Comment fonctionne un moteur à ampoule chaude ? | EngineDIY
1.Histoire
Qu'est-ce qu'un moteur à bulbe chaud ?
Le moteur à bulbe chaud est un type de moteur à combustion interne dans lequel le carburant s'enflamme au contact d'une surface métallique incandescente à l'intérieur d'un bulbe, puis de l'air (oxygène) comprimé dans la chambre du bulbe chaud par le piston ascendant est introduit. L'introduction du carburant provoque une légère inflammation, mais consomme rapidement l'oxygène disponible dans le bulbe. Un allumage vigoureux n'a lieu que lorsque la chambre du bulbe chaud est suffisamment alimentée en oxygène lors de la course de compression du moteur.
La plupart des moteurs à bulbe chaud étaient produits sous forme d'unités à un ou deux cylindres , à deux temps et à basse vitesse, avec carter de balayage.
Moteur à allumage par surface chaude Mietz et Weiss, vers 1897
Les premiers moteurs diesel étaient divers types de moteurs à bulbe thermique ou à caloduc. Ces moteurs utilisent les surfaces chauffées du système de combustion pour favoriser la vaporisation du carburant et l'auto-allumage. Contrairement aux moteurs diesel, ils ne dépendent donc pas uniquement de la chaleur de compression pour l'allumage. En 2002 , la Society of Automotive Engineers (SAE) a publié le 15 janvier 2002 : Premiers moteurs suédois à bulbe thermique : comparaison de l'efficacité et des performances avec les moteurs à essence et diesel contemporains, par Olof Erlandsson, de l'Institut de technologie de Lund. Résumé technique. Comparaison d'un moteur à bulbe thermique et d'un moteur diesel sur la même période. Ces moteurs sont principalement des moteurs à deux temps, mais il existe également des moteurs à quatre temps. Le moteur Hornsby Akroyd en est un exemple très réussi.
Les avantages d'un moteur deux temps résident dans des températures de cycle relativement élevées et des temps de refroidissement superficiel courts entre les allumages. De plus, la chaleur résiduelle d'une grande quantité d'air chaud n'est pas dissipée, ce qui favorise la combustion spontanée. La simplicité générale des premiers moteurs deux temps a également eu un impact positif sur la conception de ces moteurs. Ces moteurs utilisent généralement un système d'injection/dosage basse pression pour diriger le carburant vers la chambre de combustion et utilisent fortement la chaleur dégagée par la surface de la chambre pour la vaporisation. Une partie du système de combustion ou du brûleur est chauffée de l'extérieur, généralement par un brûleur ou une torche, afin de produire des parois chaudes qui favorisent la vaporisation et l'auto-allumage. En fonctionnement, la chambre de combustion reste chaude et la chaleur est dissipée vers l'extérieur. Comparé à un véritable moteur diesel, le taux de compression plus faible réduit les contraintes structurelles, ce qui diminue le poids du moteur et les frottements internes. Le taux de compression se situe généralement entre 6:1 et 12:1 . Ces moteurs sont utilisés dans les moteurs stationnaires à bas régime ou les tracteurs agricoles. La plupart sont monocylindres. Ces moteurs étaient généralement plus performants que les moteurs à essence de l'époque et concurrençaient les moteurs diesel antérieurs. Le moteur à bulbe chaud est souvent considéré comme un précurseur du moteur diesel avec une chambre de préchauffage.
Le calage de l'injection du carburant d'un moteur à soupapes chaudes est généralement beaucoup plus rapide que celui d'un moteur diesel. Cela donne au carburant le temps de s'évaporer et de se mélanger à l'air forcé dans la chambre chaude près du point mort haut (PMH). Par conséquent, la combustion se produit principalement par auto-inflammation du mélange près de la surface chaude du bulbe chaud. Le reste de la combustion est une auto-inflammation par un front de flamme progressif et/ou une augmentation de température.
2. Travail
Comment fonctionne un moteur à bulbe chaud ?
La fiabilité des moteurs à bulbe chaud, leur compatibilité avec une large gamme de carburants et leur autonomie de plusieurs heures, voire plusieurs jours, les rendent très populaires auprès des utilisateurs agricoles, forestiers et maritimes, où ils sont utilisés pour pomper et alimenter les machines de fraisage, de sciage et de battage. Les moteurs à bulbe chaud équipent également les rouleaux compresseurs et les tracteurs.
Les moteurs à essence utilisent l'électricité pour allumer les bougies et faire tourner le vilebrequin afin de démarrer le moteur. Les moteurs à soupapes chaudes n'ont pas ce luxe. Par temps chaud (environ 15,6 ° C), l'ampoule doit être chauffée pendant deux à cinq minutes, et jusqu'à 30 minutes par temps froid ou sur les moteurs plus puissants. Cette chaleur initiale est générée dans la torche les premiers jours, puis dans les bobines d'allumage et les bougies pour vaporiser la première charge de carburant.
L'opérateur tournait le volant du moteur, la partie la plus grande et la plus lourde de l'ensemble (même les petits moteurs pèsent souvent plusieurs centaines de livres), à la main jusqu'à ce que le processus de combustion démarre et que le moteur tourne.
