МУ параметри ДВЗ ч2

виді цільної деталі, з отворами, відлитими під циліндри, з нижнім подовженням, стійкий до зусиль скручування і розтріскування. У процесі відновлення передбачена установка сухих гільз. Колінчастий вал, шатуни – з кованої сталі.

Розподільний вал с роликовими штовхачами. Паливна система HEUI.

1.5 Дизелі «MACK»

Рядні шестициліндрові двигуни «MACK» нового сімейства ASET (Application Specific Engine Technology) мають наступні конструктивні особливості: чавунний блок циліндрів із вставними мокрими гільзами; дві головки циліндрів (одна головка на три циліндра); поршні зі сталевою головкою і юбкою з алюмінієвого сплаву, мають два компресійних і одне маслознімне кільця; сталевий колінчастий вал з індукційно загартованими шийками; роликові штовхачі; порядок роботи циліндрів: 1-5-3-6-2-4; система змащення з мокрим картером, двома повнопоточними і одним відцентровим фільтрами; рідинна система охолодження з двома термостатами, що відкриваються при 82˚С; система охолодження та рециркуляції відпрацьованих газів; ПНВТ з електронним керуванням; турбокомпресор зі змінною геометрією турбіни; повітря-повітряний охолоджувач наддувного повітря; мінімальна частота обертання 650 хв-1.

1.6Дизелі «GENERAL MOTORS»

Утаблицях наведені дизельні двигуни, що установлюються на моделі

підрозділів концерну GM: GMC; Chevrolet Motor Division (американське,

європейське, бразильське та аргентинське відділення); Hummer Division; Adam Opel AG (коментарії див. у розділі 2.7); Vauxhall Motors LTD; Saab Automobile AB.

Інші підрозділи (Cadillac Motor Car Division; Buick Motor Division; Oldsmobile Division; Pontiac Motor Division) випускають лише бензинові автомобілі.

У таблицях не наведені двигуни виробництва компаній «Detroit Diesel Corporation» та «Isuzu Motors», які теж входять до складу концерну. Їх технічні дані наведені окремо – у відповідних розділах.

2 ДИЗЕЛІ ВИРОБНИЦТВА НІМЕЧЧИНИ

2.1 Дизелі «MTU»

Фірма «MTU MOTOREN UND TURBINEN-UNION FRIRICHSHAFEN Gmb» є

найбільшим у світі розробником і виготовлювачем високооборотних дизелів потужністю від 30 до 7400 кВт, які застосовуються у якості головних і допоміжних двигунів на судах різної категорії, на тепловозах, установках енергопостачання, важких вантажних автомобілях і силових установках бронетанкової техніки.

Усі двигуни фірми являють собою чотиритактні дизели рідинного охолодження з безпосереднім вприскуванням палива в нерозділену камеру згоряння за винятком дизелів типорозмірного ряду 538, на яких вприскування палива здійснюється в передкамеру.

Починаючи з 1987 року, фірма на базі серійних промислових дизелів типорозмірних рядів 300 і 400 марки «MERСEDES-BENZ AG», шляхом адаптації й оптимізації їх для застосування в якості суднових, тепловозних і стаціонарних дизелів, розробила типорозмірні ряди 099 і 183.

Двигуни цих рядів оснащуються (відповідно до групи їхнього застосування) новими комплектуючими вузлами: турбокомпресорами і випускними колекторами, які охолоджуються водою; компенсаційними бачками; електроустаткуванням, пристосованим до роботи в нових умовах застосування; еластичними опорами й іншими пристроями.

Дизелі ряду 099 виготовляються на базі однорядних 4- і 6-циліндрових промислових дизелів ОМ 364 і ОМ 366, що виготовляються у варіантах: без наддува, з турбонаддувом (індекс А), з турбонаддувом і охолодженням наддувного повітря (індекс LA). Обидва дизелі мають однакові робочий об’єм циліндра (0,99 л), хід і діаметр поршня (133 мм і 97,5 мм відповідно).

Блок-картер відливається разом з циліндрами з легованого чавуна. Для зменшення довжини блоку-картера сусідні циліндри мають відносно тонку стінку, проходи для охолодної рідини виконані тільки в її верхній частині. Сухі гільзи циліндрів зі спеціального сплаву застосовуються тільки на 6-циліндрових дизелях з турбонаддувом. Картер розподільних шестерень відлитий з алюмінієвого сплаву і кріпиться до блоку-картера болтами. У ньому розміщені шестерні привода газорозподільного вала і механізм випередження вприскування палива. На картері мається кронштейн для кріплення ПНВТ.

Блокова головка циліндрів твердої конструкції виготовляється з легованого сірого чавуна і кріпиться до блоку циліндрів податливими болтами, що не вимагають дозатягування в роботі. Впускні і випускні канали розташовані на одній стороні головки циліндрів. Спеціальна форма впускного каналу і сідла впускного клапана створюють оптимальний для процесу згоряння вихровий рух заряду.

