Двухтактный дизельный двигатель для морского судна

Дизельные двигатели Kawasaki отличаются высоким качеством, основанным на более чем 100-летнем богатом опыте производства, а также высоким уровнем технологий, созданных нами, как производителем продукции для различных отраслей промышленности. Работая в условиях действия стандартов IMO (Международной морской организации) NOx Tier III, вступивших в силу в 2016 году, Kawasaki создала экологически безопасную систему «ЭКОлогии и ЭКОномии» или “K ECOS”, включающую функцию автоматического отключения вторичного турбонагнетателя, систему рециркуляции выхлопных газов (EGR) и/или применение водо-топливной эмульсии (WEF) для двухтактных дизелей. Kawasaki продолжает работать над новыми морскими технологиями, уделяя должное внимание сохранению окружающей среды.

Особенности

• Самая большая в мире программа двухтактных дизельных двигателей с гибкой компоновкой обеспечивает Вам широкий выбор пропульсивных систем.
• Низкий удельный расход горючего и выбор оптимальной скорости двигателя.
• Низкий низкий удельный расход горючего в с широком рабочем диапазоне неполных нагрузок.
• Отвечает стандартам IMO по выбросам NOx

Продукция

Двухтактный дизельный двигатель Kawasaki-MAN B&W

Двигатель ME-C/ME-B		В двигателях ME-C синхронизация впрыска топлива, открытие выпускных клапанов, а также смазка клапанов и цилиндров управляются с помощью электроники. В двигателях ME-B впрыск топлива управляется с помощью электроники. Выпускные клапаны приводятся в действие кулачками и имеют функцию переменного времени закрытия.
Двухтопливные двигатели GI/ LGI		Двигатели с обозначением GI (впрыск газа), ME-C/ME-B, доступны как двухтопливные, работающие на природном газе . Двигатели с обозначением LGI (впрыск жидкого газа), ME-C/ME-B, поставляются как двухтопливные, для работы на жидком топливе с низкой температурой вспышки (LFL), таких как метанол, этанол, сжиженный углеводородный газ и диметоксиэтан (DME).

Экологически безопасный продукт

Модельный ряд

Применение

Kawasaki Kisen Kaisha,Ltd.
“Shanghai Highway”

Судно-автовоз

7S60ME-CKawasaki Kisen Kaisha,Ltd.
“Houston Bridge”

Контейнерное судно 8 600 TEU

9K98MEKawasaki Kisen Kaisha,Ltd.
“Corona Queen”

Балкер

5S60MCC

Брошюры

Kawasaki-MAN B&W

двухтактных дизельных двигателей

• Загрузить брошюру(5.75 Мб)

ME-GI

• Загрузить брошюру(0.6 Мб)

K-ECOS

• Загрузить брошюру(2.3 Мб)

K-GET

• Загрузить брошюру(0.6 Мб)

Ссылка

• [НОВОСТИ]10 июня 2014 года — Первый заказ на двигатели ME-GI в Японии
• [НОВОСТИ] 18 июля 2013 года — Kawasaki разработала Систему утилизации отходящего тепла K-GET для морских дизелей
• [НОВОСТИ] 17 мая 2012 года — Kawasaki разработала систему рециркуляции выхлопных газов (EGR) для морских дизелей ―Стандарты IMO NOx Tier III соблюдены―

Территория ответственности

Кобэ, Япония

Токио, Япония

Амстердам, Нидерланды

Гонконг, Китай

Сингапур

Рио-де-Жанейро, Бразилия

Пекин, Китай

Шанхай, Китай

Тайбей, Тайвань

Дели, Индия

Москва, Россия

Нью-Йорк, США

Дубаи, ОАЭ

Сан Паоло, Бразилия

Головной офис

Завод в Кобэ Департамент сбыта продукции морского машиностроения ИНФОРМАЦИЯ И КАРТА	1-1, Хигаси-Кавасаки-тё 3-тёмэ, Тюо-ку, Кобэ 650- 8670, Япония Отдел продаж запасных частей Телефон: +81-78-682-5321 / Факс : +81-78-682-5549 E-mail : marine-machinery-sales-e@khi. co.jp
Головной офис в Токио Департамент сбыта продукции морского машиностроения ИНФОРМАЦИЯ И КАРТА	14-5, Кайган 1-тёмэ, Минато-ку, Токио 105-8315, Япония Отдел международной торговли Телефон : +81-3-3435-2374 / Факс : +81-3-3435-2022 Отдел продаж запасных частей Телефон : +81-3-3435-2368 / Факс : +81-3-3435-2022

КАРТА

Контакты

Региональные основные пункты контакта

Амстердам, Нидерланды Kawasaki Heavy Industries (Europe) B.V.	Телефон : +31-20-6446869 / Факс : +31-20-6425725 E-mail: [email protected]
Гонконг, Китай Kawasaki Heavy Industries (H.K.) Ltd.	Телефон : +852-2522-3560 / Факс : +852-2845-2905 E-mail: khi_hk@khihk. com.hk

