Meridieselmoottoreilla on korkea lämpöhyötysuhde, hyvä taloudellisuus, helppo käynnistys ja hyvä sopeutumiskyky erityyppisiin laivoihin. Käyttöönoton jälkeen niitä käytettiin nopeasti laivojen propulsiovoimana. 1950-luvulle mennessä dieselmoottorit olivat lähes kokonaan korvanneet höyrykoneet uusissa laivoissa. Laivojen dieselmoottoreista on tullut siviilialusten, pienten ja keskisuurten alusten ja tavanomaisten sukellusveneiden päävoimanlähde. Laivojen dieselmoottorit voidaan jakaa pää- ja apumoottoreihin niiden tehtävien mukaan laivoissa. Pääkonetta käytetään laivojen propulsiovoimana, kun taas apumoottoria käytetään generaattoreiden, ilmakompressoreiden tai vesipumppujen ohjaamiseen.
Laivojen dieselmoottorit jaetaan yleensä nopeisiin, keskinopeisiin ja hitaisiin dieselmoottoreihin, ja kolmen dieselmoottorityypin tärkeimmät suorituskykyindikaattorit on lueteltu taulukossa.
Johdanto ja sovellus
Suurimman osan ajasta merimoottorit toimivat täydellä kuormituksella, ja joskus ne toimivat vaihtelevissa kuormitusolosuhteissa. Laivat liikkuvat usein epätasaisessa maastossa, joten laivojen dieselmoottoreiden pitäisi pystyä toimimaan luotettavasti olosuhteissa, joissa pituussuuntainen kaltevuus on 15 astetta -25 astetta ja poikittaiskaltevuus 15 astetta -35 astetta. Suurin osa laivoista käyttää turboahdettuja dieselmoottoreita (katso polttomoottorin turboahtaminen), ja pienitehoisia turboahduttamattomia dieselmoottoreita käytetään vain pienissä veneissä. Suurin osa hidaskäyntisistä dieselmoottoreista on kaksitahtimoottoreita, suurin osa keskinopeista dieselmoottoreista on nelitahtimoottoreita ja nopeissa dieselmoottoreissa on molemmat. Laivojen kaksitahtisten dieselmoottoreiden huuhtelumuotoja ovat refluksihuuhtelu, porttiventtiilin tasavirtahuuhtelu ja vastakkainen mäntäaukon huuhtelu. Suuritehoisissa keski- ja hidaskäyntisissä dieselmoottoreissa käytetään laajalti raskasta öljyä polttoaineena, kun taas nopeat dieselmoottorit käyttävät edelleen enimmäkseen kevyttä dieseliä.
hidaskäyntinen dieselmoottori
Potkurin suora käyttö vaatii pienemmän pyörimisnopeuden korkean propulsiotehokkuuden saavuttamiseksi. Keski- ja nopeat dieselmoottorit ajavat potkuria vaihteiston läpi, joka on yleensä varustettu peruutusmekanismilla potkurin suunnan kääntämiseksi. Hidaskäyntiset dieselmoottorit ja jotkin keskinopeuksiset dieselmoottorit voivat kuitenkin peruuttaa itsensä. Keski- ja nopeat dieselmoottorit ovat myös sähkökäyttöisiä generaattorimoottorin potkurijärjestelmän kautta. Kun tarvitaan suurta tehoa, voidaan käyttää myös useita koneita rinnakkain, ja vain yhtä pääkonetta voidaan käyttää hitaissa nopeuksissa, mikä parantaa toiminnan tehokkuutta ja luotettavuutta. Kun samaan alukseen asennetaan kaksi päämoottoria, ne jaetaan vasempaan ja oikeaan moottoriin asennusasennon ja potkurin suunnan mukaan.
Toimintaperiaate
kaksitahti dieselmoottori
Dieselmoottoria, joka suorittaa yhden työjakson kahdella männäniskulla, kutsutaan kaksitahtiseksi dieselmoottoriksi. Öljymoottori suorittaa yhden työsyklin vain yhdellä kampiakselin kierroksella. Nelitahtidieselmoottoriin verrattuna se parantaa tehoa ja sillä on merkittäviä eroja erityisessä rakenteessa ja toimintaperiaatteissa.
