Konkurranseforholdet mellom hurtigløpende firetakt og totakt dieselmotorer

Konkurranseforholdet mellom hurtigløpende firetakt og totakt dieselmotorer

(Fra Teknisk ukeblad 9. januar 1958)

Sivilingeniør Ivar B. Stokke - M.N.I.F.

I det etterfolgende er påpekt de faktorer som har avgjorende innflytelse når det gjelder å oppnå en høyest mulig ydelse og lavest mulig tørrvekt og dermed en lavest mulig enhetsvekt (kg/ehk) og en høyest mulig literydelse (ehk/l), særlig for traksjonsmotorer bade av firetakt- og totakttypen. Det er vist ved regneeksempler hvilke forhold som begrenser motorydelsen og motorens omdreiningstall og at den konvensjonelle, hurtiggaende totaktmotoren presterer en hoyere literydelse og en lavere enhetsvekt enn den normaltladede, hurtigg&ende firetakt dieselmotoren. Det er dog päpekt at totakt-motorens byggemate har en avgjorende innflytelse pa motorens enhetsvekt. Dette er vist ved eksempler for utforte firetakt- og totaktmotorer. Derimot er det pävist at den lavtrykks-turboladede, hurtiggaende fire-taktmotoren kan konkurrere med den lavtrykks-over-ladede totaktmotoren med mekanisk drevet lader, spesielt nar det gjelder oppnäelig enhetsvekt og fremfor alt nar det gjelder varmebelastning. Det er dessuten päpekt at varmebelastningen ogsà har innflytelse pá motorens levelengde og pà tidsavstanden mellom nødvendige overhalinger. Det er videre vist at det spesifikke brennoljeforbruket er ca 7 % lavere for den turboladede hurtiggaende firektaktmotoren enn for den hurtigg&ende totaktmotoren med mekanisk drevet lader, og forutsatt at begge motortypene arbeider med en direkte innsproytning av brennoljen.

Særlig ved alle lettbygde dieselmotorer tilstreber en under gitte driftsforhold å oppnå så høy effektiv ydelse pr liter sylindervolum som mulig, så lenge denne fordringen ikke har en for uheldig innflytelse med hensyn til dieselmotorens vedlikehold og leve-tid. En har flere mater à heve dieselmotorens ydelse pa, nemlig:

1) Å nytte et sâ høyt omdreiningstall som mulig.

2) Å nytte totaktmotorer i stedet for firetakt-motorer.

3) Å sørge for at sylindrenes luftfyllingsgrad blir så høy som mulig enten ved en effektiv normal-ladning av sylindrene med luft, hvor dette brukes, eller ved overladning. En høy luft-fyllingsgrad både ved normalladning og spesielt ved overladning av sylindrene, vil begge under ellers like forhold heve dieselmotorens effektive middeltrykk som igjen øker motorydelsen.

4) En kan øke sylinderantallet som alminnelig er begrenset ved rekkemotorer til maks. 8 sylindre, men som for V-motorer kan okes til 12 -16 sylindre uten at motorens byggelengde blir for stor.

Et høyest mulig omdreiningstall passer som kjent best for firetaktmotorer, men er derimot ikke så heldig å bruke for totaktmotorer på grunn av at disse har en forbrenning pr omdreining, som ved et for høyt omdreiningstall vil føre til for høy varmebelastning forutsatt at man ikke har råd til å bruke en større spyle- og ladeluftmengde som igjen som regel vil føre til kostbarere spyle- og lade-luftpumper med et høyere kraftforbruk m. v. Også den begrensede tid som står til rådighet for den hurtiggående totaktmotorens spyle- og ladeprosess stiller seg som regel hindrende i veien for å nytte et for høyt omdreiningstall. I denne henseende er som kjent firetaktmotoren gunstigere stillet enn totaktmotoren fordi tiden som står til disposision for tømmingen og ladningen av arbeidssylindrene ved samme omdreiningstall, er ca to ganger lengre enn for totaktmotoren. Dette fordi firetaktmotoren som kjent har en forbrenning for hver to omdreininger og fordi tømningen og fyllingen av arbeidssylindrene foregar ved selve arbeidsstemplene. Ved en overladning av sylindrene må imidlertid denne ved firetakt trunkmotoren foregå ved en særskilt ladepumpe som enten kan drives mekanisk fra motoren eller som drives av en avgassturbin.

Det siste er mest brukt for litt større og store diesel-motorer, mens en mekanisk drift undertiden blir brukt for små hurtiggående firetaktmotorer.

Med hensyn til muligheten for en god luft-fyllingsgrad for arbeidssylindrene sa kan dette oppnåes såvel ved totaktmotorer som ved firetakt-motorer og i så henseende står begge disse motortyper likt. En skal dog påpeke at ved totakt-motorer som allerede er utstyrt med en spyle-ladepumpe, kan en utfore denne pumpen så stor at den både kan renspyle sylindervolumet og kompresjonsrommet samtidig som sylindrene kan bli overladet med luft for så vidt motorens styring tillater dette. Ved en normaltladet firetaktmotor derimot må en som nevnt, tilbygge motoren en ekstra overladepumpe for å kunne renspyle kompresjonsvolumet og overlade arbeidssylindrene. En effektiv overladning er dog lettere à oppna ved en firetaktmotor, samtidig som bare det lille kompresjonsvolumet skal renspyles for restgasser, som fordrer en mindre spyleluftmengde en ved totakt dieselmotoren samtidig som renspylingsgraden blir større.

Ved enkelte hurtiggående firetakt dieselmotorer med en direkte innspreytning av brennoljen er det imidlertid, som skal vises senere, noen firmer som bl. a. for enkelhets skyld unnlater à renspyle kompresjonsvolumet (φ=1)