КАРТА

Контакты

Зарубежные представительства

Сингапур Kawasaki Heavy Industries (Singapore) Pte. Ltd.	Телефон : +65-6225-5133 / Факс : +65-6224-9029
Пекин, Китай Офис в Пекине	Телефон : +86-10-6505-1350 / Факс : +86-10-6505-1351
Шанхай, Китай Kawasaki Heavy Industries Management (Shanghai) Co., Ltd.	Телефон : +86-21-3366-3100 / Факс : +86-21-3366-3108
Тайбей, Тайвань Офис в Тайбее	Телефон : +886-2-2322-1752 / Факс : +886-2-2322-5009
Дели, Индия Офис в Дели	Телефон : +91-11-4358-3531 / Факс : +91-11-4358-3532
Москва, Россия Офис в Москве	Телефон : +7-495-258-2115 / Факс : +7-495-258-2116
Дубаи, ОАЭ Kawasaki Heavy Industries Middle East FZE	Телефон : +971-4-214-6730 / Факс : +971-4-214-6729
Нью-Йорк, США Kawasaki Heavy Industries (USA), Inc.	Телефон : +1-917-475-1195 / Факс : +1-917-475-1392
Рио-де-Жанейро, Бразилия Kawasaki Machinery do Brasil Maquinas e Equipamentos Ltda. （Rio de Janeiro Office）	Телефон : +55-21-2226-3938 / Факс : +55-21-2225-3613
Sao Paulo, Brazil Kawasaki Machinery do Brasil Maquinas e Equipamentos Ltda.	Телефон : +55-11-3266-3318 / Факс : +55-11-3289-2788

КАРТА

Контакты

Если вам нужна дополнительная информация о нашем бизнесе, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Телефон. +81-3-3435-2374

Контакты

Обзор двухтактных дизелей, часть 2

В первой части статьи мы говорили о принципах двухтактных двигателей и разобрали схему двухтактного двигателя со встречно-движущимися поршнями на примере советских и британских танковых дизелей. Теперь мы рассмотрим двигатели с клапанно-щелевой продувкой и петлевой продувкой Шнюрле. Последняя тема особенно интересна, поскольку о развитии двухтактных дизелей Klöckner-Humboldt-Deutz времён Второй мировой войны мало кто знает. После поражения Германии многие наработки были утеряны, опытные образцы по большей части пропали, а сохранившиеся описания осели в архивах. Многие сведения из этой статьи впервые публикуются на русском языке. А публиковать есть что: немцы не только развивали вторую линейку двухтактных авиадизелей Dz 710 параллельно с двигателями Junkers, но и первыми в мире спроектировали специальный танковый двухтактный дизель.

Второй путь: двухтактные дизели с клапанами
У двухтактных двигателей со встречно-движущимися поршнями есть ряд достоинств. Они позволяют отказаться от клапанов и в то же время эффективно продувать цилиндры, а за счёт того, что камера сгорания образуется между двумя поршнями, уменьшается теплоотдача в воду (поскольку охлаждаемая водой поверхность сводится к минимуму). Однако из-за длинных цилиндров эти двигатели получаются или низкими и широкими, или узкими и высокими, что не всегда удобно. А когда инженеры пытались соединить несколько рядов цилиндров, на свет появлялись монструозные конструкции вроде Fairbanks-Morse Diamond, Napier Deltic или Jumo 223.

Двухтактный дизель Napier Deltic с тремя рядами по 6 цилиндров и 12 поршней каждый

Модель Napier Deltic C18 (E185) на скромные 5500 л.с.

Но что если нам нужен более традиционный и компактный дизель в габаритах обычного рядного или V-образного двигателя? В этом случае можно перейти к классической схеме с одним поршнем в цилиндре и заменить выходные окна на клапаны по типу четырёхтактных моторов. Этот способ продувки называется клапанно-щелевым: свежий воздух поступает через впускные окна (щели или множество круглых окошек) в нижней части цилиндра, а отработавшие газы удаляются через выпускные клапаны. Двигатели с клапанно-щелевой продувкой более гибкие в компоновке, они могут быть рядными или V-образными, однако за это приходится платить введением клапанов и распределительных валов.

Иллюстрация клапанно-щелевой продувки Detroit Diesel 71

Значительное развитие двухтактные дизели водяного охлаждения с клапанно-щелевой продувкой получили в США. В 30-х годах корпорация General Motors задумала линейку универсальных двухтактных дизелей, более лёгких, чем имеющиеся большие двигатели для генераторов и поездов. Для производства этих дизелей в 1938 году было организовано подразделение Detroit Diesel.

