DVOTAKTNI MOTORI I IZMJENA RADNE TVARI

8. Dvotaktni motori i izmjena radne tvari VIII-1 Mahalec, Lulić, Kozarac: Motori s unutarnjim izgaranjem (2009-10-26)

08_MSUI_DvotaktniMotori_3c_za_predavanje.doc

8. DVOTAKTNI MOTORI I IZMJENA RADNE TVARI Dvotaktni motor se bitno razlikuje od četverotaktnog po izmjeni radne tvari u cilindru. Kod četverotaktnog motora jedan radni proces traje 4 takta (kompresija + ekspanzija + ispuh + usis) odnosna 2 okretaja radilice. Od ta 4 takta, dva (ispuh + usis) su beskorisna za proizvodnju rada, odnosno jedan okretaj radilice je u tom smislu beskoristan.

Slika 8.1. Indikatorski dijagram, kružni razvodni dijagram i shema dvotaktnog motora. Zbog simetričnosti razvodnog dijagrama, od UZ do IZ otvoren je samo ispušni kanal, pa za to vrijeme jedan dio svježe radne tvari pobjegne iz cilindra u ispuh.

hus

VK

hisp

za odvijanje procesa ↓ εstv ↓ ηt

GMT DMT

IZ UZ

UO

IO

H

ØD

V 'H VH

V

p

za punjenje cilindra i proizvodnju rada → λpu , pi, pe

hisp

po

UO

UZ IZ

samo ispuh usis i ispiranje cilindra bježanje radne tvari iz cilindra (i ispiranje cilindra)

GMT B DMT B – Brixova točka

Kružni razvodni dijagram 2T-motora: simetričan

Mali 2T-motor: • nema razvodnog mehanizma • razvod vrši klip i kanali u kućištu motora • konstrukcija motora je vrlo jednostavna.

2T-motor → za svaki okretaj 1 radni proces! (2 × više nego 4T)

idealni proces

IO

IO oblik ovisi o veličini,

o opterećenju i o brzohodnosti

motora

IO, IZ – ispuh otvara / zatvara

UO, UZ – usis otvara / zatvara

stvarni proces

pi Wi



8.1. KOMPRESIJSKI OMJER I TERMIČKI STUPANJ DJELOVANJA Geometrijski kompresijski omjer:

K

K

min

maxεV

VVVV H+

== . (8.1)

Stvarni kompresijski omjer (iznad zatvorenih kanala):

stvε ( )

( )ispKK

isp

2

K

K

'K σ114

π

−+=−+

=+

=VV

V

hHDV

VVV HH , (8.2)

Hhisp

ispσ = , Hhus

usσ = .

Termički stupanj djelovanja:

k⋅−= −1κstv

tε

11η , (8.3)

k → SabatheDieselOtto ,, kkk (vidi poglavlje 5.).

8.2. POSEBNOSTI DVOTAKTNIH MOTORA Kod dvotaktnog se motora tijekom svakog okretaja radilice izvrši po jedan radni proces. Prema tome, pri istoj brzini vrtnje dvotaktni motor ima dvaput više procesa od četverotaktnog.

Kod 4T-motora: frekvencija procesa u cilindru = 1/2 frekvencije radilice motora. Zato 4T-motor treba imati poseban razvodni mehanizam koji radi s 1/2 frekvencije radilice.

Kod 2T-motora: frekvencija procesa u cilindru = frekvenciji radilice motora, pa klip može poslužiti kao razvodni mehanizam.

Zbog dvaput veće frekvencije procesa u cilindru, snaga dvotaktnog motora je veća od četverotaktnog (ali ne dvostruko nego približno do 60%), krivulja momenta mu je jednoličnija, za istu snagu on je manji i laganiji (ako nema ventile), međutim toplinsko opterećenje mu je veće. Konstrukcija dvotaktnog motora je drugačija: dvotaktni motor mora za punjenje cilindra imati kompresor jer je tlak u cilindru tijekom cijelog ulaska radne tvari veći od tlaka okoline po (vidi sliku 8.1., gore). Ako se razvod vrši samo s pomoću klipa i kanala u cilindru tada konstrukcija može biti vrlo jednostavna jer ne treba nikakvog posebnog razvodnog mehanizma. Međutim, ispiranje cilindra od zaostalih ispušnih plinova od prethodnog procesa je dobro samo kod izvedbe s uzdužnim (istosmjernim) ispiranjem (usisni kanali + ispušni ventil/ventili).

