התנעה באוויר דחוס

Comments

Transcription

התנעה באוויר דחוס
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע מן השנים ‪1985-2009‬‬
‫הנושא‪ :‬התנעה באוויר דחוס‬
‫האם בכל מצב של זווית גל הארכובה ניתן להתניע מנוע ימי ראשי בעל שני מהלכים וארבעה‬
‫צילינדרים? הוכח את תשובתך בעזרת דיאגרמת זימון‪) .‬ב( האם בכל מצב של זווית גל הארכובה‬
‫ניתן להתניע מנוע ימי ראשי בעל שני מהלכים ושלושה צילינדרים? הוכח את תשובתך בעזרת‬
‫דיאגרמת זימון‪] .‬חורף ‪[2009‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1991‬‬
‫במנוע דיזל ימי גדול ומודרני לחץ הדחיסה ביחידה תקינה )צילינדר( הוא ‪ 90‬עד ‪ 98‬בר‪ .‬לחץ‬
‫האוויר המקסימלי המקובל במכלי אוויר ההתנעה הוא ‪ 30‬בר‪ .‬ניתן להתניע את המנוע בלחץ‬
‫אוויר נמוך יותר של ‪ 10‬בר בלבד ואפילו פחות‪ .‬עובדה זו נבדקת ומוכחת בניסוי מעשי על ידי‬
‫חברת הסיווג בבדיקות למסירת כל אונייה חדשה‪ .‬הסבר תופעה זו‪] .‬קיץ ‪[2008‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.2001‬‬
‫מצורף שרטוט של עיקרון פעולה של שסתום התנעה בראש הצילינדר במנוע ראשי ‪Sulzer‬‬
‫‪) .RTA‬א( הסבר את עיקרון הפעולה‪) .‬ב( מה ההבדל העקרוני בין שסתום זה לשסתומים קודמים‬
‫או השסתומים הנמצאים בשימוש במנועי ‪ ?B&W‬שים לב לכוח הסגירה וכן לאופן הפתיחה‪) .‬ג(‬
‫היחס בין הקטרים בחלק העליון של בוכנת האוויר הוא ‪ 1:2‬לערך‪ .‬לחץ הבעירה בצילינדר‬
‫במנועים מסוג זה הוא ‪ ,125-140 bar‬לחץ אוויר ההתנעה ‪ .30 bar‬האם שסתום זה יכול‬
‫להיפתח בפקודה כאשר שורר לחץ בעירה בצילינדר? ]קיץ ‪[2006‬‬
‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬התנעה באוויר דחוס )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 1‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫א‪.‬‬
‫שסתום ההתנעה במנועי ‪ Sulzer RTA‬נפתח על ידי אוויר פיקוד ונסגר על ידי אוויר פיקוד‬
‫וקפיץ‪ .‬בזמן ההתנעה‪ ,‬לאחר שנפתח שסתום ההתנעה הראשי האוטומטי ומספק אוויר לסעפת‬
‫אוויר התנעה‪ ,‬מגיע אוויר מן הסעפת גם אל שסתום פיקוד ‪ ,3/2‬הנשלט בצורה פנאומטית על ידי‬
‫מפלג האוויר )שסתום ניתוב(‪ .‬במצב רגיל )שסתום התנעה סגור(‪ ,‬שסתום הפיקוד מאפשר‬
‫זרימת אוויר פיקוד אל הצד התחתון של בוכנת ההפעלה‪ ,‬ויחד עם הקפיץ הראשי גורם לסגירת‬
‫השסתום‪ .‬בו זמנית מנוקז האוויר מצדה העליון של בוכנת ההפעלה אל האטמוספרה‪ .‬כשמגיע‬
‫תורו של השסתום להיפתח )עפ"י סדר הזרקה ובתזמון המתאים(‪ ,‬שולח המפלג אות פנאומטי‬
‫אל שסתום הפיקוד ומחליף את מצבו‪ .‬כעת יזרום אוויר פיקוד אל צדה העליון של בוכנת‬