Кований колінчастий вал із противагами обертається в підшипниках з тонкостінними тришаровими вкладишами. Передбачено можливість привода додаткових агрегатів з переднього кінця колінчастого вала. На 6-циліндрових дизелях установлюється демпфер крутильних коливань. Штамповані шатуни з косим розніманням кривошипної головки і зубцями типу «ялинка» постачені тришаровими тонкостінними вкладишами. Поршнєвий палець працює на встановленій у верхній головці шатуна зносостійкій бронзовій втулці.

Поршні з алюмінієвого сплаву для дизелів без наддува мають конусоподібну порожнину камери згоряння з завуженою горловиною, а дизелів з наддувом – циліндричну камеру згоряння. Нові дизелі з наддувом мають камеру згоряння зі звуженою горловиною і сильно опуклим днищем. Вони комплектуються одним компресійним, одним комбінованим (з ущільнювальними маслознімними

функціями) і одним маслознімним кільцем. Верхнє компресійне кільце встановлюється у кільцеутримувачеві. Поршні дизелів з наддувом охолоджуються маслом, яке подається на їхню внутрішню поверхню з масляних форсунок.

Розподільні вали мають: у 4-циліндрових двигунів три, а в 6-циліндрових чотири опори з замінними втулками в картері. Обрана форма кулачків впливає на робочі характеристики двигунів. Клапани виготовлені з теплостійких сплавів. Стержні клапанів мають покриття з твердого хрому.

Рядний насос фірми «BOSCH» з регулятором частоти обертання з'єднується із системою змащення двигуна. Залежний від тиску наддува обмежник ходу рейки працює у всьому діапазоні частот обертання. Механізм випередження вприскування палива вбудований у шестерню привода газорозподільного вала. На дизелях застосовуються 4- чи 5-струмневі форсунки «BOSCH».

У залежності від призначення двигуна ПНВТ обладнається двохчи всережимним механічним регулятором швидкості. При підвищених вимогах до точності застосовуються регулятори з електронним регулюванням.

На дизелях використовується циркуляційна змащувальна система з мокрим картером і шестеренним насосом. Масляний фільтр постачений змінним фільтруючим елементом. Для 4-циліндрового двигуна без наддува охолоджувач масла не застосовується. Інші дизелі обладнаються пластинчастими чи дисковими охолоджувачами масла.

Система охолодження закрита, розрахована для роботи з радіатором чи водоводяним теплообмінником.

Основні параметри дизелів типорозмірних рядів 099 і 183

Дизелі типорозмірного ряду 183, також як і ряду 099, виготовляються фірмою «MTU» на базі однорядних і V-подібних промислових 6-, 8-, 10- і 12-циліндрових дизелів ОМ 421, ОМ 422, ОМ 423, ОМ 424, ОМ 442, ОМ 444 і ОМ 447 фірми «MERСEDES-BENZ AG» у варіантах з вертикальним і горизонтальним розташуванням циліндрів. Дизелі мають діаметр циліндра 128 мм і хід поршня 142 мм. Перелічені дизелі виготовляються фірмою «MERСEDES-BENZ AG» без наддува, з турбонаддувом (індекс А), а також з охолодженням наддувного повітря (індекс LA) і перекривають діапазон потужностей від 100 до 735 кВт.

Блок-картер двигунів серії відливається з легованого чавуна. Картер шестерень розподільного механізму розташований збоку маховика.

Головки циліндрів виготовляються з легованого сірого чавуна, індивідуальні для кожного циліндра. Для ущільнення газового стику використовується тришарова металева прокладка і силові болти з підвищеною піддатливістю, що не потребує дозатягування в ході експлуатації. Форсунки і паливопроводи високого тиску розміщені поза кришками головок циліндрів.

Колінчастий вал – штампований із загартованими галтелями шийок, має прикріплені болтами противаги. Шатунні щоки колінчастого вала 6-циліндрового V- подібного двигуна правого і лівого ряду циліндрів зміщені на кут 30о. При цьому рівномірна відстань між спалахами 120о приводить до характеристик коливань, що властиві 6-тициліндровому рядному дизелю.

На дизелях з турбонаддувом застосована половинка вкладиша збоку кришки корінного підшипника з канавками (Rillenlager). Такі складені вкладиші забезпечують гарну поглинаючу здатність робочої поверхні. Альтернативно застосовуються також вкладиші з напиленою методом катодного напилювання робочою поверхнею.

Конструкцією переднього кінця колінчастого вала передбачена можливість привода додаткових агрегатів за допомогою карданного вала чи пасової передачі.

Штамповані шатуни мають косі рознімання кривошипної голівки. Для подачі масла з нижньої голівки в підшипник верхньої головки шатуна використовується отвор у стержні шатуна.

Поршні виготовляються з алюмінієвого сплаву і комплектуються двома компресійними й одним маслознімним кільцями. Вони мають камеру згоряння з анодованими крайками і з завуженою горловиною. Канавка під верхнє поршневе кільце армована залитим у поршень кільцеутримувачем. Охолодження поршнів забезпечується струменями масла, що подається на внутрішню поверхню поршнів форсунками. На дизелях з наддувом отвори в бобишках під поршневий палець армуються бронзовими втулками. Гільзи циліндрів мокрі, зі спеціального сплаву, виготовляються методом відцентрового лиття.

