Mesin diesel laut memiliki efisiensi termal yang tinggi, ekonomis yang baik, penyalaan yang mudah, dan kemampuan beradaptasi yang baik terhadap berbagai jenis kapal. Setelah diperkenalkan, mereka dengan cepat digunakan sebagai tenaga penggerak kapal. Pada tahun 1950-an, mesin diesel hampir sepenuhnya menggantikan mesin uap pada kapal yang baru dibangun. Mesin diesel laut telah menjadi sumber tenaga utama bagi kapal sipil, kapal kecil dan menengah, serta kapal selam konvensional. Mesin diesel kelautan dapat dibedakan menjadi mesin induk dan mesin bantu sesuai dengan fungsinya di kapal. Mesin induk digunakan sebagai tenaga penggerak kapal, sedangkan mesin bantu digunakan untuk menggerakkan generator, kompresor udara, atau pompa air.
Mesin diesel kelautan secara umum dibagi menjadi mesin diesel kecepatan tinggi, kecepatan sedang, dan kecepatan rendah, dan indikator kinerja utama dari ketiga jenis mesin diesel tersebut tercantum dalam tabel.
Pendahuluan dan Penerapan
Seringkali, mesin kelautan bekerja pada beban penuh, dan terkadang beroperasi pada kondisi beban yang bervariasi. Kapal sering kali bernavigasi di medan yang berat, sehingga mesin diesel laut harus dapat beroperasi dengan andal dalam kondisi kemiringan memanjang 15 derajat -25 derajat dan kemiringan melintang 15 derajat -35 derajat . Sebagian besar kapal menggunakan mesin diesel turbocharged (lihat turbocharging mesin pembakaran internal), dan mesin diesel non turbocharged berdaya rendah hanya digunakan di kapal kecil. Kebanyakan mesin diesel kecepatan rendah adalah mesin dua langkah, sebagian besar mesin diesel kecepatan menengah adalah mesin empat langkah, dan mesin diesel kecepatan tinggi memiliki keduanya. Bentuk pemulungan mesin diesel dua langkah kelautan meliputi pemulungan refluks, pemulungan katup port DC, dan pemulungan port piston berlawanan. Mesin diesel kecepatan menengah dan rendah berdaya tinggi banyak menggunakan minyak berat sebagai bahan bakarnya, sedangkan mesin diesel kecepatan tinggi sebagian besar masih menggunakan solar ringan.
mesin diesel kecepatan rendah
Penggerak baling-baling secara langsung memerlukan kecepatan putaran yang lebih rendah untuk mencapai efisiensi penggerak yang tinggi. Mesin diesel kecepatan sedang dan tinggi menggerakkan baling-baling melalui gearbox, yang biasanya dilengkapi dengan mekanisme pembalik untuk mencapai pembalikan baling-baling. Namun, mesin diesel kecepatan rendah dan beberapa mesin diesel kecepatan sedang dapat mundur dengan sendirinya. Mesin diesel kecepatan sedang dan tinggi juga digerakkan secara elektrik melalui sistem baling-baling motor generator. Ketika diperlukan daya tinggi, beberapa alat berat juga dapat digunakan secara paralel, dan hanya satu mesin utama yang dapat digunakan untuk navigasi kecepatan rendah, sehingga meningkatkan efisiensi dan keandalan operasional. Apabila dipasang dua mesin utama pada kapal yang sama, maka dibagi menjadi mesin kiri dan mesin kanan sesuai dengan posisi pemasangan dan arah baling-baling.
Prinsip kerja
mesin diesel dua langkah
Mesin diesel yang menyelesaikan satu siklus kerja melalui dua langkah piston disebut mesin diesel dua langkah. Mesin oli menyelesaikan satu siklus kerja hanya dengan satu putaran poros engkol. Dibandingkan dengan mesin diesel empat langkah, mesin ini meningkatkan keluaran tenaga dan memiliki perbedaan signifikan dalam struktur spesifik dan prinsip kerja.