A) S obzirom na vrstu procesa u cilindru i na oblik razvodnog dijagrama, odnosno konstrukciju uređaja za razvod radne tvari, dvotaktni motori mogu biti:

• Ottovi, i to: • sa simetričnim razvodnim dijagramom:

− razvod kanalima u cilindru • s nesimetričnim razvodnim dijagramom:

− razvod kanalima i rotirajućim diskom



− razvod kanalima i lisnatim (membranskim) ventilima u usisnom kanalu te pokretnim zasunom u ispušnom kanalu

• Dieselovi, koji opet s obzirom na razvod radne tvari mogu biti:

• sa simetričnim razvodnim dijagramom: − razvod kanalima (ovo se danas više ne primjenjuje)

• s nesimetričnim razvodnim dijagramom:

− razvod kanalima i jednosmjernim usisnim ventilima − razvod kanalima1 (kod protuklipnih) − razvod usisnim kanalima i ispušnim ventilom (danas uobičajena

konstrukcija za velike sporohodne brodske motore).

Najveći efektivni stupanj korisnosti dvotaktnih motora kod punog opterećenja iznosi:

ηe, max ≈ 25 % - kod malih 2T-Otto motora (mopedi, radni strojevi) ηe, max ≈ 53 % - kod najvećih brodskih 2T-Diesel motora (n ≈ 70 min-1, promjer cilindra do 700 mm, hod klipa do 3800 mm)

Visine razvodnih kanala (u % od hoda klipa) u cilindru 2T-motora:

Diesel, veliki Otto, trkaći

Usisni kanal, % (H) 15 ÷ 20 do 40

Ipušni kanal, % (H) 15 ÷ 20 i preko 50

Bježanje svježe radne tvari u ispuh Kod simetričnog razvodnog dijagrama se pri gibanju klipa od DMT prema GMT najprije zatvara niži usisni kanal (UZ) a tek potom viši ispušni kanal (IZ), dakle točka IZ je iza UZ. Zbog toga između ovih točaka svježa radna tvar bježi iz cilindra u ispuh. Kod dvotaktnog Dieselovog motora se cilindar ispire stlačenim svježim zrakom. Zbog toga treba količinu zraka potrebnu za izgaranje uvećati za gubitak ispiranja (o tome vidi u poglavlju: 5. Procesi u motorima ). Kod Ottovog motora u ispuh bježi svježa goriva smjesa, što povećava potrošnju goriva i štetnu emisiju ispuha. Taj se gubitak može smanjiti primjenom uređaja za ubrizgavanje goriva umjesto rasplinjača, kao i posebnom konstrukcijom prestrujnih kanala. U tom slučaju i kod Ottovih motora u ispuh bježi samo svježi zrak.

Nasuprot tome, pri nesimetričnom razvodnom dijagramu ispušni se ventil zatvara (IZ) prije negoli klip zatvori usisni kanal (UZ), dakle točka IZ je ispred UZ. Nakon zatvaranja ispušnog ventila (IZ) cilindar se još puni svježom radnom tvari koji pod povećanim tlakom ulazi iz usisnog kanala sve do njegova zatvaranja (UZ), tj. vrši se nabijanje cilindra.

B) Prema načinu ispiranja cilindra dvotaktni motori mogu biti (slika 8.2.):

• s uzdužnim ili istosmjernim ispiranjem • s poprečnim ispiranjem • s obrnutim ispiranjem.

1 Nesimetričan razvod pomoću kanala na cilindru primjenjivao se i kod Puchovog 2T-Ottovog motora, vidi

sliku 8.4.



uzdužno ili istosmjerno ispiranje poprečno obrnuto ispiranje

Slika 8.2. Načini ispiranja dvotaktnih Dieselovih motora.

8.3. UZDUŽNO ISPIRANJE Uzdužno ispiranje uobičajene konstrukcije izvedeno je pomoću tangencijalno prema gore usmjerenih usisnih kanala i najmanje jednog ispušnog ventila, kao što je prikazano na slici 8.3. Ovaj način ispiranja se primjenjuje kod velikih brodskih sporohodnih Dieselovih motora s križnom glavom (slika 8.17.) ali se primjenjivao i kod motora za pogon vozila (slika 8.5.).

