Modelbane Europa - Europas største computerstyrede modelbane
Modelbane Europa
Hadsten Centeret

Østergade 9 - 8370 Hadsten
Telefon 86 91 58 22


Tilbage til teknik or historie

2 takts dieselmotor

  Nej, det kan ikke være rigtigt, 2 taktsmotorer, hvem husker ikke dem fra sin knallert, eller en gammel Wartburg der kom med sit dum-dum-dum-dum gennem landskabet. Sådanne motorer er der da ikke i et stolt lokomotiv som MY ?

Jo, den er god nok, dog en smule mere raffineret end en en Wartburg, eller på en Puch Maxi.

Et snit gennem en motor fra en MY.

1. Topdæksel.

2. Brændstoftilførsel.

3. Regulering.

4. Cylindertopstykke.

5. Brændstofventil.

6. Vippearm for udstødningsventiler.

7. Knastaksel for udstødningsventiler.

8. Smørerør.

9. Udstødningsventiler.

10 og 11. Udstødningsrør.

12 og 13 Kølevand.

14. Cylinderforing.

15. Stempel.

16. Porte til skylleluft.

17. Skylleluftstilgang.

18. Plejlstang.

19. Krumtap.

20. Smøreolierør til stempelafkøling

21. Rør for indvendig oliekøling af stempler.

22. Ventillationsrør.

23. Lejesmøring for krumtapaksel.

24. Oliepind for måling af oliestand.

25. Krumtaphus.

26. Oliesump.

27. Oliepumpe.

28. Indikatorboring.

29 Inspektionsdæksel.

På ovenstående tegning vises motoren fra DSB's MY-lokomotiv. På denne motortype lader man en separat luftpumpe, der trækkes fra maskinens krumtapaksel, pumpe den friske luft med et ret beskedent overtryk (ca. 1/2 atm.) ind i et fælles reservoir for alle cylindrene (17) . Når stemplet når ned i bundstillingen, afdækkes en række åbninger (skylleporte) i cylinderen (16) samtidig med, at udstødsventilerne (9) i topstykket er åbne, og luften strømmer derfor ind gennem skylleportene og fylder efterhånden cylinderen helt op med ren luft samtidig med, at den sidste rest af forbrænding skylles ud i udstødsrøret (10). Skylleperioden slutter, når stemplets overkant igen lukker for portene, og nu sker kompression og brændstofindsprøjtning på samme måde som ved 4-taktsmotoren.

Hen imod slutningen af arbejdsslaget, men før end skylleportene afdækkes, åbner udstødsventilerne, således at cylinderens overtryk blæses af, inden skylleperioden begynder, således at skylleluften kun behøver et lille overtryk for at gennemføre denne proces.

Selvom en 2-taktsmotor således får et arbejdsslag for hver krumtapomdrejning, bliver dens ydelse dog ikke dobbelt så stor som den, der kan opnås med en tilsvarende 4-taktsmotor.

For det første sluger blæseren en del af motorens arbejde, og desuden er det vanskeligt på en hurtiggående dieselmotor at gennemføre skylleprocessen tilstrækkeligt effektivt, og dette giver sig udslag i en ringe forbrænding og dermed et noget lavere effektudbytte af hver arbejdsperiode, ligesom brændstoføkonomien forringes noget.

Gevinsten i motorydelse begrænses derfor i reglen til ca. 30-50 pct., når man sammenligner de to motortypers vægt og pladskrav.

Brændstofindsprøjtningen.

Karakteristisk for dieselprincippet er den måde, hvorpå brændstoffet føres ind i cylinderen, når forbrændingen skal finde sted. Hensynet til brændstoføkonomien forlanger, at tændingen og den efterfølgende forbrænding skal finde sted så hurtigt som muligt, medens stemplet endnu befinder sig lige omkring topstillingen.

Det nytter imidlertid ikke at sprøjte al olien ind på én gang, idet forbrændingen derved antager karakter af en eksplosion, der resulterer i langt højere tryk i cylinderen end stempel, plejlstang og krumtap kan holde til. Brændstoftilførslen må derfor afpasses efter forbrændingen, så der holdes et passende højt tryk i cylinderen i hele denne periode, og denne doseringsproces varetages af brændstofpumpen.

