När ångan var kungen, och gas- och dieselmotorer fortfarande var i sin linda, var glödlampsmotorer på topp. De kunde bränna vilket flytande brännbart bränsle som helst, kunde köras utan batteritändning - ibland i dagar - och de var effektiva, enkla och robusta. För en bonde, en fiskare eller en sågverksoperatör, där robusthet och pålitlighet var nyckeln till överlevnad, hade en glödlampsmotor allt.
Men den hade inte allt. Den gick i ett smalt varvtalsområde, cirka 50 till 300, och hade därför begränsad användning. Det var bäst som en stationär motor, även om det fanns traktorer som använde tekniken för att röra sig - om än långsamt. Motorn var svår att starta och svår att fortsätta.
Trots dessa utmaningar förblev glödlampsmotorer i bruk under 1950-talet och in på 1960-talet i vissa djupa landsbygdsområden. Idag är motorerna en stöttepelare för seriösa samlare och representerar ett av de historiska landmärkena i utvecklingen av gasmotorer. Motorns förmåga att köras på ett antal bränslen kan till och med hjälpa ingenjörer att tillverka en bättre modern motor för att hantera ett brett utbud av alternativa bränslen.
Fortsätt läsa för att ta reda på mer om hur glödlampsmotorer fungerar.
Innehåll
Hot bulb-motorer delar samma grundläggande komponenter som de allra flesta andra förbränningsmotorer. Detonationen, eller förbränning av gaser, trycker på en kolv inrymd i en cylinder. Kolven är kopplad till ett svänghjul via en vevaxel och vevstake. Detta gör att motorn kan omvandla värmeenergi (förbränningen) till mekanisk energi vid svänghjulet. Svänghjulet driver sedan vilken mekanisk komponent som helst som är fäst vid det.
Till skillnad från bensin- och dieselmotorer sker förbränning i en varm glödlampsmotor i en separat kammare som kallas "het glödlampa" eller "förångare". I huvudsak sträcker sig den varma glödlampan horisontellt från framsidan av motorn, vanligtvis närmast cylindern. De flesta varma lökar såg ut ungefär som en jäkla svamp. Glödlampan innehåller en platta av metall, nästan som ett tekoppsfat, som skulle värmas tillsammans med glödlampan.
Ett bränslemunstycke, vanligtvis en liten öppningsventil, droppade bränsle i den heta glödlampan. Bränslet skulle träffa metallplattan, förångas, blandas med luft och antändas. En smal passage förband glödlampan och cylindern. De expanderande gaserna skulle skjuta ner den lilla passagen och flytta kolven i cylindern.
Gasmotorer använder elektricitet för att tända ett tändstift och rotera vevaxeln för att få igång motorn. Hot bulb-motorer har inte denna lyx. På en mild dag - cirka 60 grader Fahrenheit (15,6 grader Celsius) - måste glödlampan värmas upp i allt från två till fem minuter och upp till en halvtimme på kalla dagar eller på större motorer. Denna initiala värme, utvecklad med en blåslampa i början och senare genom spole och tändstift, förångar den första laddningen av bränsle.
En operatör snurrade på motorns svänghjul, den största och tyngsta delen av hela aggregatet (som ofta väger hundratals pund även på de små motorerna), för hand tills förbränningsprocessen var igång och motorn var igång.
När motorn väl var igång skulle förbränningsvärmen hålla glödlampan tillräckligt varm för att fortsätta att förånga bränsle, och motorn skulle i stort sett vara självförsörjande. Men om belastningen på motorn minskade, eller om den användes i en mycket kall miljö, skulle glödlampan behöva periodisk eller till och med konstant uppvärmning. Även om de till synes enkla och pålitliga, kunde glödlampsmotorer vara temperamentsfulla och hade sin beskärda del av egenheter och utmaningar. Nästa sida kommer att diskutera några av dessa egenskaper.
Den första glödlampsmotornDen brittiske uppfinnaren Herbert Akroyd Stuart etablerade idén om den heta bulbmotorn i slutet av 1800-talet. De första prototyperna konstruerades 1886. Idén togs upp av de engelska motortillverkarna Richard Hornsby &Sons. Tillverkningen av motorerna började 1891 som "Hornsby Akroyd Patent Oil Engine. Hornsby Akroyd-motorn var en fyrtaktsmodell. I USA började två tyska immigranter, Meitz och Weiss, tillverkning av en tvåtakts glödlampa med Joseph dag.
