Двигатель с горячей колбой - это тип двигателя внутреннего сгорания, в котором топливо воспламеняется , соприкасаясь с раскаленной металлической поверхностью внутри колбы, с последующим введением воздуха (кислорода), сжатого в камеру нагретой колбы при подъеме. поршень. При подаче топлива происходит некоторое возгорание, но он быстро расходует доступный кислород в баллоне. Сильное зажигание происходит только тогда, когда в камеру нагретого термометра на такте сжатия двигателя подается достаточное количество кислорода.
Большинство двигателей с горячей колбой производились как одно- или двухцилиндровые тихоходные двухтактные агрегаты с продувкой картера . [1]
История [ править ]
четырехтактный, 14 л.с., работающий на выставке
Great Dorset Steam Fair в 2008 г.
Четырехтактный масляный двигатель Хорнсби-Акройд [ править ]
Концепция этого двигателя была разработана английским изобретателем Гербертом Акройдом Стюартом . Первые прототипы были построены в 1886 году, а производство началось в 1891 году компанией Richard Hornsby & Sons of Grantham, Линкольншир, Англия, под названием Hornsby Akroyd Patent Oil Engine по лицензии. [2] [3]
Двухтактные двигатели с горячей лампой [ править ]
Спустя несколько лет конструкция Акройд-Стюарта получила дальнейшее развитие в Соединенных Штатах немецкими эмигрантами Миц и Вайс, которые объединили двигатель с горячей лампой с двухтактным принципом продувки , разработанным Джозефом Дэем, чтобы обеспечить почти вдвое большую мощность, поскольку по сравнению с четырехтактным двигателем того же размера. Подобные двигатели для сельского хозяйства и судоходства были построены на заводах J. V. Svensons Motorfabrik , Bolinders , Lysekils Mekaniska Verkstad , AB Pythagoras и многих других в Швеции.
Сравнение с дизельным двигателем [ править ]
Двигатель Акройда-Стюарт был первым двигателем внутреннего сгорания использовать под давлением впрыска топлива системы [4] , а также первого использованием отдельной камеры сгорания vapourising. Он является предшественником всех двигателей с горячей лампой, которые можно считать предшественниками аналогичного дизельного двигателя , разработанного несколькими годами позже.
Однако масляный двигатель Хорнсби-Акройда и другие двигатели с горячей лампой заметно отличаются от конструкции Рудольфа Дизеля , в которой воспламенение происходит только за счет тепла сжатия: масляный двигатель будет иметь степень сжатия от 3: 1 до 5: 1. , где типичный дизельный двигатель будет иметь гораздо более высокую степень сжатия, обычно от 15: 1 до 20: 1, что делает его более эффективным. Кроме того, топливо впрыскивается легко во время такта впуска, а не на пике сжатия с помощью дизельного насоса высокого давления . [5]
Работа и рабочий цикл [ править ]
Двигатель с горячей колбой имеет общую конструкцию почти со всеми другими двигателями внутреннего сгорания , поскольку он имеет поршень внутри цилиндра , соединенный с маховиком с помощью шатуна и коленчатого вала . Оригинальный двигатель Akroyd-Stuart работал по четырехтактному циклу (индукция, сжатие, мощность и выхлоп), и Хорнсби продолжал строить двигатели этой конструкции, как и некоторые другие британские производители, такие как Blackstone и Crossley . Производители в Европе , Скандинавии и США построили двигатели, работающие на двухтактных двигателях.цикл с продувкой картера. Последний тип составлял большую часть производства двигателей с горячей лампой. Поток газов через двигатель регулируется клапанами в четырехтактных двигателях и отверстиями для закрытия и открытия поршня в стенке цилиндра в двухтактных.
В двигателе с горячей колбой сгорание происходит в отдельной камере сгорания, «испарителе» (также называемом «горячая колба»), обычно установленном на головке блока цилиндров, в которую распыляется топливо. Он соединен с цилиндром узким проходом и нагревается дымовыми газами во время работы; для зажигания используется внешнее пламя, такое как паяльная лампа или медленно горящий фитиль; на более поздних моделях иногда использовалось электрическое отопление или пиротехника. Другой метод заключался в включении свечи зажигания и зажигания с вибрационной катушкой; двигатель запускался на бензине (бензине) и переключался на масло после прогрева до рабочей температуры.