Une fois le moteur en marche, la chaleur de la combustion maintenait les pistons suffisamment chauds et le carburant continuait de se vaporiser, permettant au moteur de fonctionner presque entièrement en autonomie. Cependant, si la charge du moteur est réduite ou s'il est utilisé dans des environnements très froids, les soupapes doivent être chauffées régulièrement, voire en continu. Bien qu'apparemment simples et fiables, les moteurs à bulbe chaud étaient capricieux et présentaient des anomalies et des problèmes.
3. Avantages
À quoi sert un moteur à bulbe chaud ?
À l'époque où le moteur à bulbe chaud a été inventé, ses grands attraits étaient son efficacité, sa simplicité et sa facilité d'utilisation par rapport au moteur à bulbe chaud. La machine à vapeur, qui était alors la principale source d'énergie industrielle, atteignait un rendement thermique moyen (la fraction de chaleur produite réellement transformée en travail utile) d'environ 6 % . Les moteurs à bulbe chaud atteignaient facilement 12 % de rendement thermique.
Qu'est-ce qu'un tracteur à bulbe chaud ?
Des années 1910 aux années 1950 , les moteurs à bulbe chaud étaient plus économiques à fabriquer grâce à leur injection de carburant brut à basse pression et avaient un taux de compression inférieur à celui des moteurs à allumage par compression Diesel.
Le moteur à bulbe chaud est beaucoup plus simple à construire et à utiliser que la machine à vapeur. Les chaudières nécessitent au moins une personne pour ajouter de l'eau et du combustible selon les besoins et pour surveiller la pression afin d'éviter une surpression et une explosion. Si elles sont équipées de systèmes de lubrification automatique et d'un gouverneur Pour contrôler la vitesse du moteur, un moteur à bulbe chaud pouvait être laissé en marche sans surveillance pendant des heures.
par KaHe
Un autre attrait résidait dans leur sécurité. Une machine à vapeur, avec son feu exposé, sa chaudière chaude, ses conduites de vapeur et son cylindre de travail, ne pouvait être utilisée dans des environnements inflammables, comme dans les usines de munitions ou les raffineries de carburant. Les moteurs à bulbe chaud produisaient également des gaz d'échappement plus propres. Un danger majeur de la machine à vapeur résidait dans le fait qu'une pression trop élevée dans la chaudière et une défaillance de la soupape de sécurité pouvaient provoquer une explosion extrêmement dangereuse, bien que ce phénomène fût relativement rare à l'époque de l'invention du moteur à bulbe chaud. Un problème plus courant était que si le niveau d'eau dans la chaudière d'une machine à vapeur chutait trop bas, le bouchon en plomb de la couronne du four fondait, éteignant le feu. Si un moteur à bulbe chaud tombait en panne sèche, il s'arrêtait simplement et pouvait être immédiatement redémarré avec du carburant. Le refroidissement par eau était généralement en circuit fermé, de sorte qu'aucune perte d'eau ne se produisait, sauf en cas de fuite. Si le niveau d'eau de refroidissement était bas, le moteur se gripperait par surchauffe – un problème majeur, mais sans risque d'explosion.
Comparés aux moteurs à vapeur, à essence (cycle Otto) et à allumage par compression (cycle Diesel), les moteurs à bulbe chaud sont plus simples et présentent donc moins de problèmes potentiels. Ils ne possèdent pas de système électrique comme sur un moteur à essence, ni de chaudière externe ni de système de vapeur comme sur une machine à vapeur.
Un autre attrait majeur du moteur à bulbe chaud résidait dans sa capacité à fonctionner avec une large gamme de carburants. Même des carburants peu combustibles pouvaient être utilisés, grâce à la combinaison d'un vaporisateur et d'un allumage par compression. Le carburant habituel était le fioul, similaire au diesel actuel, mais aussi le gaz naturel, le kérosène, le pétrole brut, l'huile végétale ou la créosote. On pourrait également utiliser ce type de moteur. Cela rendait le moteur à bulbe chaud très économique, car il pouvait fonctionner avec des carburants facilement disponibles. Certains opérateurs utilisaient même de l'huile moteur usagée, fournissant ainsi une énergie quasi gratuite. Récemment, cette polyvalence a suscité un intérêt pour l'utilisation de ces moteurs dans les pays en développement, où ils peuvent fonctionner avec du biocarburant produit localement. [2]
En raison de leur long temps de préchauffage, les moteurs à bulbe chaud démarraient généralement facilement, même par temps extrêmement froid. Cela les rendait populaires dans les régions froides, comme le Canada et la Scandinavie , où les moteurs à vapeur n'étaient pas viables et où les premiers moteurs à essence et diesel n'étaient pas fiables. Cependant, cela les rendait également inadaptés à un usage de courte durée, notamment dans une automobile.
Source:
1. « Copie archivée ». Archivé de l'original le 10/10/2010. Consulté le 4/12/2008. [1]2. « Économisez de l'énergie maintenant ! ». Archivé de l'original le 27/05/2006. Consulté le 28/05/2006. [2]
3. https://auto.howstuffworks.com/hot-bulb-engine.htm
4. https://dieselbobllc.com/2021/02/07/como-comet-2-stroke-diesel-premixed-diesel-combustion-part-i/
5. https://www.youtube.com/watch?v=SVOgWrhM67A
6. https://www.youtube.com/watch?v=tR-5ZtdXPrw
7. https://www.youtube.com/watch?v=UGksYSwFucI5
8. https://www.youtube.com/watch?v=Hp74COkuRqU
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