Scheeps diesel motoren

Verbrandings motoren

Scheeps diesel motoren  4 takt (slag) verbrandings motoren

De eerste motoren die er  waren, waren stoommotoren maar die namen veel ruimte in beslag en daardoor moesten de schepen grote bunkers voor de opslag van kolen hebben.

In die tijd waren de meeste schepen uitgerust met stoom  en zeilen. 

Zeilen werd op zee gedaan om de snelheid te bevorderen en om kolen uit te sparen.

Er werd op zoek gegaan naar andere vormen van mechanische aandrijving.

Er was halvewege de jaren 1800 al geexperiminteerd met een verbrandingsmotor op gas, die geleek op een stoommachine die veel brandstof verbruikte en weinig vermogen had.

Het heeft nog tot ongeveer 1880 geduurt voordat de ontwikkeling van motoren met benzine als brandstof op gang kwam.

Bovenstaande nadat de Duitsers Otto en Langen  de vierslag motor uitgevonden hadden.

Dhr. Rudolf Diesel (overigens ook een duitser) maakte eind 1800 /begin 1900 een motor die als brandstof dieselolie gebruikte en die voor die tijd een zeer laag brandstof verbruik had.

Er is door de tijd heen veel verandert aan dieselmotoren men probeert ze nog steeds  aan te passen door de motoren sneller en zuiniger te laten draaien en compakter te maken met meer vermogen.

Er zijn verschillende verbrandingsmotoren t.w:

GASMOTOREN.

BENZINEMOTOREN.

DIESELMOTOREN.

ZWARE OLIEMOTOREN.

Op deze pagina gaan we eens kijken hoe deze motor nu werkt en wat er verder voor nodig is  om deze motor goed te laten draaien.

Dieselolie als brandstof:

Wil je dieselolie in een motor tot ontbranding brengen moet deze eerst samengeperst worden om te kunnen ontsteken.

Om dat voor elkaar te krijgen moet dit op het juiste moment  zeer fijn vernevelt worden in de cilinder.

Dit gebeurt in de verstuiver waardoor de gasolie onder grote druk doorheen geperst wordt, en als nevel in de verbrandingsruimte van de cilinder komt, waardoor de verbranding ingeleid wordt.

Bovenstaande gebeurt zonder bougies die normaal gesproken vonken om een verbranding te bewerkstelligen.

Een dieselmotor heeft namelijk geen bougies.

De brandstof voor dieselmotoren woorden in diverse soorten verdeeld t.w.

Kleine snelloppende motoren wordt gasolie gebruikt.

Middensnelloppende motoren wordt dieselolie gebruikt.

Langzaamloppendemotoren wordt zwareolie gebruikt.

Kenmerken van een dieselmotor zijn:

De motor is veel zwaarder en uitgevoerd dan een bijvoorbeeld een benziene motor.

Hij is veel sterker geconstrueerd om grotere drukken te kunnen weer staan.

Daar een voortstuwings motorvoor een schip nodig heeft dan bijvoorbeeld een bezinemotor.

Na verhouding zien we ook een groot zwaar vliegwiel die is nodig om de motor door zijn compressie heen te helpen anders zou dit teveel arbeid kosten.

Oudere motoren waren zeer bewerkelijk omdat de kleppen en stootstangen etc open te zien waren moesten deze regelmatig met de hand gesmeerd worden.

Bij de nieuwe motoren is dit niet meer van toepassing daar die volledig dicht gemaakt zijn en alles gesmeerd word door een centrale smering.

Op dieselmoren zitten veel manometrs (om drukken af te lezen) en veel thermometers i.v.m temparaturen af te lezen voor koelwater smeerolie en uitlaatgassen etc.

Het vierslagproces van dieselmotor:

Het arbeidsproces:bij de dieselmotor bestaat het arbeidsproces uit vier verschillende zuigerslagen de gas wisseling word geregeld door de in en de uitlaatklep.

De inlaatslag:

Dedraaiende krukbeweegt de zuiger naar beneden hierdoor ontstaat er in de cilinder een volume vergroting zodater een onderdruk optreed.

Door de geopende inlaatklep kan nu de verse verbrandingsluchtvan buiten toestromen

Als de zuiger ongeveer in bodem staat begint de inlaat klep te sluiten als de kruk ongeveer 25graden door de bodem is gedraait is de inlaatklep geheel gesloten.

De compressieslag:

Als de inlaatklep op 25N.B graden na bodem geheel sluit beweegt de zuiger al naar boven.

Alle kleppen staan nu dicht het volume boven de zuiger word kleiner waardoor de druk stijgt .