Kaksitahtidieselmoottorin perusrakenne on sama kuin nelitahtisessa dieselmoottorissa, mutta suurin ero on venttiilisarjassa. Kaksitahtisissa dieselmoottoreissa ei ole imuventtiilejä, ja joissakin ei ole edes pakoventtiilejä. Sen sijaan sylinterin alaosassa on huuhtelu- ja pakoaukot; Tai asenna huuhteluaukko ja pakoventtiilimekanismi. Ja erityinen huuhtelupumppu, jota käyttävät liikkuvat osat, ja huuhtelulaatikko paineilman varastointiin on asennettu, mikä yksinkertaistaa dieselmoottorin rakennetta käyttämällä männän ja ilma-aukon välistä koordinaatiota ilmanjaon täydentämiseksi. Kaaviossa näkyy kaksitahtisen dieselmoottorin toimintaperiaate. Huuhtelupumppu on kiinnitetty dieselmoottorin toiselle puolelle, ja sen roottoria käyttää dieselmoottori. Ilma imetään pumpusta sisään, puristetaan ja poistetaan ja varastoidaan suuritilavuuksiseen huuhtelulaatikkoon, jossa se ylläpitää tiettyä painetta.
4-tahtidieselmoottori
Dieselmoottorin työn täydentää neljä prosessia: imu, puristus, tehontuotanto ja pakokaasu, jotka muodostavat työsyklin. Dieselmoottoria, jossa mäntä suorittaa työsyklin neljällä prosessilla, kutsutaan nelitahtiseksi dieselmoottoriksi. Vertaa sitä nyt yllä olevaan animaatioon selittääksesi sen toimintaperiaatteen.
Ensimmäinen isku - imu, sen tehtävänä on täyttää sylinteri raikkaalla ilmalla. Kun imuisku alkaa, mäntä on yläkuolokohdassa ja sylinterin palotilassa on vielä jonkin verran pakokaasua jäljellä.
Kun kampiakseli pyörii kyynärpäässä, kiertotanko siirtää männän yläkuolokohdasta alakuolokohtaan ja käyttää samalla kampiakseliin kytkettyä voimansiirtomekanismia imuventtiilin avaamiseen.
Männän liikkuessa alaspäin männän yläpuolella oleva tilavuus sylinterissä kasvaa vähitellen, jolloin sylinterin sisäinen ilmanpaine on pienempi kuin imuputken sisällä oleva paine, jolloin ulkoilma täyttää jatkuvasti sylinterin.
Kaasunpaineen vaihtelu sylinterissä sylinterin tilavuuden kanssa imuprosessin aikana näkyy animaatiossa. Kuvan pystyakseli edustaa kaasun painetta P ja vaaka-akseli sylinterin tilavuutta Vh (tai männän impulssia S). Tätä kuvaajaa kutsutaan indikaattorikaavioksi. Kuvan painekäyrä edustaa kaasun paineen vaihtelulakia sylinterissä dieselmoottorin käydessä. Näemme maaperästä, että imu alkaa, ja jäännöspakokaasun läsnäolon vuoksi se on hieman korkeampi kuin ilmanpaine P{{0}}. Imuprosessin aikana imuputken ja imuventtiilin läpi kulkevan ilman synnyttämän virtausvastuksen vuoksi kaasun paine imuiskun aikana on alhaisempi kuin ilmakehän paine ja vaihtelee välillä 0,085 - 0,095 MPa. Kaasun paine sylinterin sisällä pysyy suunnilleen vakiona koko imuprosessin ajan.
Kun mäntä liikkuu alaspäin ja lähestyy pohjakuolokohtaa, sylinteriin tulevalla ilmavirralla on edelleen suuri nopeus ja suuri inertia. Ilmavirran hitausvoiman käyttämiseksi täyttönopeuden lisäämiseksi imuventtiili sulkeutuu vasta, kun mäntä on ohittanut alakuolokohdan. Vaikka mäntä liikkuu tällä hetkellä ylöspäin, kaasu voi silti täyttää sylinterin ilmavirran inertian vuoksi.
