Andreev / Дизели производства Германии

68

2. Дизели производства Германии

Фирма «MTU MOTOREN UND TURBINEN-UNION FRIRICHSHAFEN GmbH» является крупнейшим в мире разработчиком и изготовителем высокооборотных дизелей мощностью от 30 до 7400 кВт, применяемых в качестве главных и вспомогательных двигателей на судах различной категории, в том числе и на судах ВМФ, на тепловозах, установках энергоснабжения, тяжелых грузовых автомобилях и силовых установках бронетанковой техники.

Типоразмерные ряды изготовляемых в настоящее время дизелей и диапазоны их мощностей приведены в таблице 2.1.

Все двигатели фирмы представляют собой четырехтактные дизели жидкостного охлаждения с непосредственным впрыскиванием топлива в неразделенную камеру сгорания за исключением дизелей типоразмерного ряда 538, на которых впрыскивание топлива осуществляется в предкамеру.

Дизели типоразмерного ряда 099.

Двигатели этого ряда, также как и ряда 183, разработаны фирмой «MTU» в связи с расширением программы поставок дизелей в диапазоне мощностей, который примыкает с некоторым перекрытием к началу диапазона мощностей дизелей «MTU» 331/396.

Начиная с 1987 года, фирма на базе серийных промышленных дизелей типоразмерных рядов 300 и 400 марки «MERZEDES-BENZ AG», путем адаптации и оптимизации их для применения в качестве судовых, тепловозных и стационарных дизелей, разработала типоразмерные ряды 099 и 183.

Двигатели этих рядов оснащаются (в соответствии с группой их применения) новыми комплектующими узлами: насосами забортной воды; турбокомпрессорами и выпускными коллекторами, охлаждаемыми водой; теплообменниками с охлаждением забортной водой; компенсационными бачками; электрооборудованием, приспособленным к работе в новых условиях применения; эластичными опорами и другими устройствами.

Дизели ряда 099 изготавливаются на базе однорядных 4-х и 6-ти цилиндровых промышленных дизелей ОМ 364 и ОМ 366, которые изготавливаются в вариантах: без наддува, с турбонаддувом (индекс А), с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха (индекс LA). Оба дизеля имеют одинаковые рабочий объем цилиндра (0,99 л), ход и диаметр поршня (133 мм и 97,5 мм соответственно).

Основные технические данные дизелей типоразмерного ряда 099 приведены в таблице 2.2.

Типоразмерные ряды дизелей фирмы «MTU»

Таблица 2.1

Типоразмерные ряды	099	183	331	396	538
Число и расположе- ние цилиндров Угол развала цилин- дров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Рабочий объем цилиндра, л Рабочий объем двигателя, л Мощность, кВт Частота вращения, мин-1	4L, 6L - 97,5 133 0,993 4L-3,97 6L-5,96 4L-88 6L-175 2600	6L, 6V, 8V, 10V, 12V 90 0 128 142 1,827 6L-10,96 8V-14,6 10V- -18,27 12V- -21,93 6L-370 8V-490 10V-354 12V-735 2300	6V, 8V, 12V 90 0 165 155 3,31 6V-19,9 8V-26,5 12V- -39,8 2100	6V, 8V, 12V, 16V, 90 0 165 185 3,955 6V-23,8 8V-31,6 12V-47,5 16V-63,3 6V-625 8V-1120 12V-1920 16V-2560 1900	12V, 16V, 20V, 60 0 185 200 5,376 12V-64,5 16V-86,0 20V- -107,5 12V-2250 16V-3300 20V-4120 1800

Продолжение таблицы 2.1

Типоразмерные ряды	595	956	1163	837	870	880
Число и расположе- ние цилиндров Угол развала цилин- дров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Рабочий объем цилиндра, л Рабочий объем двигателя, л Мощность, кВт Частота вращения, мин-1	12V, 16V 72 0 190 210 5,954 12V- -71,4 16V- -95,2 12V- -3240 16V- -4320 1800	12V, 16V, 20V 60 0 230 230 9,555 12V- -114,7 16V- -152,9 20V- -191,1 12V- -3750 16V- -5000 20V- -6250 1500	12V, 16V, 20V 60 0 230 280 11,633 12V- -139,6 16V- -186,5 20V- -232,7 12V- -4440 16V- -5920 20V- -7400 1300	6V, 8V, 10V 90 0 165 175 3,74 6V- -22,4 8V- -29,9 10V- -37,4 6V-440 8V-367 10V- -610 6V, 8V- -2200 10V- -2300	8V, 12V 90 0 170 175 3,97 8V- -31,7 12V- -47,6 8V-883 12V- -1103 2600	8V, 12V 90 0 144 140 2,28 8V- -18,2 12V- -27,4 8V- -735 12V- -1100 3000

