Spalinowy silnik trakcyjny a. Rodzaje silników spalinowych stosowanych w pojazdach trakcyjnych



Pobieranie 224.84 Kb.
Strona3/3
Data28.04.2016
Rozmiar224.84 Kb.
1   2   3

Układ smarowania. Zadaniem układu smarowania jest stałe doprowadza­nie odpowiedniej ilości oleju do trących się części silnika i następnie od­prowadzanie tego oleju do specjalnego zbiornika (miski olejowej), skąd po ochłodzeniu wraca on do miejsc smarowanych w silniku. W każdym układzie smarowania odbywa się więc nieustanne krążenie oleju.

Zasadniczym zadaniem oleju w silniku jest zmniejszenie tarcia i zużycia się trących części silnika. Oprócz tego zasadniczego zadania olej spełnia jeszcze rolę czynnika chłodzącego nagrzewające się w czasie pracy części silnika oraz uszczelnia powierzchnie współpracujące i chroni części silnika przed korozją.

W czterosuwowych silnikach spalinowych spotyka się kilka syste­mów smarowania. Najbardziej obecnie rozpowszechniony jest system smarowania pod ciśnieniem, którego uproszczony schemat przed­stawia rysunek 33.
Rys. 33, Schemat smarowania pod ciśnieniem

Zębata pompa olejowa 1 zasysa olej z miski olejowej i tłoczy go pod stale panującym ciśnieniem przez filtr olejowy 3 do łożysk głównych wału korbowego, a stąd — kanałami przewierconymi w ramionach wału korbowego - do łożysk korbowych. Wskaźnik ciśnienia oleju 4 włączony w układ smarowania pozwala obserwować ciśnienie panujące w układzie. Zawór redukcyjny (przelewowy) 2 ma za zadanie utrzymywać w układzie smarowania odpowiednie stałe ciśnienie, niezależnie od gęstości oleju i stopnia zużycia łożysk, oraz nie dopuścić do nadmiernego wzrostu ciśnienia w przewodach olejowych, co mogłoby doprowadzić do uszko­dzenia tych przewodów. Kulkowy lub tłoczkowy zawór redukcyjny, który umieszcza się albo na przewodzie tłoczącym, albo bezpośrednio w pompie olejowej, otwiera się samoczynnie przy wzroście ciśnienia po­nad ustaloną wartość i pozwala wypłynąć z układu smarowania takiej ilości oleju, jakiej ubytek jest konieczny do utrzymania właściwego ci­śnienia w przewodach.

W układzie przedstawionym na rysunku 33 olej doprowadzany jest pod ciśnieniem tylko do łożysk głównych i korbowych wału korbowego. Częściej jednak olej doprowadza się pod ciśnieniem również i do innych trących się części silnika.

System suchej miski olejowej zbliżony jest do systemu smarowania pod ciśnieniem. Różnica między tymi systemami polega na tym, że w systemie suchej miski olej znajduje się nie w misce olejowej silnika, lecz w Osobnym zbiorniku, oddzielonym od silnika. Układ smaro­wania ma dwie pompy olejowe. Jedna z nich zasysa olej ze zbiornika oleju i wtłacza go przewodami do wszystkich miejsc smarowania. Spły­wający olej gromadzi się na dnie miski olejowej silnika, skąd druga pompa zasysa go i przetłacza z powrotem do zbiornika oleju. Druga pompa o charakterze ssącym ma wydajność o 50 do 100% większą niż pierwsza, gdyż zasysa z miski olejowej mieszaninę oleju z pianą.

System suchej miski olejowej ma w stosunku do innych systemów smarowania wiele zalet. Zapewnia on szczególnie dobre warunki chłodze­nia i filtrowania oleju, silnik może pracować w dowolnym położeniu i przy stosunkowo małej ilości oleju w układzie, dolewanie oleju w czasie pracy silnika nie sprawia trudności, a przez cały czas pracy silnika można obserwować poziom oleju. Wysokość silnika jest przy tym systemie mniejsza, ponieważ niepotrzebna jest głęboka miska olejowa.

