Hoe diesel-tweetaktmotoren werken

-Het artikel Hoe dieselmotoren werken beschrijft de viertakt-dieselmotoren die veel voorkomen in auto's en vrachtwagens. Het artikel Hoe tweetaktmotoren werken beschrijft de kleine tweetaktmotoren die worden aangetroffen in zaken als kettingzagen, bromfietsen en jetski's. Het blijkt dat dieselmotortechnologie vaak wordt gecombineerd met een tweetaktcyclus in de enorme dieselmotoren die te vinden zijn in locomotieven, grote schepen en productiefaciliteiten..

In deze editie zullen we de tweetakttechnologie op diesel verkennen en meer te weten komen over de enorme motoren die er gebruik van maken!

- Als je leest hoe tweetaktmotoren werken, heb je geleerd dat een groot verschil tussen tweetakt- en viertaktmotoren de hoeveelheid vermogen is die de motor kan produceren. De bougie vuurt twee keer zo vaak in een tweetaktmotor - één keer per omwenteling van de krukas, versus één keer per twee omwentelingen in een viertaktmotor. Dit betekent dat een tweetaktmotor het potentieel heeft om te produceren twee keer zoveel vermogen als een viertaktmotor van dezelfde grootte.

Het artikel over tweetaktmotoren legt ook uit dat de benzinemotorcyclus, waarbij gas en lucht worden gemengd en samengeperst, niet echt een perfecte match is voor de tweetaktbenadering. Het probleem is dat er onverbrande brandstof lekt elke keer dat de cilinder wordt bijgevuld met het lucht-brandstofmengsel. (Zie Hoe tweetaktmotoren werken voor details.)

Het blijkt dat de dieselaanpak, waarbij alleen lucht wordt gecomprimeerd en vervolgens de brandstof rechtstreeks in de perslucht wordt geïnjecteerd, veel beter past bij de tweetaktcyclus. Veel fabrikanten van grote dieselmotoren gebruiken deze benadering daarom om krachtige motoren te maken.

De afbeelding toont de lay-out van een typische tweetaktdieselmotor:

Bovenaan de cilinder bevinden zich meestal twee of vier uitlaatkleppen die allemaal tegelijkertijd openen. Er is ook de dieselbrandstofinjector (hierboven in geel weergegeven). De zuiger is langwerpig, zoals bij een tweetakt benzinemotor, zodat hij als inlaatklep kan dienen. Onderaan de slag van de zuiger onthult de zuiger de poorten voor luchtinlaat. De inlaatlucht wordt onder druk gezet door een turbolader of een supercharger (lichtblauw). Het carter is afgedicht en bevat olie zoals in een viertaktmotor.

De tweetakt dieselcyclus gaat zoals dit:

1. Wanneer de zuiger zich in de top van zijn slag bevindt, bevat de cilinder een lading zeer gecomprimeerde lucht. Dieselbrandstof wordt door de injector in de cilinder gesproeid en ontsteekt onmiddellijk door de hitte en druk in de cilinder. Dit is hetzelfde proces dat wordt beschreven in Hoe dieselmotoren werken.
2. De druk die wordt gecreëerd door de verbranding van de brandstof drijft de zuiger naar beneden. Dit is de krachtslag.
3. Als de zuiger het dieptepunt nadert, gaan alle uitlaatkleppen open. Uitlaatgassen stromen uit de cilinder, waardoor de druk wordt verlicht.
4. Terwijl de zuiger naar beneden komt, worden de luchtinlaatpoorten zichtbaar. Perslucht vult de cilinder en verdrijft de rest van de uitlaatgassen.
5. De uitlaatkleppen sluiten en de zuiger begint terug naar boven te bewegen, de inlaatpoorten opnieuw te bedekken en de verse luchtstroom samen te drukken. Dit is de compressieslag.
6. Als de zuiger de bovenkant van de cilinder nadert, herhaalt de cyclus zich met stap 1.

-Uit deze beschrijving kun je het grote verschil zien tussen een diesel-tweetaktmotor en een benzine-tweetaktmotor: in de dieselversie vult alleen lucht de cilinder, in plaats van gas en lucht met elkaar vermengd. Dit betekent dat een diesel-tweetaktmotor geen last heeft van de milieuproblemen die een benzine-tweetaktmotor teisteren. Aan de andere kant moet een diesel-tweetaktmotor een turbolader of een supercharger hebben, en dit betekent dat je nooit een diesel-tweetaktmotor op een kettingzaag zult vinden - het zou gewoon te duur zijn.

De General Motors EMD-motorenlijn is typerend voor het tweetaktdieselras. Deze motoren werden geïntroduceerd in de jaren dertig en drijven een groot aantal van de diesellocomotieven aan die in de Verenigde Staten worden aangetroffen. Er zijn drie opeenvolgende series in de EMD-lijn: de 567-serie, de 645-serie en de 710-serie. De cijfers verwijzen naar het aantal kubieke inches per cilinder, met een typische motor met 16 cilinders (voor een totale cilinderinhoud in de orde van grootte van 10.000 kubieke inches!). Als je bedenkt dat een motor van 5 liter (305 kubieke inch) als erg groot wordt beschouwd in een auto, kun je zien dat een van deze EMD-motoren enorm is!

Hier zijn enkele specificaties voor de EMD 645E3-motor:

Diameter van de cilinder - 9-1 / 16 inch

Zuigerslag - 10 inch

Verplaatsing per cilinder - 654 kubieke inch

Aantal cilinders - 16 of 20

Compressieverhouding - 14,5: 1

Uitlaatkleppen per cilinder - 4

Gewicht van de motor -

• 16 cilinders: 34.526 pond / 15.661 kg
• 20 cilinders: 40.144 pond / 18.209 kg (de oliecarter alleen al weegt meer dan een ton!)

Onbelast toerental - 315 omwentelingen per minuut (tpm)

Volle snelheid - 900 tpm

Een typische pk-rating voor een van deze motoren is 4300 pk!

Raadpleeg de links op de volgende pagina voor meer informatie over de diesel-tweetaktmotoren en andere motoren!

gerelateerde artikelen

• Hoe diesellocomotieven werken
• Hoe dieselmotoren werken
• Hoe tweetaktmotoren werken
• Hoe automotoren werken
• Hoe paardenkracht werkt
• Hoe turbochargers werken
• Hoe de Aptera Hybrid werkt
• Als dieselmotoren efficiënter zijn, waarom hebben de meeste auto's dan benzinemotoren??
• Wat is het verschil tussen een turbolader en een supercharger op de motor van een auto?

Meer geweldige links

• MAN B&W Diesel A / S
• General Motors Electro-Motive Division
• NC Transportation Museum: Diesel Exhibits
• EMD-foto's
• Foto van een EMD-injector