समुद्री डीजल इंजनों में उच्च तापीय क्षमता, अच्छी अर्थव्यवस्था, आसान शुरुआत और विभिन्न प्रकार के जहाजों के लिए महान अनुकूलन क्षमता होती है। उनके परिचय के बाद, उन्हें तुरंत जहाजों के लिए प्रणोदन शक्ति के रूप में उपयोग किया जाने लगा। 1950 के दशक तक, डीजल इंजनों ने नवनिर्मित जहाजों में भाप इंजनों को लगभग पूरी तरह से बदल दिया था। समुद्री डीजल इंजन नागरिक जहाजों, छोटे और मध्यम आकार के जहाजों और पारंपरिक पनडुब्बियों के लिए मुख्य शक्ति स्रोत बन गए हैं। समुद्री डीजल इंजनों को जहाजों में उनके कार्यों के अनुसार मुख्य इंजन और सहायक इंजन में विभाजित किया जा सकता है। मुख्य इंजन का उपयोग जहाजों के लिए प्रणोदन शक्ति के रूप में किया जाता है, जबकि सहायक इंजन का उपयोग जनरेटर, वायु कंप्रेसर या पानी पंप को चलाने के लिए किया जाता है।
समुद्री डीजल इंजनों को आम तौर पर उच्च गति, मध्यम गति और कम गति वाले डीजल इंजनों में विभाजित किया जाता है, और तीन प्रकार के डीजल इंजनों के मुख्य प्रदर्शन संकेतक तालिका में सूचीबद्ध हैं।
परिचय और अनुप्रयोग
अधिकांश समय, समुद्री इंजन पूर्ण लोड पर काम करते हैं, और कभी-कभी परिवर्तनीय लोड स्थितियों के तहत काम करते हैं। जहाज अक्सर उबड़-खाबड़ इलाकों में चलते हैं, इसलिए समुद्री डीजल इंजन 15 डिग्री -25 डिग्री के अनुदैर्ध्य झुकाव और 15 डिग्री -35 डिग्री के अनुप्रस्थ झुकाव की स्थितियों में विश्वसनीय रूप से काम करने में सक्षम होना चाहिए। अधिकांश जहाज टर्बोचार्ज्ड डीजल इंजन (आंतरिक दहन इंजन टर्बोचार्जिंग देखें) का उपयोग करते हैं, और कम-शक्ति वाले गैर टर्बोचार्ज्ड डीजल इंजन केवल छोटी नावों में उपयोग किए जाते हैं। अधिकांश कम गति वाले डीजल इंजन दो-स्ट्रोक इंजन होते हैं, अधिकांश मध्यम गति वाले डीजल इंजन चार स्ट्रोक इंजन होते हैं, और उच्च गति वाले डीजल इंजन में दोनों होते हैं। समुद्री दो-स्ट्रोक डीजल इंजनों के सफाई रूपों में रिफ्लक्स सफाई, पोर्ट वाल्व डीसी सफाई और विपरीत पिस्टन पोर्ट सफाई शामिल हैं। उच्च शक्ति वाले मध्यम और कम गति वाले डीजल इंजन व्यापक रूप से ईंधन के रूप में भारी तेल का उपयोग करते हैं, जबकि उच्च गति वाले डीजल इंजन अभी भी ज्यादातर हल्के डीजल का उपयोग करते हैं।
कम गति वाला डीजल इंजन
उच्च प्रणोदन दक्षता प्राप्त करने के लिए प्रोपेलर को सीधे चलाने के लिए कम घूर्णी गति की आवश्यकता होती है। मध्यम और उच्च गति वाले डीजल इंजन गियरबॉक्स के माध्यम से प्रोपेलर को चलाते हैं, जो आमतौर पर प्रोपेलर रिवर्सल प्राप्त करने के लिए एक रिवर्सिंग तंत्र से सुसज्जित होता है। हालाँकि, कम गति वाले डीजल इंजन और कुछ मध्यम गति वाले डीजल इंजन खुद को उलट सकते हैं। मध्यम और उच्च गति वाले डीजल इंजन भी जनरेटर मोटर प्रोपेलर प्रणाली के माध्यम से विद्युत चालित होते हैं। जब उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है, तो समानांतर में कई मशीनों का भी उपयोग किया जा सकता है, और कम गति वाले नेविगेशन के लिए केवल एक मुख्य इंजन का उपयोग किया जा सकता है, जिससे परिचालन दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार होता है। एक ही जहाज पर दो मुख्य इंजन स्थापित करते समय, उन्हें स्थापना स्थिति और प्रोपेलर दिशा के अनुसार बाएं इंजन और दाएं इंजन में विभाजित किया जाता है।
