Двигатель с горячей колбой , также известный как полудизель , [1] представляет собой тип двигателя внутреннего сгорания , в котором топливо воспламеняется при контакте с раскаленной металлической поверхностью внутри колбы с последующим введением воздуха ( кислород), сжимаемый в камеру термобаллона поднимающимся поршнем. При подаче топлива происходит некоторое возгорание, но оно быстро расходует имеющийся в колбе кислород. Энергичное зажигание происходит только тогда, когда в камеру термобаллона на такте сжатия двигателя подается достаточное количество кислорода.
Большинство двигателей с горячей лампой производились в виде одно- или двухцилиндровых низкооборотных двухтактных двигателей с продувкой картера . [1]
Идея 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 из Грэнтэма, Линкольншир, Англия, под названием Hornsby Akroyd Patent Oil Engine по лицензии. [2] [3]
Несколько лет спустя конструкция Акройда-Стюарта получила дальнейшее развитие в Соединенных Штатах немецкими эмигрантами Митцем и Вайсом, которые объединили двигатель с горячей лампой и двухтактный принцип продувки , разработанный Джозефом Деем , чтобы обеспечить почти вдвое большую мощность, чем по сравнению с четырехтактным двигателем того же размера. Подобные двигатели для сельскохозяйственного и морского применения строили JV Svensons Motorfabrik, Bolinders , Lysekils Mekaniska Verkstad, AB Pythagoras и многие другие заводы Швеции.
Двигатель Акройда-Стюарта был первым двигателем внутреннего сгорания, в котором использовалась система впрыска топлива под давлением [4] , а также первым двигателем, в котором использовалась отдельная испарительная камера сгорания. Это предшественник всех двигателей с горячей лампой, который считается предшественником дизельных двигателей с форкамерным впрыском.
Масляный двигатель Хорнсби-Акройда и другие двигатели с горячей лампой отличаются от конструкции Рудольфа Дизеля , в которой воспламенение происходит только за счет теплоты сжатия; Двигатель Акройда будет иметь степень сжатия от 3:1 до 5:1, тогда как типичный дизельный двигатель будет иметь гораздо более высокую степень сжатия, обычно от 15:1 до 20:1, что делает его более эффективным. Кроме того, в двигателе Акройда топливо впрыскивается во время такта впуска (при 140° ВМТ ), а не на пике сжатия (при 15° ВМТ), как в дизельном двигателе. [5]
Двигатель с горячей лампой имеет общую конструкцию почти со всеми другими двигателями внутреннего сгорания , поскольку он имеет поршень внутри цилиндра , соединенный с маховиком посредством шатуна и коленчатого вала . Оригинальный двигатель Акройда-Стюарта работал по четырехтактному циклу (впуск, сжатие, мощность и выпуск), и Хорнсби продолжал создавать двигатели этой конструкции, как и некоторые другие британские производители, такие как Blackstone и Crossley . Производители в Европе , Скандинавии и США (а также некоторые британские фирмы, включая Petter , Gardner и Allen ) создавали двигатели, работающие по двухтактному циклу с продувкой картера. Последний тип составлял большую часть производства двигателей с горячей лампой. Поток газов через двигатель в четырехтактных двигателях регулируется клапанами, а в двухтактных двигателях - отверстиями, закрывающими и открывающими поршень, в стенке цилиндра.
В двигателе с горячей лампой сгорание происходит в отдельной камере сгорания, «испарителе» (также называемом «горячей колбой»), обычно установленном на головке блока цилиндров, в который распыляется топливо. Он соединен с цилиндром узким проходом и во время работы нагревается дымовыми газами; для розжига используется внешнее пламя, например паяльная лампа или медленногорящий фитиль; на более поздних моделях иногда использовался электрический подогрев или пиротехника . Другим методом было включение свечи зажигания и виброкатушки зажигания; двигатель запускался на бензине (бензине) и переключался на масло после прогрева до рабочей температуры.
