PL210787B1 - Sposób ustalania parametrów temperatury pracy układu tłok-tuleja cylindrowa w wolnoobrotowychwysokoprężnych silnikach dwusuwowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ustalania parametrów temperatury pracy układu tłok-tuleja cylindrowa w wolnoobrotowych wysokoprężnych silnikach dwusuwowych, zwłaszcza silnikach okrętowych.

W silnikach tych powietrze doładowujące dostarcza się do cylindrów za pomocą turbosprężarki poprzez chłodnicę powietrza oraz przez umieszczony bezpośrednio za chłodnicą separator mający usuwać cząstki wody zawarte w powietrzu. Możliwie maksymalne wyeliminowanie cząstek wody z powietrza ma na celu ograniczenie korozji siarkowej.

Jednak w dotychczasowej praktyce, wobec niemożności usunięcia wody z powietrza w całości, chociażby wskutek zdarzających się usterek w działaniu separatora, w celu ograniczenia możliwości korozji utrzymywano temperaturę ścianek w górnej części tulei cylindrowej w trakcie suwu sprężania powyżej punktu rosy, czyli dochodzącej do 270°C. Ponieważ punkt zapłonu oleju cylindrowego służącego do smarowania współpracujących elementów układu leży w okolicach 240°C, to przy wyższej temperaturze następuje częściowe spalanie oleju. W wyniku tego tylko część oleju cylindrowego doprowadzana na gładź tulei cylindrowej zużytkowana jest do smarowania, a pozostała część ulega koksowaniu oraz tworzą się popioły, co w postaci nagaru dostaje się pomiędzy pierścienie tłokowe a tuleję cylindrową pogarszając warunki ich współpracy. Taki stan rzeczy powoduje przyspieszone zużywanie się gładzi tulei cylindrowej i pierścieni tłokowych, a nawet może doprowadzić do zatarcia,

Próba przeciwdziałania takiej sytuacji polegała na doprowadzeniu do górnych rowków smarnych tulei tylko około 30% dawki oleju cylindrowego kierując resztę w rejon dolnych rowków, aby zmniejszyć ilość nagaru, mimo że normalne zużycie gładzi tulei cylindrowej w górnej strefie jest największe i tam właśnie większa dawka oleju jest pożądana.

Wady stanu dotychczasowego mogą się nasilić, kiedy zostałyby użyte nie homologowane pierścienie tłokowe i/lub zamienne tuleje cylindrowe pochodzące z różnych źródeł dostawy, często o niepewnej jakości, zwłaszcza o nie optymalnej strukturze, czy obróbce końcowej.

Istota wynalazku polega na tym, że przy usuniętych z tulei cylindrowych elementach izolujących termicznie, takich jak rurki izolacyjne w kołnierzach tulei, czy zewnętrzne bandaże izolacyjne, dokonuje się pomiaru temperatury i wilgotności względnej powietrza doładowującego przed turbosprężarką oraz mierzy się ciśnienie powietrza doładowującego za chłodnicą i ciśnienie barometryczne w siłowni i na podstawie znanych w fizyce zależności między ciśnieniem, temperaturą i wilgotnością powietrza przedstawionych przykładowo w postaci wykresu określa się temperaturę punktu rosy powietrza doładowującego za chłodnicą, co z kolei stanowi podstawę do określenia minimalnej temperatury wody dolotowej do chłodnicy powietrza tak, aby temperatura powietrza doładowującego leżała nieco powyżej punktu rosy. Jednocześnie prowadzi się ciągłe monitorowanie temperatury ścianek gładzi cylindrowej i na tej podstawie reguluje się, przy pomocy znanych urządzeń, temperaturę wody wlotowej do chłodzenia cylindrów tak, aby temperatura ścianek gładzi cylindrowej była niższa od temperatury zapłonu oleju cylindrowego.