काम के सिद्धांत
दो स्ट्रोक डीजल इंजन
एक डीजल इंजन जो पिस्टन के दो स्ट्रोक के माध्यम से एक कार्य चक्र पूरा करता है उसे दो-स्ट्रोक डीजल इंजन कहा जाता है। एक तेल इंजन क्रैंकशाफ्ट की केवल एक क्रांति के साथ एक कार्य चक्र पूरा करता है। चार स्ट्रोक डीजल इंजन की तुलना में, यह बिजली उत्पादन में सुधार करता है और विशिष्ट संरचना और कार्य सिद्धांतों में महत्वपूर्ण अंतर रखता है।
दो-स्ट्रोक डीजल इंजन की मूल संरचना चार स्ट्रोक डीजल इंजन के समान होती है, जिसमें मुख्य अंतर वाल्व ट्रेन में होता है। दो स्ट्रोक डीजल इंजनों में इनटेक वाल्व नहीं होते हैं, और कुछ में निकास वाल्व भी नहीं होते हैं। इसके बजाय, सिलेंडर के निचले हिस्से में स्केवेंजिंग और निकास पोर्ट प्रदान किए जाते हैं; या एक सफाई बंदरगाह और निकास वाल्व तंत्र स्थापित करें। और चलती भागों द्वारा संचालित एक समर्पित सफाई पंप और दबाव वाली हवा को संग्रहित करने के लिए एक सफाई बॉक्स स्थापित किया गया है, जो वायु वितरण को पूरा करने के लिए पिस्टन और वायु बंदरगाह के बीच समन्वय का उपयोग करके डीजल इंजन की संरचना को सरल बनाता है। आरेख दो-स्ट्रोक डीजल इंजन के कार्य सिद्धांत को दर्शाता है। सफाई पंप डीजल इंजन के एक तरफ से जुड़ा होता है, और इसका रोटर डीजल इंजन द्वारा संचालित होता है। हवा को पंप से खींचा जाता है, संपीड़ित किया जाता है और डिस्चार्ज किया जाता है, और एक बड़ी मात्रा में सफाई बॉक्स में संग्रहीत किया जाता है, जहां यह एक निश्चित दबाव बनाए रखता है।
4-स्ट्रोक डीजल इंजन
डीजल इंजन का कार्य चार प्रक्रियाओं द्वारा पूरा होता है: सेवन, संपीड़न, बिजली उत्पादन और निकास, जो एक कार्य चक्र बनाते हैं। एक डीजल इंजन जिसमें पिस्टन चार प्रक्रियाओं के माध्यम से एक कार्य चक्र पूरा करता है, चार स्ट्रोक डीजल इंजन कहलाता है। अब इसके कार्य सिद्धांत को समझाने के लिए इसकी तुलना ऊपर दिए गए एनीमेशन से करें।
पहला स्ट्रोक - सक्शन, इसका कार्य सिलेंडर को ताजी हवा से भरना है। जब सक्शन स्ट्रोक शुरू होता है, तो पिस्टन शीर्ष मृत केंद्र पर होता है, और सिलेंडर के दहन कक्ष में अभी भी कुछ निकास गैस बची होती है।
जब क्रैंकशाफ्ट कोहनी से घूमता है, तो कनेक्टिंग रॉड पिस्टन को शीर्ष मृत केंद्र से निचले मृत केंद्र तक ले जाती है, और साथ ही, इनटेक वाल्व को खोलने के लिए क्रैंकशाफ्ट से जुड़े ट्रांसमिशन तंत्र का उपयोग करती है।
जैसे-जैसे पिस्टन नीचे की ओर बढ़ता है, सिलेंडर में पिस्टन के ऊपर का आयतन धीरे-धीरे बढ़ता है: जिससे सिलेंडर के अंदर हवा का दबाव इनटेक पाइप के अंदर के दबाव से कम हो जाता है, इसलिए बाहरी हवा लगातार सिलेंडर में भरती रहती है।
