Газодизельный двигатель карьерного самосвала MTU GD

MTU V10 GD 10V872 представляет собой индустриальный двухтопливный двигатель внутреннего сгорания, в котором углеводородное топливо (дизельное топливо и метан)  сгорает непосредственно в рабочей камере цилиндра двигателя, осуществляя работу путем давления на поршень, с передачей мощности на вал с помощью кривошипно-шатунного механизма. Двигатель относиться к промышленным газо-дизельным силовым установкам, для эксплуатации на тяжелой карьерной технике и привода оборудования, включая эксплуатацию в качестве пропульсивной установки на судах, катерах и яхтах. По конструкции газодизельный двигатель тронковый, внутреннего сгорания нижневальный, с верхним расположением клапанов, с использованием двух приводных центробежных нагнетателей.

Главное отличие промышленного газодизеля MTU серии 872 мощностью 900 л.с., это способность работать большую часть времени в режиме максимальной мощности. Номинальный режим любого автомобильного мотора составляет 35–50% от максимального, а для промышленного мотора номинал составляет 75-90% от максимального, поэтому дизельно-газовые двигатели MU могут устанавливаться на тяжелые гусеничные бульдозеры, где 90% по времени, мощностная отдача двигателя на привод гусениц составляет номинальную мощность, а это в свою очередь составляет 90% от максимальной мощности – это 735 л.с. при 1800 об/мин. Поэтому двухтопливные газо-дизельные двигатели MTU используются в таких секторах как горное дело (привод автогрейдеров, карьерных самосвалов, рыхлительных агрегатов, бульдозеров), в качестве привода тяжелых балластных тракторов и тягачей, в сельском хозяйстве для привода пропашных тракторов, путем адаптации для морских условий и для речного флота, газовые дизеля MTU могут быть использованы в качестве источника энергии для пропульсивных систем. Дополнительно для повышения надежности газо-дизельный двигатель MTU всех серий (мощностью от 900 до 1500 л.с.) имеет привод ГРМ и всех навесных агрегатов с помощью шестерёнчатых приводов, как в строгих авиационных требованиях, что является преимуществом для установки газодизеля на суда которые имеют воздушную подушку, как для нагнетания воздуха в подушку, так и для привода толкающих или тянущих винтов (дополнительный плюс алюминиевого блока газодизеля MTU это малый вес + малый габаритный объём для капотирования двигателя).  

Особенность и преимущества дизельного двигателя MTU V10 - агрегат использует патентованную технологию с использованием сверхплотной компоновки, и получением в итоге высокой компактности, малого веса, за счет плотного блока цилиндров. Дизельный двигатель обладает высокой габаритной мощностью с 1 кубометра, что позволяет гибко интегрировать силовой агрегат в подкапотное пространство, и прочие малогабаритные объекты. Двигатель имеет два механических приводных центробежных нагнетателей воздуха Supercharger, которые обеспечивают преимущества в качестве агрегатов наддува: работа с малых оборотов, мгновенный отклик на подачу топлива, рост силы наддува строго пропорционален оборотам двигателя.

Описание газодизельного двигателя внутреннего сгорания MTU-GD:

Силовой агрегат с внутренним сгоранием имеет компактную компоновку блока и навесного оборудования с малым собственным весом. В основе двигателя блок-картер тоннельного типа с V-образным форм-фактором, и углом развала цилиндров 90 градусов. Блок отлит из высокопрочного алюминиевого сплава совместно с рубашками цилиндров, и разделен перегородками на пять цилиндровых отсеков. Пятая перегородка с задней стенкой образует полость для размещения шестерён передачи вращения от коленчатого вала к механизмам газораспределения и агрегатам систем дизеля. В блоках цилиндров картера выполнены расточки под втулки цилиндров, изготовленных из серого чугуна. Головки цилиндров из легкого сплава фиксируются стяжными шпильками. Опоры двигателя в количестве 4-х штук образую опорный контур с использованием резинометаллических устройств для подавления колебаний и эксцентриками для точной регулировки и компенсации. 
В развале блока цилиндров расположены впускные коллекторы, топливный насос высокого давления и устройством опережения зажигания с помощью центробежного регулятора. С правого и левого борта расположено оборудование, не выходящее за пределы габаритов блока цилиндров. С левого (со стороны ГРМ) борта находиться стартер, водяная помпа. С правой стороны расположены: генератор, масляный бак и теплообменником, выпрямитель электрического тока с фильтром радиопомех. Со стороны ГРМ расположены: приводной центробежный нагнетатель с интеркулером охлаждения надувочного воздуха, бак охлаждающей жидкости, система автономного подогрева ОЖ и масла производства Webasto. Со стороны маховика расположена батарея масляных фильтров.

