Дизели производства Франции

4. Дизели производства Франции

Производство двигателей для военных машин легкой категории по массе сосредоточено на фирме «RENAULT VEHICLES IDUSTRIES». По лицензии фирмы «HISPANO-SUIZA» она производит дизель HS-115-2 мощностью 194 кВт. Дизель HS-115-2 является 4-х тактным 8-ми цилиндровым V-образным дизелем жидкостного охлаждения с турбонаддувом.

Разработка новых быстроходных дизелей французской фирмой (SSCM), отражает распространенную в практике многих зарубежных двигателестроительных фирм тенденцию, характеризуемую тем, что широта диапазона мощностей семейства двигателей обеспечивается небольшим числом модификаций путем различного их форсирования по величине среднего эффективного давления.

Особый интерес представляет двигатель модификации S3 «Гипербар» этого семейства имеющий среднее эффективное давление Ре = 2,0 МПа. Проблема получения высокого среднего эффективного давление при ограничении максимального давления цикла решается в данном случае выбором низкой степени сжатия. Неизбежное при этом ухудшение пусковых качеств двигателя устраняется благодаря применению оригинальной конструкции системы пуска, в которой используется турбокомпрессор с встроенной камерой сгорания, работающей как ГТД. Применение такого турбокомпрессора позволяет радикальным образом влиять на протекание внешней характеристики двигателя. В частности, подавая дополнительное количество топлива в камеру сгорания турбокомпрессора, можно увеличивать максимальный крутящий момент двигателя, что реализовано в двигателях модификации S3.

Фирма разработала новое семейство короткоходных (ход поршня 122 мм, диаметр цилиндра 135 мм), четырехтактных дизелей водяного охлаждения, состоящее из 6-ти цилиндровых рядных, 8-ми и 12-ти V-образных двигателей серии 520.

По мнению конструкторов фирмы короткоходные двигатели лучше приспособлены в условиях резко меняющихся нагрузок и чисел оборотов, что характерно для транспортных двигателей. Конструктивное оформление основных узлов, высокая степень уравновешенности и тщательно отработанный рабочий процесс способствуют повышению надежности работы двигателей серии 520 в условиях резко переменных режимов эксплуатации.

Двигатели серии 520 имеют гильзы цилиндров мокрого типа, чугунный блок-картер и индивидуальные 2-х клапанные головки цилиндров. Степень сжатия двигателей составляет 15, максимальная частота вращения коленчатого вала - 2500 мин-1. Модульная конструкция дизелей серии 520 позволяет осуществлять их производство в диапазоне мощности от 90 до 900 кВт путем изменения числа цилиндров и уровня форсирования. Дизели выпускаются в различном исполнении: без наддува (NS), с турбонаддувом (S1), с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха (S2), с турбонаддувом, охлаждением наддувочного воздуха и масляным охлаждением поршней (S2S), а также с использованием системы «Гипербар» (S3).

Использование системы «Гипербар» в дизеле V8-X1500, несмотря на некоторое ухудшение топливной экономичности, позволяет создать двигатели, имеющие большую удельную мощность и отличающиеся рядом других преимуществ: лучшей приемистостью, высоким коэффициентом приспособляемости и более широким диапазоном рабочих режимов. Несмотря на усложнения, связанные с установкой дополнительных узлов, таких, как вспомогательная камера сгорания и система регулирования, значительно увеличена выходная мощность дизеля. Применение системы «Гипербар» позволяет решить проблемы пуска и работы на малых нагрузках при низкой степени сжатия.

Поскольку пуск дизеля с системой «Гипербар» (при степени сжатия 7-8) не может быть осуществлен обычными средствами, была разработана оригинальная система пуска. Компрессор турбокомпрессора подает воздух в разветвляющийся коллектор, одна ветвь которого сообщается с камерой сгорания, установленной непосредственно перед турбиной турбокомпрессора, а другая подводит воздух через воздухоохладители к впускным каналам дизеля. Доступ воздуха в камеру сгорания прекращается, когда закрывается заслонка, расположенная во впускном коллекторе. Во вспомогательной камере сгорания установлены форсунка и свеча зажигания. При пуске двигателя сначала посредством воздушной турбинки или отключающегося электростартера раскручивается ротор турбокомпрессора, затем в дополнительную камеру сгорания подается и воспламеняется топливо, вследствие чего турбокомпрессор начинает работать как одновальный ГТД.

