Sådan fungerer en varmepæremotor

En Petter (Yeovil lavet) varmpæremotor ved Laigh Dalmore stenbrud i Stair, East Ayrshire, Skotland. Se flere billeder af motorer. Foto med tilladelse fra Roger Griffith

Da dampen var konge, og gas- og dieselmotorer stadig var i sin spædbarn, var varmepæremotorer alle de rasende. De kunne brænde alt flydende brændbart brændstof, kunne køre uden batteritænding - nogle gange i flere dage - og de var effektive, enkle og robuste. For en landmand, en fisker eller en savværksoperatør, hvor robusthed og pålidelighed var nøgler til overlevelse, havde en varmepæremotor det hele.

Men det havde ikke alt. Det løb inden for et smalt omdrejningsinterval, ca. 50 til 300, og havde derfor begrænset anvendelse. Det var bedst som en stationær motor, skønt der var traktorer, der brugte teknologien til at bevæge sig - omend langsomt. Motoren var svær at starte og svær at fortsætte.

På trods af disse udfordringer forblev hotpæremotorer i brug gennem 1950'erne og ind i 1960'erne i visse dybe landdistrikter. I dag er motorerne en grundpille for seriøse samlere og repræsenterer et af de historiske vartegn i udviklingen af ​​gasmotorer. Motorens evne til at køre på et antal brændstoffer kan endda hjælpe ingeniører med at fremstille en bedre moderne motor til at håndtere en lang række alternative brændstoffer.

Fortsæt med at læse for at finde ud af mere om, hvordan varmepæremotorer fungerer.

Indhold

1. At få det til at gå
2. Pleje og fodring af hotpæremotorer
3. At blive en del af historien

Varmepæremotorer deler de samme grundlæggende komponenter som langt de fleste andre forbrændingsmotorer. Detonationen eller forbrænding af gasser skubber et stempel inde i en cylinder. Stemplet er forbundet til et svinghjul via en krumtapaksel og forbindelsesstang. Dette gør det muligt for motoren at konvertere varmeenergi (forbrændingen) til mekanisk energi på svinghjulet. Svinghjulet kører derefter uanset hvilken mekanisk komponent der er knyttet til det.

I modsætning til benzin- og dieselmotorer finder forbrænding i en varm pære-motor sted i et separat kammer, der benævnes "varm pære" eller "vaporizer." I det væsentlige strækker den varme pære sig horisontalt fra motorens forside, normalt nærmest cylinderen. De fleste varme pærer lignede en darning champignon. Pæren indeholder en plade af metal, næsten som en tekop, der vil varme sammen med pæren.

En brændstofdyse, som regel en lille afmålt åbningsventil, dryppede brændstof ned i den varme pære. Brændstoffet ramte metalpladen, fordampes, blandes med luft og antændes. En smal passage forbandt pæren og cylinderen. De ekspanderende gasser skyder den lille passage ned og flytter stemplet i cylinderen.

Gasmotorer bruger elektricitet til at skyde et tændrør og rotere krumtapakslen for at få motoren til at gå. Hot pære motorer har ikke denne luksus. På en mild dag - ca. 60 grader Fahrenheit (15,6 grader Celsius) - skal pæren opvarmes overalt fra to til fem minutter og op til en halv time på kolde dage eller på større motorer. Denne oprindelige varme, udviklet med en blæserbrænder i de tidlige dage og senere gennem spole og tændrør, fordamper den første brændstofladning.

En operatør drejede motorens svinghjul, den største og tyngste del af hele aggregatet (ofte vejer hundreder af pund på selv de små motorer), med hånden, indtil forbrændingsprocessen gik, og motoren var i gang.

Når motoren var gået op og kørte, ville forbrændingsvarmen holde pæren varm nok til at holde ved at fordampe brændstof, og motoren ville stort set være selvbærende. Men hvis belastningen på motoren faldt, eller den blev brugt i et meget koldt miljø, ville pæren kræve periodisk eller endda konstant opvarmning. Mens tilsyneladende enkle og pålidelige, kunne motorer med varme pærer være temperamentsfulde og have deres retmæssige andel af underlige forhold og udfordringer. Den næste side vil drøfte nogle af disse træk.

Den første hotpæremotor

Den britiske opfinder Herbert Akroyd Stuart etablerede ideen om den varme pære-motor i slutningen af ​​1800-tallet. De første prototyper blev konstrueret i 1886. Ideen blev taget op af den engelske motorproducent Richard Hornsby & Sons. Produktionen af ​​motorerne begyndte i 1891 som "Hornsby Akroyd Patent Oil Engine. Hornsby Akroyd-motoren var en fire-stoke model. I USA begyndte to tyske immigranter, Meitz og Weiss, at producere en totakts varmepære med Joseph Dag.

Ved århundredeskiftet havde motorerne nået deres højeste popularitet og blev produceret af hundreder af producenter. Dette var også det tidspunkt, hvor elproduktionen blomstrede, og motorerne blev vant til at dynamere dynamikken. Sverige var en tung bruger af motorerne (hovedsageligt til fiskerbåde) med mere end 70 producenter, der til sidst tog ca. 80 procent af markedsandelen i 1920.

En af de største fordele ved varmepæremotorer var deres evne til at bruge enhver form for råbrændstof. Grundlæggende, hvis brændstof kunne strømme gennem et rør, og hvis det ville brænde, kunne en varmepærmotor sandsynligvis køre på det.