Газорозподільний механізм. Прийнята форма кулачків із прискореним відкриттям і закриттям клапанів сприяє ефективному наповненню циліндрів і малих втрат на газообмін. Кожен кулачок оприскується маслом.

Від розподільного вала здійснюється привод ПНВТ, повітряного компресора й інших допоміжних агрегатів. Впускні і випускні клапани виготовляються з жароміцної легованої сталі.

Умеханізмі привода клапанів застосовують грибкові штовхачі, штанги і коромисла. Хромовані стержні клапанів працюють у запресованих направляючих втулках зі спеціального чавуна.

Шестеренний привод розподільного вала розташований збоку маховика.

Усистемі вприскування палива застосовують рядні ПНВТ фірми «BOSCH», що забезпечують тиск вприскування палива до 100 МПа (на дизелях з наддувом) і меншу, ніж звичайно, тривалість вприскування. Це, у свою чергу, дозволило зменшити кут випередження вприскування і прискорити його процес, що сприяло підвищенню загального ККД двигуна і зменшенню токсичних викидів. Обмежник ходу рійки, який залежить від наддува, працює у всьому діапазоні частоти обертання колінчастого вала. Муфта випередження вприскування палива вбудована

вшестерні привода розподільного вала. На дизелях застосовуються форсунки з 4- хструмневими розпилювачами.

Узалежності від точності регулювання частоти обертання на дизелях застосовуються механічні чи електронні регулятори частоти обертання.

Усистемі змащення циркуляція масла під тиском здійснюється шестеренним масляним насосом. Масляний фільтр зі змінним фільтруючим елементом установлений на масляному теплообміннику. Система охолодження двигуна розрахована на роботу при надлишковому тиску з радіатором чи водо-водяним теплообмінником. Термостат разом з водяним відцентровим насосом розміщені в одному корпусі.

Дизелі типорозмірних рядів 331 і 396.

Типорозмірні ряди 331 і 396 складаються з 6-, 8-, 12- і 16-циліндрових дизелів з робочим об’ємом циліндра 3,31 і 3,96 л відповідно, потужністю від 540 до 2560 кВт. Вони відносяться до парного сімейства дизелів 331/396. Основна відмінність цих двигунів складається у величині ходу поршня (155 мм у 331 ряду і 185 мм у 396 ряду) при діаметрі циліндра 165 мм. В усьому іншому в цих рядах прийняті однакові конструкторські рішення, дуже високий ступінь уніфікації деталей, а їхнє виробництво здійснюється на тому самому технологічному устаткуванні.

Виробництво дизелів типу 331 почато в 1969 році. В даний час вони зняті з програми постачань, хоча окремі замовлення фірмою приймаються.

Виробництво дизелів 396 почато в 1975 році. У Росії в м.Чебоксари організоване виробництво 6-, 8- і 12-циліндрових V-подібних двигунів ряду 396,

потужністю 280-385 кВт; 380-620 кВт і 600-976 кВт відповідно при частоті обертання колінчастого вала 1700-1850 хв-1.

Дизелі модифікації 396-03 з циліндровою потужністю до 120 кВт виготовляються з 1981 року. Проведені фірмою роботи з подальшого підвищення потужності дозволили випускати з 1985 року дизелі 396-04 з циліндровою потужністю 160 кВт. Дизелі 396 скомпоновані таким чином, що блоковий паливний насос і впускні колектори встановлені між рядами циліндрів, а випускні

трубопроводи встановлені по зовнішніх сторонах блоків циліндрів. Конструктивні пророблення показують, що при куті розвалу блоків 90о досягається сприятлива фронтальна площа контуру двигуна. Поряд з цим забезпечується зрівноважування сил інерції першого порядку за допомогою противаг колінчастого вала.

Блок-картер – суцільнолитий із сірого чавуна чи чавуна з кулястим графітом. Нижня частина картера (масляний піддон) відлита з алюмінієвого сплаву.

Гільзи циліндрів мокрого типу виготовляються з чавуна методом відцентрового лиття.

Головки циліндрів твердої конструкції виготовляються із сірого чавуна і мають вставні сідла для клапанів, два впускних і два випускних клапана із пристроями для їхнього повороту.

Поршень складеної конструкції, зі сталевою головкою й алюмінієвим корпусом. Два компресійних кільця розташовані в канавках головки поршня, а маслознімні – у канавці корпуса на стику зі сталевою головкою. На обох типах дизелів застосовуються плаваючі пальці.

Охолодження поршнів здійснюється маслом, що подається у порожнину охолодження поршня з встановлених у картері форсунок.

Процес згоряння характеризується наступними ознаками:

-безпосереднім вприскуванням палива в чашеподібну порожнину камери згоряння в поршні за допомогою розташованої по центрі камери 5-струмневої форсунки;

-використанням створюваного в двох спіральних впускних каналах вихрового руху заряду для поліпшення сумішоутворення;

-застосування газорозподільного вала з помірним перекриттям клапанів, що дозволяє зменшити глибину витиснювачів під клапана в днищі поршня. При цьому зазор між головкою циліндра і днищем поршня при положенні його у ВМТ складає

0,7 мм.