Дизели этой линейки известны как Detroit Diesel Series 71, поскольку объём цилиндра составлял 1,2 литра или 71 кубический дюйм. Первым в 1938 году появился рядный 6-цилиндровый дизель 6-71, за ним последовали рядные моторы с 2, 3 и 4 цилиндрами (под названиями 2-71, 3-71 и 4-71 соответственно), а самым маленьким в семействе был одноцилиндровый мотор 1-71. В 50-х годах появились и V-образные модели, например, 12-цилиндровый 12V-71. Двигатели этого семейства устанавливались на грузовики, автобусы и суда, а также на бронетехнику включая танки.

Характерная черта линейки 71 — клапанно-щелевая продувка. Роторный нагнетатель типа Рутс подаёт воздух в особую полость вокруг цилиндра с множеством круглых окон. Поршень уходит вниз и открывает множество круглых окошек, создающих воздушный вихрь. Тем временем отработавшие газы выдуваются через клапаны, а цилиндр продувается насквозь. В зависимости от требуемой мощности производились версии с двумя или четырьмя клапанами на цилиндр. Кроме того, в рядных моторах нагнетатель Рутс, стартер, выхлопная система и другое оборудование могут быть смонтированы на любой стороне двигателя для удобства компоновки. В целом дизель хорошо сбалансирован, распределительный вал не нарушает симметрию, поскольку с другой стороны имеется балансировочный вал. Для охлаждения дно поршня интенсивно омывается маслом.

GMC 6046 — спарка двух 6-71. Возможность установки нагнетателя и воздушных фильтров с любой стороны оказалась очень кстати.

Чертёж GMC 6046

После вступления США во Вторую мировую войну выпуск дизелей 71-ой линейки был доведён до 6 тысяч ежемесячно. Вариант двигателя 6-71 под индексом General Motors 6004 ставился на танки Valentine, а General Motors 6046, спарка из двух 6-71, применялся на танках M3A3 и M4A2, а также на самоходных орудиях M10 и M36B2. Ещё шире дизели серии 71 использовались на флоте.

В СССР не только применяли американские танки с двухтактными дизелями, но и строили гусеничные тягачи Я-12 с двигателями 4-71. После войны было освоено производство двухтактных дизелей ЯАЗ-204 и ЯАЗ-206 — фактически 4-71 и 6-71 с небольшими изменениями. Качество советских дизелей было ниже американских, да и культура обслуживания оставляла желать лучшего, поэтому эти двигатели имели посредственную репутацию, дескать, что взять с якобы примитивных устаревших и неудачных двухтактников. Основные проблемы, насколько можно судить по многочисленным высказываниям, были с уходом дизеля в разнос, а также с непредсказуемым запуском, когда коленвал начинал вращаться в противоположном направлении. В дальнейшем мы ещё упомянем возможность двухтактных дизелей работать с вращением коленвала в обе стороны. Что до ухода в разнос, когда дизель неконтролируемо повышает свои обороты и не останавливается даже после перекрытия подачи топлива, то на этот случай была предусмотрена заслонка, перекрывающая доступ воздуха к нагнетателю. Само собой, если дизель начинает пожирать масло вместо солярки, он продолжит работать даже при перекрытой подаче топлива, поэтому необходимо прекратить подачу воздуха, без которого горение невозможно.

Схема подачи воздуха в ярославских двухтактных дизелях. Обратите внимание на заслонку для глушения двигателя и упрощённую гильзу цилиндра с одним рядом круглых окошек.

На своё время дизели серии 71 были довольно продвинутыми конструкциями с высокими удельными показателями, поэтому они требовали соответствующего качества изготовления и обслуживания. Например, Ярославский завод не смог освоить производство долговечных тонкостенных гильз с 64 отверстиями диаметром 8 мм в два ряда и был вынужден перейти к гильзам с одним рядом из 17 отверстий диаметром 16 мм. Так что за фразами вроде «заменили допотопный двухтактник на нормальный четырёхтактный дизель» скрывается банальное «неосилили». Американцы же успешно развивали это направление до середины 1990-х годов, когда выпуск коммерческих двухтактных дизелей завершился из-за несоответствия новым экологическим нормам. Однако дизели General Motors всё ещё выпускаются для военных. Например, на бронетранспортёре M113 стоит двухтактный V-образный дизель 6V53.

Наш разговор о Detroit Diesel будет неполным без упоминания его волшебного звука работы. Так как в двухтактном дизеле каждый оборот коленвала рабочий, то в сравнении с четырёхтактными моторами возникает ощущение, будто он работает на очень высоких оборотах. Не зря детройтские двухтактники прозвали Screaming Jimmy, то бишь кричащим Джимми. Отмотайте видео на 5:30 и убедитесь сами:

Наконец, хочется остановить недоразумение, связанное с обозначением нагнетателя типа Рутс. Как его у нас его только не записывают: РУТ, Рут, типа Рута и так далее. Между тем, всё просто. Нагнетатель этого типа был запатентован в Америке братьями Рутс (Roots) в 1866 году. Изначально братья Рутс наладили производство нагнетателей для вентиляции помещений, а позже их идея была применена и на двигателях внутреннего сгорания. Поэтому данный нагнетатель правильно обозначается как Roots blower — нагнетатель Рутс.

