Sıcak ampul motoru - Hot-bulb engine
Sıcak termometre motor türüdür , içten yanmalı motorun içinde yakıt ateşler yükselen sıcak termometre haznesine basınçlı hava (oksijen) ilave edilir, ardından bir ampul içinde kızgın metal yüzey ile temas ile, piston. Yakıt verildiğinde bir miktar ateşleme olur, ancak ampuldeki mevcut oksijeni hızla tüketir. Güçlü ateşleme, yalnızca motorun sıkıştırma strokunda sıcak ampul odasına yeterli oksijen verildiğinde gerçekleşir.
Sıcak ampul motorlarının çoğu, bir veya iki silindirli, düşük hızlı iki zamanlı karter süpürmeli üniteler olarak üretildi .
Tarih
Dört zamanlı Hornsby-Akroyd yağ motoru
Bu motorun konsepti, İngiliz mucit Herbert Akroyd Stuart tarafından oluşturuldu . İlk prototipler 1886'da yapıldı ve 1891'de Richard Hornsby & Sons of Grantham, Lincolnshire, İngiltere tarafından Hornsby Akroyd Patent Oil Engine adı altında lisans altında üretime başlandı .
İki zamanlı sıcak ampul motorları
Birkaç yıl sonra, Akroyd-Stuart'ın tasarım ayrıca geliştirilmiştir ABD ile sıcak ampul motorunu kombine Alman göçmen Mietz ve Weiss tarafından iki zamanlı süpürücü tarafından geliştirilen prensip, Joseph Günü de dahil neredeyse iki katı güç sağlamak için aynı boyuttaki dört zamanlı bir motora kıyasla. Tarım ve deniz kullanımı için benzer motorlar, J. V. Svensons Motorfabrik , Bolinders , Lysekils Mekaniska Verkstad , AB Pythagoras ve İsveç'teki diğer birçok fabrika tarafından yapılmıştır.
Dizel motorla karşılaştırma
Akroyd-Stuart'ın motoru, basınçlı yakıt enjeksiyon sistemi kullanan ilk içten yanmalı motor ve ayrıca ayrı bir buharlaşmalı yanma odası kullanan ilk motordu . Birkaç yıl sonra geliştirilen benzer Dizel motorun öncüsü sayılabilecek tüm sıcak ampullü motorların öncüsüdür .
Ancak Hornsby-Akroyd benzinli motor ve diğer sıcak ampullü motorlar, ateşlemenin yalnızca sıkıştırma ısısı yoluyla gerçekleştiği Rudolf Diesel'in tasarımından belirgin şekilde farklıdır : Bir benzinli motor 3:1 ile 5:1 arasında bir sıkıştırma oranına sahip olacaktır. , burada tipik bir dizel motor , genellikle 15:1 ile 20:1 arasında çok daha yüksek bir sıkıştırma oranına sahip olacak ve bu da onu daha verimli hale getirecektir. Ayrıca yakıt, yüksek basınçlı bir Dizel enjeksiyon pompası ile kompresyonun zirvesinde değil, erken emme stroku sırasında kolayca enjekte edilir .
Operasyon ve çalışma döngüsü
Sıcak ampul motoru, neredeyse tüm diğer içten yanmalı motorlarla temel düzenini paylaşır, çünkü bir silindir içinde bir pistona sahiptir , bir volana bir bağlantı çubuğu ve krank mili ile bağlıdır . Akroyd-Stuart'ın orijinal motoru dört zamanlı çevrimde (endüksiyon, sıkıştırma, güç ve egzoz) çalışıyordu ve Hornsby , Blackstone ve Crossley gibi diğer birkaç İngiliz üreticinin yaptığı gibi bu tasarıma uygun motorlar üretmeye devam etti . Avrupa , İskandinavya ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki üreticiler, karter süpürme ile iki zamanlı çevrimde çalışan motorlar ürettiler. İkinci tip, sıcak ampullü motor üretiminin çoğunluğunu oluşturdu. Gazların motordan akışı, dört zamanlı motorlarda valfler ve iki zamanlı olarak silindir duvarındaki piston kaplama ve açma portları tarafından kontrol edilir.