Struktur dasar mesin diesel dua langkah sama dengan mesin diesel empat langkah, perbedaan utamanya terletak pada rangkaian katupnya. Mesin diesel dua langkah tidak memiliki katup masuk, bahkan ada yang tidak memiliki katup buang. Sebaliknya, lubang pembuangan dan pembuangan disediakan di bagian bawah silinder; Atau atur lubang pembuangan dan mekanisme katup buang. Dan pompa pemulung khusus yang digerakkan oleh bagian-bagian yang bergerak dan kotak pemulung untuk menyimpan udara bertekanan telah disiapkan, yang menyederhanakan struktur mesin diesel dengan menggunakan koordinasi antara piston dan pelabuhan udara untuk menyelesaikan distribusi udara. Diagram menunjukkan prinsip kerja mesin diesel dua langkah. Pompa pemulung dipasang pada salah satu sisi mesin diesel, dan rotornya digerakkan oleh mesin diesel. Udara dihisap dari pompa, dikompresi dan dibuang, dan disimpan dalam kotak pemulung bervolume besar, yang mempertahankan tekanan tertentu.
4-langkah mesin diesel
Kerja mesin diesel dilakukan melalui empat proses: pemasukan, kompresi, pembangkitan tenaga, dan pembuangan, yang membentuk suatu siklus kerja. Mesin diesel yang pistonnya menyelesaikan satu siklus kerja melalui empat proses disebut mesin diesel empat langkah. Sekarang bandingkan dengan animasi di atas untuk menjelaskan prinsip kerjanya.
Pukulan pertama adalah hisap, tugasnya mengisi silinder dengan udara segar. Saat langkah hisap dimulai, piston berada pada titik mati atas, dan masih terdapat sisa gas buang di ruang bakar silinder.
Saat poros engkol berputar siku, batang penghubung menggerakkan piston dari titik mati atas ke titik mati bawah, sekaligus menggunakan mekanisme transmisi yang terhubung ke poros engkol untuk membuka katup masuk.
Saat piston bergerak ke bawah, volume di atas piston di dalam silinder berangsur-angsur meningkat: menyebabkan tekanan udara di dalam silinder menjadi lebih rendah daripada tekanan di dalam pipa masuk, sehingga udara luar terus menerus memenuhi silinder.
Variasi tekanan gas dalam silinder dengan volume silinder pada saat proses intake ditampilkan dalam animasi. Sumbu vertikal pada gambar melambangkan tekanan gas P, dan sumbu horizontal melambangkan volume silinder Vh (atau impuls piston S). Grafik ini disebut diagram indikator. Kurva tekanan pada gambar menunjukkan hukum variasi tekanan gas di dalam silinder pada saat mesin diesel bekerja. Kita dapat melihat dari dalam tanah bahwa pemasukan dimulai, dan karena adanya sisa gas buang, tekanannya sedikit lebih tinggi dari tekanan atmosfer P{{0}}. Selama proses intake, karena adanya hambatan aliran yang dihasilkan oleh udara yang melewati pipa intake dan katup intake, tekanan gas pada langkah intake lebih rendah dari tekanan atmosfer, berkisar antara 0,085 hingga 0,095 MPa. Sepanjang seluruh proses pemasukan, tekanan gas di dalam silinder tetap konstan.
Saat piston bergerak ke bawah dan mendekati titik mati bawah, aliran udara yang masuk ke dalam silinder masih mempunyai kecepatan yang tinggi dan inersia yang besar. Untuk memanfaatkan inersia aliran udara untuk meningkatkan laju inflasi, katup masuk menutup hanya setelah piston melewati titik mati bawah. Walaupun piston saat ini sedang bergerak ke atas, namun karena adanya inersia aliran udara, gas masih dapat mengisi silinder.