Третий путь: петлевая продувка
В описанных выше двигателях разными способами реализована самая эффективная прямоточная продувка. В первом случае за это приходится платить неудобством в компоновке и наличием второго коленвала (или же дополнительных коромысел), а во втором использованием клапанной системы. Между тем, двухтактный цикл привлекал инженеров как раз возможностью построить более простой механически бесклапанный двигатель с компактными головками цилиндров.

Представим простейший двухтактный бесклапанный двигатель с одним поршнем в цилиндре. Окна впуска и выпуска находятся напротив друг друга внизу цилиндра. Проблема в том, что при такой схеме будет хорошо продуваться лишь нижняя часть цилиндра, но что делать с верхней? В некоторых двигателях вместо поперечной устраивали дефлекторную продувку. На поршне имелся выступ (дефлектор), по форме напоминающий козырёк. Благодаря нему воздух направлялся вверх для более качественной продувки, однако сложная форма камеры сгорания ухудшает рабочий процесс.

Схема двухтактного двигателя с дефлектором на поршне. При его отсутствии верхняя часть поршня продувалась бы очень плохо.

Проект двухтактного дизеля воздушного охлаждения фирмы Porsche для Volkswagen показывает другое решение проблемы: поршень имеет выпуклую форму

В 1925 году немецкий инженер Адольф Шнюрле (Adolf Schnürle) запатентовал более эффективный способ петлевой продувки, при котором возможно иметь поршень оптимальной формы (его приоритет оспаривается, но для нашего повествования это не принципиально). Идея очень проста: впускные и выпускные окна расположены рядом, но форма впускных окон подобрана таким образом, что воздух устремляется к стенке цилиндра под углом вверх, отражается от неё и образует петлю. Выпускные окна находились несколько выше впускных чтобы дать больше времени на удаление отработавших газов. Обратная петлевая продувка улучшила характеристики двухтактных двигателей практически без усложнения конструкции.

Схема обратной петлевой продувки Шнюрле. Два потока свежего воздуха отражаются от стенки и образуют петлю.

Адольф Шнюрле работал на фирме Klöckner-Humboldt-Deutz, где при его участии был создан целый ряд двухтактных дизелей для различного применения. В 1935 году KHD получила заказ от Рейхсминистерства авиации на создание двухтактных авиадизелей. Работу вела группа инженеров под руководством Шнюрле. В 1937 году был спроектирован звездообразный восьмицилиндровый двухтактный дизель Dz 700 воздушного охлаждения. Диаметр цилиндров составлял 80 мм, что при ходе 100 мм давало суммарный объём 4 литра. Мощность двигателя весом 55 кг составляла около 160 л.с. при 2700 об/мин. Всего было построено четыре опытных образца, которые прошли стендовые испытания. В 1938 году был подготовлен проект 6-цилиндрового дизеля воздушного охлаждения объёмом 3,8 литра (благодаря увеличению диаметра до 90 мм объём уменьшился незначительно) для тренировочных самолётов с упором в минимальное число деталей и максимальную надёжность. Он был построен в единственном экземпляре. Отметим, что оба этих двигателя назывались Dz 700, то есть данное обозначение относилось ко всей программе, а не к конкретному изделию.

Восьмицилидровый двухтактный авиадизель Dz 700. В отличие от других образцов, он каким-то образом смог уцелеть

Параллельно с Dz 700 фирма KHD проводила исследования одноцилиндровых макетов, которые послужили основой для проектов мощных двухтактных бензиновых и дизельных авиамоторов мощностью 3000-4000 л.с. С началом Второй мировой войны все работы по дизелям для малой авиации были остановлены и это направление вышло на первый план. Теперь KHD получила задание на создание мощных двигателей для тяжёлых бомбардировщиков. В ответ инженеры предложили проекты двухтактных бензиновых оппозитных авиамоторов водяного охлаждения Dz 710 с обратной петлевой продувкой и непосредственным впрыском топлива. Как и в случае с Dz 700, это название отсылает к семейству проектов. В октябре 1940 года был предложен 24-цилиндровый двигатель из двух 12-цилиндровых оппозитных блоков один над другим взлётной мощностью 4000 л. с. Он предназначался для бомбардировщиков и конкурировал с линейкой многорядных двухтактных авиадизелей Junkers. Его лётные испытания намечались на 1945 год.

