7. MOTORI SA UNUTRAŠNJIM
SAGORIJEVANJEM
(MOTORI SUS)
7.1 ISTORIJSKI RAZVOJ MOTORA SUS
Motor je mašina (agregat) koji pretvara bilo koji oblik energije u mehanički rad.
Prvi pokušaji ostvarivanja motora potiču iz XVII vijeka. Godine 1678 Otfej predlaže
atmosfersku mašinu koja se sastojala od komore sa ventilima u kojoj bi se mehanički rad odvijao
eksplozijom baruta. Godine 1680 Hajgens usavršava Otfejevu mašinu tako što u cilindar ubacuje
klip, što prestavlja prvu ideju o motoru SUS. No rad na usavršavanju motora SUS zamro je
narednih
100
godina, zbog rada na usavršavanju parne mašine.
Drugi period gradnje motora SUS počinje 1860 god. kada je francuz Lenoar patentirao
gasni motor. Ovo je podstaklo njemačkog trgovca Nikolasa Ota da se udruži sa inženjerom
Ognjenom Langenom i osnuje fabriku za proizvodnju motora Dojc (Deutz). Ova fabrika je 1878
god. na trećoj svjetskoj izložbi u Parizu izložila novu konstrukciju motora. Ovaj motor imao je
sve osobine današnjeg oto motora sa četvorotaktnim principom rada.
Razvitak dizel motora bio je nešto kraći zbog konstruktivne sličnosti sa oto motorom.
Godine 1893, Rudolf Dizel patentirao je ideju o visokom sabijanju (kompresiji) čistog vazduha u
cilindar i naknadnog ubrizgavanja goriva. Godine 1897 fabrika M.A.N. izradila je prvi uspjeli
dizel motor, čime je postavljen temelj gradnje ovih motora.
Za razvoj brodskih motora važna je 1913. god. kada firma Burmeister and Wein iz
Kopenhagena izrađuje prvi prekookeanski brod Seelandija koji je imao dva osmocilindrična
motora.
7.2. DEFINICIJA MOTORA SUS
Motor SUS je toplotna mašina u kojoj se hemijska energija goriva sagorijevanjem pretvara u toplotnu
energiju a ova u mehanički rad.
Prema mjestu gdje se vrši sagorijevanje toplotni motori se dijele na :
1. motore sa spoljnim sagorijevanjem SSS (parna klipna mašina i parna turbina),
2. motore sa unutrašnjim sagorijevanjem SUS (klipni, gasno-turbinski i mlazni motori).
Kod motora SSS, proces sagorijevanja se odvija u ložištu parnog kotla, gdje se oslobođena toplotna
energija predaje radnoj materiji (vodenoj pari). Vodena para se odvodi u cilindar parne klipne mašine,
gdje djelovanjem na klip vrši koristan mehanički rad.
Kod motora SUS proces sagorijevanja se odvija u samom cilindru motora. Radna materija su proizvodi
sagorijevanja dovedeni na viši energetski nivo (visok pritisak i temperatura).
7.3 PREDNOSTI I NEDOSTACI MOTORA SUS
Motori SUS u poređenju sa drugim brodskim pogonskim mašinama imaju sljedeće prednosti :
1. uvijek su spremni za pogon, jer se mogu za kratko vrijeme spremiti,
2. imaju najveći stepen iskorišćenja (
37 - 54)
%
3. radijus plovidbe veći, pri istim zalihama goriva,
4. manja je temperatura u mašinskom prostoru što poboljšava uslove rada posade.
Nedostaci motora SUS su :
1. složenije su konstrukcije, što zahtijeva visokoosposobljeno ljudstvo,
2. neprikladni su za preopterećenje (10% od jednog sata za svakih šest sati vožnje),
3. loša tegljačka svojstva (nemogućnost postizanja max. zakretnog momenta kod malog broja okretaja),
4. zahtijevaju kvalitetnije gorivo,
5. veća buka i vibracije.
Potiskivanjem klipa prema dolje radna materija vrši
koristan rad, savladavajući spoljne otpore. Za kretanje
klipa prema gore treba utrošiti rad.
