蒸気が王様であり、ガスエンジンとディーゼルエンジンがまだ初期段階にあったとき、焼玉エンジンは大流行していました。それらは、あらゆる液体可燃性燃料を燃やすことができ、バッテリー点火なしで(時には数日間)実行でき、効率的で、シンプルで、堅牢でした。頑丈さと信頼性が生き残るための鍵であった農民、漁師、製材所のオペレーターにとって、焼玉エンジンがすべてを備えていました。
しかし、それはすべてを持っていませんでした。それは約50から300の狭いrpm範囲で動作したため、使用が制限されていました。ゆっくりではありますが、この技術を使って移動するトラクターがありましたが、定置式エンジンとしては最高でした。エンジンを始動するのは難しく、続けるのも困難でした。
しかし、これらの課題にもかかわらず、1950年代から1960年代にかけて、特定の深部農村地域で焼玉エンジンが使用され続けました。今日、エンジンは真面目なコレクターの主力であり、ガスエンジンの進化における歴史的建造物の1つを表しています。多数の燃料で動作するエンジンの能力は、エンジニアが幅広い代替燃料を処理するためのより優れた最新のエンジンを製造するのに役立つ場合もあります。
焼き玉エンジンがどのように機能するかについてもっと知るために読み続けてください。
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焼玉エンジンは、他の内燃機関の大部分と同じ基本コンポーネントを共有しています。爆発、またはガスの燃焼は、シリンダー内に収容されたピストンを押します。ピストンはクランクシャフトとコネクティングロッドを介してフライホイールに接続されています。これにより、エンジンはフライホイールで熱エネルギー(燃焼)を機械的エネルギーに変換できます。次に、フライホイールは、それに取り付けられているすべての機械部品を駆動します。
ガソリンエンジンやディーゼルエンジンとは異なり、焼玉エンジンでの燃焼は、「焼玉」または「気化器」と呼ばれる別のチャンバーで行われます。基本的に、ホットバルブはエンジンの前面から水平方向に伸びており、通常はシリンダーに最も近い位置にあります。ほとんどの熱い球根は、とんでもないキノコのように見えました。電球には、ティーカップの受け皿のような金属板が含まれており、電球と一緒に加熱されます。
燃料ノズル(通常は小さな計量オリフィスバルブ)が、燃料を高温のバルブに滴下しました。燃料は金属板に当たり、気化し、空気と混合して発火します。狭い通路が電球とシリンダーを接続していました。膨張するガスは小さな通路を流れ落ち、シリンダー内のピストンを動かします。
ガスエンジンは電気を使ってスパークプラグを点火し、クランクシャフトを回転させてエンジンを動かします。焼玉エンジンにはこのような贅沢はありません。穏やかな日(華氏約60度(摂氏15.6度))には、電球を2〜5分間加熱する必要があり、寒い日や大型のエンジンでは最大30分加熱する必要があります。この初期熱は、初期にはブロートーチで発生し、その後コイルとスパークプラグを介して発生し、燃料の最初のチャージを蒸発させます。
オペレーターは、燃焼プロセスが開始されてエンジンが稼働するまで、アセンブリ全体の中で最大かつ最も重い部分であるエンジンのフライホイールを手で回転させました(小さなエンジンでも数百ポンドの重さであることがよくあります)。
エンジンが稼働すると、燃焼熱によってバルブが十分に熱くなり、燃料が気化し続けるようになり、エンジンはほぼ自立します。ただし、エンジンの負荷が低下した場合、または非常に寒い環境で使用された場合、バルブは定期的または一定の加熱が必要になります。一見シンプルで信頼性が高いように見えますが、焼玉エンジンは気質があり、癖や課題がかなりあります。次のページでは、これらの特性のいくつかについて説明します。
最初の焼玉エンジンイギリスの発明家ハーバート・アクロイド・スチュアートは、1800年代後半に焼玉エンジンのアイデアを確立しました。最初のプロトタイプは1886年に製造されました。このアイデアは、英国のエンジンメーカーであるリチャードホーンスビーアンドサンズによって採用されました。エンジンの生産は1891年に「ホーンスビーアクロイド特許オイルエンジン」として始まりました。ホーンスビーアクロイドエンジンは4ストロークモデルでした。米国では、ドイツからの2人の移民、メイツとワイスがジョセフと2ストロークのホットバルブの生産を開始しました。日。