Sıcak ampul motorunda yanma, genellikle silindir kafasına monte edilen ve içine yakıtın püskürtüldüğü "buharlaştırıcı" ("sıcak ampul" olarak da adlandırılır) ayrı bir yanma odasında gerçekleşir. Silindire dar bir geçitle bağlıdır ve çalışırken yanma gazları ile ısıtılır; başlangıç için üflemeli torç veya yavaş yanan fitil gibi harici bir alev kullanılır; daha sonraki modellerde, bazen elektrikli ısıtma veya piroteknik kullanıldı. Başka bir yöntem, bir buji ve vibratör-bobin ateşlemesinin dahil edilmesiydi; motor benzinle (benzin) çalıştırılacak ve çalışma sıcaklığına ısıtıldıktan sonra yağa geçecektir.
Ön ısıtma süresi motor tasarımına, kullanılan ısıtma tipine ve ortam sıcaklığına bağlıdır, ancak ılıman bir iklimdeki çoğu motor için aşırı soğukta veya aşırı soğukta çalıştırılıyorsa genellikle 2 ila 5 dakika ila yarım saat arasında değişir. motor özellikle büyük. Motor daha sonra genellikle elle, ancak bazen basınçlı hava veya bir elektrik motoruyla döndürülür.
Motor çalıştığında, sıkıştırma ve ateşleme ısısı, sıcak ampulü gerekli sıcaklıkta tutar ve üfleme lambası veya diğer ısı kaynağı çıkarılabilir. Bundan sonra, motor harici ısı gerektirmez ve çalışması için yalnızca hava, akaryakıt ve yağlama yağı beslemesi gerekir. Ancak, düşük güçte ampul çok fazla soğuyabilir ve bir gaz kelebeği soğuk temiz hava beslemesini kesebilir. Ayrıca motorun yükü arttıkça ampulün sıcaklığı da artmakta ve ateşleme süresinin uzamasına neden olmaktadır; ön ateşlemeyi önlemek için hava girişine su damlatılır. Aynı şekilde, motordaki yük düşükse, yanma sıcaklıkları, sıcak ampulün sıcaklığını korumak için yeterli olmayabilir. Bu nedenle birçok sıcak ampullü motor, yardımcı ısıtma olmadan yüksüz çalıştırılamaz.
Çalışırken motorun uzun süre gözetimsiz bırakılabilmesi, sıcak ampullü motorları, çiftlik traktörleri, jeneratörler , pompalar ve kanal teknesi tahriki gibi sabit bir güç çıkışı gerektiren uygulamalar için popüler bir seçim haline getirdi .
Dört zamanlı motorlar
Piston alçaldıkça (endüksiyon stroku) emme valfi vasıtasıyla silindire hava çekilir. Aynı strok sırasında yakıt, bir memeden mekanik (sarsıntı tipi) bir yakıt pompası ile buharlaştırıcıya püskürtülür. Silindirdeki hava daha sonra piston yükselirken (sıkıştırma stroku), açıklıktan buharlaştırıcıya girer, burada sıkıştırılır ve sıcaklığı yükselir. Buharlaşan yakıt, sıkıştırılmış hava ile karışır ve öncelikle çalışırken oluşan sıcak ampulün ısısı veya çalıştırmadan önce sıcak ampule uygulanan ısı nedeniyle tutuşur. Ampulün silindire bağlandığı çok dar bir boyuna büzülmesiyle, ateşlenen gazlar boyundan yanmanın tamamlandığı silindire doğru akarken yüksek derecede bir türbülans kurulur. Ortaya çıkan basınç, pistonu aşağı doğru hareket ettirir (güç vuruşu). Pistonun hareketi, yapılacak iş için ekipmanın takılabileceği krank mili-volan tertibatı tarafından dönme hareketine dönüştürülür. Volan, bir kısmı güç üretilmediğinde motoru döndürmek için kullanılan momentumu depolar. Piston yükselir ve egzoz gazlarını egzoz valfinden dışarı atar (egzoz stroku). Ardından döngü yeniden başlar.