Время предварительного прогрева зависит от конструкции двигателя, типа используемого нагрева и температуры окружающей среды, но для большинства двигателей в умеренном климате обычно составляет от 2–5 минут до получаса при работе в условиях сильного холода или двигатель особенно большой. Затем двигатель проворачивают, обычно вручную, но иногда с помощью сжатого воздуха или электродвигателя.
После запуска двигателя тепло сжатия и воспламенения поддерживает необходимую температуру термобаллона, и паяльную лампу или другой источник тепла можно удалить. После этого двигатель не требует внешнего тепла и для работы требуется только подача воздуха, мазута и смазочного масла. Однако при низкой мощности лампа может слишком сильно остыть. 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. Некоторые двигатели имели дроссельную заслонку на воздухозаборниках, чтобы сократить подачу избыточного холодного воздуха при работе с небольшой нагрузкой и/или низкой скоростью, а другие имели регулируемые форсунки топливных распылителей, которые можно было регулировать для подачи сильной струи мазута. в сердцевину горячей колбы, где температура будет самой высокой, а не при обычном широком распылении распыленного топлива, чтобы поддерживать самовозгорание при длительной работе на низкой нагрузке или на холостом ходу. Точно так же по мере увеличения нагрузки на двигатель увеличивается и температура лампочки. Это приводит к более раннему началу сгорания (происходящему раньше в цикле), что снижает мощность и эффективность. Если сгоранию позволить продвигаться слишком далеко, может произойти вредное преждевременное зажигание . Это был ограничивающий фактор для выходной мощности двигателей с горячей лампой, и чтобы обойти этот предел, некоторые двигатели с горячей лампой оснащены системой, посредством которой вода капает в воздухозаборник, чтобы снизить температуру воздушного заряда и противодействовать преждевременному зажиганию. , что позволяет получить более высокую выходную мощность. [6]
Тот факт, что двигатель во время работы можно оставлять без присмотра в течение длительного времени, сделал двигатели с горячей лампой популярным выбором для применений, требующих стабильной выходной мощности, таких как сельскохозяйственные тракторы, генераторы , насосы и приводы лодок по каналам .
Воздух всасывается в цилиндр через впускной клапан при опускании поршня (такт впуска). Во время этого же хода топливо впрыскивается в испаритель механическим (рывковым) топливным насосом [7] через форсунку. Впрыскиваемое топливо испаряется при контакте с горячей внутренней частью испарителя, но тепла недостаточно, чтобы вызвать воспламенение. Затем воздух в цилиндре вытесняется через отверстие в испаритель по мере подъема поршня (такт сжатия), где он слегка сжимается (соотношение примерно 3:1) – этого недостаточно, чтобы вызвать значительное повышение температуры заряд воздуха, который в основном вызван нагреванием воздуха при контакте с внутренними поверхностями горячей колбы ( раскаление докрасна из-за внешнего нагрева, приложенного перед запуском, или из-за сохранения тепла сгорания во время работы двигателя). Такт сжатия в основном служит для создания турбулентного движения воздуха из цилиндра в испаритель, который смешивается с предварительно испарившимся мазутом. Это смешивание и увеличение содержания кислорода по мере легкого сжатия воздуха в испарителе приводят к самопроизвольному воспламенению паров мазута. [8] Сгорание топливного заряда завершается в термобаллоне, но создается расширяющийся заряд из выхлопных газов и перегретого воздуха. Возникающее в результате давление приводит поршень вниз (рабочий ход). Действие поршня преобразуется во вращательное движение узлом коленвал-маховик, к которому может присоединяться оборудование для выполнения работ. Маховик накапливает импульс, часть которого используется для вращения двигателя, когда мощность не вырабатывается. Поршень поднимается, вытесняя выхлопные газы через выпускной клапан (такт выпуска). Затем цикл начинается снова.