Na sl .7.5 data su dva osnovna konstruktivna
rješenja motora SUS. Na sl .7.5.a. prikazan je motor
bez nakrsne glave, a na sl. 7.5.b. motor sa nakrsnom
glavom. U konstrukcijskom smislu upotrebljava se
naziv klip za one slučajeve kada on preuzima i bočne
sile, a to je za motore bez nakrsne glave. Za motore sa
nakrsnom glavom bočne sile klipnog mehanizma
preuzima nakrsna glava. Brzohodi motori se ne
izrađuju sa nakrsnom glavom. Nakrsne glave su
neophodne motorima sa velikim hodom klipa kao što
su najčešće brodski motori.
Oznake na sl. 7.5. znače :
1. klip
2. košuljica cilindra
7. usisni ventil
3. osovinica klipa
8. izduvni ventil
4. klipnjača (ojnica)
9. klip
5. koljenasto vratilo
10. klipna poluga
6. cilindarska glava 11. nakrsna (križna, ukrsna) glava.
GMT
- gornja mrtva tačka. To je najudaljenija tačka do koje klip dolazi, mjereno od ose koljenastog
vratila. Ova tačka se u literaturi srijeće i kao VMT
(vanjska mrtva tačka). Uglovi
i
su jednaki nuli,
a rastojanje ose koljenastog vratila i ose osovinice klipa je jednako zbiru dužine klipnjače i
poluprečnika koljena. U tom trenutku klip miruje (ima brzinu v = 0
)
.
DMT
- donja mrtva tačka. To je najniža tačka, mjereno od ose koljenastog vratila, do koje klip
dođe. Ova tačka se u literaturi srijeće i kao UMT (unutrašnja mrtva tačka). Uglovi
i
su
jednaki nuli, a rastojanje ose osovinice klipa i ose koljenastog vratila jednako je razlici dužine
klipnjače i poluprečnika koljena. U tom trenutku klip miruje (ima brzinu v = 0).
Hod klipa
s
je rastojanje, mjereno po osi cilindra, između mrtvih tačaka. Klip pređe ovaj put
za pola okretaja koljenastog vratila. Iz definicije mrtvih tačaka slijedi da je
S = 2 R.
Pri kretanju klipa zapremina prostora, koju zauzima radna materija, stalno se mijenja. Zato su
karakteristične ove zapremine :
1.
Kompresiona zapremina Vc
. To je prostor cilindra koji se nalazi iznad klipa kada je on u
GMT. To je ustvari najmanji mogući prostor cilindra.
2. Radna zapremina Vs.
To je zapremina koju ostvaruje klip pri kretanju od GMT do DMT.
Ili drugim riječima to je zapremina koju prebriše čelo klipa za vrijeme jednog hoda. Može se
izračunati preko hoda klipa i prečnika cilindra:
3. Ukupna zapremina cilindra V
. To je zapremina koja ostaje iznad klipa kada se on nalazi
u DMT. To je najveća moguća zapremina cilindra.
s
4
D
Vs
2
b. Prema vrsti goriva :
1. motori na tečna goriva,
2. motori na gosovita goriva,
3. motori na gasovita i tečna goriva i
4. motori na više vrsta goriva.
c. Prema
načinu obrazovanja smješe :
1. motori sa vanjskim obrazovanjem smješe i
2. motori sa unutrašnjim obrazovanjem smješe
d. Prema načinu paljenja :
1. motori sa prisilnim paljenjem,
2. motori sa samopaljenjem goriva i
3. motori sa kombinovanim paljenjem.
e. Prema načinu sagorijevanja :
1. motori u kojima se sagorijevanje vrši pri gotovo konstantnoj zapremini - imaju nizak stepen
kompresije (
=6 - 12),
2. motori u kojima se sagorijevanje vrši pri gotovo konstantnom pritisaku - imaju visok stepen
kompresije (
=12 - 14) i
3. motori sa mješovitim sagorijevanjem.
f. Prema načinu punjenja radnog cilindra :
1. samousisni motori i
2. motori sa prednabijanjem.
