В мире двигателестроения редко встретишь ДВС, который одновременно был бы «выброшенным на свалку истории» и «незаменимым спасителем» в случаях тотального дефицита, работающем практически на любом жидком топливе. Калоризаторный двигатель (или полудизель) - именно такой пример. Разработанный в конце XIX века, он приобрел культовый статус в самых суровых условиях: от рыболовецких шхун до лесозаготовок, тракторов и мастерских.
У этого ДВС несколько названий: нефтяной двигатель, керосиновый двигатель, двигатель с калильной головкой, калоризаторный двигатель, полудизель и т.д.
Полудизель - это по сути гибрид. В отличие от классического дизеля, где топливо воспламеняется в среде сжатого воздуха (нагретого до 600–700°C), в калоризаторном двигателе воздух в цилиндре сжимается слабее (степень сжатия 3–6 против 15–22 у дизеля). Этого недостаточно для самовоспламенения. Поэтому перед запуском головку цилиндра (камеру сгорания) разогревают «калоризатором» - обычно паяльной лампой, угольной или газовой горелкой до нужной температуры.
При этом, выделяют такие рабочие циклы:
- Холодный пуск. Греют «калоризатор» (выемку в головке цилиндра). Это занимеет 5–15 минут.
- Запускают, вращая вал. Происходит всасывание топлива. Поршень идет вниз, засасывая воздух и распыленное топливо.
- Воспламенение. При контакте с раскаленной поверхностью топливо загорается.
- Рабочий режим. После прогрева двигатель может работать без внешнего подогрева - горячие стенки камеры сгорания сами обеспечивают воспламенение следующей порции топлива. Т.е. это можно сравнить с самодетонацией топливо-воздушной смеси.
Считается, что калоризаторный двигатель изобрёл англичанин Герберт Акройд-Стюарт. В 1886 году были выпущены первые опытные образцы, а в 1891 году начался серийный выпуск полудизелей. В России в те годы двухтактные нефтяные двигатели также были известны под названием «болиндер» (от названия компании «J & CG Bolinders Mekaniska Verkstad AB», поставлявшей такие двигатели).
Полудизель может быть как двухтактным, так и четырёхтактным. Но большинство моделей были двухтактными с кривошипно-камерной продувкой.
Золотые руки механиков прошлого часто переделывали обычные бензиновые двигатели в полудизели, просто меняя головку блока и снижая степень сжатия. Главная причина – всеядность полудизеля.
Главный его плюс: работает на всем, что горит
Если современный дизель капризничает от плохой солярки, а бензиновый движок требует определенного октанового числа, то полудизель - всеядный ДВС.
Он может работать на:
- Сырой нефти (прямо из скважины, которая отстоялась от воды).
- Керосине, дизтопливе.
- Отработанном моторном масле
- Смеси бензина с керосином.
Вязкость и цетановое число для него не критичны. За это свойство полудизели были в почете в отдаленных районах Сибири, Аляски и Африки, где доставка топлива с НПЗ – проблема. Зато «отработка» из грузовиков или сырая нефть из трубы - есть всегда. Когда они работали (и работают ли до сих пор)?
Золотой век полудизелей (1910–1960 гг.)
Это были тихоходные (300–800 об/мин), тяжелые и простые двигатели. Они стояли на рыбацких ботах (например, «Ярославка»), тракторах (например, первый советский гусеничный трактор «Коммунар» имел полудизельный вариант), передвижных электростанциях и небольших судах. А так же приводили в движение механизмов в цехах.
Иногда в лесах и таежных регионах находят эти ДВС, оставшиеся там с периода существоваания каких-то добывающих производств.
Полудизели выпускали как небольших размеров, так и огромные, для привода конвеерных лент, электрогенераторов.
Почему нефтяной двигатель не победил дизель? Минусы конструкции
1. Трудоемкий холодный запуск. При -20°C греть чугунную голову паяльной лампой полчаса - удовольствие для экстремалов. Соврменный дизель же заведется «с полоборота». Да, и сама процедура разогрева и в теплую погоду – то еще занятие.
2. Низкий КПД и мощность. Полудизель тяжелый. Можно снять с каждого литра ДВС только 5-7 л.с. против 20-30 л.с. у дизеля.
3. Дым и токсичность. Черный дым, копоть и сюрреалистический запах горящей сырой нефти на холостом ходу – норма в работе полудизеля.
4. Ресурс. Работа на топливе в большой зольностью (отработка) изнашивает поршневые кольца и гильзы быстрее, чем у классического дизеля.
Сегодня, в эпоху электромобилей, калоризаторный двигатель смотрится анахронизмом. Но есть категория людей на западе – коллекционеры старинных маших и механизмов и просто деревенские механики, которые возвращают полудизели к жизни. И даже проводят выставки.
Демонстрацию работы нефтяных двигателей можно посмотреть в этом видео:
Калоризаторный (полудизельный) двигатель - это двигатель тотального дефицита и выживания в удаленных от цивилизации условиях. Он не станет массовым из-за неудобства при использовании (кто захочет 15 минут греть головку паяльной лампой и потом крутить вал?) и останется в нише, где всего одно правило: «используй то, что под рукой».