Historia del motor de combustión interna

Los motores de combustión interna se remontan a entre los siglos X y XIII, cuando se inventaron los primeros motores de cohetes en China. Después del primer motor de vapor comercial (un tipo de motor de combustión externa) por Thomas Savery en 1698, se hicieron varios esfuerzos durante el siglo XVIII para desarrollar motores de combustión interna equivalentes. En 1791, el inventor inglés John Barber patentó una turbina de gas . En 1794, Thomas Mead patentó un motor de gas. También en 1794, Robert Street patentó un motor de combustión interna, que también fue el primero en usar combustible líquido (petróleo) y construyó un motor en esa época. En 1798, John Stevens diseñó el primer motor de combustión interna estadounidense. En 1807, los ingenieros franceses Nicéphore y Claude Niépce hicieron funcionar un prototipo de motor de combustión interna, utilizando explosiones de polvo controladas, el Pyréolophore . Este motor propulsó un barco en el río en Francia. Ese mismo año, el ingeniero suizo François Isaac de Rivaz construyó y patentó un motor de combustión interna alimentado con hidrógeno y oxígeno. En 1813, François Isaac de Rivaz lo instaló en un rudimentario carro de cuatro ruedas y lo condujo por primera vez 100 metros, haciendo historia como el primer vehículo similar a un automóvil que se conoce que fue impulsado por un motor de combustión interna.

Samuel Brown patentó el primer motor de combustión interna que se aplicó industrialmente en los Estados Unidos en 1823. Brown también demostró un barco usando su motor en el Támesis en 1827, y un carruaje impulsado por motor en 1828. El padre Eugenio Barsanti , un ingeniero italiano, junto con Felice Matteucci de Florencia inventaron el primer motor de combustión interna real en 1853. Su solicitud de patente fue concedida en Londres el 12 de junio de 1854 y publicada en el Morning Journal de Londres con el título "Especificaciones de Eugene Barsanti y Felix Matteucci, obtención de potencia motriz mediante la explosión de gases". En 1860, el belga Jean Joseph Etienne Lenoir produjo un motor de combustión interna alimentado con gas. En 1864, Nicolaus Otto patentó el primer motor de gas comercialmente exitoso.

En 1872, George Brayton inventó el primer motor de combustión interna comercial alimentado con combustible líquido. En 1876, Nicolaus Otto , en colaboración con Gottlieb Daimler y Wilhelm Maybach , patentó el motor de cuatro tiempos con carga comprimida. En 1879, Karl Benz patentó un confiable motor de gas de dos tiempos . En 1892, Rudolf Diesel desarrolló el primer motor de encendido por compresión con carga comprimida. En 1954, el ingeniero alemán Felix Wankel patentó un motor "sin pistón" que utilizaba un diseño rotatorio excéntrico.

El primer cohete propulsado por líquido fue lanzado en 1926 por Robert Goddard . El Heinkel He 178 se convirtió en el primer avión a reacción del mundo en 1939, seguido por el primer motor estatorreactor en 1949 y el primer estatorreactor en 2004.

