Rozbieganie silnika Diesla

‹ Poprzedni wpis

First Minute czy Last Minute?

Następny wpis ›

Portugalia - aktywnie na wodzie i lądzie

Dodane dnia 29 Czerwiec 2016 r.

Co to jest, jak to się może stać i czym to grozi, wyjaśnię na przykładzie wolnossącego (bez doładowania) silnika Diesla wyposażonego w klasyczną, rzędową pompę wtryskową, połączoną z regulatorem prędkości obrotowej. Istota działania takiej pompy widoczna jest na rysunku przedstawiającym położenia tłoczków przy różnych dawkach paliwa. Przez odpowiednie przesuwanie listwy zębatej pompy wtryskowej, czyli przez zwiększanie lub zmniejszanie dawki paliwa regulowana jest wymagana prędkość obrotowa silnika w zależności od zmiennych warunków pracy. Jest to realizowane przez wspomniany regulator prędkości obrotowej.

Konieczność sterowania biegiem silnika, wynika także z niestabilności pracy silnika Diesla, do której przyczynia się między innymi charakterystyka pompy wtryskowej czyli, zależność dawki wtryskiwanego paliwa Q1 od prędkości obrotowej n. Charakterystyka pompy wtryskowej dlatego ma niekorzystny przebieg z punktu widzenia zapotrzebowania paliwa przez silnik spalinowy, gdyż , w miarę wzrostu prędkości obrotowej przy niezmiennym położeniu listwy sterującej (zębatej) wzrasta dawka Q1 wtryskiwanego paliwa (rysunek przedstawiający charakterystykę pompy wtryskowej). Wzrost tej dawki wynika z dławienia przepływu w otworze zasilającym pompy oraz dławienia w otworze przelewowym. Istotny wpływ ma tu również „doszczelnianie” tłoka w cylindrze pompy w miarę wzrostu prędkości obrotowej pompy wtryskowej, a tym samym przyrost pewnej objętości paliwa. Silnik natomiast potrzebuję innego przebiegu wtryskiwanej dawki, a mianowicie Q2. W celu dostosowania charakterystyki pompy wtryskowej Q1 do wymagań silnika umieszcza się specjalne korektory pompie lub w regulatorze prędkości obrotowej. One to „naginają” charakterystykę pompy tak, aby miała przebieg odpowiadający krzywej Q2. Silnik pracujący bez obciążenia musi pokonać opory własne, do czego potrzebna jest minimalna moc, a zatem i określona minimalna dawka paliwa. Dostarczenie silnikowi mniejszej dawki od wymaganej spowoduje jego zatrzymanie. Większa dawka niż wymagana przy danym obciążeniu powodować będzie wzrost prędkości. Wyobraźmy sobie sytuację gdy żeglujemy w ciężkich warunkach, silny przeciwny wiatr i wzburzone morze, a manetka gazu jest całkowicie wciśnięta, czyli do silnika wtryskiwana jest największa dwka paliwa, jak widać na rysunku. W pewnej chwili następuje gwałtowne wynurzenie śruby czyli gwałtowny spadek obciążenia i gdyby nie było regulatora, gwałownie wzrosłaby prędkość obrotowa silnika. Regulator jednak natychmiast „obcina” prędkość obrotową czyli zmniejsza ją przez przesunięcie listwy ząbatej w kierunku zmniejszenia dawki paliwa.

Niekontrolowany wzrost prędkości obrotowej ponad nominalną, przy nagłym zmniejszeniu lub zupełnym zdjęciu obciążenia, mógłby doprowadzić do rozbiegania się silnika czyli wzrostu jego prędkości, znacznie ponad nominalną. Konsekwencją rozbiegania byłoby uszkodzenie silnika, po prostu tzw. jego „demolka”. Zmienne warunki obciążeń wymagałyby więc od użytkownika ciągłego sterowania pompą wtryskową, a więc doprowadzania odpowiedniej dawki w celu zachowania założonej prędkości żeglugi. A to jest niemożliwe, dlatego robi to regulator prędkości obrotowej. A dlaczego nastąpiłaby ta „demolka” ? Dlatego, że wzrosłyby siły bezwładności w układzie korbowo-tłokowym i po prostu rozerwałyby jego elementy, a także wcześniej, czy później również tłok mógłby uderzyć w zawory, które nie zdążyłyby się zamknąć.

W nowoczesnych, elektronicznie sterowanych układach wtryskowych (common rail) dawka regulowana jest zupełnie inaczej niż w opisany sposób, a mianowicie za pomocą czasu wtrysku ale również, tak żeby nie dopuścić do wzrostu prędkości obrotowej w warunkach zdjęcia obciążenia.

Opisane rozbieganie silnika może się zdarzyć na skutek uszkodzenia regulatora ale są to niezwykle rzadkie przypadki. Rozbieganie, ale o innym charakterze może mieć miejsce w starszych silnikach doładowanych za pomocą turbozespołu, gdy na skutek zużytego uszczelnienia wirnika sprężarki, smarujący olej przeciekowy dostaje się do kanału dolotowego silnika. Następnie w komorze silnika ulega samozapłonowi (temperatura samozapłonu oleju smarującego wynosi 200 do 250 oC i po wyłączeniu silnika, czyli po odcięciu wtrysku paliwa, silnik pracuje dalej, co nazywane jest „wściekłym dieslem”

W zależności od intensywności wycieku oleju może on zacząć rozwijać dość dużą prędkość obrotową zważywszy, że nie jest obciążony. Choć nie zawsze musi przekroczyć prędkość znamionową. Zawsze jednak jest to niebezpieczna sytuacja dla silnika jak i obsługi. Zatrzymać taki silnik (podobnie jak silnik wolnossący w przypadku uszkodzenia regulatora) można przez zatkanie dolotu powietrza choć jest to na ogół poza możliwościami przeciętnego użytkownika jeśli silnik nie posiada klapy odcinającej dopływ powietrza. W przeciwnym razie może nastąpić uszkodzenie silnika, nawet tzw demolka. No ale bez paniki, to nie są nagminne przypadki, a szczególnie gdy silnik jest prawidłowo serwisowany nie powinien się zdarzyć taki przeciek oleju do kanału dolotowego.