Zasadniczym zespołem układu smarowania jest pompa olejowa, której zadaniem jest doprowadzanie oleju ze zbiornika oleju (miski ole­jowej) do głównego przewodu olejowego, skąd olej rozchodzi się dalej do wszystkich elementów smarowanych silnika. Ze względu na prostotę, bu­dowy i niezawodność działania najszersze zastosowanie znalazły pompy olejowe zębate o uzębieniu zewnętrznym. Przekrój ta­kiej pompy przedstawia rysunek 34.



Rys. 34. Przekrój podłużny zębatej pompy olejowej

Pompa składa się z dwu jednakowych kół zębatych 1 i 2 umieszczo­nych w kadłubie 3. Wałki kół zębatych ułożyskowane są w kadłubie 3 i w pokrywie 4 za pośrednictwem tulejek brązowych 5. Napęd pompy następuje za pośrednictwem koła zębatego (nie uwidocznione na rysun­ku), osadzonego na wałku koła zębatego l za pomocą wpustki 6 i zabez­pieczonego nakrętką 7. Olej zasysany przez pompę i napływający do niej od strony wlotowej zabierany jest przez zęby kół zębatych obraca­jących się w przeciwnych kierunkach, przenoszony wzdłuż wewnętrz­nych ścianek kadłuba i wyciskany do kanału wylotowego. Kanałem tym olej dostaje się dalej do głównego przewodu olejowego.

Pompa olejowa napędzana jest najczęściej z wału rozrządczego za po­mocą przekładni zębatej.

Olej znajdujący się w układzie smarowania ulega stopniowemu zanie­czyszczeniu i po pewnym czasie musi być usunięty z silnika i zastąpiony świeżym. Aby zmniejszyć ujemne działanie brudnego oleju, konieczne jest stale oczyszczanie oleju w czasie pracy silnika. Oczyszczanie to następuje w kilku miejscach układu smarowania. Pierwszym takim miejscem jest otwór wlewu oleju, wyposażony najczęściej w oczyszczacz siatkowy, zatrzymujący zanieczyszczenia, które mogą znaj­dować się w świeżym oleju wlewanym do silnika. Olej oczyszczany jest następnie w filtrze wstępnego oczyszczania, znajdu­jącym się w misce olejowej, przed otworem wlotowym do pompy olejo­wej. Ostatnim wreszcie miejscem oczyszczania oleju jest filtr do­kładnego oczyszczania, umieszczony na zewnątrz silnika.

Umieszczenie filtru w układzie smarowania może być różnorakie. W układzie szeregowym wszystek olej przechodzi przez filtr. W układzie równoległym strumień oleju tłoczonego przez pompę rozgałęzia się: część oleju płynie do filtru i powraca do miski olejowej lub jest kierowana do smarowania pewnych elementów, a druga część płynie bezpośrednio do łożysk głównych, nie przechodząc przez filtr. W układach kombinowanych stosuje się dwa filtry: jeden — włączony szeregowo przepuszcza wszystek olej, a drugi — włączony równolegle, zwykle bardziej gęsty, przepuszcza tylko część oleju.

Oprócz filtrów siatkowych, stosowanych ostatnio coraz rzadziej, najbardziej popularne są filtry szczelinowe i tkaninowe. Używane są również filtry magnetyczne.

Do miejsc smarowanych olej tłoczony jest poprzez przewody olejowe. Jako przewody olejowe służą specjalne kanały wywiercane kadłubie silnika, wale korbowym, korbowodzie i w innych elementach silnika, bądź też ciągnione rurki miedziane, mosiężne lub stalowe. Rurki są często wtapiane w kadłub. Główny przewód olejowy, z którego olej rozchodzi się do wszystkich elementów smarowania, ma zwykle większą średnicę niż pozostałe przewody i usytuowany jest wzdłuż silnika.

Podczas pracy silnika olej nagrzewa się, wskutek czego ulega on rozrzedzeniu i pogarszają się jego własności smarne. Aby utrzymać temperaturę oleju w odpowiednich, najdogodniejszych granicach, stosuje się chłodzenie oleju. Można je przeprowadzić różnymi sposobami. Najprostszym sposobem jest stosowanie miski olejowej z materiału o dużej przewodności cieplnej (np. aluminium) lub z cienkiej blachy. Można również zwiększyć powierzchnię chłodzenia przez użebrowanie miski olejowej. Niektóre rozwiązania przewidują przewietrzanie miski olejowej strumieniem po­wietrza płynącego od wentylatora zainstalowanego w układzie chłodzenia.