Toinen isku - puristus. Puristuksen aikana mäntä liikkuu alakuolokohdasta yläkuolokohtaan. Tällä iskulla on kaksi tehtävää: ensinnäkin nostaa ilman lämpötilaa ja valmistautua polttoaineen itsesyttymiseen; toiseksi luoda olosuhteet kaasun laajenemiselle ja työlle. Kun mäntä liikkuu ylöspäin ja imuventtiili sulkeutuu, sylinterissä oleva ilma puristuu. Tilavuuden pienentyessä ilman paine ja lämpötila jatkavat nousuaan. Paine ja kosteus puristuksen lopussa liittyvät ilman puristusasteeseen eli puristussuhteeseen. Yleensä paine ja lämpötila puristuksen lopussa ovat Pc=4-8MPa, Tc=750-950K.
Dieselin itsesyttymislämpötila on noin 543-563K, ja lämpötila puristuksen lopussa on paljon korkeampi kuin dieselin itsesyttymislämpötila, mikä riittää varmistamaan, että sylinteriin ruiskutettu polttoaine syttyy ja palaa omansa.
Sylinteriin ruiskutettu diesel ei syty heti, vaan se syttyy vasta fysikaalisten ja kemiallisten muutosten jälkeen. Tämä ajanjakso on noin 0.001-0.005 sekuntia, joka tunnetaan sytytysviiveenä. Siksi on tarpeen aloittaa sumutetun polttoaineen ruiskuttaminen sylinteriin 10-35 asteen kammen kulmassa ennen kuin kampiakseli saavuttaa yläkuolokohdan ja saavuttaa korkein palamispaine palotilassa, kun kampiakseli saavuttaa {{ 4}} astetta yläkuolokohdan jälkeen, mikä pakottaa männän liikkumaan alaspäin.
Kolmas veto - työnteko. Tämän iskun alussa suurin osa polttokammioon ruiskutetusta polttoaineesta poltetaan. Palamisen aikana vapautuu suuri määrä lämpöä, mikä aiheuttaa jyrkän kaasun paineen ja lämpötilan nousun. Mäntä liikkuu alaspäin korkean lämpötilan ja korkeapaineisen kaasun vaikutuksesta ja pyörittää kampiakselia kiertokangen läpi ulkoisen työn suorittamiseksi. Joten tätä iskua kutsutaan myös teho- tai työiskuksi.
Männän laskeutuessa sylinterin tilavuus kasvaa ja kaasun paine laskee. Työisku päättyy, kun mäntä saavuttaa alakuolokohdan ja poistoventtiili avautuu.
Animaatiossa paineenmuutoslinjan nouseva osa työtahdin aikana edustaa jyrkkää paineen nousua, kun polttoainetta poltetaan sylinterissä, ja korkein kohta edustaa suurinta palamispainetta Pz. Paine ja lämpötila tässä vaiheessa ovat:
Pz=6-15MPa, Tz=1800-2200K
Korkeimman palamispaineen suhdetta puristuksen päätepaineeseen (Pz/Pc) kutsutaan paineen noususuhteeksi palamisen aikana, ilmaistuna λ:na. Erityyppisten dieselmoottoreiden mukaan λ-arvon alue maksimiteholla on seuraava: λ=Pz/Pc=1.2-2.5.
Neljäs isku - pakokaasu. Pakotahdin tehtävänä on poistaa laajennettu pakokaasu täyttääkseen raikkaalla ilmalla ja valmistautua seuraavan syklin sisäänottoa varten. Kun työtahdin mäntä siirtyy lähelle alemman kuolokohtaa, poistoventtiili avautuu ja mäntä siirtyy alemmasta kuolokohdasta kampiakselin ja kiertokangen käyttövoiman alle ja poistaa pakokaasut sylinteri. Pakokaasujärjestelmän vastuksen vuoksi pakotahdin alussa kaasun paine sylinterin sisällä on 0.025-0,035 MPa korkeampi kuin ilmakehän paine, lämpötilan Tb ollessa {{4 }}K. Männän liikkeen vastuksen vähentämiseksi pakokaasun aikana poistoventtiili avataan ennen alakuolokohtaa. Heti kun pakoventtiili avataan, tietyllä paineella oleva kaasu syöksyy välittömästi ulos sylinteristä ja paine sylinterin sisällä laskee nopeasti. Tällä tavalla männän liikkuessa ylöspäin sylinterin sisällä oleva pakokaasu poistuu männän ylöspäin suuntautuvan liikkeen kautta. Jotta ilmavirran inertia voitaisiin hyödyntää poiston aikana varmistaakseen pakokaasun puhtaan poiston, poistoventtiili suljetaan vasta yläkuolokohdan jälkeen.