‫ההפעלה‪ ,‬ואוויר מצדה התחתון ינוקז לאטמוספרה‪ .‬כשנפתח שסתום ההתנעה בראש‪ ,‬זורם‬
‫אוויר מסעפת אוויר התנעה אל הצילינדר ודוחף את הבוכנה‪ .‬כשמסתיימת ההתנעה של צילינדר‬
‫זה‪ ,‬מנוקז האוויר מן המפלג אל שסתום הפיקוד‪ ,‬הוא חוזר למצבו הראשוני‪ ,‬אוויר סגירה מוזרם‬
‫אל צדה התחתון של בוכנת ההפעלה ואוויר הפתיחה מנוקז לאטמוספרה‪ .‬אוויר הפיקוד לפתיחה‬
‫ולסגירה של השסתום הוא ‪ 30 bar‬וזהה ללחץ אוויר התנעה‪ ,‬אך הוא מצליח לפתוח את‬
‫השסתום משום ששטח בוכנת ההפעלה גדול יותר משטח דיסקת השסתום‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫בשסתומים של מנועים אחרים מסופק אוויר רק לצדה העליון של בוכנת ההפעלה‪ ,‬לצורך‬
‫פתיחה‪ ,‬וסגירת השסתום נעשית על ידי הקפיץ בלבד‪ .‬במנועי ‪ ,Sulzer‬לעומת זאת‪ ,‬מסופק‬
‫אוויר גם לסגירת השסתום; הדבר מבטיח שהשסתום לא ייתקע במצב פתוח עקב תקלה‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫בוכנת ההפעלה מדורגת‪ ,‬כדי להבטיח שהשסתום לא ייפתח כשבצילינדר שורר לחץ גבוה יותר‬
‫מלחץ אוויר התנעה‪ .‬מצב כזה מתרחש‪ ,‬כאשר מתניעים את המנוע מחדש בזמן תמרונים‬
‫)הפיכת כיוון סיבוב(‪ ,‬לפני שהמנוע נעצר לגמרי‪ ,‬משום שהמדחף ממשיך עדיין להסתובב עקב‬
‫תנועת האונייה במים‪ .‬בגלל סיבוב גל הארכובה הבוכנות ממשיכות לדחוס אוויר‪ ,‬ואם שסתום‬
‫ההתנעה ייפתח כשבצילינדר שורר עדיין לחץ דחיסה‪ ,‬שהוא גבוה יותר מלחץ אוויר התנעה‪,‬‬
‫מערכת אוויר ההתנעה תהיה נתונה ללחץ יתר ושסתום הביטחון שלה ייפתח‪ .‬לחץ הדחיסה‬
‫במנועי רצל"ב בשעת עבודתם הוא ‪ ,90-120 bar‬בעוד שלחץ אוויר ההתנעה כ‪ .30 bar-‬שטח‬
‫המדרגה העליונה של בוכנת ההפעלה קטן יותר משטח המדרגה התחתונה‪ ,‬ולכן אין ללחץ‬
‫האוויר הפועל עליה די כוח כדי לפתוח את השסתום‪ .‬יתרון נוסף של הבוכנה המדורגת הוא‬
‫פתיחה הדרגתית וסגירה הדרגתית של השסתום‪ ,‬כלומר שיכוך כוחות האינרציה הפועלים על‬
‫השסתום בשעה שהוא נפתח או נסגר‪.‬‬
‫שרטט מתווה של שסתום אוויר להתנעה הממוקם בראש צילינדר של מנוע ראשי באנייה‪ .‬הסבר‬
‫את אופן פעולתו של השסתום‪] .‬קיץ ‪[2001‬‬
‫השסתום מותקן בראש הצילינדר‪ ,‬ומופעל על ידי אוויר פיקוד המגיע ממפלג האוויר או משסתומי‬
‫הניתוב‪ .‬אוויר בלחץ של כ‪ 30 bar -‬מגיע מסעפת אוויר התנעה ונכנס לתוך השסתום‪ .‬לחץ האוויר אינו‬
‫מסוגל לפתוח את השסתום‪ ,‬משום ששטח דיסקת השסתום ושטח בוכנת האיזון זהים‪ ,‬ולכך מצטרף‬
‫גם קפיץ הסגירה‪ .‬אוויר פיקוד בלחץ ‪ 7 bar‬מגיע בעיתוי המתאים ממפלג האוויר‪ ,‬דוחף את בוכנת‬
‫ההפעלה בעלת השטח הגדול יותר כנגד כוח הקפיץ‪ ,‬מפר את האיזון ופותח את השסתום‪ .‬בסוף‬
‫ההתנעה‪ ,‬כשאוויר הפיקוד מנוקז על ידי המפלג‪ ,‬סוגר הקפיץ את השסתום‪.‬‬
‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬התנעה באוויר דחוס )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 2‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫אוויר פיקוד‪7 bar ,‬‬
‫בוכנת הפעלה‬
‫פתח לאטמוספרה‬
‫בוכנת איזון‬
‫אוויר התנעה‪30 bar ,‬‬
‫שרטט דיאגרמת תזמון )‪ (timing‬של מנוע ימי דו‪-‬מהלכי )מנוע הפועל בסיבובים איטיים ויש לו‬
‫פתחי פליטה(‪ .‬סמן בדיאגרמה ששרטטת את טווח הפתיחה של שסתום ההתנעה‪ .‬רשום מהם‬
‫גבולות של לחץ אוויר ההתנעה‪ .‬הסבר כיצד מתגבר לחץ אוויר ההתנעה בצילינדר מסוים על לחץ‬
‫הדחיסה בצילינדר אחר‪] .‬קיץ ‪[2001‬‬
‫תחילת התנעה ‪ 150‬אחרי נמ"ע‬
‫תחילת הזרקה כ‪ 100-‬לפני נמ"ע‬
‫משך ההתנעה‬
‫סוף פליטה ותחילת‬
‫דחיסה ‪600‬‬
‫סוף התנעה ‪650‬‬
‫תחילת פליטה ‪600‬‬
‫תחילת שטיפה ‪450‬‬
‫סוף שטיפה ‪450‬‬
‫דיאגרמת תזמון של מנוע ראש‪-‬צלב עם פתחי פליטה‬
‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬התנעה באוויר דחוס )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 3‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫לחץ אוויר ההתנעה במנועי ראש צלב הוא בדרך כלל בסביבות ‪ .30 bar‬על לחץ ההתנעה להיות‬
‫מספיק גבוה‪) :‬א( כדי להקנות מהירות מספקת לגל הארכובה ולבוכנות המנוע; )ב( כדי לאפשר‬
‫דחיסת האוויר לטמפרטורה מספיק גבוה שתגרום להתלקחות הדלק המוזרק‪.‬‬
‫למרות שלחץ הדחיסה גבוה פי כמה מלחץ אוויר ההתנעה‪ ,‬מצליח צילינדר אחד הנמצא בהתנעה‬
‫להתגבר על צילינדר אחר הנמצא בדחיסה‪ .‬הסיבה לכך היא כי אוויר ההתנעה הפועל על הבוכנה‬
‫התורנית מסופק בלחץ קבוע כל משך ההתנעה‪ .‬לחץ אוויר הדחיסה בצילינדר‪ ,‬לעומת זאת‪ ,‬אינו קבוע‬
‫אלא הדרגתי‪ ,‬והוא מגיע לשיאו רק בסוף מהלך הדחיסה )נקודה מתה עליונה(‪ .‬הלחץ הממוצע של‬
‫אוויר ההתנעה גבוה אפוא מהלחץ הממוצע של הדחיסה‪ .‬לפיכך האנרגייה המושקעת על ידי אוויר‬
‫ההתנעה גדולה יותר מאשר האנרגייה הנצרכת על ידי הבוכנה הדוחסת‪ .‬ניתן לראות זאת בדיאגרמה‪:‬‬
‫השטח הנתחם על ידי עקום אוויר ההתנעה גדול יותר מהשטח הנתחם על ידי עקום הדחיסה‪ .‬עודף‬
‫האנרגייה )ההפרש בין השתיים( מספיק כדי להאיץ את חלקי המנוע )גלגל תנופה‪ ,‬גל ארכובה‪,‬‬
‫טלטלים ובוכנות( והם עוזרים להתנעה על ידי האינרצייה שצברו‪.‬‬
‫לחץ אוויר ההתנעה המינימלי תלוי בטמפרטורת העבודה של המנוע‪ .‬מנוע חם יותנע ביתר קלות‬
‫ובלחץ התנעה נמוך יותר מאשר מנוע קר‪ .‬טמפרטורת שמן הסיכה המסופק למסבים גם היא משפיעה‬
‫על לחץ ההתנעה המינימלי‪ .‬כשהשמן חם‪ ,‬המנוע יסתובב ביתר קלות מאשר במצב הפוך‪ .‬הניסיון‬
