Voznitskiy_-_Sudovye_dvigateli_vnutrennego_sgora (1)

210	Судовые двигатели внутреннего сгорания

топлива. С целью увеличения реакции турбокомпрессора на двигатель устанавливается автоматически действующий Лямбда-регулятор, ко­ торый быстро разгоняет турбокомпрессор и тем самым создает необ­ ходимую подачу воздуха. Это не только повышает реакцию турбоком­ прессора на изменение нагрузок, но и устраняет дымление двигателя на переходных режимах.

Лямбда-регулятор включает: цилиндр, поршень которого нагру­ жен пружиной; рычаг, связанный с рейками ТНВД (индекс ТНВД); кла­ пан, управляющий связью с баллонами сжатого воздуха и сопла пода­ чи воздуха в рабочий аппарат ГТК (рис. 15.4).

Рис. 15.3. Поперечный вид двигателя L28/32

Гл. 15. Обзор конструкций современных судовых дизелей

211

Корпус компрессора Диффузор сопла

Сопловый аппарат

Внутренняя

камера

Выход

наддувочного

воздуха

Подвод сжатого воздуха к соплам

Ресивер

Лямбда-
цилиндр ч	: £
	__ 1
Рычаг регулирования	Топливный
	индекс
индекса

От баллонов сжатого воздуха

Рис. 15.4. Лямбда регулятор, обеспечивающий разгон ГТК на переходных режимах

Задачи Лямбда регулятора:

►ограничивать подачу топлива при пуске двигателя, с этой це­ лью его поршень ограничивает перемещение рейки ТНВД (ог­ раничивает индекс ТНВД);

►принимает на себя управление рейкой, пока двигатель не вый­ дет на заданные обороты;

►при быстро меняющихся нагрузках рычаг и поршень регулято­ ра перемещаются пропорционально этим изменениям;

►если количество необходимого воздуха, вырабатываемого ГТК, ниже нормы, а это происходит при быстрых набросах нагруз­ ки, соленоид управления клапаном сжатого воздуха его откры­ вает и воздух поступает к специально установленным в ГТК соплам. Вращение ротора ГТК ускоряется. Необходимо ориен­ тировочно 5 секунд, чтобы ГТК обеспечил необходимое коли­ чество воздуха, и тогда подача сжатого воздуха к соплам пре­ кращается.

14'

212	Судовые двигатели внутреннего сгорания

Рис, 15.5. Модельный ряд двигателей «МАН Дизель»

§ 15.2. Д вухтактны е малооборотные судовые двигатели фирмы «МАН Дизель»

Ниже приводятся таблицы, иллюстрирующие динамику развития 2-тактных двигателей B&W и MAN.

B&W VTBF: 50VT2BF11074VT2BF1600K62EFK74EF

	D/S, см		50/110	74/160	62/140	74/160	84/180
	п, об/мин		170	115	140	120	110
	Р е ,	бар	8,4	8,4	9,1	9,4	9,4
	Ne,	■	520	1100	900	1300	1720
	кВт/цил.
		p z = 64-70 бар, ge= 219-216 г/кВтч
		B&W KGF: K45GFK67GFK80GFK90GF
	D/S, см		45/90	67/140		80/160	90/180
	п, об/мин		227	145		126	114
	р е, бар		12,0	11,8		11,5	11,6
	Ne, кВт/цил. 650			1400		1940	2520

p z = 85 бар, ge = 210-206 г/кВтч

Гл. 15. Обзор конструкций современных судовых дизелей				213
B&W LGF: L45GFL67GFL80GFL90GF
D/S, см	45/120	67/170	80/195	90/218
п, об/мин	170	119	103	94
ре, бар	12,2	11,6	11,6	11,6
Ne, кВт/цил.	660	1380	1950	2520
p z = 80 бар, ge = 209-204 г/кВтч
B&W К, L-GFCA: L45GFCAK67GFCAL67GFCAL90GFCA
D/S, см	45/120	67/140	67/170	90/218
п, об/мин	170	150	123	97
р е, бар	12,2	13,0	13,0	13,0
Ne, кВт/цил.	660	1600	1600	2900

	p z = 89 бар, ge = 198-186 г/кВтч
	B&W LGB/LGBE*
D/S	35/105	45/120	55/138	611110	80/195	90/218
п	200Ц63*	175|143*	155|126*	123)100*	106186*	97179*
Р*	14,8110,9	14,ОЦО,2	14,0110,2	15,0|11,1	15,0(11,1	15,0111,1
Ne	500|300	780|465	11901700	1840Ц100	2600Ц550	336012020