İki zamanlı motorlar
Döngü, pistonun strokunun en altında olmasıyla başlar. Yükseldikçe, giriş portu aracılığıyla kartere hava çeker. Aynı zamanda buharlaştırıcıya yakıt püskürtülür. Pistonun üstündeki hava yükü buharlaştırıcıya sıkıştırılır, burada atomize yakıtla karıştırılır ve ateşlenir. Piston silindirden aşağı doğru sürülür. Aşağı inerken, piston önce egzoz portunu açar. Basınçlı egzoz gazları silindirden dışarı akar. Egzoz portu ortaya çıktıktan bir miktar sonra, inen piston transfer portunu ortaya çıkarır. Piston şimdi, transfer portundan ve pistonun üzerindeki boşluğa zorlanan karterdeki havayı basınçlandırıyor. Gelen hava yükünün bir kısmı, tüm egzoz gazlarının silindirden temizlenmesini sağlamak için, "temizleme" olarak bilinen bir işlem olarak, hala açık olan egzoz portundan kaybolur. Piston daha sonra strokunun sonuna ulaşır ve tekrar yükselmeye başlar, kartere taze bir hava yükü çeker ve çevrimi tamamlar. İndüksiyon ve sıkıştırma, yukarı vuruşta gerçekleştirilir, güç ve egzoz ise aşağı vuruşta gerçekleşir.
Krank mili yataklarını beslemek için kartere bir yağlama yağı beslemesi yapılmalıdır . Karter aynı zamanda motora hava beslemek için de kullanıldığından, motorun yağlama yağı hava yüküyle birlikte silindire taşınır, yanma sırasında yakılır ve egzozdan dışarı atılır. Karterden silindire taşınan yağ, pistonu yağlamak için kullanılır . Bu, iki zamanlı sıcak ampullü bir motorun, "toplam kayıp" yağlama sistemi olarak bilinen bir tasarım olan yağlama yağı tedarikini kademeli olarak yakacağı anlamına gelir. Karterdeki yağı çıkarmak ve yağlama yağı deposuna geri döndürmek için bir süpürme pompası veya benzerini kullanan tasarımlar da vardı. Lanz sıcak ampullü traktörler ve onların birçok taklitçisi bu özelliğe sahipti. Bu, yağ tüketimini önemli ölçüde azalttı.
Ek olarak, çalıştırma sırasında fazla karter yağı varsa, motorun kontrolsüz bir şekilde çalışması ve döner ve pistonlu bileşenlerin hız sınırlarını aşması tehlikesi vardır. Bu, motorun tahrip olmasına neden olabilir. Normalde, çalıştırmadan önce karterin boşaltılmasını sağlayan bir tapa veya musluk vardır.
Valflerin olmaması ve iki katına çıkan çalışma döngüsü, iki zamanlı bir sıcak ampullü motorun her iki yönde de eşit derecede iyi çalışabileceği anlamına gelir. Daha küçük iki zamanlı motorlar için yaygın bir çalıştırma tekniği, motoru normal dönüş yönünün tersine çevirmektir. Piston, motoru doğru şekilde döndürmek ve çalıştırmak için yeterli kuvvetle sıkıştırma aşamasından "sekecektir". Bu iki yönlü çalışma, denizcilik uygulamalarında bir avantajdı, çünkü motor, buhar motoru gibi, bir dişli kutusuna ihtiyaç duymadan bir gemiyi ileri veya geri hareket ettirebilirdi . Yön, motoru durdurup diğer yönde yeniden çalıştırarak veya operatör tarafından yeterli beceri ve zamanlamayla, kendi sıkıştırmasına karşı sıçramaya ve çalışmasına yetecek kadar momentum taşınana kadar motoru yavaşlatarak tersine çevrilebilir. diğer yol. Bu, dişli kutuları ile donatılmış sıcak ampulle çalışan traktörlerde istenmeyen bir kaliteydi. Çok düşük motor devirlerinde motor, neredeyse seste veya çalışma kalitesinde herhangi bir değişiklik olmadan ve traktör amaçlanan yönün aksi yönünde gidene kadar sürücü fark etmeden kendi kendini tersine çevirebilir. Lanz Bulldog traktörleri, dönen bir ok gösteren, motor tarafından mekanik olarak çalıştırılan bir kadrana sahipti. Ok, normal motor dönüş yönünü gösterdi; kadran ters dönerse, motor kendini tersine çevirmişti.
Avantajlar
Sıcak ampul motoru icat edildiğinde, en büyük çekiciliği , o zamanlar endüstride baskın güç kaynağı olan buhar motoruna kıyasla verimliliği, basitliği ve kullanım kolaylığıydı . Kondensersiz buhar motorları, yaklaşık %6'lık bir ortalama termal verim (gerçekte faydalı işe dönüştürülen üretilen ısının oranı) elde etti. Sıcak ampullü motorlar kolayca %12 ısıl verim elde edebilir.
