Námorné dieselové motory majú vysokú tepelnú účinnosť, dobrú hospodárnosť, ľahké štartovanie a veľkú prispôsobivosť rôznym typom lodí. Po ich zavedení sa rýchlo začali používať ako pohon lodí. Do 50. rokov 20. storočia dieselové motory takmer úplne nahradili parné stroje v novo skonštruovaných lodiach. Námorné dieselové motory sa stali hlavným zdrojom energie pre civilné lode, malé a stredne veľké plavidlá a konvenčné ponorky. Námorné dieselové motory možno rozdeliť na hlavné motory a pomocné motory podľa ich funkcií v lodiach. Hlavný motor sa používa ako hnacia sila lodí, zatiaľ čo pomocný motor sa používa na pohon generátorov, vzduchových kompresorov alebo vodných čerpadiel.
Námorné dieselové motory sa vo všeobecnosti delia na vysokorýchlostné, stredne rýchle a nízkootáčkové dieselové motory a hlavné ukazovatele výkonu troch typov dieselových motorov sú uvedené v tabuľke.
Úvod a aplikácia
Lodné motory väčšinou pracujú pri plnom zaťažení a niekedy pracujú pri premenlivom zaťažení. Lode sa často plavia v nerovnom teréne, takže lodné dieselové motory by mali byť schopné spoľahlivo fungovať v podmienkach pozdĺžneho sklonu 15 stupňov -25 stupňa a priečneho sklonu 15 stupňov -35 stupňa . Väčšina lodí používa naftové motory s turbodúchadlom (pozri preplňovanie spaľovacích motorov) a naftové motory bez preplňovania s nízkym výkonom sa používajú iba v malých lodiach. Väčšina nízkootáčkových dieselových motorov sú dvojtaktné motory, väčšina stredorýchlostných dieselových motorov je štvortaktných a vysokootáčkové dieselové motory majú oboje. Vyplachovacie formy lodných dvojtaktných dieselových motorov zahŕňajú spätné vyplachovanie, vyplachovanie jednosmerným prúdom portového ventilu a vyplachovanie otvoru protiľahlého piestu. Vysokovýkonné stredne a nízkootáčkové dieselové motory vo veľkej miere využívajú ako palivo ťažký olej, zatiaľ čo vysokorýchlostné dieselové motory stále väčšinou využívajú ľahkú naftu.
nízkootáčkový dieselový motor
Priamy pohon vrtule vyžaduje nižšiu rýchlosť otáčania, aby sa dosiahla vysoká účinnosť pohonu. Stredne a vysokootáčkové vznetové motory poháňajú vrtuľu cez prevodovku, ktorá býva vybavená reverzným mechanizmom na dosiahnutie reverzácie vrtule. Nízkootáčkové naftové motory a niektoré vznetové motory so strednými otáčkami sa však dokážu vrátiť späť. Stredné a vysokorýchlostné dieselové motory sú tiež poháňané elektricky prostredníctvom systému vrtule generátorového motora. Ak je potrebný vysoký výkon, je možné paralelne použiť aj viacero strojov a na navigáciu pri nízkej rýchlosti možno použiť iba jeden hlavný motor, čím sa zlepší prevádzková efektivita a spoľahlivosť. Pri inštalácii dvoch hlavných motorov na tú istú loď sa tieto rozdelia na ľavý motor a pravý motor podľa montážnej polohy a smeru vrtule.
Pracovný princíp
dvojtaktný dieselový motor
Dieselový motor, ktorý dokončí jeden pracovný cyklus prostredníctvom dvoch zdvihov piesta, sa nazýva dvojtaktný dieselový motor. Olejový motor dokončí jeden pracovný cyklus iba jednou otáčkou kľukového hriadeľa. V porovnaní so štvortaktným dieselovým motorom zlepšuje výkon a má výrazné rozdiely v špecifickej štruktúre a princípoch fungovania.