Ранний проект 24-цилиндрового двухтактного авиамотора водяного охлаждения

В 1942 году с ростом требований инженеры KHD переключились на 16- и 32-цилиндровые авиамоторы большей мощности. Были проведены обширные испытания одно- и двухцилиндровых макетов и началось изготовление трёх 16-цилиндровых двигателей мощностью 2700 л.с. у земли. 32-цилиндровый H-образный двигатель назывался Dz 720, по другим данным Dz 710P2. Его мощность планировали довести до 6000 л.с.

16-цилиндровый двухтактный авиадизель Dz 710

Испытательный стенд на заводе в Оберурзеле, где велись работы по линейке Dz 710

В 1943 году для программы настают тяжёлые времена. Из-за ухудшающейся обстановки на фронтах разработки KHD потеряли приоритет, а контракт был урезан на 2/3. Однако инженеры защищали свои наработки, указывая, что двигатели Dz 710 гораздо более простые механически, чем многорядные Jumo 223 и Jumo 224 с четырьмя коленвалами. И хотя Dz 710 потерял актуальность как массовый двигатель для бомбардировщиков, у немцев ещё был интерес к мощным авиадизелям для дальних перелётов. Поэтому во время переговоров KHD с Junkers было решено переделать Dz 710 в двухтактный дизельный двигатель. Дальнейшие работы по дизельным Dz 710 проводились в опытном порядке до конца войны. Незадолго до захвата завода союзниками 16-цилиндровый дизель Dz 710 за номером VI развил мощностью 2360 л.с. при 2700 об/мин.

Чертёж одноцилиндрового макета Dz 710, на котором видна конфигурация окон: выходные сделаны выше и потому дольше остаются открытыми для более качественной продувки. Фотография
Calum Douglas (https://www.calum-douglas.com/)

32-цилиндровый Dz 720

В дальнейшем следы двухтактных авиадизелей KHD теряются. Известно, что двигатели были вывезены в США для исследований, однако 16- и 32-цилиндровые Dz 710 и Dz 720 исчезли и сегодня известны лишь по фотографиям. Dz 700 повезло куда больше. Существует предположение, что он был установлен на самолёт и после аварии попал к торговцу металлолома в 1964 году. Затем он находился в музее, а в 90-х годах его выкупил немецкий коллекционер. Правда, остаётся вопрос, как уникальный опытный авиадизель был установлен на самолёте и каковы были результаты его эксплуатации.

После захвата KHD, осмотра последних разработок и допросов персонала союзники выяснили следующее. Как рассказал инженер Ганс Драйер (Ing. Hans Dreyer), фирма KHD сделала ставку на двухтактные дизельные двигатели с продувкой Шнюрле воздушного охлаждения при малых диаметрах цилиндров и водяного при больших. Эксперименты показали, что быстроходные двухтактные дизели нормально охлаждаются воздухом при диаметре цилиндра 100 мм и меньше. При испытании макета двухтактного дизеля воздушного охлаждения с цилиндром диаметром 110 мм возникли серьёзные проблемы с неравномерным и недостаточным охлаждением, поэтому для многоцелевого наземного дизеля были выбраны цилиндры диаметром 90 мм. Чертежи и макеты этих двигателей были уничтожены во время войны. В отличие от американцев, немцы предпочитали бесклапанные двигатели. По мнению Драйера, если проектировать двухтактный двигатель с клапанами, то с таким же успехом можно было сделать и четырёхтактный мотор.

Двухцилиндровый макет T2M114 со снятыми головками цилиндров (фотография Harold Biondo https://www.patreon.com/haroldbiondo/posts)

В 1942 году немецкий флот заказал морской дизельный двигатель мощностью 400 л.с. Инженеры KHD подготовили проект 12-цилиндрого V-образного двухтактного дизеля водяного охлаждения диаметром 130 мм и ходом 140 мм. В рамках этой программы был построен двухцилиндровый макет T2M114, который выдал 70 л.с. при 1600 об/мин, что соответствовало продолжительному режиму и давало 420 л.с. у полного 12-цилиндрового двигателя. Двухтактный бесклапанный двигатель с обратной петлевой продувкой интересовал моряков возможностью реверса: в отличие от четырёхтактного, двухтактный бесклапанный двигатель может работать при любом направлении вращения коленвала. Многие чертежи этого двигателя были утеряны во время эвакуации, однако сохранились материалы по двухцилиндровому макету.