‫מלמד‪ ,‬כי ניתן בתנאים שכאלה להתניע מנוע בלחץ אוויר הקטן עד פי שלושה מלחץ ההתנעה הרגיל‬
‫שלו‪.‬‬
‫לחץ אוויר התנעה‬
‫בצילינדר‬
‫שסתום התנעה נסגר לפני‬
‫ששסתום פליטה נפתח‬
‫לחצים נמוכים‬
‫יותר בהתנעות‬
‫הבאות עקב‬
‫ירידת הלחץ‬
‫במכלים‬
‫עקום‬
‫הדחיסה‬
‫נמ"ת‬
‫נמ"ע‬
‫דיאגרמת התנעה באוויר דחוס‬
‫הסבר בקצרה חמישה מהנושאים הבאים )בהתייחס למנוע דיזל(‪) :‬א( עומס יתר )ב( טעינת יתר‬
‫)ג( חפיפת שסתומים )ד( חפיפת שסתומי התנעה )ה( הזרקה מאוחרת )ו( הצתה מאוחרת‪] .‬קיץ‬
‫‪[1999‬‬
‫חפיפת שסתומי התנעה פירושה ששני שסתומי התנעה עוקבים )על פי סדר הזרקה( פתוחים בו‬
‫זמנית‪ ,‬אחד לקראת סגירה והשני לאחר פתיחה‪ .‬כדי שניתן יהיה להתניע מנוע מכל מצב בו נעצר גל‬
‫הארכובה‪ ,‬חייבת להתקיים חפיפה מינימלית של ‪ 150‬בין שני שסתומי התנעה עוקבים‪ .‬אם החפיפה‬
‫קטנה מ‪ 150-‬מעלות‪ ,‬יהיה צורך לסובב את המנוע בצורה ידנית ולהביא את הבוכנה של הצילינדר‬
‫התורן לתחילת התנעה‪.‬‬
‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬התנעה באוויר דחוס )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 4‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫)א( שרטט חתך של שסתום התנעה בראש מנוע דיזל ימי וציין בשרטוט את חיבוריו‪) .‬ב( הסבר‪,‬‬
‫בעזרת דיאגרמת תזמון )עיתוי( את תחום פעולת השסתום במנוע שני מהלכים‪ ,‬וקבע את מספר‬
‫הצילינדרים המינימלי הדרוש להתנעת מנוע זה‪] .‬קיץ ‪[1997‬‬
‫א‪.‬‬
‫שרטוט של שסתום התנעה של מנוע ‪.Sulzer RTA‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1991‬‬
‫שסתום פיקוד‬
‫אוויר פיקוד ‪7 bar‬‬
‫ממפלג אוויר התנעה‬
‫אוויר פיקוד לפתיחה‬
‫ניקוז‬
‫לאטמוספרה‬
‫של אוויר פיקוד‬
‫לסגירה‬
‫אספקת אוויר התנעה‬
‫‪ 30 bar‬מסעפת אוויר‬
‫התנעה‬
‫שרטוט סכמתי של שסתום התנעה בראש הצילינדר‬
‫של מנוע ‪) Sulzer RTA‬במצב פתוח(‬
‫)א( ציין את כל הפעולות שיש לבצע כדי להתניע בעזרת אוויר דחוס מנוע שני מהלכים בעל‬
‫צילינדר אחד‪) .‬ב( מהו מספר הצילינדרים המינימלי של מנוע שני מהלכים המשמש כמנוע ראשי‬
‫באוניה )הנעה ישירה(? נמק את תשובתך‪] .‬קיץ ‪[1996‬‬
‫א‪.‬‬
‫מנוע דו‪-‬פעימי בעל צילינדר אחד אינו ניתן להתנעה מכל מצב‪ ,‬ויש לסובב את גל הארכובה‬
‫ולהביא את הבוכנה לתחילת התנעה )כ‪ 150-‬אחרי נמ"ע במהלך עבודה( לפי סימן על גלגל‬
‫התנופה‪) .‬במנוע ארבע‪-‬פעימי יש צורך לבדוק שהבוכנה במהלך עבודה ולא בחפיפה‪(.‬‬
‫לפני התנעת המנוע יש לסובב אותו באוויר כששסתום האינדיקטור פתוח ומצערת הדלק באפס‪,‬‬
‫על מנת לוודא שהמנוע מסתובב חופשי ואין בצילינדר מים או שמן‪ .‬לשם כך יש לבצע את‬