Кривошипно-шатунный механизм содержит коленчатый вал с маховиком, шатуны и поршни. Коленчатый вал двигателя - кованый, стальной, сложной формы, имеющий шейки для крепления шатунов, от которых воспринимает усилия и преобразует их в крутящий момент. Коленчатый вал полноопорный, с 6 посадочными постелями. Вал имеет противовесы и гидравлический гаситель крутильных колебаний. Передняя выходная часть вала (носок) имеет зубчатое колесо и используется для вспомогательного отбора мощности, задняя выходная часть вала (хвостовик) соединяется с маховиком и используется в качестве основного отбора мощности. Поршни массой MALE изготовлены из легкосплавного высококремнистого сплава, имеют массу 3.957 кг, со средняя скорость поршня в работе 12.8 м/с. Поршень имеет 3 компрессионных кольца, и 1 кольцо маслосъемное. В головке поршня есть выемки для клапанов. Охлаждения поршня осуществляется подачей струи масла в юбку с помощью форсунки. Для снижения потерь на трение на боковую поверхность поршня наносится слой антифрикционного материала - дисульфид молибдена. Шатуны кованые, стальные, центральные, рядом сидящие, с косым разъемом и полостью для подвода масла.

Механизм газораспределения размещен на головках блоков, и состоит из распределительных валов, клапанов, шестерён привода с регулировочными втулками. Головки блока из алюминиевого сплава. Распределительный вал с нижним расположением и с использованием толкающих штанг и коромысел привода клапанов. Механизм передачи системы ГРМ предназначен для передачи вращения на распределительные валы газораспределения и ко всем навесным агрегатам, обеспечивающим работу дизеля. Система передачи с использованием косозубой зубчатой передачи привода распределительных валов и насоса высокого давления ТНВД, а также привода вспомогательных систем: электрического генератора, масляного насоса, насоса охлаждающей жидкости.

Впрыск дизельного топлива в двигателе предкамерный распределённый, с использованием механического многоплунжерного топливного насоса высокого давления ТНВД Bosch RQU 425 с двухрежимным центробежным регулятором и механических форсунок впрыска с топливной магистралью подвода топлива. Двигатель работает на принципе воспламенением от сжатия, с использованием в качестве основного топлива: дизельное топливо и его смеси с авиационным керосином и бензинов, и замещающего топлива - природного газа метана, со степенью замещения 70%. Для работы в условиях экстремальных температур, а также при нехватке дизельного топлива допускается постоянная эксплуатация двигателя на смеси топлив: 60% дизельного топлива и 40% керосина, 70% дизельного топлива и 30% бензина. В составе топливной системы имеется система очистки, с использованием выносного фильтра с механизмом сепарации воды и предварительным подогревом с отстойником, и внутри блока установлен главный топливный фильтр тонкой очистки.

Система смазки дизеля комбинированная, под давлением. Подшипники трения нагнетателей, коленчатого и распределительного валов смазываются под давлением, а остальные пары трения - разбрызгиванием. Дизель оснащен системой смазки с сухим картером, который имеет в своем составе 2 насоса откачки масла и 2 насоса нагнетания. Для временного хранения и отстаивания используется выносной масляный бак, интегрированный в конструкцию двигателя. Система с «сухим картером» более сложная, но обеспечивает существенно больший срок службы масла, поскольку последнее подвергается негативному воздействию нагрева и картерных газов в течение существенно меньшего времени. Дополнительный выносной масляный картер позволяет увеличивать общий объем масла до 150 литров, что увеличивает время автономной работы. Отчистка масла в дизеле многоступенчатая, каскадная, с помощью двух специальных бумажных фильтров очистки, и моющегося многоразового фильтра грубой очистки с ручной промывкой без съема фильтра с двигателя. Внутри выносного масляного картера имеется теплообменник для охлаждения с отдачей тепла через контур охлаждающей жидкости.

Система охлаждения двигателя под давлением, с нахождением в системе 250 л охлаждающей жидкости. Антифриз в контуре ОЖ служит средством защиты от замерзания и коррозии для полостей охлаждающей системы двигателя. Для необходимой защиты от коррозии предписанная концентрация охлаждающей жидкости должна сохраняться и в летние месяцы. Для обеспечения надежной защиты от замерзания и коррозии на целый год следует применять охлаждающую жидкость в соотношении 40% антифриза и 60% воды. Это позволяет обеспечить защиту от замерзания при температурах от прибл. -25 до -35 °С (смесь для дозаправки 1:1). Для надежной перекачки жидкости используется механический насос с производительностью потока 32,5 кубометров в час. Во внутреннем контуре охлаждения дополнительно установлен водомасляный холодильник охлаждения масла и дополнительный контур охлаждения масла в трансмиссии, или других устройств привода. Для охлаждения охлаждающей жидкости используются два штатных радиатора с высокой отдачей.