В тот момент, когда число оборотов ротора турбокомпрессора становится равным необходимому для пуска, производится прокрутка дизеля, одновременно заслонкой перекрывается подача воздуха в дополнительную камеру сгорания, и весь сжатый подогретый воздух подается в цилиндры дизеля, обеспечивая его надежный пуск при низкой степени сжатия.

В системе «Гипербар» степень повышения давления в компрессоре и степень сжатия в цилиндре выбраны таким образом, что обеспечивается требуемое среднее эффективное давление при допустимых термических и механических нагрузках. В диапазоне степени сжатия в цилиндре от 7 до 12 уменьшение КПД цикла компенсируется повышением механического КПД и понижением потерь тепла через стенки, в результате чего удельный расход топлива практически не изменяется.

Вспомогательная камера сгорания на основных режимах, за исключением холостого хода и малых нагрузок, а также режима максимального крутящего момента, отключается или работает с минимальным расходом топлива для стабилизации пламени в камере.

Турбокомпрессор ТМ-307 представляет собой одновальный агрегат со степенью повышения давления 4,5-8, имеющий трехступенчатый, осецентробежный компрессор и двухступенчатую осевую турбину.

Благодаря применению турбокомпрессора ТМ-307 и системы высокого наддува «Гипербар» со вспомогательной камерой сгорания, обеспечиваются высокие рабочие характеристики дизеля, в том числе холодный пуск при любых окружающих температурах и разгон от режима минимальной частоты вращения в течение 5 сек. Температура отработавших газов не превышает 400 оС, вследствие чего дизель отличается низким ИК излучением.

Применяемый в дизелях V8S3 и V8X рабочий цикл характеризуется низкой степенью сжатия до 7 и высоким наддувом до 2,94 МПа.

Вместе с тем возникает проблема надежности. Например, в дизелях подшипники коленчатого вала должны работать в условиях необычайно высоких максимальных давлений цикла до 16 МПа и более длительного действия силы от давления газов, так как продолжительность сгорания при постоянном давлении увеличивается.

Однако специалисты фирмы считают, что такие значения максимального давления цикла не приведут к снижению надежности дизеля, если учесть меньшую по сравнению с обычными дизелями скорость нарастания давления в двигателях с системой «Гипербар».

По мнению тех же специалистов применение системы «Гипербар» оправдано в том случае, если имеется базовый дизель с требуемой надежностью. При новой разработке дизеля следует решить вопрос, не целесообразнее ли, сопоставляя требуемые затраты, создать двигатель заданной мощности с большим рабочим объемом цилиндров и более благоприятным расходом топлива, чем это свойственно с системой «Гипербар».

Двигатели серии 520 имеют чугунный блок-картер со вставными подвесными гильзами, также изготовленными из чугуна. Стальной кованый коленчатый вал имеет шейки увеличенного диаметра, что наряду с короткоходностью обеспечивает значительное перекрытие шатунных и коренных шеек и, следовательно, высокую жесткость коленчатого вала.

Коленчатый вал поддерживается крышками коренных подшипников, каждая из которых входит в паз блок-картера и крепится двумя шпильками. В V-образных двигателях, кроме того, применяются поперечные болты, стягивающие боковые стенки блок-картера через крышки коренных подшипников.

Поршень двигателей серии 520 выполняется из алюминиевого сплава. В головке поршня размещена широкая открытая камера сгорания типа «Гессельман». Такая камера наиболее благоприятна при наддуве, обеспечивает равномерное распределение тепловых нагрузок, способствует быстрому пуску, а также хорошей работе в широким диапазоне чисел оборотов и нагрузок. Нижняя часть поршня охлаждается маслом, подаваемым через специальную форсунку, в которую масло попадает из отдельной магистрали, не связанной с системой смазки двигателя. Поршень имеет три уплотнительных и одно маслосъемное кольцо, все поршневые кольца распложены выше оси поршневого пальца.

Индивидуальные головки цилиндров выполнены из чугуна и взаимозаменяемы для всех модификаций двигателя.

Наддув двигателя осуществляется от турбокомпрессоров, установленных по одному на каждый блок цилиндров.

Система наддува - полуимпульсная, перекрытие клапанов в двигателях - умеренное. Турбокомпрессоры устанавливаются непосредственно на выпускных коллекторах двигателя. Смазка подшипников осуществляется предварительно профильтрованным маслом из системы смазки двигателя.

Охлаждение воздуха осуществляется в воздухо-водяных охладителях, вмонтированных во впускные коллекторы двигателя. По данным фирмы, суммарная удельная теплоотдача в воду и масло для двигателей S3 составляет 220 ккал/л.с.ч.

