Масляный двигатель Хорнсби-Акройд - Hornsby-Akroyd oil engine

Смотрите также: двигатель с горячей лампочкой и История двигателя внутреннего сгорания
Масляный двигатель Хорнсби-Акройд (1893) хранится в музее Линкольншир жизнь, Линкольн, Англия
Масляный двигатель Хорнсби-Акройд (1905):
Четырехтактный, мощностью 14 л.с.
Паровая ярмарка в Большом Дорсете в 2008

В Масляный двигатель Хорнсби-Акройд, названный в честь своего изобретателя Герберт Акройд Стюарт и производитель Ричард Хорнсби и сыновья, был первым успешным проектом двигатель внутреннего сгорания с помощью тяжелое масло как топливо. Он был первым, кто использовал отдельную камеру сгорания с испарением, и является предшественником всех двигатели с горячей лампой, которые считаются предшественниками подобных Дизель, разработанная 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 правовые ограничения.[требуется разъяснение ] 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 переходить в парообразное состояние и оставаться в этом состоянии во время сжатия. Кроме того, сгорание топлива должно быть мощным, регулярным и полным, чтобы избежать отложений, которые забивают клапаны и рабочие части двигателя.

Ранние масляные двигатели

Самое раннее упоминание о масляный двигатель был Робертом Стритом в его английском патенте № 1983–1794 гг., И, по словам Хорста О. Харденберга, есть свидетельства того, что он построил рабочую версию.[1][2] Другие масляные двигатели были впоследствии построены Этьен Ленуар, Зигфрид Маркус, Юлиус Хок из Вены и Джордж Брайтон в 19 ​​веке. В 1807 г. Нисефор Ньепс построил работающий двигатель с приводом от мха и угольного порошка. в Пиреолофор, который приводил лодку в движение вверх по течению реки Сона. Все эти двигатели, за исключением двигателя Брайтона, были без сжатия.

Другие внесли улучшения в масляный двигатель; Уильям Дент Пристман[3] и Эмиль Капитан[4] являются одними из наиболее примечательных. Однако это было Герберт Акройд Стюарт дизайн, который оказался самым удачным.

Двигатель Герберта Акройда Стюарта

Схема двигателя с ранним испарением масла

Герберт Акройд Стюарт Первые опытные образцы двигателей были построены в 1886 году. В 1890 году в сотрудничестве с Чарльз Ричард Бинни, он подал патент 7146 на Ричард Хорнсби и сыновья из Grantham, Линкольншир, Англия. Патент был озаглавлен: «Усовершенствования двигателей, работающих на взрыве смесей горючего пара или газа и воздуха».[5]

Камера сгорания с испарением

Конструкция масляного двигателя Стюарта была простой, надежной и экономичной. У него был сравнительно низкий коэффициент сжатия, так что температура воздуха, сжатого в камере сгорания в конце такта сжатия, была недостаточно высокой для начала горения. Вместо этого сгорание происходило в отдельной камере сгорания, «испаритель» (также называемый «горячая колба»), установленный на головке блока цилиндров, в который распылялось топливо. Он соединялся с цилиндром узким каналом и нагревался либо охлаждающей жидкостью цилиндра, либо выхлопными газами во время работы; для зажигания использовалось внешнее пламя, такое как паяльная лампа. Самовоспламенение происходило от контакта топливовоздушной смеси с горячими стенками испарителя.[6]

Прижимая колбу к очень узкой горловине, где она прикреплялась к цилиндру, создавалась высокая степень турбулентности, поскольку воспламеняющиеся газы проникали через горловину в цилиндр, где сгорание завершалось. По мере увеличения нагрузки двигателя увеличивалась и температура колбы, в результате чего период зажигания увеличивался; для предотвращения преждевременного возгорания в воздухозаборник капали воду.[7]

Четырехтактный масляный двигатель

Двигатель Стюарта четыре цикла дизайн. Во время такта впуска (1) свежий воздух подается в цилиндр через впускной клапан с механическим управлением. Одновременно в испаритель впрыскивается масло. Пары масла почти полностью удерживаются в камере испарителя. Это облако горячего масляного пара слишком богато, чтобы поддерживать горение. На такте сжатия (2) поршня свежий воздух нагнетается через узкую шейку в испаритель. Как только сжатие завершено, смесь подходит для поддержания горения, и происходит воспламенение, чтобы толкнуть поршень во время такта расширения (3). Выхлопные газы выпускаются во время хода (4).

