矿石收音机论坛

 找回密码
 加入会员

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
查看: 24845|回复: 30

简单有趣的热球式发动机

[复制链接]
     
发表于 2015-6-23 13:44:00 | |阅读模式
本帖最后由 直流电子管 于 2015-6-23 13:57 编辑

我很喜欢那些古董机械,因为那些机器很多运动部件是外露的,机械感很强。最近我了解到了热球式发动机,认为通过自己简单的工艺和技术有复制一台小型古董发动机的可能。
过去的时候我曾经看一本摩托车修理保养和使用的书,那是一本老书,上面提到轻便型两冲程摩托车长时间重负荷工作造成发动机过热的问题,其中一个表现就是关闭钥匙在火花塞不工作的情况下,发动机仍然继续运转,当时我就想,这不是摆脱了点火系统了,岂不是更好,能不能让发动机一直工作在这种“过热”状态之下呢。这显然是不行的,大家都知道如果发动机过热,机油就会稀释变质,汽缸盖烧损,活塞环膨胀活塞卡住,进而损坏气缸,也有可能造成活塞本身融化变形,以及活塞销连杆瓦,曲轴等运动部件的损伤,因而发动机要工作在一定的温度下,确保发动机的机件在一个正常合理的温度内使用。
但是对于早期的汽油机而言,二冲程汽油机可以通过安装一个小型点火线圈,通过发动机磁电机上的一块小磁铁每转一周发一次电触发火花塞点火,但是四冲程汽油机由于运转和发火并不同步,每两周发火一次,因而在早期只能通过白金点火器配合高压包实现,早期的点火器是机械触点的,烧蚀比较严重,白金点火器可靠性不高,这个问题这有在半导体应用在发动机点火器上才得到解决,如同早期的老解放,幸福250摩托车经常要打磨白金触点,这非常的不方便。
在柴油机还未正式发明以前,柴油也没有被注意到,也曾有人提出过纯压燃机的方法,但是终究因为压强高,材料要求严格,制造难度大而没有制成成品,到成熟的狄赛尔柴油机出现已经是相当长时间以后的事情了。而且柴油机压缩比极高的特点给启动造成了不小困难,手摇启动很有难度。况且早期柴油油品并不好,低温着车困难,而低温下机油粘度大,造成盘车更加困难因而柴油机的冷启动一直是个大难题。现在在火车头上大都还装有预热锅炉。
那么有没有一种方法,使得一个发动机可以燃烧油料,又不用单纯的依靠压缩点火,而且能甩掉不可靠的电气点火系统呢,在这种思想下,热球式发动机应运而生,这种发动机的根本改进就是在气缸顶端增加了一个蓄热室,也就是所谓的热球,因为蓄热室大多是球形的,当燃油喷入蓄热室,燃油接触到热球壁的时候,高温热球壁促使燃油迅速蒸发形成蒸汽,活塞的压缩进一步提高热球内空气温度到点燃温度,油料就着起来啦,很多重油事实上不是着火点高,而是因为难以挥发形成蒸汽,限制了重油油料和不易挥发的油料在发动机内的使用。然而发动机上装有一个热球以后,这个问题就被解决了,热球球体金属储存的热量可以帮助燃油挥发。因而发动机的压缩比不须太高,最低达到3倍压缩比即可运转。热球发动机,采用的是喷油泵加喷油嘴的供油系统,没有娇贵的化油器,也没有电气点火系统,更不需要像柴油机一样靠高压引燃燃油,因而对供油角和针阀起喷时间没有那么严格的要求。在当时看来这种发动机是非常理想的,热球发动机由于压缩比低,点火需要热球传热蒸发燃油,因而大多数热球发动机设计的转速比较低,看起来也相当笨重。
在这些热球发动机中,既有普通的类似于柴油机的四冲程热球发动机,也有两冲程热球发动机。对于仿制一台老式发动机而言,两冲程热球发动机更加成熟同时结构也更为简单,是一个不错的选择,下边我就重点的说一说两冲程热球发动机。

这两张图片是热球发动机的原理图,粗看起来这个构造和两冲程汽油机相似,然而不同的是这种发动机的供油系统类似于柴油机,采用喷油泵,高压油管,喷油嘴的结构。而点火机制就是气缸顶上的热球。
这种结构对于我们今天仿制是有很多优点的;首先,这种发动机结构上与汽油二冲程发动机类似,构造很简单,而两冲程柴油机则需要在气缸顶部安装排气门,进气还要通过罗茨扫气泵进行加压,结构上有一定的复杂性,罗茨扫气泵输出存在脉冲,因而还需要增设进气稳压箱,这个构造是比较复杂的。两冲程汽油机虽然构造类似,然而小型高效的化油器却不那么容易解决,而且还要增设电子点火系统,需要火花塞点火器的辅助,导致发动机在外围系统上比较复杂,对于热球式发动机而言不但简化了配气系统。而且由于吸入的是纯空气,可以在一定程度上提高压缩比,而且不存在两冲程汽油机的扫气浪费问题,即便浪费掉部分那也是纯空气,其中并不包含燃油,因而排放水平较高。
两冲程热球发动机,既吸收了两冲程汽油发动机结构简单的优点,又吸收了两冲程柴油发动机供油点火系统简单的优点,而且转速低,压缩比不高,因而噪音比较小,运转稳定。尤其对于我们仿制老式发动机来说是有很大优势的。
然而这种发动机也存在很大不足,例如比较笨重,转速低带来了功重比难以提高的问题,因而这种发动机并不适合追求功率和速度的汽车,只适合于固定的发电,抽水,或者应用于驳船或者拖拉机等不要求功重比的场合。体积较大也比较浪费金属,同时烧球蓄热室算是燃烧室的一部分,然而又是一个定容积燃烧室,因而这部分燃气要不可避免的造成浪费,这也是限制这种发动机进一步提高热效率的原因,这种发动机的热效率最低也超过12%,最高可以做到22%以上,然而仍然难以和增压柴油机相比,今天的增压柴油机热效率已经接近了40%。
但是对于我们自己而言这种发动机仍有优势,首先是易于仿制,运转平稳,而且适应多种油料的特点使得这种发动机可以燃烧废机油,地沟油,以及其他的生物油料或者废弃的化石燃料,从这个角度说还有一定的环保意义。通过我的介绍希望大家能够了解这种发动机,同时给我找一找相关的资料,帮助我设计一个小型的两冲程烧球式发动机。体验那种复古的感觉。
下面补上几张实体图片(本帖图片引用自网站www.oldengine.org,转载请注明出处)
wikimedia_tandkulemotor_BJ1.png
wikimedia_tandkulemotor_BJ2.png
Muncie5.jpg
ailsa103.jpg
Venn3.jpg
Venn4.jpg
Venn6Red.jpg
     
