Khi hơi nước là vua, và động cơ gas và diesel vẫn còn sơ khai, động cơ bóng đèn nóng đã trở thành cơn thịnh nộ. Chúng có thể đốt cháy mọi nhiên liệu lỏng dễ cháy, có thể chạy mà không cần đánh lửa bằng pin - đôi khi trong nhiều ngày - và chúng rất hiệu quả, đơn giản và mạnh mẽ. Đối với một nông dân, một ngư dân hoặc một nhà điều hành xưởng cưa, nơi mà độ chắc chắn và độ tin cậy là chìa khóa để tồn tại, thì động cơ bóng đèn nóng có tất cả.
Nhưng nó không có tất cả mọi thứ. Nó chạy trong một phạm vi vòng / phút hẹp, khoảng 50 đến 300, và do đó bị hạn chế sử dụng. Tốt nhất là động cơ đứng yên, mặc dù có những máy kéo sử dụng công nghệ này để di chuyển - mặc dù chậm. Động cơ khó khởi động và khó tiếp tục.
Tuy nhiên, bất chấp những thách thức đó, động cơ bóng đèn nóng vẫn được sử dụng trong suốt những năm 1950 và đến những năm 1960 ở một số vùng nông thôn sâu. Ngày nay, động cơ này là trụ cột chính cho các nhà sưu tập nghiêm túc và đại diện cho một trong những dấu mốc lịch sử trong sự phát triển của động cơ khí. Khả năng chạy bằng nhiều loại nhiên liệu của động cơ thậm chí có thể giúp các kỹ sư sản xuất một động cơ hiện đại hơn để xử lý nhiều loại nhiên liệu thay thế.
Hãy tiếp tục đọc để tìm hiểu thêm về cách hoạt động của động cơ bóng đèn nóng.
Nội dung
Động cơ bóng đèn nóng chia sẻ các thành phần cơ bản giống như đại đa số các động cơ đốt trong khác. Việc kích nổ, hoặc đốt cháy khí, đẩy một pít-tông nằm bên trong xi lanh. Piston được kết nối với bánh đà thông qua trục khuỷu và thanh truyền. Điều này cho phép động cơ chuyển đổi nhiệt năng (quá trình đốt cháy) thành cơ năng tại bánh đà. Sau đó, bánh đà sẽ truyền động bất kỳ thành phần cơ học nào được gắn vào nó.
Không giống như động cơ xăng và động cơ diesel, quá trình đốt cháy trong động cơ bầu nóng diễn ra trong một buồng riêng biệt được gọi là "bầu nóng" hoặc "thiết bị hóa hơi". Về cơ bản, bầu nóng kéo dài theo chiều ngang ra khỏi mặt trước của động cơ, thường là gần xi lanh nhất. Hầu hết các bóng đèn nóng đều trông giống như một cây nấm. Bóng đèn chứa một đĩa kim loại, gần giống như một chiếc đĩa tách trà, sẽ nóng lên cùng với bóng đèn.
Một vòi phun nhiên liệu, thường là một van lỗ định lượng nhỏ, nhỏ giọt nhiên liệu vào bầu nóng. Nhiên liệu sẽ va vào tấm kim loại, bốc hơi, hòa trộn với không khí và bốc cháy. Một lối đi hẹp nối bóng đèn và hình trụ. Các khí nở ra sẽ bắn xuống lối đi nhỏ và di chuyển piston trong xi lanh.
Động cơ xăng sử dụng điện để bắn bugi và làm quay trục khuỷu để động cơ hoạt động. Động cơ bóng đèn nóng không có sự sang trọng này. Vào những ngày ôn hòa - khoảng 60 độ F (15,6 độ C) - bóng đèn phải được sưởi ấm trong khoảng thời gian từ hai đến năm phút và lên đến nửa giờ vào những ngày lạnh hoặc trên động cơ lớn hơn. Nhiệt ban đầu này, được phát triển bằng một ngọn đuốc trong những ngày đầu và sau đó thông qua cuộn dây và bugi, làm bốc hơi lần nạp đầu tiên của nhiên liệu.
