Конспект лекции "Особенности конструкций малооборотных дизелей «МАН-Дизель"

Двухтактные малооборотные судовые двигатели фирмы «МАН Дизель»

Ниже приводятся таблииы. иллюстрирующие динамику раз­вития 2-х тактных двигателей B&Wu MAN.

Фирме МАН в результате модернизаций в модельном ряду KSZ-C (1979 г.)Р_e удалось повысить до 14,3 бар и уд. расход топлива снизить до 189 г\кВт час. Последующие работы показали, что при­меняемая фирмой контурная схема газообмена 2-х тактных двига­телей является неперспективной для дальнейшей их форсировки, с ростом которой существенно повышались температуры втулок в зоне выхлопных окон и это приводило к задирам ЦПГ. Поэтому фирма отказалась от дальнейшего развития и производства своих двигателей с контурной схемой газообмена. Был приобретен конт­рольный пакет акций фирмы Бурмейстер и Вайн и фирма перешла на производство двигателей с прямоточными схемами газообмена. С этого времени (1984г.) объединенная компания получила наиме­нование «MAH&BW». С 01 сентября 2006 г. ее наименование изме­нилось на «МАН Дизель».

Модельный ряд двигателей МС

Первый модельный ряд двигателей компании с прямоточно-клапанной продувкой получил наименование МС. Выше приводится таблица параметров этого модельного ряда.

Характерной чертой конструкции двигателей ряда МС является увеличенная высота головки поршня и снижено расположение поршневых колец относительно поверхнос­ти донышка поршня, что повысило надежность и ресурс поршневой группы. В двигателях с большими диаметрами цилиндров применяются три форсунки, это позволяет равномернее распределить тепловые потоки в камере сгорания (рис 15.7), что было особенно важно в связи с дальнейшей форсировкой рабочего процесса ( Ср. эфф. давление увеличилось с 15,1 до 19,1 бар). Для непрерывного контроля температур верхней части втулок цилиндров в них были установлены датчики температуры. По изменению температур обслуживающий персонал получает информацию о возможных нарушениях в работе форсунок и поршневых колец. В целях получения информации о протекании рабочего процесса в цилиндрах двигателя на двух шпильках крепления крышек каждого цилиндра, по желанию заказчика могут быть размещены тензодатчики. Чтобы избежать влияния нагрузок от нормальных сил, под­бираются шпильки, расположенные ближе к диаметральной плоскости. Датчики утапли­ваются в канавки и покрываются защитным покрытием. Сигналы направляются для обра­ботки на компьютер, туда же поступают сиг­налы от двух оптических датчиков.

Один фиксирует ВМТ, а второй импуль­сы поворота вала через каждые 0,6 градуса, снимаемые с приклеенной на вал пластико­вой ленты с разметкой вида "зебры". С ком­пьютера можно снимать показания среднего индикаторного давления, максимальных давлений сжатия, скорости нарастания давления при сгорании, числа оборотов двигателя и пр.

ТНВД новых модификаций двигателей МС оборудованы так на­зываемыми "зонтиками", задача которых предотвра­щать попадание протечек топлива через зазоры плунжерных пар в систему смазки распределительного вала. Это позволило исклю­чить отдельно существовавшую систему смазки распределительно­го вала, так как исчезла опасность разжижения масла топливом.

15.2 1 Двигатели с электронным управлением МСЕ

В целях дальнейшего упрощения конструкции, повышения надежности и экономичности, снижения эмиссии вредных состав­ляющих выхлопных газов и пр. фирма, взяв за основу модельный ряд двигателей МС, провела их модернизацию с использованием средств электроники (подробное изложение системы электронного управления приведено в главе 14). Введение электронного управления и гидравлических приво­дов взамен механических позволило отказаться от:

•       Цепного привода распределительного вала;

•       Распределительного вала с кулачками привода ТНВД и вы­хлопного клапана;

•       Ранее применявшихся ТНВД и привода выхлопного клапана;

•       Привода воздухораспределителя;

•       Электронного регулятора с усилителем и валиком управления подачей ТНВД;

•       Механически приводных лубрикаторов.

Взамен на двигатели были установлены:

•       Гидравлическая система масла высокого давления с насосами приводимыми от двигателя и эл. моторов,

•       Новая электронная система управления с датчиками положе­ния вала,

•       ТНВД и выхлопные клапаны с гидравлически управляемым приводом,

•       Встроенные в систему электронного управления функции регу­лятора частоты вращения и пуска приводных воздуходувок,

•       Электронно управляемые Альфа лубрикаторы,

•       Встроенная панель управления.