Время предварительного подогрева зависит от конструкции двигателя, типа используемого обогрева и температуры окружающей среды, но для большинства двигателей в умеренном климате обычно составляет от 2–5 минут до получаса при работе в очень холодных или двигатель особенно большой. Затем двигатель переворачивают, обычно вручную, но иногда с помощью сжатого воздуха или электродвигателя.
Когда двигатель работает, теплота сжатия и зажигания поддерживает необходимую температуру горячей лампы, и паяльная лампа или другой источник тепла может быть удален. После этого двигатель не требует внешнего тепла, а для работы требуется только подача воздуха, жидкого топлива и смазочного масла. Однако при малой мощности лампа может слишком сильно остыть, и дроссельная заслонка может перекрыть подачу холодного свежего воздуха. Кроме того, по мере увеличения нагрузки на двигатель увеличивается и температура колбы, что приводит к увеличению периода зажигания; для предотвращения преждевременного возгорания в воздухозаборник капается вода. [6] Точно так же, если нагрузка на двигатель низкая, температуры сгорания может быть недостаточно для поддержания температуры горячей лампы. По этой причине многие двигатели с горячей лампой не могут работать без нагрузки без дополнительного подогрева.
Тот факт , что двигатель может быть оставлен без присмотра в течение длительных периодов во время работы из горячего луковицу двигатели популярный выбор для приложений , требующих стабильный выходной мощности, например, сельскохозяйственных тракторов, генераторов , насосов и канал лодки в движение.
Четырехтактные двигатели [ править ]
Воздух втягивается в цилиндр через впускной клапан по мере опускания поршня (такт всасывания). Во время этого же хода топливо впрыскивается в испаритель механическим (рывковым) топливным насосом [7] через сопло. Затем воздух в цилиндре нагнетается через верхнюю часть цилиндра, когда поршень поднимается (такт сжатия), через отверстие в испаритель, где он сжимается, и его температура повышается. Испаренное топливо смешивается со сжатым воздухом и воспламеняется в первую очередь из-за тепла горячей лампы, генерируемой во время работы, или тепла, подводимого к горячей лампе перед запуском. [8]При сжатии колбы к очень узкой горловине, где она прикрепляется к цилиндру, создается высокая степень турбулентности, поскольку воспламеняющиеся газы проникают через горловину в цилиндр, где сгорание завершается. Возникающее давление опускает поршень (рабочий ход). Действие поршня преобразуется во вращательное движение коленчатым валом в сборе с маховиком, к которому можно прикрепить оборудование для выполнения работ. Маховик сохраняет импульс, часть которого используется для поворота двигателя, когда мощность не вырабатывается. Поршень поднимается, вытесняя выхлопные газы через выпускной клапан (такт выпуска). Затем цикл начинается снова.
Двухтактные двигатели [ править ]
Цикл начинается с поршня в нижней части своего хода. Поднимаясь, он втягивает воздух в картер через впускное отверстие. При этом в испаритель распыляется топливо. Заряд воздуха сверхупоршня сжимается в испаритель, где он смешивается с распыленным топливом и воспламеняется. Поршень опускается по цилиндру. Когда он опускается, поршень сначала открывает выпускной канал. Выхлопные газы под давлением выходят из цилиндра. Через некоторое время после того, как выпускное отверстие открыто, опускающийся поршень открывает передаточное отверстие. Теперь поршень сжимает воздух в картере, который проходит через передаточное отверстие в пространство над поршнем. Часть входящего заряда воздуха теряется из все еще открытого выхлопного отверстия, чтобы гарантировать удаление всех выхлопных газов из цилиндра, процесс, известный как «продувка». Затем поршень достигает нижней точки своего хода и снова начинает подниматься, втягивая свежий заряд воздуха в картер и завершая цикл.Индукция и сжатие осуществляются при ходе вверх, а мощность и выхлоп - при ходе вниз.
