Když byla pára králem a plynové a naftové motory byly ještě v plenkách, motory s horkými žárovkami byly v módě. Dokázaly spalovat jakékoli kapalné hořlavé palivo, mohly běžet bez zapalování baterie - někdy i celé dny - a byly účinné, jednoduché a robustní. Pro farmáře, rybáře nebo operátora pily, kde robustnost a spolehlivost byly klíčem k přežití, měl motor s horkou žárovkou vše.
Ale nemělo to všechno. Běžel v úzkém rozsahu otáček, asi 50 až 300, a proto měl omezené použití. Nejlepší byl jako stacionární motor, i když existovaly traktory, které využívaly technologii k pohybu – i když pomalu. Motor se špatně startoval a bylo těžké ho udržet v chodu.
Navzdory těmto výzvám zůstaly motory s horkými žárovkami používány v 50. letech a v některých hlubokých venkovských oblastech až do 60. let 20. století. Dnes jsou motory základem pro seriózní sběratele a představují jeden z historických mezníků ve vývoji plynových motorů. Schopnost motoru běžet na řadu paliv může dokonce pomoci inženýrům vyrobit lepší moderní motor, který zvládne širokou škálu alternativních paliv.
Pokračujte ve čtení a zjistěte více o tom, jak fungují motory s horkými žárovkami.
Obsah
Motory s horkou žárovkou sdílejí stejné základní komponenty jako velká většina ostatních spalovacích motorů. Detonace neboli spalování plynů tlačí píst uložený uvnitř válce. Píst je spojen se setrvačníkem přes klikový hřídel a ojnici. To umožňuje motoru přeměnit tepelnou energii (spalování) na mechanickou energii na setrvačníku. Setrvačník pak pohání jakoukoli mechanickou součást, která je k němu připojena.
Na rozdíl od benzínových a naftových motorů probíhá spalování v motoru s horkou žárovkou v samostatné komoře označované jako „žhavá žárovka“ nebo „výparník“. Žhavá žárovka v podstatě vyčnívá vodorovně z přední části motoru, obvykle nejblíže k válci. Většina horkých žárovek vypadala jako látací houba. Žárovka obsahuje kovovou desku, téměř jako podšálek na čajový šálek, který se zahřívá spolu s žárovkou.
Palivová tryska, obvykle malý ventil s odměrným otvorem, kapala palivo do horké žárovky. Palivo by narazilo na kovovou desku, vypařilo by se, smísilo se vzduchem a vznítilo. Úzký průchod spojoval žárovku a válec. Expandující plyny by sestřelovaly malý průchod a pohybovaly pístem ve válci.
Plynové motory používají elektřinu k zapálení zapalovací svíčky a otáčení klikového hřídele, aby se motor rozběhl. Motory s horkými žárovkami tento luxus nemají. Za mírného dne - asi 60 stupňů Fahrenheita (15,6 stupňů Celsia) - musí být žárovka zahřívána po dobu dvou až pěti minut a až půl hodiny v chladných dnech nebo u větších motorů. Toto počáteční teplo, které se v prvních dnech vyvinulo pomocí hořáku a později prostřednictvím cívky a zapalovacích svíček, odpaří první dávku paliva.
Operátor ručně roztočil setrvačník motoru, největší a nejtěžší část celé sestavy (často vážící stovky liber, dokonce i u malých motorů), dokud proces spalování neproběhl a motor se nerozběhl.
Jakmile by byl motor v provozu, teplo spalování udržovalo žárovku dostatečně horkou, aby se palivo odpařovalo, a motor by byl z velké části soběstačný. Pokud by však zatížení motoru kleslo nebo byl používán ve velmi chladném prostředí, žárovka by potřebovala periodické nebo dokonce trvalé zahřívání. I když se motory s horkými žárovkami zdály jednoduché a spolehlivé, mohly být temperamentní a měly svůj podíl na výstřednostech a výzvách. Na další stránce se budeme zabývat některými z těchto vlastností.
První motor s horkou žárovkouBritský vynálezce Herbert Akroyd Stuart založil myšlenku motoru s horkou žárovkou na konci 19. století. První prototypy byly zkonstruovány v roce 1886. Nápad převzali angličtí výrobci motorů Richard Hornsby &Sons. Výroba motorů začala v roce 1891 jako "Hornsby Akroyd Patent Oil Engine. Motor Hornsby Akroyd byl čtyřtaktní model. Ve Spojených státech dva němečtí přistěhovalci, Meitz a Weiss, zahájili výrobu dvoutaktní žárovky s Josephem den.
Na přelomu 20. a 20. století dosáhly motory vrcholu popularity a vyráběly je stovky výrobců. To byla také doba, kdy výroba elektřiny vzkvétala a motory se používaly k pohonu dynam. Švédsko bylo velkým uživatelem motorů (hlavně pro rybářské lodě) s více než 70 výrobci, kteří nakonec do roku 1920 zabrali asi 80 procent podílu na trhu.