Antes de 1850

• Antes del año 100 d. C.: se inventa el pistón de fuego en el sudeste asiático , y su uso se concentra en Austronesia . Este dispositivo y las experiencias anteriores de Diesel con bombas neumáticas, inspiraron el motor Diesel , que también utiliza encendido por compresión (en contraposición al encendido por chispa ). ^{[1] [2]}
• Siglos X al XIII: Se inventa en China la flecha de fuego , un tipo de motor de cohete alimentado con pólvora . ^[3]
• 1678-1679: el inventor holandés Christiaan Huygens construye el motor Huygens , un prototipo de motor de pólvora de un solo cilindro .
• 1745: El abad Agostino Ruffo de Verona, al comprobar si había fugas en una bomba, se dio cuenta de que, tras la presurización, el tapón de madera se había quemado. Más tarde, construyó un aparato para estudiar más a fondo la ignición de la madera mediante bombas. ^[4]
• Década de 1780: El químico italiano Alessandro Volta inventa una "pistola eléctrica", que utilizaba una chispa eléctrica para encender gas hidrógeno en un recipiente cerrado. [ ^5] Este es posiblemente el primer ejemplo de un motor térmico de encendido por chispa .
• 1791: El principio de un motor de turbina de gas se describe en la patente A Method for Rising Inflammable Air for the Purposes of Producing Motion and Facilitating Metallurgical Operations del inventor británico John Barber .
• 1794: Robert Street construye un motor de pistón alternativo . Este motor funcionaba con vapores de gas, utilizaba la carrera de admisión del pistón para aspirar aire exterior y la mezcla de aire y combustible se encendía mediante una llama externa. ^[6] Otro motor de gas fue patentado también en 1794 por Thomas Mead. ^[7]
• 1801: El concepto de utilizar la compresión en un motor de gas de dos tiempos fue teorizado por el ingeniero francés Philippe LeBon D'Humberstein . ^[8]
• 1807: Los inventores franceses Claude Niépce y Nicéphore Niépce construyen uno de los primeros motores de combustión interna en funcionamiento, llamado piréoloforo . Este prototipo único de motor utilizaba una serie de explosiones de polvo controladas y se utilizó para impulsar un barco en el río Saona, en Francia.
• 1807: El ingeniero suizo François Isaac de Rivaz construye el motor De Rivaz alimentado con hidrógeno y lo instala en un carruaje con ruedas, creando posiblemente el primer automóvil conocido. ^[9] Este prototipo de motor utilizaba encendido por chispa (según el diseño de Alessandro Volta de la década de 1780 mencionado anteriormente).
• 1823: El ingeniero británico Samuel Brown patenta el concepto de motor de vacío a gas . Uno de los motores de Brown se utilizó para bombear agua en un canal de Londres entre 1830 y 1836.
• 1824: El ciclo de Carnot , una teoría termodinámica para motores térmicos, se publica en un artículo de investigación del físico francés Nicolas Léonard Sadi Carnot .
• 1826: Se concede una patente para el principio de un "motor de gas o vapor" al inventor estadounidense Samuel Morey . ^[10] La patente incluye el primer diseño conocido de un carburador .
• 1833: Patente para un motor de gas de doble efecto Lemuel Wellman Wright , patente del Reino Unido n.º 6525, motor de gas de mesa. Motor de gas de doble efecto, primer registro de cilindro con camisa de agua. ^[11]
• 1838: Se concede una patente para el principio de un motor de gas de doble efecto al inventor británico William Barnett . Este es el primer diseño conocido que propone la compresión dentro del cilindro y el uso de una camisa de agua para la refrigeración. ^[12]

1850–1879

• 1853–1857: Se concede una patente para el principio del motor de pistón libre Barsanti-Matteucci al matemático italiano Eugenio Barsanti y al ingeniero Felice Matteucci . El diseño tenía como objetivo proporcionar energía mediante el vacío en la cámara de combustión que empujaba el pistón hacia abajo, después de la explosión de un combustible gaseoso dentro de la cámara de combustión. ^{[13] [14]}
• 1860: El ingeniero belga-francés ^[15] Jean Joseph Etienne Lenoir inventó un motor de gas atmosférico (sin compresión), utilizando un diseño similar al de un motor de vapor de doble efecto horizontal . ^[16] La patente del diseño se tituló Moteur à air dilaté par burning des gaz . Supuestamente, en 1860, se construyeron y utilizaron comercialmente varios de estos motores en París. ^{[17] : p15} En 1867, se habían construido alrededor de 280 unidades del motor Lenoir. Friedrich Sass considera que el motor Lenoir fue el primer motor de combustión interna funcional. ^{[17] : p11}
• 1861: El ingeniero francés Alphonse Beau de Rochas describe el principio del motor de cuatro tiempos en el ensayo titulado Nouvelles recherches sur les condition pratiques de l'utilisation de la chaleur et en général de la force motrice. Avec aplicación au chemin de fer et à la navegación . De Rochas solicitó una patente, pero fue declarada inválida dos años después. ^{[17] : páginas 56-58}
• 1862: Los ingenieros alemanes Nicolaus Otto y Michael Zons construyen un prototipo de motor de cuatro tiempos, creado a partir de un motor Lenoir modificado. El motor solo pudo funcionar durante unos minutos antes de autodestruirse. ^{[17] : p23  [18]}
• 1864–1875: El inventor alemán Siegfried Marcus construye el primer automóvil propulsado por gasolina , un prototipo de carretilla de mano . ^{[17] : p79  [19] [20]}
• 1864: Los ingenieros alemanes Eugen Langen y Nicolaus Otto producen el primer motor de combustión interna comercialmente exitoso, un motor atmosférico alimentado con gas . ^{[17] : p29-31} El motor ganó una medalla de oro en la Exposición de París de 1867 ^[21] y fue patentado en 1868. ^{[17] : p31} El consumo de combustible de este motor era menos de la mitad del de los motores Lenoir y Hugon. ^{[17] : p34-35}
• 1865: El ingeniero francés Pierre Hugon presenta el motor Hugon , una versión mejorada del motor Lenoir con encendido por llama, mejor economía de combustible ^[22] e inyección de agua en los cilindros para refrigeración. Este motor se fabricó comercialmente para aplicaciones como imprentas y oficinas de patentes.
• 1872: El ingeniero estadounidense George Brayton patentó el primer motor comercial propulsado por líquido, el Brayton's Ready Motor . Este motor utilizaba combustión a presión constante y comenzó su producción comercial en 1876. ^{[17] : p413-414}
• 1876: El primer motor de ciclo Otto funcional, llamado Otto Silent Engine , es construido por Nicholas Otto, Franz Rings y Herman Schumm en la empresa alemana Deutz-AG-Gasmotorenfabrik . El motor comprimía la mezcla de aire y combustible antes de la combustión, a diferencia de los otros motores atmosféricos de la época. El motor era una unidad monocilíndrica que desplazaba 6,1 dm ³ y tenía una potencia nominal de 3 PS (2206 W) a 180/min, con un consumo de combustible de 0,95 m ³ /PSh (1,29 m ³ /kWh). ^{[17] : p43-44} Wilhelm Maybach mejoró posteriormente el motor cambiando el diseño de la biela y el pistón de tronco a cruceta , para que pudiera ponerse en producción en serie. ^{[17] : p45}
• 1876: Otto solicitó una patente para un motor de carga estratificada que utilizaría el principio de cuatro tiempos. La patente fue otorgada en 1876 en Elsass-Lothringen y se transformó en una patente del Reino Alemán en 1877 (DRP 532, 4 de agosto de 1877). ^{[17] : p51-52}
• 1879: El ingeniero alemán Carl Benz construye un prototipo de motor de gas de dos tiempos . ^[23]

