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.

18

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.

1