Pukulan kedua adalah kompresi. Selama kompresi, piston bergerak dari titik mati bawah ke titik mati atas. Langkah ini mempunyai dua fungsi: pertama, untuk meningkatkan suhu udara dan mempersiapkan penyalaan sendiri bahan bakar; kedua, untuk menciptakan kondisi untuk ekspansi dan kerja gas. Ketika piston bergerak ke atas dan katup masuk menutup, udara di dalam silinder terkompresi. Ketika volumenya mengecil, tekanan dan suhu udara terus meningkat. Tekanan dan kelembapan pada akhir kompresi berhubungan dengan derajat kompresi udara, yaitu rasio kompresi. Secara umum, tekanan dan suhu pada akhir kompresi adalah Pc=4-8MPa, Tc=750-950K.
Suhu penyalaan sendiri solar adalah sekitar 543-563K, dan suhu pada akhir kompresi jauh lebih tinggi daripada suhu penyalaan sendiri solar, yang cukup untuk memastikan bahwa bahan bakar yang disuntikkan ke dalam silinder menyala dan terbakar miliknya sendiri.
Solar yang disuntikkan ke dalam silinder tidak langsung menyala, dan baru menyala setelah mengalami perubahan fisika dan kimia. Periode waktu ini kira-kira 0.001-00,005 detik, yang dikenal sebagai periode penundaan penyalaan. Oleh karena itu, perlu untuk mulai menyemprotkan bahan bakar yang diatomisasi ke dalam silinder pada sudut engkol 10-35 derajat sebelum poros engkol mencapai titik mati atas, dan untuk mencapai tekanan pembakaran tertinggi di ruang bakar ketika poros engkol mencapai {{ 4}} derajat setelah titik mati atas, memaksa piston bergerak ke bawah.
Pukulan ketiga adalah melakukan pekerjaan. Pada awal langkah ini, sebagian besar bahan bakar yang diinjeksikan ke ruang bakar dibakar. Selama pembakaran, sejumlah besar panas dilepaskan, menyebabkan peningkatan tajam pada tekanan dan suhu gas. Piston bergerak ke bawah di bawah aksi gas bersuhu tinggi dan bertekanan tinggi, dan memutar poros engkol melalui batang penghubung untuk melakukan kerja eksternal. Jadi pukulan ini disebut juga dengan pukulan tenaga atau pukulan kerja.
Saat piston turun, volume silinder bertambah dan tekanan gas berkurang. Langkah kerja berakhir ketika piston mencapai titik mati bawah dan katup buang terbuka.
Dalam animasi, bagian naik dari garis perubahan tekanan selama langkah kerja melambangkan peningkatan tajam tekanan saat bahan bakar dibakar di dalam silinder, dan titik tertinggi melambangkan tekanan pembakaran tertinggi Pz. Tekanan dan suhu pada titik ini adalah:
Pz=6-15MPa, Tz=1800-2200K
Rasio tekanan pembakaran tertinggi terhadap tekanan titik akhir kompresi (Pz/Pc) disebut rasio kenaikan tekanan selama pembakaran, dinyatakan dalam λ. Berdasarkan jenis mesin diesel yang berbeda, kisaran nilai λ pada daya maksimum adalah sebagai berikut: λ=Pz/Pc=1.2-2.5.
Langkah keempat adalah knalpot. Fungsi langkah buang adalah membuang gas buang yang telah mengembang untuk diisi udara segar dan mempersiapkan pemasukan siklus berikutnya. Ketika piston langkah kerja bergerak mendekati titik mati bawah, katup buang terbuka, dan piston bergerak dari titik mati bawah ke titik mati atas di bawah penggerak poros engkol dan batang penghubung, dan mengeluarkan gas buang keluar dari titik mati bawah. silinder. Karena adanya hambatan pada sistem pembuangan, pada awal langkah buang, tekanan gas di dalam silinder adalah 0.025-0.035MPa lebih tinggi dari tekanan atmosfer, dengan suhu Tb sebesar {{4 }}K. Untuk mengurangi hambatan gerak piston pada saat buang, katup buang dibuka sebelum titik mati bawah. Begitu katup buang dibuka, gas dengan tekanan tertentu segera keluar dari silinder, dan tekanan di dalam silinder turun dengan cepat. Dengan cara ini, ketika piston bergerak ke atas, gas buang di dalam silinder dibuang melalui gerakan piston ke atas. Untuk memanfaatkan inersia aliran udara selama pembuangan untuk memastikan bahwa gas buang dibuang dengan bersih, katup buang ditutup hanya setelah titik mati atas.
