A tengeri dízelmotorok magas termikus hatásfokkal, jó gazdaságossággal, könnyen indíthatóak és kiválóan alkalmazkodnak a különféle típusú hajókhoz. Bevezetésük után gyorsan használták hajók hajtóműveként. Az 1950-es évekre a dízelmotorok szinte teljesen felváltották a gőzgépeket az újonnan épített hajókon. A tengeri dízelmotorok a polgári hajók, a kis- és közepes méretű hajók, valamint a hagyományos tengeralattjárók fő energiaforrásává váltak. A tengeri dízelmotorok a hajókban betöltött funkciójuk szerint fő- és segédmotorokra oszthatók. A főmotort a hajók hajtóerejeként használják, míg a segédmotort generátorok, légkompresszorok vagy vízszivattyúk hajtására használják.
A tengeri dízelmotorokat általában nagy sebességű, közepes sebességű és alacsony fordulatszámú dízelmotorokra osztják, a három dízelmotor-típus fő teljesítménymutatóit a táblázat tartalmazza.
Bevezetés és alkalmazás
A tengeri motorok legtöbbször teljes terheléssel működnek, és néha változó terhelési feltételek mellett is működnek. A hajók gyakran egyenetlen terepen közlekednek, ezért a tengeri dízelmotoroknak megbízhatóan kell működniük 15 fokos -25 fokos hosszirányú és 15 fokos -35 fokos keresztirányú dőlésszögben. A legtöbb hajó turbófeltöltős dízelmotort használ (lásd: belső égésű motoros turbófeltöltés), az alacsony teljesítményű, nem turbófeltöltős dízelmotorokat pedig csak kis hajókban használják. A legtöbb alacsony fordulatszámú dízelmotor kétütemű motor, a legtöbb közepes sebességű dízelmotor négyütemű, a nagy sebességű dízelmotorok pedig mindkettővel rendelkeznek. A tengeri kétütemű dízelmotorok öblítési formái közé tartozik a reflux-öblítés, a portszelepes egyenáramú öblítés és az ellentétes dugattyús nyílások átöblítése. A nagy teljesítményű, közepes és alacsony fordulatszámú dízelmotorok széles körben használnak nehézolajat üzemanyagként, míg a nagy sebességű dízelmotorok továbbra is többnyire könnyű dízelt használnak.
alacsony fordulatszámú dízelmotor
A propeller közvetlen meghajtása kisebb forgási sebességet igényel a magas meghajtási hatékonyság elérése érdekében. A közepes és nagy sebességű dízelmotorok a légcsavart egy sebességváltón keresztül hajtják meg, amely általában irányváltó mechanizmussal van felszerelve a légcsavar visszafordítása érdekében. Az alacsony fordulatszámú dízelmotorok és egyes közepes fordulatszámú dízelmotorok azonban képesek megfordítani magukat. A közepes és nagy sebességű dízelmotorokat szintén generátormotoros propellerrendszer hajtja elektromosan. Ha nagy teljesítményre van szükség, akkor több gépet is lehet párhuzamosan használni, és csak egy főmotor használható kis sebességű navigációra, ezzel javítva a működési hatékonyságot és megbízhatóságot. Amikor két főmotort telepítenek ugyanarra a hajóra, a beépítési helyzet és a légcsavar iránya szerint bal és jobb motorra vannak osztva.
Működési elv
kétütemű dízelmotor
Azokat a dízelmotorokat, amelyek egy munkaciklust a dugattyú két ütemével hajtanak végre, kétütemű dízelmotornak nevezik. Az olajmotor egy munkaciklust a főtengely egyetlen fordulatával hajt végre. A négyütemű dízelmotorhoz képest javítja a teljesítményt, és jelentős különbségek vannak a specifikus szerkezetben és működési elvekben.
