İki zamanlı dizel motor - Two-stroke diesel engine

Nordberg iki zamanlı radyal dizel motor eskiden bir kullanılan pompa istasyonu at Gölü Okeechobee

Bir , iki zamanlı dizel motor bir bir içten yanmalı motor kullanan bir sıkıştırma kontağı a, iki zamanlı yanma çevrimi. 1899 yılında Hugo Güldner tarafından icat edilmiştir .

Olarak sıkıştırma ateşleme hava ilk önce sıkıştırılır ve ısıtılır; yakıt daha sonra silindire püskürtülür ve kendi kendine tutuşmasına neden olur . İki zamanlı çevrim, [dört zamanlı] çevrimin ek egzoz ve endüksiyon darbelerine gerek kalmadan, piston silindir içinde her yükselip alçaldığında bir güç darbesi sağlamak için yakıtı ateşler.

Tarih

İlk çalışan dizel motorun tasarımcısı Imanuel Lauster'a göre , Diesel dizel motor için asla iki zamanlı prensibi kullanmayı amaçlamadı. Hugo Güldner'in iki zamanlı dizel motoru icat ettiğine inanılıyor. 1899'da ilk operasyonel iki zamanlı dizel motorunu tasarladı ve MAN , Krupp ve Diesel'i bu motoru her biri ℳ 10.000 ile inşa etmeye ikna etmeye ikna etti . Güldner'in motorunda 175 mm'lik bir iş silindiri ve 185 mm'lik bir süpürme silindiri vardı; her ikisi de 210 mm'lik bir vuruşa sahipti. Belirtilen güç çıkışı 12 PS (9 kW; 12 hp) idi. Şubat 1900'de bu motor ilk kez kendi gücüyle çalıştı. Ancak, sadece 6,95 PS (5 kW; 7 hp) gerçek güç çıkışı ve 380 g·PS -1 ·h -1 (517 g·kW -1 ·h -1 ) yüksek yakıt tüketimi ile kanıtlamadı. başarılı olması için; Güldner'in iki zamanlı dizel motor projesi 1901'de terk edildi.

1908'de MAN Nürnberg , deniz kullanımı için tek etkili pistonlu iki zamanlı dizel motorlar sundu , MAN Nürnberg'in ilk çift etkili pistonlu motoru 1912'de bir elektrik santrali için yapıldı. MAN Nürnberg , Hamburg'daki Blohm + Voss ile işbirliği içinde 1913/1914'te deniz kullanımı için ilk çift etkili pistonlu iki zamanlı motoru üretti. Paul Henry Schweitzer, karşıt pistonlu iki zamanlı dizel motorların ilk olarak Hugo Junkers tarafından icat edildiğini savunuyor . I. Dünya Savaşı sırasında MAN Nürnberg, nominal gücü 12.400 PS (9.120 kW; 12.230 hp) olan altı silindirli, çift etkili pistonlu, iki zamanlı bir dizel motor üretti. MAN, iki zamanlı dizel motor bölümünü 1919'da Nürnberg'den Augsburg'a taşıdı.

1939'a gelindiğinde, birkaç iki zamanlı dizel türü yaygın olarak kullanılıyordu ve diğerleri yüksek güçlü uygulamalar için geliştiriliyordu.

Birkaç iki zamanlı uçak dizel motoru konseptinden Junkers Jumo 205 , toplamda yaklaşık 900 ünite ile önemli miktarlarda üretilen tek tipti . 1939'da tanıtılan tasarım konsepti ilk olarak 1914'te önerildi. Tasarım birçok ülkede lisanslı olarak üretildi. Benzinli yakıt enjeksiyon teknolojisindeki müteakip gelişmeler, iki zamanlı uçak motorunu geçersiz kıldı. Daha büyük Jumo 204'ün lisanslı bir versiyonu olan Napier Culverin üretime alınmamış olsa da , daha sonra Napier Deltic , banka başına üç silindirli yeniden tasarlanmış bir üçgen düzenlemeyi birleştirdi ve savaş sonrası dönemde lokomotif ve denizcilik uygulamalarında başarıyla benimsendi. .

