ウィリアム・バーネット（エンジニア）

ウィリアム・ホール・バーネット（1802年頃 - 1865年8月）は、1836年の特許では「鋳物師」、1838年の特許では「鉄鋳物師」と記されており、後に英国ブライトンでエンジニアおよびガス技師として活躍しました。彼は長年にわたりブライトン・アンド・ホーブ総合ガス会社に勤務しました。ブラッドフォードに生まれ、ブライトンで亡くなりました。

特許

  • 英国特許7129号 1836年6月「ガスの発生および精製」
  • 英国特許7615号 1838年4月「動力の取得」
  • 英国特許7727号 1838年7月「鉄の製造」

1836年の彼の特許は、『メカニクス・マガジン』[1]に「照明用ガス発生および精製のための改良」として記録されている。彼はまた、1839年9月23日付の『メカニクス・マガジン』に「バーネットの改良ガスレトルト作動方法」と題する巻頭記事を寄稿しており、これも石炭ガス生産に関するものであった。[2]

特許「動力の取得」は、ガス内燃機関に関するごく初期の研究に関連しており、これについては以下で詳しく説明します。

初期のガスエンジンへの貢献

ウィリアム・バーネットは、内燃機関の初期開発に関わった技術者であり、彼の研究と特許は、ダガルド・クラークの著書『ガス・オイルエンジン』の中で数ページにわたって説明されている。[3]バーネットの英国特許（1838年特許第7615号）は「動力生産」と題されているが、[4]クラークは「バーネットの発明は明細書に記載されているように非常に重要であるため、以前の発明者らの発明よりも詳細な説明が必要である」と述べ、その後、数ページにわたってバーネットの特許について論じている。

この特許は、ガスを燃料として作動する3種類の内燃機関について説明しています。これらは、初期の商用ガスエンジン（20年以上後に登場しました）に重要であった2つの重要な発明を利用しています。

  • 特許に記載されているエンジンの1つは、動力シリンダー内で燃料と空気の混合物を圧縮するシステムを採用しており、クラーク氏はこのシステムを「現在ではガスエンジンで広く利用されている」と説明しています。確かに、フランス人のルボン氏は1801年に圧縮を利用したエンジンについて説明していましたが、彼のサイクルはバーネット氏が提案したものや現代のガスエンジンで使用されているものとは全く異なります。
  • この特許には、「点火コック」を介してシリンダー内に伝達された炎を用いて、シリンダー内のガス/空気混合気に点火する方法も記載されています。これは、19世紀後半の初期の商用ガスエンジンの多くで広く使用されていた機構です。

これらのエンジン自体は、最初の商用ガス エンジン (例: 1860 年のレノアエンジン。これは圧縮なしの2 ストロークサイクルを使用) の前身ではなく、むしろ、シリンダー内のガス/空気混合物を圧縮する4 ストロークサイクルで動作するオットーのエンジンや 2 ストローク サイクルで動作するダガルド クラークのエンジンなど、後の世代のエンジンの前身として、かなり興味深いものです。

エンジンの特性

1838年型のシリンダー内圧縮式2ストロークエンジン（画像はダガルド・クラークの1886年の本から引用）

これら 3 つのエンジンは、ほとんどの初期のエンジンと同様に、2 ストローク サイクルで動作することに注目してください (競合エンジンは蒸気エンジンで、これも 2 ストローク サイクルで動作し、通常は複動式であるため、すべてのストロークが動力ストロークになります)。内燃エンジンの場合、3 回の非動力ストロークを含む 4 ストローク サイクルで経済性と性能の両方を実現できることを発見したことは、驚くべき飛躍でした。1861年にこのアイデアの特許を取得したアルフォンス ボー ド ロシャスや、それ以前に大気圧エンジンで研究した後、4 ストローク サイクルを使用して商用エンジンを製造したオットーを参照してください。バーネットの 3 つのエンジンはすべて、蒸気テーブル エンジンに似たレイアウトの垂直エンジンでした。

  • 最初のエンジンは単動式の2ストロークサイクルで、ガスと空気用の別々のポンプとパワーシリンダーを備えています。このシリンダーはレシーバー容器に直接接続されており、ここで燃焼が開始され、膨張したガスがパワーシリンダーに流れ込み、ピストンを駆動します。吸気と排気のタイミングはピストンバルブによって制御されます。また、ポンプによって新しいガスが押し込まれる前にレシーバー容器から排気ガスを除去するための排気ポンプを追加する場合もあります。小型エンジンでは排気ガスがそれほど問題にならないため、これはオプションとされています。
  • 2つ目のエンジンは1つ目のエンジンの複動型で、ピストンの片側と反対側で交互に燃焼します。その他の動作原理は1つ目のエンジンと同じです。
  • 3 番目のエンジンも 2 ストローク サイクルを使用した複動式で、他のエンジンと同様にガス ポンプと空気ポンプを備えていますが、パワー ストロークの終わりに向かってピストンによって覆われていない排気ポートがあり、排気ガスが排出され、新鮮なチャージがパワー シリンダーに入り、圧縮ストロークの終わりに点火する前にピストンによって圧縮されます。

表示されている3番目のエンジンの画像は、蒸気テーブルエンジンのような複動式エンジンであることを示しています。垂直シリンダーは水冷式ではありません。シリンダー壁の中央には、ピストンで覆われていない排気ポートがあります。独立したガスポンプとエアポンプがエンジン回転数の2倍で作動し、シリンダーの両端に新鮮な燃料を送り込み、シリンダー内の排気ガスを排出します。排気ポートが覆われると、ピストンが燃料を圧縮します。

ダガルド・クラークは1839年から1854年にかけての内燃機関に関する特許をいくつか挙げていますが、「これらの特許の中で、圧倒的に最も重要なのはバーネットの特許だ」と述べています。後に大英帝国勲章KBEを授与され、王立協会会員となる著名な技術者からの称賛と言えるでしょう。

2ストローク複動式ガスエンジンのコンセプトは、後にケルティング社によって採用され、1900年にこの原理に基づく350馬力のエンジンが発売されました。このエンジンは長年にわたり生産されました。熱管理には水冷式のシリンダーとピストンが必要でした。エアポンプシステムは、ガスと空気の混合気よりも先に空気が吸入されるように設計されており、掃気性能が向上しました。ピストンが長くなったため、掃気のためのストロークが短くなりました。吸気バルブと、空気ポンプおよびガスポンプの制御バルブには、機械式バルブが使用されました。詳細は文献に記載されています。[5]

参照

参考文献

  1. ^ メカニクス・マガジン、第686号、1836年
  2. ^ メカニクス・マガジン、第850号、1839年
  3. ^ Dugald Clerk、「ガスおよび石油エンジン」、Longman Green & Co、（第7版）1897年、5～10ページ。
  4. ^ 1838年の英国特許7615号、ウィリアム・バーネット、「圧縮と爆発による可燃性ガスからの動力の取得」
  5. ^ ケルティング2ストロークサイクルガスエンジン、熱機関、デイビッド・アラン・ロー、ロングマンズ、1940年、pp488-490
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