La calor despresa en la combustió és transformada en energia tèrmica del fluid actiu, el qual produeix un treball mecànic en un procés d’expansió. Aquesta calor pot ésser produïda al si del fluid actiu, i en aquest cas hom els anomena motors endotèrmics, de combustió interna o, simplement, de combustió, o bé externament a aquest fluid, i aleshores hom els anomena motors exotèrmics o de combustió externa. En els motors endotèrmics la combustió pot ésser contínua (com és el cas dels motors de reacció) o bé pot produir-se per un seguit d’explosions (és el cas dels motors d’explosió: Otto, dièsel o Wankel). El fluid actiu pot actuar sobre un element amb moviment rectilini i alternatiu (motors alternatius) o bé sobre un element rotor solidari amb l’arbre motor (motors rotatius). Una característica fonamental dels motors tèrmics és, d’acord amb el segon principi de la termodinàmica, la imposibilitat de transformar en treball mecànic tota la calor produïda en la combustió. El motor treballa entre dues temperatures extremes i, per tant, una part de l’energia tèrmica és expulsada, a baixa temperatura, pels conductes d’escapament. Com a conseqüència, el rendiment tèrmic d’aquests motors és molt baix. Dins els motors exotèrmics hi ha dos tipus principals: la màquina de vapor i la turbina de vapor. No obstant això, són els motors endotèrmics els d’aplicació més generalitzada. Hom pot fixar cap al 1677 les primeres experiències pràctiques d’aprofitament mecànic de l’energia tèrmica, quan Jean d’Hautefeuille intentà de bombar aigua per mitjà del buit produït en una cambra en refredar-se els gasos de combustió de pólvora negra. C.Huygens (1680) i D.Papin (1690) experimentaren, sense èxit, amb aparells semblants. El 1794 Robert Street patentà la descripció d’un giny de combustió interna proveït d’un èmbol i d’un sistema de palanques, i el 1801 Philippe Lebon proposà un sistema de compressió de la càrrega abans de la combustió. Cap d’aquests dos sistemes, però, no fou efectuat pràcticament. El pas decisiu cap als actuals motors endotèrmics fou fet per Samuel Brown, el qual inicià, el 1823, la construcció d’un motor que emprava gas com a combustible i que tenia tots els elements essencials dels motors moderns. El 1833 W.L.Wright construí el primer motor que actuava per la pressió dels gasos escalfats, en comptes d’actuar per refredament d’aquests. Cinc anys més tard William Barnett construí un motor de dos temps amb compressió prèvia del combustible i un sistema d’ignició per mitjà d’una flama pilot. Un altre sistema d’ignició, per mitjà d’una bugia calenta, fou introduït per A.Drake, el 1843. El 1860 J.J.E.Lenoir posà a la venda un motor de dos temps que era una adaptació de la màquina de vapor de doble efecte. L’any següent G.Schmidt proposà la compressió de la càrrega per mitjà d’una bomba abans d’entrar dins el cilindre, per tal d’obtenir una expansió major i, per tant, també més rendiment. El 1856 E.Barsanti i F.Mateucci construïren un motor amb un sol cilindre d’eix vertical i que utilitzava una mescla d’aire i de gas d’enllumenat. En el terreny teòric, les aportacions més importants foren les de Nicolas Léonard Sadi Carnot, amb les Réflexions sur la puissance motrice du feu (1824), i la primera descripció teòrica del cicle de quatre temps, feta per Alphonse Beau de Rochas el 1862, que fixava els principis generals per a l’obtenció del rendiment màxim (el màxim volum amb la superfície d’escalfament mínima, la màxima velocitat d’expansió, la màxima relació d’expansió i la màxima pressió en el moment de la ignició). Sobre aquestes bases teòriques i sobre les aportacions de F.Mateucci i E.Barsanti, Nikolaus Otto, de la firma alemanya Otto i Langen, inicià la construcció dels seus motors, el 1867. Constaven d’un cilindre vertical, obert per la part superior, dins el qual s’adaptava perfectament un èmbol dotat d’un moviment vertical alternatiu. La cambra de combustió era situada a la part inferior del cilindre, i el sistema d'encesa era elèctric. El moviment a un arbre motor i un volant era transmès per mitjà d’un mecanisme de cremallera que engranava en un pinyó solidari amb l’arbre. Aquest motor, tot i la poca potència i les dificultats del sistema de transmissió, tenia un consum molt inferior al del motor inventat per Lenoir. El 1876 Otto i Langen aplicaren els principis de Beau de Rochas en el disseny del motor Otto silenciós. Aquest fou el primer motor de quatre temps que emprà la compressió i que es basà en els mateixos principis que els motors moderns (motor Otto), (cicle Otto). Malgrat llur gran pes i llur baixa economia, la firma alemanya en fabricà prop de 50 000 unitats en 17 