Nr. 2671
CÂȚI CILINDRII?

de John H. Lienhard

Astăzi, câți cilindri? Colegiul de Inginerie al Universității din Houstonprezintă această serie despre mașinile care fac să funcționeze civilizația noastră și despre oamenii a căror ingeniozitate le-a creat.

Câți cilindri ar trebui să aibă un motor de mașină? Cele mai multe dintre mașinile noastre au fie patru cilindri la rând, fie cilindri în aranjament în V – doi sau trei pe fiecare parte. Deci, de ce toată această fantezie? De ce nu doar un singur cilindru mare?

Bine, gândiți-vă la un piston, care merge înainte și înapoi într-un cilindru, făcând să se rotească un arbore cotit. Acesta antrenează pentru scurt timp un arbore o dată la două rotații. Motoarele mașinilor noastre funcționează în cicluri în patru timpi. Are loc aprinderea, iar pistonul împinge în jos. Apoi el elimină gazele de eșapament în timp ce se întoarce în sus. Apoi aspiră un nou amestec de aer și benzină în timp ce coboară. În cele din urmă, urcă, comprimând acel amestec. Apoi o nouă aprindere, iar ciclul se repetă.

Un motor cu un singur cilindru accelerează la prima cursă; apoi încetinește în restul celor două rotații ale unui ciclu în patru timpi. Acest lucru ar face ca un astfel de motor să se agite și să vibreze.

Așa că avem nevoie de o volantă mare pentru a-l menține în mișcare între aprinderi. Cu mai mulți cilindri și pistoane, putem fixa biela fiecărui piston într-o locație unghiulară diferită pe arborele cotit – apoi sincronizăm exploziile astfel încât fiecare dintre ele să împingă rotația pe parcursul celor două rotații. Iar volantul poate fi mult mai mic.

Karl Benz a folosit un motor cu un singur cilindru în primul său automobil din 1885. Primul motor al modelului T al lui Ford avea patru cilindri în linie. Unele mașini de lux din anii 1920 aveau motoare în linie cu până la opt cilindri. Motoare cu până la 12 sau mai mulți cilindri în linie au fost folosite, dar în principal la motoare marine și staționare mari.

Desigur că buna funcționare este doar un obiectiv. Mai mulți cilindri oferă o greutate mai mică a volanului, dar înseamnă și costuri mai mari de fabricație și întreținere. Apoi, mai este și compactitatea. Motorul Duesenberg cu 8 cilindri în linie a fost preferatul starurilor de cinema bogate în anii ’20. Dar avea un ampatament de 12 picioare. Imaginați-vă parcarea în paralel a acestei bestii.

Răspunsul a fost motorul V-8 – două rânduri de patru care formează un V. Chiar și Karl Benz a experimentat cu un motor V-2 după ce a construit motorul său cu un singur cilindru. O dispunere în V poate permite chiar ca doi cilindri să acționeze un ac de manivelă comun, împingându-l în poziții unghiulare diferite. Și aici complicațiile cresc: Inginerii au creat tot felul de modele ingenioase de arbore cotit pentru a le folosi cu cilindri în tot felul de poziții – V-4, V-6, flat-4, flat-6.

Avioanele au impus constrângeri de proiectare diferite. Un motor în linie oferă puțină rezistență frontală. Frații Wright au folosit un motor cu 4 cilindri în linie, dar cu un volan destul de greu. Apoi, primii constructori au trecut la motoare cu nouă cilindri, care radiau de la un butuc central. Pistoanele se roteau în jurul arborelui și nu aveau nevoie nici de volan, nici de sisteme de răcire.

Multe tehnologii noi se stabilesc într-o singură formă cea mai bună. Dar unele găsesc mai mult de o opțiune bună, apoi continuă să se lupte între competitori. Gândiți-vă la PC-uri vs. Mac-uri, la muzica clasică vs. muzica country – gândiți-vă doar la cilindri în aranjamentele lor aparent nesfârșite.

Sunt John Lienhard de la Universitatea din Houston, unde suntem interesați de modul în care funcționează mințile inventive.

(Tema muzicală)
Vezi intrările Wikipedia pe toate subiectele relevante. Căutați pe cuvinte precum motoare de automobile, straight-4, flat-6, V-8, V-8, motor în 4 timpi, etc. Google vă va trimite, de asemenea, la multe site-uri simple și clare, cum ar fi acesta.

Toate fotografiile de J. Lienhard. Motoare Toyota prin amabilitatea lui Mike Calvert Toyota,Houston, TX.

Cel mai vechi motor Wright care a supraviețuit (New England Air Museum). Acesta este un 4 în linie dreaptă. Observați că bielele exterioare ale pistonului sunt fixate pe arborele cotit cu 180 de grade defazate față de cele două interioare. De asemenea, observați volantul greu de pe partea dreaptă a fotografiei.

Motor Toyota Camry cu 4 cilindri în linie dreaptă montat lateral.

The Engines of Our Ingenuity is Copyright © 1988-2010 by John H. Lienhard.