Основное действие впрыска и сгорания топлива является общим для всех двигателей с горячей лампой, как четырех-, так и двухтактных. Цикл начинается с того, что поршень находится в нижней части своего хода. Поднимаясь, он втягивает воздух в картер через впускное отверстие. В то же время топливо распыляется в испаритель. Заряд воздуха над поршнем подается в испаритель, где он смешивается с распыленным топливом и происходит сгорание. Поршень движется вниз по цилиндру. При опускании поршень сначала открывает выпускное отверстие. Выхлопные газы под давлением выходят из цилиндра. Через долю секунды после того, как выпускное отверстие открыто, опускающийся поршень открывает передаточное отверстие. Поршень теперь сжимает воздух в картере, который вытесняется через перепускное отверстие в пространство над поршнем. Часть поступающего воздушного заряда теряется из все еще открытого выпускного отверстия, чтобы обеспечить удаление всех выхлопных газов из цилиндра. Этот процесс известен как «продувка». Затем поршень достигает нижней точки своего хода и снова начинает подниматься, втягивая свежий заряд воздуха в картер и завершая цикл. Впуск и сжатие выполняются при ходе вверх, а мощность и выпуск — при ходе вниз.
В картер необходимо подать смазочное масло для питания подшипников коленчатого вала . Поскольку картер также используется для подачи воздуха в двигатель, смазочное масло двигателя переносится в цилиндр вместе с зарядом воздуха, сгорает при сгорании и выносится с выхлопными газами. Масло, подаваемое из картера в цилиндр, используется для смазки поршня . Это означает, что двухтактный двигатель с горячей лампой постепенно сжигает запас смазочного масла. Такая конструкция известна как система смазки с «полной потерей». Были также конструкции, в которых использовался продувочный насос или что-то подобное для удаления масла из картера и возврата его в резервуар со смазочным маслом. Тракторы Lanz с горячей лампой и их многочисленные имитаторы имели эту особенность, которая значительно снижала расход масла.
Кроме того, если при запуске присутствует избыток картерного масла, существует опасность неконтролируемого запуска двигателя и ускорения, значительно превышающего пределы скорости вращающихся и возвратно-поступательных компонентов. Это может привести к разрушению двигателя. Обычно имеется пробка или кран, позволяющий опорожнить картер перед запуском.
Отсутствие клапанов и удвоенный рабочий цикл также означают, что двухтактный двигатель с горячей лампой может одинаково хорошо работать в обоих направлениях. Обычный метод запуска двухтактных двигателей меньшего размера — это провернуть двигатель против нормального направления вращения. Поршень «отскочит» от фазы сжатия с достаточной силой, чтобы правильно раскрутить двигатель и запустить его. Такое двунаправленное движение было преимуществом в морских применениях, поскольку двигатель мог, как и паровой двигатель , вести судно вперед или назад без необходимости использования коробки передач . Направление можно было изменить, либо остановив двигатель и снова запустив его в другом направлении, либо, при наличии достаточных навыков и времени со стороны оператора, замедлить двигатель до тех пор, пока он не наберет достаточно импульса, чтобы отскочить от собственного сжатия и начать работать. другой способ. Поскольку впрыск топлива происходит до сжатия и поскольку сгорание не связано напрямую с определенной точкой вращения двигателя (как впрыск/сгорание в дизельном двигателе или зажигание/сгорание в двигателе с искровым зажиганием), также можно установить подача топлива в двухтактном двигателе с горячей лампой так, что сгорание происходит непосредственно перед тем, как поршень достигает верхней мертвой точки , заставляя двигатель менять направление вращения до тех пор, пока поршень в следующий раз не достигнет ВМТ, когда происходит сгорание и вращение снова меняется на противоположное - двигатель может работать бесконечно, так и не совершив полного оборота коленчатого вала. Двигатель с горячей лампой уникален среди двигателей внутреннего сгорания, поскольку способен работать с нулевыми оборотами в минуту. Это также было привлекательной характеристикой двигателя для использования на морских судах, поскольку его можно было оставить «работающим» без создания значительной тяги, что позволяло избежать необходимости выключать двигатель и впоследствии выполнять длительную процедуру запуска.