Największą intensywność chłodzenia uzyskuje się przez umieszczenie układzie smarowania specjalnej chłodnicy oleju z samoczynną regulacją ilości przepływającego przez nią oleju. Chłodnice takie w zależ­ności od tego, czy w procesie chłodzenia pośredniczy powietrze, czy też woda, dzielimy na powietrzne i wodne. Chłodnice oleju umieszcza się z reguły na przewodzie tłocznym, tzn. między pompą olejową a silnikiem, w systemie zaś z suchą miską olejową — między pompą ssącą a zbiorni­kiem oleju.

W układach smarowania znajdują się również urządzenia za­bezpieczające bezawaryjną pracą silnika. Urządzenia te chronią silnik przed zbyt niskim ciśnieniem oleju oraz przed zbyt niską i zbyt wysoką temperaturą oleju. W przypadku przekroczenia określonych war­tości ciśnienia lub temperatury oleju urządzenia automatycznie zatrzymu­ją silnik bądź przestawiają go na prace, przy biegu jałowym.

W układach smarowania systemem suchej miski olejowej stosowane są dodatkowe urządzenia zabezpieczające, które nie pozwalają na urucho­mienie silnika dopóty, dopóki w układzie smarowania nie zostanie wy­tworzone odpowiednie wstępne ciśnienie oleju.




Układ chłodzenia. Zadaniem układu chłodzenia jest odprowadzanie nadmiaru ciepła ze ścianek cylindra, głowicy, tłoka i zaworów w takich jednak granicach, aby nie nastąpiło ani przegrzanie silnika, ani też nad­mierne jego ochłodzenie.

Konieczność odprowadzania z silnika spalinowego podczas pracy zna­cznych ilości ciepła jest wywołana wysokimi temperaturami, jakie wstają w silniku przy spalaniu paliwa. Temperatury te dochodzą 2800ºC. Gorące gazy spalinowe stykają się bezpośrednio z gładzią cylindrową, tłokiem, głowicą i zaworami.

Gdyby części te nie były chłodzone, ogrzewałyby się do bardzo wyso­kiej temperatury, co wywołałoby bardzo niepożądane i szkodliwe dla sil­nika następstwa.

Z drugiej jednak strony temperatura silnika nie może być zbyt niska, gdyż powoduje to spadek sprawności silnika, wzrost strat na tarcie wsku­tek gęstnienia oleju oraz częściowe skraplanie się odparowanego paliwa na zimnych ściankach cylindrów w postaci kropelek i spłukiwanie oleju z gładzi cylindrów.

Ciepło odprowadzane przez układ chłodzenia ze ścianek cylindra i gło­wicy bezpośrednio, a z tłoków i zaworów — pośrednio, oddawane jest otaczającemu powietrzu, przy czym prędkość odprowadzania i oddawania tego ciepła powinna być jednakowa. Wolniejsze oddawanie ciepła otacza­jącemu powietrzu niż odprowadzanie ciepła ze ścianek cylindra i głowicy prowadzi do przegrzania silnika, a szybsze oddawanie ciepła — do nad­miernego ochłodzenia silnika.

Stosuje się dwa zasadnicze systemy chłodzenia:



  1. za pomocą powietrza (chłodzenie bezpośrednie);

  2. za pośrednictwem cieczy (zazwyczaj wody).

Chłodzenie powietrzne, przy którym zewnętrzne ścianki cylin­drów owiewane są bezpośrednio strumieniem powietrza, stosowane jest w pojazdach trakcyjnych rzadko i tylko przy silnikach małej mocy.

Silniki pojazdów szynowych chłodzone są zwykle wodą. Chłodzenie wodne jest bardziej równomierne niż powietrzne i mniej uzależnione od warunków zewnętrznych. W systemie tym ciepło odbierane jest od zewnętrznych powierzchni cylindrów, głowicy i komór zaworowych przez strumień wody, która oddaje z kolei ciepło otaczającemu powietrzu za pośrednictwem chłodnicy. Głowica i cylindry mają podwójne ścianki, między którymi krąży woda tworząc tzw. płaszcz wodny.

