Неимоверно простой двигатель неимоверно популярного трактора

Представьте себе, что вы заводите трактор в Германии в 50-х. Для этого вы нагреваете паяльной лампой систему зажигания, а затем берете руль с рулевым валом, вынимаете со штатного места, подсоединяете к валу двигателя и начинаете крутить. Но прокрутить рулем тракторный одноцилиндровый двигатель объемом порядка 10 литров у вас не выйдет, поэтому вы просто качаете рулем то в одну сторону, то в другую. Направление не имеет значения. Ведь двигатель одинаково заводится в обе стороны вращения.

Завелся не в ту? Не беда! Надо всего-то понизить обороты холостого хода до минимальных, и тогда в определенный момент двигатель сам изменит направление вращения без остановки работы.

 Просто в какой-то момент поршень будет двигаться так медленно, что вспышка произойдет сильно до того, как поршень приблизится к верхней мертвой точке. Это отправит поршень обратно, а вал начнет вращаться в противоположную сторону. Более того, если очень правильно подобрать режим работы холостого хода, то двигатель может какое-то время работать на нуле оборотов в минуту. Как так? Да просто вал будет двигаться туда-сюда, без совершения полного оборота. Каждый раз на подходе к верхней мертвой точке вспышка будет отправлять мотор вспять. Поэтому вал будет крутиться, но полный оборот совершать не будет. Что же это за чудо техники?

Перед вами трактор Lanz Bulldog. Трактор с нефтяным калильным двигателем. Его еще называют полудизелем. Здесь всё рассчитано на максимальную простоту. Он имеет низкую степень сжатия (для дизеля) – порядка пяти, максимум около восьми. При этом топливо впрыскивается примерно в момент прохождения поршнем нижней мертвой точки, то есть в зоне давления, близкого к минимальному. Поэтому двигателю не нужна сложная система впрыска высокого давления. Нет у него и привычной системы зажигания, как таковой, – она калильная, то есть, грубо говоря, зажигание происходит от разогретой железяки, просто за счет температуры.

Но почему же топливо не воспламеняется в момент впрыска? Ведь оно впрыскивается прямо в калильную головку, которая, прямо скажем, так горяча, что сразу же превращает впрыснутое в пары! Но не воспламеняется тут же? Секрет прост! Для горения нужен воздух, а вот его-то как раз в момент впрыска в калильной головке почти что нет. Воздух придет туда позже, когда его «подпихнет» в головку поршень, вытеснив оттуда отработанные газы. Вот тогда-то температура, топливо и воздух совместятся вместе и произойдет вспышка паров. Поршень опять отправится вниз, а температура от вспышки подогреет калильную головку. Ведь она должна быть горяча, а вечно держать под ней факел несколько несподручно.

Общая схема двигателя (1 - калильная головка, 2 - цилиндр, 3 - поршень в положении нижней мертвой точки, вентиляционные окна слева и справа прямо над поршнем открыты, 4 - подпоршневое пространство)

Такая схема работы позволяет по максимуму исключить все возможные дополнительные механизмы, оставив только простой впрыск. При этом двигатель этой схемы технически может работать буквально на всем, что горит. В том числе тупо на сырой нефти. Он не просто так называется «нефтяной двигатель». Да что на нефти, говорят, он и на растительном масле работает, главное – чтоб горело. Система смазки тоже очень простая, благо у двигателя низкие обороты. Например, распространенный вариант с 10,3 литровым одноцилиндровым двигателем развивает 28 – 33 киловатта мощности (около 41 лс) всего на 630-ти оборотах в минуту, и это модернизированный вариант. Более старый крутился до 540-ка. Для обычного дизельного или бензинового двигателя это был бы холостой ход.

Но почему же двигатель может запросто работать в обе стороны? Так у него и газораспределительный механизм максимально простой. Он двухтактный, топливо впрыскивается заранее, воспламеняется при движении поршня вверх. Никаких распредвалов, клапанов, ничего такого. Устройство примерно как у бензопилы или мопеда – воздух всасывается в подпоршневое пространство при ходе поршня вверх, а затем, при ходе поршня вниз, когда открываются вентиляционные окна в цилиндре (они открываются поршнем же, примерно когда он достигает нижней мертвой точки), воздух, выдавливаемый движением поршня вниз, поступает из под поршня в цилиндр, вытесняя выхлопные
газы.
Затем поршень идет вверх, закрывая окна и проталкивая воздух через каналы в калильную головку. Калильная головка получает заряд свежего воздуха, топливо воспламеняется, толкает поршень вниз, и всё по новой.

Трактор Ланц Бульдог в разрезе

Для вентиляционных окон и калильной головки наплевать, в какую сторону крутится вал, для них важно, чтобы поршень ходил вверх-вниз. Конечно, некоторые системы могут быть завязаны на вращение в «правильном» направлении, да и весь трактор рассчитан на то, что крутиться вал будет «вперед», но завести двигатель «назад» это не мешает. Тем более, что для изменения направления вращения его даже не надо формально останавливать.

Такое устройство двигателя позволяет сделать очень надежную в работе конструкцию. В ней просто почти нечему ломаться, потому что почти ничего и нет. А все, что есть, устроено максимально просто и даже грубо. Огромные размеры цилиндра, малые обороты, низкая степень сжатия и давление позволяют даже делать детали поршневой группы по упрощенным технологиям – им не требуется такая точность и обработка поверхностей, как более привычным дизелям или бензиновым двигателям. Нет клапанов, карбюраторов, сложных систем впрыска, все максимально просто. Работать может на чем угодно. Легко починить и нечему ломаться. Что еще нужно для работников села середины 20-го века? Неудивительно, что эти трактора завоевали достаточно большую популярность и выпускались сотнями тысяч по всему миру. В некоторых регионах слово «Бульдог» стало синонимом трактора, как у нас «Ксерокс» стал синонимом копировальной машины.

Простота устройства, неприхотливость, ремонтопригодность, способность работать в тяжелых условиях и почти что на любом виде топлива – вот что такое Ланц Бульдог

Видео, в котором двигатель работает без совершения полного оборота: туда-сюда

Источник