• 
  Motor de gas Lenoir 1860
• 
  Prototipo de carro Marcus, 1864-1875
• 
  Motor Brayton's Ready de la década de 1870

1880–1899

• 1881: El ingeniero escocés Dugald Clerk patenta el primer diseño de motor de dos tiempos comercialmente exitoso . ^{[24] [25]} Este motor es uno de los primeros en utilizar un sobrealimentador . ^[26]
• 1885: Se construye el Benz Patent-Motorwagen , considerado a menudo el primer automóvil ^[27] . Estaba propulsado por un motor monocilíndrico de cuatro tiempos de 0,55 kW (0,74 CV). ^[28]
• 1885: El ingeniero alemán Gottlieb Daimler construye el Daimler Reitwagen , considerado a menudo la primera motocicleta ^{[29] [30] [31]} . El Reitwagen estaba propulsado por el motor de reloj de pie , un motor monocilíndrico de alta velocidad (600 rpm) ^[32] que producía 0,37 kW (0,50 CV).
• 1888: El ingeniero sueco Gustaf de Laval inventa la tobera de Laval , utilizada en varios motores de cohetes y motores a reacción .
• 1888: El inventor francés Félix Millet patenta un motor rotativo (que no debe confundirse con un motor Wankel sin pistón). Este motor de cinco cilindros se instaló en la rueda trasera de una bicicleta para su uso en la motocicleta Millet de 1894-1895 .
• 1889: El ingeniero alemán Wilhelm Maybach construye el primer motor en V. ^[33]
• 1889: Se crea el primer bloque de motor de aluminio. ^[34]
• 1891: Se inicia la producción del motor de aceite Hornsby-Akroyd , considerado a menudo como el predecesor del motor diésel. El motor fue diseñado por el inventor inglés Herbert Akroyd Stuart.
• 1892: El ensayo Teoría y construcción de un motor térmico racional es escrito por el ingeniero alemán Rudolf Diesel . ^{[17] : p. 394} El ensayo analiza varios conceptos que llevaron a la invención del motor diésel .
• 1897: El primer motor diésel funcional, llamado Motor 250/400 y diseñado por Rudolf Diesel, es construido por Maschinenfabrik Augsburg en Alemania.
• 1897: Carl Benz construye el primer motor plano . La configuración utilizada más tarde se conocería como motor boxer , debido a que los pistones "golpeaban" hacia adelante y hacia atrás simultáneamente. ^[35]
• 1897: El ingeniero alemán Robert Bosch adapta un magneto de encendido para su uso en el motor de un vehículo de motor . ^[36]