Obieg wody chłodzącej jest zamknięty: woda nagrzana w komorach bloku cylindrów i głowicy przepływa przewodem do chłodnicy, gdzie zo­staje ochłodzona, i wraca drugim przewodem do komór wodnych cylin­dra i głowicy. Po odebraniu ciepła od ścianek cylindrów i głowicy woda ogrzewa się ponownie i znowu płynie do chłodnicy. Woda krąży nieustan­nie w układzie chłodzenia silnika.

Krążenie wody może być wywołane samoczynnie lub przymusowo i z tego względu rozróżniamy dwa rodzaje chłodzenia wodnego:



  1. chłodzenie wodne samoobiegowe (termosyfonowe);

  2. chłodzenie wodne o obiegu przymusowym.

Ze względu na małą intensywność krążenia wody przy chłodzeniu samoobiegowym, w pojazdach trakcyjnych stosuje się z reguły chło­dzenie wodne o przymusowym obiegu wody. Przyspieszenie ruchu wody uzyskuje się za pomocą pompy wodnej.

Schemat układu chłodzenia o przymusowym obiegu wody, zastosowa­nego w dwunastocylindrowym silniku, przedstawiony jest na rysunku 35. Kierunek obiegu wody wskazują strzałki. Układ zawiera odśrodkowa pompę wodną l, włączoną między zbiornik wyrównawczy a dolną część komory wodnej bloku cylindrów. Zadaniem zbiornika wyrównawczego



Rys. 35. Schemat układu chłodzenia dwunastocylindrowego silnika spalinowego

jest stałe utrzymywanie układu chłodzenia w stanie całkowitego napeł­nienia. W chłodnicy woda chłodzona jest strumieniem powietrza płyną­cym między rurkami chłodnicy i wytwarzanym pracą wentylatora. Prze­wody 4 odprowadzają wytwarzającą się w układzie parę do przewodów powrotnych 2 i 3, gdzie ulega ona skropleniu i razem z wodą ogrzaną w komorach wodnych cylindrów i głowicy przepływa do górnego zbior­nika chłodnicy.

Do regulowania stopnia nagrzania wody chłodzącej stosuje się dodatkowe urządzenia, umożliwiające utrzymanie temperatury silnika w pew­nych określonych i najkorzystniejszych dla danego silnika granicach, Temperatury te wahają się zależnie od typu silnika w granicach od 75 do 110ºC. Do urządzeń regulujących należą żaluzje, termostaty i urządze­nia do samoczynnego wyłączania wentylatorów chłodnicy.

Żaluzje są to zasłonki osłaniające chłodnicę od strony zewnętrz­nej. Zamykając lub otwierając w różnym stopniu żaluzje można zmieniać wielkość strumienia powietrza płynącego przez chłodnicę. Sterowa­nie żaluzjami może odbywać się mechanicznie za pomocą cięgieł, linek i łańcuchów bądź sprężonego powietrza lub samoczynnie - za pomocą termostatów, w zależności od temperatury wody.

Termostaty są to przyrządy, które połączone z odpowiednim za­worem przesłaniają — zależnie od temperatury wody — w większym lub mniejszym stopniu kanał wylotowy wody z głowicy silnika i w ten sposób przepuszczają większą bądź mniejszą ilość wody do chłodnicy.

Urządzenia do samoczynnego wyłączania wenty­latorów chłodnicy przerywają automatycznie pracę wentylatorów na przykład zaraz po rozruchu silnika, co przyśpiesza nagrzanie silnika do temperatury wymaganej w początkowym okresie pracy.

