Главная » Разное » Двухтактный дизельный двигатель

Двухтактный дизельный двигатель


Двухтактные бесклапанные дизели — DRIVE2

С устройством мотоциклетного двухтактного двигателя знакомы почти все. По такой же схеме есть и более серьёзные агрегаты и не бензиновые, а дизельные:

GM diesel 51series.

2-х цилиндровый ДжиЭм 51

Поперечный разрез.

Продольный разрез четырёхцилиндровой версии.

Как не сложно догадаться родом он из 50-х. Клапана отсутствуют, впуск и выпуск через окна, а те штанги и коромысла, что вы видите на схеме, предназначены для воздействия на насос-форсунку (но я точно уверен, что никто бы не обратил на это внимание). По материалам с американских форумов был весьма экономичным и надежным моторчиком. Ставился в первую очередь на лодки, но были и комплекты для самостоятельной установки на авто. Погубил этот движок сильный шум, нормального глушителя, не создававшего сопротивления отработавшим газам, в те годы создать не удалось. За сильный шум получил прозвище "screamer" — дословно крикун, но на русском "орущий/ревущий" было бы точнее))

Второй двигатель это загадочный Lycoming (Лайкоминг) AVM-310 и AVM-625.
Фирма Лайкоминг известна своими двигателями для малой авиации. А тут такое: многотопливный дизель довольно большого объёма с воздушным охлаждением и приличной мощность. Корме тех данных и поперечного разреза в интернете ничего не нашлось.

Таблица с заявленными данными дизелей Лайкоминг

Поперечный разрез цилиндра дизеля Лайкоминг

Помимо того, что в двигателе отсутствует как таковая головка блока — применен так называемый моноблок, и то что дизель двухтактный и многотопливный, интересна конструкция поршня. Его внешний "стакан" свободно вращается в цилиндре. Сделано это для исключения местного перегрева поршня от воздействия выхлопных газов идущих через выпускные окна. Сердцевина поршня так же интересна, её конструкция показана на рисунке б)

www.drive2.ru

Изучаем двухтактный дизельный двигатель

Современный автолюбитель очень любопытен к устройству автомобиля, а так же различным модернизациям двигателей автомобиля. В наше время, крупнейшие производители техники, постоянно совершенствуют элементы автомобилей, военной техники и самолетов. Новоиспеченные автолюбители и опытные механики, считают своим долгом понимать все тонкости и принципы работы авто. Дизельные движки, в наше время особенно популярными. Подавляющее количество техники, работает на ДТ. Дизель, как и любой из двигателей, имеет большое количество конфигураций. Сегодня, мы разберем наиболее технологичный и популярный из них.

Техника работы двухтактного дизельного двигателя.

В устройстве двигателя содержаться два лопаточных элемента — турбина (газовая) и нагнетатель. Второй, отвечает за повышение давления в цилиндрах. Данный процесс, обеспечивает умножение мощности двигателя, при этом расход топливной смеси — не возрастает. Турбина, в свою очередь, отвечает за перераспределение энергии тепла и температуры, в механическую. Так же, нагнетатель приводиться в действие турбиной.
Цилиндры расположены вдоль (не вертикально), каждый цилиндр оснащен отверстиями для выпуска и вентиляции. Через данные отсеки, происходит выпуск отработанных (сгоревших) продуктов высокой температуры. Через коллектор, газ подходит к турбине. Камера отработки, получается при почти полном совмещении поршней. В процессе движения поршней, рабочая камера отработки открывается и закрывается.
Колен валы взаимодействуют между собой, благодаря зубчатому механизму основной передачи. Части механизма двигаются по часовой. Температура внутреннего сгорания при этом очень высока.

Полный рабочий цикл рассматриваемого двигателя — заключается в одном круге хода колен вала или возвратно-поступательного движения поршня.
Цилиндр двигателя, полностью очищается и заряжается потоком нового воздуха, когда поршень — расположен максимально допустимо к нижнему пределу. При движении поршня, очистной отсек открывается и цилиндр попадает новый воздух. Воздух попавший в цилиндр, уходит в верхнюю его часть и выходит наружу. Продув устройства, помогает полностью высвободить отработанные продукты высокой температуры.
Когда поршень направляется вверх, клапан впуска запирается, продув отсеки тоже. После того как необходимые части герметизированы, происходит сжатие воздуха. Рядом с максимально допустимой верхней точкой, происходит выдача топливной смеси. Для которой необходима определенная температура внутреннего сгорания. Смесь загорается от сильного потока горячего воздуха. При движении поршня обратно, происходит сгорание и увеличение объема продукта. В конце цикла, клапаны открываются и процесс повторяется. Два колен вала, значит два устройства с автономными механизмами. Данный признак, является одним из недостатков системы с прямым потоком. При этом, система прямого потока, очищается лучше других. Если, продув происходит петлей, качество очистки цилиндра снижается. Такие цилиндры, применяются не так часто, но все же встречаются. Данный вид цилиндров, как правило, изнашивается быстрее.

Несмотря на хороший показатель полезного действия, часть продуктивности все же уходит на процесс очистки. Для подачи в цилиндр нового потока топлива, используется часть старого. Этот недостаток, снижает полезное действие, в среднем на двадцать процентов.

Функция топлива.

Двухтактный дизельный двигатель, правильно функционирует лишь на двух видах топлива (дизельное топливо и бензин). Температура внутреннего сгорания — у них практически аналогична. Другие виды горюче смазочных материалов, использовать нельзя, во избежание скорейшего выхода двигателя из строя. Если использовать бензин в качестве смеси, мощность двигателя будет чуть ниже. При повышении мощности, с использованием дизельного топлива — срок эксплуатации двигателя будет понижаться.

Основным компонентом сжатия в данном двигателе, является — не горючая смесь, а воздушный поток. Топливо подается в отсек, когда воздух сильно сжат. От этого, смесь загорается. Повышается температура внутреннего сгорания.
Часть дизелей для легковых машин, создавались как прототип бензиновых двигателей (внутреннего сгорания). Часть элементов, оставались прежними и не подвергались модернизации. Но основная топливная система, ставилась специально для ДТ. Были разработаны: новая голова блока цилиндров, коленчатый вал, поршни и штоки. Большинство элементов устройства внутреннего сгорания, были усилены.
Двухтактный двигатель наиболее сложен. Начиная со своего устройства и заканчивая принципом функционирования. Два основных такта движка — сужение и расширение. В отличие от классического движка, тут нет отдельных элементов захода и выхода. В движке с двумя тактами предусмотрены данные процессы, но они выполняются при специальном надуве.

Достоинства и недостатки мотора.

К положительным описанием рассматриваемого устройства внутреннего сгорания, можно отнести следующее:

Несмотря на все свои явные преимущества, минусов у мотора достаточно:

На сегодняшний день, аналоги мотора используются активно. Их ставят на грузовики, строительную технику и легковые авто. Двухтактный дизель, один из модернизированных двигателей внутреннего сгорания. Расположение цилиндров, соответственно рядами. Камера очистки образуется в результате сближения поршней. Все колен валы сопряжены друг с другом. Окно выпуска, открывается раньше окна впуска (в среднем на двадцать градусов).

В мотоциклах, отсутствуют клапаны в голове цилиндра, существуют специальные отверстия в стенках для входа и выхода. Клапаны впуска и выпуска, взаимодействуют с карбюратором, через специально отведенные каналы. Во время движения поршня вверх, открывается окно карбюратора и смесь поступает в картер движка.Когда поршень направляется вниз, клапан закрывается и начинается сжатие смеси. Шток, открывает клапан и рабочая смесь выпускает отработанные газы из цилиндра. Выход газов происходит через открытый клапан. Поршень возвращается и сопутствующие процессы повторяются. Состав загорается (предельная температура внутреннего сгорания) от свечи и поршень продолжает ход работы.
Данный процесс имеет значимые недостатки. Приходиться добавлять моторное масло, прямо в топливо. Это производиться для, смазки рабочих элементов. При создании данной консистенции, масло уходит достаточно быстро. Расход масла на данном типе движке, очень большой. Двигатель не экономичен и использования данной технологии смазки, способно быстро вывести его из строя. Количество выхлопов, при работе данного устройства, так же является наибольшим. Часть смеси, вырывается наружу вместе с выхлопами, что неблагоприятно для окружающей среды. По этому, экологичность мотора очень сомнительна.

 

Сложно создать двигатель подобный рассмотренному. Необходима подача чистого потока воздуха в цилиндр, который не должен попасть в картер. При попадании, он будет удалять смазку с рабочих элементов. Поэтому, часть моторов для военной техники и кораблей, устройством напоминают четырех тактные. Там, так же имеются клапана в голове блока гидроцилиндров и масло попадает в картер. Отличие, окна в цилиндрах. Через промежутки выдается поток воздуха и происходит выпуск отработанного газа.
При спуске, шток открывает отверстия впуска и туда подается воздух. Когда он движется наверх, отработанный газ выходит из цилиндров. Горючая смесь попадает в цилиндр, и под воздействием горячего воздуха — загорается.Таким образом на него действует высокая температура внутреннего сгорания. Так происходит полный цикл работы движка. По завершению, операция повторяется снова.