1923'ten 1982'ye kadar MAN, iki zamanlı deniz motorları için ters akış süpürme sistemini kullanıyordu. 1945'ten itibaren, ram indüksiyon etkisi için bir sürgülü valf kuruldu ve 1954'ten itibaren ara soğutmalı sabit gaz akışı süper şarjı kullanıldı. Süper şarj, dört süper şarj yönteminin kombinasyonu ile sağlandı: krank mili tahrikli kök tipi süper şarj cihazı, turbo süper şarj cihazı, motor pistonlarının alt kısımları ve bir elektrik motoruyla çalışan süper şarj cihazı. Ram indüksiyon etkisi için sürgülü valfin sonunda başarısızlığa meyilli olduğu kanıtlandı ve 1960'ların başlarında aşırı şarj oranlarının artmasıyla eski hale getirildi. 1980'lerin başında, tüm büyük iki zamanlı dizel motor üreticileri, ters akış süpürmeden tek akışlı süpürmeye geçti, çünkü ikincisi daha karmaşık olmasına rağmen daha yüksek motor verimliliğine ve dolayısıyla daha düşük yakıt tüketimine izin veriyor.

1930'larda General Motors Research Corporation'da ve GM'nin yan kuruluşu Winton Engine Corporation'da çalışan Charles F. Kettering ve meslektaşları, yolda kullanım için çağdaş dört motordan çok daha yüksek güç-ağırlık oranlarına ve çıkış aralığına sahip iki zamanlı dizel motorlar tasarladılar. - zamanlı dizeller. İki zamanlı dizel motorun ilk mobil uygulaması, 1930'ların ortalarındaki dizel düzeneklerle yapıldı. Devam eden geliştirme çalışmaları , 1930'ların sonlarında lokomotif ve denizcilik uygulamaları için geliştirilmiş iki zamanlı dizellerle sonuçlandı . Bu çalışma , 1940'larda ve 1950'lerde Amerika Birleşik Devletleri'nde demiryollarının dizelleştirilmesinin temelini attı .

Yirminci yüzyılın sonlarına doğru, 2015 yılı itibarıyla geliştirilmekte olan Superior Air Parts Gemini Diesel 100 gibi iki zamanlı örneklerle uçak dizel motorlarına ilgi yeniden canlandı .

özellikleri

Dizel veya yağlı motorlar

Ana madde: Dizel motor

Dizel motorun belirleyici özelliği, sıkıştırma ateşlemesine dayanmasıdır . Hava sıkıştırıldıkça ısınır. Yakıt daha sonra sıcak, basınçlı havaya enjekte edilir ve kendiliğinden tutuşur. Bu, esas olarak havadan oluşan yağsız bir karışımla çalışmasına izin verir. Yüksek sıkıştırma oranı ile birlikte bu, benzinli veya benzinli Otto motordan daha ekonomik olmasını sağlar . Ayrıca teslimattan önce hava ve yakıtı karıştırmak için bir karbüratör veya bir buji veya başka bir ateşleme sistemi gerektirmez. Diğer bir sonuç, hızı ve güç çıkışını kontrol etmek için hava akışının kısılmaması, ancak her çevrimde yalnızca püskürtülen yakıt miktarının değiştirilmesidir.

İki zamanlı çevrim

Ana madde: İki zamanlı motor
MAN B&W iki zamanlı dizel deniz motorunun kesit modeli , piston kolu bir çaprazkafa bağlı

İki zamanlı çevrimde, içten yanmalı motor çalışmasının dört aşaması (emme, sıkıştırma, ateşleme, egzoz) krank milinin bir 360° devrinde meydana gelirken, dört zamanlı bir motorda bunlar iki tam devir alır. Sonuç olarak, iki zamanlı çevrimde aşamalar, motorun çalışmasının çoğu boyunca örtüşür. Bu, termodinamik ve aerodinamik süreçlerini daha karmaşık hale getirir . Dört zamanlı silindir yalnızca her devirde ateşleme yaptığından, iki zamanlı çevrimin güç çıkışı teorik olarak iki katıdır. Ancak, süpürme kayıpları bu avantajın pratikte elde edilmesini zorlaştırmaktadır.