Rysunek 36 przedstawia schemat układu chłodzenia silnika w loko­motywie spalinowej manewrowej. Odśrodkowa, pompa wodna 8 tłoczy wodę chłodzoną w chłodnicy 2 do silnika I. Po przejściu przez cylindry



Rys. 36. Schemat układu chłodzenia silnika w lokomotywie spalinowej

i głowice silnika oraz po odebraniu ciepła od ścianek cylindrów i głowic woda wraca górnym przewodem powrotnym do chłodnicy 2. W chłodnicy woda jest chłodzona strumieniem powietrza wytwarzanym przez wenty­lator, który zasysa powietrze od czoła lokomotywy. Powietrze po przejś­ciu przez chłodnicę ulatuje na zewnątrz kanałem 3. Między chłodnicą 2 a pompę wodną 8 włączony jest zbiornik wyrównawczy 7. Wentylator napędzany jest układem hydraulicznym, złożonym z pompy tłoczkowej 4 napędzanej od wału silnika l i silniczka tłoczkowego 5, sprzężonego z wentylatorem. Układ hydrauliczny napędu wentylatora zasilany jest olejem ze zbiornika zasilającego 10. W układ chłodzenia włączony jest ponadto termostat 6, oddziaływujący na obieg w układzie napędu wenty­latora oraz zmieniający ustawienie żaluzji chłodnicy. Przewód 9 jest przewodem odpowietrzającym.

Chłodnica składa się z trzech części: zbiornika górnego, zbiornika dolnego i części środkowej. Właściwym wymiennikiem ciepła jest część środkowa, składająca się z dużej liczby cienkościennych rurek, łączących obydwa zbiorniki. Woda przepływa przez część środkową ze zbiornika górnego do dolnego, a przez wolną przestrzeń między rurkami przepływa powietrze chłodzące wodę w rurkach.

Zależnie od ukształtowania rurek chłodnice można podzielić na trzy zasadnicze grupy:

1) chłodnice ulowe powietrznorurkowe;

2) chłodnice wodnorurkowe;

3) chłodnice komorowe.

W chłodnicach ulowych (rys. 37b) rurki o długości równej gru­bości chłodnicy i rozszerzone na końcach ułożone są poziomo. W prze­strzeni powstałej między zwężonymi częściami rurek płynie woda w z góry do dołu. Powietrze p przepływa wewnątrz rurek.

Chłodnice wodnorurkowe (rys. 37a) mają kilka rzędów rurek, których końce wlutowane są do zbiorników górnego i dolnego. Woda spływa z górnego zbiornika do dolnego wewnątrz rurek, a po­wietrze płynie poprzecznie do kierunku ruchu Wody między rurkami chłodnic. Dla zwiększenia powierzchni zetknięcia z powietrzem rurki łączone są w płaszczyźnie poziomej prostopadłymi żeberkami.






Rys. 37. Ukształtowanie elementów chłodnicy

Chłodnice komorowe składają się. z szeregu płaskich komór, bie­gnących pionowo od górnego do dolnego zbiornika. Każda z komór jest wykonana z dwu taśm mosiężnych. Woda przepływa wewnątrz komór z góry na dół, a powietrze — między komorami poziomo.

W celu ułatwienia eksploatacji część środkowa chłodnic podzielona jest najczęściej na sekcje, które w razie uszkodzenia można wymieniać.

Umieszczenie chłodnic w pojazdach spalinowych może być różnorod­ne. W wagonach spalinowych, w których silniki spalinowe znajdują się w części czołowej wagonu, chłodnice umieszcza się bardzo często przed silnikiem na ścianie czołowej wagonu, prostopadle do osi wagonu.

W innych rozwiązaniach chłodnice umieszcza się pod ostoją pojazdu prostopadle lub — najczęściej — równolegle do osi pojazdu. W tym ostat­nim przypadku stosuje się zwykle dwie chłodnice, rozmieszczone po obu stronach pojazdu. Podobne rozwiązania stosuje się również w lokomoty­wach spalinowych, z tym jednak, że chłodnice umieszczone są na ostoi, w ścianach bocznych nadwozia.

Spotyka się również dość często chłodnice umieszczone w górnej części pojazdu, np. na dachu wagonu spalinowego.

Aby zabezpieczyć chłodnice przed uszkodzeniami mogącymi powstać wskutek wstrząsów w czasie jazdy, są one przymocowane do odpowiednich części nadwozia lub podwozia za pośrednictwem podkładek z elastycznych materiałów bądź sprężyn. Wlotowe lub wylotowe rury wodne (chłodnicy połączone są z odpowiednimi rurami płaszcza wodnego silnika odcinkami węży gumowych.