Animaatiossa pakokaasun iskukäyrä edustaa, että kaasun paine sylinterin sisällä on lähes vakio pakoprosessin aikana, mutta hieman korkeampi kuin ilmakehän paine. Paine Pr pakotahdin lopussa on noin 0.105-0,115 MPa ja jäännöspakokaasun lämpötila Pr on noin 850-960K.
Johtuen siitä, että imu- ja pakoventtiilit avataan aikaisin ja suljetaan myöhään; Joten pakotahdin lopussa ja imutahdin alussa, kun mäntä on lähellä yläkuolokohtaa, on ajanjakso, jolloin imu- ja pakoventtiilit avautuvat samanaikaisesti, mitä edustaa kampiakselin kulma ja ns. venttiilin limityskulma.
Pakotahdin päätyttyä imuisku alkaa uudelleen ja koko työjakso toistetaan yllä olevan prosessin mukaisesti. Koska tämän dieselmoottorin työsykli täydentyy neljällä männäniskulla eli kahdella kampiakselin pyörimiskierroksella, sitä kutsutaan nelitahtiseksi dieselmoottoriksi.
Nelitahtidieselmoottorin neljällä tahdilla vain kolmas tahti, joka on työimpulssi, tuottaa tehoa ulkoisen työn suorittamiseen, kun taas muut kolme tahtia ovat valmisteluprosessia kuluttavaan työhön. Tämän saavuttamiseksi yksisylinteriseen dieselmoottoriin on asennettava vauhtipyörä, joka hyödyntää vauhtipyörän pyörimisinertiaa kampiakselin jatkuvan ja tasaisen toiminnan varmistamiseksi koko neljän tahdin ajan.
Rakenteelliset edut
1. Ainutlaatuinen runkotyyppinen päälaakerirakenne, korkea rungon jäykkyys, pieni tärinäamplitudi ja alhainen melutaso.
2. Yksi sylinteri, yksi kansi helpottaa ajoneuvon huoltoa ja alentaa huoltokustannuksia.
3. Pääkomponentteja ostetaan jatkuvasti maailmanlaajuisesti, mikä saavuttaa korkean moottorin kokoonpanon.
4. Dieselmoottorin lisävarusteet on asennettu kokonaan, ilmanjäähdyttimet, meriveden ja makean veden lämmönvaihtimet jne. on asennettu dieselmoottoriin moottoritilan helpottamiseksi.
5. Dieselmoottorin jäähdytysjärjestelmä käyttää sisäistä ja ulkoista kaksikiertoista vesijäähdytysmenetelmää. Sisäinen kierto käyttää makeaa vettä dieselmoottorin jäähdyttämiseen, kun taas ulkoinen kierto merivedellä jäähdyttää makeaa vettä meriveden lämmönvaihtimen kautta, mikä parantaa dieselmoottorin käyttöikää.
6. Kattava suoja- ja ohjausjärjestelmä, joka on varustettu dieselmoottorin toiminnan valvontalaitteella, voi automaattisesti mitata ja näyttää dieselmoottorin nopeuden, veden lämpötilan, öljyn lämpötilan ja paineen. Kun dieselmoottorin parametrit ylittävät rajan, se voi hälyttää ja sammuttaa automaattisesti, ja kauko-ohjain voidaan varustaa valinnaisesti.
7. Erinomainen muotoilu, vesivaipan pakoputken käyttö matkustamon alhaisen lämpötilan ylläpitämiseksi.
8. Sillä on hyvä sopeutumiskyky ja se on yhteensopiva WD615C- ja WD618C-sarjan dieselmoottorien vauhtipyörien, vauhtipyörän koteloiden, dieselmoottorin valvontalaitteiden, vesivaipan pakoputkien, merivesipumppujen ja muiden komponenttien kanssa. Myös dieselmoottorin, vauhtipyörän ja vauhtipyörän kotelon asennusmitat ovat samat, mikä helpottaa sovittamista ja huoltoa.
9. Kampiakselin etupään hihnapyörä on varattu hihnapyörän uralla ja liitäntälaipalla ulkokäyttöisiä tehonsyöttölaitteita varten.