Slika 8.3. Uzdužno ispiranje: izvedba: usisni kanali + ispušni ventil(i)

razvodni dijagram: nesimetričan ⇒ nabijanje cilindra

Slika 8.4. Dvotaktni Ottov motor s istosmjernim ispiranjem pomoću udvojenih klipova i spojnog kanala u glavi (Puch, Austrija, krajem 1950-ih godina; 250 cm3; za pogon motocikla). Jedna od malih glava viličaste klipnjače ima dugoljastu rupu za osovinicu klipa (dolje).

B



Slika 8.5. Dvotaktni nabijeni Dieselov motor tvornice Krupp: uzdužno ispiranje vrši se pomoću usisnih kanala (13) i ispušnoga ventila (11). Klip od SL se s donje strane hladi uljem koje prska iz kanala u maloj glavi klipnjače.

8.4. POPREČNO ISPIRANJE Poprečno ispiranje se primjenjivalo na početku razvoja dvotaktnih Ottovih i Dieselovih motora. Zbog veće visine ispušnih kanala i simetričnog razvodnog dijagrama ispuh ostaje još neko vrijeme otvorena (do IZ) nakon što se zatvori usisni kanal (UZ) pa svježe punjenje bježi iz cilindra u ispuh. To povećava potrošnju goriva i štetnu emisiju ispušnih plinova.

Prepoznatljivost: usisni i ispušni kanali su na suprotnim stranama cilindra.

Slika 8.6. Poprečno ispiranje: usisni kanali + ispušni kanali

B



8.5. OBRNUTO ISPIRANJE Prepoznatljivost: usisni i ispušni kanali su na istoj strani cilindra, struja usisavane radne tvari usmjerena je prema dijelu cilindra nasuprot ispušnim kanalima, koso gore prema glavi cilindra gdje joj se smjer okreće za 180° opet prema klipu, odnosno ispušnim kanalima.

Slika 8.7. Obrnuto ispiranje: izvedba: usisni kanali + ispušni kanali (izvedba Schnürle) razvodni dijagram: simetričan ⇒ bježanje radne tvari iz cilindra ispiranje cilindra bolje nego kod poprečnog ispiranja, zastarjelo!

Slika 8.8. Obrnuto ispiranje s nesimetričnim razvodnim dijagramom. Usisni kanali su viši od ispušnih. To je omogućeno ugradnjom jednosmjernih ventila u usisne kanale, koji pri kraju ekspanzije sprečavaju izlaz plinova pod visokim tlakom iz cilindra u usisni kanal a dopuštaju ulaz nabijenog (komprimiranog) zraka u cilindar, kad u njemu tlak opadne ispod tlaka tog zraka. Ta se konstrukcija nekad primjenjivala kod brodskih Dieselovih motora.

8.6. DVOTAKTNI OTTOVI MOTORI Svi dvotaktni Ottovi motori grade se isključivo kao mali motori. Primjenjuju se za pogon motocikla a u godinama poslije Drugog svjetskog rata u Europi su služili i za pogon osobnih automobila. Zbog male težine, jednostavnosti i jeftinije izrade oni se koriste i za pogon čamaca, saonica za snijeg i malih radnih strojeva kao što su motorne pile, pumpe i slično. Svi mali dvotaktni Ottovi motori imaju obrnuto ispiranje cilindra, a konstruirani su tako da nemaju posebnog razvodnog mehanizma već razvod radne tvari vrši klip pomoću kanala u kućištu motora. Kao kompresor služi donja strana klipa i kućište radilice. To omogućuju jeftinu konstrukciju pa se i priprema gorive smjese većinom vrši pomoću jeftinog rasplinjača a vrlo rijetko znatno skupljim uređajem za ubrizgavanje goriva. Zbog simetričnog razvodnog

B

B

UO

(UO geometrijski)



dijagrama nakon zatvaranja prestrujnog kanala ispušni ostaje još neko vrijeme otvoren (od UZ do IZ na slici 8.1., odnosno od PZ do IZ na slici 8.9.) pa za to vrijeme jedan dio gorive smjese pobjegne u ispuh. To povećava potrošnju goriva a neizgorjeli ugljikovodici iz goriva zagađuju okolni zrak i prilično neugodno smrde. Proizvodnja dvotaktnih Ottovih motora posljednjih je godina znatno smanjena, zbog sve strožih propisa o dopuštenoj štetnoj emisiji ispušnih plinova. Kod većih i znatno skupljih izvanbrodskih motora za pogon čamaca ti su problemi riješeni izravnim ubrizgavanjem goriva u cilindar za vrijeme kompresije nakon zatvaranja ispušnih kanala, ili u prestrujni kanal. Na taj način u ispuh bježi samo svježi zraka a ne gorivo.

