Нефтяной двигатель

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Трактор Lanz Bulldog с одноцилиндровым двухтактным нефтяным двигателем. В передней части виден кожух калоризатора

Нефтяной двигатель (также керосиновый двигатель, двигатель с калильной головкой, калоризаторный двигатель[1], полудизель[2]) — двигатель внутреннего сгорания, воспламенение топлива в котором происходит в специальной калильной головке — калоризаторе[3]. Двигатель может работать на различных видах топлива: керосине, лигроине, дизельном топливе, сырой нефти, растительном масле[4] и т. д.

История[править | править код]

Калоризаторный двигатель изобрёл англичанин Герберт Акройд-Стюарт (англ.). В 1886 году были выпущены первые опытные образцы, а в 1891 году начался серийный выпуск на фабрике Richard Hornsby & Sons (англ.), производящей сельскохозяйственные машины. Из-за определённого сходства в конструкции (применение непосредственного впрыска топлива) и принципе работы (воспламенение при сжатии) этот двигатель стал объектом патентных споров с Рудольфом Дизелем[5].

В России двухтактные нефтяные двигатели также известны под названием болиндер (от J & CG Bolinders Mekaniska Verkstad AB — названия фирмы, поставлявшей такие двигатели)[6].

Устройство и принцип действия[править | править код]

Устройство двухтактного нефтяного двигателя:
1 — калильная головка;
2 — цилиндр;
3 — поршень;
4 — картер

Нефтяной двигатель может быть как двухтактным, так и четырёхтактным, но большинство из них были двухтактными с кривошипно-камерной продувкой, что упрощало конструкцию и эксплуатацию — так, направление вращения двигателя задавалось направлением при пуске. Основной особенностью данного типа двигателей является калильная головка (калоризатор), закрытая теплоизоляционным кожухом. Перед запуском двигателя калоризатор должен быть нагрет извне до высокой температуры любым доспупным способом, например, при помощи паяльной лампы, факела, или установленной на двигателе корзинки с раскалённым древесным углем[7]. Впоследствии вместо горелки для прогрева калильной головки стала использоваться электрическая спираль.

При работе двигателя в ходе такта впуска в калильную головку через форсунку подаётся топливо (обычно в момент прохождения поршнем нижней мёртвой точки), где сразу же испаряется, однако не воспламеняется, так как калильная головка в момент срабатывания форсунки заполнена отработавшими газами и в ней недостаточно кислорода для поддержания горения топлива. Лишь незадолго до того, как поршень придёт в верхнюю мёртвую точку, в головку из цилиндра поступает богатый кислородом сжатый поршнем свежий воздух, в результате чего пары топлива воспламеняются.

Степень сжатия у подобных двигателей гораздо ниже, чем у дизельных — не более 8. К тому же топливо, в отличие от дизельного двигателя, поступает не в конце такта сжатия, а во время впуска[8], что позволяет применять топливный насос более простой конструкции, рассчитанный на сравнительно небольшое давление (обычно не более 30…40 атм).

Момент воспламенения топлива зависит от температуры калильной головки, которая в процессе работы может изменяться. Для управления опережением воспламенения мог использоваться впрыск воды.

Достоинства[править | править код]

  • Простота конструкции, надёжность, нетребовательность к уходу;
  • Возможность работы на разных видах топлива (вплоть до отработанного моторного масла) без перенастройки;
  • Двухтактные нефтяные двигатели могут работать при любом направлении вращения маховика, для реверсирования необходимо плавно снижать обороты до тех пор, пока очередная вспышка топлива не произойдёт раньше, чем поршень подойдёт достаточно близко к верхней мёртвой точке, после чего маховик останавливается и начинает вращение в обратную сторону.

