TMA - TERMISKE MASKINER

BM1

1. Hvad forstås ved en rækkemotor/In-Line engine og en V-motor/V-engine?

En rækkemotor er en motor, hvor alle cylindre er placeret på én lige linje (i række).

-      Cylindrene står lodret eller let vinklet i samme plan

-      Én cylinderbank

-      Én topstykke (typisk)

-      Simpel konstruktion

En V-motor er en motor, hvor cylindrene er opdelt i to rækker (banker), der danner en V-form.

• Vinkel mellem bankerne (typisk 60°–90°)

• To topstykker

2.    Nævn fordele og ulemper ved V- vs. rækkemotor.

Sammenligning: Rækkemotor vs. V-motor

Egenskab	Rækkemotor (In-line)	V-motor
Pris	Billig at fremstille	Dyrere konstruktion
Adgang til komponenter	Nem adgang / nem at servicere	Sværere adgang / mere kompleks
Plads	Lang (kræver længdeplads)	Kompakt (kortere motor)
Vridningsvariation	Større (mindre stiv krumtap)	Mindre (stivere krumtap)

3.    Forbrændingsmotorer opdeles i 2 kategorier i forhold til deres arbejdsproces under forbrændingen, redegør for denne opdeling?

Forbrændingsmotorer opdeles i:

2-taktsmotorer - Hele processen sker på 2 takter (ét krumtapomdrejning)

-      Kompression + indsugning (via skylning)

-      Ekspansion (arbejdsslag) + udstødning

4-taktsmotorer - Hele processen sker på 4 takter (to krumtapomdrejninger)

-      Indsugningstakt

-      Kompressionstakt

-      Ekspansion (arbejdsslag)

-      Udstødningstakt

4.    Dieselmotorer opdeles i 3 kategorier i forhold til deres omdrejningshastighed på krumtapakslen, redegør for denne opdeling?

Langsomtgående dieselmotorer

Middelomdrejnings dieselmotorer

Hurtigtgående dieselmotorer

5. Redegør for langsomtgående dieselmotorer

Langsomtgående dieselmotorer

-      Ca. 60–300 o/min (typisk nærmere 60–120 o/min på store skibe)

-      Ofte 2-takts motorer

-      Direkte koblet til skibspropel (ingen gear)

-      Meget høj virkningsgrad

-      Meget store motorer

-. 15-100.000 HK

-      Anvendelse: Store oceangående skibe (containerskibe, tankskibe)

6. Redegør for middelomdrejnings-dieselmotorer

Middelomdrejnings dieselmotorer

-      Ca. 300–1000 o/min (ofte 300–750 i praksis)

-      Ofte 4-takts motorer

-      Kræver typisk gear hvis de driver propel

-. 1000-15000 HK

-      Anvendelse: kraftværker, Mindre og mellemstore skibe

7. Redegør for hurtigtgående diselmotorer

Hurtigtgående dieselmotorer

-      > 1000 o/min (ofte 1500–3000+)

-      4-takts motorer

-      Kompakte og lette

-      Lavere virkningsgrad end langsomtgående

- op til ca. 1000 HK

-      Anvendelse: Biler, lastbiler, Entreprenørmaskiner, traktorer, Mindre både

8.    Definer forbrændingskammeret på en dieselmotor?

Forbrændingskammeret er det lukkede rum i cylinderen, afgrænset af stempel, cylinder og topstykke, hvor forbrændingen finder sted og omdanner brændstoffets kemiske energi til mekanisk arbejde.

9. Hvilke komponenter i motoren overfører energien fra forbrændingen til krumtapakslen?

(Forbrænding skaber tryk på stemplet)

Stemplet bevæger sig nedad

(Ved stor 2-takts-skibsmotor)

-      Kraften overføres via stempelstangen (piston rod)

-      Krydshovedet (crosshead) overfører kraften videre

Plejlstangen (connecting rod) fører kraften til

Krumtapakslen (crankshaft), som omdanner den lineære bevægelse til rotation

10. Hvordan aktiveres komponenter for lufttilførsel og fjernelse af udstødning på en 4- takts-dieselmotor?

4-takts motorens styres ventiler mekanisk

-      via knastakslen, som gennem stødstænger og vippearme åbner og lukker indsugnings- og udstødningsventiler.