‫הפעולות הבאות‪ :‬לוודא ששסתום אוויר התנעה ראשי סגור‪ ,‬לסובב את גל הארכובה ביד למצב‬
‫התנעה‪ ,‬לוודא שמצערת הדלק באפס‪ ,‬לוודא ששסתום האינדיקטור בראש הצילינדר פתוח‪,‬‬
‫לפתוח את שסתום התנעה ראשי‪ ,‬להפעיל משאבת שמן תחילה‪ ,‬לפתוח את שסתום פיקוד‬
‫התנעה ולסובב את המנוע מספר סיבובים תוך בדיקת האוויר הדחוס הנפלט משסתום‬
‫האינדיקטור‪.‬‬
‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬התנעה באוויר דחוס )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 5‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫בתום הבדיקה יש לסגור את שסתום התנעה ראשי‪ ,‬לסובב שוב גל הארכובה לתחילת התנעה‪,‬‬
‫לסגור את שסתום האינדיקטור‪ ,‬להזיז את מצערת הדלק למצב התנעה‪ ,‬לספק שמן תחילה‪,‬‬
‫לפתוח את שסתום פיקוד התנעה ולהתניע את המנוע‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1991‬‬
‫הסבר‪ ,‬בעזרת שרטוט חתך‪ ,‬את המבנה ואת פעולתם של האבזרים הבאים‪) :‬א( שסתום התנעה‬
‫על ראש הצילינדר )‪) ;(starting air valve‬ב( שסתום הכוונה של אוויר התנעה ) ‪pilot air‬‬
‫‪] .(valve‬קיץ ‪[1995‬‬
‫א‪.‬‬
‫ראו תשובות לשאלות מקיץ ‪.1997 ,2001 ,2006‬‬
‫ב‪.‬‬
‫תפקיד שסתום הניתוב לשלוח בעיתוי המתאים אוויר פיקוד לפתיחת שסתום ההתנעה בראש‬
‫ולנקז את אוויר הפיקוד מהשסתום כדי לסגור אותו‪ .‬לכל צילינדר שסתום ניתוב משלו; במפלגים‬
‫רדיאליים השסתומים מסודרים במעגל ומופעלים על ידי פיקת התנעה אחת‪ .‬במפלגים טוריים‬
‫לכל שסתום פיקת הפעלה משלו‪ .‬ההסבר להלן מתייחס למפלג טורי‪.‬‬
‫עם פתיחת שסתום ההתנעה הראשי האוטומטי זורם אוויר ללחיצת כל שסתומי הניתוב במפלג‬
‫אל הפיקות שלהם‪ .‬בו זמנית מקבלים כל השסתומים אספקת אוויר פיקוד לפתיחת שסתומי‬
‫ההתנעה בראשים‪ .‬שסתום הניתוב התורן‪ ,‬שהפיקה שלו נמצאת במצב התנעה‪ ,‬יורד ומאפשר‬
‫מעבר אוויר הפיקוד אל שסתום ההתנעה בראש הקשור אליו‪ .‬יתר שסתומי הניתוב סגורים‬
‫ומנוקזים לאטמוספרה‪ .‬עם הסתובבות המנוע וגל הפיקות של המפלג‪ ,‬יתרומם שסתום הניתוב‬
‫התורן‪ ,‬אוויר הפיקוד משסתום ההתנעה בראש יתנקז דרך שסתום הניתוב וייסגר‪ ,‬ובו זמנית‬
‫יספק שסתום הניתוב הבא )לפי סדר הזרקה( אוויר פיקוד לשסתום ההתנעה שלו‪.‬‬
‫אוויר ללחיצת‬
‫השסתום לפיקה‬
‫כניסת אוויר פיקוד‬
‫יציאת אוויר פיקוד אל שסתום‬
‫ההתנעה בראש הצילינדר‬
‫ניקוז לאטמוספרה‬
‫זוג פיקות התנעה שליליות‬
‫)קדימה ואחורה(‬
‫שרטוט סכמתי בחתך של שסתום ניתוב‬
‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬התנעה באוויר דחוס )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 6‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫ציין מה הן השגיאות שגרמו לתופעות הבאות‪) :‬א( מנוע דיזל ארבעה מהלכים בעל צילינדר אחד‬
