História de desenvolvimento de motores de combustão interna
Os motores de combustão interna originaram-se da pesquisa do físico holandês Huygens sobre o uso da explosão de pólvora para obter energia, mas não tiveram sucesso devido à dificuldade de controlar a combustão da pólvora. Em 1794, o inglês Streit propôs obter energia a partir da combustão de combustível e propôs pela primeira vez o conceito de mistura de combustível com ar. Em 1833, o britânico Wright propôs um projeto que utiliza diretamente a pressão de combustão para empurrar o pistão para o trabalho.
Em meados do{0}}século, os cientistas aperfeiçoaram a teoria da conversão térmica da energia mecânica gerada pela queima de gás de carvão, gasolina e diesel. Isto lançou as bases para a invenção do motor de combustão interna. Desde o seu surgimento na década de 1860, os motores de combustão interna do tipo pistão foram continuamente melhorados e desenvolvidos e tornaram-se máquinas relativamente completas. Tem sido amplamente utilizado devido à sua alta eficiência térmica, ampla faixa de potência e velocidade, combinação conveniente e boa manobrabilidade. Todos os tipos de carros, tratores, máquinas agrícolas, máquinas de engenharia, pequenas centrais elétricas móveis e tanques em todo o mundo são movidos por motores de combustão interna. Navios mercantes marítimos, embarcações interiores e embarcações convencionais, bem como algumas pequenas aeronaves, também são movidos por motores de combustão interna.
Em 1860, Lenois, da França, imitou a estrutura de uma máquina a vapor e projetou e fabricou a primeira máquina a gás prática. Este é um motor de combustão interna não comprimido, com ignição elétrica e que utiliza gás iluminado. Lenois adotou pela primeira vez anéis de pistão elásticos em motores de combustão interna. A eficiência térmica desta máquina a gás é de cerca de 4%. Barnett, do Reino Unido, defendeu a compressão de misturas combustíveis antes da ignição e mais tarde escreveu artigos discutindo o importante papel da compressão de misturas combustíveis, apontando que a compressão pode melhorar muito a eficiência do motor de combustão interna Lenois.
Em 1862, o cientista francês Rosa propôs a exigência de melhorar a eficiência dos motores de combustão interna após realizar uma análise teórica do processo termodinâmico, que foi o primeiro ciclo de trabalho de quatro tempos.
Em 1876, o inventor alemão Otto aplicou o princípio de Rosa para criar o primeiro motor de combustão interna de quatro tempos, de plugue alternativo, monocilíndrico, horizontal, 3,2 kW (4,4 cavalos de potência). Ele ainda usa gás como combustível, usa ignição por chama, tem velocidade de 156,7 rpm, taxa de compressão de 2,66, eficiência térmica de 14% e funciona perfeitamente. Naquela época, era o mais alto em eficiência energética e térmica. O motor de combustão interna Otto foi promovido e seu desempenho também está melhorando.
desenvolveu o primeiro motor a gasolina de dois tempos e o exibiu na Exposição de Paris. Com o desenvolvimento do petróleo, a gasolina e o diesel, mais fáceis de transportar do que o gás, têm atraído a atenção das pessoas. A primeira a ser testada é a gasolina, que é facilmente volátil.
Em 1883, a Daimler, na Alemanha, criou com sucesso o primeiro motor vertical a gasolina, caracterizado por peso leve e alta velocidade. Naquela época, a velocidade de outros motores de combustão interna não ultrapassava 200 rotações por minuto, mas saltou para 800 rotações por minuto, especialmente adequada para as necessidades de máquinas de transporte.
Em 1892, o engenheiro alemão Diesel inspirou-se numa explosão de poeira num moinho de farinha e imaginou comprimir fortemente o ar sugado para dentro do cilindro, fazendo com que a sua temperatura excedesse a temperatura de auto-ignição do combustível. Então, ar de alta pressão foi soprado no cilindro para inflamar e queimar. Seu pioneiro motor de combustão interna de ignição por compressão (motor diesel) foi desenvolvido com sucesso em 1897, abrindo novos caminhos para o desenvolvimento de motores de combustão interna. Diesel começou a se esforçar para atingir o ciclo de Carnot em motores de combustão interna a fim de atingir a maior eficiência térmica, mas na realidade conseguiu uma combustão aproximadamente isobárica com uma eficiência térmica de 26%. O surgimento do motor de combustão interna de ignição por compressão despertou grande interesse na indústria mundial de máquinas, e o motor de combustão interna de ignição por compressão também é denominado motor Diesel em homenagem ao seu inventor. Este tipo de motor de combustão interna utilizará principalmente diesel como combustível no futuro, por isso também é conhecido como motor diesel.
Em 1898, os motores diesel foram utilizados pela primeira vez em grupos geradores fixos.
Foi usado como fonte de energia para navios comerciais em 1903 e instalado em navios em 1904.
A primeira locomotiva movida a diesel foi construída em 1913.
Por volta de 1920, começou a ser utilizado em automóveis e máquinas agrícolas.
Em 1957, o engenheiro federal alemão Wankel desenvolveu um motor de pistão rotativo, conhecido como motor Wankel. Possui um pistão giratório com triângulo aproximado, que realiza movimento rotacional dentro de uma superfície específica do cilindro e opera em ciclo Otto.
As quatro principais instituições de pesquisa em motores de combustão interna do mundo
1. AVL Lista GmbH
A empresa austríaca AVL foi fundada em 1948. A empresa é hoje uma empresa de alta tecnologia com grande visibilidade e boa reputação nas indústrias automotivas e de motores globais. É a maior empresa privada do mundo envolvida no projeto e desenvolvimento de motores de combustão interna, pesquisa e análise de grupos motopropulsores, bem como no desenvolvimento e fabricação de sistemas e equipamentos de teste.
2. FEV Engine Technology GmbH, Alemanha
A FEV na Alemanha é uma das quatro instituições de pesquisa e desenvolvimento mais conceituadas do mundo para motores de combustão interna. Principalmente envolvidos em pesquisa e desenvolvimento de tecnologia de motores, produção e equipamentos de teste relacionados a motores.
3. Ricardo, Reino Unido.
A Ricardo Company foi fundada pelo seu fundador Sir Harry Ricardo em 1915 e tem uma história de 106 anos. Em 1915, Harry Ricciardo fundou uma empresa chamada "Engine Patents Ltd", que hoje é a antecessora de Ricciardo. Um de seus principais projetos de pesquisa trata da questão do ângulo de avanço da ignição do motor. Ele construiu um motor de teste de compressão variável exclusivo - o motor de pesquisa E35, que é usado para medir a maior taxa de compressão disponível (indicando o limite de detonação) para analisar com precisão as características de combustão do combustível. O nascimento e o subsequente trabalho de pesquisa deste motor estabeleceram o sistema de classificação de octanas do combustível que vemos hoje.
4. Southwest Research Institute®, SwRI
Southwest Research Institute ®, SwRI (Southwest Research Institute) foi fundado em 1947 como uma organização independente e sem fins lucrativos de pesquisa e desenvolvimento de aplicações, especializada em desenvolvimento e transferência de tecnologia. É uma das maiores empresas desse tipo nos Estados Unidos, conduzindo pesquisas para clientes governamentais e industriais globais sob contratos. Os negócios de pesquisa e desenvolvimento do instituto incluem ciência ambiental, projeto e experimentação de motores, combustíveis, materiais, lubrificantes, emissões, engenharia de fluidos, biotecnologia, ciência espacial, gestão de resíduos nucleares, etc. Tem um total de 11 filiais sob sua jurisdição.