Чертёж T2M114 (фотография Harold Boindo)

Гильза T2M114 с 10 впускными и 3 большими выпускными окнами (фотография Harold Boindo)

Ближе к концу 1943 года KHD по заданию OKH начала работы по двухтактному танковому дизелю водяного охлаждения T8 M118 (встречается другое название TM118) мощностью 700 л.с. при 2000 об/мин. Поскольку этот двигатель требовалось вписать в имеющиеся моторные отделения, рассчитанные на компактные карбюраторные моторы Maybach, инженеры выбрали V-образную 8-цилиндровую схему под углом 90 градусов. При диаметре 170 мм и ходе 180 мм объём двигателя составлял 32,7 литра. Обратная петлевая продувка осуществлялась центробежным вентилятором в развале цилиндров. При 2000 об/мин коленвала его скорость составляла 7560 об/мин. По словам Книпкампа, продувка осуществлялась от отдельного вспомогательного мотора, но подтверждений этому я не нашёл.

Сперва были построены и испытаны два одноцилиндровых макета, которые выдали 86,5 л.с. при 2000 об/мин, что соответствовало 692 л. с. полного двигателя (позже мощность планировали довести до 800 л.с.). Затем был получен заказ на три двигателя. Немцы успели изготовить детали для сборки двигателя, но большая их часть была утеряна во время эвакуации в Ульм. Идея создать морскую версию этого двигателя продолжительной мощностью 550 л.с. при 1500 об/мин осталась на бумаге.

Двухцилиндровый макет T8M118. На данный момент это единственная известная мне иллюстрация, касающаяся этого двигателя.

T8 M118 ожидался к осени 1945 года и оценивался как тяговитый и простой в производстве. При его создании активно использовался богатый опыт линейки Dz 710. Если Гитлер и Заур предпочитали четырёхтактные дизели воздушного охлаждения, то Управление вооружений продвигало двухтактный дизель водяного охлаждения. Не зря T8 M118 был одним из перспективных вариантов силовой установки для E 50 и E 75. На допросе Книпкамп сказал, что если бы перед ним стояла задача создать танковый двигатель мощностью 1000 л.с. за десять лет, то при наличии единственного варианта он бы выбрал двухтактный дизель водяного охлаждения.

Вместо послесловия
Эта статья постепенно выросла из моих исследований темы двухтактных дизелей, поэтому в конце я приведу несколько мыслей на этот счёт.

Во-первых, японские двухтактные танковые дизели воздушного охлаждения попросту выдуманы. Вопреки утверждениям, которые можно встретить в нашей литературе, японцы использовали обычные четырёхтактные дизели на танках. Чертежи наглядно показывают, что они не могут работать по двухтактному циклу в принципе. Об этом я уже писал в соответствующей заметке. Однако мимо двухтактных дизелей японцы не прошли: на современном танке Type 90 стоит двухтактный дизельный двигатель водяного охлаждения.

Во-вторых, несмотря на стереотипы о нацистском танкостроении, именно немцы первыми в мире спроектировали специальный танковый двухтактный дизель — T8M118. Да, американцы ещё раньше наладили производство танков с двухтактными дизелями линейки Detroit Diesel 71, но это была адаптация имеющихся двигателей в условиях дефицита моторов. Но если говорить о разработке специального двигателя для танков, то здесь первыми были именно немцы. Причём в отличие от других танковых двухтактных дизелей, у T8M118 была продувка Шнюрле.

В-третьих, двухтактные дизели бывают очень, очень разными, поэтому простые ответы на сложные вопросы обычно не работают. Сколько я видел высказываний вроде «зря столько возились с 5ТДФ, он же двухтактный» или «вот и британцы поставили нормальные дизели вместо двухтактных». Однако проблема 5ТДФ и ему подобных заключается в попытке получить как можно больше удельной мощности. Само собой, работающий в напряжённом режиме двигатель требует кропотливого доведения до ума. И двухтактный цикл был лишь средством для достижения этой цели, а не корнем всех бед.

На своё время 5ТДФ был очень сложным и дорогим в изготовлении двигателем с очень высокими удельными показателями. T8M118, напротив, создавался с упором в простоту производства и использовал менее эффективный тип продувки, а его литровая мощность была на уровне четырёхтактного дизеля Sla 16 с наддувом, что более чем вдвое ниже, чем у раннего 5ТДФ. Оба этих двигателя — двухтактные дизели, но двухтактный цикл в них использовался для достижения разных целей.