Přečtěte si více>
Jednou z největších výhod horkých žárovkových motorů byla jejich schopnost používat jakýkoli druh surového paliva. V zásadě, pokud by palivo mohlo proudit potrubím a pokud by hořelo, mohl by na něm pravděpodobně běžet motor s horkou žárovkou.
Tento aspekt jejich povahy způsobil, že motory byly populární podél izolovaných úseků ropovodů, které nabízely pohotovou zásobu nerafinovaného paliva. Stroje byly primárně stacionární, i když existovalo několik starožitných traktorů, které k pohonu používaly motory s horkými žárovkami. Jako stacionární zdroj energie byly stroje ideální pro průmyslové použití, ať už provozovaly malý obchod nebo malou pilu, poskytovaly stálý výkon za nízkou cenu. Kvůli jejich nízkému výkonu vzhledem k velikosti – zemědělský traktor potřeboval ke svému fungování motor s horkou žárovkou o objemu asi 20 litrů – nebyly motory používány ve větších průmyslových aplikacích, jako je pohon mlýna.
Preston Foster, kurátor sbírek v Coolspring Power Museum a profesionální specialista na restaurování starožitných motorů, uvedl, že motory s horkými žárovkami jsou ideální pro svou dobu a místo, ale mají určité nevýhody.
Například motory s horkými žárovkami nefungovaly dobře na rafinovanější paliva, jako je plyn nebo nafta. "Byl to většinou petrolej a další méně rafinovaná paliva," řekl Foster.
Motory, zvláště dvoutaktní, byly také náchylné k chodu dozadu, k přetížení palivem a téměř nekontrolovatelnému chodu, než je mohl guvernér dohnat. Foster řekl, že součásti motoru byly vyrobeny v době, kdy metalurgie motoru a obrábění byly poměrně hrubé, díly se mohly snadno rozbít a hledání náhrad bylo obtížné.
U dvoudobých modelů vyrobených v Americe motor příležitostně vysával olej z klikové skříně, aby jej použil jako palivo, čímž se připravil o mazání.
Byly to právě tyto nevýhody spojené se zlepšením metalurgie a obrábění, které vedly k pádu motoru s horkou žárovkou.
Trefit nebo minoutPředstih zapalování u motorů se žhavicími žárovkami je záležitostí typu hit-nor-miss, a proto je potřeba mít těžký setrvačník. Časování bylo obecně stanoveno teplotou a zatížením motoru.
Před rokem 1910 bylo palivo vstřikováno do výparníku na začátku sacího zdvihu. To vedlo k tomu, že začátek spalování nebyl synchronizován s úhlem klikového hřídele. To zase znamenalo, že motor poběží hladce pouze při jedné sadě otáček nebo při jednom typu zatížení. Zvýšení zatížení nebo otáček (motory běžely nejlépe mezi 50 a 300 otáčkami za minutu) by zvýšilo teplotu žárovky a zkrátilo dobu zapálení. To vedlo k předběžnému zapálení a zmeškaným tahům. Mnoho motorů používalo kapání vody k ochlazení výparníku a zastavení některých nejhorších předzážehů.
Po roce 1910 se technologie motoru zlepšila a začala zahrnovat tlakové vstřikování paliva, čerpadla a přesné dávkování. Časování se zlepšilo a motory se staly spolehlivějšími a také trochu variabilnějšími.
Přečtěte si více>
Na počátku 20. století byla většina problémů s obráběním účinných a silných plynových a naftových motorů vyřešena. Inženýři také vyřešili problémy spojené se zážehovým zapalováním, kompresním zapalováním, časováním a řízením otáček a výkonu motoru. Rostla také dostupnost rafinovanějších, a tedy účinnějších paliv. Všechny tyto faktory vedly k pomalé smrti motorů s horkými žárovkami.
Zvažte výkon motoru s horkou žárovkou. Přestože byly vyrobeny dostatečně velké na to, aby generovaly 60 koňských sil, jejich kompresní poměr zůstal malý, asi 5 ku 1. Dokonce i surový dieselový motor mohl generovat kompresní poměr asi 15 ku 1. To znamenalo větší výkon a větší točivý moment, to vše v menším, výhodnější balíček.
Motory s horkou žárovkou byly používány ve Skandinávii až do 30. let 20. století a stále jsou k vidění, i když jen zřídka, na lodích na kanálech v Anglii. Z velké části jsou však motory s horkými žárovkami nyní spíše kuriozitami než užitečnými nástroji.
"Byl to skvělý zdroj pro svou dobu a místo," řekl Foster a dodal, že motory s horkými žárovkami prostě nedokázaly držet krok se změnami v technologii. "Myslím, že by se dalo říct, že to byl chybějící článek mezi prvními motory a moderními motory," řekl.