Р7= 105 бар, ge = 186-181 г/кВтч, g * = -9 -10 г/кВтч

MAN-B&W L-, S-, К-МС/МСЕ*, Nominal MCR (L1): L35MC L50MC L60MC L70MC L80MC L90MC

D/S, см	35/105 50/162,5 60/195			70/227,5 80/260		90/292,5
п, об/мин	200	133	111	95	83	74
ре, бар	14,8	15,0	15,0	15,0	15,0	15,0
Ne, кВт/цил.	500	1060	1530	2080	2710	3440
p z = 120 бар, ge = 179-171 г/кВтч, g * = -5 -7 г/кВтч
S50MC S60MC S70MC К80МС S80MC S90MC
D/S, см	50/191	60/229,2	70/267,4	80/240	80/305,6	90/270
п, об/мин	123	102	88	93	77	82
Ячбар	17,0	17,0	17,0	16,2	17,0	16,2
Ne, кВт/цил,	1310	1870	2570	3030	3350	3800

р = 130 бар, g = 174-171 г/кВтч, g * = -5 -6 г/кВтч

214	Судовые двигатели внутреннего сгорания

M.A.N. KZ-A:
D/S, см	57/80	60/105	70/120	78/140
п, об/мин	225	150	130	115
ре, бар	5,2	5,2	5,2	5,2
Ne, кВт/цил,	390	382	514	663

р 7= 50 бар, g e> 220 г/кВтч
M.A.N. KZ-C:
D/S, см	57/80	60/105	70/120	78/140	84/160
п, об/мин	225	150	128	118	115
ре, бар	7,2	7,2	7,2	7,2	8,5
Ne, кВт/цил.	550	530	720	950	1450

р = 54-64 бар, ge = 210-208 г/кВтч
M.A.N. KZ-E:
D/S, см	57/80	70/120		105/180
п, об/мин	225	140		106
р е, бар	8,6	9,5		9,3
N , кВт/цил.	660	1030		2575
р г = 73 бар, ge> 210г/кВтч
M.A.N. KSZ-A:
D/S, см	70/120	78/115	90/160	105/180
п, об/мин	145	122	122	106
р е , бар	12,3	11,5	12,1	11,0
Ne, кВт/цил.	1400	1700	2450	2940
Р7= 90 бар, ge = 212-205 г/кВтч
M.A.N. KSZ-B, -BL*:
D/S, см	52/105	1 70/125	78/155	90/160
п, об/мин	183| 165*	1 4 5 | 130*	122 1110*	122 |110*
ре, бар	13,0 i 14,4	13,0 114,6	13,4| 14,5	13,4|14,5
Ne, кВт/цил.	885	1 1520	1960	2700

p z = 100 бар, ge = 209-204 г/кВтч

Гл. 15. Обзор конструкций современных судовых дизелей				215
M.A.N. KSZ-C, -CL*, -CLH**:
D/S, см	52/105	70/150	90/190	90/190
п, об/мин	185 j 165*	132 j 120*	105 | 95*	95**
ре, бар	13,0| 14,3	13,0 | 14,3	13,0 | 14,3	15,2
Ne, кВт/цил.	885	1650	2750	2900

p z = 110 бар, ge = 192-189 г/кВтч

Фирма МАН на своем заводе в Аугсбурге совместно с Р. Дизелем в 1893 г. создала первый в мире одноцилиндровый дизель. В дальней­ шем она развивала конструкции мощных 4- и 2-тактных дизелей. В 1960 г. двигатели модели КZ имели р е = 5,2 бар, р г = 50 бар и ge = 220 г/кВтч. В результате модернизаций в модельном ряду KSZ-C (1979 г.) р еудалось повысить до 14,3 бар и уд. расход топлива снизить до 189 г/кВтч. Последующие работы показали, что применяемая фир­ мой контурная схема газообмена 2-тактных двигателей является не­ перспективной для дальнейшей их форсировки, с ростом которой су­ щественно повышались температуры втулок в зоне выхлопных окон, и это приводило к задирам ЦПГ, поэтому фирма отказалась от дальней­ шего развития и производства своих двигателей с контурной схемой

Модельный ряд двигателей МС

об/мин	12 500	25 000	37 500	50 000	62 500	75 000	87 500	100000 кВт
94	ЯШШШШШК98МС
104	ЯМШННв К98МС-С
76	■ИИИИИИ S90MC-C
94	ННМШМН К90МС
104	ШИИИИИВ К90МС-С
76	■M S80M C-C
104	■ПВМ НН К80МС-С
91	П Ш	S70MC-C
108	ШШШШЯ L70MC-C
105	■■■S60MC-C
123	я ш т т ш м с - с
127	■■S50MC-C
129	■■S46MC-C
136	■ М S42MC
176	■M L42M C
173	М S35MC
210	■ ■ L35MC
об/мин	12 500	25 000	37 500	50000	62 500	75 000	87 500	100000 кВт

216	Судовые двигатели внутреннего сгорания
	д в е ф о р с у н к и

три форсунки

Рис. 15.7.

Рис. 15.6. Двигатель «МАН Бурмейстер и Вайн» S46MC-C

газообмена. Был приобретен контрольный пакет акций фирмы «Бур­ мейстер и Вайн» и фирма перешла на производство двигателей с прямо­ точными схемами газообмена. С этого времени (1984 г.) объединенная компания получила наименование «MAN&BW». С 01 сентября 2006 г. ее наименование изменилось на «МАН Дизель».