В общих чертах, дизель хорош:

Использованием недорогого и емкого топлива.

Все двухтактные движки обладают плавным ходом и хорошей мощностью. Но их минусом является, обязательное наличие компрессорного элемента.
Несмотря на стоимость данного оборудования и остальных недостатков, такой тип мотора — остается уникальным. Достойные плюсы, позволяют использовать его в различных сферах. ДТ, так же широко применимо и активно используется во всем мире. Смесь, является одним из наиболее доступных видов и уже успела заслужить свою популярность. Двигатели постоянно совершенствуются и на сегодня, существует достаточно большое количество модернизаций.

В авиации.

Авиационные дизельные двигатели — имеют цикл в два такта. Данный цикл — оптимальное решение для не тяжелой авиации. По мощности, данный тип двигателей, сильно превосходит аналоги. Надув, хорошая черта для высотных моторов. Отсутствие системы зажигания, так же дополняет список преимуществ. Двигатель останавливается, по завершению подачи рабочей смеси. Движок, устойчив к температурному перепаду и не боится экстремальных погодных условий. Холод, даже идет ему на пользу. При этом, мотор работает на дешевом и доступном топливе. Сложность использования движка, заключается в компрессоре. Насос, является одним из наиболее сложных элементов устройства. В реактивное топливо приходится добавлять сложный и дорогостоящий состав для смазки элементов.

Расширяйте свой кругозор в сфере автомобильной тематики и сопутствующей техники. Наш портал, рад предоставить вам соответствующую информацию!Удачи в изучении интересного и полезного материала!

carmend.ru

Двухтактные дизели GM и ЯАЗ. Начало.: johnwarner — LiveJournal

Приветствую тебя, Читатель!

Мне всегда были интересны не только двигатели, но и их история, развитие, преодоление детских болезней и принципиальных недостатков. В данном случае, мне захотелось узнать, что из себя представляют двухтактные дизельные моторы серии ЯАЗ.  К тому же, в Рунете, тема по части этих моторов освещена слабо. Есть информация лишь по их выпуску в СССР. Однако, их американские предки освещены менее, чем никак. А ведь это очень известные, практически легендарные моторы!
Восполняем этот пробел переводной статьёй с моими нечастыми дополнениями. Каюсь, обозначил не все свои дополнения, уже в середине статьи стал местами делать вставки без указания авторства. Но, поверьте, это было полезно в контексте повествования, а на безраздельное авторство я не претендую. Меня можно считать редактором.

С уважением, Юрков Дмитрий a.k.a. John Warner




Автор: James Jensen, 2011

Перевод: John Warner, 2017


В США нет ни одного человека, который бы в той или иной форме, независимо от того, знали они об этом или нет, не испытывал бы влияние почтенного двигателя Detroit Diesel. Этот простой, легко приспосабливаемый куда угодно двигатель в свое время приводил в движение практически все виды тяжелой американской дорожной техники, такой, как автобусы, пожарные машины и прочая. Известный в народе, как «Green Leaker» (Зелёный грязнуля - здесь и далее прим. переводчика), «Screamin` Jimmie» (Крикун Джимми) или просто «Джимми», также широко представлен и на воде. Двигателя Detroit Diesel приводили в движение рыболовецкие суда и множество прочих.

Этот высокооборотный двухтактный двигатель, окрашенный в знаменитый цвет «Альпийская Зелень», является почти чем-то странным и неизвестным для большинства европейских инженеров и механиков. Хотя и не так часто, как двадцать лет назад, они всё ещё широко используются в Северной Америке. Я набираю этот текст, на борту судна, которое имеет на борту четыре дизеля этой серии - два 8V92 и два 8V71, не говоря уж и о двух главных двигателях EMD.

Когда я учился на механика, я всегда с нетерпением ждал поездки на междугороднем автобусе домой, своеобразный звук дизеля которого, серии 671, всегда довольно быстро отправлял меня в сон. Я помню, как однажды, работая механиком в подразделении пожарной охраны Виктории, мы должны были доставить Aerial 3 в мастерские для обслуживания. Во время той короткой поездки этот двигатель оправдал свое прозвище, Громкого Джимми. Пока мы ехали по дороге, я слышал, как все встречные и попутные автомобили, распуганные нашими сигналами и, особенно, рёвом дизеля, испуганно жались к обочине, а мы пролетали мимо - я улыбался от уха до уха. Пожарной машине правила даны в весьма облегчённом варианте, в том числе и по уровням шума и располагаемой мощности, поэтому довольно быстро проявился некий идеал - мощный, пусть и шумный, дизель. Я не скоро забуду «пение поршней» на первом двигателе, который я перебрал собственноручно, это был Detroit Diesel 12V71. Если бы не постоянный звук этого двигателя при полной нагрузке на дино-стенде, мое сердце остановилось бы, так я был взволнован. До сих пор в моем сознании нет лучшей звуковой картины.

Двухтактные дизеля Detroit Diesel более не производятся в коммерческих объёмах. Двухтактники уже не укладываются в современные нормы по эмиссии газов выхлопа. Я был счастлив встретить Джеймса Дженсена, серьёзного энтузиаста дизелей Detroit Diesel, который собрал короткую историю этих моторов с особым привкусом Британской Колумбии; я надеюсь, вам понравится.

Martin Leduc



Двигатель Detroit Diesel

В 1938 году был создан двигатель, который помог положить конец Второй Мировой Войне, и превратился в один из наиболее универсальных и широко применяемых дизелей, когда-либо сделанных. Его старший брат, дизель железнодорожного семейства EMD (Electro Motive Division) уже на тот момент доказал, что дизельные локомотивы намного превосходили паровозы. Двухтактные дизельные двигатели, с их превосходным соотношением веса к выдаваемой мощности, позволила заменить бензиновые моторы там, где это было возможно и выгодно.

Серия 71 строилась дизельным отделением Дженерал Моторс, и изначально была доступна в исполнениях рядных трёх-, четырёх- и шестицилиндровых двигателей. Обозначение этих моторов складывалось из числа цилиндров и добавленного к этому модельного номера, в данном случае, 71. Номер модели обозначает объём одного цилиндра в дюймах - это равнозначно 1,16 см3 на цилиндр. Таким образом, теперь мы видим, что изначально выпускались дизеля 371, 471 и 671. Двигатели работали на двухтактном принципе, с клапанно-камерной продувкой, и имели диаметр цилиндра 107,95 мм с ходом поршня 127 мм. Топливо впрыскивалось в цилиндры насос-форсунками. Клапанно-камерная продувка представляет собой принцип, когда механический или, что реже, турбонагнетатель подаёт под давлением воздух к продувочным окнам, расположенным в нижней области рабочей части гильзы (втулки) цилиндра, и, когда поршень опустится примерно к нижней мёртвой точке своего хода, продувочные окна и, одновременно, выпускные клапана откроются и воздух под давлением продует от продуктов сгорания цилиндр. после того, как поршень при ходе вверх перекроет продувочные окна, а клапана уже закроются - произойдёт такт сжатия, а в конце его насос-форсунка впрыснет топливо, и произойдёт сгорание топлива и расширение газов, которые заставят поршень совершить рабочий ход, в конце которого снова произойдёт продувка. Эти двигатели будут использоваться во всем мире во многих различных случаях и устройствах, но, вероятно, их самая важная задача - заставить почти каждый десантный корабль принести солдат на пляжи в День Д, 6 июня 1944 года и привод множества танков в сдвоенном, танковом, варианте - в том числе и в ленд-лизовских англичанах Валлентайн, на территории СССР.
Но чтобы по-настоящему понять историю, стоящую за дизелями Jimmy, мы должны вернуться к 1928 году, а также к отношениям между компанией Winton Engine Co и инженером GM по имени Чарльз Кеттеринг


Winton Engine Co : ранние дизеля

Александр Уинтон начинал со строительства велосипедов и автомобилей, и этим зарабатывал себе на жизнь. В 1911-м году он построил свою первую яхту, которая сначала приводилась паровым двигателем. Однако неудобства, связанные с большим временем подготовки яхты к применению парового котла, что требовало нескольких часов на подготовку перед отправкой в плавание, заставили его обратить взор на бензиновые моторы. Когда ничего подходящего его целям среди существующих образцов не нашлось - он построил собственный двигатель. Это был шестицилиндровый бензиновый двигатель, имевший диаметр цилиндров в 9 дюймов (228,6 мм) и ход поршня 12 дюймов (304,8 мм), что позволило мотору выдавать 150 л.с. Двигатель показал себя настолько хорошо, что в феврале 1912 года он был запущен в серию под вывеской Winton Gas Engine and Manufacturing Company.