Радиаторы многорядные, компактные, с размерами секций ДхШхВ в мм - 1370х240х380. Для обдува радиаторов используются два высокооборотных вентилятора с гидравлическим приводом от станции нагнетания, установленной на моторе. Каждый вентилятор имеет осевую конструкцию, с направляющими и крыльчаткой. Диаметр крыльчатки вентилятора 500 мм, количество лопастей - 23. Материал вентиляторов - алюминий. Привод гидромотора вентилятора прямой, используется регулируемый высокооборотный шестеренчатый приводной агрегат. Скорость вращения вентилятора регулируется устройством термоконтроля Behr с оборотами каждого вентилятора от 0 до 4600 об/мин.    

Гидравлическая система обслуживания двигателя. Силовой агрегат имеет свою встроенную гидравлическую систему привода оборудования и агрегатов с высоким давлением подачи масла. Система гидрофикации мотора включает в себя встроенный гидравлический аксиально-поршневой насос, масляный бак, систему управления. Привод насоса от носка коленчатого вала. Главное назначение гидросистемы - это управление вентиляторами охлаждения с приводом от двух гидромоторов. Система работает автоматически, от оборотов двигателя и температуры охлаждающей жидкости. Давление гидравлической жидкости в напорной гидролинии при 2200 об/мин достигает 220 bar. Производительность гидравлической системы 120 литров в минуту. Гидравлический привод вентиляторов используется для гибкой интеграции двигателя в транспортные системы, с возможностью размещения радиаторов отдельно от двигателя (спереди, сбоку, сверху). Дополнительно гидравлическая станция может быть использована для привода оборудования. 

Система впуска воздуха использует в своем составе системы воздушной фильтрации, нагнетатель и патрубки. Система питания дизеля воздухом, обеспечивает высокую эффективность его очистки. Для базовых условий эксплуатации двигатель имеет цилиндрические одноступенчатые бумажные воздушные фильтры. Для тяжелых условий эксплуатации, впуск воздуха выполнен многоступенчатым. Воздушный фильтр с многоступенчатой фильтрацией повышенной производительности имеет в составе системы фильтрации с последовательным распоряжением: сетчатый фильтр грубой отчистки; элементы батарей инерционно-масляного воздушного фильтра и системы мультициклон с отделением пыли и сброса ее в ресивер с последующей выдувкой.
Приводной центробежный нагнетатель supercharger используется для подачи воздуха в цилиндры под давлением 1.6 bar. Компрессор обеспечивает двигателю ровную тягу на всех оборотах с мгновенным откликом на газ без запаздывания. Привод от коленчатого вала через повышающий редуктор и предохранительную гидромуфту. Нагнетаемый воздух охлаждается в теплообменом контуре, с отводом тепла в охлаждающую жидкость.

Зимний старт двигателя встроенными системами обеспечивает гарантированный запуск при соблюдении сортов топлива при температурах до -50 градусов Цельсия. Главный элемент запуска - это свечи накаливания, используемые для прогрева воздуха в цилиндрах. Установлены 10 свечей, по 1 на каждый цилиндр мощностью нагрева 6 кВт каждая. Дополнительный элемент старта и поддержания двигателя в оптимальных температурах - это встроенный подогреватель ОЖ производства Webasto Typ W12 мощностью 12 кВт. Устройство использует энергию дизельного топлива и встроенный насос прокачки охлаждающей жидкости, для прогрева контура двигателя включая масло. Устройство может быть использовано без ограничений по применению в качестве подогревателя, догревателя и позволяет всегда находиться двигателю в готовом к старту состоянии.

Электрическая система. Двигатель оснащен встроенным трех фазным электрическим генератором высокой мощности 28/550 А/ч с кратковременной выдачей до 32 А, генератор способен выдавать при оборотах двигателя 2200 об/мин до 18 кВт мощности, и 14 кВт в постоянном режиме. Для выпрямления тока от генератора, в двигатель встроено устройство выпрямления тока AC-DC. Выпрямитель оснащен принудительной системой охлаждения за счет рубашки охлаждения радиаторной системы двигателя. Встроен фильтр для подавления помех.

Система управления и контроля двигателя включает в себя дистанционный управляющий пульт, выполненный в герметичном корпусе, которые содержат в себе полный набор инструментов для контроля двигателем, а так же блок индикации и аварийной сигнализации и элементы телеметрии двигателя. В блок управления встроены быстро заменяемые предохранители. Пульт может быть использован для интеграции двигателя в любой транспортный механизм. Для контроля моточасов, на двигателе смонтирован счетчик. 

Отбор мощности двигателя используется для подключения дополнительных и основных навесных агрегатов и устройств. В комплектацию двигателя входит ВОМ от носка коленвала, с использованием в базовой комплектации для привода гидравлического насоса системы охлаждения. Данный ВОМ может быть применён для установки шкива и привода вентилятора, или подключения других устройств, включая установку распределительной плиты с редуктором для повышения или понижения момента с отдачей мощности на 2, 3 и 4 вала. Второй ВОМ использует повышающий редуктор 2:1, с базовой установкой на нем электрического генератора. Отбор мощности может быть дополнен распределительным проходным редуктором для подключения дополнительных устройств.