Источники

• А. С. Антонов, Б. А. Артамонович, Б. М. Коробков, Е. И. Магидович. Танк — Военное издательство министерства обороны СССР, 1954
• В. В. Чобиток, М. В. Саенко, А. А. Тарасенко, В. Л. Чернышев. Основной танк Т-64. 50 лет в строю — Яуза, 2016
• Энциклопедический справочник Машиностроение под редакцией академика Е. А. Чудакова, том 10 — Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1948
• Серийный авиационный дизельный двигатель Jumo-205. Германия
• Двигатель 5ТДФ. Техническое описание — Военное издательство министерства обороны СССР, 1977
• Исследование технологичности английских танковых двигателей «Л-60» и «К-60» (Вестник бронетанковой техники. № 2/1974 г.)
• Двигатели ЯАЗ-М204 и ЯАЗ-М206 (описание и инструкция по эксплуатации)
• Who IS Roots? And Why Does He Have a Blower Named After Him?
• Vickers — Examination & Testing of Auxiliary Gasoline Driven Hydraulic Power Unit for German Tank Turret (https://www. patreon.com/haroldbiondo/posts)
• Commer TS3 & Two Stroke Diesels (фотоальбом)
• BIOS Final Report 1391 — Development of Loopscavenged Two-cycle High-speed Compression Ignition Engines of Small Bore (https://www.patreon.com/haroldbiondo/posts)
• BIOS Final Report No.343. German Diesel Engine Industry (прислал Calum Douglas https://www.calum-douglas.com/)
• William Pearce. Klöckner-Humboldt-Deutz (KHD) Dz 700, Dz 710, and Dz 720
• Helmut Hujer. Die Entwicklung von Großflugmotoren in Oberursel 1941 bis 1945
• Museumsführer zum Werksmuseum Motorenfabrik Oberursel
• Report on Interrogation of Dipl.-Ing. Ernest Kniepkamp (tank engines)

Могут ли наши автомобили получить двухтактные дизели?

Renault Powerful — это экспериментальный двухцилиндровый двухтактный дизельный двигатель, который был недавно представлен в рамках множества экспериментальных технологий.

Дизельный двигатель, который когда-то был бастионом грузовиков и европейских легковых автомобилей, с каждым годом становится все более и более популярным, даже здесь, в Соединенных Штатах. И наоборот, одна технология, которая не так популярна, — это двухтактный двигатель. После успешного использования в нескольких автомобилях на протяжении десятилетий двухтактный двигатель теперь, кажется, в основном ушел в историю, даже будучи в значительной степени узурпирован в небольших приложениях, таких как мотоциклы, газонокосилки и персональные водные транспортные средства.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше

Вот почему Renault потрясла мир в начале этого месяца, когда они представили двухтактный дизельный двигатель (на фото выше) якобы для возможного будущего автомобильного применения, как часть множества экспериментальных технологий, которыми они в настоящее время занимаются. работа над. Французский автогигант заявил, что разрабатывает двигатель с рядом партнеров по всей Европе для возможного использования в малолитражках и микроавтомобилях. Этот шаг заставил многих задуматься, сможет ли прочный двухтактный дизель однажды появиться в наших автомобилях?

Интересный вопрос для изучения. В настоящее время двухтактный дизель является предпочтительным двигателем для больших океанских судов, супертанкеров и контейнеровозов. Многие дизель-электрические силовые установки, используемые в поездах, также используют двигатели этой конфигурации, которые заряжают аккумуляторы, направляя мощность на колеса с необходимой мощностью через электродвигатель. Однако, несмотря на все преимущества двухтактных двигателей, у них есть несколько косвенных недостатков, которые в значительной степени препятствуют их внедрению в автомобили в последние годы. Конечно, традиционный двухтактный двигатель имеет проблемы с загрязнением окружающей среды. Во многом это связано с тем, что масло необходимо смешивать с топливной смесью. Двигатель не только имеет более высокий процент несгоревшего топлива (основной виновник угарного газа и других загрязняющих веществ), но также производит гораздо больше загрязняющих веществ из-за побочных продуктов сгорания масла. Также возникают проблемы с выходом несгоревшего топлива из выхлопных газов, особенно в более традиционных конструкциях, где цилиндр также служит клапанным механизмом.

Saab Sonnet II, выпускавшийся с 1966 по 1969 год, оснащался рядным трехцилиндровым бензиновым двигателем Saab объемом 764 куб. см. Как один из наиболее известных двухтактных автомобилей, он содержал одну из первых систем «автоматической смазки», в которой топливо и масло добавлялись по отдельности и автоматически смешивались перед подачей на впуск с помощью масляного насоса, установленного на блоке цилиндров.

Есть также причина, по которой этот двигатель используется на больших кораблях и поездах. Хотя двухтактный дизель выдает большую мощность и большой крутящий момент, диапазон мощности двигателя довольно узок по сравнению с другими двигателями. Конечно, это не имеет значения для большого корабля, который целыми днями движется с одной и той же скоростью, или для поезда, в котором двигатель используется только для питания аккумуляторов и генератора. Однако на городском автомобиле, которому необходимо работать в более широком диапазоне оборотов, это может быть проблематично.