Колінчастий вал – кований сталевий, із закріпленими за допомогою болтів противагами. Для забезпечення осьової фіксації вала використовується кульковий упорний підшипник. Дизелі обладнані демпфером крутильних коливань.

У якості корінних і шатунних вкладишів застосовуються спеціальні тонкостінні вкладиші з канавками (Rillenlager) австрійської фірми «MIBA GLEITLAGER AG». Завдяки властивим цим підшипникам характеристикам зношування мається можливість значно підвищити навантаження на корінні і шатунні підшипники при збереженні навантаження та збільшити приблизно в два рази термін їхньої служби.

Шатуни ковані сталеві, кривошипні головки протилежачих циліндрів розташовані поруч на одній шийці колінчастого вала. Для забезпечення демонтажу шатуна через циліндр його кривошипна головка має косе рознімання. На поверхнях стику головки виконані зуби типу «ялинка» з метою забезпечення центрування і зменшення напружень зрушення на шатунних болтах.

Механізм газорозподілу відрізняється високим розташуванням розподільних валів у розвалі блоку циліндрів, наявністю коротких роликових штовхачів, твердих штанг і коромисел. Привод розподільних валів здійснюється від колінчастого вала за допомогою шестеренної передачі. Центральна верхня шестерня використовується для привода ПНВТ. У ній розміщена муфта випередження початку подачі палива. Установка зазору в клапанах здійснюється регулювальним гвинтом на коромислі.

Застосовуваний газорозподільний механізм відрізняється простотою конструкції і забезпечує високий коефіцієнт наповнення циліндрів на всіх режимах роботи двигуна. Випускні клапани виготовляються зі сплаву нимоник 80А без спеціального наплавлення посадкової фаски, впускні - сплаву X15CrSi9.

Основні параметри дизелів типорозмірного ряду 396

Паливний насос високого тиску рядний типу PE...ZW «Bosch» встановлюється в розвалі двигуна. У системі подачі палива застосовується шестеренний паливопідкачувальний насос і здвоєні паливні фільтри. Для регулювання циклової подачі застосовується електронний регулятор з мікропроцесором і електромагнітним виконуючим пристроєм.

З 1985 року фірма почала встановлювати на двигунах модернізований ПНВТ із максимальним тиском вприскування палива 95 МПа замість 75 МПа в насосів старої конструкції. Це було викликано необхідністю усунення проблем, що виникли при

форсуванні дизелів за потужністю, а також погіршенням процесу вприскування при малих циклових подачах (малі навантаження, холостий хід).

Поряд з посиленням основних деталей конструкції ПНВТ збільшений діаметр плунжера з 16 до 17 мм, змінена форма кулачка і збільшений попередній хід плунжера з 2,5 до 4,7 мм. Крім того, у 5-тиструмневих форсунках трохи зменшений діаметр розпилюючих отворів з 0,53 до 0,49 мм. Кут конуса в наметі 152о.

Ця система подачі палива дозволила зменшити тривалість вприскування і забезпечити більш ефективне розпилювання палива. Вона створила передумови для більш ефективного керування тривалістю процесу згоряння щодо рівня рz , витрати палива і токсичних викидів з відпрацьованими газами.

Дизелі ряду 396, у залежності від призначення, обладнані звичайною системою турбонаддуву, при якій усі ТК постійно знаходяться у включеному стані, чи застосовуваної з 1986 року системою послідовного включення турбокомпресорів, тобто реєстрового турбонаддуву, при якому забезпечується автоматичне включення чи вимикання ТК у залежності від величини споживаної потужності і частоти обертання дизеля.

На дизелях ряду 396 застосовується циркуляційна система змащення, при якій потік масла, що створюється шестеренним насосом, подається через теплообмінник, фільтруючі пристрої в магістральний канал і підводиться до підшипників і форсунок для охолодження поршнів.

Завдяки наявності сверлених масляних каналів на двигуні, а також у фільтрах і корпусі теплообмінника, застосуванню паперових і щілинних фільтрів забезпечується надійне очищення масла. Пристрій для очищення щілинного фільтра, що установлений безпосередньо на ньому, підвищує надійність системи змащення.

Дизелі військового призначення. В даний час фірма пропонує дизелі трьох типорозмірних рядів 837, 870 і 880, що перекривають діапазон потужностей від 330 до 1350 кВт і призначені в основному для бронетанкової техніки.

Типорозмірний ряд 837. Складається з 6-, 8- і 10-циліндрових V-подібних чотиритактних передкамерних дизелів з діаметром циліндра 165 мм і ходом поршня 175 мм. В останні роки була розроблена модифікація цього двигуна більшої потужності з діаметром циліндра 170 мм.

