Циклический характер работы двс один из его недостатков, но вместе с тем именно благодаря ему в двс реализуются высокие максимальные температуры и давления (стр. 14 из 27)

Проектирование 6-цилиндрового дизеля серии 890

Первый создаваемый двигатель серии 890 — 6-цилиндровый дизель с рабочим объемом 6,0 л при диаметре цилиндра 109 мм и ходе поршня 107 мм (рис.9.1). Развиваемая им мощность составляет 560 кВт и масса 520 кг Габариты дизеля: длина 590 мм, ширина 700 мм и высота 760 мм Максимальная частота вращения принята равной 4250 мин ^-1. Средняя скорость поршня — 15,2 м/с.

Новый дизель V6 будет устанавливаться в военные машины, предназначенные, в том числе, для авиатранспортирования и десантирования.

Рис. 9.1. 6-цилиндровый дизель серии 890

Удельные показатели 6-цилиндрового дизеля

—литровая мощность — 93 кВт/л;

—удельная масса — 0.93 кг/кВт:

—габаритная мощность — 1784 кВт/м³ .

Pe , МПа 2,5

1500 2500 3500 4500 мин ^-1

Рис.9.2. Поле характеристик удельного расхода топлива Дизеля V5-890 при работе на керосине (г/кВт.час)

Для сравнения 8-цилиндровый V-образный двигатель серии 1999, устанавливаемый в военные машины и развивающий мощность 600 кВт, имеет удельную массу 2,0 кг/кВт

По заявлению разработчиков, весь дизель создавался "с чистого листа", все узлы и детали двигателя проектировались заново.

Дизель оснащен двумя верхнерасположенными распределительными валами и четырьмя клапанами на цилиндр.

Особое внимание уделялось компоновке агрегатов двигателя, так, все внешние узлы, такие, как насосы, теплообменники, фильтры, вписывались непосредственно в блок-картер двигателя (рис.9.3).

Система смазки принята с сухим поддоном. Сам поддон представляет практически плоскую алюминиевую пластину с встроенной системой масляных трубопроводов.

Впускной модуль — алюминиевый, также вписан в конструкцию верхней части блока двигателя.

Для упрочнения алюминиевого блок-картера применена специальная технология — HIP-treated.

Компактность и прямоугольность формы двигателя была получена разработчиками за счет размещения многих навесных агрегатов, обычно расположенных снаружи, внутри блок-картера. Это коснулось масляного бака, масляных теплообменника и фильтра. Учитывая, что масляный насос расположен, как правило, также внутри картера, вся масляная система оказалась внутри блок-картера.

Гильзы цилиндров мокрые, омываемые охлаждающей водой.

По мнению разработчиков, получение столь высоких значений удельной массы и габаритной мощности (0,93 кг/кВт и 1784кВт/м ³) является результатом, в основном, применения легких материалов и творческого подхода к компоновке отдельных агрегатов.

Рис.9.3. Вид на нижнюю часть блок-картера двигателя

с размещением масляных фильтра и насоса, а также

теплообменника в картере двигателя

Для этого класса форсированных дизелей приняты необычно высокая частота вращения —4250 мин ^-1 и повышенное давление в цилиндре двигателя до 2,6 МПа, при обычных для этого класса двигателей 2,0 МПа.

В системе охлаждения имеются два контура, один с более низкой температурой, охлаждающий наддувочный воздух, и второй, охлаждающий блок двигателя, с более высокой температурой, равной 130°С, что приводит к существенному уменьшению массы и габаритов теплообменника и охладителя воздуха.

Топливная система

На двигателе V6-890 применена топливная аппаратура типа Common-Rail третьего поколения с давлением впрыскивания 180 МПа, разработанная в сотрудничестве с фирмой L'Orange. Топливный насос высокого давления V-образный, двухплунжерный. При частоте вращения 3100 мин ^-1 насос обеспечивает давление в 180 МПа.

Принятая система отличается от обычных систем Common-Rail наличием вместо одного общего аккумулятора индивидуальных аккумуляторов у каждой форсунки, которые размещаются вдоль головки цилиндров и соединены между собой для выравнивания в них давления.

Функции индивидуальных аккумуляторов ничем не отличаются от функций одного общего аккумулятора. Такое решение позволяет существенно уменьшить колебания давления по длине аккумулятора, предотвращая возможность возникновения нежелательных кратковременных пред- или поствпрыскиваний. Топливная аппаратура обеспечивает регулируемые фазы впрыскивания, выполняемые с высокой точностью до микросекунды, различные вид и форму процесса впрыскивания и изменяемое давление в конце впрыскивания. Все это приводит к существенному уменьшению расхода топлива, выполнению норм на выбросы вредных веществ и уменьшению шума от рабочего процесса дизеля.