Для питания подшипников коленчатого вала в картер необходимо подавать смазочное масло . Поскольку картер также используется для подачи воздуха в двигатель, смазочное масло двигателя переносится в цилиндр вместе с воздушным зарядом, сгорает во время сгорания и выводится из выхлопных газов. Масло, поступающее из картера в цилиндр, используется для смазки поршня . Это означает, что двухтактный двигатель с горячей лампой будет постепенно сжигать запас смазочного масла, конструкция, известная как система смазки с «полной потерей». Были также конструкции, в которых использовался продувочный насос или аналогичный для удаления масла из картера и возврата его в резервуар для смазочного масла. Этой особенностью были тракторы Lanz и их многочисленные подражатели. Это значительно снизило расход масла.
Кроме того, если при запуске присутствует избыток масла в картере, существует опасность запуска двигателя и неконтролируемого ускорения, превышающего пределы скорости вращающихся и совершающих возвратно-поступательное движение компонентов. Это может привести к выходу из строя двигателя. Обычно имеется пробка или запорный кран, позволяющий опорожнить картер перед запуском.
Отсутствие клапанов и увеличенный рабочий цикл также означает, что двухтактный двигатель с горячим термометром может одинаково хорошо работать в обоих направлениях. Обычная техника запуска для двухтактных двигателей меньшего размера - переворачивать двигатель против нормального направления вращения. Поршень «отскочит» от фазы сжатия с достаточной силой, чтобы двигатель правильно раскрутил и запустил его. Этот двунаправленный ход был преимуществом в морских приложениях, поскольку двигатель мог, как паровой двигатель , вести судно вперед или назад без необходимости в коробке передач.. Направление можно было изменить на противоположное, остановив двигатель и запустив его снова в другом направлении, или, при наличии достаточных навыков и времени со стороны оператора, замедлите двигатель до тех пор, пока он не наберет достаточно инерции, чтобы отскочить от собственного сжатия и запустить. другой способ. Это было нежелательным качеством для тракторов, работающих на горячей лампочке и оснащенных коробками передач. При очень низких оборотах двигателя двигатель мог двигаться в обратном направлении почти без каких-либо изменений в звуке или качестве работы и незаметно для водителя, пока трактор не двинулся в направлении, противоположном предполагаемому. Ланц Бульдогтракторы имели циферблат с механическим приводом от двигателя, на котором была вращающаяся стрелка. Стрелка указывала в направлении нормального вращения двигателя; если циферблат вращался в другую сторону, двигатель реверсировал сам.
Преимущества [ править ]
В то время, когда был изобретен двигатель с горячей колбой, его главными достоинствами были его эффективность, простота и удобство эксплуатации по сравнению с паровым двигателем , который тогда был основным источником энергии в промышленности. Бесконденсаторные паровые машины достигли среднего теплового КПД (часть выделяемого тепла, которая фактически превращается в полезную работу) около 6%. [ необходима цитата ] Двигатели с горячей лампой могут легко достичь 12% теплового КПД.
С 1910-х по 1950-е годы двигатели с горячим термометром были более экономичными в производстве с их впрыском сырого топлива под низким давлением и имели более низкую степень сжатия, чем двигатели Diesel с воспламенением от сжатия.
Двигатель с горячей колбой намного проще сконструировать и эксплуатировать, чем паровой двигатель. Для котлов требуется по крайней мере один человек для добавления воды и топлива по мере необходимости и для контроля давления, чтобы предотвратить избыточное давление и, как следствие, взрыв. Если он оснащен автоматическими системами смазки и регулятором для управления частотой вращения двигателя, двигатель с горячей лампой можно оставить работать без присмотра в течение нескольких часов.