1910'lardan 1950'lere kadar, sıcak ampullü motorlar, düşük basınçlı ham yakıt enjeksiyonlarıyla üretilmesi daha ekonomikti ve Diesel'in sıkıştırma ateşlemeli motorlarından daha düşük bir sıkıştırma oranına sahipti.
Sıcak ampul motorunun yapımı ve çalıştırılması buhar makinesinden çok daha basittir. Kazanlar, en az bir kişinin gerektiğinde su ve yakıt eklemesini ve aşırı basıncı ve bunun sonucunda patlamayı önlemek için basıncı izlemesini gerektirir. Otomatik yağlama sistemleri ve motor hızını kontrol eden bir regülatör ile donatılmışsa , sıcak ampullü bir motor her seferinde saatlerce başıboş bırakılabilir.
Bir başka çekicilik de güvenlikleriydi. Açık ateşi ve sıcak kazanı, buhar boruları ve çalışma silindiri ile bir buhar motoru, mühimmat fabrikaları veya yakıt rafinerileri gibi yanıcı koşullarda kullanılamaz. Sıcak ampul motorları ayrıca daha temiz egzoz dumanları üretti. Buhar motoruyla ilgili büyük bir tehlike, eğer kazan basıncı çok yükselirse ve emniyet valfi arızalanırsa, son derece tehlikeli bir patlama meydana gelebilirdi, ancak bu, sıcak ampul motoru icat edildiğinde bu nispeten nadir bir olaydı. Daha yaygın bir sorun, bir buhar motorunun kazanındaki su seviyesi çok düşerse, fırının tepesindeki kurşun tapanın eriyerek yangını söndürmesiydi. Bir sıcak ampul motorunun yakıtı biterse, basitçe durur ve daha fazla yakıtla hemen yeniden çalıştırılabilir. Su soğutması genellikle kapalı devreydi, bu nedenle bir sızıntı olmadıkça su kaybı olmayacaktı. Soğutma suyu azalırsa, motor aşırı ısınma nedeniyle ele geçirilir - bu büyük bir sorundur, ancak patlama tehlikesi yoktur.
Buharlı, benzinli (Otto çevrimli) ve sıkıştırma ateşlemeli (Dizel çevrimli) motorlarla karşılaştırıldığında, sıcak ampullü motorlar daha basittir ve bu nedenle daha az olası soruna sahiptir. Benzinli motorda olduğu gibi elektrik sistemi, buhar motorunda olduğu gibi harici kazan ve buhar sistemi yoktur.
Sıcak ampullü motorun bir diğer büyük cazibesi, çok çeşitli yakıtlarla çalışabilmesiydi. Buharlaştırıcı ve sıkıştırma ateşlemesinin bir kombinasyonu bu tür yakıtların yakılabileceği anlamına geldiğinden, zayıf yanıcı yakıtlar bile kullanılabilir. Normal yakıt, günümüz dizel yakıtına benzer şekilde akaryakıttı , ancak doğal gaz , gazyağı , ham petrol , bitkisel yağ veya kreozot da kullanılabilir. Bu, sıcak ampul motorunu çalıştırmayı çok ucuz hale getirdi, çünkü hazır yakıtlarla çalıştırılabilirdi. Hatta bazı operatörler motorları kullanılmış motor yağıyla çalıştırarak neredeyse bedava güç sağlıyordu. Son zamanlarda, bu çoklu yakıt yeteneği, yerel olarak üretilen biyoyakıtla çalıştırılabilecekleri gelişmekte olan ülkelerde sıcak ampul motorlarının kullanılmasına olan ilgiye yol açmıştır.
Uzun ön ısıtma süresi nedeniyle, sıcak ampul motorları aşırı soğuk koşullarda bile genellikle kolayca çalıştırılır. Bu, onları buhar motorlarının uygun olmadığı ve erken benzinli ve dizel motorların çalışmasına güvenilemediği Kanada ve İskandinavya gibi soğuk bölgelerde popüler seçenekler haline getirdi . Ancak, aynı zamanda, özellikle otomobilde kısa süreli kullanım için uygun olmamalarını sağlar.
kullanır
Sıcak ampul motorunun güvenilirliği, birçok yakıtla çalışabilmesi ve saatlerce veya günlerce çalışır durumda bırakılabilmesi, pompalama ve pompalama için kullanıldıkları tarım, ormancılık ve denizcilik kullanıcıları arasında onları son derece popüler hale getirdi. freze, testere ve harman makinelerine güç sağlamak için. Sıcak ampul motorları, yol silindirlerinde ve traktörlerde de kullanıldı .