8-циліндрові дизелі виготовляються в модифікаціях:

-без наддува потужністю 370 кВт при частоті обертання 2200 хв-1;

-с приводним компресором потужністю 485кВт при частоті обертання 2200хв-1;

-с турбонаддувом потужністю 550 кВт при частоті обертання 2200 хв-1;

-с турбонаддувом і охолодженням наддувного повітря потужністю 808 кВт при частоті обертання 2400 хв-1.

6-циліндрові дизелі виготовляються також у чотирьох модифікаціях потужністю від 330 кВт при частоті 2300 хв-1 до 625 кВт при частоті 2400 хв-1.

Типорозмірний ряд 870. Складається з 8- і 12-циліндрових передкамерних дизелів МВ 871 Ка-501 потужністю 880 кВт і МВ 873 Ка-501 потужністю 1325 кВт.

Типорозмірний ряд 880. На даний час розроблені 8- і 12-циліндрові моделі V- подібних двигунів з безпосереднім вприскуванням палива в нерозділену камеру згоряння. Спочатку розмірність дизелів цього ряду була наступною:

-діаметр циліндра 140 мм;

- хід поршня 136 мм.

Надалі фірма перейшла на іншу розмірність:

-діаметр циліндра 144 мм;

-хід поршня 140 мм.

Якщо високі показники дизелів другого покоління (ряд 870) у порівнянні з показниками дизелів першого покоління (ряд 837) досягнуті, головним чином, за рахунок конструктивних заходів, то в дизелів третього покоління (ряд 880) вони досягнуті не тільки шляхом удосконалювання елементів конструкції двигуна, а, насамперед, за рахунок розробки більш ефективного процесу згоряння з безпосереднім вприскуванням палива в нерозділену камеру згоряння і більш широкого використання новітніх досягнень в області створення нових матеріалів і технологій.

Завдяки переходу від передкамерного робочого процесу до процесу з безпосереднім вприскуванням палива, досягнуте зниження мінімальної питомої витрати палива.

Дизелі ряду 883 відрізняються щільним компонуванням, трубопроводи системи випуску розміщені в розвалі блоків циліндрів. У конструкції цих дизелів не застосовуються гумові патрубки і ремені.

Блок-картер дизеля МТ-883 відливається з алюмінієвого сплаву, а кришки корінних підшипників колінчастого вала виготовлені зі сталі і кріпляться до блоккартера стяжними болтами, головки яких розташовані в розвалі між рядами циліндрів, а гайки навертаються збоку кришки циліндрів. Болти розташовані з деяким нахилом щодо вертикальної осі двигуна.

Основні параметри дизелів типорозмірних рядів 837, 870 и 880

Сталевий колінчастий вал обробляється з усіх боків, піддається індукційному загартуванню і встановлюється на підшипниках ковзання. Його противаги кріпляться за допомогою стяжних болтів.

Особливості деталей кривошипно-шатунного і газорозподільного механізмів випливають з вимог забезпечення малої довжини і високої частоти обертання. На дизелі застосовуються вузькі плоскі шатуни, кривошипні головки яких розташовуються попарно на одній шийці кривошипа.

Верхня головка шатуна і бобишки поршня мають похилі торці для зменшення прогину поршневого пальця.

Поршні з алюмінієвого сплаву комплектуються двома компресійними й одним маслознімним кільцями. Для охолодження поршнів у верхній частині поршня виконана кільцева порожнина, у яку подається масло за допомогою форсунок.

На двигуні застосовуються індивідуальні паливні насоси високого тиску, установлені на блоці-картері між головками циліндрів, що дозволило використовувати короткі паливні трубопроводи, а привод насосів здійснювати від розташованих із зовнішніх сторін блоків кулачкових валів.

Привод розподільних валів, водяного і масляного насосів і електричного генератора здійснюється шестеренною передачею, що розташована збоку маховика. У механізмі привода клапанів – одна штанга для двох впускних і дві штанги для двох випускних клапанів.

На цій же стороні двигуна збоку маховика знаходяться два турбокомпресори й охолоджувача наддувного повітря. Кожен ряд циліндрів має свій власний турбокомпресор і охолоджувач наддувного повітря. Повітряводи від них прокладені на бічних зовнішніх сторонах блок-картера. Електронно-гідравлічний регулятор швидкості розташований на протилежному від маховика торці двигуна.

Уконструкції дизеля МТ-883 передбачена можливість роботи двигуна на режимах холостого ходу і малих навантажень з використанням тільки одного ряду циліндрів.

У80-х роках фірма розробила комплекс заходів, що забезпечують значне (на 3050%) підвищення потужності дизелів, зниження витрати палива і розширення їхнього робочого діапазону практично без зміни рівня механічних і термічних навантажень на деталі при збереженні основних вузлів серійних дизелів і їхніх габаритних розмірів.

Для реалізації цієї проблеми фірмою був розроблений ряд технічних рішень, таких як вимикання групи циліндрів на режимах холостого ходу і пуску, дозарядка працюючих циліндрів повітрям і система наддува зі зміною кількості працюючих ТК, так названа реєстрова система наддува.