Základná konštrukcia dvojtaktného naftového motora je rovnaká ako u štvortaktného naftového motora, pričom hlavný rozdiel je vo ventilovom rozvode. Dvojtaktné dieselové motory nemajú sacie ventily a niektoré dokonca ani výfukové ventily. Namiesto toho sú v spodnej časti valca umiestnené vyplachovacie a výfukové otvory; Alebo nastavte čistiaci port a mechanizmus výfukového ventilu. A je nastavené špeciálne vyplachovacie čerpadlo poháňané pohyblivými časťami a vyplachovacia skriňa na uskladnenie stlačeného vzduchu, čo zjednodušuje štruktúru dieselového motora pomocou koordinácie medzi piestom a vzduchovým otvorom na dokončenie distribúcie vzduchu. Diagram znázorňuje princíp činnosti dvojtaktného dieselového motora. Vysávacie čerpadlo je pripevnené na jednej strane naftového motora a jeho rotor je poháňaný naftovým motorom. Vzduch je nasávaný z čerpadla, stláčaný a vypúšťaný a skladovaný vo veľkoobjemovom vyplachovacom boxe, kde udržiava určitý tlak.
4-zdvihový dieselový motor
Prácu dieselového motora zakončujú štyri procesy: nasávanie, kompresia, generovanie energie a výfuk, ktoré tvoria pracovný cyklus. Dieselový motor, v ktorom piest dokončí pracovný cyklus prostredníctvom štyroch procesov, sa nazýva štvortaktný dieselový motor. Teraz ju porovnajte s animáciou vyššie, aby ste vysvetlili jej princíp fungovania.
Prvý zdvih - sanie, jeho úlohou je naplniť valec čerstvým vzduchom. Keď začne sací zdvih, piest je v hornej úvrati a v spaľovacej komore valca stále zostáva nejaké množstvo výfukových plynov.
Keď sa kľukový hriadeľ otáča kolenom, ojnica pohybuje piestom z hornej úvrate do dolnej úvrati a súčasne pomocou prevodového mechanizmu spojeného s kľukovým hriadeľom otvára sací ventil.
Keď sa piest pohybuje smerom nadol, objem nad piestom vo valci sa postupne zväčšuje, čo spôsobuje, že tlak vzduchu vo valci je nižší ako tlak vo vnútri sacieho potrubia, takže vonkajší vzduch nepretržite napĺňa valec.
V animácii je znázornená zmena tlaku plynu vo valci s objemom valca počas procesu nasávania. Vertikálna os na obrázku predstavuje tlak plynu P a horizontálna os predstavuje objem valca Vh (alebo piestový impulz S). Tento graf sa nazýva indikátorový diagram. Tlaková krivka na obrázku predstavuje zákon zmeny tlaku plynu vo valci, keď dieselový motor pracuje. Z pôdy vidíme, že nasávanie začína a kvôli prítomnosti zvyškových výfukových plynov je o niečo vyššie ako atmosférický tlak P{{0}}. Počas procesu nasávania je v dôsledku odporu prúdenia vytváraného vzduchom prechádzajúcim cez sacie potrubie a sací ventil tlak plynu počas sacieho zdvihu nižší ako atmosférický tlak, v rozsahu od 0,085 do 0,095 MPa. Počas celého procesu nasávania zostáva tlak plynu vo valci približne konštantný.
Keď sa piest pohybuje nadol a blíži sa k dolnej úvrati, prúd vzduchu vstupujúci do valca má stále vysokú rýchlosť a veľkú zotrvačnosť. Aby sa využila zotrvačnosť prúdu vzduchu na zvýšenie miery nafukovania, sací ventil sa zatvára až potom, čo piest prejde spodnou úvraťou. Hoci sa piest v tomto čase pohybuje smerom nahor, v dôsledku zotrvačnosti prúdu vzduchu môže plyn stále naplniť valec.