Winton быстро перешел на строительство дизельных двигателей, и первый из них пошёл в серию уже в 1913 году. К середине 20-х годов Winton был признан лучшим поставщиком дизельных двигателей для яхт и катеров. На тот момент это были так называемые пульверизаторные дизели, так как топливо (чаще всего - сырая нефть) подавалось в цилиндры в виде распылённой во впускном воздухе смеси. За это время он приступил к разработке непосредственного впрыска, известного нам сегодня на подавляющем большинстве дизельных двигателей - если не принимать во внимание маркетинговый ход для обозначения нынешних дизелей с системой Common Rail. В 1928 году был построен первый дизельный двигатель Winton с использованием плунжерного насоса современного типа, а именно - на принципе насос-форсунки.

В то время как на фирме Winton работали над повышением эффективности своих двигателей, многие производители двигателей работали над уменьшением размера и веса своих двигателей, увеличивая число оборотов, чтобы соотношение лошадиных сил и веса могло быть улучшено. Их цель заключалась в том, чтобы превратить дизель из тяжелого, низкооборотного агрегата в достаточно высокооборотный, достаточно лёгкий двигатель автомобильного типа.

За всем этим наблюдал Чарльз Кеттеринг. Многие считают, что он является едва ли не главным гением автомобильной промышленности, он изобрел такие вещи, как электрический стартер, безопасное стекло, бензиновые двигатели с высокой степенью сжатия и быстросохнущую лаковую краску. В 1928 году к Кеттерингу обратился Альфред П. Слоун, тогдашний президент General Motors, с идеей создания собственных дизельных двигателей для GM. Как и у многих других руководителей и ведущих специалистов от автопрома на тот момент, у Кеттеринга была собственная яхта, на которой стоял 4-цилиндровый двигатель Cooper-Bessemer с пульверизаторным впрыскиванием топлива во впускной коллектор. Кеттерингом это решение было найдено неприемлемым. Он потратил много времени на доводку системы, но улучшить показатели порядково ему не удавалось.

После того, как у него опустились руки, он решил использовать на своём судне двигатель Winton. Так как он, по роду деятельности, был в курсе всего того, что творится у остальных участников рынка двигателей, он был впечатлён работой главного инженера фирмы Winton, Карла ДеВитта Солсберри - так как он трудился над топливной системой, где отдельные форсунки впрыскивали топливо в каждый цилиндр двигателя. Кеттеринг хотел, чтобы на его судно была установлена такая система подачи топлива, у которой кстати, на тот момент, каждый узел топливоподачи весил бы 75 фунтов (35 кг), исходя из размеров двигателя - но система отказала почти что сразу.

По настоянию Кеттеринга, в GM приступили к разработке собственной системы топливоподачи на этом принципе, используя одноцилиндровую двухтактную установку, известную как Большая Берта. После ряда усовершенствований и доводок, эти насос-форсунки заменили систему Winton на яхте Кеттеринга. В последующем 18-часовом мини-круизе они показали высокую надёжность. В течение нескольких последующих лет, система впрыска топлива форсункой высокого давления была отработана и доведена до возможного на тот момент идеала.



Первые собственные дизели GM

После крушения фондовых рынков в 1929-м году и последовавшей Великой Депрессии, в GM нашли в себе силы прибрать к рукам некоторых коллег и конкурентов. Ведя поиски производителя дизелей, в Джи-Эм рассмотрели, в том числе, Cummins, и решились на покупку Winton Engine Co, в 1930-м году. Также, была куплена Electro-Motive Company, которая была на тот момент крупнейшим покупателем двигателей Winton. Electro-Motive Diesel, Inc ведёт свою историю от Electro-Motive Engineering Corporation, основанной в 1922 году. В 1930 году General Motors Corporation приобрела Winton Engine Co и главного потребителя его продукции, Electro-Motive Company (производителя дизель-электрических самоходных вагонов), объединив две этих компании и сформировав из них GM's Electro-Motive Division (EMD) 1 января 1941 года. В фирме Winton долго пытались довести до ума свои двигатели, через множество удач и разочарований доводя не только топливоподачу, но остальные узлы - узлы управления, воздуходувки, введя в обиход сварные стальные остовы вместо более тяжёлых чугунных литых корпусов. Таким образом, велась работа по облегчению двигателей и увеличению соотношения мощности к весу.

В 1930-м году к ним подключился и Кеттеринг, в исследованиях в области доводки двухтактников, на имеющихся двух одноцилиндровых двухтактниках отделения Winton. Эти установки имели размерность 8 дюймов (203 мм) диаметра и 10 дюймов (254 мм) хода. Один двигатель был отправлен на фирму EMC в Кливленд, а другой доставлен в лаборатории Кеттеринга в Детройте. Также Кеттеринг отправил своего сына Юджина в Кливленд, чтобы он работал с Карлом ДеВиттом Солсберри над улучшением форсунок, дабы впоследствии использовать их на дизелях GM. Все дальнейшие проработки велись на этих двигателях, и вот, в декабре 1932 года, 6-цилиндровый двухтактный дизель Winton модели 201 отправился на испытательные стенды.

"Большая Берта" GM на Всемирной Выставке 1933 года


 

И, наконец, 8-цилиндровые версии "Большой Берты" были использованы для привода электрогенераторов, снабжавших павильоны GM на Всемирной Выставке 1933-го года, в Чикаго. Двигатели был обозначены, как 8-201, и имели по 254 мм диаметра и хода, развивая по 600 л.с. при степени сжатия 22 к 1. Двигатели должны были доказать работоспособность дизайна Кеттеринга; коммерческое их использование на тот момент пока не предполагалось.

Но джентльмен по имени Ральф Бадд, решил изменить это. Бадд был директором в Барлингтонской Рок-Айлендской железной дороге, которая занималась строительством лёгкого, аэродинамически обтекаемого поезда, обшитого нержавеющей сталью. Двигатель 8-201 идеально сочетался с этим новым поездом, и в октябре 1933 года в локомотив Pioneer Zephyr были установлены три 8-201. Эти двигатели двигали поезд мимо толп людей, которые выстроились по дорожке, чтобы увидеть новый стиль путешествия.

ВМФ США также начали предварительные тесты 12-цилиндровой версии двигателя 201-й серии, формата V12. Предполагалось использование этих дизелей для силовых установок на подводных лодках. На тот момент, двигатель в такой конфигурации производил 950 л.с. при 720 об\мин и весил 5.7 кг на л.с. Из пяти компаний, участвовавших в конкурсе, было выбрано отделение GM Winton и их двигатель. В конце ноября 1933 года ВМФ США разместили на фирме Winton заказ на 16 дизелей в конфигурации V16 модели 201А, также для субмарин.

Теперь, когда двигатель "201" прошел стадию тестирования и началось его серийное производство, между фирмой Winton и техническим правлением GM были некоторые споры о том, в каком направлении должен идти их совместный бизнес - продолжать разработку двухтактных двигателей, или отбросить эту программу и продолжать работу с четырёхтактными двигателями. Winton, казалось, не хотел продолжать тему двухтактных двигателей, а GM занимался именно ими. Существовали также трения между исследовательской лабораторией Кеттеринга, Winton и EMC.

Однако, развитие двухтактных моторов продолжалось и в 1935 году; Юджин Кеттеринг и Карл Солсбери начали разработку преемника двигателя 201А. Некторые недостатки имелись и у модели 201А и у 248-й модели. В качестве преемника был введён V16 мощностью 1600 л.с., в основном для использования ВМФ США. Было произведено увеличение рабочего объёма, в результате чего появилась модель 248А и было произведено некоторое упрощение конструкции, результатом чего стала модель 278A - двигатель, который будет использоваться в большом количестве, как для военно-морского флота, так и в послевоенные годы для коммерческого использования в Соединенных Штатах.

Как только этот проект был завершен в 1936 году, Кеттеринг и Солсбери вызвали некоторых инженеров Winton в GM и начали разрабатывать модель 567. Разработанный преимущественно для использования в поездах EMC, 567-й был введён в серию в 1938 году и штурмовал мир железных дорог. В EMC также адаптировали эти двигатели для морских судов, в первую очередь, десантных кораблей US Navy`s LST.

В 1937 году GM реорганизовал Winton в качестве своего подразделения Cleveland Engine Division, ограничив их производство морской и стационарной тематикой. Это подразделение продолжало разрабатывать четырёхтактные двигатели, разрабатываемые в подразделении Winton, а также двухтактные двигатели, разработанные General Motors. Это было единственное подразделение GM для производства четырёхтактных дизельных двигателей. EMC продолжит разработку поездов и двигателей серии 567. В 1941 году EMC была реорганизована в подразделение Electro-Motive General Motors.

Было также разработано несколько разных вариантов дизелей с различными компоновками, преимущественно для военного применения, включая Х-образный дизель, построенный в EMD. Выглядел 16-184А необычно: вертикальный картер коленвала, от которого Х-образно отходят четыре блок-цилиндра. Этот двигатель использовался на субмаринах и имел высокую мощность при сравнительно небольших габаритах, и минимально, для своей мощности, использовал стеснённые габариты машинного отделения субмарины.

