Co sprawdzić w Silnik główny 4-suwowy.
Czterosuwowy silnik główny zapala raz na dwa obroty wału korbowego, przechodząc przez ssanie, sprężanie, pracę i wydech — wobec cyklu raz na obrót u wolnoobrotowego dwusuwu. Do tego dodatkowego kroku mechanicznego służą wał rozrządu i układ zaworowy, i to jest zasadnicza różnica wobec wodzikowych dwusuwów pracujących jako napęd bezpośredni na dużych tankowcach i kontenerowcach. Jako silnik średnioobrotowy — typowo od kilkuset do nieco ponad tysiąca obrotów na minutę, zależnie od średnicy cylindra — czterosuw kręci się o wiele szybciej, niż chce śruba, więc napędza wał przez przekładnię redukcyjną, a nie…
Co wyróżnia czterosuwowe silniki główne
Czterosuwowy silnik główny zapala raz na dwa obroty wału korbowego, przechodząc przez ssanie, sprężanie, pracę i wydech — wobec cyklu raz na obrót u wolnoobrotowego dwusuwu. Do tego dodatkowego kroku mechanicznego służą wał rozrządu i układ zaworowy, i to jest zasadnicza różnica wobec wodzikowych dwusuwów pracujących jako napęd bezpośredni na dużych tankowcach i kontenerowcach. Jako silnik średnioobrotowy — typowo od kilkuset do nieco ponad tysiąca obrotów na minutę, zależnie od średnicy cylindra — czterosuw kręci się o wiele szybciej, niż chce śruba, więc napędza wał przez przekładnię redukcyjną, a nie bezpośrednio. To zarazem pozwala kilku silnikom dzielić jedną przekładnię i jeden wał śrubowy — układ typowy na promach i jednostkach offshore, którego napęd dwusuwowy nie potrafi zaoferować.
Główne elementy
Blok cylindrów i tłok wodzący
W odróżnieniu od wodzikowej konstrukcji dwusuwu czterosuw używa tłoka wodzącego, który przejmuje siłę boczną wprost od korbowodu — to czyni silnik krótszym i lżejszym jak na swoją moc, ale bardziej obciąża część prowadzącą tłoka i tuleję cylindrową.
Wał rozrządu i układ zaworowy
Wały rozrządu napędzane kołami zębatymi lub łańcuchem sterują zaworami dolotowymi i wylotowymi w głowicy, w takcie cyklu czterosuwowego. Ten układ zaworowy to osobna pozycja obsługowa: kontrola luzów, zużycie gniazd zaworowych i stan łożysk wału rozrządu wymagają okresowej uwagi, jakiej prostszy układ okien dwusuwu nie zna.
Turbosprężarka i układ powietrza doładowania
Turbosprężarki napędzane spalinami — zwykle jedna lub dwie na silnik, zależnie od liczby cylindrów — tłoczą powietrze do cylindrów, nadrabiając to, że krótszy i szybszy cykl daje mniej naturalnego napełnienia niż wielki silnik wolnoobrotowy.
Wtrysk paliwa
Nowoczesne silniki średnioobrotowe coraz częściej używają wtrysku common rail, który pozwala sterować chwilą i ciśnieniem wtrysku niezależnie od obrotów; starsze i prostsze konstrukcje wciąż jeżdżą na pompach sekcyjnych napędzanych mechanicznie z wału rozrządu.
Przekładnia redukcyjna
Sprowadza obroty silnika do obrotów wału śrubowego, a w instalacjach wielosilnikowych łączy moc dwóch lub więcej silników na jednym wale, często ze sprzęgłami, by pojedyncze silniki dawały się odłączać.
Dobór i wymiarowanie
Moc, liczba cylindrów i układ — rzędowy albo widlasty — wynikają z wymaganej mocy napędu i miejsca w maszynowni, bo układ widlasty mieści więcej cylindrów w krótszej maszynowni kosztem szerokości. Dobór obrotów wiąże się wprost z przełożeniem przekładni, a elastyczność paliwowa — tylko olej napędowy żeglugowy czy zdolność dwupaliwowa na gaz — zapada na etapie zamówienia, bo zmienia cały układ paliwowy, nie tylko silnik.
- Moc i obroty znamionowe w punkcie projektowym śruby, nie tylko maksymalna moc trwała silnika
- Liczba silników na przekładnię i nadmiarowość, jaką to daje na wypadek awarii jednego silnika
- Elastyczność paliwowa: jedno paliwo, dwupaliwowy albo przygotowany do przyszłej przebudowy
- Miejsce i masa wobec układu maszynowni, zwłaszcza przy wielosilnikowych układach spalinowo-elektrycznych
Przepisy i klasa
Silniki główne podlegają okresowemu schematowi przeglądów towarzystwa klasyfikacyjnego, na wielu statkach opcjonalnie w trybie ciągłego przeglądu maszyn. Emisje reguluje Załącznik VI konwencji MARPOL: limity NOx według daty budowy silnika i rejonu pływania, z ostrzejszymi limitami Tier III w obszarach kontroli emisji, które większość nowoczesnych silników średnioobrotowych spełnia przez selektywną redukcję katalityczną albo recyrkulację spalin, a nie samą konstrukcją silnika. Limity siarki w paliwie z tego samego załącznika obowiązują niezależnie od typu silnika.
Typowe usterki
| Przyczyna | Skutek |
|---|---|
| Dryf luzu zaworowego lub zużycie gniazd | Utrata sprężania, nierówna praca, przepalone zawory przy zaniedbaniu |
| Zabrudzenie turbosprężarki lub zużycie łożysk | Spadające ciśnienie doładowania, czarny dym, mniejsza moc |
| Zużycie wtryskiwaczy lub przeciek common rail | Słabe spalanie, nierównowaga między cylindrami, rosnące zużycie paliwa |
| Zużycie części prowadzącej tłoka lub tulei | Rosnące przedmuchy, rosnące zużycie oleju smarnego, w końcu wymiana tulei |
Na co zwrócić uwagę u dostawcy
- Światowa sieć serwisowa, bo silniki średnioobrotowe pracują ciężko w napiętych rozkładach i potrzebują części oraz techników tam, gdzie statek pływa
- Potwierdzona zgodność emisyjna dla planowanego rejonu pływania, nie tylko dla kraju budowy silnika
- Wspólność części zamiennych w ramach floty, jeśli armator eksploatuje kilka statków siostrzanych
- Udokumentowane wsparcie monitoringu stanu, bo trendy drgań i osiągów łapią problemy turbosprężarek i łożysk, zanim staną się awariami
Śledźcie na każdej wachcie ciśnienie doładowania i rozrzut temperatur spalin między cylindrami — pojedynczy cylinder odjeżdżający od braci to zwykle pierwszy znak problemu z wtryskiwaczem lub zaworem, na długo zanim ubędzie mocy.