Slik fungerer en varmpæremotor

En Petter (Yeovil-laget) glødelampe-motor ved Laigh Dalmore steinbrudd i Stair, East Ayrshire, Skottland. Se flere bilder av motorer. Foto med tillatelse fra Roger Griffith

Da dampen var konge, og bensin- og dieselmotorer fremdeles var i sin spede begynnelse, var motorene med varme pærer rasende. De kunne brenne alt flytende brennbart drivstoff, kunne kjøre uten batteritennelse - noen ganger i flere dager - og de var effektive, enkle og robuste. For en bonde, en fisker eller en sagbruksoperatør, der robusthet og pålitelighet var nøklene til å overleve, hadde en varmpæremotor det hele.

Men det hadde ikke alt. Den løp i et smalt turtallsområde, omtrent 50 til 300, og hadde derfor begrenset bruk. Det var best som en stasjonær motor, selv om det var traktorer som brukte teknologien til å bevege seg - om enn sakte. Motoren var vanskelig å starte, og vanskelig å fortsette.

Men til tross for disse utfordringene var de varme pæremotorene i bruk gjennom 1950-tallet, og inn i 1960-årene i visse dype landlige områder. I dag er motorene en bærebjelke for seriøse samlere og representerer et av de historiske landemerkene i utviklingen av bensinmotorer. Motorenes evne til å kjøre på flere drivstoff kan til og med hjelpe ingeniører med å produsere en bedre moderne motor for å håndtere et bredt spekter av alternative drivstoff.

Fortsett å lese for å finne ut mer om hvordan varme pæremotorer fungerer.

innhold

1. Få det til å gå
2. Stell og fôring av motorer med varme pærer
3. Å bli en del av historien

Motorene med varme pærer deler de samme grunnleggende komponentene som de aller fleste andre forbrenningsmotorer. Detoneringen, eller forbrenningen av gasser, skyver et stempel som er plassert inne i en sylinder. Stempelet er koblet til et svinghjul via en veivaksel og koblingsstang. Dette gjør at motoren kan konvertere varmeenergi (forbrenningen) til mekanisk energi ved svinghjulet. Svinghjulet driver deretter den mekaniske komponenten som er festet til det.

I motsetning til bensin- og dieselmotorer, foregår forbrenning i en varmpæremotor i et eget kammer kalt "varmpære" eller "fordamper." I hovedsak strekker varmpæren seg horisontalt foran på motoren, vanligvis nærmest sylinderen. De fleste varme pærer så ut som en darning-sopp. Pæren inneholder en plate av metall, nesten som en tekoppkake, som vil varme opp sammen med pæren.

En drivstoffdyse, vanligvis en liten avstemt åpningsventil, dryppet drivstoff inn i den varme pæren. Drivstoffet ville treffe metallplaten, fordampe, blandes med luft og antennes. En smal passasje koblet pæren og sylinderen. De ekspanderende gassene ville skyte ned den lille passasjen og bevege stemplet i sylinderen.

Bensinmotorer bruker elektrisitet for å fyre av en tennplugg og rotere veivakselen for å få motoren til å gå. Motorene med varme pærer har ikke denne luksusen. På en mild dag - omtrent 60 grader Fahrenheit (15,6 grader celsius) - må pæren varmes opp alt fra to til fem minutter, og opp til en halv time på kalde dager eller på større motorer. Denne innledende varmen, utviklet med en blåselykt de første dagene og senere gjennom spiral- og tennplugger, fordamper den første ladningen med drivstoff.

En operatør snurret motorens svinghjul, den største og tyngste delen av hele forsamlingen, (som ofte veide hundrevis av kilo på selv de små motorene), for hånd til forbrenningsprosessen gikk og motoren var i gang..

Når motoren var i gang, ville forbrenningsvarmen holde pæren varm nok til å fortsette å fordampe drivstoff, og motoren ville i stor grad være selvopprettholdende. Imidlertid, hvis belastningen på motoren falt, eller den ble brukt i et veldig kaldt miljø, vil pæren trenge periodisk eller til og med konstant oppvarming. Selv om tilsynelatende enkle og pålitelige motorer med varme pærer kunne være temperamentsfulle og ha sin rettferdige andel påfunn og utfordringer. Neste side vil diskutere noen av disse trekkene.

Den første Hot Bulb Engine

Den britiske oppfinneren Herbert Akroyd Stuart etablerte ideen om den varme pære-motoren på slutten av 1800-tallet. De første prototypene ble konstruert i 1886. Ideen ble hentet av de engelske motorprodusentene Richard Hornsby & Sons. Produksjonen av motorene startet i 1891 som "Hornsby Akroyd Patent Oil Engine. Hornsby Akroyd-motoren var en fire-stoke modell. I USA begynte to tyske immigranter, Meitz og Weiss, å produsere en totakts varmpære med Joseph Dag.

Ved århundreskiftet hadde motorene nådd sitt topp popularitet og ble produsert av hundrevis av produsenter. Dette var også tiden da kraftproduksjonen blomstret og motorene ble vant til å drive dynamoer. Sverige var en tung bruker av motorene (hovedsakelig for fiskebåter), med mer enn 70 produsenter, som til slutt tok rundt 80 prosent av markedsandelen innen 1920.

En av de største fordelene med motorene med varme pærer var deres evne til å bruke alle typer råolje. I utgangspunktet, hvis drivstoffet kunne strømme gjennom et rør, og hvis det skulle brenne, kan det hende at en varmpæremotor kjører på den.