-      Knastakslen drives af krumtapakslen via tandhjul, kæde eller rem.

11. Hvordan aktiveres komponenter for lufttilførsel og fjernelse af udstødning på en 2- takts-dieselmotor?

Skylleporte (lufttilførsel - scavenge ports)

-      Sidder nederst i cylinderen

-      Åbnes og lukkes af stemplets bevægelse.

-      Når stemplet bevæger sig ned, blotlægges portene, og frisk luft strømmer ind.

Udstødningsventil

-      I topstykket

-      Styres af knastakslen og aktiveres via et hydraulisk (evt. pneumatisk) system, som åbner ventilen på det rette tidspunkt.

Længdeskylning: Fordi:

• Luften bevæger sig langs cylinderens længderetning

• Altså fra bund → top

12. Hvordan antændes brændstoffet i en Dieselmotor?

Stemplet bevæger sig op og komprimerer luften i cylinderen, hvorved temperaturen stiger kraftigt. Lige før top dødpunkt indsprøjtes dieselbrændstoffet, og da luftens temperatur overstiger brændstoffets selvantændelsestemperatur, sker der en selvantændelse og forbrænding.

13. Hvorfor benytter man sig af stempelstang og krydshoved i store 2-takts-motorer?

Krydshovedet bruges til

-      at adskille forbrændingsdelen fra krumtaphuset (adskillelse af olie (cylinderolie til forbrænding vs. ren smøreolie))

Stempelstangen bruges til

-      at overføre kræfter mere kontrolleret (bevæger sig mere ret op og ned end plejlstangen, der sidder ’skævt’ - kan håndtere større tryk - Slider også mindre på motoren

-      muliggør lange ’strokes’ - bedre virkningsgrad.

14. Hvad er diesels selvantændelsestemperatur?

Diesel selvantændelse: ~250 °C

Marinediesel: Typisk ca. 250–350 °C
(kan variere afhængigt af kvalitet og sammensætning)

• (Luft i cylinderen: 500–700 °C

• Under forbrænding (peak temperatur): 1500-2000 °C)

15. Hvilke formål har stempel-ringene på motorens stempel?

Stempelringe (kompressionsringe)

Øverst på stemplet

Primær funktion: Tætner forbrændingskammeret - forhindrer gaslækage (gennemslag/blow-by) og underkompression i krumtaphuset

Sekundær: Overfører varme fra stemplet til cylinderforingen

16. Hvilket formål har olieskraberringe på motorens stempel?

Olieskraberringe (oil control rings)

Nederst på stemplet

Primær funktion: Oliestyring

-      Regulerer oliefilmen på cylinderens væg

-      Skraber overskydende olie væk

-      Forhindrer olie i at komme op i forbrændingskammeret

-      Balance: For lidt olie → slid. For meget olie → forbrænding af olie

17. Hvilken type lejer er monteret som motorens hovedlejer samt plejlstangslejer og hvorfor?

Hovedlejer og plejlstangslejer er begge glidelejer (hydrodynamiske lejer / journal bearings). Lejepander = de fysiske dele/komponenter. Glideleje = typen af leje/princippet

Glidelejer er en type leje, hvor en aksel roterer i en lejeskål, adskilt af en oliefilm, så der ikke er direkte metal-mod-metal kontakt. Olien tilføres under tryk, så akslens bevægelse trækker olien med rundt i lejet.

Man bruger det for

-      at undgå metal-mod-metal kontakt

-      til at bære store belastninger

-      støjdæmpende og vibrationsabsorberende.

18. Hvad er en cylinderforing?

En cylinderforing er en udskiftelig foring (inderskal) i cylinderen, som stemplet bevæger sig op og ned i.

-      Beskytter motorblokken mod slid

-      Leder varme væk

-      Kan udskiftes uden at skifte hele motorblokken

19. Hvad forstås ved våde foringer?

Våde foringer er cylinderforinger, der er i direkte kontakt med kølevandet i motoren.