Двунаправленная способность двигателя была нежелательным качеством для тракторов с горячими лампами, оснащенных коробками передач. На очень низких оборотах двигатель мог реверсировать практически без каких-либо изменений в звуке или качестве работы, и водитель не замечал этого до тех пор, пока трактор не поехал в направлении, противоположном предполагаемому. Тракторы Lanz Bulldog имели циферблат с механическим приводом от двигателя и вращающейся стрелкой. Стрелка указывала в сторону нормального вращения двигателя; если циферблат вращался в другую сторону, двигатель вращался в обратном направлении.
В то время, когда был изобретен двигатель с горячей лампой, его главными преимуществами были эффективность, простота и легкость в эксплуатации по сравнению с паровым двигателем , который в то время был доминирующим источником энергии в промышленности. Паровые двигатели без конденсатора достигли среднего теплового КПД (доли вырабатываемого тепла, которая фактически превращается в полезную работу) около 6%. [9] Двигатели с горячей лампой могут легко достичь теплового КПД 12%.
С 1910-х по 1950-е годы двигатели с горячей лампой были более экономичны в производстве благодаря впрыску сырого топлива под низким давлением и имели более низкую степень сжатия, чем дизельные двигатели с воспламенением от сжатия.
Двигатель с горячей лампой гораздо проще сконструировать и эксплуатировать, чем паровой двигатель. Для котлов требуется как минимум один человек, который будет доливать воду и топливо по мере необходимости и контролировать давление, чтобы предотвратить избыточное давление и, как следствие, взрыв. Если двигатель с горячей лампой оснащен автоматической системой смазки и регулятором частоты вращения двигателя, его можно оставлять работающим без присмотра на несколько часов.
Еще одной достопримечательностью была их безопасность. Паровой двигатель с открытым огнем и горячим котлом, паровыми трубами и рабочим цилиндром нельзя было использовать в огнеопасных условиях, например, на заводах по производству боеприпасов или на нефтеперерабатывающих заводах. Двигатели с горячей лампой также производят более чистые выхлопные газы. Большая опасность парового двигателя заключалась в том, что если давление в котле вырастет слишком высоко и предохранительный клапан выйдет из строя, может произойти очень опасный взрыв, хотя ко времени изобретения двигателя с горячей лампой это было относительно редким явлением. Более распространенная проблема заключалась в том, что если уровень воды в котле паровой машины падал слишком низко, свинцовая пробка в венце печи плавилась, гася огонь. Если бы в двигателе с горячей лампочкой закончилось топливо, он просто остановился бы и мог бы быть немедленно перезапущен с большим количеством топлива. Водяное охлаждение обычно было замкнутым, поэтому потери воды не происходило, если не было утечки. Если охлаждающая вода закончится, двигатель заклинит из-за перегрева — серьезная проблема, но опасности взрыва не будет. Некоторые двигатели, в том числе те, которые используются в тракторах Lanz Bulldog , имели плавкую вилку, установленную в горячей лампе. Если двигатель перегреется, свеча расплавится, что предотвратит сжатие и сгорание и остановит двигатель до того, как произойдет серьезное повреждение – особенно желательная функция для двигателей, которые должны работать без присмотра.
По сравнению с паровыми, бензиновыми (цикл Отто) и двигателями с воспламенением от сжатия (дизельный цикл), двигатели с горячей лампой проще и, следовательно, имеют меньше потенциальных проблем. Здесь нет электрической системы, как в бензиновом двигателе, а также внешнего котла и паровой системы, как в паровом двигателе.