  • Piston alt ölü noktaya (BDC) yakın olduğunda emme başlar . Hava kabul edilir silindirin silindir duvarındaki bağlantı noktaları (no orada emme valfleri ). Tüm iki zamanlı dizel motorların çalışması için yapay aspirasyon gerekir ve silindiri hava ile doldurmak için mekanik olarak tahrik edilen bir üfleyici veya bir turbo kompresör kullanır. Emmenin erken evresinde, hava yükü aynı zamanda önceki güç darbesinden kalan yanma gazlarını dışarı atmak için kullanılır, bu işlem süpürme olarak adlandırılır .
  • Piston yükseldikçe, havanın giriş yükü sıkıştırılır. Üst ölü noktanın yakınında, yakıt püskürtülür, bu da yükün aşırı yüksek basıncı ve pistonu aşağı doğru hareket ettiren sıkıştırma tarafından oluşturulan ısı nedeniyle yanmaya neden olur. Piston silindir içinde aşağı doğru hareket ettikçe, yüksek basınçlı yanma gazlarını dışarı atmak için egzoz portunun açıldığı bir noktaya ulaşacaktır. Bununla birlikte, mevcut iki zamanlı dizel motorların çoğu, üste monte edilmiş popet valfler ve tek akışlı süpürme kullanır. Pistonun aşağı doğru devam eden hareketi, silindir duvarındaki hava giriş portlarını açığa çıkaracak ve çevrim yeniden başlayacaktır.

İki zamanlı dizeller

Çoğu EMD ve GM (yani Detroit Diesel ) iki zamanlı motorda, çok az parametre ayarlanabilir ve kalanların tümü motorların mekanik tasarımı ile sabitlenir. Süpürme portları, BDC'den önce 45 dereceden, BDC'den sonra 45 dereceye kadar açıktır (bu parametre, piston portlu motorlarda BDC'ye göre simetriktir). Kalan, ayarlanabilir parametreler egzoz valfi ve enjeksiyon zamanlaması ile ilgilidir (bu iki parametre TDC veya bu nedenle BDC ile ilgili simetrik değildir), yanma gazı egzozunu en üst düzeye çıkarmak ve şarj havası alımını en üst düzeye çıkarmak için kurulmuştur. Tek bir eksantrik mili, popet tipi egzoz valflerini ve Ünite enjektörünü üç lob kullanarak çalıştırır: egzoz valfleri için iki lob (en küçük motorlarda iki valf veya en büyük motorlarda dört valf ve ünite enjektörü için üçüncü bir lob).

EMD iki zamanlı motorlara özel ( 567 , 645 ve 710 ):

  • Güç stroku TDC'de başlar ([0°]; yakıt enjeksiyonu TDC'yi 4° [356°] yönlendirir, böylece yakıt enjeksiyonu TDC tarafından veya çok kısa bir süre sonra tamamlanır; yakıt püskürtüldüğü kadar hızlı tutuşur) , güç strokundan sonra egzoz valfleri açılır, böylece yanma gazı basıncını ve sıcaklığını büyük ölçüde azaltır ve silindiri 103°'lik bir güç strok süresi için süpürme için hazırlar .
  • Atma , 90 derecelik bir atma süresi için 32° sonra, BDC–45° [135°]'de başlar ve BDC+45° [225°]'de biter ; süpürme portlarının açılmasındaki 32°'lik gecikme (güç strokunun uzunluğunu kısıtlar) ve süpürme portları kapatıldıktan sonraki 16°'lik gecikme (böylece sıkıştırma strokunu başlatır), süpürme etkinliğini maksimuma çıkarır, böylece motor gücü çıkışını maksimuma çıkarırken, minimuma indirir. motor yakıt tüketimi.
  • Süpürmenin sonuna doğru, tüm yanma ürünleri silindirden dışarı çıkmaya zorlandı ve yalnızca "şarj havası" kaldı (çalışma, ortamın biraz üzerinde şarj havası endüksiyonu için Roots üfleyiciler veya EMD'nin tescilli turbo kompresörü ile gerçekleştirilebilir, normal çalışma koşulları altında ve normal çalışma koşulları altında bir üfleyici ve turboşarj olarak hareket eden ve ortamın önemli ölçüde üzerinde şarj havası endüksiyonu için ve turboşarj, aynı deplasmana sahip Roots-blown motorlara göre yüzde 50 maksimum nominal güç artışı sağlar) .
  • Sıkıştırma darbesi , 119°'lik bir sıkıştırma darbesi süresi için 16° sonra, BDC+61° [241°] 'de başlar.
  • Gelen EFI motorları -equipped, elektronik olarak kontrol edilen birim enjektör hala mekanik olarak tahrik edilen; piston tipi enjektör pompasına beslenen yakıt miktarı, geleneksel birim enjektörlerinde olduğu gibi geleneksel Woodward PGE regülatörü veya eşdeğer motor regülatörü yerine motor kontrol ünitesinin (lokomotiflerde, lokomotif kontrol ünitesinde) kontrolü altındadır .