Для обмеження термічних і механічних напружень деталей при форсуванні дизеля необхідно знизити його ступінь стиску. У дизелів ряду 396 з циліндровою

потужністю, що досягає 120 кВт, при ступені стиску, рівному 12 і ре = 1,73 МПа, рz = 14 МПа. Для підвищення ре до 3 МПа і при збереженні рz =15 МПа необхідно знизити ступінь стиску до 8,5. У результаті цих робіт була створена модифікація дизелів 396-04 з циліндровою потужністю 160 кВт.

При такому значному зниженні ступеня стиску різко знижується температура і тиск наприкінці такту стиску, запалення палива стає нестабільним і, як наслідок,

погіршуються умови пуску і робота дизеля на режимах холостого ходу і малих навантажень.

Для усунення перерахованих недоліків фірма розробила систему вимикання одного ряду циліндрів V-подібного двигуна на цих режимах і застосувала систему дозарядки працюючих циліндрів стисненим повітрям з непрацюючих циліндрів.

Система розрахована як для блокових, так і індивідуальних ПНВТ. При подачі масла з системи змащення двигуна в сервопристрій здійснюється вимикання декількох секцій ПНВТ, отже, і групи циліндрів. У цьому випадку навантаження на працюючі циліндри збільшується, якщо виключається ряд циліндрів V-подібного двигуна, то навантаження на працюючий ряд збільшуються вдвічі, і зростає вдвічі циклова подача працюючих секцій ПНВТ. У цьому випадку поліпшуються умови роботи двигуна на холостому ході, у значній мірі запобігається утворення білого диму і розрідження моторного масла незгорілим паливом.

Система дозарядки працюючих циліндрів виробляється шляхом їхнього з'єднання з непрацюючими циліндрами (точніше з працюючими в режимі компресора) і, тим самим, здійснюється додаткова зарядка працюючих циліндрів повітрям. З'єднання циліндрів здійснюється трубопроводами, на кінцях яких установлені клапани.

Процес дозарядки починається з моменту відкриття керованого клапана. Робочий процес циліндра-компресора повинен випереджати процес робочого циліндра на 50-120º п.к.в. При цьому в циліндрі-компресорі завершується процес стиску, тоді як у робочому циліндрі фаза стиску тільки починається. У результаті перепаду тиску між циліндрами відкривається зворотний клапан і здійснюється дозарядка робочого циліндра. Маса повітря, що перепускається з циліндракомпресора в робочий циліндр, при пусковій частоті обертання складає приблизно 30% від маси повітря, що знаходиться в робочому циліндрі на початку такту стиску. Відповідно до цього підвищується і температура кінця стиску.

Як показав досвід, спосіб дозарядки стисненим повітрям дозволяє при зниженому ступені стиску забезпечувати пуск і роботу дизеля на режимі холостого ходу. Ефективність цього методу залежить від кількості повітря, що надходить у робочі циліндри. Вона зменшується з ростом частоти обертання внаслідок зростання втрат тиску і зменшення часу для подачі додаткового повітря з циліндракомпресора. У зв'язку з цим метод дозарядки застосовується при частоті обертання колінчастого вала до 1000 хв-1. Вирішальне значення має оптимізація розмірів і сполучних трубопроводів (по довжині і поперечному перерізу), а також зниження опору потоку в цих трубопроводах і клапанах.

У результаті добору стисненого повітря зменшується робота розширення в циліндрі-компресорі, у зв'язку з чим потрібен додатковий добір потужності від працюючих циліндрів. Варто також враховувати, що кінець роботи в режимі дозарядки і перехід циліндрів-компресорів з насосного режиму в робочий повинен здійснюватися при достатньому рівні температури стінок камери згоряння.

Вимикання циліндрів у сполученні з дозарядкою робочих циліндрів є ефективним засобом поліпшення пускових властивостей дизеля з низьким ступенем стиску і високим наддувом. Система відрізняється простотою конструкції, що не вимагає істотних змін серійних дизелів.

Додаткова модернізація розглянутого способу дозволяє підвищити його ефективність і розширити область застосування, наприклад, шляхом дозарядки одного робочого циліндра від декількох циліндрів-компресорів.

У працюючих циліндрах підвищується середній ефективний тиск і зростає енергія відпрацювавших газів. При цьому створюються сприятливі умови для переходу дизеля з режиму холостого ходу на режим роботи з подачею палива в усі циліндри.

Через постійну жорсткість законодавчих норм на токсичні викиди фірма приділяє велику увагу цій проблемі і, головним чином, зниженню викидів NOx.

Якщо раніше на першому етапі стояла задача максимального зниження витрати палива, то в даний час і, імовірно, у майбутньому, розвиток дизелів буде супроводжуватися вимогами по зменшенню токсичних викидів при збереженні чи невеликому збільшенні витрати палива.