20世紀の変わり目までに、エンジンは人気のピークに達し、何百ものメーカーによって製造されました。これはまた、発電が活況を呈し、エンジンがダイナモに電力を供給するために使用された時期でもありました。スウェーデンは(主に漁船用の)エンジンのヘビーユーザーであり、70以上のメーカーがあり、最終的に1920年までに市場シェアの約80%を占めました。
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焼玉エンジンの最大の利点の1つは、あらゆる種類の原油を使用できることでした。基本的に、燃料がパイプを通って流れることができ、それが燃える場合は、焼玉エンジンがパイプ上で動作する可能性があります。
それらの性質のこの側面は、未精製の燃料の準備ができた供給を提供する石油パイプラインの孤立したストレッチに沿ってエンジンを人気にしました。推進力に焼玉エンジンを使用したアンティークトラクターがいくつかありましたが、機械は主に静止していました。固定電源として、小さな店でも小さな製材所でも、機械は産業用に理想的であり、安価で安定した電力を供給しました。ただし、サイズに対する出力が低いため(農業用トラクターは、機能するために約20リットルの焼玉エンジンが必要でした)、エンジンは、工場への電力供給などの大規模な産業用アプリケーションでは使用されませんでした。
Coolspring Power Museumのコレクションのキュレーターであり、プロのアンティークエンジン修復スペシャリストであるプレストンフォスター氏は、焼玉エンジンは時間と場所に理想的でしたが、いくつかの欠点があったと述べました。
たとえば、焼玉エンジンは、ガスやディーゼルなどのより精製された燃料ではうまく機能しませんでした。 「それは主に灯油と他のあまり精製されていない燃料でした」とフォスターは言いました。
エンジン、特に2ストロークの種類も、ガバナーが追いつく前に、燃料で圧倒され、ほとんど制御不能になって、逆走する傾向がありました。フォスター氏によると、エンジンコンポーネントは、エンジンの冶金と機械加工が比較的粗雑で、部品が壊れやすく、交換品を見つけるのが難しい時期に製造されたとのことです。
アメリカ製の2ストロークモデルでは、エンジンがクランクケースからオイルを除去して燃料として使用し、潤滑油を奪うことがありました。
これらの欠点が冶金学と機械加工の改善によって悪化し、焼玉エンジンの故障につながりました。
当たりハズレ焼玉エンジンの点火時期は当たり前のことであるため、重いフライホイールが必要です。タイミングは通常、エンジンの温度と負荷によって決まります。
1910年以前は、燃料は吸気行程の早い段階で気化器に噴射されていました。その結果、燃焼の開始がクランクシャフトの角度と同期しなくなりました。これは、つまり、エンジンが1セットの回転で、または1つのタイプの負荷の下でのみスムーズに動作することを意味しました。負荷または回転数を増やすと(エンジンは50〜300 rpmで最適に動作します)、バルブの温度が上がり、点火時間が短くなります。これは、プレイグニッションと脳卒中の失敗につながりました。多くのエンジンは、水滴を使用して気化器を冷却し、最悪のプレイグニッションを阻止しました。
1910年以降、エンジン技術は向上し、加圧燃料噴射、ポンプ、および正確な供給を取り入れ始めました。タイミングが良くなり、エンジンの信頼性も少し変わりやすくなりました。
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20世紀初頭までに、効率的で強力なガスおよびディーゼルエンジンの機械加工に関する問題のほとんどが解決されました。エンジニアはまた、火花点火、圧縮点火、タイミング、およびエンジン速度と出力の制御に関連する問題を解決しました。より洗練された、したがってより効率的な燃料へのアクセスも増加しました。これらすべての要因が、焼玉エンジンのゆっくりとした死につながりました。
焼玉エンジンの背後にある力を考えてみましょう。それらは60馬力を生成するのに十分な大きさで構築されましたが、圧縮比は約5対1と小さいままでした。原油ディーゼルエンジンでさえ、約15対1の圧縮比を生成できました。より便利なパッケージ。
焼玉エンジンは1930年代までスカンジナビアで使用されていましたが、イギリスの運河船ではめったに見られませんでした。ただし、ほとんどの場合、焼玉エンジンは便利なツールというよりも好奇心が強いものになっています。
「それはその時間と場所にとって素晴らしい情報源でした」とフォスター氏は言い、焼玉エンジンを追加することは単に技術の変化に追いつくことができませんでした。 「それは最初のエンジンと現代のエンジンの間の欠落したリンクだったと言えると思います」と彼は言いました。