Блок-картер отливается совместно с цилиндрами из легированного чугуна. Для уменьшения длины блок-картера соседние цилиндры имеют относительно тонкую стенку, проходы для охлаждающей жидкости выполнены только в ее верхней части, Сухие гильзы цилиндров из специального сплава применяются только на 6-ти цилиндровых дизелях с турбонаддувом. Специальное хонингование рабочей поверхности обеспечивает равномерное распределение масляной пленки и длительную износостойкость цилиндра.

Картер распределительных шестерен отлит из алюминиевого сплава и крепится к блок-картеру болтами. В нем размещены шестерни привода газораспределительного вала и механизм опережения впрыскивания топлива. На картере имеется кронштейн для крепления ТНВД.

Блочная головка цилиндров жесткой конструкции изготавливается из легированного серого чугуна и крепится к блоку цилиндров податливыми болтами, не требующими дозатяжки в работе. Совместно с вновь разработанной специальной армированной стальным листом прокладкой из мягкого уплотняющего материала и креплением головки податливыми болтами обеспечивается оптимальное уплотнение ее относительно блока цилиндров, в том числе и надежность газового стыка. Относительно точное согласование проходных сечений в охлаждающей полости головки цилиндров способствует равномерному распределению охлаждающей жидкости по всем цилиндрам. Впускные и выпускные каналы расположены на одной стороне головки цилиндров. Специальная форма впускного канала и седла впускного клапана создают оптимальное для процесса сгорания вихревое движение заряда.

Кованый коленчатый вал с противовесами вращается в подшипниках с тонкостенными трехслойными вкладышами. Повышенное содержание меди в рабочем слое обеспечивает высокую износостойкость подшипников.

Предусмотрена возможность привода дополнительных агрегатов с переднего конца коленчатого вала. На 6-ти цилиндровых дизелях устанавливается демпфер крутильных колебаний. Штампованные шатуны с косым разъемом кривошипной головки и зубцами типа «елочка» снабжены трехслойными тонкостенными вкладышами. Поршневой палец работает на установленной в верхней головке шатуна износостойкой бронзовой втулке.

Поршни из алюминиевого сплава для дизелей без наддува имеют конусообразную полость камеры сгорания с зауженной горловиной, а дизелей с наддувом - цилиндрическую камеру сгорания. Вновь разрабатываемые дизели с наддувом имеют камеру сгорания с обуженной горловиной и сильно выпуклым днищем. Они комплектуются одним компрессионным, одним комбинированным (с уплотнительными маслосъемными функциями) и одним маслосъемным кольцом. Верхнее компрессионное кольцо устанавливается в кольцедержателе. Поршни дизелей с наддувом охлаждаются маслом, подаваемым на их внутреннюю поверхность из масляных форсунок.

Распределительные валы имеют: у 4-х цилиндровых двигателей три, а у 6-ти цилиндровых четыре опоры с заменяемыми втулками в картере. Выбранная форма кулачков оказывает существенное влияние на рабочие характеристики двигателей. Клапаны изготовлены из теплостойких сплавов. Стержни клапанов имеют покрытие из твердого хрома.