GM 12V 278A



Рождение серии 71

В то время как разработка большеобъёмных дизелей для судов, стационарных установок и локомотивов продолжалась, также и разрабатывался и двухтактный дизель меньшего объёма. Были построены два тестовых движка с цилиндрами диаметром 92 мм, и один 4-тактный, для сравнения. Один из них был непосредственного впрыска, а другой с предкамерой. Целью создания ставилось разработать двигатель, пригодный для массового производства и лёгкая его адаптация к различным областям применения - от разных мобильных, стационарных насосов и электростанций, и до широкого ряда автомобилей и тракторов.

В результате маркетинговых исследований было выяснено, что подобных двигателей был совершенно другой рынок, в сравнении с более крупными собратьями, поэтому было создано отдельное подразделение, в 1934-м году - GM Diesel Engine Division, Дизельное Отделение GM. На этот проект был назначен главным инженер Уильям Кроу, работавший на Кеттеринга. Для этого нового подразделения было выделено немного места в компании Кадиллак, уже на тот момент являвшейся частью GM.

Было решено, что двигатели, которые станут будущей серией 71, будут выпускаться трех размеров, определяемых числом цилиндров 3, 4 и 6. Но эти двигатели были не просто уменьшенными версиями более крупных моторов - общий типаж был тот же, но разработка двигателя меньшего размера имела свои проблемы. Например, проблема смазки и привода роторов нагнетателей едва не загубила всё начинание. Но, как только эти проблемы были преодолены, в основном благодаря вере Кеттеринга в идею двухтактных двигателей, и в 1937 году первый из этих двигателей вышел в свет.

Сначала производство было ограничено небольшой серией, а затем, в 1938 году, почти 700 двигателей было отправлено в GM Truck and Coach Division (отделение грузовиков и автобусов) и на фирму Gray Marine, для морской конверсии. В США фирма Gray Marine широко известна своими судовыми моторами на основе движков широкого профиля применения. В 1939 году двигатель был отправлен также и другим различным поставщикам, таким как Allis-Chambers, для использования в их тракторах.

Перед вступлением США во Вторую Мировую Войну, американские компании уже производили оборудование для союзных стран, уже сражавшихся с нацистами. Это включало и отделение GM Diesel, обеспечивавшее производство двигателей для использования в танках, резервных генераторах, дорожно-строительной технике и другом применении для британской и советской армий. Когда в 1941 году США вступили в войну (не совсем верное замечание, точнее будет сказать - когда промышленность США уже вступила в войну, а правительство и армия ещё нет - прим. перев.), GM Diesel был завален заказами на свои двигатели.

Для использования в требуемых версиях, в данном случае судовых, для EMD, кливлендского отделения и фирмы Gray Marine, выпускались агрегаты без масляных поддонов, выпускных коллекторов, корпусов маховиков, масляных насосов, передних креплений и систем охлаждения. Это позволило каждому отделению разработать свои собственные компоненты для работы в соответствии с их потребностями. Например, компания Gray Marine использовала масляный насос с цепным приводом, в то время как EMD и кливлендское отделение использовали шестерёнчатый редуктор. В Gray Marine сосредоточились на обеспечении двигателей для программы десантных судов, в то время как EMD и кливлендское отделение построили главные ходовые и вспомогательные силовые установки для буксиров и других судов ВМФ.



Двигатель Detroit Diesel 6V53 для военного применения



71-й едет на войну!

За время ВМВ 71-й показал, из чего он сделан. Согласно Стену Грейсону и его книге "Engines Afloat" (Моторы на плаву), в 1941-м году было построено 9000 моторов серии 71, а в 1944-м году уже 62000 (ещё бы - США вступили-таки в войну и посредством правительства и армии - прим. перев.), и это без учёта моторов, конвертированных Gray Marine. После вступления США в ВМВ производилось 6000 двигателей серии 71 в месяц.

Grey Marine действительно сделали славу двигателю GM. Выпускались варианты от одноцилиндровых и до Х-образных 24-цилиндровых агрегатов, одинарные и сдвоенные. В соединённых (сдвоенных) агрегатах была возможность заглушить один из моторов, пока другой продолжал выдавать момент. Этот факт здорово помогал применительно к военной технике, когда живучесть была крайне важна. Тут следует несколько отвлечься и пояснить: в случае выхода из строя или повреждения одного движка, другой продолжал работать, что давало возможность добраться до места или выйти из-под обстрела.

Если посмотреть на общее количество двигателей GM, построенных для военных нужд, 41% пришлось на GM Diesel, а на EMD и Cleveland Diesel - 32,7%. По сравнению с другими производителями двигателей для войны, GM обеспечила 73,7% совокупного выпуска дизелей. Довольно неплохо для относительно новых двигателей! Что может быть ещё более важно для успеха GM, были возвращающиеся домой военнослужащие, которые очень хвалили и охотно использовали много демобилизованных и новых двигателей, доступных после войны.

Большинство этих двигателей были построены компанией Grey Marine, это была модель 64HN9s с ограничителями оборотов и двухшестерёнными редукторами 1.5:1. Grey Marine строил два разных типа судовых двигателей 6-71. Первым типом был стандартный агрегат, который они описывают как коммерческий тип. Этот двигатель был рассчитан на снимаемую мощность 27.5 л.с. на цилиндр и использовал 60-мм форсунки.

Второй тип был более высокопроизводительным судовым мотором, так называемый Морской тип, и выдавал 37.5 л.с. на цилиндр, используя 90-мм форсунки. Они были промаркированы словом BATTLE (Битва, сражение - прим. перев.) на крышке. Такие моторы обеспечивали максимальную мощность до 225 л.с. При этом, в более спокойной обстановке, он легко переводился на мощность 165 л.с.

Было и несколько других различий между моторами, такие, как момент впрыска, маслоохладители и термостаты, но используемая основа была одна и та же. Двигатели для ВМФ были установлены на типовых подрамниках, и все суда, использующие эти двигатели, имели возможность быстрой и лёгкой замены силового агрегата, вышедшего из строя.


Дизель 16-278A производства Cleveland Diesel Division в составе приводного электрогенератора на буксире из Нью-Йоркской гавани



Hoffars Ltd в Коал-Харбор, Ванкувер, Британская Колумбия

В 1938 году компания Hoffars Limited стала дистрибьютором судовых дизельных двигателей GM для западного побережья Канады. Изначально расположенный в юго-восточном углу Денмана и Джорджии в Ванкувере, Hoffars был также распространителем бензиновых двигателей Grey Marine и лодочных моторов Johnston. Hoffars был начат двумя братьями, Джимом и Генри Хоффарами. И когда пути братьев разделились, Джим стал единственным владельцем Hoffars Limited. Очень немногие дизели GM продавались на западном побережье до 1945 года, но вскоре после окончания военных действий, излишки ВМФ 6-71 стали доступными. В 1954 году Джим Хоффар скончался, а его сын Питер занял его место, и спустя несколько лет компания переехала в новое место на западе 1-го авеню, во главе новых коммерческих рыболовных флотилий False Creek.

В 1955 году г-н Уильям (Билл) Хьюз поступил на работу в Hoffars Ltd в качестве временного механика и в течение трех месяцев был переведен на работу судовым механиком, на испытательные суда. Он вспоминает, что фирма Hoffars Ltd была очень занятным местом, с новыми двигателями и двигателями, демобилизованными из ВМС. Hoffars Ltd купили бы больше армейских двигателей, для переделки их с 90-мм форсунок, отчаянно жрущих топливо, на 60-миллиметровые. В таком варианте они обеспечивали достаточно мощности при более приемлемом расходе.

Также, на эти моторы ставились редукторы Twin Disc, для изменения момента и оборотов, с передаточными числами от 1.5:1 до 3:1. Армейские демобилизованные моторы GM не всегда приобретались у флота, много бралось и у сухопутных войск, это были, в основном, дизеля с электростанций и даже с танков. Много заказчиков брали по два дизеля, планируя иметь запасной силовой агрегат для своего судна. Во многих случаях было проще и дешевле купить и переделать списанный армейский дизель, чем покупать новый у дилера GM.

Во время своей работы там, Билл много инспектировал и дефектовал дизелей - как новых, так и армейских демобилизованных, равно как и перестроенных на фирме. В основном он сравнивал отдаваемую мощность, для обеспечения синхронизации для спаренных установок, по расходу, отдаваемой мощности и общей степени износа. Для проверки с дизеля, установленного на судне, снималась клапанная крышка, для того, чтобы иметь возможность воздействовать вручную на рейку, управляющую подачей топлива форсунками. Это бывает важно для того, чтобы, во-первых, при необходимости расклинить её и заглушить дизель, или же наоборот, отвёрткой додавить рейку, тем самым, увеличив отдачу мотора. Главной задачей ставилось проверить отд

johnwarner.livejournal.com

принцип действия, устройство, плюсы и минусы

Современный дизельный двигатель - это эффективное устройство с высоким КПД. Если раньше дизеля ставились на сельскохозяйственную технику (тракторы, комбайны и т. п.), то в настоящее время ими оснащаются обычные городские автомобили. Конечно, у кого-то дизель ассоциируется с черным дымом из выхлопной трубы. Некоторое время так и было, но сейчас система выпуска отработавших газов модернизировалась, и такого неприятного последствия практически нет. Давайте рассмотрим двухтактные дизели и их особенности.