Фірма веде в цьому напрямку інтенсивні роботи, використовуючи наступні заходи:

-підвищення ступеня стиску і зменшення кута випередження подачі палива (зміна початку вприскування убік запізнювання);

-зменшення вихрового відношення і підвищення енергії вприскування палива, що дозволяє знизити викид NOx на 15% без збільшення витрати палива;

-попереднє вприскування палива, що змінює процес наростання тиску згоряння, і сприяє зменшенню викидів NOx на 8% при незмінній витраті палива;

-вприскування води, що сприяє істотному зниженню NOx (до 40%) без втрати ККД двигуна;

-рециркуляція охолоджених ВГ, що дозволяє знизити викид NOx до 50% без погіршення паливної економічності.

Фірма працює над проектом MJPAS, що передбачає розробку установки для обробки ВГ, що складається з фільтра часток, селективної каталітичної установки (SCR) і окисного нейтралізатора. Фільтр часток з набиванням з керамічних волокон

іелектрохімічною регенерацією призначений для очищення ВГ від пилу і сажі. Ступінь очищення повинен бути не гірше передбаченого в 1994 р. (до 0,02 г/м3),

рівень концентрації NOx, що досягається за допомогою селективної каталітичної установки SCP із застосуванням аміаку, не повинен перевищувати встановленої на

1994 р. норми (0,5 мг/м3).

2.2Дизелі «DEUTZ»

Велика частина виробництва дизелів Німеччини для транспортних машин (автомобілі, тягачі, трактори й ін.) зосереджена на фірмі DEUTZ MOTOR

INDUSTRIEMOTOREN GMBH (KHD DEUTZ).

Двигуни «DEUTZ» випускаються з повітряним і рідинним охолодженням і мають наступні позначення:

-«F» – чотиритактні двигуни (four-stroke engine);

-«ВF» – чотиритактні двигуни з турбонаддувом;

-число після «F» чи «ВF» – кількість циліндрів;

-«L» – повітряне охолодження, «М» – рідинне охолодження;

-число після «L» чи «М» – умовний номер сімейства;

-«С» – проміжний охолоджувач повітря.

Двигуни сімейства FL413 і FL413F випускалися в 6-, 8-, 10- і 12-циліндровому V-подібному виконанні (6-циліндрові двигуни в рядному) з турбонаддувом і без нього. Діапазон охоплюваних потужностей від 128 до 380 кВт при частоті обертання колінчастого вала 2650 хв-1 для безнаддувних і 2800 хв-1 для наддувних, діаметром циліндра 120 мм і ходом поршня 125 мм.

У ході робіт з удосконалювання двигунів сімейства FL413 з урахуванням досвіду їхнього виробництва й експлуатації на вантажних автомобілях і автобусах були створені й освоєні у виробництві двигуни FL413F з діаметром циліндра і ходом поршня, що збільшені відповідно до 125 і 130 мм, при збереженні основних конструктивних рішень. Ці двигуни, що мають багатоцільове застосування, випускаються в 5- і 6-циліндровому рядному виконанні й у 6-, 8-, 10- і 12циліндровому V-подібному виконанні. Вони створюють ряд від 118 до 287 кВт при частоті обертання колінчастого вала 2500 хв-1. Перехід від сімейства FL413 до FL413F супроводжувався збільшенням середнього ефективного тиску, що було досягнуто за рахунок зміни фаз газорозподілу, вихрового руху заряду і характеристик вприскування палива. Це дозволило знизити номінальну частоту обертання колінчастого вала на 150 хв-1 і понизити швидкість поршня, незважаючи на збільшення довжини його ходу, поліпшити наповнення його циліндрів.

Одна з модифікацій двигунів цього сімейства – двигун FL413FW – має “двоступінчастий” процес згоряння, при якому паливо вприскується у вихрову камеру згоряння – 1 ступінь і запалюється в днищі поршня – ІІ ступінь. Згоряння в 1 ступіні відбувається при високому тиску, надлишку палива і недоліку кисню в гарячій вихровій камері. Малий зміст кисню перешкоджає утворенню окислів азоту. Остаточне згоряння в другій ступіні відбувається при низькому тиску і відносно низкою температурі в камері з подвійним завихренням, що розташована в днищі поршня. Низька температура і перемішування з відпрацьованими газами не допускає подальшого утворення окислів азоту. Надлишок повітря і сильне завихрення сприяє повному згорянню окису вуглецю, вуглеводнів і сажі. Ці двигуни мають трохи гіршу паливну економічність (230 г/кВт·год), ніж базові моделі (не більше 220 г/кВт·год), однак відрізняються різко зниженою токсичністю відпрацьованих газів у залежності від навантаження: по С у 1,3-3,6; по СхНу у

1,8-3,2; по NОx у 1,3-3,1 рази.

На базі двигунів повітряного охолодження сімейства FL413 і при широкій уніфікації з ним створені дослідні зразки двигуна з рідинним охолодженням, основні деталі яких можуть оброблятися на тому же технологічному устаткуванні, що і двигуни з повітряним охолодженням (зі збереженням у тому числі і міжциліндрової відстані).