Hver af dieselmotorens cylindre har sin separate brændstofpumpe, og tegningen viser et tværsnit i et sådant pumpeelement. Pumpestempel og cylinder sidder midt i pumpehuset, der Øverst danner et lille kammer, hvorigennem olien føres til pumpens sugehuller. Stemplets lodrette bevægelse styres fra en knastaksel i pumpens bund, og en kraftig fjeder sørger for at pumpestemplets tryksko, der for at formindske friktionen mod knastens sider er forsynet med en rulle, både ved op og nedadgående bevægelse følger knastens profil meget nøje, således at det bliver knastformen, der bestemmer, hvor meget og især hvor hurtigt brændstoffet sprøjtes ind i cylinderen under forbrændingsprocessen.

Når pumpen har afsluttet en indsprøjtning, sørger returfjederen for at føre stemplet tilbage til udgangsstillingen, og herunder udfører pumpen sugeslaget i olie, til den næsten Indsprøjtning suges ind gennem cylinderens sugehuller A) og B).

Under trykslaget bevæges stemplet opad af knasten, men først når den Øverste kant har passeret sugehullerne begynder trykket at stige, og olien presses gennem trykventilen i pumpecylinderens top ud i trykrøret, der fører op til brændstofventilen i motorens arbejdscylinder. Hele indsprøjtningen skal i en almindelig jernbanedieselmotor være tilendebragt på omkring 1/300 sek., og for at dette kan gennemføres, må indsprøjtningstrykket være meget højt ofte omkring 600-700 atmosfærer, og der stilles derfor store krav til brændstofpumpens kvalitet. Pumpestemplet er udført ud særlige tætningsringe, idet tæthed nås alene ved stemplets fine pasning i cylinderen, hvor spillerummet ligge mellem 5/100000 og 10/100000 mm.

Det er altså pumpeknastens facon, der bestemmer, hvor hurtigt at brændstoffet sprøjtes ind i cylinderen, men det skal også være muligt at regulere, hvor meget olie, der sprøjtes ind i alt under hvert arbejdsslag, idet det er denne mængde, som bestemmer, hvor mange hestekræfter motoren skal afgive.

Mængdereguleringen sker simpelthen ved at afpasse pumpens leveringstid, så den effektivt Indsprøjtede mængde svarer til det ønskede. Til højre på tegningen er selve pumpecylinderen med stemplet trukket ud og vist lidt mere detailleret, og her ses det, at stemplet et stykke under overkanten er forsynet med en skrå afskæring, og rummet under den skrå kant er via en lodret slidse i stemplets væg i forbindelse med trykrummet.

Når stemplets overkant passerer sugehullerne i cylindervæggen, stiger olietrykket, og Indsprøjtningen begynder. Den fortsætter, mens stemplet bevæger sig opad lige indtil den skrå kant passerer sugehullet B), og derved gennem stemplets kanaler sætter trykrummet i forbindelse med indsugningskammeret, hvorved olietrykket falder, og indsprøjtningen hører op. Nu er pumpestemplet imidlertid monteret drejeligt i cylinderen kun styret af tappen forneden. Den lodrette pumpebevægelse hindres ikke, idet tappen kan bevæge sig op og ned i en lodret udskæring i styrebøsningen, men denne har foroven et tandhjul, der er i indgreb med tænderne på en reguleringsstang, og da denne stang bevæges frem og tilbage, følger stemplet derfor med i drejningen. Trækkes tandstangen på tegningen nu til venstre, følger pumpestemplet med, og dette betyder, at den skrå kant afdækker sugehullet noget tidligere end før, og indsprøjtningstiden og dermed den Indsprøjtede mængde er derfor formindsket.

Forskydes tandstangen til højre, forøges oliemængden på tilsvarende måde, og endelig standser motoren helt.

Tandstangen er i indgreb med alle motorens pumpestempler, således at reguleringen foretages ved simpelthen at bevæge stangen frem eller tilbage

Forstøvning af olien

Når man betænker, at der ved hver indsprøjtning sprøjtes omkring ½ cm3 olie ind i cylinderen og at denne mængde skal opvarmes til tændtemperaturen, blandes med luften i cylinderen, antændes og forbrændes, - alt sammen i løbet af ca. 1 /100 sek., forstår man, at det ikke drejer sig om en ganske almindelig kakkelovnsild men at der kræves ganske særlige forholdsregler for at få processen gennemført på rette måde.

Først og fremmest er et højt olietryk nødvendigt, men desuden kræves, at olien sprøjtes ind i cylinderen i fint forstøvet form, idet de mange, små oliedråber hver især antændes hvorved forbrændingshastigheden stiger langt over det, man kender fra oliefyr og lignende oliebrændere. Forstøvningen finder sted i cylinderens indsprøjtningsventil og tegningen til højreviser hvordan den er indrettet.