Przed chłodnicą, a właściwie przed jej częścią środkową umieszcza się zazwyczaj żaluzje.

W celu zwiększenia prędkości przepływu powietrza przez chłodnicę umieszcza się bezpośrednio za chłodnicą wentylator. Wentylator zapewnia również przepływ żądanej ilości powietrza przez chłodnice pod czas postoju pojazdu.

Wentylator ma kształt śmigła o kilku łopatkach odgiętych pod pewnym kątem w stosunku do płaszczyzny wentylatora. Dzięki temu łopatki zabierają w czasie obrotu powietrze i wypychają je w kierunku zależnym od kierunku ich odgięcia i od kierunku obrotów.

Łopatki wentylatora, wykonywane z blachy stalowej lub aluminiowej, umocowane są w kutej bądź lanej piaście za pomocą śrub albo nitów. Bardzo często spotyka się również łopatki lane z lekkich stopów.

Wentylator może być napędzany bezpośrednio od silnika pasami klinowymi lub układem wałków przegubowych. Ostatnio coraz częściej stosuje się indywidualny napęd wentylatorów za pomocą oddzielnych silników elektrycznych oraz napęd hydrostatyczny polegający na tym, że pompa tłoczkowa połączona z wałem silnika tłoczy olej do silniczka również tłoczkowego — związanego z wałem wentylatora.

W silnikach spalinowych pojazdów trakcyjnych stosuje się wyłącznie pompy wodne typu odśrodkowego. Przekrój takiej pompy przedstawia rysunek 38.

W zamkniętym pokrywą 2 kadłubie 1 pompy znajduje się wałek 3 z osadzonym na nim wirnikiem łopatkowym 4. Woda z chłodnicy dostaje się do środkowej części wirnika. Wskutek obrotu wirnika siła odśrodkowa






Rys. 38. Przekrój

pompy wodnej odśrodkowej


odrzuca wodę na ściany kadłuba pompy, skąd otworem wylotowym.! płynie ona do płaszcza wodnego silnika. Przestrzeń wolna zapełnia sit natychmiast świeżą wodą, zasysaną z chłodnicy przez otwór wlotowy.

Szczególnie ważne w pompie wodnej jest uszczelnienie jej wałka oraz uszczelnienie łożysk, zabezpieczające przed przesączaniem się wody. W tym celu stosuje się dławnice ze szczeliwem (sznur azbestowy lub grafi­towany i nasycony tłuszczem sznur konopny), regulowane przez ręczne dokręcanie, lub samonastawne uszczelniacze 5, dociskające się samoczyn­nie w miarę potrzeby i nie wymagające ręcznej regulacji. W nowoczes­nych konstrukcjach stosuje się łożyska toczne, a jako uszczelnienia od strony wody - płytki lub przekładki z masy plastycznej. Otwór 6 służy do odprowadzania przesączającej się wody.

Napęd pompy wodnej następuje za pomocą paska klinowego od wa­łu korbowego silnika (w przypadku gdy pompa wodna i wentylator maju wspólny wał) albo za pomocą przekładni zębatej.



Rozruch. Do uruchomienia silników spalinowych potrzebne są specjalne urządzenia, których zadaniem jest dostarczenie w czasie rozruchu odpo­wiedniej ilości energii z zewnątrz. Zanim silnik osiągnie zdolność wyko­nywania pracy, tzn. zanim nastąpi zapłon, należy obrócić za pomocą tego urządzenia wał korbowy silnika. Aby uzyskać niezawodny rozruch silni­ka z zapłonem samoczynnym, należy wywołać w silniku wysoką tempe­raturę sprężania i dobre rozpylenie paliwa w komorze sprężania. Ko­nieczna jest do tego odpowiednia prędkość obrotowa wału korbowego, wynosząca od 200 do 300 obr/min. Dopiero przy tej prędkości obrotowej nastąpi zapłon i silnik zacznie pracować samodzielnie.

