Om tændkuler og forbrændingsrum

Om Tændkuler og Forbrændingsrum.

Av ingeniør I, Molin.

Enhver som sysselsætter sig med konstruktion av maskiner for drift med petroleum hvor glødekule kommer til anvendelse som det tændende organ, vet hvor let man direkte kan beregne og sikkert bestemme alle maskinens øvrige detaljer undtagen tændkulens og forbrændingsrummets og det i forbindelse hermed staaende stempels topform. Men spør man sig ofte, maskinens »hjerte« burde vel nu være fuldt uteksperimentert og lovene for dets væren eller ikke væren fuldt kjendt og bestemt? Saa er dog ikke tilfælde; ti løsningen av spørsmaalet er vanskelig nok og beror paa en række sammenhængende omstændigheter, som f. eks. spyleluftens bevægelser i cylinderen m.m,, som hverken kan sees eller beregnes; men man maa endnu saafremt man ikke helt indgaaende kjender en anden maskins topstykke, for hvert tilfælde foreta og med detaljert plan utføre eksperimenter som ofte kan bli dyre nok inden et godt resultat er opnaadd. Paa grundlag av de erfaringer som disse eksperimenter gir, maa man saa skridt for skridt opkonstruere den for maskinen mest hensigtssvarende og mest praktiske form av tændkule og forbrændingsrum. At man dog i de sidste fem aar er kommet spørsmaalets løsning betydelig nærmere, viser sig tydelig og klart derav, at mens man før hadde en mængde fra hverandre sterkt avvikende mere eller mindre kompliserte tændkuleformer, saa begynder de derimot nu at vise sterk tendens til indbyrdes likhet i form og et visst slegtskap i sin konstruktion; men endnu forestaar der meget arbeide før den fuldkommenhet er naadd som man har ret til at i vente.

| Før jeg gaar over til studiet av de egentlige tændkulekonstruktioner, kunde |

det være paa sin plads at ofre tænd- |

— kulens nærmeste slegtning og forgjænger,

tændrøret, nogen ord. |

| Denne tændanordning som der i sin

tid var megen tale om og som endnu

anvendes ved mindre maskiner, bestaar |

deri at et i forbindelse med cylinderen |

værende rør av porselæn, jern eller nikkel

— ophetes utenfra til glødevarme. i

Efter hver arbeidsperiode blir der til- :

bake i røret indifferente forbrændings- |

— gaser, som først under kompressionsslaget |

— sammentrykkes saa meget at den friske |

ladning formaar at trænge ind i røret, |

hvor den antændes av de hete rørvægger. |

En ildstraale skyter da ut av røret og |

ind i cylinderen og antænder hele den |

derværende gasblanding. For at kunne

regulere tidspunktet for tændingen, kan |

pladsen av den ytre opvarmende flamme |

forandres. |

| Fig. 1 viser en konstruktion av et

tændrør. Tidspunktet for tændingen be- |

- ror ikke alene paa rørets længde og den |

tilførende kanals størrelse, men ogsaa |

— paa rørets volum, dets beliggenhet paa |

eylinderen, kompressionsgraden, rørets |

temperatur, røroverflaternes beskaffenhet,

den ytre flammes beliggenhet, kjøle |

— vandets temperatur, maskinens belastning |

og hastighet, blandingsforholdet, det an- |

vendte reguleringssystem m. fl. faktorer. |

Man finder altsaa at tændingsøieblikket

avhænger av en hel del omstændigheter, |

av hvilke enkelte har en viss overens- |

stemmelse med maskinens konstruktion |

og altsaa kan uteksperimenteres. Andre

hænger sammen med maskinens tilfæl-

dige beskaffenhet, og unddrar sig for en

stor del kontrol. Alt i alt gjør dette at

gløderørstænding kun kommer til anven- |

delse ved smaa maskiner, hvor drifts- |

sikkerheten maa staa tilbake for ' pris- |

billigheten. Angaaende selve virknings- |

maaten staar imidlertid dette i nær

overensstemmelse med den ved tænding |

med tændkule. |

| Denne senere tændingsanordning som |

har fundet stor anvendelse, vises i fig. 2. |

I bund og grund beror dens virkning paa |

samme princip som det netop beskrevne '

gløderør er baseret paa. Men mens dette er |

— temmelig ømfindtlig for ydre paavirkning, |

er tændkulen mere motstandsdygtig. Vel :

forekommer det at den en og anden |

gang springer eller av anden grund maa '

