Cum funcționează un motor cu becuri fierbinți

Un motor Petter (fabricat de Yeovil) la cariera Laigh Dalmore din Stair, estul Ayrshire, Scoția. Vezi mai multe poze cu motoare. Foto cu amabilitatea lui Roger Griffith

Când aburul era rege, iar motoarele pe benzină și diesel erau încă în fază fragilă, motoarele cu becuri fierbinți erau tot furios. Ar putea arde orice combustibil lichid, ar putea funcționa fără o aprindere a bateriei - uneori zile întregi - și erau eficiente, simple și robuste. Pentru un fermier, un pescar sau un operator de fabrică de ferăstrău, în care rezistența și fiabilitatea au fost cheile supraviețuirii, un motor cu bec electric a avut totul.

Dar nu a avut totul. Se desfășura într-un interval de rotație restrâns, aproximativ 50 până la 300 și, prin urmare, a avut o utilizare limitată. Cel mai bine era ca motor staționar, deși existau tractoare care foloseau tehnologia pentru a se deplasa - deși încet. Motorul a fost greu de pornit și greu de continuat.

Cu toate acestea, în ciuda acestor provocări, motoarele cu becuri au rămas folosite în anii 1950 și în anii 1960 în anumite zone rurale adânci. Astăzi, motoarele reprezintă un element principal pentru colecționarii serioși și reprezintă unul dintre reperele istorice în evoluția motoarelor pe gaz. Capacitatea motorului de a folosi mai mulți combustibili poate chiar ajuta inginerii să fabrice un motor modern mai bun pentru a gestiona o gamă largă de combustibili alternativi.

Citiți pentru a afla mai multe despre cum funcționează motoarele cu becuri fierbinți.

cuprins

1. Făcându-l
2. Îngrijirea și hrănirea motoarelor cu becuri fierbinți
3. Devenind o parte a istoriei

Motoarele cu becuri au aceleași componente de bază ca marea majoritate a celorlalte motoare cu combustie internă. Detonarea sau arderea gazelor împinge un piston adăugat în interiorul unui cilindru. Pistonul este conectat la o volană printr-un arbore cotit și tija de conectare. Acest lucru permite motorului să transforme energia termică (arderea) în energie mecanică la volan. Volanta conduce apoi orice componentă mecanică este atașată la ea.

Spre deosebire de motoarele pe benzină și motorină, combustia într-un motor cu bec cald are loc într-o cameră separată, denumită "bec electric", sau "vaporizator". În esență, becul se extinde orizontal în fața motorului, de obicei cel mai aproape de cilindru. Majoritatea becurilor fierbinți păreau ceva asemănător cu o ciupercă plictisitoare. Becul conține o farfurie de metal, aproape ca o farfurie de ceașcă, care se va încălzi împreună cu becul.

O duză de combustibil, de obicei o mică supapă de orificiu contorizat, scurgea combustibil în becul cald. Combustibilul ar lovi placa metalică, s-ar vaporiza, se va amesteca cu aerul și s-ar aprinde. Un pasaj îngust lega becul și cilindrul. Gazele în expansiune ar trage în jos micul pasaj și ar muta pistonul în cilindru.

Motoarele pe gaz folosesc electricitate pentru a aprinde o bujie și rotiți arborele cotit pentru a merge motorul. Motoarele cu becuri groase nu au acest lux. Într-o zi ușoară - aproximativ 60 de grade Fahrenheit (15,6 grade Celsius) - becul trebuie încălzit oriunde între două și cinci minute și până la o jumătate de oră în zilele reci sau pe motoarele mai mari. Această căldură inițială, dezvoltată cu o torță de suflare în primele zile și mai târziu prin bobine și bujii, vaporizează prima încărcare a combustibilului.

Un operator a rotit volanul motorului, cea mai mare și cea mai grea parte a întregului ansamblu (adesea cântărind sute de lire sterline chiar și pe motoarele mici), până când procesul de ardere a fost pornit și motorul a fost în funcțiune..