Недостатки[править | править код]

  • Необходимость прогрева калильной головки до температуры 300—350 °C перед запуском, что занимало 10….15 минут при использовании открытого огня, или 1…2 минуты с электрической спиралью;
  • Низкий КПД за счёт плохой продувки калоризатора свежим воздухом и низкой степени сжатия[9];
  • Двигатель данной конструкции развивает максимальную мощность на более низких оборотах, чем традиционные дизельные двигатели, отсюда — сильные вибрации и малая удельная мощность. К тому же двигатель требует очень массивного маховика. Вместе с тем низкая скорость вращения в определенных областях техники может быть и достоинством, например, при применении двигателя в качестве судового;
  • Высокая температура калильной головки поддерживается за счёт вспышек топлива в цилиндрах, поэтому данный тип двигателя не может работать длительное время без дополнительного подогрева при малой нагрузке и на холостых оборотах.
  • При длительной работе на высоких нагрузках калильная головка может перегреваться, из-за чего увеличивается угол опережения зажигания, что приводит к снижению мощности и увеличению нагрузки на детали двигателя.

Применение[править | править код]

Нефтяной двигатель на лесопилке

Двигатели данного типа выпускались серийно до конца 1950-х годов и применялись как стационарные в сельскохозяйственной технике, в судостроении (в особенности на небольших рыболовных судах) и на маломощных электростанциях, а в первой половине 20 века — на мотрисах и на тракторах небольшой мощности.

В 1940-х — 1950-х были попытки создания бензопил с полудизельным двигателем (норвежская пила Comet и шведская пила Jonsered Raket XA), но данные конструкции не получили распространения.[10]

Именно таким двигателем оснащался один из первых советских тракторов — «Запорожец». Самый известный и один из наиболее успешных примеров применения такого двигателя — немецкий трактор «Ланц-Бульдог» (Lanz-Bulldog), выпускавшийся с 1920-х по 1960-е годы.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. калоризаторный двигатель — статья из Большой советской энциклопедии
  2. Самойлов К. И. Нефтяной двигатель // Морской словарь. - М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР. — 1941.
  3. Калоризатор // Технический железнодорожный словарь / под редакцией инж. Н. Н. Васильева, проф. О. Н. Исаакяна, проф. Н. О. Рогинского, Я. Б. Смолянского, проф. В. А. Соковича и д-ра эконом. наук Т. С. Хачатурова. — М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1941.
  4. История тракторов Lanz Bulldog. Дата обращения: 25 октября 2012. Архивировано 31 июля 2012 года.
  5. Рудольф Дизель — Автология — я знаю автомобиль (недоступная ссылка). Дата обращения: 13 июля 2014. Архивировано 28 мая 2014 года.
  6. Самойлов К. И. Болиндер // Морской словарь. — Москва-Ленинград: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ СССР, 1941.
  7. nico poge. Японский полудизельный двигатель мощностью 2 л.с. Компания Sato, 1930-е годы. (англ.) ?. Youtube.com. Youtube.com (3 ноября 2014). Дата обращения: 10 июня 2020. Архивировано 27 июля 2020 года.
  8. US Patent 502837 Архивная копия от 10 ноября 2012 на Wayback Machine Двигатель, работающий от сгорания смеси газа или паров углеводородов с воздухом, 8 августа 1893
  9. Сибирь. Промышленность. Машиностроение. Дата обращения: 13 октября 2012. Архивировано 4 марта 2016 года.
  10. Михаил Елисейкин. Дизельная бензопила - история и причины появления (рус.) ?. Youtube.com. Youtube.com (17 апреля 2019). Дата обращения: 10 июня 2020. Архивировано 27 июля 2020 года.

Ссылки[править | править код]

  • Нефтяной двигатель // Сельскохозяйственный словарь-справочник / гл. ред. А. И. Гайстер. — издание второе, дополненное и исправленное. — Москва-Ленинград: Государственное издательство колхозной и совхозной литературы, 1934.
  • Яшин, Владимир История тракторов Lanz Bulldog. Дата обращения: 13 октября 2012. Архивировано 31 июля 2012 года.