Пропульсивный двигатель MTU 6V870

MTU Friedrichshafen GmbH является производителем судовых дизельных двигателей серии 6V870 с литерой Aa-501, что представляет собой силовой агрегат внутреннего сгорания, в котором энергия углеродного топлива путем сгорания обеспечивает вращение коленчатого вала с последующей передачей крутящего момента на реверс редуктор, редуктор, валопровод и винты речного или морского судна. Двигатель отличается высокой экономичностью, с широким диапазоном крутящего момента. Компактные размеры моторного судового агрегата 1 метра кубического, делает этот мотор с очень высокой габаритной мощностью в 330 кВт. Малый геометрический объем и вес облегчает монтаж двигателя в компактные отсеки малогабаритных судов и катамаранов. В случае использования судового дизеля в просторных агрегатных помещениях судов крупного размера, два двигателя подключённые к суммирующему реверс-редуктору, позволяют снять в двух кубометров рабочего объёма 900 лошадиных сил, что являться отличным показателем.    

Назначение судового дизеля MTU Marine: двигатель внутреннего сгорания входит в состав судовой энергетической установки, обеспечивая движение судна, и выполняя роль вспомогательного судового дизеля - для привода электрогенераторов, насосов, вентиляторов и т. п. Особенностями дизеля являются: большой ресурс, возможность реверсирования, умеренная трудоёмкость технического обслуживания, проводимого в судовых условиях, использование топлива в основном тяжёлых сортов. Судовой ДВС отличается высоким ресурсом, что положительно сказывается на его применении на коммерческих судах: на транспортных, промысловых и вспомогательных судах. Двигатель относится к высокооборотным двс, и применяются в основном как главные двигатели на малых судах, а также в качестве вспомогательных двигателей на судах всех типов. По назначению эксплуатации дизель является универсальным: это его использование на транспортных пассажирских, грузовых и грузопассажирских судах. Для промыслового сектора мотор идеален для тяжелых работ рыбодобывающих судах, рыбоперерабатывающих. Малошумность и сбалансированность дает преимущество при установке судового агрегата на научно-исследовательские суда, экспедиционные, гидрографические, учебные, спортивные и специальные суда. Это, как правило, лоцманские суда, плавучие маяки, а также спасательные и пожарные суда. Уникальность двигателя в том, что он может применяться на тяжелых работах без ограничений по годовой наработке часов. Это является преимуществом для движения, и обеспечения питания вспомогательного или основного оборудования служебных и специальных судов. Это ледоколы, буксиры, толкачи, плавбазы, боты, понтоны, грунтовозы и дноуглубители.

Как главный судовой дизель, двигатель MTU 870 Marine применяется в составе главной энергетической установки ГЭУ с механической передачей, гидравлической, объемно-гидравлической передачей, электрической передачей на постоянном и переменном токе, а также в составе комбинированной электро-механической, или гидравлической передачи. По способу передачи мощности и крутящего момента, двигатель может использовать реверс редуктор с редуцированием (уменьшением или увеличением) частоты вращения ГД. При соответствии возможности двигателя, и главного винта, возможна прямая передача без использования редукторных устройств. Редукторную передачу, как наиболее перспективную на судах, рекомендуется комплектовать из двух главных дизелей MTU, связанных через муфту и пониженную суммирующую зубчатую передачу с общим гребным валом. Подобная дизель-редукторная установка обладает повышенной живучестью и надежностью. 

Особенность и преимущества дизельного двигателя MTU 870 - компактный конструктивный дизайн и малый вес за счет легкосплавного блока цилиндров, и в силу особой плотной компоновки с использованием «сухого картера масла». Высокая габаритная мощность двигателя составляет с 1 м.куб, что позволяет гибко интегрировать силовой агрегат в подкапотное пространство, и прочие малогабаритные объекты. Двигатель имеет атмосферный впуск воздуха без использования систем принудительного нагнетания, что наделяет данный силовой агрегат повышенной надежностью и низкой стоимостью жизненного цикла по сравнению с аналогичными по мощности дизелями. 