Dette aspektet av deres natur gjorde motorene populære langs isolerte strekninger med oljerørledninger, som ga en klar tilførsel av uraffinert drivstoff. Maskinene var først og fremst stasjonære, selv om det var noen få antikke traktorer som brukte varmepæremotorer for fremdrift. Som en stasjonær strømkilde var maskinene ideelle for industriell bruk, enten de driver en liten butikk eller et lite sagbruk, de ga jevn kraft til en billig pris. På grunn av deres lave effekt til størrelse - en gårdstraktor trengte en varmepære-motor på omtrent 20 liter for å fungere - ble motorene ikke brukt i større industrielle applikasjoner som å drive en mølle.

Preston Foster, kurator for samlinger ved Coolspring Power Museum og en profesjonell spesialist på restaurering av antikke motorer, sa at motorene med varme pærer var ideelle for sin tid og sted, men hadde noen ulemper.

For eksempel kjørte ikke lyspæremotorer bra på mer raffinert drivstoff, for eksempel gass eller diesel. "Det var mest parafin og andre mindre raffinerte brensler," sa Foster.

Motorene, spesielt totaktssorten, var også tilbøyelige til å kjøre bakover, til å bli overmannet av drivstoff og kjørte nesten ut av kontroll før guvernøren kunne ta igjen. Foster sa at motorkomponentene var laget på et tidspunkt da metall metallurgi og maskinering var relativt rå, deler kunne knuses lett, og det var vanskelig å finne utskiftninger.

På de amerikansk-produserte totaktsmodellene ville motoren av og til rase olje fra veivhuset for å bruke som drivstoff og frarøvet seg smøring.

Det var disse ulempene, forsterket av forbedringer i metallurgi og maskinering, som førte til fallet på varme pære-motoren.

Treff eller bom

Tenningstiming i motorene med varme pærer er en hit-of-miss-affære, derav behovet for et tungt svinghjul. Tidspunktet ble generelt bestemt av motortemperaturen og belastningen.

Før 1910 ble det sprøytet brensel i fordamperen tidlig på inntakstrøket. Dette resulterte i at forbrenningens start ble synkronisert med veivakselvinkelen. Dette betydde at motoren bare ville fungere jevnt ved ett sett med omdreininger, eller under en type last. Å øke belastningen eller omdreiningene (motorene kjørte best mellom 50 og 300 o / min) ville øke pærens temperatur og redusere tenningstiden. Dette førte til forhåndsantennelse og tapte slag. Mange motorer brukte en vanndråpe for å avkjøle fordamperen og demme opp for noe av den verste førtenningen.

Etter 1910 forbedret motorteknologien og begynte å inkorporere trykkbensininnsprøytning, pumper og presis levering. Timingen ble bedre, og motorene ble mer pålitelige og litt mer varierende.

En 2-sylindret, 70 hestekrefter varmpæremotor bygget av W.H. Allen & Sons i 1923. Motoren er utstilt på Internal Fire Museum of Power, Tangygroes, Wales, Storbritannia. Foto med tillatelse fra J.Grover

På begynnelsen av 1900-tallet ble de fleste problemene med maskinering av effektive og sterke gass- og dieselmotorer utarbeidet. Ingeniører løste også problemene knyttet til gnisttenning, kompresjonstennelse, tidspunkt og styring av motorens turtall og kraft. Det var også en økende tilgjengelighet til mer raffinert og derfor mer effektivt drivstoff. Alle disse faktorene førte til langsom død på glødelampenes motorer.

Tenk på kraften bak en glødelampe-motor. Selv om de ble bygget store nok til å generere 60 hestekrefter, forble kompressjonsforholdet lite, omtrent 5 til 1. Selv en rå dieselmotor kunne generere en kompresjonsrasjon på omtrent 15 til 1. Dette betydde mer kraft og mer dreiemoment, alt i mindre, mer praktisk pakke.

Varmepæremotorer ble brukt i Skandinavia frem til 1930-tallet, og sees fremdeles, om enn sjelden, i kanalbåter i England. For det meste er imidlertid motorene med varme pærer nå mer nysgjerrige enn nyttige verktøy.

"Det var en flott kilde for sin tid og sted," sa Foster og la til motorer med varme pærer rett og slett ikke kunne holde tritt med endringer i teknologi. "Jeg tror du kan si at det var den manglende koblingen mellom de første motorene og moderne motorer," sa han.

relaterte artikler

• Car Smarts: Motorer
• Car Smarts: Motorytelse
• Hvordan to-taktsmotorer fungerer
• Hvordan diesel-totaktsmotorer fungerer
• Hvordan bilmotorer fungerer
• Hvordan oljeraffinering fungerer
• Hvordan roterende motorer fungerer

Flere gode lenker

• Forum for antikke traktorer
• Coolspring Power Museum
• Historical Engine Society
• Den stasjonære motorklubben i Sverige

kilder

• Foster, Preston. Kurator for samlinger, Coolspring Power Museum. Personlig intervju gjennomført 2. mars 2011.
• McArthur, Mike; "Meitz og Weiss Restoration." Farm Collector. Januar / februar 1987. (28. februar 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Mietz-and-Weiss-Restoration.aspx
• Seber, Harold. Pensjonert verktøysprodusent og antikk motorrenovering. Personlig intervju gjennomført 3. mars 2011.
• Taubeneck, Walter A. "Diesel og andre forbrenningsmotorer." Farm Collector. September / oktober 1996. (28. februar 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Diesel-and-Other-Internal-Combustion-Engines.aspx