JV Svenssons Motorfabrik , i Augustendal , Stockholm, İsveç , 1912'den 1925'e kadar üretilen Tip 1 motorlu pulluklarında sıcak ampul motorları kullandı . Eskilstuna , İsveç'teki Munktells Mekaniska Verkstads AB , 1913'ten itibaren sıcak ampul motorlu tarım traktörleri üretti. Heinrich Lanz AG , içinde Mannheim , Almanya , 1921 yılında sıcak ampul motorlarını kullanmaya başladı Lanz Bulldog HL traktör. Diğer iyi bilinen traktör üreticileri kullanılan ampul motorları olduğunu Bubba , Gambino , Landini ve Orsi içinde İtalya'da , HSCS içinde Macaristan'da , SFV içinde Fransa'da ve Ursus içinde Polonya'da üretilen ( Ursus C-45 1934 doğrudan bir kopyası Lanz Bulldog D 9506 , İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra).
20. yüzyılın başında, deniz kullanımı için birkaç yüz Avrupalı sıcak ampul motoru üreticisi vardı . Yalnızca İsveç'te 70'in üzerinde üretici vardı ve bunların en bilineni Bolinder'dir ; 1920'lerde dünya pazarının yaklaşık %80'ine sahiplerdi. Norveçli SABB küçük balıkçı tekneleri için çok popüler sıcak ampul motorudur ve bunların çoğu çalışma düzeni içinde devam etmektedir. Amerika'da Standard, Weber, Reid, Stickney, Oil City ve Fairbanks Morse sıcak ampul motorları yaptı.
Motor tasarımının bir sınırlaması, yalnızca oldukça dar (ve düşük) bir hız bandında, tipik olarak 50 ila 300 rpm üzerinde çalışabilmesiydi . Bu, sıcak ampul motorunun, hızın önemli bir gereklilik olmadığı traktörler gibi araçlar dışındaki otomotiv kullanımlarına uyum sağlamasını zorlaştırdı. Bu sınırlama, sıcak ampul motorunun çok popüler olduğu sabit uygulamalar için çok az sonuç verdi.
Uzun ön ısıtma süresi nedeniyle, sıcak ampul motorları yalnızca motorları uzun süre çalıştırması gereken kullanıcılar tarafından tercih edildi, burada ön ısıtma işlemi toplam çalışma süresinin yalnızca küçük bir yüzdesini temsil etti. Buna deniz kullanımı - özellikle balıkçı teknelerinde - ve pompalama veya drenaj görevleri dahildir.
Sıcak ampul motoru, dinamolar ve elektrikli ışık sistemlerinin mükemmelleştirilmesiyle aynı zamanda icat edildi ve elektrik üretimi, sıcak ampul motorunun ana kullanımlarından biriydi. 1890'larda yüksek hızlı buhar motorları geliştirilmiş olmasına ve yalnızca bir kişi tarafından çalıştırılıp bakımının yapılabilmesi de dahil olmak üzere düşük yakıt ve bakım gereksinimleri, motoru standart bir pistonlu buhar motorundan daha yüksek RPM elde edebilirdi. küçük ölçekli elektrik üretimi. Avrupa'da özellikle kırsal alanlarda çok sayıda büyük eve , ayrıca fabrikalara, tiyatrolara, deniz fenerlerine , radyo istasyonlarına ve merkezi bir elektrik şebekesinin bulunmadığı diğer birçok yere , sıcak ampullü motorlarla çalışan jeneratör setleri kuruldu . Genellikle, dinamo veya alternatör , gerekli "vites"e izin vermek için motorun volanından düz bir kayışla sürülür - jeneratörün motordan daha hızlı dönmesini sağlar. Gibi şirketler Armstrong Whitworth ve Boulton Paul , 1920'lerin sonunda 1900'lu, motor ve jeneratör hem üretilen ve komple jeneratör setleri verilir zaman oluşumu ulusal grid dünyada sistemleri ve dizel ile sıcak ampul motorun yedek motor talepte düşüşe neden oldu.