Фирма «PEUGEOT CITROEN ENGINES» выпускает широкую гамму дизельных двигателей для легковых и малотоннажных автомобилей, агрегатов питания, дизель генераторов и др.

Технические характеристики дизелей фирмы «PEUGEOT» представлены в таблице 1.4.1.

Фирма «SACM DIESEL» уже много лет производит как во Франции, так и в США многоцелевые дизельные двигатели, используемые широко и для дизель-генераторных установок.

Технические характеристики дизелей фирмы «SACM DIESEL» представлены в таблице 4.2.

Технические характеристики дизелей фирмы «PEUGEOT»

Таблица 4.1

Модель	XDP4.90	XD2P	XD3P	XD3TP	XD3TE	XUD7	XUD71
Число и распол. Цилиндров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Рабочий объем, л Средняя скорость поршня, м/сек Мощность, кВт Частота вращения к. вала, мин-1 Макс. крутящий момент, Нм Коэфф. приспособ ляемости, % Среднее эффект. 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 90 83 2,112 12,45 41,1 4500 120 22,3 192 4,08	4L 94 83 2,304 12,45 51,5 4500 131 22,35 192 3,73	4L 94 90 2,498 13,5 55,9 4500 148 22,38 203 3,62 636 477 698 0,212 263,7	4L 94 90 2,498 12,45 70,0 4150 206 28,02 223 3,2 636 527 698 0,234 299	4L 92 90 2,498 12,45 81,0 4150 239 32,42 223 2,75	4L 80 88 1,769 13,5 44,2 4600 113 25,0 136 3,08	4L 80 88 1,769 12,6 57,4 4300 157 32,45 150 2,61

Продолжение таблицы 4.1

Модель	XUD71E	XUD9	XUD9A	XUD11A	XUD11ATE	XUD3
Число и распол. Цилиндров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Рабочий объем, л Средняя скорость поршня, м/сек Мощность, кВт Частота вращения к. вала, мин-1 Макс. крутящий момент, Нм Коэфф. приспособ ляемости, % Среднее эффект. 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 80 88 1,769 12,6 66,2 4300 181 37,42 150 2,26	4L 83 88 1,905 13,5 47,8 4600 121 25,1 136 2,85 558 560 644 0,201 237,8	4L 83 88 1,905 13,5 52,0 4600 122 27,3 137 2,63	4L 86 92 2,138 14,1 65,5 4600 147 30,64 156 2,38	4L 85 92 2,088 13,2 81,0 4300 250 38,8 171 2,11 553 604 750 0,25 324	4L 75 77 1,36 12,8 38,0 5000 82 28,0 97 2,55 604 538 659 1,175 217

Технические характеристики дизелей фирмы «SACM DIESEL»

Таблица 4.2

Модель	UDX, V8X	UDX, V8X	UDX, V8X	UDX, V12X	UDX, V12X	UD18, L8S5	UD18, V8S5
Число и распол. Цилиндров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Рабочий объем, л Средняя скорость поршня, м/сек Мощность, кВт Частота вращения к. вала, мин-1 Макс. крутящий момент, Нм Коэфф. приспособ ляемости, % Среднее эффект. 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 142 130 16,4 10,8 551 2500 33,6 1650 2,99 1140 1000 1185 1,35 408	8V 142 130 16,4 10,8 625 2500 38,1 1720 2,75 1310 1455 1210 2,31 270	8V 142 130 16,4 10,8 1105 2500 67,4 2203 1,99 1375 1465 955 1,92 576	12V 142 130 24,6 10,8 810 2500 32,9 2100 2,59 1660 1125 1300 2,43 333	12V 142 130 24,6 10,8 955 2500 38,8 2200 2,3 1660 1785 1300 3,85 248	8L 135 122 14,0 10,2 215 1500- 2500 15,3 1100 5,11 1750 1235 750 1,62 133	8V 135 122 14,0 10,2 285 1500 2500 20,36 1200 4,21 1550 990 1215 1,86 153

Продолжение таблицы 4.2

Модель	UD18, V12S5	UD23, V12S5
Число и распол. Цилиндров Диаметр цилиндра, мм Ход поршня, мм Рабочий объем, л Средняя скорость поршня, м/сек Мощность, кВт Частота вращения к. вала, мин-1 Макс. крутящий момент, Нм Коэфф. приспособ ляемости, % Среднее эффект. 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	12V 135 122 21 10,2 435 1500- 2500 20,71 1900 4,37 1915 1200 1260 2,9 150	12V 142 166 31,32 11,1 735 1500- 2500 23,5 2650 3,6 1975 1380 1450 3,95 186

Содержание раздела