Dette aspekt af deres art gjorde motorerne populære langs isolerede strækninger af olierørledninger, der tilbød en klar forsyning med uraffineret brændstof. Maskinerne var primært stationære, skønt der var et par antikke traktorer, der brugte varmepæremotorer til fremdrift. Som en stationær strømkilde var maskinerne ideelle til industriel brug, uanset om de driver en lille butik eller et lille savværk, de leverede konstant strøm til en billig pris. På grund af deres lave effekt til størrelse - en landbrugstraktor havde brug for en varmepæremotor på ca. 20 liter til at fungere - blev motorerne ikke brugt til større industrielle applikationer som f.eks..

Preston Foster, kurator for samlinger på Coolspring Power Museum og en professionel specialist i restaurering af antik motor, sagde, at varmepæremotorer var ideelle til deres tid og sted, men havde nogle ulemper.

For eksempel kørte hotpæremotorer ikke godt på mere raffineret brændstof, såsom gas eller diesel. "Det var mest petroleum og andre mindre raffinerede brændstoffer," sagde Foster.

Motorerne, især to-taktssorten, var også tilbøjelige til at køre baglæns til at blive overmægtede med brændstof og løb næsten ude af kontrol, før guvernøren kunne indhente. Foster sagde, at motorkomponenterne var lavet på et tidspunkt, hvor maskinmetallurgi og bearbejdning var relativt rå, dele kunne bruges let, og at finde udskiftninger var vanskeligt.

På de amerikanskfremstillede totaktsmodeller vil motoren lejlighedsvis fjerne olie fra krumtaphuset og bruges som brændstof og frarøver sig smøring.

Det var disse ulemper, forstærket af forbedringer i metallurgi og bearbejdning, der førte til den varme pæremotors undergang.

Hit eller Miss

Antændelsestidspunkt i varme pæremotorer er en hit-eller-miss-affære, og derfor behovet for et tungt svinghjul. Tidspunktet blev generelt fastlagt af motortemperaturen og belastningen.

Før 1910 blev brændstof indsprøjtet i fordamperen tidligt på indsugningslaget. Dette resulterede i, at forbrændingen blev synkroniseret med krumtapakslens vinkel. Dette betød igen, at motoren kun ville køre glat ved et sæt omdrejninger eller under en type belastning. Forøgelse af belastningen eller omdrejningerne (motorerne kørte bedst mellem 50 og 300 o / min) ville øge pærens temperatur og mindske antændelsestiden. Dette førte til forantændelse og ubesvarede slagtilfælde. Mange motorer brugte et vanddryp til at afkøle fordamperen og dæmpe noget af den værste forantændelse.

Efter 1910 forbedret motorteknologien og begyndte at indarbejde trykindsprøjtning, pumpe og præcis levering. Timingen blev bedre, og motorerne blev også mere pålidelige og lidt mere varierende.

En 2-cylindret, 70 hestekræfter varmpære-motor bygget af W.H. Allen & Sons i 1923. Motoren er udstillet på Internal Fire Museum of Power, Tangygroes, Wales, UK. Foto med tilladelse fra J.Grover

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede blev de fleste problemer med bearbejdning af effektive og stærke gas- og dieselmotorer udarbejdet. Ingeniører løste også problemerne forbundet med gnisttænding, kompressionstænding, timing og styring af motorens hastighed og kraft. Der var også en voksende tilgængelighed til mere raffineret og derfor mere effektiv brændstof. Alle disse faktorer førte til langsom død på de varme pæremotorer.

Overvej kraften bag en varmepæremotor. Selvom de blev bygget store nok til at generere 60 hestekræfter, forblev deres kompressionsforhold lille, ca. 5 til 1. Selv en rå dieselmotor kunne generere en kompressionsration på ca. 15 til 1. Dette betød mere kraft og mere drejningsmoment, alt sammen i en mindre, mere praktisk pakke.

Varme pære motorer blev brugt i Skandinavien indtil 1930'erne og ses stadig, omend sjældent, i kanalbåde i England. Men for det meste er hotpæremotorer nu mere nysgerrige end nyttige værktøjer.

"Det var en fantastisk kilde for sin tid og sted," sagde Foster og tilføjede motorer til varme pærer simpelthen ikke kunne holde trit med ændringer i teknologi. ”Jeg tror, ​​du kunne sige, at det var den manglende forbindelse mellem de første motorer og moderne motorer,” sagde han.

relaterede artikler

• Car Smarts: Motorer
• Car Smarts: Motorydelse
• Sådan fungerer to-taktsmotorer
• Sådan fungerer to-taktsmotorer med diesel
• Sådan fungerer bilmotorer
• Sådan fungerer raffinering
• Sådan fungerer roterende motorer

Flere gode links

• Forum for antikke traktorer
• Coolspring Power Museum
• Historical Engine Society
• Sveriges Stationære Motorklub

Kilder

• Foster, Preston. Kurator for samlinger, Coolspring Power Museum. Personligt interview gennemført den 2. marts 2011.
• McArthur, Mike; "Meitz og Weiss Restaurering." Farm Collector. Januar / februar 1987. (28. februar 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Mietz-and-Weiss-Restoration.aspx
• Seber, Harold. Pensioneret værktøjsmaskine og antik motorrenover. Personligt interview gennemført den 3. marts 2011.
• Taubeneck, Walter A. "Diesel og andre forbrændingsmotorer." Farm Collector. September / oktober 1996. (28. februar 2011) http://gasengine.farmcollector.com/Gas-Engines/Diesel-and-Other-Internal-Combustion-Engines.aspx