Масляный двигатель Хорнсби – Акройда

Масляный двигатель Hornsby -Akroyd , названный в честь его изобретателя Герберта Акройда Стюарта и производителя Richard Hornsby & Sons , был первой успешной конструкцией двигателя внутреннего сгорания, использующей тяжелое масло в качестве топлива . Он был первым, в котором использовалась отдельная испарительная камера сгорания, и является предшественником всех двигателей с горячей лампой , которые считаются предшественниками аналогичного дизельного двигателя , разработанного 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 законодательные ограничения. ^{[ нужны разъяснения ]} 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 быть переведено в парообразное состояние и оставаться в этом состоянии во время сжатия. При этом сгорание топлива должно быть мощным, равномерным и полным, чтобы избежать отложений, засоряющих клапаны и рабочие части двигателя. ^{[ нужна ссылка ]}

Ранние нефтяные двигатели

Самое раннее упоминание о нефтяном двигателе было сделано Робертом Стритом в его английском патенте №. 1983 из 1794, и, по словам Хорста О. Харденберга, есть свидетельства того, что он построил рабочую версию. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Другие нефтяные двигатели были впоследствии построены Этьеном Ленуаром , Зигфридом Маркусом , Юлиусом Хоком из Вены и Джорджем Брайтоном в 19 веке. В 1807 году Нисефор Ньепс построил действующий двигатель, приводимый в движение мхом и угольным порошком. Пиреолофор , который приводил в движение лодку вверх по течению реки Сона. Все эти двигатели, за исключением двигателя Брайтона, были бескомпрессорными.

Другие усовершенствовали нефтяной двигатель; Уильям Дент Пристман ^{[ 3 ]} и Эмиль Капитан ^{[ 4 ]} являются одними из наиболее примечательных. Однако Герберта Акройда Стюарта наиболее успешным оказался проект .

Двигатель Герберта Акройда Стюарта

Схема двигателя с ранним испарением масла

Герберта Акройда Стюарта Первые прототипы двигателей были построены в 1886 году. В 1890 году в сотрудничестве с Чарльзом Ричардом Бинни он подал патент № 7146 для компании Richard Hornsby & Sons of Grantham , Линкольншир , Англия. Патент назывался: «Усовершенствования двигателей, работающих при взрыве смесей горючих паров или газа и воздуха» . ^{[ 5 ]}

Испарительная камера сгорания

Конструкция нефтяного двигателя Стюарта была простой, надежной и экономичной. Он имел сравнительно низкую степень сжатия , поэтому температура воздуха, сжимаемого в камере сгорания в конце такта сжатия, не была достаточно высокой для инициирования сгорания. Вместо этого сгорание происходило в отдельной камере сгорания, «испарителе» (также называемом «горячей колбой»), установленном на головке блока цилиндров, в который распылялось топливо. Он был соединен с цилиндром узким проходом и во время работы нагревался либо охлаждающей жидкостью цилиндра, либо выхлопными газами; Для запуска использовалось внешнее пламя, например паяльная лампа. Самовозгорание произошло от контакта топливно-воздушной смеси с горячими стенками испарителя. ^{[ 6 ]}

При сжатии колбы к очень узкой шейке в месте ее прикрепления к цилиндру создавалась высокая степень турбулентности, когда воспламеняющиеся газы вырывались через горловину в цилиндр, где сгорание завершалось. По мере увеличения нагрузки на двигатель увеличивалась и температура лампочки, что приводило к увеличению периода зажигания; для противодействия преждевременному возгоранию в воздухозаборник капали воду. ^{[ 7 ]}

Четырехтактный масляный двигатель

Двигатель Стюарта имеет четырехтактную конструкцию. Во время такта впуска (1) свежий воздух вводится в цилиндр через впускной клапан с механическим управлением. Одновременно в испаритель впрыскивается масло. Пары масла почти полностью задерживаются в камере испарителя. Это облако паров горячего масла слишком богато, чтобы поддерживать горение. На такте сжатия (2) поршня свежий воздух подается через узкую горловину в испаритель. Как только сжатие завершено, смесь готова поддерживать сгорание, и происходит воспламенение, которое толкает поршень во время такта расширения (3). Затем во время хода (4) высвобождаются выхлопные газы.

Двухтактные двигатели с горячей лампой

Несколько лет спустя конструкция Акройда-Стюарта получила дальнейшее развитие в Соединенных Штатах немецкими эмигрантами Митцем и Вайсом, которые объединили двигатель с горячей лампой и двухтактный принцип продувки , разработанный Джозефом Деем , чтобы обеспечить почти вдвое большую мощность, чем по сравнению с четырехтактным двигателем того же размера. Подобные двигатели для сельскохозяйственного и морского использования строили JV Svensons Automobilfabrik, Bolinders , Lysekils Mekaniska Verkstad, Pythagoras Engine Factory и многие другие заводы Швеции.

Сравнение с дизельным двигателем

Двигатель Акройда-Стюарта был первым двигателем внутреннего сгорания, в котором использовалась впрыска топлива под давлением. система ^{[ 8 ]} а также первый, использующий отдельную испарительную камеру сгорания. Это предшественник всех двигателей с горячей лампой , которые считаются своего рода предшественниками аналогичного дизельного двигателя , разработанного несколькими годами позже.