Основные параметры дизелей типоразмерного ряда 099

Таблица 2.2

Тип двигателя по номенклатуре MTU	4R 099 AZ 31	4R 099 TA 31	6R 099 AZ 91	6R 099 TA 91	6R 099 TE
Марка базового двигателя MERZEDES-BENZ	OM 364	OM364 A	OM 366	OM366A	OM366L
Число и расположе- ние цилиндров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Рабочий объем двигателя, л Средняя скорость поршня, м/сек Мощность, кВт Частота вращения колен. вала, мин-1 Макс. крутящий момент, Нм Среднее эффектив- ное давление, МПа Удельный расход топлива, г/кВт.ч Литровая мощность, кВт/л Масса двигателя, кг Удельная масса, кг/кВт Длина, мм Ширина, мм Высота, мм Габаритный объем, м3 Габаритная мощность, кВт/м3	4L 97,5 133 3,97 12,4 66 2800 266 0,71 215 16,5 330 5,0 820 715 920 122	4L 97,5 133 3,97 11,5 88 2600 378 1,02 203 22,2 340 3,9 890 715 925 149	6L 97,5 133 5,96 12,4 97 2800 402 0,72 213 16,3 580 5,9 1050 745 930 133	6L 97,5 133 5,96 11,5 123 2600 560 0,97 208 20,6 600 4,9 1220 745 930 145	6L 97,5 133 5,96 11,5 175 2600 740 1,15 206 29,4 655 3,9 1240 745 930 203

Рядный насос фирмы «BOSCH» с регулятором частоты вращения соединяется с системой смазки двигателя. Зависимый от давления наддува ограничитель хода рейки работает во всем диапазоне частот вращения. Механизм опережения впрыскивания топлива встроен в шестерню привода газораспределительного вала. На дизелях применяются 4-х или 5-ти струйные форсунки «BOSCH».

В зависимости от назначения двигателя ТНВД оборудуется 2-х или всережимным механическим регулятором скорости. При повышенных требованиях к точности применяются регуляторы с электронным регулированием.

На дизелях используется циркуляционная смазочная система с мокрым картером и шестеренным насосом. Масляный фильтр снабжен сменным фильтрующим элементом. Для 4-х цилиндрового двигателя без наддува охладитель масла не применяется. Другие дизели оборудуются пластинчатыми или дисковыми охладителями масла.

Система охлаждения закрытая, рассчитана для работы с радиатором или водо-водяным теплообменником.

Прокрутка дизеля при пуске осуществляется электростартером мощностью 4 кВт при напряжении 24 В.

Дизели типоразмерного ряда 183, также как и ряда 099 изготовляются фирмой «MTU» на базе однорядных и V - образных промышленных 6-ти, 8-ми, 10-ти и 12-ти цилиндровых дизелей ОМ 421, ОМ 422, ОМ 423, ОМ 424 ОМ 442, ОМ 444 и ОМ 447 фирмы «MERZEDES-BENZ AG» в вариантах с вертикальным и горизонтальным расположением цилиндров. Дизели имеют диаметр цилиндра 128 мм и ход поршня 142 мм. Перечисленные дизели изготавливаются фирмой «MERZEDES-BENZ AG» без наддува, с турбонаддувом (индекс А), а также с охлаждением наддувочного воздуха (индекс LA) и перекрывают диапазон мощностей от 100 до 735 кВт.

Основные технические данные дизелей типоразмерного ряда 183 приведены в таблице 2.3.

Блок-картер двигателей серии отливается из легированного чугуна. Его боковые стенки опущены ниже плоскости разъема коренных подшипников, что в сочетании с усиленными поперечными перегородками картера и верхней плитой блока образуют жесткую конструкцию. Масляный поддон изготовлен из легкого сплава. Картер шестерен распределительного механизма расположен со стороны маховика.

Головки цилиндров изготавливаются из легированного серого чугуна, индивидуальные для каждого цилиндра. Головки имеют усиленное жесткое днище. Для уплотнения газового стыка используется трехслойная металлическая прокладка и силовые болты с повышенной податливостью, не требующие дозатяжки в ходе эксплуатации. Наиболее нагретые зоны между клапанами и форсункой подвергаются наиболее интенсивному охлаждению. Форсунки и топливопроводы высокого давления размещены вне крышек головок цилиндров.

Коленчатый вал штампованный с закаленными галтелями шеек имеет прикрепленные болтами противовесы. Шатунные щеки коленчатого вала 6-ти цилиндрового V - образного двигателя правого и левого ряда цилиндров смещены на угол 30^о. Получаемое при этом равномерное расстояние между вспышками 120^о приводит к характеристикам колебаний, свойственным 6-ти цилиндровому рядному дизелю.

На дизелях с турбонаддувом применена половинка вкладыша со стороны крышки коренного подшипника с канавками (Rillenlager). Такие составные вкладыши обеспечивают хорошую поглощающую способность рабочей поверхности. Альтернативно применяются также вкладыши с напыленной методом катодного напыления рабочей поверхностью.