Fordele:

-      Meget god varmeafledning

-      Lette at udskifte

Ulemper:

Risiko for lækage (O-ringe): slid/ældning af gummi, snavs.

o   Vand trænger ind i krumtaphus - vand i bundkarret - olien bliver fortyndet.

o   Smøreevne falder. Lejeskader. I værste fald motorhavari.

o   Kølevandssystem kan også miste tryk - overophedning.

20. Hvad forstås ved tørre foringer?

Tørre foringer er cylinderforinger, som ikke er i direkte kontakt med kølevandet, men er presset ind i motorblokken og køles indirekte gennem denne.

Fordele:

• Ingen risiko for kølevandslækage til krumtaphus (ingen O-ringe)

• Simpel, billig konstruktion.

• Mere robust tætning

Ulemper:

• Dårligere køling (indirekte varmeoverførsel) - Risiko for overophedning ved høj belastning

• Sværere at udskifte (ofte presset fast i blokken)

21. Redegør for, hvad trykladning er, og hvad det bruges til på en dieselmotor

Trykladning er en metode, hvor luften til motoren komprimeres (presses sammen), før den tilføres cylinderen. Det kan ske med en turbolader eller kompressor.

1)   Mere luft, = forbrænde mere brændstof og bedre

2)   ’Gratis’ energi fra udstødningen

Du får altså bedre udnyttelse, eller højere virkningsgrad, af din energi.

22. Hvad er en kompressor, og hvad bruges den til?

En kompressor er en maskine, der komprimerer (sammenpresser) luft eller gas, så trykket øges, og du får mere effektiv forbrænding.

Den drives mekanisk af motoren via krumtapakslen fx med rem eller tandhjul. Den har derfor hurtig responstid (ingen ”tubo lag”), men tager effekt fra motoren.

De inddeles efter typerne fortrængningskompressorer (der reducerer luftens volumen) og dynamiske (danner tryk v. acceleration af luften)

23. hvad er en ladeluftkøler, og hvad bruges den til?

En ladeluftkøler er en varmeveksler, der køler den komprimerede luft fra turboen, før den sendes ind i motoren.

Formål: at øge luftens massefylde og beskytte motoren mod termisk belastning.

Luften ledes gennem Rør eller lameller. På den anden side strømmer: Kølevand eller køleluft. Varme overføres fra luft → kølemedie.

Temperatur falder (fx til 30–50 °C).

Ord: Bundramme

Bedplate/ Engine base frame

Ord: Krumtapaksel

Crankshaft

Ord: Hovedlejer

Main bearings

Ord: Plejlstangslejer

Connecting rod bearings / Big-end bearings

Stempelpind

Piston rod / crosshead pin

Ord: Stempel

Piston

Ord: Cylinderforing

Cylinder liner

Ord: Topstykke

Cylinder Cover

Ord: Ind/Udst. Ventiler

Inlet / Exhaust valves

Ord: Ventil fjeder

Valve spring

Ord: Vippearm

Rocker arm

Ord: Stødstænger

Push rods

Ord: Arbejdsslag

Power stroke

Ord: Udstødsslag

Exhaust stroke

Ord: Turbolader

Turbo charger

Ord: Skylleluft/ladeluft

Scavenge air

Ord: Ladeluftkøler

Intercooler

Ord: forbrænding

Combustion

42. Beskidt vs. slidt leje (billede)

43. Billede: Krumtapaksel

44. Billede: Olieboring gennem krumtapaksel

45. Billede: Plejlstang

46. Billede: Stempel

47. Billede: Stempelringe/Olieskreberinge

48. Stempelringenes slid

49. Billede: Ind- og udstødningsventiler

50. Billede: aktivering af ventiler

51. Billede: Knastaksel

52. Billede: Overliggende knastaksel

53. Dobbelt-overliggende knastaksel

54. Billede: navngiv komponenter

55. Billede: Længdeskylning

56. Billede: to-takts Otto

57. Billede: Turbo omdrejninger?

58. Billede: Tubro - princip

59. Billede: turbine vs. kompressor