Vid 1900-talets början hade motorerna nått sin popularitetstopp och tillverkades av hundratals tillverkare. Detta var också den tid då elproduktionen blomstrade och motorerna användes för att driva dynamoer. Sverige var en stor användare av motorerna (främst för fiskebåtar), med mer än 70 tillverkare, och tog så småningom cirka 80 procent av marknadsandelen 1920.
Läs mer>
En av de största fördelarna med glödlampsmotorer var deras förmåga att använda alla typer av råbränsle. I grund och botten, om bränslet kunde flöda genom ett rör och om det skulle brinna, skulle en varm glödlampsmotor troligen kunna köra på det.
Denna aspekt av deras natur gjorde motorerna populära längs isolerade sträckor av oljeledningar, som erbjöd en klar tillgång på oraffinerat bränsle. Maskinerna var huvudsakligen stationära, även om det fanns några antika traktorer som använde varma bulbmotorer för framdrivning. Som en stationär kraftkälla var maskinerna idealiska för industriellt bruk, oavsett om de driver en liten butik eller ett litet sågverk, de gav stadig kraft till ett billigt pris. Men på grund av sin låga effekt till storlek -- en lantbrukstraktor behövde en varmkolvsmotor på cirka 20 liter för att fungera -- motorerna användes inte i större industriella tillämpningar som att driva en kvarn.
Preston Foster, kurator för samlingar vid Coolspring Power Museum och en professionell specialist på antikmotorrestaurering, sa att glödlampsmotorer var idealiska för sin tid och plats, men att de hade vissa nackdelar.
Till exempel fungerade glödlampsmotorer inte bra på mer raffinerade bränslen, som gas eller diesel. "Det var mest fotogen och andra mindre raffinerade bränslen," sa Foster.
Motorerna, särskilt tvåtaktsvarianten, var också benägna att köra baklänges, att bli överväldigade av bränsle och köra nästan utom kontroll innan guvernören hann ikapp. Foster sa att motorkomponenterna tillverkades vid en tidpunkt då motormetallurgin och bearbetningen var relativt rå, delar lätt kunde gå sönder och det var svårt att hitta ersättare.
På de amerikansktillverkade tvåtaktsmodellerna sög motorn då och då olja från vevhuset för att använda som bränsle och beröva sig själv smörjning.
Det var dessa nackdelar, förstärkta av förbättringar inom metallurgi och bearbetning, som ledde till att den heta glödlampsmotorn gick under.
Träffa eller missaTändningstid i glödlampsmotorer är en hit-or-miss-affär, därav behovet av ett tungt svänghjul. Timing fastställdes i allmänhet av motortemperaturen och belastningen.
Före 1910 sprutades bränsle in i förångaren tidigt på insugningstakten. Detta resulterade i att förbränningsstarten var osynkroniserad med vevaxelvinkeln. Detta innebar i sin tur att motorn bara skulle gå smidigt vid en uppsättning varv, eller under en typ av belastning. Att öka belastningen eller varvtalet (motorerna gick bäst mellan 50 och 300 rpm) skulle öka glödlampans temperatur och minska tändningstiden. Detta ledde till förtändning och missade slag. Många motorer använde ett vattendropp för att kyla förångaren och stoppa några av de värsta förtändningarna.
Efter 1910 förbättrades motorteknologin och började införliva trycksatt bränsleinsprutning, pumpar och exakt leverans. Timingen blev bättre och motorerna blev mer pålitliga och lite mer varierande också.
Läs mer>
I början av 1900-talet var de flesta problem med att bearbeta effektiva och starka gas- och dieselmotorer lösta. Ingenjörer löste också problemen med gnisttändning, kompressionständning, timing och styrning av motorvarvtal och effekt. Det fanns också en växande tillgång till mer raffinerat, och därför mer effektivt, bränsle. Alla dessa faktorer ledde till den långsamma döden av glödlampsmotorerna.
Tänk på kraften bakom en glödlampsmotor. Även om de byggdes tillräckligt stora för att generera 60 hästkrafter förblev deras kompressionsförhållande litet, cirka 5 till 1. Även en rå dieselmotor kunde generera en kompressionskvot på cirka 15 till 1. Detta innebar mer kraft och mer vridmoment, allt i en mindre, mer bekvämt paket.
Hot bulb-motorer användes i Skandinavien fram till 1930-talet och ses fortfarande, om än sällan, i kanalbåtar i England. Men för det mesta är glödlampsmotorer nu mer kuriosa snarare än användbara verktyg.
"Det var en stor källa för sin tid och plats," sa Foster och tillade att glödlampsmotorer helt enkelt inte kunde hålla jämna steg med förändringar i tekniken. "Jag tror att man kan säga att det var den felande länken mellan de första motorerna och moderna motorer," sa han.