Trykolien føres fra brændstofrøret gennem en dyseholder ned til selve dysen, hvis spids stikker direkte ind i motorens forbrændingsrum. I dysens spids er der boret en række fine huller, hvorigennem olien sprøjtes og da det høje brændstoftryk tvinger olien gennem hulerne med en meget stor hastighed, rives strålen op i en mængde fine dråber, der som en kegleformet vifte breder sig ud i cylinderen fra hvert dysehul.

Så længe der ingen indsprøjtning finder sted, er tilgangen til dysehullerne lukket med en fjederbelastet nåleventil, således at snavs og urenheder fra forbrændingen ikke blæses op i dysekammeret. Når indsprøjtningen skal begynde, vil det stigende olietryk løfte nålen til vejrs, hvorefter der åbnes fri adgang til dysehullerne, og indsprøjtningen begynder. Ved en passende indstilling af fjederens spænding sørger man for, at nålen først åbner ved et tilstrækkeligt højt tryk, for at sikre at den først indsprøjtede oliemængde forstøves fint, så tændingen ikke sinkes unødigt.

Dieselmotorens regulering.

Et motorlokomotiv skal føres af en enkelt mand, og det er derfor vigtigt, at reguleringen udføres så simpelt som muligt, således at lokomotivførerens arbejde under kørslen reduceres til et minimum.

Dette indebærer, at dieselmotorens regulator må arbejde delvis automatisk, og dette kan f. eks. opnås med en regulator som vist på tegningen. Selve reguleringen, dvs. drejning af brændstofpumpernes stempler (se foregående afsnit) sker ved hjælp af centrifugalkraften på et par roterende svingklodser, der trækkes rundt af motoren. Jo hurtigere klodserne roterer, jo større er centrifugalkraften, og denne kraft benyttes til at spænde en fjeder, der tillader klodserne at svinge ud, lige indtil der er ligevægt mellem fjeder- og centrifugalkraft

Samtidig med at fjederen spændes, bevæges også trækstængerne D og E, der er forbundet med pumpestemplernes tandstang, og da regulatorens ligevægtstilstand nås ved et ganske bestemt omdrejningstal, afhængig af fjederens spændingstilstand, ses det at centrifugalregulatoren, så snart motorens omdrejningstal ændrer sig, automatisk foretager, en reguleringsbevægelse, dvs. uanset motorens belastning søger at holde den på samme omdrejningstal.

Af hensyn til motorens brændstoføkonomi er det imidlertid ikke tilstrækkeligt med et sådant fast omdrejningstal, idet det øjeblikkelige effektbehov helst skal dækkes ved en høj motorbelastning, og den viste regulator er derfor udstyret med i alt 3 omdrejningsområder, som føreren kan vælge efter behov. Dette sker ved hjælp af tre magnetventiler, der styrer oliekredsløbet til et særligt regulatorstempel. På tegningen har føreren sat strøm på ventilen til 1. hastighedstrin (tomgangsomdrejningerne), og derved har den trykolie, der pumpes ind i regulatorcylinderen, afløb gennem den første kanal fra venstre, og stemplet har derfor flyttet sig hen i en stilling, hvor afløbshullet lige netop er afdækket.

Kræver køremodstanden større effekt end motoren kan afgive ved dette omdrejningstal, skiftes styrekontrolleren til 2. trin, hvorved strømmen til 1. trin afbrydes, og ventilen lukker, samtidig med at 2. trins ventil åbner. Trykolien, der nu skal ud gennem det næste afløbshul, presser stemplet til højre, indtil hullet er åbnet, og derved spændes regulatorfjederen gennem stangtrækket B-C-D, hvilket medfører, at centrifugalkraften på svingklodserne og dermed motorens omdrejningstal må Øges, førend regulatoren er i ligevægt igen. Ønskes endnu større effekt, gentages proceduren med magnetventilerne 3. og 2. hastighedstrin, og motoren løber så med sit maksimale omdrejningstal, indtil der igen reguleres ned. Ved start er olietrykket nul, og regulatoren kan derfor ikke fungere. I denne situation overtager startventilen funktionen, idet en kraftig elektromagnet drejer den viste vippearm, der rent mekanisk fører brændstofpumperne på fuld leveringsmængde. Så snart motoren går i gang igen, stiger olietrykket, og centrifugalregulatoren overtager reguleringsfunktionerne.

 

©2011 Modelbane Europa
Tlf : 86 91 58 22
E-Mail :
Klaus D. Mikkelsen - (moppe@post6.tele.dk)

Designet af Moppe