Еще одной большой привлекательностью двигателя с горячей лампой была его способность работать на широком диапазоне видов топлива. Можно было использовать даже плохо горючее топливо, 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 его можно было использовать на легкодоступном топливе. Некоторые операторы даже запускали двигатели на отработанном моторном масле, обеспечивая тем самым практически бесплатную мощность. Недавно [ когда? ] эта возможность использования нескольких видов топлива привела к интересу к использованию двигателей с горячей лампой в развивающихся странах, где они могут работать на биотопливе местного производства. [10]
Из-за длительного времени предварительного прогрева двигатели с горячей лампой обычно легко запускались даже в очень холодных условиях. Это сделало их популярным выбором в холодных регионах, таких как Канада и Скандинавия , где паровые двигатели были нежизнеспособны, а на работу ранних бензиновых и дизельных двигателей нельзя было положиться. Однако это также делает их непригодными для кратковременного использования, особенно в автомобиле.
Надежность двигателей с термобаллонами, их способность работать на многих видах топлива и тот факт, что их можно оставлять работающими 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 термобаллонами также использовались на дорожных катках и тракторах .
СП Svenssons Motorfabrik, в Стокгольме, Швеция , использовало двигатели с горячей лампой в своем моторном плуге Тип 1, выпускавшемся с 1912 по 1925 год. Компания Munktells Mekaniska Verkstads AB в Эскильстуне , Швеция , с 1913 года производила сельскохозяйственные тракторы с двигателями с горячей лампой. Компания Heinrich Lanz AG из Мангейма , Германия , начала использовать двигатели с термобаллонами в 1921 году на тракторе Lanz HL . Другими известными производителями тракторов, использовавшими ламповые двигатели, были Bubba, Gambino, Landini и Orsi в Италии , HSCS в Венгрии , SFV во Франции и Ursus в Польше (которые производили Ursus C-45 , прямую копию Lanz Bulldog D 1934 года). 9506 , после Второй мировой войны).
В начале 20-го века в Европе существовало несколько сотен производителей двигателей с термобаллонами для морского использования. В одной только Швеции было более 70 производителей, из которых наиболее известен Bolinder ; в 1920-е годы им принадлежало около 80% мирового рынка. Норвежский Sabb был очень популярным двигателем с тепловой лампой для небольших рыболовных судов, и многие из них до сих пор находятся в рабочем состоянии. В Америке компании 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 низком) диапазоне скоростей, обычно от 50 до 300 об/мин . Это затрудняло адаптацию двигателя с горячей лампой к использованию в автомобилях, за исключением таких транспортных средств, 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 термобаллонами завоевали популярность только у пользователей, которым необходимо было эксплуатировать двигатели в течение длительных периодов времени, при этом процесс предварительного нагрева составлял лишь небольшой процент от общего периода работы. Это включало морское использование, особенно на рыбацких лодках, а также откачку или дренаж.
Двигатель с горячей лампой был изобретен одновременно с совершенствованием динамо-машин и систем электрического освещения , и производство электроэнергии было одним из основных применений двигателя с горячей лампой. Двигатель мог развивать более высокие обороты, чем стандартный поршневой паровой двигатель, хотя высокоскоростные паровые двигатели были разработаны в 1890-х годах, а низкие требования к топливу и техническому обслуживанию, включая возможность эксплуатации и обслуживания только одним человеком, сделали его идеальным для малая энергетика. Генераторные установки с приводом от двигателей с термолампами были установлены во многих больших домах в Европе , особенно в сельской местности, а также на фабриках, театрах, маяках , радиостанциях и во многих других местах, где централизованная электрическая сеть была недоступна. Обычно динамо-машина или генератор переменного тока приводятся в движение от маховика двигателя плоским ремнем, чтобы обеспечить необходимое «повышение передачи» — заставляя генератор вращаться с большей скоростью, чем двигатель. Такие компании, как Armstrong Whitworth и Boulton Paul, производили и поставляли комплектные генераторные установки, как двигатель, так и генератор, с 1900-х до конца 1920-х годов, когда были сформированы национальные энергосистемы по всему миру и заменены двигатели с горячей лампой на дизельные. двигатель вызвал падение спроса.