Slika 8.9. Shema malog 2T-Ottovog motora s kompresijom u kućištu radilice (obrnuto ispiranje: izvedba Schnürle). Oznake kanala: 1 - usisni kanal (usis gorive smjese u kućište), 2 - prestrujni ili preljevni kanal (za prestrujavanje smjese iz prostora ispod klipa u prostor iznad klipa) i 3 - ispušni kanal, K – kompresija, E – ekspanzija, UO, UZ – usis otvara / zatvara.

Klip malog 2T-Ottovog motora prepoznaje se po zatiku koji sprečava okretanje karike u utoru u klipu (slika 8.9.). To je potrebno zbog velike širine kanala (vidi sliku 8.10.). Ako bi krajevi karike izvirili u kanal, zapeli bi o gornji ili donji brid kanala pa bi karika pukla.

B



Slika 8.10. Stvarni raspored kanala na cilindru 2-taktnog Ottovog motora. Gornji brid usisnog kanala 1 je usmjeren prema radilici. Radi smirivanja strujanja, široki prestrujni kanal je pregradom podijeljen na dva dijela 2a i 2b. Stražnji dio 2b je radi boljeg ispiranja usmjeren prema izvodnici cilindra koja je nasuprot ispušnog kanala 3 (vidi i ucrtane strujnice u tlocrtu).

Iako su klipne karike osigurane zatikom protiv okretanja u utoru klipa, da krajevima ne bi zapele o rub kanala i pukle, širina kanala ne smije prelaziti 60% promjera cilindra, jer bi inače karika poput opruge previše izvirila u kanal i pukla.

2-taktni Otto

0

10

20

30

40

50

0 180 360 540

Tlak u

cilin

dru,

bar

Slika 8.11. Dijagram tlaka u cilindru i u kućištu radilice kod 2-taktnog Ottovog motora s razvodom pomoću kanala, kao na slici 8.10. Oznake: UO, UZ – usisni kanal otvara/zatvara, PO, PZ – prestrujni kanal otvara/zatvara. Na donjoj slici je na ordinati predtlak, pa abscisa predstavlja liniju atmosferskog tlaka. Kod više brzine vrtnje struja zraka se toliko zaleti u kućište radilice da tlak u kućištu raste cijelo vrijeme od UO do UZ, iako se klip poslije GMT kreće prema dolje.



Rezonancija u ispuhu i usisu je od presudnog značaja za punjenje cilindra kod dvotaktnog Ottovog motora. Zbog toga se usisni i ispušni sustav dimenzioniraju za odgovarajuću brzinu vrtnje. Kao što je prikazano na slici 8.12. stupac zraka u usisnoj cijevi titra pa val tlaka putuje brzinom zvuka od ulaza u usisnu cijev do dna kućišta radilice i obrnuto. Ako usis završi u trenutku kad se zrak nabije u kućište radilice (srednja slika), punjenje će biti najbolje. U prikazanom slučaju usis traje predugo (motor se vrti presporo) pa rezonancija pogoršava punjenje (zadnja slika). Točnija krivulja tlaka prikazana je na slici 8.11.

tlak u kućišta koljenastog vratila

pretlak

podtlak

najveći pretlak

tlak okoline

Slika 8.12. Rezonancija u usisu malog 2T-Ottovog motora s usisom u kućište radilice.

Ispušna cijev mora biti oblikovana tako da omogući dobro pražnjenje cilindra ali i da spriječi prekomjerno bježanje svježeg punjenja u ispuh, slika 8.13. Podtlak pri kraju ispiranja (točka PZ na slici 8.11.) proizvodi se ekspanzijom ispušnih plinova u konusnom dijelu (difuzoru) ispušnog lonca. Val tlaka (obojen crno) putuje brzinom zvuka prema kraju difuzora pa iza njega ostaje podtlak (točkasto). Na taj se način ispušnim sustavom potpomaže uvlačenje gorive smjese iz kućišta radilice u cilindar. Dobro punjenje cilindra se na ovaj način postiže samo u relativno uskom području rezonantne brzine vrtnje motora. Na strmom konusu na kraju ispušnog lonca tlačni se val odbija te se vraća da bi pravovremenim dolaskom do ispušnog kanala na cilindru poput čepa spriječio bježanje svježeg punjenja u ispuh.