— skiftes ut; men derved foraarsages ingen |

store omkostninger. i

| Ved første betragtning synes det eien- i

dommelig at en jevn gang hos maskinen '

overhodet kan opnaaes med en saa enkel i

tændanordning. Man skulde næsten paa |

forhaand være tilbøielig til at mene at |

tændinger kunde ha let for at opstaa

baade for tidlig og for sent. Da det |

imidlertid har vist sig at saa i regelen |

ikke er tilfælde, har man søkt forkla- |

ringen dertil i dristige hypoteser. Men

man har derved overset baade at tæn- |

dingen ikke indtræffer saa regelmæssig, :

og fremfor alt, at en med tændkule for- i

OA eu bevege pg DUR i star HAGE AEE EL

synet maskin i regelen fordrer et be- |

- tydelig bedre pass fra maskinistens side

end hvad der er tilfælde med maskiner ;

forsynet med moderne, høit utviklede

- elektriske tændanordninger. |

Før maskinens igangsætning maa imid- :

lertid tændkulen opvarmes ved en blaase- |

| lampe. Naar kulen er blit opvarmet saa

den er rød, er maskinen færdig til igang

Hornsby anvender for maskiner mindre end 5 HK den i fig. 8 i horisontal projektion gjengivne kule, bestaaende av en cylinder med næsten plane bunder og den ceylindriske del indvendig forsynet med paa langs gaaende fjærer.

Figur 8

Fra den ene gav utgaar en lang, smal hals, som med en flens slutter til det ikke avkjølte cylinderlaag. Paa den cylindriske del er anbragt et vandavkjølet mundstykke, gjennem hvilket oljen ind--

sprøites i kulen uten tilblanding av luft.

For større maskiner anvender samme

konstruktør den i fig. 9 viste kule, be-

staaende av en halvsfære som med en

flens er fæstet til en vandavkjølet

eylindrisk del, hvis anden gav] gaar over

i en smal, uavkjølet hals med flens .

fæstet til det avkjølte cylinderlaag.

Halsen staar gjennem en smal kanali

forbindelse med eylinderen. Oljen ind-

sprøites fra siden i den

sfæriske del. Den største Fv

del av kompressionsrum- NA i

met er her forlagt til EE —

selve kulen. Ved smaa K

maskiner er kompressio- N å

nen ca. 3 atm,, ved større N |

maskiner 6 å 9 atm. N

Endelig anvender Rund- SY

løf (Boliders) en kule som SÅ aar ar ar:

har to halser og samtidig |

utgjør cylinderlaaget (fig. i

10). Halsene er saaledes i

anordnet at luften idet

en ny ladning indføres, ! |

spyler gjennem kulen og

renskyller den for for— rolig gang og lavt brændselforbruk. Al

kompression er forlagt til selve kulen. —

»Tændkulen<, fig. 13, er kanske den -

for nærværende mest populære, eller

rettere den som netop nu med mindre

— betydelige forandringer anvendes ved de

— fleste nykonstruktioner. Fordelen ved

denne kule er, som det let vil sees av |

— tegningen, at åen har et kraftig avkjølet

— forbrændingsrum, der muliggjør anven-

delse av omtrent hvilkensomhelst for.

maskinen passende kompression. Den

høie kompression fordrer brændselind-

— sprøitning straks før øvre dødpunkt, :

— hvilket paa sin side gjør det mulig at

— maskinen kan arbeide uten vandindsprøit-

ning i cylinderen samt uten belastning,

uten at nogen ekstra varme utenfra be-

— høver at tilføres kulen — kalotten. Den

— mellem cylinderen og forbrændingsrummet

nødvendige kommunisering optages og

— Pplaseres noget forskjellig hos de forskjel--

lige maskiner. Mange anvender ganske

— enkelt bare et i topstykkets midte pla-.

— sert rundt hul, andre to rektangulære

— huller, plasert i eller tvers over den paa

— stemplets top anbragte kams retning.

Forfatteren selv har naadd det bedste

— resultat med et topstykke, i hvis bund

to rektangulære huller var plasert i

— stempelkammens retning, og det anvendte

stempel hadde den topform som figuren

— viser; kompressionen var jevnt 9 atm.

Maskiner med denne beskrevne tændkule

viser usedvanlig lavt brændselforbruk,

men meget høit forbruk av smøreolje og

— »haard« gang.

En og anden fabrikant har jeg set

anvende to indsprøitningsmundstykker,

gjennem hvilke oljen samtidig indsprøites

i cylinderen, alt for at søke at opnaa

bedre forgasning av brændslet. Hvad

denne konstruktionsmaate angaar er det

min bestemte opfatning at den ikke er

at anbefale, for ikke at tale om de

kompliserte petroleumspumpeanordninger

som her maa brukes og som gjør maski-

nens pas vanskeligere istedetfor enklere;

dagens løsen er jo: »bedre og enklere<«.

Et mundstykke forsynet med kraftig

spreder av brændslet burde være nok for

de største glødekulemotorer, da man. vet

at 4-takts dieselmotorer med 600 mm.

cylinderdiam.. greier sig med ett mund-

stykke pr. cylinder.

