Cuvantul motor deriva din franceza veche “engin”, din latinul ingenium – radacina cuvantului ingenios. Armele de razboi preindustriale, precum catapultele, trebuchetele si berbecii, au fost numite motoare de asediu, iar cunostintele despre cum pot fi acestea construite, au fost adesea tratate ca un secret militar.

Majoritatea dispozitivelor mecanice inventate in timpul revolutiei industriale au fost descrise ca motoare – motorul cu aburi fiind un exemplu notabil. Cu toate acestea, motoarele cu aburi originale, precum cele produse de Thomas Savery, nu erau motoare mecanice, ci pompe. In acest mod, o masina de pompieri in forma sa originala era doar o pompa de apa, motorul fiind transportat de catre cai.

In utilizarea moderna, termenul de motor descrie de obicei dispozitive, cum ar fi motoarele cu abur si motoarele cu ardere interna, care ard sau consuma un fel de combustibil pentru a efectua lucrari mecanice exercitand un cuplu sau o forta liniara (de obicei sub forma de tractiune). Dispozitivele care convertesc energia termica in miscare sunt denumite in mod obisnuit doar motoare.

Exemple de motoare care exercita un cuplu includ motoarele familiare pe benzina si diesel, precum si arborii cu turbina. Exemplele de motoare care produc tractiune includ turboventilatoare si rachete.

Cand a fost inventat motorul cu ardere interna, termenul motor a fost initial folosit pentru a-l deosebi de motorul cu aburi – care era folosit pe scara larga la acea vreme, alimentand locomotive si alte vehicule, cum ar fi rolele cu abur. Termenul motor deriva de la verbul latin moto care inseamna a pune in miscare sau a mentine miscarea. Astfel, un motor este un dispozitiv care da miscare.

Automobile

Primul automobil de succes comercial, creat de Karl Benz, a dat “botezul” interesului pentru motoare usoare si puternice. Motorul usor cu combustie interna pe benzina, care functioneaza pe un ciclu Otto in patru timpi, a fost cel mai de succes pentru automobilele usoare, in timp ce motorul diesel mai eficient este utilizat pentru camioane si autobuze. Cu toate acestea, in ultimii ani, motoarele diesel turbo au devenit din ce in ce mai populare, in special in afara Statelor Unite, chiar si pentru masinile destul de mici.

Pistoane opuse orizontal

In 1896, lui Karl Benz i s-a acordat un brevet pentru proiectarea primului motor cu pistoane opuse orizontal. Prototipul sau era un motor in care pistoanele corespunzatoare se deplaseaza in cilindri orizontali si ajung simultan la punctul mort superior, echilibrandu-se astfel reciproc, in functie de impulsul lor individual. Motoarele cu acest design sunt adesea denumite motoare plate datorita formei si profilului lor inferior. Au fost folosite in Volkswagen Beetle, Citroën 2CV, unele masini Porsche si Subaru, multe motociclete BMW si Honda si la motoarele cu elice.

Dezvoltare

Continuarea utilizarii motorului cu ardere interna pentru automobile se datoreaza partial imbunatatirii sistemelor de control al motorului (computerele de la bord care asigura procese de gestionare a motorului si injectia de combustibil controlata electronic). Inductia fortata a aerului prin supraalimentare a crescut puterea si eficienta motorului. Modificari similare au fost aplicate motoarelor diesel mai mici, oferindu-le aproape aceleasi caracteristici de putere ca motoarele pe benzina.

Acest lucru este evident mai ales ca a crescut foarte mult popularitatea masinilor mici cu motor diesel din Europa. Motoarele diesel mai mari sunt inca des utilizate pe camioane si utilaje grele, desi necesita prelucrari speciale care nu sunt disponibile in majoritatea fabricilor. Motoarele diesel produc hidrocarburi si CO mai scazute.

Motoarele diesel sunt, de asemenea, cu 40% mai eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil decat motoarele pe benzina comparabile.