Slika 8.13. Ekspanzija plinova u ispušnoj cijevi.

Ove oscilacije tlaka stupca plina u usisnim i ispušnim cijevima potpomažu punjenje cilindra samo u uskom području rezonantne brzine vrtnje a u izvan njega djeluju tako da smanjuju punjenje. Da bi se proširilo područje brzine vrtnje s dobrim punjenjem cilindra, u usisnu cijev



se ugrađuju jednosmjerni membranski ventili (slika 8.14.) ili rotirajući zasun (slika 8.16.). U ispušni kanal se na samom cilindru ugrađuje zasun pomoću kojega se mijenja visina ispušnoga kanala u ovisnosti o brzini vrtnje, u svrhu poboljšanja punjenja.

Slika 8.14. Usis lisnatim (membranskim) jednosmjernim ventilima (Yamaha). Umetak (1; prikazan je i gore desno) s jednosmjernim lisnatim ventilima (2) koji se mogu otvoriti najviše do graničnika (3) ugrađen j u usisnu cijev. Dok za vrijeme usisa klip ide prema gore (lijevo), struja koja usisnom cijevi dolazi iz rasplinjača lako odmakne listiće i ulazi u kućište koljenastog vratila. Kada se klip počne gibati prema dolje, u kućištu poraste tlak i struja gorive smjese krene opet prema usisnoj cijevi te pritisne elastične listiće i zatvori izlaz. Time je u srednjem području brzine vrtnje (u kojem još nema rezonantnog natpunjenja) spriječen povrat usisane smjese u usisnu cijev. Strmi kosi kanal prema cilindru omogućuje dodatno natpunjenje (desno). Ovakve lisnate ventile je po prvi puta primijenila njemačka tvornica MZ na svojim motorima za brzinske utrke svjetskog prvenstva (Grand Prix) sredinom 20. stoljeća. Razvodni dijagram ispod klipa je nesimetričan.

8.7. PODMAZIVANJE LEŽAJA OSOVINICE KLIPA Podmazivanje ležajeva radilice i klipnjače kod malih Ottovih motora vrši se posebnim uljem za dvotaktne motore koje se dodaje benzinu u omjeru od 1 do 5%. To ulje mora pri izgaranju stvarati što manje pepela a u prostoru ispod klipa treba u vrlo nepovoljnim uvjetima podmazivati ležaj osovinice klipa u klipnjači te leteći i glavne ležajeve. Naročito je nepovoljan pritisak klipa na osovinicu: pod opterećenjem sile plinova u cilindru i sile inercije stalno pritišću klip u istom smjeru od male glave prema velikoj. Zbog toga se osovinica u ležaju ne giba gore-dolje (kao kod 4-taktnog motora) i ne pumpa ulje u ležaj te se u njemu ne može stvoriti mazivi film. Zato je kod dvotaktnih Ottovih motora ležaj osovinice u klipnjači iglasti, leteći ležaj je također iglasti ili kod starijih konstrukcija valjni, dok su glavni ležajevi jednoredni kuglični (vidi sliku 8.16.). Ti ležajevi dobro rade i s malom količinom ulja ali dovode do neugodnih vibracija, za razliku od kliznih ležajeva koji prigušuju vibracije. Za dobro punjenje cilindra i laki start motora važno je da radijalni brtveni prstenovi na radilici dobro brtve (B na slici 8.16.). Ako propuštaju, goriva smjesa tu izlazi van, umjesto da kroz preljevni kanal struji u cilindar. Međutim, kod dvotaktnih Dieselovih motora tlakovi u cilindru su znatno veći pa iglasti ležaj ne bi izdržao ta opterećenja niti bi imao potrebnu trajnost. Zbog toga se kod Dieselovih motora primjenjuju isključivo klizni ležajevi koji moraju biti posebne konstrukcije, poput onoga na slici 8.15. Ulje pod tlakom dovodi se u ležaj provrtom kroz tijelo klipnjače, iz letećeg ležaja. Kutni razmak između kosih uzdužnih kanala manji je od kuta osciliranja klipnjače tako da ulje sa sigurnošću dostaje do susjednog kanala. Za rad ležaja potrebno je neprekidno i pouzdano podmazivanje.