Другой привлекательной чертой была их безопасность. Паровая машина с открытым огнем и горячим котлом, паровыми трубами и рабочим цилиндром не могла использоваться в огнеопасных условиях, например на заводах по производству боеприпасов или на заводах по переработке топлива. Двигатели с горячей лампой также производили более чистые выхлопные газы. Большая опасность для парового двигателя заключалась в том, что если давление в котле вырастет слишком высоко и предохранительный клапан откажет, может произойти очень опасный взрыв, хотя это было относительно редким явлением к тому времени, когда был изобретен двигатель с горячим термометром. Более распространенной проблемой было то, что если уровень воды в котле паровой машины упал слишком низко, свинцовая пробка в своде печи расплавилась, тушив огонь. Если в двигателе с горячей лампой кончалось топливо, он просто останавливался и мог быть немедленно перезапущен с большим количеством топлива. Водяное охлаждение обычно было замкнутым,поэтому потери воды не произойдет, если не будет утечки. Если охлаждающая вода кончилась, двигатель заклинил бы из-за перегрева - серьезная проблема, но опасности взрыва не было.
По сравнению с паровыми, бензиновыми (цикл Отто) и двигателями с воспламенением от сжатия (дизельный цикл) двигатели с горячим термометром более просты и, следовательно, имеют меньше потенциальных проблем. Нет никакой электрической системы, как на бензиновом двигателе, и нет внешнего котла и паровой системы, как на паровом двигателе.
Еще одним большим преимуществом двигателя с горячей лампой была его способность работать на широком диапазоне видов топлива. Можно было использовать даже плохо горючие виды топлива, поскольку сочетание испарителя и воспламенения от сжатия означало, что такое топливо можно было заставить гореть. Обычным топливом был мазут, похожий на современное дизельное топливо , но также можно было использовать природный газ , керосин , сырую нефть , растительное масло или креозот . Это сделало двигатель с горячей лампой очень дешевым в эксплуатации, поскольку он мог работать на легкодоступном топливе. Некоторые операторы даже запускали двигатели на отработанном моторном масле, обеспечивая тем самым почти бесплатную мощность. Недавно [ когда? ]эта способность работать с несколькими видами топлива привела к интересу к использованию двигателей с горячими лампами в развивающихся странах, где они могут работать на биотопливе местного производства. [9]
Из-за длительного времени предварительного нагрева двигатели с горячим термометром обычно легко запускаются даже в очень холодных условиях. Это сделало их популярным выбором в холодных регионах, таких как Канада и Скандинавия , где паровые двигатели были нежизнеспособны, а в работе первых бензиновых и дизельных двигателей нельзя было положиться. Однако это также делает их непригодными для кратковременного использования, особенно в автомобиле.
Использует [ редактировать ]
Надежность двигателей с горячей лампочкой, их способность работать на многих видах топлива и тот факт, что они могут работать в течение нескольких часов или дней, сделали их чрезвычайно популярными среди пользователей сельского, лесного и морского хозяйства, где они использовались для перекачивания и для привода фрезерных, пильных и молотильных машин. Двигатели с горячей лампой также использовались на дорожных катках и тракторах .
СП Svenssons Motorfabrik , я Augustendal в Стокгольме Швеции использовал двигатели горячей лампочки в их Typ 1 мотор плуге , произведенном с 1912 по 1925 г. Munktells Mekaniska Verkstads AB в Эскильстуне , Швеция , производством сельскохозяйственных тракторов с двигателями горячих луковиц с 1913 годом. Компания Heinrich Lanz AG в Мангейме , Германия , начала использовать двигатели с горячей лампой в 1921 году на тракторе Lanz Bulldog HL. Другими известными производителями тракторов, которые использовали ламповые двигатели, были Bubba , Gambino , Landini иOrsi в Италии , HSCS в Венгрии , SFV во Франции и Ursus в Польше .
«Горячая лампочка» находится непосредственно над передним мостом, закреплена на передней части блока цилиндров.