Odată ce motorul ar fi pornit, căldura de ardere va menține becul suficient de fierbinte pentru a nu vaporiza combustibilul, iar motorul va fi în mare măsură auto-susținut. Cu toate acestea, în cazul în care sarcina motorului a scăzut sau a fost utilizată într-un mediu foarte rece, becul ar avea nevoie de încălzire periodică sau chiar constantă. În timp ce aparent simple și de încredere, motoarele cu becuri fierbinți ar putea fi temperamentale și ar avea partea lor corectă de aspecte și provocări. Următoarea pagină va discuta unele dintre aceste trăsături.

Primul motor cu becuri la cald

Inventatorul britanic Herbert Akroyd Stuart a stabilit ideea motorului cu becuri la sfârșitul anilor 1800. Primele prototipuri au fost construite în 1886. Ideea a fost preluată de producătorii englezi de motoare Richard Hornsby & Sons. Producția motoarelor a început în 1891, sub denumirea de "Motor de ulei de brevet Hornsby Akroyd. Motorul Hornsby Akroyd era un model cu patru stoke. În Statele Unite, doi imigranți germani, Meitz și Weiss, au început producția unei becuri calde în doi timpi cu Joseph. Zi.

Până la sfârșitul secolului XX, motoarele au atins vârful de popularitate și au fost produse de sute de producători. Aceasta a fost și perioada în care generarea de energie electrică a crescut, iar motoarele au fost folosite pentru a alimenta dinamele. Suedia a fost un utilizator puternic al motoarelor (în special pentru bărci de pescuit), cu peste 70 de producători, în cele din urmă preluând aproximativ 80 la sută din cota de piață până în 1920.

Unul dintre cele mai mari avantaje ale motoarelor cu becuri a fost capacitatea lor de a folosi orice tip de combustibil brut. Practic, dacă combustibilul ar putea curge printr-o conductă și dacă ar arde, atunci un motor cu becuri fierbe ar putea să funcționeze pe el.

Acest aspect al naturii lor a făcut ca motoarele să fie populare de-a lungul întinderilor izolate ale conductelor de petrol, care ofereau o aprovizionare cu combustibil nerefinat. Mașinile erau în principal staționare, deși existau câteva tractoare antice care foloseau motoare cu becuri fierbinți pentru propulsie. Fiind o sursă staționară de energie, mașinile erau ideale pentru uz industrial, fie că funcționau într-un magazin mic sau o mică rumegușă, acestea asigurau o putere constantă pentru un preț ieftin. Cu toate acestea, din cauza puterii reduse la dimensiuni - un tractor agricol avea nevoie de un motor cu becuri de aproximativ 20 de litri pentru a funcționa - motoarele nu au fost utilizate în aplicații industriale mai mari precum alimentarea unei mori.

Preston Foster, curator al colecțiilor de la Coolspring Power Museum și un specialist profesionist în restaurarea motoarelor antice, a declarat că motoarele cu becuri sunt ideale pentru timpul și locul lor, dar au avut unele dezavantaje..

De exemplu, motoarele cu becuri fierbinți nu funcționau bine pe mai mulți combustibili rafinați, cum ar fi gazul sau motorina. „A fost mai ales kerosen și alți combustibili mai puțin rafinați”, a spus Foster.

Motoarele, în special soiul în doi timpi, erau de asemenea predispuse să se întoarcă înapoi, până să devină supraîncărcate cu combustibil și să funcționeze aproape în afara controlului, înainte ca guvernatorul să poată recupera. Foster a spus că componentele motorului au fost făcute într-un moment în care metalurgia și prelucrarea motorului erau relativ brute, piesele se puteau rupe ușor și găsirea înlocuirilor era dificilă.

Pe modelele americane, în doi timpi, motorul ar scăpa ocazional uleiul din carter pentru a-l folosi drept combustibil, jefuindu-se de ungere.

Aceste dezavantaje, înrădăcinate prin îmbunătățiri ale metalurgiei și prelucrării, au condus la căderea motorului cu bec cald.

Lovește sau ratează

Timpul de aprindere la motoarele cu becuri fierbinți este o aventură hit-or-miss, de unde și nevoia unei volane grele. Momentul a fost stabilit în general de temperatura și sarcina motorului.