Một người vận hành quay bánh đà của động cơ, bộ phận lớn nhất và nặng nhất của toàn bộ cụm, (thường nặng hàng trăm pound đối với các động cơ nhỏ), bằng tay cho đến khi quá trình đốt cháy diễn ra và động cơ hoạt động.
Một khi động cơ khởi động và chạy, nhiệt của quá trình đốt cháy sẽ giữ cho bầu đủ nóng để giữ cho nhiên liệu hóa hơi, và động cơ sẽ tự duy trì phần lớn. Tuy nhiên, nếu tải động cơ bị giảm, hoặc sử dụng trong môi trường quá lạnh, bóng đèn sẽ cần được sưởi ấm định kỳ hoặc thậm chí liên tục. Mặc dù có vẻ đơn giản và đáng tin cậy, nhưng các động cơ bóng đèn nóng có thể có tính khí thất thường và có rất nhiều khó khăn và thách thức. Trang tiếp theo sẽ thảo luận về một số đặc điểm đó.
Động cơ bóng đèn nóng đầu tiênNhà phát minh người Anh Herbert Akroyd Stuart đã thiết lập ý tưởng về động cơ bóng đèn nóng vào cuối những năm 1800. Các nguyên mẫu đầu tiên được chế tạo vào năm 1886. Ý tưởng này được nhà sản xuất động cơ người Anh Richard Hornsby &Sons chọn ra. Việc sản xuất động cơ bắt đầu vào năm 1891 với tên gọi "Động cơ dầu Hornsby Akroyd bằng sáng chế. Động cơ Hornsby Akroyd là kiểu bốn cọc. Tại Hoa Kỳ, hai người Đức nhập cư, Meitz và Weiss, đã bắt đầu sản xuất bóng đèn nóng hai thì cùng với Joseph Ngày.
Vào đầu thế kỷ 20, động cơ đã đạt đến đỉnh cao phổ biến và được sản xuất bởi hàng trăm nhà sản xuất. Đây cũng là thời điểm phát điện bùng nổ và các động cơ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy nổ. Thụy Điển là nước sử dụng nhiều động cơ (chủ yếu cho tàu đánh cá), với hơn 70 nhà sản xuất, cuối cùng chiếm khoảng 80% thị phần vào năm 1920.
Đọc thêm>
Một trong những ưu điểm lớn nhất của động cơ bóng đèn nóng là khả năng sử dụng bất kỳ loại nhiên liệu thô nào. Về cơ bản, nếu nhiên liệu có thể chảy qua một đường ống và nếu nó bốc cháy thì một động cơ bóng đèn nóng có thể chạy trên đó.
Đặc điểm bản chất này của chúng đã khiến các động cơ trở nên phổ biến dọc theo những đoạn đường ống dẫn dầu bị cô lập, cung cấp nguồn cung cấp nhiên liệu không tinh chế sẵn sàng. Máy móc chủ yếu là đứng yên, mặc dù có một số máy kéo cổ sử dụng động cơ bóng đèn nóng để đẩy. Là một nguồn điện cố định, máy rất lý tưởng để sử dụng trong công nghiệp, cho dù đang hoạt động trong một cửa hàng nhỏ hay xưởng cưa nhỏ, chúng cung cấp nguồn điện ổn định với mức giá rẻ. Tuy nhiên, do công suất đầu ra thấp so với kích thước - một máy kéo nông trại cần một động cơ bóng đèn nóng khoảng 20 lít để hoạt động - động cơ này không được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp lớn hơn như cung cấp năng lượng cho nhà máy.
Preston Foster, người phụ trách bộ sưu tập tại Bảo tàng Điện Coolspring và là chuyên gia phục chế động cơ cổ chuyên nghiệp, cho biết động cơ bóng đèn nóng là lý tưởng cho thời gian và địa điểm của chúng, nhưng có một số hạn chế.
Ví dụ, động cơ bóng đèn nóng không chạy tốt bằng nhiên liệu tinh chế hơn, chẳng hạn như khí đốt hoặc dầu diesel. "Đó chủ yếu là dầu hỏa và các loại nhiên liệu kém tinh chế khác", Foster nói.