В начале 20-го века было несколько сотен европейских производителей двигателей с горячей лампой для использования на море. Только в Швеции было более 70 производителей, из которых Bolinder является самым известным; в 20-е годы на их долю приходилось около 80% мирового рынка. Норвежский SABB был очень популярным двигателем горячего шарика для малых рыболовных суден, и многие из них все еще находятся в рабочем состоянии. В Америке Standard, Weber, Reid, Stickney, Oil City и Fairbanks Morse производили двигатели с горячей лампой.
Ограничением конструкции двигателя было то, что он мог работать только в довольно узком (и медленном) диапазоне скоростей, обычно от 50 до 300 об / мин . Это затрудняло адаптацию двигателя с горячей лампой для использования в автомобилях, кроме транспортных средств, таких как тракторы, где скорость не была основным требованием. Это ограничение не имело большого значения для стационарных применений, где двигатель с горячей лампой был очень популярен.
Из-за длительного времени предварительного нагрева двигатели с горячим термометром находили предпочтение только у пользователей, которым необходимо было запускать двигатели в течение длительных периодов времени, когда процесс предварительного нагрева составлял лишь небольшой процент от общего периода работы. Это включало использование на море, особенно в рыболовных судах, а также на откачку или дренаж.
Двигатель с горячей лампой был изобретен одновременно с усовершенствованием динамо-машин и электрических систем освещения , а производство электроэнергии было одним из основных применений двигателя с горячей лампой. Двигатель мог достигать более высоких оборотов в минуту, чем стандартный поршневой паровой двигатель, хотя высокоскоростные паровые двигатели были разработаны в 1890-х годах, а его низкие требования к топливу и техническому обслуживанию, включая возможность управления и обслуживания только одним человеком, сделали его идеальным для малая энергетика. Генераторные установки, приводимые в действие двигателями с горячей лампочкой, были установлены во многих больших домах в Европе , особенно в сельской местности, а также на фабриках, в театрах, на маяках., радиостанции и многие другие места, где не было централизованной электросети. Обычно динамо-машина или генератор переменного тока приводятся в движение от маховика двигателя с помощью плоского ремня, чтобы обеспечить необходимое «переключение передач» - заставляя генератор вращаться с большей скоростью, чем двигатель. Такие компании, как Armstrong Whitworth и Boulton Paul, производили и поставляли полные генераторные установки, как двигатель, так и генератор, с 1900-х до конца 1920-х годов, когда во всем мире были сформированы национальные сетевые системы и был заменен двигатель с горячей лампой на дизельный. двигатель вызвал падение спроса.
Двигатели также использовались в областях, где пожар паровой машины был бы недопустимым пожарным риском. Эйкройд-Стюарт разработал первый в мире локомотив с питанием от горячего масла двигателя лампы, то «Lachesis», для Королевского Арсенала , Вулвича , где использование локомотивов ранее было невозможным из - за риск. Двигатели с горячей лампой оказались очень популярными для промышленных двигателей в начале 20-го века, но им не хватало мощности для использования в более крупных двигателях.
Замена [ править ]
Примерно с 1910 года дизельный двигатель был значительно улучшен, и теперь стало доступно больше мощности при большем КПД, чем мог выдержать двигатель с горячей лампой. Дизельные двигатели могут достичь КПД более 50%, если спроектированы с учетом максимальной экономии, и они предлагают большую мощность для данного размера двигателя благодаря более эффективному методу сгорания. У них не было горячей лампы, они полагались исключительно на воспламенение от сжатия и предлагали большую простоту использования, поскольку не требовали предварительного нагрева.