Немного общей информации

Ключевой особенностью дизельного двигателя является его повышенный КПД. Обусловлено это в большей степени топливом, которое на 15 % эффективнее. Если взглянуть на топливо на молекулярном уровне, то здесь мы увидим длинную цепочку углеродов. Благодаря этому на выходе КПД дизельного горючего несколько выше, нежели бензина.

Принцип действия классического дизельного мотора заключается в преобразовании возвратно-поступательных движений кривошипно-шатунного механизма (КШМ) в механическую работу. Ключевое отличие от ДВС работающего на бензине заключается в способе приготовления и воспламенения топливно-воздушной смеси.

В дизеле образование смеси происходит непосредственно в камере сгорания. Соответственно при максимальном давлении происходит воспламенение смеси. Хорошо это или плохо, мы разберемся несколько позже, а сейчас рассмотрим самое интересное.

Двухтактный дизельный двигатель

Подобный тип мотора в настоящее время имеет небольшое распространение, как и роторно-поршневой двигатель. Состоит из газовой турбины, которая необходима для преобразования тепловой энергии в механическую и нагнетателя. Принцип действия последнего заключается в повышении мощности за счет увеличения давления. Как следствие - снижается расход горючего.

Цилиндры в двигателе располагаются напротив друг друга в горизонтальном положении. Собственно, почему двухтактные двигатели носят такое название? Обусловлено это тем, что цилиндры работают всего в один оборот коленчатого вала. То есть получается два такта.

Рабочий цикл двухтактного дизеля выглядит следующим образом. Когда поршень опускается в свою нижнюю точку, то цилиндр наполняется воздухом. В определённый момент времени открывается выпускной клапан и через него выходят газы. В это же время через нижние окна в цилиндры поступает воздух.

Принцип действия двухтактного дизеля

Примечательно то, что в подобных ДВС используется два вида продувки: оконная и клапанно-щелевая. Когда окна цилиндров используются для впуска и выпуска – то это оконная система. Если выпуск налажен через специальный клапан в цилиндре, а впуск через окна, значит система клапанно-щелевая. Такой способ продувки и очистки наиболее оптимален. Связано это с тем, что не весь воздух остается в цилиндре. Некоторая его часть выходит за пределы мотора. Так называемая прямоточная система очистки обеспечивает оптимальное удаление продуктов сгорания из цилиндров.

Двухтактный дизельный двигатель может работать довольно длительное время. Это обусловлено меньшим количеством механических действий внутри цилиндра. Так поршень начинает свое движение из нижней мертвой точки. В это время закрывается впускной клапан и окна. Следовательно, начинается процесс сжатия. Форсунка располагается у верхней мертвой точке. Топливо воспламеняется от горячего воздуха. При движении поршня вниз продукт горения расширяется.

Клапанно-щелевая продувка

Существенного повышения КПД мотора можно добиться только когда воздух проходит вдоль оси цилиндра. Если на первых двухтактных моторах применялась кольцевая продувка, которая не давала должного результата, то в дальнейшем использовалась только клапанно-щелевая. Благодаря такой системе удалось свести к минимуму объём не продуваемых областей в цилиндре. Система позволила немного раньше закрывать выпускной клапан. Такой подход существенно сократил потери свежего заряда и улучшил наддув. Сегодня клапанно-щелевая продувка используется на судах и военной технике.

Преимущества двухтактного мотора

Первый подобный двигатель был представлен миру тогда же, когда и классический дизельный 4-тактный ДВС. Относительно недавно появились 2-тактные бензиновые двигатели. Ключевая особенность - небольшая масса. Тут можно говорить о снижении веса на 40-50 % от классического дизеля с турбиной. Довольно важная характеристика для современного автомобиля, когда разработчики пытаются как можно больше снизить массу авто.

Еще одно преимущество заключается в том, что устройство двухтактного дизеля несколько проще своего собрата. Меньшее количество запчастей делают обслуживание несколько проще и дешевле. Хотя с последним можно и поспорить ведь далеко не все сталкивались с таким типом моторов. Такой силовой агрегат можно реконструировать и ремонтировать с минимальным количеством инструмента. По сути, это упрощенный вариант двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, наличие нагнетателя позволяет существенно экономить горючее. Примерно 40-50 % дизтоплива сохраняется благодаря двухтактной конструкции. Конечно, все моторы имеют свои плюсы и минусы. В некоторых случаях более важны недостатки, так как именно они ограничивают повсеместное применение.

О слабых сторонах

Опять же, если перечислять все недостатки списком, то на память придет роторный ДВС. Дело в том, что тут стоит выделить следующие минусы:

Первый пункт обусловлен отсутствием мастерских, где готовы взяться за ремонт двухтактного дизеля. Это вполне естественно и логично ведь не так много производителей выпускают серийно подобные моторы, еще меньшее количество устанавливает их на автомобили. На обычной станции техобслуживания такой силовой агрегат если и сделают, то обойдется дорого.

Но обычно возникает сразу третий минус - нет необходимых запчастей. Точнее, они есть, но только под заказ. Ждать их можно как месяц, так и больше. Если в крупных городах и будет возможность отремонтировать такой ДВС и найти запчасти, то в глубинке это сделать вряд ли получится. Вот такие плюсы и минусы имеет данный дизель. Ну а сейчас рассмотрим еще несколько важных деталей.

Немного о системе смазки

Как мы уже разобрались, этот дизель имеет свои сильные и слабые стороны. Крайне важной деталью является система смазки. Она отвечает за эффективную работу трущихся деталей и их охлаждение, отмывание от нагара. Всем уже давно известно, что для этих целей используется моторное масло, рекомендованное производителем. В нашем случае все точно так же.

Несколько слов хотелось бы сказать о расходе смазочной жидкости. Тут экономии ждать не стоит. Обусловлено это добавлением смазки непосредственно в топливо для обеспечения нормальной работы трущихся деталей. Вполне логично, что расходоваться оно будет очень быстро, и его нужно будет регулярно добавлять. Более того, небольшое масляное голодание может вывести из строя двухтактные дизели очень быстро. По крайней мере, на порядок раньше обычного бензинового ДВС. Поэтому система смазки, скорее, слабая, нежели сильная сторона и об этом не нужно забывать.

Об экологичности

В последние годы инженеры постоянно стараются снизить количество вредных веществ, выбрасываемых выхлопной системой в атмосферу. Вопрос экологии стоит достаточно остро. Если в европейских странах уже давно введены экологические нормы, то в России все намного хуже. Что же касается дизелей в целом, то и они уже довольно давно используют специальные сажевые фильтры и малозольные масла, которые существенно уменьшают вредные выбросы в атмосферу.

В нашем же случае было сказано о том, что масло сгорает в камере. Это уже большой минус с точки зрения экологии. Кроме того, часть топливно-воздушной смеси не воспламеняется и вырывается наружу. Все это наряду с выпускной системой наносит серьезный вред атмосфере. Поэтому двухтактные дизели наиболее целесообразно применять в военной технике и авиации.

Авиационный дизель

Широкое распространение данные типы моторов получили в летной технике. Больше всего используют на легких самолетах. Высокая мощность при небольших габаритах - стали определяющими факторами при выборе силовых агрегатов для самолетов. Кроме того, наличие наддува и отсутствие зажигания сыграли только в лучшую сторону. Работа ДВС останавливается с подачей топливно-воздушной смеси.

Стоит отметить, что двухтактный судовой дизель не боится перепада температур. Более того, зачастую большой мороз является дополнительным охлаждением ДВС, что очень хорошо. Все это, наряду с использованием относительно недорогого горючего, делает этот дизель крайне популярным. Правда распространение ограничивается сложностью установки и обслуживания компрессора. Кроме того, в топливо нужно добавлять смазку, а это также обходится не дешево. В целом же для авиации это отличный вариант, что обусловлено вышеперечисленными факторами.

Повышенная тепловая нагрузка

Мы рассмотрели ключевые особенности данного мотора. К примеру, теперь вы знаете какой вес двигателя и в чем заключаются его сильные и слабые стороны. Но хотелось бы рассмотреть еще несколько конструктивных особенностей силового агрегата. В частности, речь пойдет о системе охлаждения. Дело в том, что двухтактный дизель является более теплонагруженный, нежели 4-тактный. Обусловлено это повышенной частотой работы поршня. Получается, что существенно увеличивается температура в камере. Для её снижения необходимо эффективное охлаждение. Если речь об авиации, то тут все понятно. Высокие скорости и потоки встречного воздуха делают свое дело. Это же касается и эксплуатации в большие морозы, когда низкая температура окружающей среды является только плюсом.