Подальшим етапом розвитку дизельних двигунів повітряного охолодження є створення й освоєння виробництва двигунів FL513, що утворюють у виконанні для установки на автомобілі ряд від 141 до 386 кВт при частоті обертання колінчастого вала 2300 хв-1. Для двигунів сімейства FL513 замість циліндричної камери згоряння в поршні і дводірчастого розпилювача форсунки, які використовувались для сімейства FL413, прийнята ω-подібна камера в поршні з завуженою горловиною і

розпилювач з 4-ма отворами. Тиск вприскування палива підвищено при цьому з 68 до 80 МПа, а ступінь стиску з 15,8 до 16,7.

Параметри дизелів FL 413F, KD3, FM 1013

Для оптимізації повітряного охолодження замість температурного датчика, що встановлювався у випускних колекторах, застосована електронна система з гідравлічним виконавчим механізмом. На моделях з турбонаддувом і охолодженням наддувного повітря застосовуються керамічні вставки у випускному каналі, що виготовлені з титаніту алюмінію. За допомогою цих заходів і за рахунок істотного підвищення величини крутного моменту зі зсувом максимуму в область знижених частот обертання було досягнуте зменшення експлуатаційної витрати палива на 10%.

Двигуни FL513 з турбонаддувом при середньому ефективному тиску, що дорівнює 1,0 МПа, і частоті обертання 1600 хв-1, мають ступінь димности за шкалою БОШ менш 1,5. По змісту токсичних речовин у відпрацьованих газах ці двигуни з деяким запасом відповідають нормам ЄЕК R 49.

Для задоволення зростаючих енергетичних потреб сімейство FL513 у даний час доповнено 8-циліндровою моделлю F8L513, що має діаметр циліндра 128 мм, хід поршня, збільшений до 140 мм, і потужність в автомобільному варіанті 174 кВт при 2150 хв-1. У варіанті з турбонаддувом, для якого передбачені два турбонагнітача й охолоджувача наддувного повітря – модель BF8L513LC – діаметр циліндра і хід поршня відповідно 125 і 140 мм, застосовані, крім того, 5-тидірчасті розпилювачі форсунок. У такому виконанні двигун розвиває потужність 265 кВт при 1200 хв-1.

Двигуни повітряного охолодження серій 912, 913, 914 мають наступні конструктивні особливості:

-блок-картер з сірого чавуна;

-індивідуальні алюмінієві головки блоку;

-шестеренний привод розподільного вала;

-два компресійних і одне маслознімне кільця на поршні;

-чавунний колінчастий вал з відлитими разом з ним противагами;

-сталеві шатуни з косим розніманням кривошипної головки;

-рядний паливний насос з механічним відцентровим регулятором;

-п’ятидірчаста форсунка.

Угрупі двигунів сімейства «KHD DEUTZ» середньої потужності новітнім технічним рішенням є розробка двох сімейств дизельних двигунів FM1012 і FM1013

зсистемою рідинного охолодження, серійне виробництво яких почалося в 1993 р.

Параметри дизелів FL 513, К-580, FM 1015

Двигуни сімейства FM1013 мають діаметр циліндра 108 мм і хід поршня 130 мм. Вони виготовляються з 4-ма і 6-ма циліндрами тільки з турбонаддувом, а також

з турбонаддувом і охолодженням наддувного повітря (повітря-повітряний охолоджувач). Компактний радіатор вбудованої системи рідинного охолодження встановлюється безпосередньо на блоці циліндрів. Регульована інтенсивність його охолодження забезпечується вентилятором, який аналогічен за своєю конструкцією вентиляторам двигунів повітряного охолодження. На цих двигунах застосовані розташована в днищі поршня камера згоряння відкритого типу, одноплунжерні паливні насоси високого тиску з механічним чи електронним регулятором частоти обертання колінчастого вала й електронною MV-системою (Magnetic Valve System) регулювання циклової подачі окремо для кожного циліндра. Інші характерні риси:

-чавунний блок-картер зі змінними мокрими гільзами;

-чавунні головки блоку;

-два компресійних і одне маслознімне кільця на поршні;

-масляний радіатор, що вбудований в рубашку охолодження;

-шестидірчасті форсунки.

Шестита восьмициліндрові двигуни серіії 1015 мають наступні конструктивні риси:

-чотириклапанний газорозподіл;

-двигун V8 має два турбокомпресори;

-сталевий колінчастий вал з привертними противагами;

-рядний ПНВТ з механічним чи електронним керуванням;

-восьмидірчасті форсунки.

Параметри дизелів FL 912/913

Фірма «KHD DEUTZ» веде освоєння серійного виробництва дизельних двигунів великої потужності з рідинним охолодженням сімейства К580, що включає 6- і 8- циліндрові V-подібні моделі з турбонаддувом і на окремих моделях з охолодженням

наддувного повітря. Ці двигуни призначаються для установки головним чином на великовантажні автомобілі.

При застосуванні охолодження наддувного повітря досягається підвищення потужності на 20% і зменшення питомої витрати палива на 2,6%. Необхідно відзначити, що відношення величини максимального крутного моменту до величини моменту при максимальній потужності дорівнює 25%, що має важливе значення для оптимізації режимів руху великовантажних автопоїздів.

Параметри дизелів FL 914, FM 2013