Slika 8.15. Ležaj osovinice klipa kod 2T motora: iglasti kod Ottovih motora i poseban klizni s kosim aksijalnim utorima za ulje kod Dieselovih motora.

8.8. PRIMJERI DVOTAKTNIH MOTORA

Slika 8.16. Usis pomoću rotirajućeg zasuna (Z) pričvršćenog na koljenasto vratilo (Maico 250, Njemačka, u 1960-tim godinama). Otvor na zasunu, kroz kojega prolazi usisavana smjesa, je takvog oblika da zatvori usisni kanal kada se klip počne gibati prema DMT (gore, desno) te spriječi povrat usisane smjese u usisnu cijev. Razvodni dijagram ispod klipa je nesimetričan. Ramena radilice imaju oblik kružnih ploča, a razmak od kućišta radilice je minimalan, da bi stupanj kompresije kućišta bio što veći, jer je tada i punjenje cilindra bolje.



2-taktni sporohodni brodski Dieselov motor s križnom glavom

Tip motora: 2T-Diesel s križnom glavom 8 RND 90 M RTA96C Ispiranje obrnuto uzdužno Usis / ispuh kanali / kanali kanali / ventil Promjer cilindra ∅D × hod klipa H (mm) 900 × 1550 965 × 2490 Radni volumen cilindra VH, cil (dm3/cil.) 986 1821 Broj cilindara (svi motori su redni) 8 6 ... 14 Moment / pri brzini vrtnje (kNm / min-1) 7604 / 102 Snaga / pri brzini vrtnje (MW / min-1) 19,7 / 122 81 / 102 i pri srednjem efektivnom tlaku pe (bar) 12,3 18,5 Snaga po cilindru (kW / cilindar) 2460 5720 Specifična snaga (kW/dm3) 2,5 3,1 Snaga po jedinici površine čela klipa (kW/cm2) 0,39 0,78 Srednja brzina klipa (m/s) 6.3 8.3 ge (kod najveće snage) (g/kWh) 205 164 D × Š × V (m) 27,1×4,5×13,5 Masa (t) 2300

Slika 8.17. Napredak kod velikih sporohodnih, brodskih, 2-tatknih Dieselovih motora s križnom glavom tijekom 32 godine: Sulzer 8 RND 90 M iz 1976. (lijevo) i Wartsila-Sulzer RTA 96 C iz 2008. godine (desno).

Dok su se još krajem 1970-tih godina gradili dvotaktni motori s obrnutim ispiranjem cilindra (slika 8.17.), motori današnje konstrukcije imaju isključivo uzdužno ispiranje pomoću usisnih

Oznake: 5 – klip (stap) 1 – turbopunjač 6 – stapajica 2 – usisni kanal 7 – križna glava 3 – brizgaljka za gorivo 8 – klipnjača (ojnica) 4 – ispušni kanal 9 – koljenasto vratilo

2008. Wartsila-Sulzer

RTA 96 C

1976. Sulzer

8 RND 90 M



kanala i ispušnih ventila. Nedostatak obrnutog ispiranja je simetričan razvodni dijagram, odnosno bježanje radne tvari iz cilindra u ispuh (između točaka UZ i IZ), što ima za posljedicu gubitak energije utrošene za nabijanje pobjegloga zraka, a to opet dovodi do nešto povećane potrošnje goriva.

Napredak današnjih motora najbolje se vidi po specifičnoj efektivnoj potrošnji goriva. Ona je kod velikog brodskog motora 1976. iznosila 205 g/kWh. U najboljoj radnoj točki tu vrijednost već preko deset godina nadmašuju najbolji četverotaktni Dieselovi motori u osobnim automobilima, što je tada bilo nezamislivo. (Kod najveće snage potrošnja im je još uvijek veća i iznosi oko 235 g/kWh).