सेवन प्रक्रिया के दौरान सिलेंडर के आयतन के साथ सिलेंडर में गैस के दबाव में बदलाव को एनीमेशन में दिखाया गया है। चित्र में ऊर्ध्वाधर अक्ष गैस दबाव पी का प्रतिनिधित्व करता है, और क्षैतिज अक्ष सिलेंडर की मात्रा वीएच (या पिस्टन आवेग एस) का प्रतिनिधित्व करता है। इस ग्राफ को सूचक आरेख कहा जाता है। चित्र में दबाव वक्र डीजल इंजन के चालू होने पर सिलेंडर के अंदर गैस के दबाव के भिन्नता नियम को दर्शाता है। हम मिट्टी से देख सकते हैं कि सेवन शुरू होता है, और अवशिष्ट निकास गैस की उपस्थिति के कारण, यह वायुमंडलीय दबाव P{{0}} से थोड़ा अधिक है। सेवन प्रक्रिया के दौरान, सेवन पाइप और सेवन वाल्व के माध्यम से गुजरने वाली हवा द्वारा उत्पन्न प्रवाह प्रतिरोध के कारण, सेवन स्ट्रोक के दौरान गैस का दबाव वायुमंडलीय दबाव से कम होता है, जो कि 0.085 से 0.095 एमपीए तक होता है। संपूर्ण सेवन प्रक्रिया के दौरान, सिलेंडर के अंदर गैस का दबाव लगभग स्थिर रहता है।
जब पिस्टन नीचे की ओर बढ़ता है और निचले मृत केंद्र के पास पहुंचता है, तो सिलेंडर में प्रवेश करने वाले वायु प्रवाह में अभी भी उच्च वेग और बड़ी जड़ता होती है। मुद्रास्फीति दर को बढ़ाने के लिए वायु प्रवाह की जड़ता का उपयोग करने के लिए, पिस्टन के निचले मृत केंद्र को पार करने के बाद ही सेवन वाल्व बंद होता है। हालाँकि इस समय पिस्टन ऊपर की ओर बढ़ रहा है, वायु प्रवाह की जड़ता के कारण गैस अभी भी सिलेंडर में भर सकती है।
दूसरा स्ट्रोक - संपीड़न. संपीड़न के दौरान, पिस्टन निचले मृत केंद्र से शीर्ष मृत केंद्र की ओर बढ़ता है। इस स्ट्रोक के दो कार्य हैं: पहला, हवा का तापमान बढ़ाना और ईंधन के स्वतः प्रज्वलन के लिए तैयार करना; दूसरे, गैस विस्तार और कार्य के लिए परिस्थितियाँ बनाना। जब पिस्टन ऊपर की ओर बढ़ता है और इनटेक वाल्व बंद हो जाता है, तो सिलेंडर में हवा संपीड़ित होती है। जैसे-जैसे आयतन घटता है, हवा का दबाव और तापमान बढ़ता रहता है। संपीड़न के अंत में दबाव और आर्द्रता हवा के संपीड़न की डिग्री, यानी संपीड़न अनुपात से संबंधित होती है। आम तौर पर, संपीड़न के अंत में दबाव और तापमान Pc{{1}MPa, Tc{2}}K होते हैं।
डीजल का स्व-प्रज्वलन तापमान लगभग 543-563K होता है, और संपीड़न के अंत का तापमान डीजल के स्व-प्रज्वलन तापमान से बहुत अधिक होता है, जो यह सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त है कि सिलेंडर में इंजेक्ट किया गया ईंधन प्रज्वलित होता है और जलता है अपना ही है।
सिलेंडर में इंजेक्ट किया गया डीजल तुरंत नहीं जलता है, और यह केवल भौतिक और रासायनिक परिवर्तनों से गुजरने के बाद ही जलता है। समय की यह अवधि लगभग 0.001-0.005 सेकंड है, जिसे इग्निशन विलंब अवधि के रूप में जाना जाता है। इसलिए, क्रैंकशाफ्ट के शीर्ष मृत केंद्र तक पहुंचने से पहले सिलेंडर में 10-35 डिग्री के क्रैंक कोण पर परमाणु ईंधन का छिड़काव शुरू करना और क्रैंकशाफ्ट के {{ पर पहुंचने पर दहन कक्ष में उच्चतम दहन दबाव प्राप्त करना आवश्यक है। शीर्ष मृत केंद्र के बाद 4}} डिग्री, पिस्टन को नीचे की ओर जाने के लिए मजबूर करती है।