В остальных же случаях необходимо жидкостное охлаждение. Обычно это классическая система. Единственное на что стоит обратить внимание, так это на исправность всех систем. Перегрев, даже кратковременный, может привести к заклиниванию или другим проблемам. В любом случае возможность такого исхода необходимо исключить.

Ресурс дизеля

Отдельного внимания заслуживает плановый ресурс данного мотора. Дело в том, что сам по себе дизель менее жизнеспособен, нежели бензиновый силовой агрегат. Обусловлено это использованием своеобразного топлива. Оно оставляет нагар в камере сгорания и форсунках. Все это существенно сокращает срок службы. Что же касается двухтактных ДВС на дизеле, то тут многое зависит от условий эксплуатации и своевременного обслуживания. Если масло меняется вовремя, а мотор не перегревается, то может работать 200 000 километров. Для бронетехники ресурс значительно меньше и составляет порядка 100 000 километров.

Важные детали

Современный двухтактный дизель характеризуется продвинутой топливной системой. Работает мотор тихо и плавно. Но так было не всегда. Механический ТНВД имел свои особенности. В частности, на каждую форсунку шла отдельная магистраль. Такой подход хоть и имел слабые стороны, но славился своей надежностью и высокой ремонтопригодностью. Позже ТНВД совершенствовались и становились значительно сложнее. Появилась система "Коммон рейл". В топливной рампе такого плана поддерживалось давление порядка 2 тысяч килограмм на сантиметр в квадрате. Форсунки стали более чувствительны к качеству топлива. Плохое горючее приводило к их быстрому выходу из строя.

Подведем итоги

В общем и целом, двухтактные дизели будут развиваться и совершенствоваться. Равно, как и роторно-поршневые ДВС, они считаются недоработанными. Однако в скором будущем они займут свою нишу в автомобилестроении. Уже сегодня они используются в авиации и на крупных промышленных и военных судах. Это надежный и относительно неприхотливый мотор, который при должном обслуживании будет работать исправно. В это же время он не лишен и проблем. К примеру, остро стоит вопрос охлаждения и смазки. Еще более важным является вопрос экологии. Необходима сложная система фильтрации для достижения экологических норм. По этой простой причине массовое производство, использование таких моторов на всех типах авто затруднительно и пока не представляется возможным. Но улучшение системы очистки отработавших газов способно решить эту проблему и приведет к тому, что двухтактные моторы будут широко распространены.

fb.ru

Двухтактный дизельный двигатель - ремонт, принцип работы + Видео » АвтоНоватор

Двухтактный дизельный двигатель является разновидностью ДВС. В каждом из его цилиндров рабочий процесс осуществляется за два движения поршня, то есть – всего за один оборот коленвала.

Двухтактный дизельный двигатель – принцип работы и устройство

Интересующий нас двигатель автомобиля включает в свой состав специальный нагнетатель и газовую турбину – два механизма лопаточного типа.

Нагнетатель повышает в цилиндрах давление, что дает возможность снизить расход горючего и повысить мощность. А турбина, запускающая преобразователь, необходима для получения механической энергии из тепловой.

Цилиндры в двухтактном двигателе размещаются горизонтально. Они располагают специальными продувочными и выпускными окнами. Первые нужны для осуществления забора массы воздуха. А вот выпускные окна удаляют из механизма продукты сгорания топлива.

В турбину газы проходят через коллектор. При наибольшем сближении поршней формируется камера сгорания. Коленвалы двигателя связаны друг с другом посредством шестерен основной передачи. Вращаются они по часовой стрелке.

Продувочный воздух в рассматриваемые нами ДВС поступает разными способами. Могут использоваться:

При этом и схема продувки может быть разной:

Заметим, что при контурной схеме продувки экономические и технические показатели двухтактного двигателя ухудшаются. Это связано с наличием непродуваемых областей в цилиндрах.

Достоинства и особенности двухтактных двигателей

Рабочий цикл таких моторов выполняется, как было сказано, за один оборот коленвала. За счет этого при идентичных оборотах двигателя и одинаковом рабочем объеме двухтактные агрегаты дают возможность снимать с них большую мощность (до 1,7 раз). Именно эта особенность признается самой важной.

К другим достоинствам двухтактных моторов относят:

Добавим, что такты рабочего хода и сжатия в описываемых агрегатах идентичны тем, которые фиксируются при функционировании четырехтактного мотора. Но при этом операция наполнения цилиндра топливом и его очистки выполняются одновременно.

Недостатки двухтактных двигателей

Широкого распространения рассматриваемые агрегаты не получили, что обусловлено рядом существенных причин. Главная из них – отсутствие в свободной продаже деталей и запчастей к двухтактным установкам. Найти нужные комплектующие для такого мотора очень сложно, следовательно, ремонт двухтактных двигателей становится проблематичным. Да и специалистов, которые занимаются обслуживанием данных установок сейчас совсем мало.

Другие недостатки агрегатов:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

carnovato.ru

Дизельный двухтактный двигатель Napier-Deltic. Великобритания

Napier-Deltic представляли собой серию больших мощнейших компактных дизельных двухтактных двигателей которые были разработаны в 50-е годы британским двигателестроительным предприятием Napier & Son. Название Deltic берёт своё начало с греческой буквы Deltа. Из за сложности и высокой мощности двигателя этой серии получили признание «King of all Diesel Engines». В основе конструкции двигателей серии Napier-Deltic лежат разработки двухтактных авиационных дизельных двигателей со встречно-движущимися поршнями широко известного моторостроительного подразделения Jumo немецкой фирмы Junkers, к которым фирма под руководством профессора Hugo Junkers приступила еще в 20-е годы прошлого столетия.

История Napier-Deltic берёт своё начало в 1944 году, когда фирма Napier по заказу британского ВМФ приступила к исследованиям и разработке мощнейшего дизельного двигателя предназначавшегося для установки на торпедных катерах и других малых быстроходных катерах Британского флота. До сих пор Royal Navy на подобных катерах, как правило, использовало бензиновые двигатели внутреннего сгорания. Но их высокая пожароопасность крайне негативно сказывалась на живучести лёгких единиц ВМФ, что английские моряки быстро выяснили сравнив свои корабли подобного класса с их немецкими аналогами имевшими дизельные силовые установки и строившимися в предвоенный период и в течении всей ВМВ. Для экипажей английских катеров наличие бензиновых силовых установок в ходе многочисленных боёв ВМВ означало выбор между жизнью и смертью. К этому времени дизельные силовые установки, использовавшиеся на катерах ВМФ некоторых стран, имели не особенно выгодное для силовых установок соотношение мехду развиваемой мощностью и весом силовой установки. Кроме того и скорость которую могли развивать катера с дизельными силовыми установками была ниже чем у пожароопасных катеров с бензиновыми силовыми установками. Фирма Napier в данном случае оказалась удачно выбранным для этих целей предприятием так как эта фирма еще перед ВМВ закупила лицензию на производство дизельных двухтактных двигателей со встречно-движущимися поршнями у немецкого моторостроительного подразделения Jumo фирмы Junkers и продолжала далее развивать идеи в части разработки мощных силовых установок подобного типа. Предшественником силовой установки Napier-Deltа стала Napier Culverin которая из за своей плоской формы по замыслам разработчиков могла бы быть довольно компактной утопленной в несущие плоскости авиационной силовой установкой. Для ВМФ мощности развиваемой такой силовой установкой было явно не достаточно и тогда было решено соединить вместе в единый 3-х угольный агрегат 3-и блока цилиндров Napier Culverin. Продольный разрез этой силовой установки своим очертанием напоминал греческую букву «Deltа « что в итоге и привело к тому, что новая силовая установка получила название Deltа. Произвoдились различные варианты этой силовой установки имевшие 9 и 18 цилиндров. В каждом из 3-х углов этой силовой установки находились по коленчатому валу. Мощность от коленчетых валов передавалась к расположенному в торцевой части силовой установки редуктору. Первые попытки создания этой силовой установки оказались безуспешными так как не удалось скоординировать работу 3-х коленчатых валов. Тогда решили, что один из 3-х коленчатых валов должен вращаться в ином, отличном от 2-х оставшихся коленчатых валов направлении. Такое решение оказало положительное влияние на удачное прохождение потока воздуха продувающего цилиндры силовой установки, что вместе с асимметричным газараспределением и турбонаддувом позволило получить силовую установку с высокими ТТХ.