Кроме того, регулируемая система топливоподачи позволяет уменьшить массу распределительных валов и системы привода к ним.

В то же время предлагаемая топливная аппаратура сохраняет возможность осуществления многократных впрыскиваний при работе как на дизельном топливе, так и на керосине.

Головки цилиндров индивидуальные на каждый цилиндр, соединены они с блок-картером четырьмя болтами.

Головка цилиндра оснащена четырьмя клапанами на цилиндр и одним распределительным валом на каждый блок.

Распределительный вал и впускные коромысла с клапанами одного блока закрыты одной сплошной крышкой, которая крепится к каждой головке цилиндров.

Привод к распределительным валам шестеренчатый. В дальнейшем фирма планирует заменить этот привод на ременный, тем самым исключить промежуточные шестерни привода и уменьшить массу двигателя.

Коленчатый вал, шатун, поршень

Коленчатый вал стальной, подвергнутый закалке с последующим отпуском.

Все его поверхности механически обработаны, упрочнены радиусы перехода от шеек к щекам коленчатого вала.

Противовесы изготовлены из высококачественного металла и закреплены на щеках коленчатого вала двумя болтами.

Шатун — стальной, закаленный, подвергнут полностью механической обработке. Верхняя головка шатуна — трапециевидная, крышка нижней головки изготовлена методом разлома (Splitting Technology). Крышка крепится к шатуну четырьмя болтами.

Поршень — алюминиевый, с цельной юбкой и усиленной канавкой под первое компрессионное кольцо. Поршень имеет внутреннюю кольцевую охлаждающую канавку, полученную при литье. В бобышках поршня установлены бронзовые втулки под поршневой палец.

Турбокомпрессор

На новых дизелях, в том числе и на двигателях семейства 890, приняты одноступенчатые турбокомпрессоры модели ZP125 фирмы MTU, обеспечивающие получение степени повышения давления до пяти.

Турбина оснащена механизмом регулирования входного сечения.

Система охлаждения

Учитывая, что эта система должна охлаждать элементы двигателя с разными температурными уровнями, разработчики сочли целесообразным иметь в силовой установке два контура системы охлаждения: высокотемпературный и низкотемпературный. Первый контур обеспечивает охлаждение самого дизеля, второй — поступающего в двигатель воздуха после турбокомпрессора.

Осуществить это удалось, совместив в одном водяном насосе два контура охлаждения. На рис. 9.4 показан такой насос в разобранном виде.

Рис. 9.4. Двухконтурный водяной насос: 1 — корпус водяного насоса; 2 — низкотемпературная

Крыльчатка насоса имеет с обеих сторон лопатки, одна сторона обеспечивает подачу воды с высокой температурой, другая — низкой.

Система управления

Для семейства двигателей 890 принята разработанная для них новая система управления CDS/CR 0.5.

Система выполняет все технические требования заказчика — военных и, кроме того, должна обеспечить антиядерную защиту, с кратковременным выключением системы, которая необходима для предотвращения выхода из строя электронных компонентов системы управления.

Система также обеспечивает выполнение строгих требований в части вибраций, температур, ударных воздействий и электромагнитной совместимости.

Не меньшее внимание было уделено фирмой MTU разработке турбонаддува применительно к высокофорсированным дизелям HPD. Турбокомпрессоры оснащены механизмом изменения геометрии входа в турбину, который способствует быстрому получению степени сжатия до 4,5 и высоких величин крутящего момента в широком диапазоне частот вращения.

Система позволяет выбирать оптимальные режимы работы каждого агрегата дизеля. Система диагностики передает следующие данные: когда, почему и как произошла неисправность. При появлении неисправности обеспечивается уменьшение мощности или полное отключение двигателя для исключения последующих серьезных повреждений.

На выходном конце коленчатого вала установлены два маховика, связанные с генераторами ( мощностью 20 кВт и 400 кВт).

Для дизеля разработана система управления дизелем и диагностики.

Система CDS разрабатывалась фирмами MTU и DDC не только для военных машин, но и для широкого ее использования в гражданских.

Как отмечалось, фирмы MTU и DDC считают, что успешное создание компактной силовой установки зависит не только от самого двигателя, но и системы привода к движителю.