Înainte de 1910 injecția de combustibil în vaporizator mai devreme de cursa de admisie. Acest lucru a dus la începerea arderii din sincronizare cu unghiul arborelui cotit. La rândul său, acest lucru a însemnat ca motorul să funcționeze fără probleme doar la un set de rotații sau sub un singur tip de sarcină. Creșterea sarcinii sau a rotațiilor (motoarele funcționează cel mai bine între 50 și 300 rpm) ar crește temperatura becului și ar reduce timpul de aprindere. Acest lucru a dus la pre-aprindere și lovituri ratate. Multe motoare au folosit un picurător de apă pentru a răci vaporizatorul și a provoca unele dintre cele mai proaste aprinderi.

După 1910, tehnologia motorului s-a îmbunătățit și a început să încorporeze injecția sub presiune, pompe și livrare precisă. Temporizarea a devenit mai bună și motoarele devin mai fiabile și un pic mai variabile.

Un motor cu 2 cilindri, cu 70 de cai putere, construit de W.H. Allen & Sons în 1923. Motorul este afișat la Muzeul Intern al Focului din Putere, Tangygroes, Țara Galilor, Marea Britanie. Foto cu amabilitatea lui J.Grover

Până la începutul secolului XX, majoritatea problemelor legate de prelucrarea motoarelor diesel și diesel eficiente și puternice au fost rezolvate. De asemenea, inginerii au rezolvat problemele asociate cu aprinderea prin scânteie, aprinderea prin compresie, sincronizarea și conducerea vitezei și puterii motorului. De asemenea, a existat o accesibilitate din ce în ce mai mare la un combustibil mai rafinat și, prin urmare, mai eficient. Toți acești factori au dus la moartea lentă a motoarelor cu bec cald.

Luați în considerare puterea din spatele unui motor cu bec electric. Deși au fost construite suficient de mari pentru a genera 60 de cai putere, raportul de compresie a rămas mic, aproximativ 5 până la 1. Chiar și un motor diesel brut ar putea genera o rație de compresie de aproximativ 15 până la 1. Aceasta a însemnat mai multă putere și mai mult cuplu, toate într-un mod mai mic, pachet mai convenabil.

Motoarele cu becuri fierbinți au fost utilizate în Scandinavia până în anii 1930 și sunt încă văzute, deși mai rar, în bărcile de canal din Anglia. Cu toate acestea, în mare parte, motoarele cu becuri fierbinți sunt acum mai mult curiozități decât instrumente utile.

„A fost o sursă excelentă pentru timpul și locul său”, a spus Foster, adăugând motoare cu becuri simple, pur și simplu nu putea ține pasul cu schimbările tehnologiei. „Cred că ai putea spune că a fost legătura lipsă dintre primele motoare și motoarele moderne”, a spus el.

Articole similare

• Car Smarts: Motoare
• Car Smarts: Performanța motorului
• Cum funcționează motoarele în doi timpi
• Cum funcționează motoarele în doi timpi Diesel
• Cum funcționează motoarele auto
• Cum funcționează rafinarea uleiului
• Cum funcționează motoarele rotative

Mai multe legături grozave

• Forumul tractoarelor antice
• Muzeul puterii Coolspring
• Societatea cu motoare istorice
• Clubul de motoare staționare din Suedia

surse

• Foster, Preston. Curator de colecții, Coolspring Power Museum. Interviu personal realizat pe 2 martie 2011.
• McArthur, Mike; „Restaurarea Meitz și Weiss”. Colector de ferme. Ianuarie / februarie 1987. (28 februarie 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Mietz-and-Weiss-Restoration.aspx
• Seber, Harold. Fabricant de scule retras și restaurator de motoare antice. Interviu personal realizat pe 3 martie 2011.
• Taubeneck, Walter A. "Diesel și alte motoare cu combustie internă." Colector de ferme. Septembrie / octombrie 1996. (28 februarie 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Diesel-and-Other-Internal-Combustion-Engines.aspx