Wartość energii, którą trzeba dostarczyć do rozruchu silnika, zależna jest od liczby cylindrów, objętości skokowej silnika, stopnia sprężania i lepkości oleju smarującego. Silniki o większej mocy i wyższym stopniu sprężania wymagają silniejszych urządzeń rozruchowych.

Uruchamianie silników z zapłonem samoczynnym w spalinowych po­jazdach trakcyjnych odbywa się najczęściej za pomocą:

- rozrusznika elektrycznego;

- prądnicy głównej (w pojazdach z przekładnią elektryczną);
- sprężonego powietrza.

Rozrusznik elektryczny jest to szeregowy silnik elektrycz­ny prądu stałego, który ma urządzenie służące do napędzania koła zama­chowego silnika. Urządzenie to, zwane mechanizmem sprzęga­jącym, wykonane jest w postaci małego kółka zębatego, osadzonego na wałku wirnika, które w momencie rozruchu zazębia się z wieńcem zęba­tym koła zamachowego. Rozrusznik zasilany jest prądem elektrycznym z baterii akumulatorów.


W pojazdach spalinowych z przekładnią elektryczną rozruch silnika spalinowego wykonuje prądnica główna, która połączona jest na stałe z wałem korbowym silnika za pomocą sprzęgła elastycznego. Wyko­rzystano tutaj właściwość odwracalności pracy maszyn elektrycznych. W chwili rozruchu dodatkowe uzwojenie szeregowe prądnicy przyłączone zostaje do baterii akumulatorów i prądnica zaczyna pracować jako silnik elektryczny.

W dużych lokomotywach spalinowych stosuje się niekiedy rozruch za pomocą sprężonego powietrza. Zapas sprężonego powietrza magazynuje się pod ciśnieniem 3 do 10 MPa w specjalnych butlach. Pojem­ność butli wystarcza na kilkakrotny rozruch, Do cylindrów powietrze do­prowadzane jest przez osobne zawory rozruchowe, umieszczone w gło­wicy.

W celu ułatwienia rozruchu stosuje się w silnikach z zapłonem samo czynnym dodatkowe urządzenia pomocnicze. Do najczęściej spotykanych należą odprężniki i świece żarowe.

Doładowanie. Proces doładowania silników spalinowych wyjaśnimy na przykładzie czterosuwowego silnika z zapłonem samoczynnym, jako najczęściej sto­sowanego do napędu spalinowych pojazdów trakcyjnych.

Zwiększenie mocy silnika można uzyskać zwiększając średnicę cylin­dra, skok tłoka, prędkość obrotową, liczbę cylindrów lub średnie ciśnienie użyteczne. Zwiększenie jednak jednego z czterech pierwszych wymienio­nych parametrów silnika wymaga wykonania nowego silnika. Aby zwięk­szyć moc silnika już wykonanego, bez zmiany jego zasadniczych parame­trów, należy doprowadzić do zwiększenia średniego ciśnienia użyteczne­go. Taki właśnie proces, który ma na celu podwyższenie mocy silnika już wykonanego przez wzrost średniego ciśnienia użytecznego, bez zmiany innych parametrów silnika, nazywa się doładowaniem silnika.

Wysokość średniego ciśnienia użytecznego w silniku spalinowym za­leży między innymi od ilości paliwa spalanego w jego cylindrach. Spa­lając w cylindrach silnika większą ilość paliwa uzyskujemy wzrost mocy użytecznej silnika. Ilość paliwa, którą można spalić w cylindrze silnika, zależna jest jednak ściśle od ilości powietrza znajdującego się w cylin­drze w końcu suwu sprężania. W określonej ilości powietrza można spa­lić ściśle określoną ilość paliwa. Aby spalić w cylindrze większą ilość pa­liwa, trzeba dostarczyć do cylindra odpowiednio więcej powietrza.