तीसरा आघात - कार्य करना। इस स्ट्रोक की शुरुआत में, दहन कक्ष में डाला गया अधिकांश ईंधन जल जाता है। दहन के दौरान, बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है, जिससे गैस के दबाव और तापमान में तेज वृद्धि होती है। पिस्टन उच्च तापमान और उच्च दबाव वाली गैस की कार्रवाई के तहत नीचे की ओर बढ़ता है, और बाहरी कार्य करने के लिए कनेक्टिंग रॉड के माध्यम से क्रैंकशाफ्ट को घुमाता है। इसलिए इस स्ट्रोक को पावर या वर्किंग स्ट्रोक भी कहा जाता है।
जैसे ही पिस्टन नीचे उतरता है, सिलेंडर का आयतन बढ़ जाता है और गैस का दबाव कम हो जाता है। कार्यशील स्ट्रोक तब समाप्त होता है जब पिस्टन निचले मृत केंद्र पर पहुंच जाता है और निकास वाल्व खुल जाता है।
एनीमेशन में, कार्यशील स्ट्रोक के दौरान दबाव परिवर्तन रेखा का बढ़ता हिस्सा सिलेंडर में ईंधन जलने पर दबाव में तेज वृद्धि का प्रतिनिधित्व करता है, और उच्चतम बिंदु उच्चतम दहन दबाव Pz का प्रतिनिधित्व करता है। इस बिंदु पर दबाव और तापमान हैं:
Pz=6-15MPa, Tz=1800-2200K
उच्चतम दहन दबाव और संपीड़न समापन बिंदु दबाव (Pz/Pc) के अनुपात को दहन के दौरान दबाव वृद्धि अनुपात कहा जाता है, जिसे λ के रूप में व्यक्त किया जाता है। विभिन्न प्रकार के डीजल इंजनों के अनुसार, अधिकतम शक्ति पर λ मान की सीमा इस प्रकार है: λ=Pz/Pc=1.2-2.5.
चौथा स्ट्रोक - निकास. एग्जॉस्ट स्ट्रोक का कार्य विस्तारित एग्जॉस्ट गैस को ताजा हवा से भरना और अगले चक्र के सेवन के लिए तैयार करना है। जब वर्किंग स्ट्रोक पिस्टन निचले मृत केंद्र के पास जाता है, तो निकास वाल्व खुल जाता है, और पिस्टन क्रैंकशाफ्ट और कनेक्टिंग रॉड की ड्राइव के तहत निचले मृत केंद्र से शीर्ष मृत केंद्र तक चला जाता है, और निकास गैस को बाहर निकाल देता है। सिलेंडर. निकास प्रणाली में प्रतिरोध के कारण, निकास स्ट्रोक की शुरुआत में, सिलेंडर के अंदर गैस का दबाव 0 होता है। }}के. निकास के दौरान पिस्टन की गति के प्रतिरोध को कम करने के लिए, निकास वाल्व को निचले मृत केंद्र से पहले खोला जाता है। जैसे ही निकास वाल्व खोला जाता है, एक निश्चित दबाव वाली गैस तुरंत सिलेंडर से बाहर निकल जाती है, और सिलेंडर के अंदर का दबाव तेजी से कम हो जाता है। इस तरह, जब पिस्टन ऊपर की ओर बढ़ता है, तो सिलेंडर के अंदर की निकास गैस पिस्टन की ऊपर की ओर गति के माध्यम से निकल जाती है। निकास के दौरान वायु प्रवाह की जड़ता का उपयोग करने के लिए यह सुनिश्चित करने के लिए कि निकास गैस को साफ-सुथरा डिस्चार्ज किया जाता है, निकास वाल्व को शीर्ष मृत केंद्र के बाद ही बंद किया जाता है।
एनीमेशन में, निकास स्ट्रोक वक्र दर्शाता है कि निकास प्रक्रिया के दौरान सिलेंडर के अंदर गैस का दबाव लगभग स्थिर है, लेकिन वायुमंडलीय दबाव से थोड़ा अधिक है। निकास स्ट्रोक के अंत में दबाव Pr लगभग 0 है।
इस तथ्य के कारण कि सेवन और निकास वाल्व जल्दी खुलते हैं और देर से बंद होते हैं; तो निकास स्ट्रोक के अंत में और सेवन स्ट्रोक की शुरुआत में, जब पिस्टन शीर्ष मृत केंद्र के पास होता है, तो एक समय होता है जब सेवन और निकास वाल्व एक साथ खुलते हैं, जिसे क्रैंकशाफ्ट कोण द्वारा दर्शाया जाता है और कहा जाता है वाल्व ओवरलैप कोण.