Двигатель с горячей лампой был ограничен по своим возможностям с точки зрения скорости и общего отношения мощности к габаритам. Чтобы сделать двигатель с горячей лампой, способный приводить в действие корабль или локомотив, он был бы чрезмерно большим и тяжелым. Двигатели с горячей лампой, используемые в Landiniтракторы имели емкость до 20 литров при относительно небольшой мощности. Основным ограничением мощности и скорости двигателя с горячей колбой был способ сгорания. В дизельном двигателе сгорание регулируется впрыском топлива в сжатый воздух; поскольку сгорание не может происходить до тех пор, пока не будет впрыснуто топливо, время и продолжительность сгорания можно строго контролировать. В двигателе с горячей колбой топливо впрыскивалось в цилиндр до начала сжатия, и сгорание начиналось, когда заряд воздуха встречался с испарившимся топливом в горячей колбе во время такта сжатия. Это означало, что горение было трудно контролировать с какой-либо степенью точности. Части топливного заряда в горячей лампочке воспламенились бы в разное время, часто до того, как поршень завершил такт сжатия. Это идентично преждевременному зажиганиюв обычном двигателе с искровым зажиганием и приводит к неравномерным усилиям и высоким тепловым и физическим нагрузкам на внутренние части двигателя, особенно на поршень. В двигателе с горячим термометром эту проблему можно было преодолеть только за счет поддержания низких общих оборотов двигателя, небольшого количества топлива, впрыскиваемого в каждом цикле, и очень прочной конструкции компонентов двигателя. В результате получился очень прочный двигатель, который был большим и тяжелым при относительно низкой выходной мощности. Такие идеи, как впрыск воды (для уменьшения преждевременного воспламенения) и двигатель с « горячей трубой » (который позволял изменять объем испарителя в зависимости от частоты вращения двигателя, таким образом изменяя общую степень сжатия) добавляли сложность и стоимость и по-прежнему не могли обеспечить мощность. соотношение веса к весу в той же лиге, что и быстро развивающиесядизельный двигатель .
В многоцилиндровых двигателях сложно добиться равномерного сгорания множества горячих лампочек. Низкая степень сжатия двигателя с горячей лампой по сравнению с дизельными двигателями ограничивала его эффективность, выходную мощность и скорость. Большинство двигателей с горячим термометром могли работать с максимальной скоростью около 100 об / мин, в то время как к 1930-м годам были построены высокоскоростные дизельные двигатели со скоростью 2000 об / мин. Кроме того, из-за конструкции горячей лампы и ограничений современной технологии в отношении системы инжектора, большинство двигателей с горячей лампой были односкоростными, работающими с фиксированной скоростью или в очень узком диапазоне скоростей. Дизельные двигатели могут быть разработаны для работы в гораздо более широком диапазоне скоростей, что делает их более универсальными. Это сделало эти дизели среднего размера очень популярным выбором для использования в генераторных установках,замена двигателя с горячей лампой как предпочтительного двигателя для малой энергетики.
Развитие маломощных высокоскоростных дизельных двигателей в 1930-х и 1940-х годах привело к тому, что двигатели с горячей лампой резко вышли из моды. Последний крупный производитель двигателей с горячей лампой прекратил их производство в 1950-х годах, и в настоящее время они практически не используются в коммерческих целях, за исключением очень удаленных районов развивающегося мира. Исключением является использование на море; двигатели с горячей лампой широко устанавливались на внутренних баржах и узкоколейных судах в Европе. Первые два самоходных «моторных» узкоколейных катера в Соединенном Королевстве - Bournville I и Bournville II от Cadbury в 1911 году [10] - были оснащены одноцилиндровыми двигателями Bolinder мощностью 15 лошадиных сил с подогревом [10].и этот тип стал обычным явлением между 1920-ми и 1950-ми годами. Поскольку двигатели с горячей лампой, как правило, долговечны и идеально подходят для такого использования, сегодня нередко можно найти суда, все еще оснащенные своими оригинальными двигателями с горячей лампой.
Хотя существует распространенное заблуждение, что модели двигателей со свечами накаливания являются разновидностью двигателя с горячей лампой, это не так. [ необходима цитата ] Модельные двигатели накаливания - это двигатели с каталитическим зажиганием. Они используют преимущество реакции между платиной в катушке свечи накаливания и парами метилового спирта, в результате чего при определенных температурах и давлениях платина будет светиться при контакте с паром.