Cylindry silnika spalinowego bez doładowania napełniane są powie­trzem w czasie suwu ssania wskutek różnicy ciśnień panujących wewnątrz i na zewnątrz cylindrów. Ilość powietrza, która może być w ten sposób dostarczona do cylindrów silnika, jest ściśle ograniczona i może zmieniać się tylko zależnie od gęstości i temperatury powietrza oraz od oporów przepływu powietrza w tych częściach, przez które doprowadza powietrze do cylindrów (filtr powietrza, przewody ssawne, zawory ssące). Napełnienie cylindrów silnika większą ilością powietrza, niż jest możliwe przez samo ssanie, może nastąpić tylko przez przymusowe dostarczenie powietrza do cylindrów pod ciśnieniem większym od atmosferycznego. Na tym właśnie polega doładowanie silników spalinowych. Urządzeniem, które służy do przymusowego dostarczania powietrza cylindrów silnika, jest specjalna sprężarka umieszczona na silnika.

W silnikach spalinowych z doładowaniem sprężarka zasysa powietrze z zewnątrz, spręża je do ciśnienia wyższego od atmosferycznego, a następnie wtłacza sprężone wstępnie powietrze w czasie suwu ssania do cylindra. W ten sposób cylindry silnika otrzymują większą ilość powietrza, niż to jest możliwe w silniku bez doładowania, co pozwala na spalenie większej ilości paliwa; daje to w wyniku wzrost mocy silnika.

Zależnie od sposobu napędzania sprężarki doładowującej rozróżniamy trzy zasadnicze systemy doładowania:

1) mechaniczne;

2) obce;

3) za pomocą turbiny spalinowej.

W pierwszym systemie doładowania sprężarka napędzana jest bezpośrednio przez sam silnik spalinowy. Wadą tego systemu jest to, że część mocy silnika zużywana jest na napęd sprężarki.

Przy doładowaniu obcym sprężarka napędzana jest za pomocą osob­nego silnika (na przykład elektrycznego), co wymaga dodatkowego źród­ła energii.

Najszerzej stosowany jest trzeci system doładowania - za pomocą turbiny spalinowej. System ten uzyskuje do napędu sprężarki do wstęp­nego sprężania powietrza energię gazów wydechowych w silniku. Wiado­mo, że w chwili otwarcia zaworów wydechowych w końcu suwu pracy silnika panuje w cylindrze ciśnienie 0,3—0,4 MPa i temperatura 800 do 900ºC. Uchodzące na zewnątrz gazy spalinowe zawierają więc znaczny zapas energii w postaci ciśnienia, stracony dla procesu uzyskania pracy mechanicznej w silniku. Energię tę wykorzystać można do napędu sprę­żarki doładowującej.

Schemat doładowania za pomocą turbiny spalinowej przedstawiony jest na rysunku 39. Gazy wydechowe uchodzące z cylindra przez zawór wydechowy 5 kierowane są na wirnik turbiny spalinowej 3, gdzie roz­prężając się oddają część posiadanej energii i powodują obrót wirnika oraz wału turbiny. Następnie gazy opuszczają turbinę i uchodzą na ze­wnątrz. Obroty wału turbiny przenoszą się na bezpośrednio z nim zwią­zany wirnik sprężarki odśrodkowej 2. Powietrze zasysane jest z zewnątrz przez siatkę filtracyjną, sprężane na wirniku sprężarki i wtłaczane przez przewody i zawór ssawny 4 do cylindra 1 silnika.

Wzrost mocy możliwy do osiągnięcia przez doładowanie za pomoc turbiny spalinowej wynosi 50 do 60%. W nowoczesnych rozwiązani wzrost ten sięga nawet 100%. Przy tak wysokim doładowaniu niezbędne jest jednak dodatkowe chłodzenie powietrza sprężonego w sprężarce przed doprowadzeniem go do cylindrów silnika.







3


i

Rys.39. Schemat doładowania za pomoc turbiny spalinowej




Rys. 34. Przekrój sprężarki i turbiny spalinowej

Silniki spalinowe z doładowaniem w ogóle, a z doładowaniem za po­mocą turbiny spalinowej w szczególności, mają w porównaniu z silnikami bez doładowania, o tej samej prędkości obrotowej i tej samej rnocy, wiele zalet. Do najważniejszych z nich należą:



  • niższy koszt produkcji;

  • niższe jednostkowe zużycie paliwa;

  • mniejsze wymiary;

- znacznie mniejsza masa;



- niższe koszty eksploatacji.
1   2   3


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna