Viertakt scheepsmotor: hoe cilinderkoppen en vervangende onderdelen werken

Een vissersvaartuig komt langszij met een compressielek in één cilinder van de hulpmotor. Binnen een dag is de cilinderkop eraf en staat de hoofdwerktuigkundige voor een bekende keuze: het gietstuk repareren of vervangen. Bij een viertakt scheepsmotor komt die beslissing meestal neer op drie dingen: de staat van de klepzittingen, de vlakheid van het branddek en het resultaat van een druktest op de koelkanalen. Alles daarna is eerder een sourcingprobleem dan een technisch probleem.

Viertakt-scheepsmotoren bestrijken een zeer breed scala aan taken, van kleine generatorsets op kustvaartuigen tot middelsnelle hoofdmotoren op veerboten, sleepboten en vissersboten. Wat ze gemeen hebben is een ontstekingscyclus die twee krukasomwentelingen nodig heeft om te voltooien, en een cilinderkop die de verbranding moet afsluiten, de kleppen moet geleiden, de injector moet dragen en tegelijkertijd koelvloeistof moet doorlaten. In dit artikel wordt uitgelegd hoe de cyclus werkt, waar de cilinderkop zich in de cyclus bevindt en hoe u vervangende onderdelen kunt kopen zonder een tweede storing te veroorzaken.

Wat er feitelijk gebeurt tijdens de viertaktmotoren

De naam komt van het aantal zuigerbewegingen dat nodig is om één stroomcyclus te voltooien. Inlaat, compressie, kracht en uitlaat; vier zuigerslagen, twee krukasomwentelingen, één injectie per cilinder.

• Inductieslag. De inlaatklep gaat open en de zuiger beweegt naar beneden, waarbij lucht wordt aangezogen die doorgaans al door een turbocompressor en een nakoeler is gegaan.
• Compressieslag. Beide kleppen zijn gesloten en de zuiger beweegt omhoog, waardoor de lading wordt samengedrukt tot ongeveer 30 tot 55 bar en deze ruim boven de ontstekingstemperatuur van dieselbrandstof wordt verwarmd.
• Krachtslag. Brandstof wordt kort voor het bovenste dode punt ingespoten, het brandt en het uitzettende gas drijft de zuiger naar beneden. Dit is de enige slag die nuttig werk oplevert.
• Uitlaatslag. De uitlaatklep gaat open en de stijgende zuiger duwt het verbrande gas naar het spruitstuk en de turbocompressor.

Vanwege die volgorde moet een viertaktcilinderkop ten minste één inlaatklep en één uitlaatklep dragen, vaak twee van elk, plus de injector, de klepgeleiders, de klepzittinginzetstukken en de koelkanalen die deze scheiden. De nokkenas en de stoterstangen of tuimelaars die deze kleppen aandrijven, zijn op de krukas afgestemd, zodat elke gebeurtenis onder de juiste hoek plaatsvindt.

In plaats daarvan ontsteekt een tweetaktmotor bij elke krukasomwenteling, waarbij gebruik wordt gemaakt van spoelpoorten en één uitlaatklep of poort. Dat ene verschil verklaart waarom de twee motortypes in verschillende banen aan boord terechtkwamen.

Waarom schepen nog steeds viertaktmotoren gebruiken

Een tweetaktmotor produceert bij elke omwenteling een krachtslag, en dat is precies de reden waarom de grootste zeeschepen tweetaktmotoren met langzame snelheid als hoofdvoortstuwing gebruiken: minder onderdelen, tolerantie voor zware stookolie en een zeer laag brandstofverbruik per kilowattuur. Viertaktmotoren winnen op andere punten die belangrijk zijn voor eigenaren en exploitanten: een lager gewicht voor hetzelfde vermogen, een kleinere voetafdruk, betere emissiebeheersing en hogere snelheden waardoor een direct gekoppelde generator 50 Hz of 60 Hz vermogen kan produceren zonder versnellingsbak.

In de praktijk zijn de meeste viertakt-scheepsmotoren hulpmotoren of hoofdmotoren op kleinere schepen. De generatortaken bedragen gewoonlijk 750, 1000, 1200, 1500 of 1800 tpm, afhankelijk van het aantal polen en de netfrequentie, terwijl voortstuwingseenheden met middelhoge snelheid doorgaans tussen 400 en 1000 tpm draaien.

Waarom viertaktcilinderkoppen falen

Een viertaktcilinderkop is een enkel gietstuk dat het branddek, twee of vier kleppoorten, de injectorboring en een netwerk van koelkanalen moet bevatten. Voor een algemeen overzicht van het onderdeel en de oppervlakken die er bij inspectie toe doen, volgt deze uitleg wat een cilinderkop is behandelt de basis.

Tijdens bedrijf kan het metaal aan de kant van het vuurdek drie- of vierhonderd graden Celsius bereiken, terwijl de waterkant dicht bij de negentig graden blijft. Elke belastingsverandering duwt het gietstuk door dat verloop, en na enkele duizenden draaiuren verschijnen de gevolgen op voorspelbare plaatsen:

• Klepzittingen zinken in de kop, waardoor de klep dieper zit en de klepstoterspeling kleiner wordt.
• Er ontstaan ​​scheuren tussen twee zittingen, of tussen een zitting en de injectorhuls.
• Koelkanalen putten en corroderen, meestal naast de uitlaatklep.
• Injectorafdichtingen falen, waardoor brandstof in het koelwater of water in de cilinder terechtkomt.
• Het vuurdek vervormt, waardoor de afdichting van de pakking wordt verbroken.
• De schroefdraad van de kopbout strekt zich uit of stript in het blok.

Geen van deze problemen kondigt zich stilletjes aan. Een dalende compressiewaarde, stijgende uitlaattemperatuur op één cilinder, belletjes in het expansievat of een kleine daling van het koelvloeistofniveau zijn de gebruikelijke eerste signalen.

Repareer of vervang de cilinderkop

Eerst de conclusie: als een viertakt-scheepscilinderkop scheuren vertoont tussen de klepzittingen, of als er meer dan twee zittinginzetstukken moeten worden vervangen door een zware zitting, is vervanging meestal goedkoper dan lassen en opnieuw bewerken, en veel minder riskant. Als het een routinematige revisie betreft waarbij kleppen, geleidingen en zittingen eenvoudigweg vernieuwd moeten worden, is reparatie nog steeds zinvol.

Voor een individueel hoofd doen deze omstandigheden normaal gesproken de balans doorslaan naar vervanging:

• De vlakheid van het branddek ligt buiten de makerlimiet, die vaak wordt gemeten in fracties van een millimeter.
• Lekkage uit de koelruimte tijdens een hydrostatische druktest.
• Scheuren tussen zittingen of grenzend aan de uitlaatklep.
• Een injectorboring die niet meer rond is, of beschadigde schroefdraad.
• Een gietstuk dat al twee of drie keer gerepareerd is.

Het sourcingrisico hoort in dezelfde berekening. Een herwerkte kop betekent extra bewerkingstijd, een tweede set pakkingen en nog een kraanlift, en een langszij liggend schip kost per dag meer dan een nieuw vervangend gietstuk.

Een vervangende cilinderkop bestellen voor een viertaktmotor

Een vervangende cilinderkop is een compatibel onderdeel dat is gemaakt volgens de originele afmetingen, en geen origineel uitrustingsonderdeel. In de praktijk betekent dit dat het motormodel op het typeplaatje niet voldoende is. De bestelling heeft een aantal metingen en identificatiegegevens nodig voordat er iets wordt gesneden of verzonden.

• Merk, model en serienummer van de motor.
• Werk, generator of voortstuwing, want de klepopstelling kan binnen één motorfamilie verschillen.
• Aantal kleppen, klepkopdiameter en klepsteeldiameter.
• Injectortype en afmetingen van de injectorhuls.
• Positie en patroon van de koelwatergaten.
• Dikte van het branddek en totale hoofdhoogte.

Documentatie en doorlooptijd zijn net zo belangrijk. Vraag om een ​​materiaalcertificaat, een druktestrapport en een dimensionaal inspectierapport, en bevestig hoe het onderdeel is verpakt, want een onbeschermd branddek zal een lange zeevrachttraject niet overleven. Voor een aanbodoverzicht gerangschikt per motormerk, zie de Vervangingsonderdelencatalogus voor cilinderkoppen .

Bijpassende cilinderkoppen per motormerk

Cilinderkoppen zijn zelden uitwisselbaar tussen merken. Een gietstuk voor de ene maker en een gietstuk voor een ander delen boutgaten en verder weinig. Daarom is bestellen op merk en model de praktische route.