Главный элемент конструкции дизеля, это использование не адаптированного к морским тяжелым условиям мотора, а разработка уникальной силовой установки, отвечающей всем предъявляемым требованием в современном судовом производстве. Остов дизеля, как главная единица мотора, имеет высокую жесткость, а также благодаря взаимному расположению деталей облегчает монтаж на судне. Наличие выносного масляного картера резко снижает центр тяжести дизеля, и позволяет разместить валопровод на минимальной высоте от пола. Так же низкая высота облегчает создание фундамента, и регулировку уровня дизеля. Двигатель выполнен по конструктивной схеме блок-картер, что объединяет станину и единую деталь блока в одно целое. Основные отличия дизеля серии MTU, от сухопутных моторов, это системы жизнеобеспечения двигателя в условиях моря. В первую очередь это касаться систем утилизации тепла, в том числе лучистого. Судовой дизель имеет в первую очередь, встроенную систему охлаждения, выполненную по двух контурной схеме, с использованием первого, внутреннего контура в котором используется дистиллированная вода, и второго контура, в котором для охлаждения первого контура применяется забортная вода, нагнетаема насосами, с последующим выброс в выпускную систему двигателя, как для охлаждения выпускных труб, так и для уменьшения звука. Отдельный отвод забортной воды используется непосредственно для охлаждения выпускного коллектора двигателя (штанов) одетых в специальную рубашку, в которой между внутренней стенкой и внешней, используется кольцевой канал в разрезе которого прокачивается вода.

Все узлы и детали двигателя адаптированы к морской эксплуатации, и имеют водозащищённую кабельную оболочку, с герметичными разъемами, с использованием защитных экранов, и блоков устранения помех для гарантированной работы радио-технического оборудования. Резиновые шланги и топливопроводы имеют дополнительный жесткий контур и адаптированы под высокие температуры. Все металлические детали выполнены из сплавов, максимально защищённых от воздействия коррозии. Выносной масляный бак позволяет по требованию заказчика разместить полезный объем масла до 150 литров. Двигатель с так называемым сухим картером, благодаря внешней емкости резко снижает нагрузку на техперсонал, увеличивая время до смены масла, и главное, резко подымается устойчивость масла к закислению благодаря отсутствию пагубного воздействия картерных газов. Дополнительно подобная система имеет несколько масляных насосов нагнетания и откачки, что увеличивает поперечный и продольный угол крена безопасной работы дизеля.

Двигатель внутреннего сгорания имеет компактную компоновку с малым собственным весом. В основе двигателя блок-картер тоннельного типа V-образного типа с углом развала цилиндров 90 градусов. Блок отлит из высокопрочного алюминиевого сплава совместно с рубашками цилиндров, и разделен перегородками на четыре цилиндровых отсека. Четвертая 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. Монтажные 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 4 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 топлива в двигателе использует схему предкамерного распределённого впрыска, 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 для каждого цилиндра. Двигатель работает на принципе воспламенением от сжатия, с использованием в качестве основного топлива: дизельное топливо, и его смеси с авиационным керосином и бензинов. 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 двигателя комбинированная, под давлением для коленчатого и распределительного валов, а к остальным парам трения масло подводиться с помощью разбрызгивания специальными форсунками. 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 межсервисный интервал двигателя. 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 200 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 двигателя используется теплообменный радиатор для охлаждения по циклу Вода-Вода с использованием теплонесущего тела внешнего контура забортную воду. Забортная вода так же используется для охлаждения выпускных коллекторов, которые имеют внутренний контур охлаждения водой с последующим выбросом воды в выпускную систему двигателя, как для охлаждения выпускных труб, так и для уменьшения звука. Отдельный отвод забортной воды используется непосредственно для охлаждения выпускного коллектора двигателя (штанов) одетых в специальную рубашку, в которой между внутренней стенкой и внешней, используется кольцевой канал в разрезе которого прокачивается вода.

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.

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 8 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 кратковременно 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.