Разработка псевдодизеля Hot Bulb [ править ]
1890–1910 гг. [ Править ]
Двигатель с горячей лампой часто путают с дизельным двигателем [11], и это правда, что эти два двигателя очень похожи. Двигатель с горячей колбой имеет выдающийся испаритель с горячей колбой; у дизеля нет. Другие существенные отличия:
- Двигатель с горячей лампой в основном повторно использует тепло, оставшееся в испарителе, для воспламенения топлива, достигая эффективности около 12%. [11]
- В дизельном двигателе для воспламенения топлива используется только сжатие. Он работает при давлениях, во много раз превышающих давление в двигателе с горячим термометром, что обеспечивает более 50% эффективности с большими дизелями.
- Двигатель с горячей лампой требует предварительного нагрева горячей лампы, часто с помощью горелки, в течение примерно 15 минут перед запуском.
Также есть принципиальная разница во времени процесса впрыска топлива:
- В двигателе с горячей колбой до 1910 г. топливо впрыскивалось в испаритель раньше (во время такта впуска). Это приводит к тому, что начало сгорания не синхронизируется с углом поворота коленчатого вала, а это означает, что двигатель будет плавно работать только на одной низкой скорости или под нагрузкой. [2] [12] Если нагрузка на двигатель увеличится, повысится и температура колбы, что приведет к увеличению периода зажигания и преждевременному зажиганию. Чтобы противодействовать преждевременному возгоранию, вода будет капать в воздухозаборник, обеспечивая некоторую гибкость. [6] : 664
- В дизельном двигателе незадолго до достижения верхней мертвой точки такта сжатия топливо впрыскивается в цилиндр с регулировкой момента времени в зависимости от частоты вращения и нагрузки двигателя.
Есть еще одно подробное различие в способе впрыска топлива:
- В двигателе с горячей лампой используется насос среднего давления для подачи топлива в цилиндр через простую форсунку.
- В оригинальном дизельном двигателе топливо впрыскивалось в цилиндр сжатым воздухом под высоким давлением через форсунку. Распределительный вал поднимал подпружиненный штифт, чтобы начать подачу топлива через форсунку.
До Первой мировой войны технологии не развивались до такой степени, что масляные двигатели могли работать со скоростью более 150 об / мин. По конструкции эти двигатели были похожи на паровые, но без смазки под давлением.
В двигателях с горячим термометром топливо впрыскивается под низким давлением с использованием более экономичной, надежной и простой конфигурации. Однако, если не использовать нагнетание сжатого воздуха, это менее эффективно.
В то время дизельные двигатели и двигатели с горячей лампой были четырехтактными . [12] В 1902 году Ф. Рундлоф изобрел двухтактный двигатель с продувкой картера, который впоследствии стал распространенным двигателем с горячей лампой.
1910–1950-е годы [ править ]
Прямой впрыском небольшие дизельные двигатели до сих пор не были практичными [11] , а prechambered косвенного впрыска двигатель был изобретен, наряду с требованием glowplugs , которые будет использоваться для запуска. [13] [14] С помощью технологии, разработанной Robert Bosch GmbH, можно было построить насосные и инжекторные системы для работы при гораздо более высоком давлении. В сочетании с высокоточными форсунками с 1927 года выпускались быстроходные дизели.
На горячих лампах начали появляться трещины и разрывы, и их постепенно заменили головки цилиндров с водяным охлаждением и плоской горячей точкой. [15] Со временем степень сжатия была увеличена с 3: 1 до 14: 1. Впрыск топлива начался от 135 градусов до верхней мертвой точки с низкой степенью сжатия до 20 градусов до верхней мертвой точки с более поздними двигателями с более высокой степенью сжатия, увеличивая коэффициент горячего воздуха [11] [16] для зажигания и повышая эффективность использования топлива. [11] Свечи накаливания, наконец, заменили предварительный нагрев на методы паяльной лампы, и обороты двигателя были увеличены, что привело к тому, что теперь классифицируется как дизельное топливо с непрямым впрыском. [11]
Двигатели с горячим термометром или с предварительными камерами всегда были проще в производстве, [11] более надежны и могли работать с меньшим количеством топлива в небольших двигателях, чем «чистые» дизели с прямым впрыском. [11]
Производство [ править ]
Двигатели с горячей лампой выпускались большим количеством производителей, обычно скромными сериями. Эти двигатели были тихоходными (300-400 об / мин) и большей частью с чугунными деталями, в том числе поршневыми. Топливный насос обычно выполнялся с латунным корпусом и стальным плунжером, работающим с переменной длиной хода. В результате получился простой и надежный тяжелый двигатель. Следовательно, их можно было обработать в среднем механическом цехе без специальных инструментов. [17] [18]
Завод двигателей Пифагора в Норртелье в Швеции хранится как музей (Музей механической мастерской Пифагора ) и имеет действующую производственную линию и обширный заводской архив.