2-taktni protuklipni Junkersov Dieselmotor Jumo razvijen je u Njemačkoj tijekom 1920-ih godina. Jumo je bio prvi Dieselov motor primijenjen za pogon aviona i ujedno najuspješniji Dieselov motor za tu namjenu. Dva klipa, svaki vezan svojom klipnjačom na svoju radilicu, kreću se jednoj cilindarskoj košuljici u međusobno suprotnim smjerovima. Tako se u unutarnjoj mrtvoj točki dobiva prostor u obliku plitkog valjka u koji se ubrizgava gorivo istovremeno iz dvije brizgaljke. U vanjskoj mrtvoj točki vrši se izmjena radne tvari uzdužnim ispiranjem cilindra (vidi sliku 8.21.). Gornja i donja radilica su međusobno povezane zupčanicima (vidi sliku 8.19.). Kod ovakve konstrukcije ne postoji poklopac cilindra, odnosno glava. Postojale su i drugačije izvedbe ovih motora, samo sa donjom radilicom. Kao i ovdje, donji su klipovi bili spojeni na radilicu preko uobičajene klipnjače, dok su gornji nosili na sebi jaram, odnosno poprečni svornjak, na koji je sa svake strane pored cilindra hvatala po jedna dugačka klipnjača, s donje strane vezana na radilicu. Koljena ovih vanjskih dugačkih klipnjača i koljeno donje kratke srednje klipnjače, bila su međusobno zakrenuta za 180º.

Slika 8.18. Junkersov protuklipni Dieselov motor Jumo (pogled od strane propelera) sa 6 dvostrukih cilindara (u svakom cilindru se kreću po dva klipa, u međusobno suprotnim smjerovima). Lijevo: Junkers W41 u koji je 1929. godine po prvi puta ugrađen Dieselov pogonski motor. Podaci: promjer cilindra 105 mm, hod klipa 2×160 mm, radni volumen jednoga cilindra 2,77 dm3, radni volumen motora 16,62 dm3, snaga 441 kW (600 KS) kod 2200 min –1 te kod srednje brzine klipa od 11,7 m/s i kod srednjeg efektivnog tlaka od 7,34 bar, masa 520 kg.



Slika 8.19. Junkersov protuklipni Dieselov motor Jumo 52. Gornja i donja radilica povezane su zupčanicima s prednje strane motora (na lijevoj strani uzdužnoga presjeka).

Slika 8.20. Lijevo: Junkersov protuklipni Dieselov motor Jumo 52. Desno: Izvedba sa zaokrenutom gornjom radilicom, da bi se dobio nesimetričan razvodni dijagram (ispuh zatvara (IZ) ranije od usisa (UZ) pa se od IZ do UZ cilindar nabija komprimiranim zrakom; kod simetričnog razvodnog dijagrama je točka IZ iza (iznad) UZ pa u području UZ-IZ radni svježa radna tvar bježi iz cilindra).

B



Slika 8.21. Proces u 2-taktnom protuklipnom Dieselovom motoru. Strujanje kroz cilindar je istosmjerno, što omogućava dobro ispiranje produkata izgaranja svježim komprimiranim zrakom. Gornji klip vrši razvod ispušnih plinova a donji razvodi svježi zrak. Tangencijalni usisni kanali, usmjereni prema gore, u cilindru stvaraju vrtlog svježega zraka. Pri kompresiji taj se vrtlog ubrzava, te savija i razbija mlazeve ubrizgavanoga goriva. Na taj se način postiže dobro miješanje, što je preduvjet dobroga izgaranja.

LITERATURA [1.] Shell Lexikon 44, ATZ – MTZ 3/1999 [2.] Judge A. W.: Aircraft Engines, Chapman & Hall LTD, London, 1942 [3.] Ricardo H. R.: Der schnellalufende Verbrennungsmotor, Dritte Aufl. Springer-Verlag Berlin / Göttingen /

Heidelberg 1954 [4.] Bönsch, H., W.: Einführung in die Motorradtechnik, 2. Aufl., Motorbuch Verlag Stuttgart, 1980,

ISBN 3-87943-571-5. [5.] Hütten H.: Schnelle Motoren seziert und frisiert, 6. Aufl., Verlag Richard Carl Schmiddt & Co.

Braunschweig, 1977, ISBN 3-87708-060-10. [6.] http://en.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rtsil%C3%A4-Sulzer_RTA96-C . Wärtsilä-Sulzer RTA96-C [7.] http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/ - The Most Powerful Diesel Engine in the World!

Documents

DVOTAKTNI MOTORI I IZMJENA RADNE TVARI