Motorlar ayrıca, bir buhar motorunun yangınının kabul edilemez bir yangın riski oluşturacağı alanlarda da kullanıldı. Akroyd-Stuart , daha önce risk nedeniyle lokomotif kullanımının imkansız olduğu Royal Arsenal , Woolwich için dünyanın ilk sıcak ampul yağ motoruyla çalışan lokomotifi "Lachesis"i geliştirdi . Sıcak ampul motorları, 20. yüzyılın başlarında endüstriyel motorlar için çok popüler olduğunu kanıtladı, ancak daha büyük herhangi bir şeyde kullanılacak güce sahip değildi.
Yenisiyle değiştirme
Yaklaşık 1910'dan itibaren, dizel motor, sıcak ampul motorunun yönetebileceğinden daha yüksek verimlilikte mevcut olan daha fazla güç ile önemli ölçüde iyileştirildi. Dizel motorlar, maksimum ekonomi düşünülerek tasarlandıklarında %50'nin üzerinde verimlilik elde edebilirler ve daha verimli yanma yöntemi nedeniyle belirli bir motor boyutu için daha fazla güç sunarlar. Sıcak ampulleri yoktu, tamamen sıkıştırma ateşlemesine güveniyorlardı ve ön ısıtma gerektirmediklerinden daha fazla kullanım kolaylığı sunuyorlardı.
Sıcak ampul motoru, hız ve genel güç-boyut oranı açısından kapsamıyla sınırlıydı. Bir gemiye veya lokomotife güç verebilecek bir sıcak ampul motoru yapmak için, engelleyici derecede büyük ve ağır olurdu. Landini traktörlerinde kullanılan sıcak ampul motorları , nispeten düşük güç çıkışları için 20 litreye kadar kapasiteye sahipti. Sıcak ampullü motorun gücünün ve hızının ana sınırı, yanma yöntemiydi. Dizel motorda yanma, sıkıştırılmış havaya yakıt enjekte edilerek kontrol edilir; Yakıt enjekte edilene kadar hiçbir yanma gerçekleşemeyeceğinden, yanmanın zamanlaması ve süresi sıkı bir şekilde kontrol edilebilir. Sıcak ampulde motor, sıkıştırma başlamadan önce silindire yakıt enjekte edildi ve sıkıştırma stroku sırasında hava yükü sıcak ampulde buharlaşan yakıtla karşılaştığında yanma başlayacaktı. Bu, yanmanın herhangi bir hassasiyet derecesinde kontrol edilmesinin zor olduğu anlamına geliyordu. Sıcak ampul boyunca yakıt yükünün parçaları, genellikle piston sıkıştırma strokunu tamamlamadan önce, farklı zamanlarda tutuşacaktır. Bu aynıdır Önateşleme düzensiz kuvvetler ve motor dahili parça yüksek ısı ve fiziksel strese, özellikle pistonun geleneksel bir kıvılcım-ateşlemeli motor ve potansiyel olarak. Sıcak ampul motorunda bu sorunun üstesinden ancak genel motor devirlerini düşük tutarak, her çevrimde enjekte edilen yakıt miktarını küçük tutarak ve motor bileşenlerini çok yoğun bir şekilde yaparak üstesinden gelinebilirdi. Bu, nispeten düşük bir güç çıkışı üretirken aynı zamanda büyük ve ağır olan çok dayanıklı bir motorla sonuçlandı. Su enjeksiyonu (ön ateşlemeyi azaltmak için) ve " sıcak tüplü " motor (buharlaştırıcının hacminin motor hızıyla değiştirilmesine izin veren, böylece genel sıkıştırma oranını değiştiren ) gibi fikirler , karmaşıklığı ve maliyeti artırdı ve yine de güç sağlayamadı. Hızla gelişen dizel motorla aynı ligde ağırlık-ağırlık oranları .