Двигатели также использовались в районах, где возгорание парового двигателя было бы неприемлемым риском возгорания. Акройд-Стюарт разработал первый в мире локомотив с масляным двигателем с горячей лампой, «Lachesis», для Королевского арсенала в Вулидже , где использование локомотивов ранее было невозможно из-за риска. Двигатели с горячей лампой оказались очень популярными для промышленных двигателей в начале 20 века, но им не хватало мощности, чтобы использовать их в чем-то более крупном.
Примерно с 1910 года дизельный двигатель был значительно усовершенствован: теперь стало доступно больше мощности при большей эффективности, чем мог обеспечить двигатель с горячей лампой. Дизельные двигатели могут достичь эффективности более 50%, если они спроектированы с учетом максимальной экономии, и они обеспечивают 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 они обеспечивали большую простоту использования, поскольку не требовали предварительного нагрева.
Двигатель с горячей лампой был ограничен в своих возможностях с точки зрения скорости и общего соотношения мощности к размеру. Чтобы сделать двигатель с горячей лампочкой, способный приводить в движение корабль или локомотив, он должен был быть непомерно большим и тяжелым. Двигатели с горячей лампой, используемые в тракторах Landini , имели объем до 20 литров при относительно низкой мощности. Основным ограничением мощности и скорости двигателя с горячей лампой был метод его сгорания. В дизельном двигателе сгорание контролируется путем впрыска топлива в сжатый воздух; поскольку горение не может происходить до тех пор, пока топливо не будет впрыскано, время и продолжительность сгорания можно жестко контролировать. В двигателе с горячей колбой топливо впрыскивалось в цилиндр до начала сжатия, и сгорание начиналось, когда воздушный заряд встречался с испаренным топливом в горячей колбе во время такта сжатия. Это означало, что горением было трудно управлять с какой-либо степенью точности. Части топливного заряда по всей горячей колбе воспламенялись в разное время, часто до того, как поршень завершил такт сжатия. Это идентично преждевременному зажиганию в обычном двигателе с искровым зажиганием и приводит к неравномерности сил и высоким тепловым и физическим нагрузкам на внутренние части двигателя, особенно на поршень. В двигателе с горячей лампой эту проблему можно было решить 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, но производил относительно низкую выходную мощность. Такие идеи, как впрыск воды (для уменьшения преждевременного зажигания) и двигатель с « горячей трубкой » (который позволял изменять объем испарителя в зависимости от частоты вращения двигателя, тем самым изменяя общую степень сжатия), увеличивали сложность и стоимость, но по-прежнему не могли обеспечить мощность. Соотношение массы и веса находится на том же уровне, что и быстро развивающийся дизельный двигатель .
Создать равномерное сгорание в нескольких горячих колбах в многоцилиндровых двигателях сложно. Низкая степень сжатия двигателя с горячей лампой по сравнению с дизельными двигателями ограничивала его эффективность, выходную мощность и скорость. Большинство двигателей с горячей лампой могли работать с максимальной скоростью около 100 об/мин, а к 1930-м годам были построены высокоскоростные дизельные двигатели, способные развивать скорость 2000 об/мин. Кроме того, из-за конструкции термобаллонов и ограничений современной технологии в отношении системы форсунок большинство двигателей с термобаллонами были односкоростными двигателями, работавшими с фиксированной скоростью или в очень узком диапазоне скоростей. Дизельные двигатели могут быть рассчитаны на работу 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, заменив двигатель с горячей лампой в качестве двигателя для малой генерации электроэнергии.
Разработка высокоскоростных дизельных двигателей малой мощности в 1930-х и 1940-х годах привела к тому, что двигатели с горячей лампой резко вышли из моды. Последний крупный производитель двигателей с термобаллонами прекратил их производство в 1950-х годах, и сейчас их коммерческое использование практически прекратилось, за исключением очень отдаленных районов развивающегося мира. Исключением является морское использование; Двигатели с горячей лампой широко устанавливались на речные баржи и узкие лодки в Европе. Первые две самоходные «моторные» узкие лодки — Cadbury’s Bournville I и Bournville II в 1911 году [11] — были оснащены одноцилиндровыми двигателями Bolinder мощностью 15 лошадиных сил, [11] и этот тип стал обычным явлением между 1920-ми и 1920-ми годами. 1950-е годы. Поскольку двигатели с термобаллонами, как правило, долговечны и идеально подходят для такого использования, нередко можно встретить суда, оснащенные оригинальными двигателями с термобаллонами и сегодня.