Первый модельный ряд двигателей компании с прямоточно-кла­ панной продувкой получил наименование МС. Выше приводится таб­ лица параметров этого модельного ряда.

Наряду с переходом на прямоточно-клапанную схему газообмена в конструкцию двигателей модельного ряда МС был внесен ряд усо­ вершенствований. Так, была увеличена высота головки поршня и сни­ жено расположение поршневых колец относительно поверхности до­ нышка поршня, что повысило надежность и ресурс поршневой груп­ пы. В двигателях с большими диаметрами цилиндров перешли с двух форсунок на три, это позволило равномернее распределить тепловые

Гл. 15. Обзор конструкций современных судовых дизелей

217

потоки в камере сгорания (рис. 15.7), что было особенно важно в связи с дальнейшей форсировкой рабочего процесса (среднее эффективное 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 пер­ сонал получает информацию о возможных нарушениях в работе фор­ сунок и поршневых колец. В целях получения информации о протека­ нии рабочего процесса в цилиндрах двигателя на двух шпильках креп­ ления крышек каждого цилиндра по желанию заказчика могут быть размещены тензодатчики. Чтобы избежать влияния нагрузок от нор­ мальных сил, подбираются шпильки, расположенные ближе к диамет­ ральной плоскости. Датчики утапливаются в канавки и покрываются защитным покрытием. Сигналы направляются для обработки на ком­ пьютер, туда же поступают сигналы от двух оптических датчиков.

Один фиксирует ВМТ, а второй - импульсы поворота вала через каждые 0,6°, снимаемые с приклеенной на вал пластиковой ленты с разметкой вида «зебры». С компьютера можно снимать показания сред­ него индикаторного давления, максимальных давлений сжатия, скоро­ сти нарастания давления при сгорании, числа оборотов двигателя и пр. ТНВД новых модификаций двигателей МС оборудованы так называе­ мыми «зонтиками», задача которых предотвращать попадание проте­ чек топлива через зазоры плунжерных пар в систему смазки распреде­ лительного вала. Это позволило исключить отдельно существовавшую систему смазки распределительного вала, так как исчезла опасность разжижения масла топливом.

§ 15.2.1. Двигатели с электронным управлением MCE

В целях дальнейшего упрощения конструкции, повышения надеж­ ности и экономичности, снижения эмиссии вредных составляющих выхлопных газов и пр. фирма, взяв за основу модельный ряд двигате­ лей МС, провела их модернизацию с использованием'средств электро­ ники (подробное изложение системы электронного управления приве­ дено 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 выхлоп­

ного клапана;

218	Судовые двигатели внутреннего сгорания

►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 электромоторов;

►новая электронная система управления с датчиками положения вала;

►ТНВД и выхлопные клапаны с гидравлически управляемым при­ водом;

Рис. 15.8. Поперечный разрез двигателя MCE

Гл. 15. Обзор конструкций современных судовых дизелей

219

Модельный ряд двигателей MCE

об/мин

94

94

104

76

94

104

79

76

104

91

108

95

105

123

127

об/мин

12 500 25 000 37 500 50 000 62 500 75 000 87 500 100 000 кВт

ГН'ШМГ'ТПГГ К108МЕ-С ■ШВИШГК98МЕ

ШШШШШК98МЕ-С

■п н S90ME-C Ш^ННВШ К90МЕ, K90ME-GI

■П в В М К90МЕ-С

■■ В S80ME

И И S80ME-C

ЯШвШЯЯШК80МЕ-С

К И Н S70ME-C, S70ME-GI вШЯЖL70ME-C

Я Ш S65ME-C, S65ME-GI

warn S60ME-C, S 60M E -GI
ШЯвЯШ L60ME-C
в и в S50ME-C
12 500	25 000	37 500	50 000	62 500	75 000	87 500	100 000 кВт

►встроенные в систему электронного управления функции регу­ лятора частоты вращения и пуска приводных воздуходувок;

►электронно-управляемые Альфа-лубрикаторы; ►встроенная панель управления.

§ 15.3* Четырехтактные двигатели фирмы «Вяртсиля»

В течение последнего десятилетия фирмой «Вяртсиля» были раз­ работаны и с 1992 г. представлены на рынок судовые двигатели нового поколения, включающего семь типоразмеров. Был увеличен уровень форсировки рабочего процесса до р г = 22-27 бар и р г = 165-175 бар, повышены экономичность и моторесурс (до 24 ООО часов), снижена эмиссия выхлопа и двигатели приспособлены к сжиганию тяжелых и легких топлив. Это потребовало установки новых, более эффективных газотурбокомпрессоров и реорганизации рабочего процесса путем вне­ дрения аккумуляторной системы топливоподачи или установки двух­ плунжерных топливных насосов высокого давления (см. рис. 15.9).

Значительное внимание было уделено внедрению в конструкцию современных систем электроники, современных систем контроля и диагностики. Особое внимание было уделено проблемам эмиссии вы-