Cresterea puterii

In prima jumatate a secolului al XX-lea, a avut loc o tendinta de crestere a puterii motorului, in special la modelele din SUA. Schimbarile de proiectare au incorporat toate metodele cunoscute de crestere a capacitatii motorului, inclusiv cresterea presiunii in cilindri pentru a imbunatati eficienta, cresterea dimensiunilor motorului si cresterea vitezei cu care motorul functioneaza.

Fortele si presiunile mai mari create de aceste schimbari au creat probleme cu vibratiile si dimensiunile motorului, care au dus la motoare mai rigide, mai compacte, cu structuri in V si cilindri opusi, inlocuind aranjamente mai lungi pe linie dreapta.

Eficienta combustiei

Principiile de proiectare favorizate in Europa, din cauza restrictiilor economice si de alta natura, cum ar fi drumurile mai mici si mai virate, se orientau catre masini mai mici si corespundeau principiilor de proiectare care se concentrau pe cresterea eficientei de ardere a motoarelor mai mici.

Acest lucru a produs motoare mai economice, cu patru cilindri cu o putere de 40 cai putere (30 kW) si modele cu sase cilindri cu o putere de pana la 80 cai putere (60 kW), comparativ cu motoarele americane cu volum mare V-8 cu puteri nominale in gama de la 250 la 350 CP, unele chiar peste 400 CP (190 la 260 kW).

Configurarea motorului

Dezvoltarea anterioara a motoarelor auto a produs o gama mult mai mare de motoare decat se foloseste astazi. Motoarele au variat de la 1 la 16 cilindri, cu diferente corespunzatoare in dimensiunea totala, greutatea, cilindreea motorului si alezajele cilindrilor. Patru cilindri si puteri de la 19 la 120 CP (14 la 90 kW) au fost propuse pe majoritatea modelelor.

Au fost construite mai multe modele cu trei cilindri, in doi timpi, in timp ce majoritatea motoarelor aveau cilindri drepti sau in linie. Au existat mai multe modele de tip V si unele modele opuse orizontal cu doua si patru cilindri. Arborii cu came aerieni au fost frecvent folositi. Motoarele mai mici erau de obicei racite cu aer si amplasate in partea din spate a vehiculului; raporturile de compresie au fost relativ mici.

Anii 1970 si 1980 au cunoscut un interes major pentru o economie de combustibil imbunatatita, ceea ce a determinat revenirea la structurile mai mici V-6 cu patru cilindri, cu pana la cinci supape per cilindru, pentru a imbunatati eficienta. Bugatti Veyron 16.4 functioneaza cu un motor W16, ceea ce inseamna ca doua dispuneri ale cilindrilor V8 sunt pozitionate unul langa celalalt pentru a crea forma W care imparte acelasi arbore cotit.

Cel mai mare motor cu ardere interna construit vreodata este Wärtsilä-Sulzer RTA96-C, un motor diesel cu 14 cilindri si 2 timpi, turboalimentat, care a fost proiectat pentru a alimenta Emma Mærsk, cea mai mare nava container din lume la data lansarii, in 2006. Acest motor are o masa de 2.300 de tone, iar cand ruleaza la 102 RPM (1.7 Hz) produce peste 80 MW si poate folosi pana la 250 de tone de combustibil pe zi.

Motor cu combustie interna

Motorul cu ardere interna este un motor in care arderea unui combustibil (in general, combustibil fosil) are loc cu un oxidant (de obicei aer) intr-o camera de ardere. Intr-un motor cu ardere interna, expansiunea gazelor cu temperatura ridicata si presiune ridicata, care sunt produse de ardere, aplica direct forta componentelor motorului, cum ar fi pistoanele sau palele turbinei sau o duza si deplasandu-le pe o anumita distanta , genereaza lucru mecanic.