1900–1919

• 1902: El ingeniero francés Léon Levavasseur construye el primer motor V8 . El motor, llamado Antoinette 8V, se utilizó en los primeros aviones franceses.
• 1903: El inventor noruego Ægidius Elling construye la primera turbina de gas capaz de producir más energía de la necesaria para hacer funcionar sus propios componentes . ^[37]
• 1904: El primer motor de válvulas en cabeza en un automóvil de producción en serie se instala en el sedán estadounidense Buick Modelo B.
• 1905: El ingeniero suizo Alfred Büchi patenta el turbocompresor accionado por escape .
• 1905: Se utiliza por primera vez la desactivación de cilindros . ^[38]
• 1908: Se prueba la primera turbina de gas Holzwarth en Alemania. La Holzwarth es un tipo de turbina de gas de volumen constante en la que la combustión se lleva a cabo en una cámara cerrada por válvulas. ^{[39] [40] [41]}
• 1908: La empresa francesa Société Des Moteurs Gnome inicia la producción del primer motor rotativo del mundo producido para aeronaves en cantidades comerciales, el Gnome Omega de siete cilindros . ^[42]
• 1910: El primer motor de árbol de levas en cabeza en un automóvil de producción en serie se instala en el automóvil de lujo italiano Isotta Fraschini Tipo KM .
• 1913: El ingeniero francés René Lorin patenta el diseño del estatorreactor para un motor a reacción . ^[43]

1920–1939

• 1921: El concepto de un motor de turbina de gas de flujo axial es patentado por el ingeniero francés Maxime Guillaume .
• 1925: El ingeniero sueco Jonas Hesselman construye el primer motor de inyección directa de gasolina : el motor Hesselman para camiones y autobuses . ^{[44] [45]}
• 1926: Se proponen mejoras teóricas en la eficiencia de los motores a reacción en el trabajo de investigación Aerodynamic Theory of Turbine Design del ingeniero inglés Alan Arnold Griffith . Entre las sugerencias se encuentran el diseño de un turbohélice y el cambio de los álabes de la turbina de un perfil plano a uno aerodinámico .
• 1926: El primer cohete de combustible líquido es construido por el físico estadounidense Robert Goddard .
• 1926: El primer motor de doble árbol de levas en cabeza para un automóvil de producción se instala en el deportivo inglés Sunbeam de 3 litros .
• 1927: Se publica un importante libro de referencia para el diseño de motores a reacción : Steam and Gas Turbines, del ingeniero eslovaco Aurel Stodola . ^[46]
• 1930: El ingeniero inglés Frank Whittle patenta el concepto de motor turborreactor . El primer funcionamiento exitoso de este motor se produjo en 1937.
• 1931: El ingeniero estadounidense Robert Goddard diseña el primer motor de pulsorreactor funcional . ^[47]
• 1935: Comienza la producción en Alemania del primer motor diésel de producción en serie para un turismo: el Mercedes-Benz OM 138 .
• 1937: Los inventores alemanes Hans von Ohain y Ernst Heinkel construyen el primer motor turborreactor , el prototipo Heinkel HeS 1. En 1939, el motor sucesor, el Heinkel HeS 3, completa el primer vuelo de un avión propulsado por turborreactor.

1940–1979

• 1941: El motorreactor Caproni Campini CC2 , diseñado por el ingeniero italiano Secondo Campini , fue el primer avión en incorporar un sistema de postcombustión . El primer vuelo de un CC2, con sus sistemas de postcombustión en funcionamiento, tuvo lugar el 11 de abril de 1941. ^{[48] [49]}
• 1942: El primer avión propulsado por motor a reacción operativo , el cazabombardero alemán Messerschmitt Me 262 , completa su primer vuelo.
• 1949: El primer avión propulsado por un motor estatorreactor , el Leduc 0.10 , realiza un vuelo de prueba. El motor estatorreactor fue diseñado por el ingeniero francés René Leduc .
• 1952: El primer sistema de inyección de combustible para un turismo de producción, un sistema de inyección mecánico producido por Robert Bosch GmbH , se utiliza en el pequeño sedán alemán Goliath GP700 .
• 1957: El ingeniero alemán Felix Wankel construye el primer prototipo funcional del motor Wankel sin pistón (a veces llamado motor rotativo ) .
• 1957: Primer uso de la inyección electrónica de combustible (EFI) en un automóvil de pasajeros de producción, utilizando el sistema estadounidense Bendix Electrojector .
• 1967: El Rolls-Royce RB.203 Trent se convierte en el primer motor de tres carretes . ^[50]
• 1969: El motor Pratt & Whitney JT9D fue el primer motor a reacción de alta relación de derivación que propulsó un avión de pasajeros de fuselaje ancho. ^[51]
• 1970: Se crea el primer motor turbofán con engranajes . ^[51]
• 1979: Honda lanza la Honda NR500 con pistones ovalados. ^[52]