См. Также [ править ]
- Двигатель на сырой нефти
- Двигатель Хессельмана
- Впрыск топлива
- Бензин с прямым впрыском
- Проспер L'Orange
Ссылки [ править ]
- ^ http://www.oldengine.org/members/diesel/Marine/othmarin.htm
- ^ a b Герберт Акройд Стюарт, Усовершенствования двигателей, работающих за счет взрыва смесей горючего пара или газа и воздуха , патент Великобритании № 7146, май 1890 г.
- ^ Лэнс Дэй, Ян Макнил, «Биографический словарь истории технологий» (1996), стр. 681
- ^ Рэнсом-Уоллис, Патрик (2001). Иллюстрированная энциклопедия железнодорожных локомотивов мира . Courier Dover Publications. п. 27. ISBN 0-486-41247-4.
- ^ Патент США 502837 Двигатель работает при взрыве смеси газа или углеводородного пара и воздуха, от 8 августа, 1893. линии 45.
- ^ a b Wrangham, DA (1956). Теория и практика тепловых двигателей . Издательство Кембриджского университета. п. 664.
- ^ Робинсон, Уильям (1931). Тяжелые нефтяные двигатели типа "Акройд": разработки нефтяных двигателей с воспламенением от сжатия, в том числе современные приложения для наземных целей, морских и дирижаблевых двигателей, железнодорожной тяги . Blackie & Son Ltd. стр. 136.
- ^ Макнил, Ян (1990). Энциклопедия истории техники . Тейлор и Фрэнсис. С. 310–311 . ISBN 0-415-01306-2.
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2006-05-27 . Проверено 28 мая 2006 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ a b Фолкнер, Алан Х. (1981). Северн и Канал и Кэдберис . Роберт Уилсон. ISBN 0-907381-02-2.
- ^ a b c d e f g h «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 25 февраля 2009 года . Проверено 9 ноября 2008 . CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ a b «Патент США 845140: Двигатель внутреннего сгорания» . 1907-02-26. Строка 65.
- ^ "(WO / 1996/034189) ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, ВКЛЮЧАЯ КАМЕРУ ИСПАРЕНИЯ ТОПЛИВА" .[ постоянное мертвое звено ] предусматривало, что нагревательные элементы 38 потребуются только при запуске двигателя.
- ^ "PIONIERE DER ZEIT 100 JAHRE DAIMLERCHRYSLER-WERK UNTERTÜRKHEIM" (на немецком языке).
- ^ [1] рис. 8 и фотографии
- ^ Закон комбинированного газа :
- ^ [2] рис. С 1 по 7.
- ^ Ланц Бульдог
Патенты [ править ]
- Патент США 845140 Двигатель внутреннего сгорания от 26 февраля 1907 г.
- Патент США 502837 Двигатель, работающий от взрыва смеси газа или углеводородного пара и воздуха, датирован 8 августа 1893 года.
- Патент США 439702 Petroleum Engine or Motor от 4 ноября 1890 г.
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме двигателей с горячими лампочками . |
- Клуб стационарных двигателей Швеции
- Видео по истории дизельного двигателя, которое также содержит демонстрацию и иллюстрацию рабочего цикла двигателя с горячей лампой.
- Статья из журнала Gas Engine Magazine о двигателях с горячей лампой Mietz & Weiss
- Полудизельные двигатели норвежского производства; последний полудизельный Сабб закончился в 1969 г.