A kétütemű dízelmotor alapvető felépítése megegyezik a négyütemű dízelmotoréval, a fő különbség a szelepsorban van. A kétütemű dízelmotorok nem rendelkeznek szívószelepekkel, néhányban pedig még kipufogószelep sem. Ehelyett öblítő- és kipufogónyílások vannak a henger alsó részén; Vagy állítson be egy öblítőnyílást és egy kipufogószelep-mechanizmust. A mozgó alkatrészek által hajtott dedikált öblítőszivattyú és a nyomás alatti levegő tárolására szolgáló öblítődoboz is fel van állítva, amely leegyszerűsíti a dízelmotor felépítését azáltal, hogy a dugattyú és a levegőnyílás közötti koordinációt használja a levegőelosztás befejezéséhez. A diagram egy kétütemű dízelmotor működési elvét mutatja be. Az öblítőszivattyú a dízelmotor egyik oldalára van rögzítve, forgórészét pedig a dízelmotor hajtja. A levegőt beszívják a szivattyúból, összenyomják és kiürítik, és egy nagy térfogatú ürítődobozban tárolják, ahol egy bizonyos nyomást fenntartanak.
4-ütemű dízelmotor
A dízelmotor munkáját négy folyamat teszi teljessé: szívó, sűrítés, energiatermelés és kipufogó, amelyek egy munkaciklust alkotnak. Az olyan dízelmotort, amelyben a dugattyú egy munkaciklust négy folyamaton keresztül hajt végre, négyütemű dízelmotornak nevezzük. Hasonlítsa össze a fenti animációval, hogy elmagyarázza működési elvét.
Az első löket - szívás, feladata a henger friss levegővel való feltöltése. Amikor a szívólöket elkezdődik, a dugattyú a felső holtpontban van, és a henger égésterében még maradt némi kipufogógáz.
Amikor a főtengely könyökre fordul, a hajtórúd a dugattyút a felső holtpontból az alsó holtpontba mozgatja, és ezzel egyidejűleg a főtengelyhez csatlakoztatott erőátviteli mechanizmust használja a szívószelep kinyitásához.
Ahogy a dugattyú lefelé mozog, a hengerben lévő dugattyú feletti térfogat fokozatosan növekszik: emiatt a henger belsejében a légnyomás kisebb lesz, mint a szívócső belsejében, így a külső levegő folyamatosan tölti meg a hengert.
Az animációban látható a gáznyomás változása a palackban a henger térfogatával a beszívási folyamat során. Az ábrán a függőleges tengely a P gáznyomást, a vízszintes tengely pedig a Vh hengertérfogatot (vagy S dugattyúimpulzust) jelöli. Ezt a grafikont indikátordiagramnak nevezzük. Az ábrán látható nyomásgörbe a hengeren belüli gáznyomás változási törvényét mutatja, amikor a dízelmotor működik. A talajból láthatjuk, hogy megindul a beszívás, és a maradék kipufogógáz jelenléte miatt valamivel nagyobb, mint a P{{0}} légköri nyomás. A beszívási folyamat során a szívócsövön és a szívószelepen áthaladó levegő által generált áramlási ellenállás miatt a szívólöket alatti gáznyomás alacsonyabb, mint a légköri nyomás, 0,085 és 0,095 MPa között mozog. A teljes beszívási folyamat során a gáznyomás a hengerben nagyjából állandó marad.
Amikor a dugattyú lefelé mozog és megközelíti az alsó holtpontot, a hengerbe belépő légáram továbbra is nagy sebességgel és nagy tehetetlenséggel rendelkezik. Annak érdekében, hogy a légáramlás tehetetlenségét a felfújási sebesség növelésére használja, a szívószelep csak akkor zár be, ha a dugattyú áthaladt az alsó holtponton. Bár a dugattyú ilyenkor felfelé mozog, a légáramlás tehetetlensége miatt a gáz még meg tudja tölteni a hengert.
Második löket - tömörítés. Az összenyomás során a dugattyú az alsó holtpontból a felső holtpontba mozog. Ennek a löketnek két funkciója van: egyrészt a levegő hőmérsékletének növelése és az üzemanyag öngyulladásának előkészítése; másodszor, hogy megteremtsék a feltételeket a gázbővítéshez és a munkához. Amikor a dugattyú felfelé mozog és a szívószelep bezárul, a hengerben lévő levegő összenyomódik. A térfogat csökkenésével a levegő nyomása és hőmérséklete tovább emelkedik. A nyomás és a páratartalom a sűrítés végén a levegő sűrítési fokával, vagyis a sűrítési aránysal függ össze. Általában a nyomás és a hőmérséklet a tömörítés végén Pc=4-8MPa, Tc=750-950K.