‫מותנע באוויר‪ .‬למרות שהמנוע נמצא במצב התנעה‪ ,‬בהתאם לסימן על גלגל התנופה‪ ,‬גל‬
‫הארכובה אינו מתחיל להסתובב‪) .‬ב( כדי למצוא את התחלת נקודת ההזרקה של משאבת בוש‪,‬‬
‫פירקו את שסתום יציאת הדלק מהמשאבה על מנת לקבוע את תחילת ההזרקה לפי הפסקת‬
‫זרימת הדלק‪ .‬הדלק אינו מפסיק לזרום בשום מצב של הבוכנה )סובבו את גל הארכובה לכל מצב‬
‫אפשרי(‪) .‬ג( שסתום היניקה ותושבתו בצילינדר אחד של מנוע ארבע פעימות )דיזל( נמצאו‬
‫שרופים‪) .‬ד( אחרי שיפוץ משאבת בוש נמצא שההספק המופק מהצילינדר שמקבל דלק מאותה‬
‫משאבה נופל בהרבה מהספקם של שאר הצילינדרים‪] .‬קיץ ‪[1995‬‬
‫א‪.‬‬
‫יש לסובב את גל הארכובה סיבוב שלם נוסף‪ .‬הבוכנה הובאה אמנם לתחילת התנעה )כ‪100-‬‬
‫אחרי נמ"ע(‪ ,‬אך היא נמצאת בחפיפת שסתומים )סוף פליטה ותחילת יניקה( ולא במהלך‬
‫העבודה‪.‬‬
‫)א( האם בכל מצב של זווית גל הארכובה ניתן להתניע מנוע ימי ראשי בעל שני מהלכים וארבעה‬
‫צילינדרים? הוכח את תשובתך בעזרת דיאגרמת תזמון‪) .‬ב( האם בכל מצב של זווית גל‬
‫הארכובה ניתן להתניע מנוע ימי ראשי בעל שני מהלכים ושלושה צילינדרים? הוכח את תשובתך‬
‫בעזרת דיאגרמת תזמון‪] .‬קיץ ‪[1991‬‬
‫א‪.‬‬
‫כדי להתניע מנוע מכל מצב של גל ארכובה בו הוא נעצר‪ ,‬צריכה להתקיים חפיפת שסתומי‬
‫התנעה של ‪ 150‬לפחות בין שני שסתומים עוקבים לפי סדר הזרקה‪ .‬מנועי ראש צלב הם מנועים‬
‫דו‪-‬פעימיים‪ ,‬ומשך ההתנעה שלהם נע בין ‪ 1000‬ל‪) 1200-‬תלוי בשיטת הפליטה ובמספר‬
‫הצילינדרים(‪ .‬בדוגמה שלפנינו משך ההתנעה הוא ‪ ,1050‬מ‪ 150-‬אחרי נמ"ע עד ‪ 50‬לפני פתיחת‬
‫שסתום הפליטה‪.‬‬
‫תחילת התנעה‪150 ATDC ,‬‬
‫ציל' ‪3‬‬
‫סוף התנעה‪600 BBDC ,‬‬
‫צילינדר ‪1‬‬
‫תחילת פליטה‪550 BBDC ,‬‬
‫מעגל תזמון התנעה עקרוני של מנוע דו‪-‬פעימי בעל ‪ 4‬צילינדרים‬
‫זווית החפיפה = משך ההתנעה פחות הזווית בין הארכובות‪.‬‬
‫‪360‬‬
‫‪4‬‬
‫‪x = 105 − 90‬‬
‫‪x = 105 −‬‬
‫‪x = 15 0‬‬
‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬התנעה באוויר דחוס )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 7‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫יוצא‪ ,‬שלפי נתונים אלה ניתן להתניע מנוע בעל ‪ 4‬צילינדרים‪ .‬בשרטוט מוצג צילינדר מס' ‪1‬‬
‫כשהוא בסוף התנעה‪ ,‬סדר ההזרקה ‪.1-4-3-2‬‬
‫ב‪.‬‬
‫במנוע דו‪-‬פעימי בעל ‪ 3‬צילינדרים הזווית בין הארכובות היא ‪ ,1200‬כך שזווית החפיפה תהיה‬
‫שלילית )‪ ,(105-120 = -15‬ולכן לא ניתן להתניעו מכל מצב‪.‬‬
‫הסבר בעזרת שרטוטים את המבנה ואת הפעולה של‪) :‬א( שסתום התנעה בראש הצילינדר; )ב(‬