निकास स्ट्रोक समाप्त होने के बाद, सेवन स्ट्रोक फिर से शुरू होता है, और संपूर्ण कार्य चक्र उपरोक्त प्रक्रिया के अनुसार दोहराया जाता है। इस तथ्य के कारण कि इस डीजल इंजन का कार्य चक्र चार पिस्टन स्ट्रोक, यानी क्रैंकशाफ्ट रोटेशन के दो चक्करों द्वारा पूरा होता है, इसे चार स्ट्रोक डीजल इंजन कहा जाता है।
चार स्ट्रोक डीजल इंजन के चार स्ट्रोक में, केवल तीसरा स्ट्रोक, जो कार्यशील आवेग है, बाहरी कार्य करने के लिए शक्ति उत्पन्न करता है, जबकि अन्य तीन स्ट्रोक काम लेने की तैयारी की प्रक्रिया है। इसे प्राप्त करने के लिए, चार स्ट्रोक के दौरान क्रैंकशाफ्ट के निरंतर और समान संचालन को सुनिश्चित करने के लिए फ्लाईव्हील की घूर्णी जड़ता का उपयोग करते हुए, एकल सिलेंडर डीजल इंजन पर एक फ्लाईव्हील स्थापित किया जाना चाहिए।
संरचनात्मक लाभ
1. अद्वितीय फ्रेम प्रकार की मुख्य असर संरचना, उच्च शरीर की कठोरता, छोटे कंपन आयाम और कम शोर डेसिबल।
2. एक सिलेंडर, एक कवर, वाहन के रखरखाव की सुविधा देता है और रखरखाव की लागत को कम करता है।
3. उच्च इंजन कॉन्फ़िगरेशन प्राप्त करते हुए, मुख्य घटकों को लगातार विश्व स्तर पर खरीदा जाता है।
4. डीजल इंजन सहायक उपकरण पूरी तरह से स्थापित हैं, इंजन डिब्बे के आसान लेआउट के लिए डीजल इंजन पर एयर कूलर, समुद्री जल और ताजे पानी के हीट एक्सचेंजर्स आदि स्थापित किए गए हैं।
5. डीजल इंजन की शीतलन प्रणाली आंतरिक और बाहरी दोहरे परिसंचरण जल शीतलन विधि को अपनाती है। आंतरिक परिसंचरण डीजल इंजन को ठंडा करने के लिए ताजे पानी का उपयोग करता है, जबकि बाहरी परिसंचरण समुद्री ताजे पानी के हीट एक्सचेंजर के माध्यम से ताजे पानी को ठंडा करने के लिए समुद्री जल का उपयोग करता है, जिससे डीजल इंजन की सेवा जीवन में सुधार होता है।
6. एक व्यापक सुरक्षा और नियंत्रण प्रणाली, जो डीजल इंजन कार्यात्मक निगरानी उपकरण से सुसज्जित है, स्वचालित रूप से डीजल इंजन की गति, पानी का तापमान, तेल का तापमान और दबाव को माप और प्रदर्शित कर सकती है। जब डीजल इंजन पैरामीटर सीमा से अधिक हो जाते हैं, तो यह स्वचालित रूप से अलार्म और बंद हो सकता है, और एक रिमोट कंट्रोल उपकरण वैकल्पिक रूप से सुसज्जित किया जा सकता है।
7. उत्कृष्ट डिजाइन, कम केबिन तापमान बनाए रखने के लिए वॉटर जैकेट निकास पाइप का उपयोग।
8. इसमें अच्छी अनुकूलन क्षमता है और यह WD615C और WD618C श्रृंखला के डीजल इंजन फ्लाईव्हील, फ्लाईव्हील हाउसिंग, डीजल इंजन मॉनिटरिंग उपकरण, वॉटर जैकेट निकास पाइप, समुद्री जल पंप और अन्य घटकों के साथ संगत है। डीजल इंजन, फ्लाईव्हील और फ्लाईव्हील हाउसिंग के इंस्टॉलेशन आयाम भी समान हैं, जो मिलान और रखरखाव की सुविधा प्रदान करते हैं।
9. क्रैंकशाफ्ट का फ्रंट एंड पुली एक पुली ग्रूव और आउटडोर पावर आउटपुट डिवाइस के लिए एक कनेक्टिंग फ्लैंज के साथ आरक्षित है।