A gázolaj öngyulladási hőmérséklete körülbelül 543-563K, és a kompresszió végén a hőmérséklet sokkal magasabb, mint a gázolaj öngyulladási hőmérséklete, ami elegendő ahhoz, hogy a hengerbe fecskendezett üzemanyag meggyulladjon és égjen. a sajátja.
A hengerbe fecskendezett gázolaj nem gyullad meg azonnal, hanem csak fizikai és kémiai változások után gyullad meg. Ez az időtartam hozzávetőlegesen 0.001-0.005 másodperc, amelyet gyújtáskésleltetési periódusként ismerünk. Ezért el kell kezdeni a porlasztott üzemanyag permetezését a hengerbe 10-35 fokos forgattyús szögben, mielőtt a főtengely elérné a felső holtpontot, és akkor kell elérni a legmagasabb égési nyomást az égéstérben, amikor a főtengely eléri a {{ 4}} fokkal a felső holtpont után, lefelé kényszerítve a dugattyút.
Harmadik ütés – munkavégzés. Ennek a löketnek az elején az égéstérbe befecskendezett tüzelőanyag nagy része eléget. Az égés során nagy mennyiségű hő szabadul fel, ami a gáznyomás és a hőmérséklet meredek növekedését okozza. A dugattyú lefelé mozog magas hőmérsékletű és nagynyomású gáz hatására, és a főtengelyt a hajtórúdon keresztül forgatja, hogy külső munkát végezzen. Tehát ezt a löketet erő- vagy munkalöketnek is nevezik.
Ahogy a dugattyú leereszkedik, a henger térfogata nő, a gáz nyomása pedig csökken. A munkalöket akkor ér véget, amikor a dugattyú eléri az alsó holtpontot és a kipufogószelep kinyílik.
Az animációban a nyomásváltozási vonal emelkedő része a munkalöket során a nyomás éles növekedését jelenti, amikor az üzemanyagot a hengerben elégetik, a legmagasabb pont pedig a legmagasabb Pz égési nyomást. A nyomás és a hőmérséklet ezen a ponton:
Pz=6-15MPa, Tz=1800-2200K
A legnagyobb égési nyomásnak a kompressziós végponti nyomáshoz viszonyított arányát (Pz/Pc) égés közbeni nyomásemelkedési aránynak nevezzük, λ-ban kifejezve. A dízelmotorok különböző típusai szerint a λ érték tartománya maximális teljesítményen a következő: λ=Pz/Pc=1.2-2.5.
Negyedik ütem - kipufogó. A kipufogólöket funkciója az expandált kipufogógáz elvezetése, hogy feltöltődjön friss levegővel és felkészüljön a következő ciklus beszívására. Amikor a munkalöket dugattyú az alsó holtpont közelébe kerül, a kipufogószelep kinyílik, és a dugattyú az alsó holtpontból a felső holtpontba mozog a főtengely és a hajtórúd hajtása alatt, és kiüríti a kipufogógázt a henger. A kipufogórendszer ellenállása miatt a kipufogólöket elején a henger belsejében a gáznyomás 0.025-0,035 MPa-val magasabb a légköri nyomásnál, Tb hőmérsékleten {{4 }}K. A kipufogógáz alatti dugattyúmozgás ellenállásának csökkentése érdekében a kipufogószelepet az alsó holtpont előtt kinyitják. Amint a kipufogószelepet kinyitják, egy bizonyos nyomású gáz azonnal kiáramlik a hengerből, és a henger belsejében lévő nyomás gyorsan csökken. Így, amikor a dugattyú felfelé mozog, a hengerben lévő kipufogógáz a dugattyú felfelé irányuló mozgásán keresztül távozik. Annak érdekében, hogy a kipufogógáz során a légáramlás tehetetlenségét kihasználva biztosítsuk a kipufogógáz tiszta elvezetését, a kipufogószelepet csak a felső holtpont után zárjuk el.