‫שסתום ניתוב אוויר‪] .‬קיץ ‪[1990‬‬
‫א‪.‬‬
‫ראו תשובות לשאלות מקיץ ‪.1995 ,1997 ,2001 ,2006‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ראו תשובה לשאלה מקיץ ‪.1995‬‬
‫שרטט תרשים של מערכת אוויר התנעה של מנוע דיזל ראשי‪ .‬את השסתומים שרטט בחתך‪.‬‬
‫הסבר את פעולת המערכת בקצרה‪] .‬קיץ ‪[1989‬‬
‫שסתום חד‪-‬כיווני‬
‫שסתום התנעה‬
‫ראשי אוטומטי‬
‫אוויר התנעה‬
‫‪30 bar‬‬
‫שסתום ניתוב תורן‬
‫במפלג התנעה‬
‫שסתום פיקוד מס' ‪2‬‬
‫שסתום פיקוד מס' ‪1‬‬
‫אות התנעה פניאומטי‬
‫מחדר הבקרה‬
‫שסתום‬
‫ביטחון‬
‫סעפת אוויר‬
‫התנעה‬
‫בולם להבה‬
‫מנגנון סיבוב המנוע‬
‫)‪(turning gear‬‬
‫אוויר פיקוד‬
‫‪7 bar‬‬
‫שסתום התנעה תורן‬
‫בראש הצילינדר‬
‫שרטוט סכמתי של מערכת התנעה באוויר דחוס‬
‫למערכת המתוארת שני לחצי עבודה‪ :‬אוויר פיקוד בלחץ ‪ 7 bar‬ואוויר התנעה בלחץ כ‪.30 bar -‬‬
‫אוויר פיקוד מגיע אל שסתום פיקוד התנעה )מס' ‪ (1‬דרך מנגנון אבטחה )‪ (interlock‬של מנגנון סיבוב‬
‫המנוע )‪ ,(turning gear‬המבטיח שהמנגנון לא משולב‪ .‬שסתום פיקוד מס' ‪ ,2‬המופעל פניאומטית‬
‫מחדר הבקרה‪ ,‬פותח את שסתום ההתנעה הראשי האוטומטי‪.‬‬
‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬התנעה באוויר דחוס )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 8‬מתוך ‪9‬‬
‫כ"ג יורדי הסירה – ביה"ס לקציני‪-‬ים עכו ‪ /‬מגמת מכונאות ימית‬
‫אוויר התנעה בלחץ ‪ 30 bar‬זורם דרך השסתום הראשי האוטומטי אל מפלג האוויר ואל שסתומי‬
‫ההתנעה בראשי הצילינדרים‪ .‬כל שסתומי הניתוב במפלג נלחצים מטה אל פיקת ההתנעה‪ ,‬והשסתום‬
‫התורן מזרים אוויר לפתיחת שסתום ההתנעה בראש התורן‪ .‬עם הסתובבות המנוע נסגר שסתום‬
‫הניתוב התורן במפלג האוויר‪ ,‬מנקז את אוויר הפיקוד משסתום ההתנעה בראש השייך אליו וסוגר‬
‫אותו‪ .‬בו זמנית נפתח שסתום הניתוב התורן הבא לפי סדר הזרקה‪ ,‬מזרים אוויר לפתיחת שסתום‬
‫ההתנעה בראש הקשור אליו ופותח אותו‪.‬‬
‫את שסתום פיקוד התנעה מס' ‪ 1‬ניתן להפעיל רק לאחר שהשתחררו כל מנגנוני האבטחה )אינם‬
‫מופיעים בתרשים(‪ .‬אוויר פיקוד מוזרם אל שסתום פיקוד מס' ‪ ,2‬ובאמצעותו מנוקז האוויר מצדה‬
‫התחתון של בוכנת השסתום הראשי האוטומטי ומסופק אוויר לצדה העליון‪ .‬כתוצאה מכך נפתח‬
‫השסתום הראשי האוטומטי בבת‪-‬אחת‪ ,‬ומזרים אוויר התנעה אל שסתומי ההתנעה בראשים‪.‬‬
‫שסתום הביטחון והשסתום האל חוזר מגנים על המערכת מפני חדירת גזי שריפה בלחץ גבוה דרך‬
‫שסתום התנעה בראש הדולף בשעת פעולת המנוע או תקוע פתוח בזמן תמרונים‪.‬‬
‫פתרון שאלות הבגרות במכונאות מנוע ‪ /‬התנעה באוויר דחוס )‪(1985-2009‬‬
‫עמוד ‪ 9‬מתוך ‪9‬‬