Dalam animasinya, kurva langkah buang menunjukkan bahwa tekanan gas di dalam silinder hampir konstan selama proses pembuangan, namun sedikit lebih tinggi dari tekanan atmosfer. Tekanan Pr pada akhir langkah buang kira-kira 0.105-0.115MPa, dan suhu Pr sisa gas buang kira-kira 850-960K.
Karena katup masuk dan katup buang dibuka lebih awal dan terlambat ditutup; Jadi pada akhir langkah buang dan awal langkah masuk, ketika piston berada di dekat titik mati atas, terdapat jangka waktu terbukanya katup masuk dan katup buang secara bersamaan, yang dinyatakan dengan sudut poros engkol dan disebut sudut tumpang tindih katup.
Setelah langkah buang berakhir, langkah masuk dimulai lagi, dan seluruh siklus kerja diulangi sesuai dengan proses di atas. Karena siklus kerja mesin diesel ini dilakukan dengan empat langkah piston, yaitu dua putaran putaran poros engkol, maka disebut mesin diesel empat langkah.
Dalam empat langkah mesin diesel empat langkah, hanya langkah ketiga, yaitu impuls kerja, yang menghasilkan tenaga untuk melakukan kerja luar, sedangkan tiga langkah lainnya merupakan proses persiapan untuk memakan kerja. Untuk mencapai hal ini, roda gila harus dipasang pada mesin diesel satu silinder, memanfaatkan inersia rotasi roda gila untuk memastikan pengoperasian poros engkol yang berkelanjutan dan seragam sepanjang empat langkah.
Keuntungan struktural
1. Struktur bantalan utama tipe rangka yang unik, kekakuan bodi yang tinggi, amplitudo getaran yang kecil, dan desibel kebisingan yang rendah.
2. Satu silinder, satu penutup, memudahkan perawatan kendaraan dan mengurangi biaya perawatan.
3. Komponen utama terus dibeli secara global, mencapai konfigurasi mesin yang tinggi.
4. Aksesori mesin diesel terpasang sepenuhnya, dengan pendingin udara, penukar panas air laut dan air tawar, dll. dipasang pada mesin diesel untuk memudahkan tata letak kompartemen mesin.
5. Sistem pendingin mesin diesel mengadopsi metode pendinginan air sirkulasi ganda internal dan eksternal. Sirkulasi internal menggunakan air tawar untuk mendinginkan mesin diesel, sedangkan sirkulasi eksternal menggunakan air laut untuk mendinginkan air tawar melalui penukar panas air tawar laut, sehingga meningkatkan masa pakai mesin diesel.
6. Sistem perlindungan dan kontrol yang komprehensif, dilengkapi dengan instrumen pemantauan fungsional mesin diesel, dapat secara otomatis mengukur dan menampilkan kecepatan, suhu air, suhu oli, dan tekanan mesin diesel. Ketika parameter mesin diesel melebihi batas, maka secara otomatis akan berbunyi alarm dan mati, dan instrumen kendali jarak jauh dapat dilengkapi secara opsional.
7. Desain luar biasa, menggunakan pipa knalpot water jacket untuk menjaga suhu kabin tetap rendah.
8. Memiliki kemampuan beradaptasi yang baik dan kompatibel dengan roda gila mesin diesel seri WD615C dan WD618C, rumah roda gila, instrumen pemantauan mesin diesel, pipa knalpot jaket air, pompa air laut dan komponen lainnya. Dimensi pemasangan mesin diesel, flywheel, dan housing flywheel juga sama, sehingga memudahkan pencocokan dan perawatan.
9. Katrol ujung depan poros engkol dilengkapi dengan alur katrol dan flensa penghubung untuk perangkat keluaran daya luar ruangan.