Двухтактные двигатели с горячей лампой

Несколько лет спустя дизайн Акройда-Стюарта получил дальнейшее развитие в Соединенные Штаты немецкими эмигрантами Мицем и Вайсом, объединившими двигатель с горячей лампочкой с двухтактный уборка мусора принцип, разработанный Джозеф Дэй чтобы обеспечить почти вдвое большую мощность по сравнению с четырехтактным двигателем того же размера. Подобные двигатели для сельского хозяйства и судоходства были построены J. V. Svensons Automobilfabrik, Болиндеры, Lysekils Mekaniska Verkstad, Завод двигателей Пифагора и многие другие фабрики в Швеции.

Смотрите также: двигатель с горячей лампочкой и История двигателя внутреннего сгорания

Сравнение с дизельным двигателем

Двигатель Акройда-Стюарта был первым двигателем внутреннего сгорания, в котором использовался герметичный впрыск топлива система[8] а также первый, использующий отдельную камеру сгорания с испарением. Это предшественник всего двигатели с горячей лампой, которые считаются своего рода предшественниками подобных Дизель, разработанная несколькими годами позже.

Однако масляный двигатель Хорнсби-Акройда и другие двигатели с горячей лампочкой заметно отличаются от Рудольф Дизель конструкция, в которой воспламенение происходит только за счет тепла сжатия: масляный двигатель будет иметь приличную коэффициент сжатия от 3: 1 до 5: 1, где обычно дизель 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 во время раннего такта впуска, а не на пике сжатия с высоким давлением Дизельный насос высокого давления.[9]

Двигатель с испаряющимся маслом

Первый серийный масляный двигатель

Двигатели Акройда-Стюарта были построены с 26 июня 1891 г. Ричард Хорнсби и сыновья в Grantham, крупный производитель паровых машин и сельскохозяйственного оборудования, как Патентный масляный двигатель Hornsby Akroyd по лицензии и впервые были проданы на коммерческой основе 8 июля 1892 года. Другим инжиниринговым компаниям была предложена возможность производства двигателя, но они увидели в этом угрозу для своего бизнеса и поэтому отклонили предложение.

Адаптация к воспламенению от сжатия

В 1892 году Т. Бартон из Хорнсби усовершенствовал двигатель, заменив испаритель новым. крышка цилиндра и увеличил коэффициент сжатия чтобы двигатель работал только на сжатии, еще до двигателя Рудольфа Дизеля.[10] Эта конструкция масляного двигателя Хорнсби-Акройда оказалась чрезвычайно успешной: в период с 1891 по 1905 год было произведено 32 417 двигателей. Они обеспечили бы электричеством освещение Тадж-Махал, тоСкала Гибралтара, тоСтатуя Свободы (выбран после того, как Хорнсби выиграл приз масляного двигателя на Всемирная выставка в Чикаго 1893 г.), многие маяки, и для питания Гульельмо Маркони первый трансатлантический радиопередача.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ "Водородный двигатель | Ранняя история двигателей внутреннего сгорания". www3.eng.cam.ac.uk. Получено 2019-08-01.
  2. ^ "Средние века двигателя внутреннего сгорания 1794-1886: Хорст О. Харденберг: 9780768003918". www.bookdepository.com. Получено 2019-08-01.
  3. ^ "Масляный паровоз Пристмана, 1895 г .;". webarchive.nationalarchives.gov.uk. Архивировано из оригинал на 2017-04-09. Получено 2019-08-01.
  4. ^ Клерк, Д. "Нефтяные двигатели" из газовых и нефтяных двигателей ". Газовый двигатель. Получено 2019-08-01.
  5. ^ «Нефтяной двигатель Акройд». Ray Hooley's - Ruston-Hornsby - Engine Pages. Архивировано из оригинал на 2011-05-24. Получено 2007-07-29.
  6. ^ Макнил, Ян (1990). Энциклопедия истории техники. Тейлор и Фрэнсис. стр.310–311. ISBN  0-415-01306-2.
  7. ^ Wrangham, D.A. (1956). Теория и практика тепловых двигателей. Издательство Кембриджского университета. п. 664.
  8. ^ Рэнсом-Уоллис, Патрик (2001). Иллюстрированная энциклопедия железнодорожных локомотивов мира. Courier Dover Publications. п. 27. ISBN  0-486-41247-4.
  9. ^ Патент США 502837 Двигатель, работающий от взрыва смеси газа или паров углеводородов и воздуха, датированный 8 августа 1893 г. Строка 45.
  10. ^ «История дизельных двигателей - от прошлого к настоящему». Запасные части дизельного двигателя. 2016-12-28. Получено 2019-08-01.

внешняя ссылка

Видеоклипы