Изобретателю дизельного мотора в день рождения на торте свечи не зажигают, а накаливают.
Первый двигатель с искровым зажиганием был запатентован в 1860 Жаном Жозефом Этьеном Ленуаром. А свеча зажигания, похожая на современную, была создана Робертом Бошем только в 1902 году. Каким образом происходило воспламенение смеси в поршневых двигателях, выпускавшихся до этих изобретений?
Многие изобретатели использовали в своих двигателях воспламенение смеси при помощи раскалённых деталей в камере сгорания.
Довольно часто в двигателях того времени использовались калильные трубки (калильные головки).
Принцип действия был довольно прост: из головки цилиндра торчала полая трубка, запаянная снаружи. Перед запуском трубка разогревалась отдельной горелкой (или паяльной лампой) до нужной температуры. Во время такта сжатия бензо-воздушная смесь проталкивалась внутрь трубки и там самовоспламенялась, поджигая основную часть смеси в цилиндре. Во время работы температура трубки поддерживалась за счёт сгорающего в ней топлива.
Двигатели с калильным зажиганием называют еще "нефтяными двигателями" или "полудизелями". Нефтяные - из-за их способности работать на всем что горит (керосин, солярка, масло и даже сырая нефть). Полудизелями их называют из-за того, что принцип работы похож на двигатель Дизеля (топливо самовоспламеняется). Но у дизеля, топливо впрыскивается в камеру сгорания под высоким давлением, а у полудизеля смесь готовится вне камеры сгорания.
Вот видео запуска такого нефтяного мотора
Из видео понятно насколько непростым был запуск таких моторов. Сначала оператор греет паяльной лампой головку примерно 10-15 минут. Затем начинает раскручивать маховик двигателя.
Следует заметить, что направление вращения такого двигателя не всегда предсказуемо. Поскольку угол опережения зажигания регулировать практически невозможно - вспышка может происходить в любой момент. Двигатель одинаково хорошо запускается в обе стороны. И даже при определённых условиях (на низких оборотах и малой подаче топлива) может работать с "нулевыми" оборотами, то есть вращаться сначала пол оборота в одну сторону, а затем в другую. С помощью этого трюка оператор мотора может сменить направление его вращения. На видео этот момент тоже есть.
Представьте, если вы, зайдя утром в гараж так запускали бы мотор своего автомобиля или мотоцикла.
Достоинства двигателей с калильным зажиганием
- Простота конструкции, а значит и надёжность. В конструкции нет сложных механизмов: нет системы клапанов, топливного насоса высокого давления (ТНВД - довольно сложное устройство), никакого электричества не требуется, а значит и сложных схем зажигания.
- Возможность работы на разных видах топлива (вплоть до отработанного моторного масла).
- 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 к верхней мёртвой точке, после чего маховик останавливается и начинает вращение в обратную сторону. То есть можно не делать "задней передачи" в коробке.
Недостатки двигателей с калильным зажиганием
- Необходимость прогрева калильной головки перед запуском, что занимает 10-15 минут.
- Необходимо постоянно следить за температурой калильной головки. На малых оборотах или при низкой температуре воздуха необходимо дополнительно подогревать головку, чтобы двигатель не заглох. На высоких оборотах головка перегревается и зажигание происходит раньше чем нужно, приходится охлаждать головку, например водой.
- Низкий КПД за счёт того что двигатель двухтактный и степень сжатия у него низкая. Да и момент зажигания может быть далёк от оптимального.
- Двигатель очень проблематично сделать многоцилиндровым из-за невозможности согласования вспышек в цилиндрах. Поэтому мощность таких моторов ограничена чисто технически.
- В калильной трубке во время вспышки довольно высокое давление, к тому же её стенки довольно сильно нагреты. Бывали случаи разрыва калильной трубки. Поэтому трубку делали из прочных огнестойких материалов (делали не только из металла, но и из фарфора) и защищали снаружи кожухом. К тому же трубки приходилось прочищать от сажи и периодически заменять на новые.
- Двигатель требует очень массивного маховика.
Вот видео запуска и работы модели мотоцикла Даймлера (Daimler Reitwagen)
Видно, что калильная трубка двигателя находится прямо под седлом мотоцикла, что потенциально опасно для "пятой точки" ездока.
В наши дни
В наше время калильное зажигание считается вредным явлением, мешающим нормальной работе двигателя. Единственная область, в которой калильное зажигание еще используется (а не воспринимается как крайне вредный эффект) это авиамодели. В основном это двухтактные двигатели объемом до десяти "кубиков" . Более крупные моторы используют искровое зажигание.
В этих моторах используется калильная свеча с электрическим нагревателем, которая перед стартом нагревается при помощи аккумулятора докрасна. В остальном принцип работы остался тем же.
Почему до сих пор пользуются калильными свечами вместо обычных? Все дело в габаритах. Калильные двигатели значительно меньше и могут применяться в самом широком спектре радиоуправляемых моделей.
Не забудьте подписаться и поставить лайк. Это помогает развитию канала.