Aplicatii

Motoarele cu piston alternativ sunt de departe cea mai comuna sursa de energie pentru vehiculele terestre si nautice, inclusiv automobile, motociclete, nave si, intr-o masura mai mica, locomotive (unele sunt electrice, dar majoritatea utilizeaza motoare diesel. Motoarele rotative cu design Wankel sunt utilizate in unele automobile, aeronave si motociclete. Acestea sunt cunoscute in mod colectiv sub numele de vehicule cu motor cu combustie interna (ICEV).

Acolo unde sunt necesare rapoarte ridicate putere-greutate, motoarele cu ardere interna apar sub forma de turbine cu ardere sau motoare Wankel. Avioanele cu motor folosesc de obicei un ICE care poate fi un motor alternativ. Avioanele pot folosi in schimb motoare cu reactie, iar elicopterele pot folosi in schimb arbori cu turbina; Pe langa furnizarea de propulsie, avioanele pot folosi un ICE separat ca unitate auxiliara de putere. Motoarele Wankel sunt montate pe multe vehicule aeriene fara pilot.

ICE-urile conduc generatoare electrice mari care alimenteaza retelele electrice. Acestea se gasesc sub forma de turbine cu ardere, cu o putere electrica tipica in intervalul de aproximativ 100 MW. Centralele cu ciclu combinat utilizeaza evacuarea la temperatura ridicata pentru a fierbe si supraincalzi aburul de apa pentru a rula o turbina cu aburi.

Astfel, eficienta este mai mare, deoarece din combustibil se extrage mai multa energie decat ceea ce ar putea fi extras doar de motorul cu combustie. Centralele electrice cu ciclu combinat realizeaza eficiente cuprinse intre 50% si 60%. La o scara mai mica, motoarele stationare, cum ar fi motoarele pe gaz sau generatoarele diesel, sunt utilizate pentru rezerva sau pentru furnizarea de energie electrica zonelor care nu sunt conectate la o retea electrica.

Motoarele mici (de obicei motoare pe benzina in 2 timpi) sunt o sursa comuna de energie pentru masini de tuns iarba, ferastrau cu lant, suflante de frunze, masini de spalat cu presiune, motoscoase, motoare cu jet, motoare forboard, motorete si motociclete.

Aprindere

Motoarele cu ardere interna necesita aprinderea amestecului, fie prin aprindere prin scanteie (SI), fie prin aprindere prin comprimare (CI). Inainte de inventia metodelor electrice fiabile, au fost utilizate metode cu tuburi fierbinti si flacara. Au fost construite motoare experimentale cu aprindere laser.

Configurarea cilindrului

Configuratiile obisnuite ale cilindrilor includ configuratia dreapta sau in linie, configuratia V mai compacta si configuratia mai larga, dar mai neteda, plat sau boxer. Motoarele de aeronave pot adopta, de asemenea, o configuratie radiala, care permite o racire mai eficienta. Au fost folosite si configuratii mai neobisnuite, cum ar fi H, U, X si W.

Unele configuratii populare ale cilindrilor:

• In linie
• b – V
• c – opus
• d – W

Motoarele cu cilindri multipli au trenul de supape si arborele cotit configurate astfel incat pistoanele sa se afle in diferite parti ale ciclului lor. Este de dorit ca ciclurile pistoanelor sa fie distantate uniform, mai ales in motoarele cu inductie fortata; acest lucru reduce pulsatiile de cuplu si face ca motoarele in linie cu mai mult de 3 cilindri, sa fie echilibrate static.

Cu toate acestea, unele configuratii ale motorului necesita dispuneri mai complexe ale cilindrilor, pentru a obtine un echilibru mai bun decat ceea ce este posibil cu tragerea uniforma.

Configuratiile multiple ale arborelui cotit nu necesita neaparat o chiulasa, deoarece pot avea in schimb un piston la fiecare capat al cilindrului, numit piston opus. Deoarece intrarile si iesirile de combustibil sunt pozitionate la capetele opuse ale cilindrului, se poate obtine o curatare uniflow, care, la fel ca la motorul in patru timpi, este eficienta intr-o gama larga de turatii ale motorului. Eficienta termica este imbunatatita datorita lipsei chiulaselo