای احتراق خارجی» (external combustion engines) مانند موتورهای بخار اتفاق می‌افتد، متفاوت است. در این نوع از موتورها، سوختن ابتدا یک سیال عملیاتی مانند آب را گرم می‌کند که در ادامه این سیال منجر به ایجاد فشار، حرکت یا انرژی جنبشی می‌گردد. بخار پرفشار و فوق داغ تولید شده پیستون را به حرکت در می‌آورد.

ICE عموما شامل موتورهای «رفت و برگشتی» (reciprocating)، موتورهای «وانکل» (Wankel) و طرح‌های مشابه است که احتراق به شکل ناپیوسته در آن‌ها صورت می‌گیرد. با این حال برخی از فرایندهای پیوسته مانند موتور جت‌ها، موشک‌ها و توربین‌‌های گاز نیز موتور درون‌سوز هستند.

موتورهای درون سوز

پیشینه موتور درون سوز

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 مشخص شد که این فناوری مدت‌ها قبل اختراع شده بود؛ اما توان برون در تبلیغات این اختراع را به نام او تمام کرد.

بیشتر بدانید : موتورهای احتراقی داخلی چیستند ؟

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.