Çok silindirli motorlarda çoklu sıcak ampuller boyunca eşit yanma sağlamak zordur. Sıcak ampul motorunun dizel motorlara kıyasla düşük sıkıştırma oranı, verimini, güç çıkışını ve hızını sınırladı. Çoğu sıcak ampul motoru, yaklaşık 100 rpm maksimum hızda çalışabilirken, 1930'larda 2.000 rpm kapasiteli yüksek hızlı dizel motorlar inşa ediliyordu. Ayrıca, sıcak ampul tasarımı ve enjektör sistemi ile ilgili mevcut teknolojinin sınırlamaları nedeniyle, çoğu sıcak ampul motoru, sabit bir hızda veya çok dar bir hız aralığında çalışan tek hızlı motorlardı. Dizel motorlar çok daha geniş bir hız aralığında çalışacak şekilde tasarlanabilir ve bu da onları daha çok yönlü hale getirir. Bu, bu orta büyüklükteki dizelleri, küçük ölçekli güç üretimi için tercih edilen motor olarak sıcak ampul motorunun yerini alarak jeneratör setlerinde kullanım için çok popüler bir seçim haline getirdi.
1930'larda ve 1940'larda küçük kapasiteli, yüksek hızlı dizel motorların geliştirilmesi, sıcak ampul motorlarının önemli ölçüde gözden düşmesine neden oldu. Sıcak ampul motorlarının son büyük ölçekli üreticisi, 1950'lerde bunları üretmeyi durdurdu ve gelişmekte olan dünyanın çok uzak bölgeleri dışında, ticari kullanımda artık neredeyse tükenmiş durumdalar. Bunun bir istisnası deniz kullanımıdır; sıcak ampul motorları, Avrupa'daki kara mavnalarına ve dar teknelere yaygın olarak takıldı . Birleşik Krallık'ın ilk iki kendi kendine çalışan "motorlu" dar tekneleri - 1911'de Cadbury's Bournville I ve Bournville II - 15 beygir gücünde Bolinder tek silindirli sıcak ampul motorları tarafından desteklendi ve bu tip 1920'ler ve 1950'ler arasında yaygınlaştı. Sıcak ampul motorlarının genellikle uzun ömürlü olması ve ideal olarak bu tür bir kullanıma uygun olması nedeniyle, günümüzde hala orijinal sıcak ampul motorlarıyla donatılmış gemiler bulmak nadir değildir.
Model kızdırma bujisi motorlarının , sıcak ampul motorunun bir varyasyonu olduğuna dair yaygın bir yanlış anlama olmasına rağmen , durum böyle değildir. Model kızdırma motorları, katalitik ateşlemeli motorlardır. Kızdırma bujisi bobinindeki platin ile metil alkol buharı arasındaki reaksiyondan yararlanırlar, bu sayede belirli sıcaklık ve basınçlarda platin buharla temas halinde parlar.
Sıcak ampul sözde dizel geliştirme
1890'lar–1910
Sıcak ampul motoru genellikle dizel motorla karıştırılır ve iki motorun çok benzer olduğu doğrudur. Bir sıcak ampul motorunda belirgin bir sıcak ampul buharlaştırıcı bulunur; dizel motor yapmaz. Diğer önemli farklılıklar şunlardır:
- Sıcak ampul motoru, yakıtı ateşlemek için buharlaştırıcıda tutulan ısıyı çoğunlukla yeniden kullanır ve yaklaşık %12 verim sağlar.
- Dizel motor, yakıtı ateşlemek için yalnızca sıkıştırma kullanır. Sıcak ampul motorundan çok daha yüksek basınçlarda çalışır ve büyük dizel motorlarda %50'nin üzerinde verimlilik sağlar.
- Sıcak ampul motoru, çalıştırmadan önce sıcak ampulün genellikle bir el feneri ile yaklaşık 15 dakika ön ısıtmasını gerektirir.
Yakıt enjeksiyon işleminin zamanlamasında da çok önemli bir fark vardır:
- Sıcak ampul motorunda, 1910'dan önce yakıt buharlaştırıcıya daha önce enjekte edildi (emme stroku sırasında). Bu, yanmanın başlamasının krank açısıyla senkronizasyonunun bozulmasına neden olur, bu da motorun yalnızca bir düşük hızda veya yükte düzgün çalışacağı anlamına gelir. Motorun yükü artarsa, ampulün sıcaklığı da artar ve ateşleme periyodunun ilerlemesine ve ön ateşlemeye neden olur. Ön ateşlemeye karşı koymak için, hava girişine su damlatılarak biraz esneklik sağlanır.
- Dizel motorda, sıkıştırma strokunun üst ölü noktasına ulaşılmadan kısa bir süre önce motor hızına ve yüküne göre ayarlanmış bir zamanlama ile silindire yakıt enjekte edilir.