Az animációban a kipufogó löket görbéje azt mutatja, hogy a gáznyomás a hengerben szinte állandó a kipufogó folyamat során, de valamivel magasabb, mint a légköri nyomás. A Pr nyomás a kipufogólöket végén körülbelül 0.105-0,115 MPa, a maradék kipufogógáz Pr hőmérséklete pedig körülbelül 850-960K.
Annak a ténynek köszönhetően, hogy a szívó- és kipufogószelepeket korán nyitják és későn zárják; Tehát a kipufogólöket végén és a szívólöket elején, amikor a dugattyú a felső holtpont közelében van, van egy időszak, amikor a szívó- és kipufogószelepek egyszerre nyílnak, amit a főtengely szöge és ún. a szelep átfedési szöge.
A kipufogólöket lejárta után újra kezdődik a szívólöket, és a teljes munkaciklus megismétlődik a fenti eljárás szerint. Tekintettel arra, hogy ennek a dízelmotornak a munkaciklusát négy dugattyúlöket, azaz a főtengely két fordulata teszi teljessé, négyütemű dízelmotornak nevezik.
A négyütemű dízelmotor négy ütemében csak a harmadik ütem, amely a munkaimpulzus, ad energiát külső munkavégzéshez, míg a másik három ütem a munkaigényes munka előkészítése. Ennek eléréséhez lendkereket kell felszerelni egy egyhengeres dízelmotorra, a lendkerék forgási tehetetlenségét kihasználva biztosítva a főtengely folyamatos és egyenletes működését a négy ütemben.
Szerkezeti előnyök
1. Egyedülálló váz típusú fő csapágyszerkezet, nagy testmerevség, kis vibrációs amplitúdó és alacsony zajszintű decibel.
2. Egy henger, egy fedél megkönnyíti a jármű karbantartását és csökkenti a karbantartási költségeket.
3. A fő alkatrészeket folyamatosan világszerte vásárolják, magas motorkonfigurációt érve el.
4. A dízelmotor-tartozékok teljesen be vannak szerelve, léghűtőkkel, tengervíz- és édesvíz-hőcserélőkkel stb. a dízelmotorra szerelve a motortér egyszerű elrendezése érdekében.
5. A dízelmotor hűtőrendszere belső és külső kettős keringésű vízhűtési módszert alkalmaz. A belső cirkuláció édesvizet használ a dízelmotor hűtésére, míg a külső keringtetés tengervízzel hűti a friss vizet egy tengeri édesvíz hőcserélőn keresztül, ami javítja a dízelmotor élettartamát.
6. A dízelmotor működését ellenőrző műszerrel felszerelt átfogó védelmi és vezérlőrendszer képes automatikusan mérni és megjeleníteni a dízelmotor fordulatszámát, vízhőmérsékletét, olajhőmérsékletét és nyomását. Ha a dízelmotor paraméterei túllépik a határértéket, automatikusan riaszthat és leállíthat, és opcionálisan távirányító műszer is felszerelhető.
7. Kiváló kialakítás, vízköpenyes kipufogócső használata az alacsony kabin hőmérséklet fenntartása érdekében.
8. Jó alkalmazkodóképességgel rendelkezik, és kompatibilis a WD615C és WD618C sorozatú dízelmotor lendkerekeivel, lendkerékházakkal, dízelmotor-ellenőrző műszerekkel, vízköpenyes kipufogócsövekkel, tengervíz-szivattyúkkal és egyéb alkatrészekkel. A dízelmotor, a lendkerék és a lendkerékház beépítési méretei is megegyeznek, ami megkönnyíti a párosítást és a karbantartást.
9. A főtengely elülső szíjtárcsája szíjtárcsa horonnyal és csatlakozó karimával van fenntartva a kültéri teljesítmény-kimeneti eszközök számára.
