Масляный двигатель Hornsby-Akroyd , названный в честь его изобретателя Герберта Акройда Стюарта и производителя Richard Hornsby & Sons , был первой успешной конструкцией двигателя внутреннего сгорания, использующей в качестве топлива тяжелое масло . Он был первым, в котором использовалась отдельная испарительная камера сгорания, и является предшественником всех двигателей с горячей лампой , которые считаются предшественниками аналогичного дизельного двигателя , разработанного несколькими годами позже.
Первые двигатели внутреннего сгорания довольно успешно работали на газообразном и легком нефтяном топливе. Однако из-за опасного характера нефти и легкого нефтяного топлива на их транспортировку и хранение были наложены законодательные ограничения. [ необходимы разъяснения ] Более тяжелые нефтяные топлива, такие как керосин , были довольно распространены, поскольку они использовались для освещения, но создавали определенные проблемы при использовании в двигателях внутреннего сгорания: масло, используемое в качестве моторного топлива, должно быть переведено в парообразное состояние и оставаться в этом состоянии. состояние во время сжатия. При этом сгорание топлива должно быть мощным, равномерным и полным, чтобы избежать отложений, засоряющих клапаны и рабочие части двигателя. [ нужна цитата ]
Самое раннее упоминание о нефтяном двигателе было сделано Робертом Стритом в его английском патенте №. 1983 из 1794, и, по словам Хорста О. Харденберга, есть свидетельства того, что он построил рабочую версию. [1] [2] Другие нефтяные двигатели были впоследствии построены Этьеном Ленуаром , Зигфридом Маркусом , Юлиусом Хоком из Вены и Джорджем Брайтоном в 19 веке. В 1807 году Нисефор Ньепс построил действующий двигатель, приводимый в движение мхом и угольным порошком. Пиреолофор , который приводил в движение лодку вверх по течению реки Сона . Все эти двигатели, за исключением двигателя Брайтона, были бескомпрессорными.
Другие усовершенствовали нефтяной двигатель; Уильям Дент Пристман [3] и Эмиль Капитан [4] являются одними из наиболее известных. Однако наиболее успешным оказался проект Герберта Акройда Стюарта .
Первые прототипы двигателей Герберта Акройда Стюарта были построены в 1886 году. В 1890 году в сотрудничестве с Чарльзом Ричардом Бинни он подал патент № 7146 для компании Richard Hornsby & Sons of Grantham , Линкольншир , Англия. Патент назывался: «Усовершенствования двигателей, работающих при взрыве смесей горючих паров или газа и воздуха» . [5]
Конструкция нефтяного двигателя Стюарта была простой, надежной и экономичной. Он имел сравнительно низкую степень сжатия , поэтому температура воздуха, сжимаемого в камере сгорания в конце такта сжатия, не была достаточно высокой для инициирования сгорания. Вместо этого сгорание происходило в отдельной камере сгорания, «испарителе» (также называемом «горячей колбой»), установленном на головке блока цилиндров, в который распылялось топливо. Он был соединен с цилиндром узким проходом и во время работы нагревался либо охлаждающей жидкостью цилиндра, либо выхлопными газами; Для запуска использовалось внешнее пламя, например паяльная лампа. Самовозгорание произошло от контакта топливно-воздушной смеси с горячими стенками испарителя. [6]
При сжатии колбы к очень узкому горлышку в месте ее прикрепления к цилиндру создавалась высокая степень турбулентности, когда воспламеняющиеся газы вырывались через горловину в цилиндр, где сгорание завершалось. По мере увеличения нагрузки на двигатель увеличивалась и температура лампочки, что приводило к увеличению периода зажигания; для противодействия преждевременному возгоранию в воздухозаборник капали воду. [7]
Двигатель Стюарта имеет четырехтактную конструкцию. Во время такта впуска (1) свежий воздух вводится в цилиндр через впускной клапан с механическим управлением. Одновременно в испаритель впрыскивается масло. Пары масла почти полностью задерживаются в камере испарителя. Это облако паров горячего масла слишком богато, чтобы поддерживать горение. На такте сжатия (2) поршня свежий воздух нагнетается через узкую горловину в испаритель. Как только сжатие завершено, смесь готова поддерживать сгорание, и происходит воспламенение, которое толкает поршень во время такта расширения (3). Затем во время хода (4) высвобождаются выхлопные газы.
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 использования строили JV Svensons Automobilfabrik, Bolinders , Lysekils Mekaniska Verkstad, Pythagoras Engine Factory и многие другие заводы Швеции.
Двигатель Акройда-Стюарта был первым двигателем внутреннего сгорания, в котором использовалась система впрыска топлива под давлением [8] , а также первым двигателем, в котором использовалась отдельная испарительная камера сгорания. Это предшественник всех двигателей с горячей лампой , которые считаются своего рода 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 исключительно за счет тепла сжатия: нефтяной двигатель будет иметь приличную степень сжатия от 3:1 до 5: 1, где типичный дизельный двигатель будет иметь гораздо более сложную степень сжатия в диапазоне от 15:1 до 20:1, что делает его намного более эффективным. Кроме того, топливо легко впрыскивается в начале такта впуска, а не на пике сжатия, с помощью дизельного ТНВД высокого давления . [9]
Двигатели Акройда-Стюарта были построены с 26 июня 1891 года компанией Richard Hornsby & Sons в Грантеме , крупным производителем паровых двигателей и сельскохозяйственного оборудования, под названием Hornsby Akroyd Patent Oil Engine по лицензии и впервые были проданы на коммерческой основе 8 июля 1892 года. Другие инжиниринговые компании им предложили вариант производства двигателя, но они увидели в этом угрозу своему бизнесу и отклонили предложение.
В 1892 году Т. Х. Бартон из Hornsbys усовершенствовал двигатель, заменив испаритель новой головкой блока цилиндров и увеличив степень сжатия , чтобы двигатель работал только на сжатии, что было раньше, чем двигатель Рудольфа Дизеля. [10] Эта конструкция масляного двигателя Хорнсби-Акройда имела огромный успех: за период с 1891 по 1905 год было произведено в общей сложности 32 417 двигателей. Они будут обеспечивать электричеством Тадж-Махал , Гибралтарскую скалу , Статую Свободы (выбранную после того, как Хорнсби выиграл приз за нефтяной двигатель на Всемирной выставке в Чикаго в 1893 году), множество маяков и первое трансатлантическое радио Гульельмо Маркони. транслировать.