Druhý zdvih - kompresia. Počas kompresie sa piest pohybuje z dolnej úvrate do hornej úvrate. Tento zdvih má dve funkcie: po prvé, zvýšiť teplotu vzduchu a pripraviť sa na samovznietenie paliva; po druhé, vytvoriť podmienky pre expanziu plynu a prácu. Keď sa piest pohybuje nahor a sací ventil sa zatvára, vzduch vo valci je stlačený. Keď sa objem zmenšuje, tlak a teplota vzduchu stále stúpajú. Tlak a vlhkosť na konci kompresie súvisia so stupňom kompresie vzduchu, teda s kompresným pomerom. Vo všeobecnosti sú tlak a teplota na konci kompresie Pc=4-8MPa, Tc=750-950K.
Teplota samovznietenia nafty je približne 543-563 K a teplota na konci kompresie je oveľa vyššia ako teplota samovznietenia nafty, čo je dostatočné na to, aby sa palivo vstrekované do valca zapálilo a spálilo. svoje vlastné.
Nafta vstreknutá do valca sa nezapáli okamžite a vznieti sa až po fyzikálno-chemických zmenách. Toto časové obdobie je približne 0.001-0,005 sekundy, známe ako perióda oneskorenia zapaľovania. Preto je potrebné začať rozprašovať rozprášené palivo do valca pod uhlom kľukového hriadeľa 10-35 stupňa skôr, ako kľukový hriadeľ dosiahne hornú úvrať a dosiahnuť najvyšší spaľovací tlak v spaľovacej komore, keď kľukový hriadeľ dosiahne {{ 4}} stupňa za hornou úvraťou, čo núti piest pohybovať sa nadol.
Tretí úder - robenie práce. Na začiatku tohto zdvihu sa spáli väčšina paliva vstrekovaného do spaľovacej komory. Pri spaľovaní sa uvoľňuje veľké množstvo tepla, čo spôsobuje prudké zvýšenie tlaku a teploty plynu. Piest sa pôsobením vysokoteplotného a vysokotlakového plynu pohybuje nadol a otáča kľukovým hriadeľom cez ojnicu, aby vykonával vonkajšiu prácu. Takže tento zdvih sa tiež nazýva silový alebo pracovný zdvih.
Keď piest klesá, objem valca sa zväčšuje a tlak plynu klesá. Pracovný zdvih končí, keď piest dosiahne spodnú úvrať a otvorí sa výfukový ventil.
V animácii stúpajúca časť čiary zmeny tlaku počas pracovného zdvihu predstavuje prudký nárast tlaku pri spaľovaní paliva vo valci a najvyšší bod predstavuje najvyšší spaľovací tlak Pz. Tlak a teplota v tomto bode sú:
Pz=6-15MPa, Tz=1800-2200K
Pomer najvyššieho spaľovacieho tlaku k tlaku na konci kompresie (Pz/Pc) sa nazýva pomer nárastu tlaku počas spaľovania, vyjadrený ako λ. Podľa rôznych typov dieselových motorov je rozsah hodnoty λ pri maximálnom výkone nasledovný: λ=Pz/Pc=1.2-2.5.
Štvrtý zdvih - výfuk. Funkciou výfukového zdvihu je vypustiť expandovaný výfukový plyn, aby sa naplnil čerstvým vzduchom a pripravil sa na nasávanie ďalšieho cyklu. Keď sa piest pracovného zdvihu dostane do blízkosti dolnej úvrate, výfukový ventil sa otvorí a piest sa pod pohonom kľukového hriadeľa a ojnice presunie z dolnej úvrate do hornej úvrate a vypustí výfukové plyny z valec. Kvôli odporu vo výfukovom systéme je na začiatku výfukového zdvihu tlak plynu vo valci 0.025-0.035 MPa vyšší ako atmosférický tlak, s teplotou Tb {{4 }}K. Aby sa znížil odpor pohybu piestu pri výfuku, výfukový ventil sa otvára pred spodnou úvraťou. Akonáhle je výfukový ventil otvorený, plyn s určitým tlakom sa okamžite vyrúti z valca a tlak vo valci rýchlo klesá. Týmto spôsobom, keď sa piest pohybuje nahor, výfukové plyny vo valci sú vypúšťané prostredníctvom pohybu piesta nahor. Aby sa využila zotrvačnosť prúdu vzduchu pri výfuku a zabezpečil sa čistý odvod výfukových plynov, výfukový ventil sa zatvára až za hornou úvraťou.