Middelsnelle motoren van MAN zijn gebruikelijk op veerboten en sleepboten, en hun koppen zijn meestal voorzien van vier kleppen met dicht op elkaar gepakte koelkanalen, dus de geometrie aan de waterzijde is het moeilijkste deel om correct te reproduceren.

dongfang cilinderkop | Vervangende reserveonderdelen die compatibel zijn met MAN scheepsdieselmotoren Compatibele modellen: L16/24, L23/30, L23/30H, L28/32A, S26MC, L31, L35MC, S35MC, L50MC-C I. Productoverzicht Dongfang-cilinderkoppen zijn compatibele vervangingsonderdelen van derden. Bekijk Product →

Yanmar-motoren kom je overal tegen op vissersboten en kleine kustvaartuigen, van enkele tientallen kilowatts tot enkele duizenden kilowatts, en hun cilinderkoppen worden vaak vervangen tijdens toprevisies in plaats van volledige revisies.

dongfang cilinderkop | Vervangende reserveonderdelen compatibel met Yanmar Marine Diesel Engi Compatibele modellen: NY160, N165, N180, EY180, N210, EY220, N260, EY260, N280A, N330, S165, S185, M200L, M220L, RAL170, MAL220, UAL200UT, T240, T260, Z280DT, Z280ET, MF2... Bekijk Product →

Daihatsu-units met middelhoge snelheid worden veel gebruikt voor hulpkracht, en een niet-overeenkomende kop komt hier snel tot uiting in een ongelijkmatige uitlaattemperatuur over de cilinders.

dongfang cilinderkop | Vervangende reserveonderdelen compatibel met Daihatsu Marine Diesel En Compatibele modellen: DL-20, DL-22, DL-26, DL-28, DL-32, 5DK-20, 6DK-20, DK-28, DS-26, PS-26H (D), DC-17, DE-18 Bekijk Product →

Soortgelijke vervangende koppen worden geleverd voor andere scheepsmotorfamilies, waaronder Akasaka, Kobe, MaK, Makita, Wartsila, Hanshin en Niigata, evenals voor binnenlandse Chinese dieselmotoren die worden gebruikt in generator- en pomptaken.

Installatie- en proefvaartcontroles

Het correct plaatsen van de kop bepaalt of de vervanging net zo lang meegaat als het origineel. Doorloop deze stappen in volgorde:

1. Vergelijk het nieuwe gietstuk met de oude kop of de tekening voordat u iets schoonmaakt. Controleer de posities van de watergaten, de dikte van het dek en de boring van de injector.
2. Maak de schroefdraad van het blok schoon, inspecteer de kopbouten op rek en vervang eventuele bout die is meegegeven.
3. Breng een nieuwe pakking op de juiste manier aan, controleer de olie- en waterdoorgangen en vermijd afdichtmiddel tenzij de fabrikant dit specificeert.
4. Draai de kopbouten in de aangegeven volgorde en fasen vast met behulp van een gekalibreerde momentsleutel en, indien aangegeven, een hoekmeter.
5. Stel de klepspeling koud in en noteer de waarden, zodat deze warm opnieuw kunnen worden gecontroleerd.
6. Vul en ontlucht het koelsysteem en controleer vervolgens op lekkages bij de kopverbindingen en rond de injectorhulzen.
7. Laat de motor eerst onbelast draaien en daarna onder belasting, waarbij u de uitlaattemperatuur, de uitlaatwatertemperatuur van de mantel en de carterdruk in de gaten houdt voor elke cilinder die zich anders gedraagt ​​dan de rest.

Opnieuw aandraaien na de eerste paar bedrijfsuren is nog steeds de standaardpraktijk bij veel motoren met middelhoog toerental, zelfs als de handleiding dit niet vereist. Het kost een uur en voorkomt een veel duurdere storing later.

De viertaktcyclus is in een eeuw tijd niet veranderd en de redenen waarom cilinderkoppen falen zijn ook niet veranderd. Wat verandert is hoe gemakkelijk het is om een ​​vervanger te vinden die past bij de originele afmetingen, de originele waterdoorgangen en het originele materiaal. Voeg het merk, het model en de gemeten gegevens samen voordat u bestelt, besteed de tijd aan het bevestigen van de afmetingen van het branddek en de koelgeometrie, en het schip houdt zich aan zijn schema.