发表于 2015-6-23 14:21:40 |
楼主要DIY这种发动机,难度不小,旧摩托车的发动机不易改装,原因是由于扫气方式不同气缸的结构及长度不同,其二,曲轴的偏心距不够长,这就使改装的难度加大。最好参考热火式航模发动机,用旧柴油发动机改制可能更容易些。
     
发表于 2015-6-23 14:54:35 |
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
发表于 2015-6-23 14:59:07 |
搞这个不如DIY斯特林发动机,简单易做。
     
发表于 2015-6-23 15:35:09 |
这个就是二冲程发动机吧
     
 楼主| 发表于 2015-6-23 16:15:43 来自手机 |
菜园子 发表于 2015-6-23 14:21
楼主要DIY这种发动机,难度不小,旧摩托车的发动机不易改装,原因是由于扫气方式不同气缸的结构及长度不同, ...

目前主要缺乏计算公式,但是从我已经掌握的数据来看貌似采用摩托车发动机是绰绰有余的,这几个图只是后期型号,气缸比较长,看起来压缩比比较高的样子,有几个卧式的早期型号行程还是比较短的,关于扫气方式目测和普通二冲程发动机并无太大区别,也就是这个活塞设计的讲究一些,有气体在活塞内部绕流的那个是个几十马力的大功率发动机,缸桶大目测为了给活塞顶部散热的,现在的关键是得找低速两冲程发动机,高速的扫气道位置比较高,不适合低速工作。
     
 楼主| 发表于 2015-6-23 16:18:58 来自手机 |
ww12jj 发表于 2015-6-23 14:54
想当年我小时候对这个热机的原理真是十二分的痴迷,受条件限制只能在脑海里翻滚了。

目前我对这个机器也是相当痴迷,可以一起先从纸面上研究一下,我有条件弄到幸福250摩托车发动机的全套配件。
     
 楼主| 发表于 2015-6-23 16:24:16 来自手机 |
格桑 发表于 2015-6-23 14:59
搞这个不如DIY斯特林发动机,简单易做。

斯特林发动机容易制作的只有单缸热回声式,然而想要制作一个模型容易,作出一个成熟的发动机却比较困难,也就是只能看不能用,小型斯林发动机由于收到热腔和冷腔吸热—散热结构的限制,热效率异常低,比蒸汽机高些有限,不过这个机器起码改装出来还是挺实用的,一边演示一边发电抽水啥的。
     
 楼主| 发表于 2015-6-23 16:49:48 来自手机 |
sunstar126 发表于 2015-6-23 15:35
这个就是二冲程发动机吧

表面上看起来像,其实区别挺大的,这个没有汽油发动机用的化油器,也木有火花塞,点火线圈这些东西,这个是通过往热球里面喷入燃油点火的,就一个喷油嘴,高压油泵,这种二冲程发动机每转一周就喷油一次,因而正时齿轮都不需要,直接在曲轴上安装一个凸轮推动柱塞泵的柱塞就是了。
     
发表于 2015-6-23 20:03:16 |
提示: 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽
     
 楼主| 发表于 2015-6-23 20:21:26 来自手机 |
ww12jj 发表于 2015-6-23 20:03
呵呵,现在我的热情也没有了,精神上支持你们继续发烧。

可以一起继续研究嘛,难道你就没有一点点的热情?有热情就搜集资料。
     
发表于 2015-6-23 20:27:18 |
查查乌尔苏斯
     
发表于 2015-6-23 22:15:01 |
直流电子管 发表于 2015-6-23 16:15
目前主要缺乏计算公式,但是从我已经掌握的数据来看貌似采用摩托车发动机是绰绰有余的,这几个图只是后期 ...

飞轮足够大 就可以低速转悠
发表于 2015-6-23 22:19:38 |
山东泗水 发表于 2015-6-23 22:15
飞轮足够大 就可以低速转悠

飞轮大了想停车且等一会儿
     
发表于 2015-6-23 22:31:51 |
DSSDP 发表于 2015-6-23 22:19
飞轮大了想停车且等一会儿

踩离合

小黑屋|手机版|矿石收音机 ( 蒙ICP备05000029号-1

蒙公网安备 15040402000005号

GMT+8, 2021-9-27 21:56

Powered by Discuz! X3.4

Copyright © 2001-2021, Tencent Cloud.

快速回复 返回顶部 返回列表