Các động cơ, đặc biệt là loại động cơ hai kỳ, cũng có xu hướng chạy ngược trở lại, trở nên quá tải về nhiên liệu và gần như mất kiểm soát trước khi bộ điều tốc có thể bắt kịp. Foster cho biết các bộ phận của động cơ được sản xuất vào thời điểm quá trình luyện kim và gia công động cơ còn tương đối thô sơ, các bộ phận có thể bị hỏng dễ dàng và việc tìm kiếm thay thế rất khó khăn.
Trên các mẫu xe hai thì do Mỹ sản xuất, động cơ thỉnh thoảng sẽ hút dầu từ cacte để sử dụng làm nhiên liệu, tự lấy đi dầu bôi trơn.
Chính những nhược điểm này, cộng với những cải tiến trong luyện kim và gia công, đã dẫn đến sự sụp đổ của động cơ bóng đèn nóng.
Trúng hoặc trượtThời gian đánh lửa trong động cơ bóng đèn nóng là một việc may rủi, do đó cần phải có một bánh đà nặng. Thời gian thường được thiết lập bởi nhiệt độ động cơ và tải.
Trước năm 1910, nhiên liệu được đưa vào thiết bị hóa hơi sớm ngay từ khi nạp. Điều này dẫn đến việc bắt đầu đốt cháy không đồng bộ với góc trục khuỷu. Đổi lại, điều này có nghĩa là động cơ sẽ chỉ chạy trơn tru ở một số vòng quay hoặc dưới một loại tải. Tăng tải hoặc số vòng quay (động cơ chạy tốt nhất từ 50 đến 300 vòng / phút) sẽ làm tăng nhiệt độ của bóng đèn và giảm thời gian đánh lửa. Điều này dẫn đến đánh lửa trước và đánh trượt. Nhiều động cơ đã sử dụng một giọt nước nhỏ giọt để làm mát bộ hóa hơi và ngăn chặn một số hiện tượng đánh lửa trước tồi tệ nhất.
Sau năm 1910, công nghệ động cơ được cải tiến và bắt đầu kết hợp với hệ thống phun nhiên liệu có áp suất, máy bơm và phân phối chính xác. Thời gian trở nên tốt hơn và các động cơ cũng trở nên đáng tin cậy hơn và cũng dễ thay đổi hơn một chút.
Đọc thêm>
Vào đầu thế kỷ 20, hầu hết các vấn đề về gia công động cơ khí và diesel mạnh mẽ và hiệu quả đã được giải quyết. Các kỹ sư cũng giải quyết các vấn đề liên quan đến đánh lửa bằng tia lửa, đánh lửa nén, thời gian và điều chỉnh tốc độ và công suất động cơ. Ngày càng có nhiều khả năng tiếp cận với nhiên liệu tinh tế hơn, và do đó hiệu quả hơn. Tất cả những yếu tố này đã dẫn đến việc động cơ bóng đèn nóng bị chết chậm.
Xem xét công suất đằng sau động cơ bóng đèn nóng. Mặc dù chúng được chế tạo đủ lớn để tạo ra 60 mã lực, tỷ số nén của chúng vẫn nhỏ, khoảng 5 đến 1. Ngay cả một động cơ diesel thô có thể tạo ra tỷ lệ nén khoảng 15 đến 1. Điều này có nghĩa là nhiều công suất hơn và nhiều mô-men xoắn hơn, tất cả đều nhỏ hơn, gói tiện lợi hơn.
Động cơ bóng đèn nóng được sử dụng ở Scandinavia cho đến những năm 1930, và vẫn còn được nhìn thấy, mặc dù hiếm, trên các tàu thuyền ở Anh. Tuy nhiên, phần lớn, các động cơ bóng đèn nóng giờ đây chỉ là những thứ gây tò mò hơn là những công cụ hữu ích.
"Đó là một nguồn tuyệt vời cho thời gian và địa điểm của nó," Foster nói, thêm động cơ bóng đèn nóng chỉ đơn giản là không thể bắt kịp với những thay đổi trong công nghệ. "Tôi nghĩ bạn có thể nói đó là mối liên hệ còn thiếu giữa động cơ đầu tiên và động cơ hiện đại", ông nói.
Hiểu cách động cơ xe hoạt động
Cách hoạt động của hệ thống làm mát động cơ
Cách dầu hoạt động trong động cơ ô tô của bạn
Cách hoạt động của động cơ Wankel quay