Yakıt enjeksiyon yönteminde başka, ayrıntılı bir fark var:
- Sıcak ampul motoru, basit bir meme aracılığıyla silindire yakıt vermek için orta basınçlı bir pompa kullanır.
- Orijinal dizel motorda yakıt, bir enjektör vasıtasıyla yüksek basınçlı sıkıştırılmış hava ile silindire püskürtülürdü. Eksantrik mili, nozuldan yakıt dağıtımını başlatmak için yaylı bir pimi kaldırdı.
Önce Dünya Savaşı teknolojisi yağ motorları 150 rpm daha hızlı çalıştırabilir noktaya gelişmiş değildi. Bu motorların yapısı buhar motorlarına benziyordu ve basınçla beslenen yağlama yoktu.
Sıcak ampul motorlarında, yakıt daha ekonomik, daha güvenilir ve daha basit bir konfigürasyon kullanılarak düşük basınçta püskürtülür. Ancak basınçlı hava enjeksiyonu kullanılmaması daha az verimlidir.
Bu dönemde dizel ve sıcak ampul motorları dört zamanlı idi . 1902'de F. Rundlof, yaygın sıcak ampul tipi motor haline gelen iki zamanlı krank karteri süpürmeli motoru icat etti.
1910–1950'ler
Doğrudan enjeksiyonlu küçük dizel motorlar hala pratik değildi ve marş için kullanılacak kızdırma bujilerinin gerekliliği ile birlikte önceden odacıklı dolaylı enjeksiyonlu motor icat edildi . Robert Bosch GmbH tarafından geliştirilen teknoloji ile pompa ve enjektör sistemleri çok daha yüksek basınçta çalışacak şekilde inşa edilebilir. Yüksek hassasiyetli enjektörlerle birlikte 1927'den itibaren yüksek hızlı dizeller üretildi.
Sıcak ampuller çatlaklar ve kırılmalar geliştirmeye başladı ve kademeli olarak düz bir sıcak nokta ile su soğutmalı silindir kafaları ile değiştirildi. Zamanla sıkıştırma oranları 3:1'den 14:1'e yükseltildi. Yakıt enjeksiyonu, düşük sıkıştırma ile üst ölü noktadan 135 dereceden önce, üst ölü noktadan 20 dereceye kadar, daha sonra daha yüksek sıkıştırmalı motorlarla başladı ve ateşleme için sıcak hava faktörünü arttırdı ve yakıt verimliliğini artırdı. Kızdırma bujileri nihayet ön ısıtmayı bir kaynak makinesi yöntemleriyle değiştirdi ve motor hızları artırıldı, bu da şimdi dolaylı enjeksiyonlu dizel olarak sınıflandırılanla sonuçlandı.
Sıcak ampul veya ön odacıklı motorların üretilmesi her zaman daha kolaydı, daha güvenilirdi ve doğrudan enjeksiyonlu "saf" dizel motorlardan daha küçük motorlarda daha az miktarda yakıt işleyebilirdi.
Üretme
Sıcak ampul motorları, genellikle mütevazı seriler halinde çok sayıda üretici tarafından yapılmıştır. Bu motorlar yavaş çalışıyordu (300-400 rpm) ve çoğunlukla pistonlar dahil dökme demir parçalarla çalışıyordu. Yakıt pompası, genellikle değişken bir strok uzunluğu ile çalışan bir pirinç mahfaza ve çelik bir piston ile yapılmıştır. Bu, basit, sağlam bir ağır motorla sonuçlandı. Bu nedenle, özel aletler olmadan ortalama bir makine atölyesinde işlenebilirler.
İsveç Norrtälje'deki Pisagor Motor Fabrikası bir müze ( Pisagor Mekanik Atölye Müzesi ) olarak tutulmaktadır ve işleyen bir üretim hattına ve kapsamlı fabrika arşivlerine sahiptir.
Ayrıca bakınız
Referanslar
Patentler
- 26 Şubat 1907 tarihli ABD Patenti 845140 Yanmalı Motor.
- 8 Ağustos 1893 tarihli, gaz veya hidrokarbon buharı ve hava karışımlarının patlamasıyla çalıştırılan ABD Patenti 502837 Motor.
- 4 Kasım 1890 tarihli ABD Patenti 439702 Petrol Motoru veya Motoru.