Ниже приводятся таблица мощностного ряда двигателей МСЕ и поперечный разрез двигателя МСЕ

Двухтактные малооборотные судовые двигатели фирмы «Вяртсиля - Зульцер»

Фирмой «Зульцер» за период с 1976г. по 2000 г. были разрабо­таны и произведены следующие типы двигателей.

SLOW SPEED ENGINES

15.4.1 Двигатели RTA,

Выпускавшиеся фирмой двигатели с поперечно-щелевой про­дувкой начиная с 1957г. (двигатели ряда RD) имели Р_е= 8,6 бар, P_z

=75 бар и g = 214 г\ кВт час. К 1980г. в двигателях RLB Р_е уда­лось поднять 12,7 бар, P_z увеличилось до 120 бар и расход топлива снизился 186 г\кВт час. Дальнейшая форсировка двигателей была невозможна и фирма «Зульцер» по аналогии с фирмой МАН вынуж­дена была прекратить дальнейшие работы по модернизации дви­гателей с поперечно-щелевой схемой газообмена (см. Рис. 15.20) и прекратить их производство. В 1983 г. был разработан новый мо­дельный ряд RT, имеющий прямоточно-клапанную схему газообме­на. В этих двигателях, как это видно из ниже расположенной таб­лицы, среднее эффективное давление было поднято до 15,4 бар (в последних моделях 19 бар) и удельные расходы топлива снижены до 181-173 (163) г\ кВт час.

Следует заметить, что по конструктивным решениям двигатели МАН МС и двигатели Зульцер RT во многом схожи. Большое внима­ние в двигателях RT было уделено повышению ресурса цилиндро-поршневой группы. Была введена двухуровневая подача масла на смазку цилиндров, осуществлено глубокое хонингование зеркала цилиндра, для исключения сернистой коррозии отказались от ох­лаждения нижней и средней части втулки цилиндра и даже приме­нена изоляция и, где это было необходимо, осуществлена изоляция трубок, вставленных в сверления фланцевой части втулки.

Головки поршней выполнены со сверлениями, в которые ох­лаждающая среда для интенсификации подается по соплам (Рис. 15. 22). Рабочая поверхность всех поршневых колец профилиро­вана (см. Главу 7 - Поршневые кольца). На первое кольцо нанесе­но хромо-керамическое покрытие, на остальных кольцах нанесены покрытия, обеспечивающие хорошую обкатку. Увеличена толщина хромового покрытия канавок поршневых колец. Все это обеспечило хорошую микроструктуру рабочих поверхностей и способствовало увеличению ресурса между моточистками до 3-х лет.

255

Двигатели с электронной системой управления RT-Flex.

Работы по дальнейшему совершенствованию двигателей се­рии RT привели к внедрению системы электронного управления и на этой основе был разработан новый модельный ряд двигателей RT Flex.

Параметры первого двигателя RT Flex 50:

Диаметр цилиндра 500 мм. Ход поршня 2050мм. Обороты 99-124 1\мин. Ср.эфф.давление 20 бар Ср. скорость поршня 8,5 м\сек. Уд. расход топлива 171 г\кВт час.

Задача внедрения электронного управления заключалась в дальнейшей оптимизации рабочего процесса, сокращении вред­ных выбросов с выхлопными газами и снижении удельного расхода топлива. Электроника позволила повысить гибкость в управлении углом опережения впрыска топлива, законом подачи топлива и их оптимизации на всем диапазоне рабочих режимов (Рис. 14.14).

В новой модификации взамен распределительных валов с при­водом традиционных ТНВД и гидроприводов выхлопных клапанов (см. Рис. 14.12) была применена аккумуляторная система топливо-подачи и управления выхлопными клапанами (см. Рис. 14.13), что существенно упростило конструкцию и расширило возможности уп­равления.

Привод гидронасосов, необходимых для подачи масла и сжа­тия его до 200 бар с последующим использованием его в сервомеха­низмах, осуществляется от вала двигателя или от электромотора.

На уровне крышек цилиндров располагаются аккумуляторы сжатого масла (200 бар) и топлива (до 1000 бар). Давления масла и топлива в аккумуляторах в зависимости от режима могут регули­роваться.

Рядом с аккумуляторами располагаются сервоприводы топливных насосов высокого давления и выхлопных клапанов. Реализация уп­равления выхлопными клапанами (система VEC-Variable Exhaust valve Closing - Рис. 14.15) позволила осуществлять раннее закрытие клапанов на режимах малых нагрузок. Это повышает действительную степень сжатия в рабочих цилиндрах и, тем самым, создает лучшие условия для сгорания топлива и устраняет дымление на выхлопе. Более подробное описание системы электронного управления приводится в Главе 14.