V animácii krivka zdvihu výfuku predstavuje, že tlak plynu vo valci je počas procesu výfuku takmer konštantný, ale mierne vyšší ako atmosférický tlak. Tlak Pr na konci výfukového zdvihu je približne 0.105-0.115 MPa a teplota Pr zvyškového výfukového plynu je približne 850-960 K.
Vzhľadom na skutočnosť, že sacie a výfukové ventily sa otvárajú skoro a zatvárajú neskoro; Takže na konci výfukového zdvihu a na začiatku sacieho zdvihu, keď je piest blízko hornej úvrati, je časový úsek, kedy sa sacie a výfukové ventily otvárajú súčasne, čo je reprezentované uhlom kľukového hriadeľa a tzv. uhol prekrytia ventilu.
Po skončení výfukového zdvihu začína opäť sací zdvih a celý pracovný cyklus sa opakuje podľa vyššie uvedeného procesu. Vzhľadom na to, že pracovný cyklus tohto dieselového motora je ukončený štyrmi zdvihmi piesta, teda dvoma otáčkami otáčania kľukového hriadeľa, nazýva sa štvortaktný dieselový motor.
V štyroch zdvihoch štvortaktného dieselového motora iba tretí zdvih, ktorý je pracovným impulzom, generuje energiu na vykonanie vonkajšej práce, zatiaľ čo ostatné tri zdvihy sú prípravným procesom na náročnú prácu. Aby sa to dosiahlo, musí byť na jednovalcový dieselový motor nainštalovaný zotrvačník, ktorý využíva rotačnú zotrvačnosť zotrvačníka na zabezpečenie nepretržitej a rovnomernej prevádzky kľukového hriadeľa počas všetkých štyroch zdvihov.
Štrukturálne výhody
1. Jedinečná nosná štruktúra typu rámu, vysoká tuhosť tela, malá amplitúda vibrácií a nízka hlučnosť v decibeloch.
2. Jeden valec, jeden kryt, uľahčuje údržbu vozidla a znižuje náklady na údržbu.
3. Hlavné komponenty sa neustále nakupujú globálne, čím sa dosahuje vysoká konfigurácia motora.
4. Príslušenstvo naftového motora je plne nainštalované, s chladičmi vzduchu, výmenníkmi tepla morskej a sladkej vody atď. inštalovanými na dieselovom motore pre jednoduché usporiadanie motorového priestoru.
5. Chladiaci systém naftového motora využíva vnútorný a vonkajší spôsob chladenia vodou s dvojitým obehom. Vnútorná cirkulácia využíva čerstvú vodu na chladenie dieselového motora, zatiaľ čo vonkajšia cirkulácia využíva morskú vodu na chladenie sladkej vody cez tepelný výmenník morskej sladkej vody, čo zlepšuje životnosť dieselového motora.
6. Komplexný ochranný a riadiaci systém vybavený funkčným monitorovacím prístrojom naftového motora dokáže automaticky merať a zobrazovať rýchlosť, teplotu vody, teplotu oleja a tlak naftového motora. Keď parametre dieselového motora prekročia limit, môže sa automaticky spustiť alarm a vypnúť a voliteľne môže byť vybavený prístrojom na diaľkové ovládanie.
7. Vynikajúci dizajn, využívajúci výfukové potrubie vodného plášťa na udržanie nízkej teploty v kabíne.
8. Má dobrú prispôsobivosť a je kompatibilný so zotrvačníkmi dieselových motorov série WD615C a WD618C, krytmi zotrvačníkov, monitorovacími nástrojmi naftového motora, výfukovým potrubím s vodným plášťom, čerpadlami na morskú vodu a inými komponentmi. Inštalačné rozmery dieselového motora, zotrvačníka a skrine zotrvačníka sú tiež rovnaké, čo uľahčuje prispôsobenie a údržbu.
9. Predná koncová kladka kľukového hriadeľa je vyhradená s drážkou pre kladku a spojovacou prírubou pre vonkajšie výkonové zariadenia.