Aan het eind van de compressie is de druk minstens 40 bar en de temparatuur 500 a 600 graden.

Een aantal graden voor top bijvoorbeeld 10 gradenword nu begonnen met het inspuiten

van de brandstof.

Deze voorinspuiting is ndig omdat het even duurt voordat de brandstof ontsteekt.

Als dezuiger in top staat moet de verbranding beginnen.

De ontstekingsvertraging bedraagtvoor dieselolie in een scheepsdieselmotor meestal

1/200 seconde.

Een snel draaiende motor legt in die1/200 seconde natuurlijk meer krukgraden af dan een langzaam draaiende motor.

De hoek van voorinspuiting hangt daarom van het toerental af.

Als vuistregelrekent men 3graden voorinspuiting voor elke 100 omwentelingen per minuut die de motor maakt.

De 10 graden die we in het voorbeeld gebruiken is dan alleen maar een voorbeeld

in de praktijk zal elke motor zijn eigen hoek van voorinspuiting hebben die te vinden is in  het instructieboek van de fabriek uit.

De arbeidslag:

De arbeidslag begint als de zuiger in top sraat en naarbeneden zal bewegen.

Debedoeling is dat de verbranding begint bij de top stand van de zuiger.

De temparatuur loopt daarbij op van 500a 600 graden tot 1500graden.

Er komt dus zo n 1000 graden bij.

Door deze temparatuurstijging neemt de druk ook toe en wel met 15 a 20 bar.

Bij een eindcompressiedruk van 40 bar kan de verbrandingsdruk dan 55 a 60 bar zijn.

Bij een eindcompressiedruk van 70 bar kan de verbrandingsdruk 85 a 90 bar zijn.

Door de hoge druk van de verbrandingsgassenword de zuigernu met een grtote kracht naar beneden gedreven.

Als de motor vol belast is duurt de gehele brandstofinspuiting20 graden.

Bij een voorinspuiting evenredig korter.

Als de kruk60 graden door top is gekomen moet de verbranding afgelopen zijn.

Is dit niet het geval dan is er sprake van naverbranding.

Hierdoor kan de motor gemakelijk over verhit raken.

In het bijzonder de uitlaatklep bovendien levert demotor niet voldoende vermogen.

Alle brandstof di na 60 graden door de top pas verbrand kan op het eerste deel van de arbeidslag geen arbeid leveren.

Als de kruk op ongeveer40 graden voor bodem is aangekomen begint de uitlaatklep al te openen.

Kleppen hebben nu eenmaal een zeker aantal krukgraden de tijd nodig om te openen en te sluiten.

De uitlaatklep gaat echter extra vroeg open om de verbrandingsgassen de kans te geven door hun eigen druk al voor een deel uit de cilinder te stromen.(de zogenaamde vooruitlaat).

De uitlaatslag:

De zuiger beweeegdt naar boven en duwt de nog aanwezige verbrande gassen voor zich uit door de geopende uitlaatklep de uitlaatleiding in.

Doordat de uitlaatklep al even eerder open gegaan is staat er weinig of geen druk meer op de afvoer gassen zodat de uitlaatslag maar weinig arbeid kost.

Aan het einde van de uitlaatslag ongeveer 25 graden voor top begint de inlaatklep te openen zodat deze bij het begin van de volgende slag(en dat is natuurlijk de inlaatslag)

in elk geval vol open staat.

Daar ook de uitlaatklep tijd nodig heeft om te sluiten is het zo dat deze pas helemaal sluit als de zuiger al weer aan de volgende(inlaatslag) begonnen isen wel op ongeveer 15 graden na top.

Hieruit blijkt dat de kleppen van een vierslagmotor even tegelijkertijd open staan terwijl de ene al bezig is om open te gaan is de andere nog niet dicht.

Bij een vol belaste vierslagdieselmotorbedraagt de temparatuur van de uitlaat gassen

ongeveer 400 graden.

In verband met het matriaal van de uitlaatklep mag in geval van kleine storingen een uiters maximum van 450 graden.(tegenwoordig liggen deze temparaturen ongeveer 80 graden hoger).

Korte tijd toegelaten worden.

De cycles van een motor noemen we een krukweg diagram:(kleppendiagram).

I.O is inlaatklep opent.

I.S inlaatklep sluit.

G.D.V grens der verbranding:indien er daarna nog brandstof verbrandt is er sprake van naverbranding.

U.O is uitlaatklep opent.

U.S isuitlaatklep sluit.

V.I isvoorinspuiting.

E.I is eindeinspuiting.

De gaswisseling begint bij U.O en eindigt bij I.S van de volgende periode van vier zuigerslagen.