Испытания и использование в ВМФ

Первая силовая установка Napier-Deltic была собрана в 1950-м году. В 1952 году начались полномасштабные испытания 6-ти силовых установок подобного типа. Для испытаний использовали трофейный немецкий торпедный катер. 18-ти цилиндровый вариант устанавливавшегося на этом катере Napier-Deltic-а по развиваемой мощности был близок к первоначально устанавливавшимся на этом катере 20-ти цилиндровым V-образным дизельным силовым установкам фирмы Daimler-Benz. При примерно равной развиваемой мощности (3000 лс.) силовые установки Napier-Deltic имели примерно в 2 раза меньшие размеры чем ранее устанавливавшиеся силовые установки фирмы Daimler-Benz. После успешного завершения полного цикла испытаний силовые установки Napier-Deltic в течении последующих десятилений часто устанавливались на малых быстроходных катерах английского МВФ. Royal Navy сначала использовал эти силовые установки на торпедных катерах типа Dark, затем на ряде малых боевых единиц и искателей мин. На тральщиках типа Hunt эти силовые установки так и использовались в течении длительного времени. Затем эти силовые установки начали применять в других странах в качестве силовых установок для торпедных катеров .Особенно хорошо зарекомендовали себя эти силовые установки на норвежских торпедных катерах типа Tjeld. Далее в Германию были поставлены 2 торпедных катера этого типа которые были в 1960-1964 годах введены в состав флота под обозначением Typ 152. По классификации NATO эти катера получили обозначение P6191 и P6192. Затем эти катера (тип Nasty) были закуплены Грецией и США и активно использовались в ВМФ (PTF 3 – PTF 22) . Катера этого типа использовались США для выполнения специальных операций во время войны во Вьетнаме.

Торпедные катера типа Tjeld водоизмещением 80 тонн имели в качестве силовых установок 2 Deltic-а с общей мощностью 6200 лс. что обеспечивало этим катерам высокие ТТХ. Для торпедных катеров Deltic-и оказались удачной, полностью соответствующей идее разработчиков силовой установкой. Всего были произведены 42 катера типа Tjeld: 22 для норвежского ВМФ, 14 для ВМФ США,4 для ВМФ Греции и 2 для ВМФ Германии. Еще 6 катеров были изготовлены в США по лицензии.

Использование на локомотивах

Двигателестроительная фирма Napier входила в состав крупного концерна English Electric. Потенциал Deltic-а был по достоинству оценён руководством концерна и под обозначением DP1 эти силовые установки со сниженной до 1650 лс. мощностью было решено использовать на дизель-электрических локомотивах производившихся для Британии и предназначенных для тяжелых поездов. Снижение развиваемой силовой установкой мощности было необходимым условием для получения большого моторесурса и увеличения интервалов между техническим обслуживанием силовой установки. После проведённых предварительных испытаний в 1961-1962-м годах компаниям осуществлявшим железнодорожные перевозки были поставлены первые 22 локомотива получившие обозначение Class 55. В простонародье их называли просто Deltics. Позднее предпринимались попытки переименовать локомотив: на пример в „Enterprise“ , но все эти пoпытки не увенчались успехом и в принципе не было смысла как то переименовывать локомотивы по скольку люди уже основательно привыкли к их первоначальному названию. Не смотря на сравнительно не большое количество изготовленных локомотивов они со своим характерным звуком были очень широко известны и играли важную роль в обеспечении железнодорожного сообщения на важнейших коммуникациях Британии буксируя скоростные поезда и в таком качестве эксплуатацтя локомотивов данного типа продолжалась до конца 1970-х годов когда их стали постепенно заменять более современными локомотивами High Speed Trains. После замены новыми локомотивами 6 Deltic-ов были сохранены. Часть из них попала в руки частников которые к радости фанатов до сих пор поддерживают их в работоспособном состоянии в качестве музейных экспонатов.

Применение в Super Pumper System F.D.N.Y.

Napier-Deltic-T18-37C максимальная мощность которого была снижена с первоначальных 3100 лс. до 2400 лс. c 1964 годa служил для привода мощнейшего на то время в мире пожарного насоса установленого на автомобиле Super Pumper System в пожарной охране New York Cyty .Эта система применявшаяся для тушения пожаров состояла из собственно Pumper System и тендера с пожарной пушкой. Пожарная пушка подавала воду для тушения пожаров в количестве до 38 000 литров в минуту. Так же в данную систему пожаротушения входили 3 дополнительных пожарных автомомобиля Satellite имевших так же пожарные пушки с производительностью в 15 00 литров в минуту. Все эти автомобили были изготовлены наMack Trucs inc. К двигателю Napier-Deltic при помощи фланца крепился насос DeLaval Приводимый таким образом насос мог подавать не многим облее 33 300 литров воды в минуту для тушения пожаров под давлением примерно 24 бара, или примерно 16.650 литров воды под давлением 48баров. На режиме полной нагрузки Napier-Deltic T18-37C установленный на Super Pumpers расходовал более 500 литров дизельного топлива в час. С имевшимся на Super Pumper запасом дезильного топлива эта система пожаротушения могла работать без дозаправки в течении 3-х часов.Super Pumper System использовалась для пожаротушения до 1982 года, Satellite были доработаны и в таком виде использовались еще дольше .Сегодня Super Pumper System можно увидеть в качестве музейного экспоната в Antique Toy and Firehouse Museum в Biy Sity города Michigan.

Эксплуатация

Силовые установки Deltic были примечательной очень компактной силовой установкой с выдающимися показателями удельной мощности. Недостатком этих совершеннейших с одновременно сложных для своего времени силовых установок была необходимость в неукоснительном соблюдении всех необходимых работ в процессе эксплуатации и по техническому обслуживанию. В противном случае надёжность силовой установки значительно снижалась. На веб страницах ветеранов ВМФ можно увидеть комментарии машинистов обслуживавших в своё время силовые установки типа Deltic на которых упоминается, что иногда команды катеров имевших силовые установки этого типа опасались этих силовых установок по скольку обслуживать их было тяжело, запуск двигателя при помощи сжатого воздуха был сложен и имелись опасения, что двигатель при запуске может взорваться. Подобные проблеммы если где либо и часто возникали на пpактике , то только на катерах в ВМФ. На локомотивах где мощность силовых установок была специально значительно снижена всё было гораздо проще.

И тем не менее не смотря на ряд вышеуказанных недостатков силовых установок типа Deltic на катерах и локомотивах в целом эти силовые установки зарекомендовали себя очень хорошо. В случае возникновения каких либо неполадок силовую установку быстро заменяли на резервную и отправляли на переборку в мастерские и подобная методика в дальнейшем стала всё более часто применяться.

ТТХ силовой установки Napier Deltic T18-37K

Исполнение: 2-х тактный дизельный двигатель со встречно-движущимися поршнями с водяным охлаждением, с 3-мя коленчатыми валами и воздуходувкой.

Количество цилиндров: 18, 3-и 3-х угольных ряда ряда по шесть цилиндров в каждом.

Диаметр цилиндров: 130,17 мм.

Ход прошня: 184,15 мм.

Рабочий объём: 88,3 литра.

Максимальная мощность: 3100 лс. при 2100 об/мин.

Средняя скорость поршня: 12,89 м/сек. при 2100 об/мин.

Длина: 391,2 см.

Ширина: 190,5 см.

Высота: 213,3 см.

Сухая масса с редуктором: 6182 кг.

Рис. 1. Силовая установка Napier-Deltic в National Railway Museum в городе York (Великобритания).

 

Рис. 2-3. Napier-Deltic.

 

 

Рис. 4-5. Принципиальная схема Napier-Deltic-а.

Рис.6. Кинематическая схема Napier-Deltic-а.

Рис.7. Приводимый силовой установкой Napier-Deltic локомотив Class-55 активно использовался British Rail В настоящее время этот локомотив выставлен в качестве экспоната Железно-дорожного Музея в городе York (Великобритания).

Рис.8-10. Торпедные катера типа Tjeld водоизмещением 80 тонн имели в качестве силовых установок 2 Deltic-а с общей мощностью 6200 лс.

Рис.11. Торпедный катер американского ВМФ типа тип Nasty (Tjeld).

Рис.12-14. Super Pumper System в течении почти 2-х десятилетий применялась в пожарной охране New York Cyty .

Рис.15. Super Pumper System во время тушения пожара.

Источники: http://de.wikipedia.org/wiki/Napier_Deltic

alternathistory.com

Дизельный двигатель

Статья опубликована 26.06.2014 06:37
Последняя правка произведена 28.10.2015 17:14

Определение.

Дизельный двигатель – поршневой ДВС, работающий от дизельного топлива. Топливо возгорается от сильного сжатия воздуха в цилиндре.

История.

В 1890 году Рудольф Дизель предположил, что если увеличить давление в цилиндрах, то эффективность работы двигателя заметно увеличится (теория "экономичного термического двигателя"). Свои замыслы ему удалось реализовать после получения патента на свое изобретение 23 февраля 1893 года. Первая рабочая модель двигателя была собрана только в начале 1897 года, а 28 января она успешно прошла все тестирования и испытания.

Патент на изобретение Дизеля

Патент, который получил Рудольф Дизель 23 февраля 1893 года на свое изобретение.

В качестве топлива Рудольф Дизель предполагал использовать каменноугольную пыль, однако проведенные опыты показали, что она совершенно не подходит на эту роль из-за высоких абразивных свойств. Зола, полученная при сгорании пыли, изнашивает двигатель и выводит его из рабочего состояния. Помимо того, неосуществимой оказалась подача пыли в цилиндры двигателя. Однако, несмотря на эти неудачи, стало возможным использование тяжелых фракций нефти в качестве топлива. Хотя Рудольф Дизель первым запатентовал использование в качестве системы зажигания сжатие воздуха, однако и до него существовали люди, высказывавшие подобные идеи. Таким был и Экройд Стюард, но по непонятным причинам он не смог получить патент.