GM iki zamanlı ( 6-71 ) ve ilgili yol/yol dışı/deniz iki zamanlı motorlarına özel:

  • Aynı temel hususlar kullanılmaktadır (GM/EMD 567 ve GM/Detroit Diesel 6-71 motorları aynı zamanda ve aynı mühendisler ve mühendislik yöneticileri ekibi tarafından tasarlanmış ve geliştirilmiştir).
  • Tüm EMD ve Detroit Diesel motorları turboşarj kullanırken, yalnızca bazı EMD motorları bir turbo kompresör sistemi kullanır; Bazı Detroit Diesel motorları, bazı durumlarda ara soğutmalı geleneksel bir turboşarj ve ardından olağan Roots üfleyici kullanır, çünkü bir turbo kompresör sistemi, maliyet açısından çok hassas ve oldukça rekabetçi bazı uygulamalar için çok maliyetli olacaktır.

yakıtlar

Dizel motorlarda kullanılan yakıtlar , kıvılcım ateşlemeli motorlarda kullanılan benzin veya benzinden daha ağır hidrokarbon yağlarından oluşur , bu da onları daha yüksek parlama noktası ile daha az uçucu hale getirir ve daha yüksek enerji yoğunluğu sağlar . Bu nedenle, belirli bir miktarda enerji için daha az hacim işgal etmek ve işgal etmek daha kolay ve daha güvenlidir. İki zamanlı dizeller, genellikle standart dizel yakıtlardan daha ağır derecelerde akaryakıt yakar .

Deniz taşıtları için iki zamanlı dizel deniz motorlarında, en yaygın yakıtlar artık yağlardır . Günter Mau, bu tür yakıtlar için tek tip standartların bulunmadığını ve bu nedenle, Marine Intermediate Fuel , Heavy Fuel Oil , Marine Bunker Fuel ve Bunker C Fuel dahil olmak üzere birçok farklı konuşma diline sahip olduklarını savunuyor . Jumo 205 iki zamanlı dizel uçak motorunda da ağır akaryakıtlar kullanıldı. 1960'larda, kalıntı yağlar "rafineri atıkları temelinde hazırlandı". Kalıntı yağlar, yüksek viskozite ve düşük setan sayıları ile çok düşük kalitededir , ancak ucuzdur ve dolayısıyla kullanımı ekonomiktir.

Önemli üreticiler

Bir Heemaf jeneratörü kullanan Brons iki zamanlı V8 dizel motor

Notlar

Referanslar

alıntılar

bibliyografya

  • Mau, Günter (1984), Handbuch Dieselmotoren im Kraftwerks- und Schiffsbetrieb , Springer-Vieweg, Braunschweig/Wiesbaden 1984, ISBN  978-3-528-14889-8 .
  • Sass, Friedrich (1962), Geschichte des deutschen Verbrennungsmotorenbaus von 1860 bis 1918 , Springer, Berlin/Heidelberg 1962, ISBN  978-3-662-11843-6 .

daha fazla okuma