anys, alhora que s’iniciava un ràpid desenvolupament de diversos models de característiques similars. El 1892 l’enginyer alemany Rudolf Diesel, fonamentant-se en els mateixos principis que N.Otto, patentà la descripció d’un nou cicle de treball del motor (cicle dièsel) en el qual l’encesa es produïa per compressió elevada de l’aire de combustió i posterior injecció del combustible. Diesel interessà Krupp en el seu projecte, i el 1897, un cop resolt el problema del combustible adequat per a aquest cicle, fou iniciada la construcció del motor dièsel. Malgrat la seva economia, el motor dièsel no fou adoptat ràpidament, a causa de la baixa relació pes/potència que oferia, que el feia aplicable solament en instal·lacions fixes. La primera instal·lació marina d’un motor dièsel fou feta el 1910, i es generalitzà àmpliament durant la Primera Guerra Mundial. El 1922 hom aplicà el primer motor d’aquest tipus en el camp de l’automòbil. El 1925 Hugo Junkers construí el primer motor d’6*embol lliure que funcionava segons un cicle dièsel de dos temps. El motor constava de dos èmbols oposats dins un mateix cilindre, que accionaven, en llur moviment, un sistema de compressió d’aire. No fou fins el 1937 que hom aplicà una turbina de gas a aquest motor per tal d’obtenir un moviment rotatori. Aquest motor és emprat principalment en generadors elèctrics, vaixells, locomotores, bombes i compressors. Els motors d’èmbol rotatiu (motor Wankel) no aparegueren fins el 1956, amb el disseny de Felix Wankel, que fou construït per la firma alemanya NSU. El desenvolupament dels motors endotèrmics de reacció fou molt més tardà. El 1911 la firma suïssa Brown-Boveri construí un motor en el qual els gasos produïts en la combustió accionaven una turbina de gas, model que fou aplicat en la propulsió de les hèlixs d’un avió. No fou, però, fins el 1939 que hom aplicà la propulsió de reacció a un avió, amb un disseny de Hans von Ohain. Paral·lelament, dos anys més tard, Frank Whittle construí, a Anglaterra, un model semblant a l’anterior. El motor consistia fonamentalment en una cambra on es cremava aire comprimit i combustible líquid. Els gasos produïts en la combustió eren expulsats a una gran velocitat, alhora que accionaven una turbina que comprimia l’aire d’alimentació per mitjà d’un compressor centrífug. La substitució, durant la Segona Guerra Mundial, del compressor centrífug per un d’axial augmentà la seva eficàcia en un 70%. Alhora hom desenvolupà el motor coet per a la impulsió de bombes volants. Els motors de combustió interna de moviment alternatiu consten fonamentalment d’un nombre indeterminat de cilindres (cilindre) (des d’un sol cilindre fins a 16>, que hom pot col·locar verticalment (drets o invertits), horitzontalment, en H, en V, en W o en estrella. Els cilindres són tancants per una culata, van proveïts d’unes vàlvules (vàlvula) o espiralls (espirall) i per llur interior corre un èmbol o pistó, el qual transmet el seu moviment a un cigonyal per mitjà d’un sistema de biela-manovella (biela). Per al seu funcionament el motor va proveït d’uns sistemes de carburació o d'injecció, de distribució, d'encesa, de refredament i de transmissió. Cada motor segueix un cicle de treball (de dos temps o de quatre temps) segons un model determinat (cicle dièsel), (cicle Otto), (cicle Sabathé) que dóna el nom al motor (motor Otto, motor dièsel o motor semidièsel). Els motors Otto (anomenats també d'encesa per guspira) són emprats a causa de l’elevada proporció pes/potència, de la velocitat i del baix preu. Els motors dièsel (anomenats també d'encesa per compressió) poden fornir elevades potències i tenen un consum molt més baix que els anteriors, però fan un pes i tenen un cost més elevats. Hom empra principalment els motors dièsel i semidièsel en la propulsió naval, en la tracció ferroviàriai d’automòbils (sobretot camions i vehicles pesants), en generadors elèctrics, bombes, compressors, etc. Els motors Otto són emprats en la tracció d’automòbils i d’embarcacions petites, en la propulsió d’avions fins a 600 km/h, en petits generadors elèctrics, etc. El motor Wankel de pistó rotatiu té encara aplicació, limitada, en la tracció d’automòbil. Els motors de reacció són emprats principalment en la propulsió d’aeronaus, i llur principi de funcionament és l’ejecció, a una gran velocitat, d’un gas o una mescla de gasos produïts per la combustió d’un combustible. Hom els classifica en motors sense compressió prèvia de l’aire de combustió i en motors amb compressió prèvia. Dins el primer apartat hom classifica el coet, el pulsoreactor i l'estatoreactor. En el segon cas hom parla de turboreactors (turboreactor).
m
Tecnologia