Однако масляный двигатель Хорнсби-Акройда и другие двигатели с горячей лампой заметно отличаются от конструкции Рудольфа Дизеля , в которой воспламенение происходит исключительно за счет тепла сжатия: нефтяной двигатель будет иметь приличную степень сжатия от 3:1 до 5: 1, где типичный дизельный двигатель 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 в начале такта впуска, а не на пике сжатия, с помощью дизельного ТНВД высокого давления . ^{[ 9 ]}

Первый серийный нефтяной двигатель

Двигатели Акройда-Стюарта были построены с 26 июня 1891 года компанией Richard Hornsby & Sons в Грантеме , крупным производителем паровых двигателей и сельскохозяйственного оборудования, под названием Hornsby Akroyd Patent Oil Engine по лицензии и впервые были проданы на коммерческой основе 8 июля 1892 года. Другие инжиниринговые компании им предложили вариант производства двигателя, но они увидели в этом угрозу своему бизнесу и отклонили предложение.

Адаптация к воспламенению от сжатия

В 1892 году Т. Х. Бартон из Hornsbys модернизировал двигатель, заменив испаритель новой головкой блока цилиндров и увеличив степень сжатия , чтобы двигатель работал только на сжатии, предшествующем двигателю Рудольфа Дизеля. ^{[ 10 ]} Эта конструкция масляного двигателя Хорнсби-Акройда имела огромный успех: за период с 1891 по 1905 год было выпущено в общей сложности 32 417 двигателей. Они будут обеспечивать электричеством Тадж-Махал , Гибралтарскую скалу , Статую Свободы (выбранную после того, как Хорнсби получил приз за нефтяной двигатель на Всемирной выставке в Чикаго в 1893 году), множество маяков и Гульельмо Маркони первое трансатлантическое радио . транслировать.

См. также

Примечания

^ «Водородный двигатель | Ранняя история двигателей внутреннего сгорания» . www3.eng.cam.ac.uk. Проверено 1 августа 2019 г.
^ «Средневековье двигателя внутреннего сгорания 1794-1886: Хорст О. Харденберг: 9780768003918» . www.bookdepository.com . Проверено 1 августа 2019 г.
^ «Масляный двигатель Пристмана, 1895г.;» . webarchive.nationalarchives.gov.uk . Архивировано из оригинала 9 апреля 2017 г. Проверено 1 августа 2019 г.
^ Клерк, Д. « Нефтяные двигатели» на основе газовых и нефтяных двигателей» . Газовый двигатель . Проверено 1 августа 2019 г.
^ «Нефтяной двигатель Акройда» . Рэй Хули — Растон-Хорнсби — Engine Pages. Архивировано из оригинала 24 мая 2011 г. Проверено 29 июля 2007 г.
^ Макнил, Ян (1990). Энциклопедия истории техники . Тейлор и Фрэнсис. стр. 310–311 . ISBN 0-415-01306-2 .
^ Рэнгем, Д.А. (1956). Теория и практика тепловых двигателей . Издательство Кембриджского университета. п. 664.
^ Рэнсом-Уоллис, Патрик (2001). Иллюстрированная энциклопедия локомотивов железных дорог мира . Публикации Courier Dover. п. 27. ISBN 0-486-41247-4 .
^ Патент США 502837 Двигатель, работающий за счет взрыва смесей газа или паров углеводородов и воздуха, от 8 августа 1893 г., строка 45.
^ «История дизелей – от прошлого к настоящему» . Запасные части для дизельных двигателей . 28 декабря 2016 г. Проверено 1 августа 2019 г.

Внешние ссылки

Масляный двигатель Ричарда Хорнсби

Видеоклипы

Бег Хорнсби-Акройд-Мотор (1905) ( Большая паровая ярмарка Дорсета , 2005)

[1] «Водородный двигатель | Ранняя история двигателей внутреннего сгорания» . www3.eng.cam.ac.uk. Проверено 1 августа 2019 г.

[2] «Средневековье двигателя внутреннего сгорания 1794-1886: Хорст О. Харденберг: 9780768003918» . www.bookdepository.com . Проверено 1 августа 2019 г.

[3] «Масляный двигатель Пристмана, 1895г.;» . webarchive.nationalarchives.gov.uk . Архивировано из оригинала 9 апреля 2017 г. Проверено 1 августа 2019 г.

[4] Клерк, Д. « Нефтяные двигатели» на основе газовых и нефтяных двигателей» . Газовый двигатель . Проверено 1 августа 2019 г.

[aoi-5] «Нефтяной двигатель Акройда» . Рэй Хули — Растон-Хорнсби — Engine Pages. Архивировано из оригинала 24 мая 2011 г. Проверено 29 июля 2007 г.

[mcneil-6] Макнил, Ян (1990). Энциклопедия истории техники . Тейлор и Фрэнсис. стр. 310–311 . ISBN 0-415-01306-2 .

[wrangham-7] Рэнгем, Д.А. (1956). Теория и практика тепловых двигателей . Издательство Кембриджского университета. п. 664.

[rwallis-8] Рэнсом-Уоллис, Патрик (2001). Иллюстрированная энциклопедия локомотивов железных дорог мира . Публикации Courier Dover. п. 27. ISBN 0-486-41247-4 .

[9] Патент США 502837 Двигатель, работающий за счет взрыва смесей газа или паров углеводородов и воздуха, от 8 августа 1893 г., строка 45.

[10] «История дизелей – от прошлого к настоящему» . Запасные части для дизельных двигателей . 28 декабря 2016 г. Проверено 1 августа 2019 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]