Хотя существует распространенное заблуждение, что модели двигателей со свечами накаливания являются разновидностью двигателя с горячей лампой, это не так. [ нужна цитация ] Модельные двигатели накаливания представляют собой двигатели с каталитическим зажиганием. В них используется реакция между платиной в катушке свечи накаливания и парами метилового спирта, в результате которой при определенных температурах и давлениях платина будет светиться при контакте с паром.
Двигатель с горячей лампой часто путают с дизельным двигателем [12] , и это правда, что эти два двигателя очень похожи. Двигатель с горячей лампой оснащен заметным испарителем с горячей лампой; дизельного двигателя нет. Другие существенные различия:
Также существует принципиальная разница во времени процесса впрыска топлива:
Есть еще одно, детальное отличие в способе впрыска топлива:
До Первой мировой войны технологии не были настолько развиты, чтобы нефтяные двигатели могли работать со скоростью более 150 об/мин. Конструкция этих двигателей была аналогична паровым двигателям и не имела смазки под давлением.
В двигателях с термобаллоном топливо впрыскивается под низким давлением, используя более экономичную, более надежную и простую конфигурацию. Однако без использования впрыска сжатого воздуха это менее эффективно.
В этот период дизельные двигатели и двигатели с горячей лампой были четырехтактными . [13] В 1902 году Ф. Рундлоф изобрел двухтактный двигатель с продувкой картера, который впоследствии стал распространенным двигателем с горячей лампой.
Небольшие дизельные двигатели с прямым впрыском все еще не были практичными [12] , и был изобретен двигатель с предкамерным непрямым впрыском , а также требование использования свечей накаливания для запуска. [14] [15] С помощью технологии, разработанной Robert Bosch GmbH, насосные и инжекторные системы могут быть созданы для работы при гораздо более высоком давлении. В сочетании с высокоточными форсунками с 1927 года выпускались высокооборотные дизели.
На горячих лампочках начали появляться трещины и разрушения, и их постепенно заменили головки цилиндров с водяным охлаждением и плоской горячей точкой. [16] Со временем степень сжатия была увеличена с 3:1 до 14:1. Впрыск топлива начинался со 135 градусов перед верхней мертвой точкой с низкой компрессией до 20 градусов перед верхней мертвой точкой с более поздними двигателями с более высокой степенью сжатия, увеличивающими коэффициент горячего воздуха [12] [17] для зажигания и повышения топливной эффективности . [12] Свечи накаливания наконец заменили предварительный нагрев паяльной лампой, а частота вращения двигателя была увеличена, в результате чего появился дизельный двигатель с непрямым впрыском. [12]
Двигатели с горячей лампой или предкамерные двигатели всегда было проще производить, [12] они были более надежными и могли обрабатывать меньшие количества топлива в двигателях меньшего размера, чем «чистые» дизели с прямым впрыском. [12]
Двигатели с горячей лампочкой производились большим количеством производителей, обычно скромными сериями. Эти двигатели были тихоходными (300-400 об/мин) и большей частью с чугунными деталями, включая поршни. Топливный насос обычно изготавливался с латунным корпусом и стальным плунжером, работающим с переменной длиной хода. В результате был создан простой и прочный тяжелый двигатель. Поэтому их можно обрабатывать в обычной механической мастерской без специальных инструментов. [18] [19]
Завод двигателей Пифагора в Норртелье в Швеции хранится как музей ( Музей механической мастерской Пифагора ) и имеет действующую производственную линию и обширные заводские архивы.