Конструкцией переднего конца коленчатого вала предусмотрена возможность привода дополнительных агрегатов посредством карданного вала или ременной передачи.

Штампованные шатуны имеют косые разъемы кривошипной головки, а также на стороне повышенной нагрузки комплектуются (дизели с наддувом) половинками вкладышей с комбинированной рабочей поверхностью. Для подачи масла с нижней головки в подшипник верхней головки шатуна используется отверстие в стержне шатуна.

Поршни изготавливаются из алюминиевого сплава и комплектуются двумя компрессионными и одним маслосъемным кольцами. Они имеют камеру сгорания с анодированными кромками и с зауженной горловиной. Канавка под верхнее поршневое кольцо армирована залитым в поршень кольцедержателем. Охлаждение поршней обеспечивается струями масла, подаваемого на внутреннюю поверхность поршней форсунками. На дизелях с наддувом отверстия в бобышках под поршневой палец армируются бронзовыми втулками.

Гильзы цилиндров мокрые, из специального сплава изготовляются методом центробежного литья. Их посадка в блоке позволяет избежать значительных деформаций при затяжке силовых болтов, что предотвращает опасность задиров поршня и повышенного изнашивания рабочей поверхности цилиндра.

Газораспределительный механизм. Принятая форма кулачков с ускоренным открытием и закрытием клапанов способствует эффективному наполнению цилиндров и малым потерям на газообмен. Каждый кулачек опрыскивается маслом.

От газораспределительного вала осуществляется привод ТНВД, воздушного компрессора и других вспомогательных агрегатов.

Впускные и выпускные клапаны изготовляются из жаропрочной легированной стали. Опорная тарелка пружин сочленяется со стержнем клапана при помощи конических сухарей.

Основные параметры дизелей типоразмерного ряда 183

Таблица 2.3

Тип двигателя по номенклатуре MTU	6V 183 AA 31	8V 183 TA 31	10V 183 TE 31	12V 183 TE 91	6R 183 TE 92
Марка базового двигателя MERZEDES-BENZ	OM 421	OM 422A	OM 423LA	OM 447LA	OM 442LA
Число и расположе- ние цилиндров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Рабочий объем двигателя, л Средняя скорость поршня, м/сек Мощность, кВт Частота вращения колен. вала, мин-1 Макс. крутящий момент, Нм Среднее эффектив- ное давление, МПа Удельный расход топлива, г/кВт.ч Литровая мощность, кВт/л Масса двигателя, кг Удельная масса, кг/кВт Длина, мм Ширина, мм Высота, мм Габаритный объем, м3 Габаритная мощность, кВт/м3	6V, 900 128 142 10,96 10,9 163 2300 0,78 14,9 690 4,23 1025 890 1045 171	8V, 900 128 142 14,62 10,9 263 2300 0,94 18,0 880 3,34 1410 970 1050 184	10V, 900 128 142 18,27 10,9 354 2300 1,01 19,4 1100 3,10 1480 1215 1115 177	12V, 900 128 142 21,93 10,9 441 2300 1,05 20,1 1580 3,58 1795 1280 1080 179	6L 128 155 11,97 11,8 370 2100 1523 1,77 30,9 1185 3,20 1585 885 1250 211

В механизме привода клапанов применяют грибковые толкатели, штанги и коромысла. Хромированные стержни клапанов работают в запрессованных направляющих втулках из специального чугуна.

Шестеренчатый привод газораспределительного вала расположен со стороны маховика.

В системе впрыскивания топлива применяют рядные ТНВД фирмы «BOSCH», обеспечивающие давление впрыскивания топлива до 100 МПа (на дизелях с наддувом) и меньшую, чем обычно, продолжительность впрыскивания. Это, в свою очередь, позволило уменьшить угол опережения впрыскивания и ускорить его процесс, что способствовало повышению общего КПД двигателя и уменьшению токсичных выбросов. Зависимый от наддува ограничитель хода реки работает во всем диапазоне частоты вращения коленчатого вала. Муфта опережения впрыскивания топлива встроена в шестерне привода газораспределительного вала. На дизелях применяются форсунки с 4-х струйными распылителями.

В зависимости от точности регулирования частоты вращения на дизелях применяются механические или электронные регуляторы частоты вращения.