Идея Экройда Стюарда заключалась в использовании сжатого воздуха для поджигания, впрыскиваемого в емкость, топлива. Чтобы запустить двигатель, необходимо было нагреть емкость лампой, но после запуска, работа двигателя поддерживалась без дальнейшего подвода тепла. Главное упущение теории Стюарта в том, что он даже не учитывал преимущества работы от высокой степени сжатия. Перед собой он ставил задачу исключения из двигателя свечей зажигания. Вот почему в нынешнее время всем хорошо известны "дизельные двигатели", "дизельное топливо", "двигатель Дизеля" и просто "дизель", а про Экройда Стюарда почти никто не знает.

Первые дизельные двигатели были крупногабаритными и тяжелыми, поэтому на протяжении почти 30 лет применялись исключительно в стационарных механизмах и силовых установках морских судов. Дорога в автомобилестроение была им закрыта также из-за того, что системы впрыска топлива того времени не были приспособлены к работе на высокооборотистых двигателях.

Стационарный одноцилиндровый дизельный двигатель

На фотографии один из первых дизельных двигателей. Он представлял собой громоздкую стационарную конструкцию с одним цилиндром.

В 20-е годы ХХ века немецким инженером Робертом Бошем был усовершенствован встроенный топливный насос высокого давления, который широко применяется и сегодня. Использование гидравлической системы в качестве нагнетателя и впрыскивателя топлива позволило избавиться от отдельного воздушного компрессора, а также увеличить крутящий момент двигателя. Но даже после этого дешевые и легкие двигатели с электрическим зажиганием лидировали среди легковых автомобилей, в то время как дизельные двигатели устанавливались только на общественный транспорт и грузовые машины.

"Дизель" в массы!

Переломным моментом в истории дизельных двигателей стали события 70-х годов. После резкого подорожания бензина, мировые производители малолитражных автомобилей заинтересовались в использовании дизельных двигателей.

О целесообразности использования дизельных двигателей заговорили и экологи. Выхлопы дизельного двигателя не такие токсичные и не загрязняют атмосферу.

Ж/Д транспорт и морские суда.

Помимо легковых автомобилей и грузовиков, дизельным двигателем оснащаются и локомотивы. "Дизель-поезда" незаменимы на неэлектрифицированных участках железных дорог благодаря своей автономности. Двухтактные дизельные двигатели с мощностью до 100.000 л.с. применяются на больших морских судах.

Принцип работы дизельного двигателя.

Четырехтактный цикл.

Принцип действия четырехтактного дизеля

На первом такте работы двигателя происходит втягивание воздуха через открытый впускной клапан цилиндра. Поршень опускается.

На втором такте воздух нагревается при сильном (примерно в 17 раз) сжатии в цилиндре. Поршень поднимается.

Во время третьего такта поршень опускается, топливо впрыскивается в камеру сгорания через распылитель форсун. Топливо равномерно перемешивается с воздухом и образует самовоспламеняющуюся смесь. Энергия, образующаяся при сгорании топлива, приводит поршень в движение.

Четвертый такт – завершающий. Поршень поднимается, и выхлопные газы выходят через выпускной клапан.

Дизельные двигатели различаются конструкцией камеры сгорания:

Неразделенная камера сгорания: камера сгорания располагается в поршне, а впрыск топлива происходит в надпоршневом пространстве. Основное преимущество конструкции в пониженном расходе топлива, однако приходится терпеть грохот и шум. В нынешнее время конструкторы уделяют много внимания на разрешение этой проблемы.

Разделенная камера сгорания: топливо поступает в отдельную камеру (которая называется вихревой). Преимущественно в конструкции дизельных двигателей есть соединение вихревой камеры с цилиндром при помощи специального канала. Воздух, попадая в эту камеру, закручивается, что способствует более интенсивному перемешиванию топлива с кислородом. Раньше такая система была популярной в автомобилестроении, но из-за своей неэкономичности постепенно вытесняется конструкцией с неразделенной камерой сгорания.

Двухтактный цикл.

Принцип действия двухтактного дизеля

Помимо 4-хтактного цикла существует также и двухтактный.

На начало первого такта цилиндр, наполненный воздухом, располагаются в нижней (мертвой) точке. При перемещении поршня вверх, происходит сжатие воздуха. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке, впрыскивается топливо, которое самовоспламеняется. Благодаря расширению продуктов сгорания топлива, поршень совершает работу и опускается вниз. В нижней мертвой точке цилиндр продувается от продуктов сгорания и в него поступает чистый воздух. На этом цикл завершается.

Процесс вентиляции осуществляется за счет специальных продувочных окон, которые в зависимости от положения поршня то закрываются, то открываются. Данный тип продувки называется щелевым. Альтернативой ему является клапанно-щелевая продувка. Клапана в ней служат только для отвода отработавших газов, а окна для поступления чистого воздуха.

Так как в двухтактном цикле частота рабочего хода чаще в два раза, то можно предложить, что и мощность будет больше в два раза. Однако на практике такого не наблюдается. Максимальный прирост мощности по отношению к четырёхтактному 1.6-1.7 раз.

О правильной эксплуатации дизельного двигателя, а также о его ремонте можно почитать здесь.

autohis.ru

Танковый двигатель 5ТДФ — «История автомобилестроения» на DRIVE2

Допустим, сын спросит вас: «Папа, а какой самый-самый удивительный мотор на свете»? Что вы ему ответите? 1000-сильный агрегат от Bugatti Veyron? Или новый турбодвигатель AMG? Или мотор Volkswagen с двойным наддувом?

В последнее время появилось немало крутых изобретений, и все эти наддувы-впрыски кажутся удивительными… если не знать историю. Ибо самый удивительный мотор, о котором я знаю, был сделан в Советском Союзе и, как вы догадались, не для «Лады», а для танка Т-64. Он назывался 5ТДФ, и вот несколько удивительных фактов.

Он был пятицилиндровым, что само по себе необычно. У него было 10 поршней, десять шатунов и два коленчатых вала. Поршни двигались в цилиндрах в противоположных направлениях: сначала навстречу друг другу, потом обратно, снова навстречу и так далее. Отбор мощности осуществялся с обоих коленчатых валов, чтобы было удобно для танка.

Двигатель работал по двухтактному циклу, и поршни играли роль золотников, открывавших впускные и выпускные окна: то есть никаких клапанов и распредвалов у него не было. Конструкция была гениальной и эффективной – двухтактный цикл обеспечивал максимальную литровую мощность, а прямоточная продувка — высокое качество наполнения цилиндров.

Ко всему прочему 5ТДФ был дизелем с непосредственным впрыском, где топливо подавалось в пространство между поршнями незадолго до момента, когда они достигали максимального сближения. Причем, впрыск осуществлялся четырьмя форсунками по хитрой траектории, чтобы обеспечить мгновенное смесеобразование.

Но и этого мало. Двигатель имел турбокомпрессор с изюминкой — огромных размеров турбина и компрессор размещались на валу и имели механическую связь с одним из коленчатых валов. Гениально — в режиме разгона компрессор подкручивался от коленчатого вала, что исключало турбояму, а когда поток выхлопных газов как следует раскручивал турбину, мощность от нее передавалась на коленчатый вал, повышая экономичность мотора (такая турбина называется силовой).

Ко всему прочему, мотор был многотопливным. То есть, мог работать на дизельном топливе, керосине, авиационном топливе, бензине или любой их смеси.

Плюс к этому в движке были применены еще полсотни необычных решений, вроде составных поршней со вставками из жаропрочной стали и системы смазки с сухим картером — точь в точь как у гоночных автомобилей.

Все ухищрения преследовали две цели — сделать мотор максимально компактным, экономичным и мощным. Для танка важны все три параметра: первый облегчает компоновку, второй улучшает автономность, третий – маневренность.

Результат вышел впечатляющим: при рабочем объеме 13,6 литра в самой форсированной версии мотор развивал более 1000 л.с. Для дизеля 60-х годов это был великолепный результат. По удельной литровой и габаритной мощностям мотор превосходил аналоги других армий в несколько раз. Я видел его вживую, и компоновка действительно поражает воображение — прозвище «Чемодан» ему очень идет. Я бы даже сказал «плотно набитый чемодан».

Он не прижился из-за чрезмерной сложности и дороговизны. На фоне 5ТДФ любой автомобильный мотор — даже от Bugatti Veyron — кажется каким-то донельзя банальным. И чем черт не шутит, техника может сделать виток и снова вернуться к решениям, когда-то использованным на 5ТДФ: двухтактному дизельному циклу, силовым турбинам, многофорсуночному впрыску.
Началось же массовое возвращение к турбомоторам, которые одно время считались слишком сложными для неспортивных автомобилей.

www.drive2.ru

Смотрите также