At virkelig gode resultater kan op-

naaes med maskiner med tændkuler er

en' kjendt sak, og ofte ser man i fag-

skrifterne publisert officielle prøveresul- tater, hvor maskinernes brændselforbruk |

har holdt sig omkring 240 gr. raaolje pr.

eff. HK og time, dette ved saa smaa |

maskiner som mellem 20 og 30 HK pr. -

cylinder. Disse resultater beviser at

diagrammene maa ha været gode og at

tændingerne har fundet sted i det rette |

øieblik. For at erholde et lignende re-

- rultat maa imidlertid hver med tænd-

kule forsynet motor betjenes av en

intelligent og øvet person, som stadig |

har sin opmerksomhet rettet paa maski-

nens gang og uophørlig foretar de ind- |

- stillinger som er nødvendige for at op

naa et godt resultat. Passes derimot

maskinen av en uøvet person, behøver

man vistnok ikke at frygte for at ma-

skinen skal stoppe; men resultaterne blir

- ganske anderledes, og de tagne diagram-

mer viser sjelden en rigtig tænding.

Her ligger netop forskjellen méllem disse

»enkle« maskiner og de av mere fuld-

- endt konstruktion, som efter en én gang —

for alle utført indstilling altid viser

samme resultat. Som her nævnt kan dog

«virkelig gode diagrammer erholdes fra

maskiner forsynet med tændkuler, blot |

forutsatt at de blir nøie passet; og man

spør ofte om ikke dette pas paa eneller

anden maate skulde kunne overlates til

regulatoren. For nærmere at kunne be- |

"svare dette spørsmaal er det nødvendig

først nøiagtig at undersøke de teoretiske

"betingelser for tændkulens rigtige funk-

tion.

— Giildner er efter studiet av en Hornsby- |

motor gaat ut fra den forutsætning at

naar luft begynder at strømme ind i |

kulen og blander sig med petroleums-

"gasen, tændes gasblandingen i virkelig:

heten i det øieblik blandingen har op- —

naadd eksplosionsomraadets grænse, mens

"der i kulen sker en forbrænding inden

stemplet har naadd det døde punkt.

Denne forbrænding som avstedkommer z

"et høiere tryk i kulen end i cylinderen,

"vilde straks forplante sig til sidsinævnte,

hvis ikke halsen i kulen var såa trang

"at strømningen fra cylinderen til kulen

opveiet strømningen fra kulen til eylin- |

deren. Som bevis herfor paaviser Giild-

ner, at mot slutten av kompressionen

vises der paa diagrammet tydelig en

hastigere trykstigning end den som hit-

rører fra kompressionslinjen, eller med |

"andre ord en svak fortænding. Denne

hypotese som fra begyndelsen er blit op- —

"stillet for det aapne tændrørs vedkom-

mende, skulde muligens kunne tænkes

"tillempet paa tændkulen av Meitz &

Weiss og Carlsvikstypen, men er — som

nedenfor skal paavises -— fuldstændig |

umulig netop for den maskin som Giild-

ner har studert. Ved Hornsbymotoren er |

nemlig som før nævnt hele kompressions- —

rummet forlagt indeni tændkulen, og for —

"at strømningerne fra og til kulen skal

holde likevegt, maa altsaa det fra cylin- |

deren tagne diagram vise en kompres-

sionslinje der betydelig avviker fra den

- adiabatiske, og som ved kompressionens

slut viser et tryk som er likt eller i det

mindste næsten likt sluttrykket ved for-

brændingen. $aa er imidlertid aldeles

ikke tilfælde, og diagrammer kan endog

erholdes som ikke viser spor av for-

tænding; men forbrændingen er skedd

mens stemplet har passert det døde

punkt.

Forfatteren har desuten i sin besid-

delse en tændkule (tat fra en mindre

Avancemotor) som litt efter litt er blit

aldeles fyldt med tæt, haardt kul, som

fig. 14 viser. Men ikke nok dermed, en

stor del av læben var ved den sterke

overhetning blit bortsmeltet; og at ma-

skinen desuagtet arbeidet, viser klart

hvor falsk Giildners hypotese er.

Clerk har opstillet en anden hypotese;

ogsaa den gjælder en Hornsbymotor.

Oljen indsprøites i kulen ved denne

motor under indsugningsslaget, og Clerk

antar at kulen ved sugeslagets slutning

er fyldt med oljedamp. Under kompres-

sionen indkomprimeres nu luft i kulen,

og ved kompressionsslagets slutning er

saa meget luft kommet ind i denne at

en tændbar blanding er opstaat. En

gasluftblanding er som bekjendt tændbar

indenfor meget vide grænser for blan-

dingsforholdet mellem gas og luft; og

den skal altsaa i dette tilfælde tænde ved

overskud av oljedamp, hvorved et unaturlig

høit brændselforbruk vil bli følgen. Av

prøver tat fra Hornsbymotorer har det

vist sig at hos middelstore motorer har

forbruket av russisk petroleum ikke været

over 300 gr. pr. eff. HK og time, hvilket

maa ansees som et ganske godt resultat,

og det viser samtidig at Clerks teori er

mindre værdifuld.

De naturfænomener paa hvilke tænd-

kulens funktion baseres, er nok ganske

andre og ikke fuldt saa enkle som de nu

anførte forfattere har trodd.

(Fortsættes.)