В системе смазки циркуляция масла под давлением осуществляется шестеренчатым масляным насосом. Масляный фильтр со сменным фильтрующем элементом установлен на масляном теплообменнике. Система охлаждения двигателя рассчитана на работу при избыточном давлении с радиатором или водо-водяным теплообменником. Сдвоенный термостат совместно с водяным центробежным насосом размещены в одном корпусе.

Дизели типоразмерных рядов 331 и 396.

Типоразмерные ряды 331 и 396 состоят из 6-ти, 8-ми, 12-ти и 16-ти цилиндровых дизелей с рабочим объемом цилиндра 3,31 и 3,96 л соответственно, мощностью от 540 до 2560 кВт. Они относятся к парному семейству дизелей 331/396. Основное отличие этих двигателей состоит в величине хода поршня (155 мм у 331 ряда и 185 мм у 396 ряда) при диаметре цилиндра 165 мм. В остальном у этих рядов приняты одинаковые конструкторские решения, весьма высокая степень унификации деталей, а их производство осуществляется на одном и том же технологическом оборудовании.

Основные технические данные дизелей типоразмерного ряда 183 приведены в таблице 2.4.

Производство дизелей типа 331 начато в 1969 году. В настоящее время они сняты с программы поставок, хотя отдельные заказы фирмой принимаются.

Производство дизелей 396 начато в 1975 году. В России в г. Чебоксары организовано производство 6-ти, 8-ми и 12-ти цилиндровых V-образных двигателей ряда 396, мощностью 280-385 кВт; 380-620 кВт и 600-976 кВт соответственно при частоте вращения коленчатого вала 1700-1850 мин^-1.

Дизели ряда находят в последнее время самый успешный сбыт и рекомендуются фирмой для всех областей применения.

Основные параметры дизелей типоразмерного ряда 396

Таблица 2.4

Тип двигателя по номенклатуре MTU	6V 396 TE 04	8V 396 TE 04	12V 396 TE 04	16V 396 TE 04	6V 396 TE /TC04
Число и расположе- ние цилиндров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Рабочий объем двигателя, л Средняя скорость поршня, м/сек Мощность, кВт Частота вращения колен. вала, мин-1 Макс. крутящий момент, Нм Среднее эффектив- ное давление, МПа Удельный расход топлива, г/кВт.ч Литровая мощность, кВт/л Масса двигателя, кг Удельная масса, кг/кВт Длина, мм Ширина, мм Высота, мм Габаритный объем, м3 Габаритная мощность, кВт/м3	6V, 900 165 185 23,8 9,25 575 1500 1,83 24,2 2080 3,6 1590 1460 1430 173	8V, 900 165 185 31,6 11,1 900 1800 1,9 28,5 2575 2,85 1820 1440 1440 230	10V, 900 165 185 47,5 11,1 1350 1800 1,9 28,4 3570 2,6 2600 1530 1530 222	12V, 900 165 185 63,4 11,1 1800 1800 1,9 26,2 4800 2,6 2780 1530 1650 256	6V, 900 165 185 23,8 9,25 625 1500 2,1 31,0 2080 3,3 1590 1460 1430 168

Продолжение таблицы 2.4

Тип двигателя по номенклатуре MTU	8V 396 TE/TC 04	12V 396 TE/TC 04	16V 396 TE/TC 04	8V 396 T 04	12V 396 T04
Число и расположе- ние цилиндров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Рабочий объем двигателя, л Средняя скорость поршня, м/сек Мощность, кВт Частота вращения колен. вала, мин-1 Макс. крутящий момент, Нм Среднее эффектив- ное давление, МПа Удельный расход топлива, г/кВт.ч Литровая мощность, кВт/л Масса двигателя, кг Удельная масса, кг/кВт Длина, мм Ширина, мм Высота, мм Габаритный объем, м3 Габаритная мощность, кВт/м3	8V, 900 165 185 31,6 11,1 980 1800 2,1 31,0 2570 2,6 1820 1440 1440 260	12V, 900 165 185 47,5 11,1 1475 1800 2,1 31,0 3570 2,4 2330 1530 1350 267	16V, 900 165 185 63,4 11,1 1965 1800 2,87 31,0 4800 2,4 2780 1530 1650 280	8V, 900 165 185 31,6 12,95 1120 2100 2,62 35,4 3890 2,6 2330 1540 1530 284	12V, 900 165 185 47,5 12,95 1680 2100 2,62 35,4 3900 2,3 2870 1540 1690 225