1980 hasta el presente

• 1981: El coche de Fórmula 1 Ferrari 126C utilizó un motor turboalimentado Hot Vee en 1981. ^[53]
• 1983: Isuzu construye un motor cerámico que funciona con diésel y consume la mitad de combustible que otros motores comparables de la época. Se utilizó cerámica como material en los cilindros del motor. ^{[54] [55]}
• 1985: El propulsor General Electric GE36 funciona por primera vez. ^[56]
• 1989: VTEC se introdujo como un sistema DOHC (doble árbol de levas en cabeza) en Japón en el Honda Integra XSim de 1989 ^[57]
• A principios de la década de 1990, los carburadores fueron reemplazados por la inyección de combustible . ^{[58] [59]}
• 1991: Toyota desarrolla asientos de válvula revestidos con láser . Entraron en producción en serie en 1997. ^{[60] [61]}
• 1995: Toyota presenta el sistema VVT-i . ^[62]
• 1998: De 1998 a 2000, el equipo de Fórmula Uno McLaren utilizó motores Mercedes-Benz con pistones de aleación de berilio y aluminio. ^[63] El uso de componentes de motor de berilio fue prohibido tras una protesta de la Scuderia Ferrari . ^[64] En un momento dado, el material también se utilizó en camisas de cilindros. ^[65]
• 2004: El primer avión propulsado por estatorreactor , el prototipo X-43 de la NASA , completa un vuelo de prueba.
• 2006: Mercedes-Benz adopta el uso de pulverización de arco de doble alambre para producir revestimientos de cilindros sumamente lisos. ^[66]
• 2006: El BMW Hydrogen 7 se ofrece con un motor de combustión interna de hidrógeno ^[67]
• 2008: BMW N63 fue el primer motor turboalimentado Hot Vee de producción, utilizado en el BMW X6 fabricado en EE. UU. desde 2008. ^[68]
• 2008: Ford publica el uso de un proceso de arco de alambre transferido por plasma para fabricar camisas de cilindros sumamente lisas, utilizado en producción en masa en 2015. ^{[69] [70]}
• 2011: Mitsubishi desarrolla una turbina de gas con una temperatura de combustión de 1600 °C. ^[71]
• 2013: General Electric comienza el desarrollo del GE9X con una relación de compresión de 61:1. ^[72]
• 2014: Liquidpiston muestra un prototipo de un motor con un diseño similar a un motor Wankel invertido: la cámara de combustión es triangular mientras que el rotor es ovalado. ^[73]
• 2016: Qoros Auto muestra un vehículo con un motor de pistón sin levas . En 2020, Koenigsegg volvió a mostrar la idea. ^{[74] [75] [76]}
• 2017: El Infiniti QX50 2019 está disponible con un motor turboalimentado de relación de compresión variable . ^[77]
• 2017: Achates Power muestra una eficiencia térmica de freno máxima del 55 por ciento en un motor alternativo. ^[78]
• 2020: Maserati introduce el encendido por precámara en su motor Nettuno disponible comercialmente. ^{[79] [80]}
• 2021: Durante la conferencia COP26 , 24 países se comprometieron a que todos los automóviles nuevos vendidos sean vehículos de cero emisiones (prohibiendo efectivamente la producción de automóviles con motor de gasolina o diésel) para el año 2040.
• 2022: El motor Avadi MA-250 presenta un diseño en el que el pistón y las bielas giran durante el funcionamiento del motor. ^[81]
• 2022: Hyundai detiene el desarrollo del motor de combustión interna. ^[82]
• 2023: GAC Group desarrolla el primer motor para automóviles propulsado por amoníaco . ^{[83] [84]}
• 2024: WinGD anuncia pruebas de relación de compresión variable en un motor marino de dos tiempos de baja velocidad. ^[85]

Véase también

• Cronología de la tecnología de los motores térmicos
• Cronología de las marcas de vehículos de motor

Referencias

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3. Capítulos 1 y 2, Abriendo camino: la historia temprana de las naves espaciales y los cohetes , Mike Gruntman, AIAA, 2004, ISBN 156347705X.
4. Ver:
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   • Govi, Gilberto (1876) "Sull'invenzione dell'Accendi-fuoco neumática" [Sobre la invención de los encendedores neumáticos], Atti della Accademia Nazionale dei Lincei , 2.ª serie, 3 (2): 41–44. (en italiano)
   • Govi, Gilberto (1876) "Sur l'invention du briquet pneumatique" (Sobre la invención del encendedor neumático), Comptes rendus , 83  : 541–543. (en francés)
   • (Redacción) (21 de septiembre de 1876) "Sociedades y Academias: París: Academia de Ciencias, 4 de septiembre", Nature , 14  : 468.
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