Dzięki takiemu postępowaniu następuje ustalenie się temperatury ścianek tulei cylindrowej w jej górnej części do poziomu około 200°C. Skutkuje to prawidłowym użytkowaniem oleju smarnego, ponieważ temperatura ta jest niższa od temperatury jego zapłonu, co pozwala na podział dawki oleju smarnego pomiędzy górną i dolną strefę w tulei cylindrowej w proporcji 50/50% do 60/40%. Dostarczane do przestrzeni cylindrowej powietrze doładowujące bez cząstek skondensowanej wody znacznie uniemożliwia powstawanie kwasu siarkowego powodującego korozję, która utrzymuje się na niskim poziomie. Wynikające stąd korzyści to zabezpieczenie gładzi tulei cylindrowej i pierścieni tłokowych przed zacieraniem się, obniżenie średniego zużycia tulei cylindrowych oraz większe bezpieczeństwo pracy układu tłok-tuleja, zwłaszcza kiedy w obrocie znajduje się coraz więcej dostawców; oferujących tuleje o obniżonej i zmiennej jakości.

P r z y k ł a d

Przy usuniętych z otworów chłodzących w kołnierzach tulei cylindrowych rurkach izolujących oraz bandażach izolujących powierzchnię tulei od zewnątrz podczas eksploatacji silnika przy 84% mocy, temperaturę wody chłodzącej cylindry na wlocie ustalono na poziomie 70°C oraz ustawiono podział dawki oleju pomiędzy górnym i dolnym poziomom smarowania w stosunku 50/50%. Zmierzono parametry powietrza przed turbosprężarką, a więc jego temperaturę, wynoszącą, 27°C oraz wilgotność względną o wartości 42%. Następnie ustalono, że ciśnienie powietrza doładowującego za chłodnicą wynosi 1,7 bara przy ciśnieniu barometrycznym w siłowni w wysokości 1024 hPa i na podstawie

PL 210 787 B1 wykresu przedstawiającego zależności temperatury, wilgotności i ciśnienia, określono temperaturę punktu rosy powietrza doładowującego za chłodnicą wynoszącą 30°C. Na tej podstawie ustalono minimalną temperaturę wody dolotowej do chłodnicy powietrza na poziomie 35°C tak, aby temperatura powietrza doładowującego leżała nieco powyżej punktu rosy. Jednocześnie, przy użyciu dwóch termopar zamontowanych w każdym kołnierzu tulei cylindrowej prowadzono na bieżąco pomiar temperatury gładzi cylindrowej i na tej podstawie uregulowano temperaturę wody wlotowej do chłodzenia cylindrów uzyskując temperaturę gładzi tulei cylindrowych w zakresie 160-190°C.

Claims (1)

1. Sposób ustalania parametrów temperatury pracy układu tłok-tuleja cylindrowa w wolnoobrotowych wysokoprężnych silnikach dwusuwowych, zwłaszcza silnikach okrętowych, znamienny tym, że przy usuniętych z tulei cylindrowych elementach izolujących termicznie, takich jak rurki izolacyjne w kołnierzach tulei, czy zewnętrzne bandaże izolacyjne, dokonuje się pomiaru temperatury i wilgotności względnej powietrza doładowującego przed turbosprężarką oraz mierzy się ciśnienie powietrza doładowującego za chłodnicą i ciśnienie barometryczne w siłowni i na podstawie znanych w fizyce zależności między ciśnieniem, temperaturą i wilgotnością powietrza, przedstawionych przykładowo w postaci wykresu, określa się temperaturę punktu rosy powietrza doładowującego za chłodnicą, co z kolei stanowi podstawę do określania minimalnej temperatury wody dolotowej do chłodnicy powietrza tak, aby temperatura powietrza doładowującego leżała nieco powyżej punktu rosy i jednocześnie prowadzi się ciągłe monitorowanie temperatury ścianek gładzi cylindrowej i na tej podstawie reguluje się przy pomocy znanych urządzeń temperaturę wody wlotowej do chłodzenia cylindrów tak, aby temperatura ścianek gładzi cylindrowej była niższa od temperatury zapłonu oleju cylindrowego.