Но, несмотря на все недостатки, которые не позволили двухтактному дизелю когда-либо поселиться под капотом наших повседневных водителей, у него есть несколько преимуществ по сравнению с его четырехтактным двоюродным братом. Теоретически двухтактный двигатель может производить вдвое большую мощность, чем четырехтактный, из-за того, что рабочий ход данного цилиндра происходит один раз за каждый оборот коленчатого вала, а не один раз через каждые два, как в четырехтактном; следовательно, двухтактный двигатель может пропорционально производить гораздо большую мощность при меньшем рабочем объеме. Простота двухтактного двигателя также становится преимуществом. Из-за того, что в двухтактном двигателе меньше движущихся частей, можно реализовать гораздо более высокий тепловой КПД по сравнению с четырехтактным. Мы говорим о 50-процентном тепловом КПД двухтактного дизеля по сравнению с 35-процентным КПД четырехтактного дизеля. В сочетании с более высокой эффективностью дизельного двигателя эта комбинация может дать многообещающие результаты в мире, где эффективность и экономия топлива решают все. Здесь очевидна экономия веса за счет более легкой конструкции, а также более низкие производственные затраты.

Detroit Diesel производил свои двухтактные двигатели Series 71 почти 60 лет, прежде чем эта линия была окончательно прекращена в 1995 году. Здесь изображен двигатель 24V71, который представлял собой 27,9-литровый двигатель V-24 с четырьмя турбонагнетателями. Ходят слухи, что Series 71 наконец-то сняли с продажи из-за плохих показателей выбросов. Миллионы, вероятно, остаются на дорогах в качестве подхалимов, найденных в грузовиках по всему миру.

Хотя перспективы использования двухтактных дизельных двигателей в дорожных автомобилях до сих пор были безрадостными, в них должны быть хоть какие-то надежды, если Renault инвестирует. Двухтактный дизельный двигатель Renault представляет собой двухцилиндровый двигатель объемом 730 куб. см (0,73 л), называемый «Мощный», который производит около 67 лошадиных сил и 107 футо-фунтов. крутящего момента от 1500 об/мин. В двигателе используется относительно новая технология двойного наддува, которая все чаще используется на современном автомобильном рынке для увеличения мощности. В этой установке используется турбонагнетатель для увеличения мощности в пределах нормального рабочего диапазона двигателя, в то время как нагнетатель, который может иметь или не иметь электрический привод, запускает компрессор на более низких выходных мощностях, когда турбонагнетатель создает недостаточное давление; другими словами, вы пожинаете плоды обеих технологий.

Разумеется, любой двухтактный дизельный двигатель, устанавливаемый на автомобиль, также будет иметь закрытую масляную систему, что устраняет связанные с этим проблемы с выбросами. Вопреки распространенному мнению, двухтактный двигатель не обязан иметь открытую масляную систему, для которой требуется смесь топлива и масла. Это гарантируется только для небольших двигателей, где встроенная система смазки неэффективна с точки зрения затрат и места. Большинство небольших двигателей обычно были двухтактными, следовательно, предполагалось, что двухтактные двигатели не могут иметь автономных систем смазки. Это правда, что открытый картер необходим на двухтактном двигателе, чтобы правильно создать давление на впуске и нагнетать воздух в цилиндр. Однако двухтактные дизели, используемые в коммерческих целях, обходятся без использования закрытого картера с автономной системой смазки, используя нагнетатель или другие средства продувки, чтобы нагнетать достаточное количество воздуха в цилиндр. Во многих случаях для этого использовались более архаичные воздуходувки с вращающимися лопастями в стиле Рутса.

В двигателе Renault используется автономная масляная система, и, похоже, были предприняты другие меры для адаптации двухтактного дизельного цикла к небольшим дорожным автомобилям. Одной из основных проблем, требующих исправления, является подача мощности в более широком диапазоне мощности. Установка с двойным наддувом, несомненно, увеличит мощность двигателя, а наддув, в отличие от турбонаддува, используемого на многих дизелях, позволит повысить производительность в более низких диапазонах. Вполне вероятно, что современные высокотехнологичные технологии наддува обеспечат заметное улучшение по сравнению с традиционными наддувом в стиле Рутса или методами наддува на основе выхлопных газов с точки зрения повышения производительности двигателя в более широком диапазоне. В двигателе Renault также не используется традиционная система «портирования», в которой цилиндр функционирует как клапанный механизм. Фактически, большинство коммерческих двухтактных дизельных двигателей в любом случае используют тарельчатые клапаны для выпуска и сохраняют только традиционную настройку для впуска. Однако Renault сделала еще один шаг вперед, применив тарельчатые клапаны и для впуска. Это также было сделано Briggs & Stratton на их одноцилиндровом двухтактном двигателе, созданном для их генераторов и газонокосилок. Просто представьте, как впускной клапан открывается, когда цилиндр приближается к нижней мертвой точке, и выпускной клапан открывается, когда поршень приближается к верхней мертвой точке. В двигателе Renault используется сложная система продувки клапанов, чтобы контролировать поток и направление газа. Renault также утверждает, что показатели выбросов CO2 и других выбросов сопоставимы, если не ниже, с другими двигателями того же размера.

В двигателе Renault якобы используются четыре клапана на цилиндр и система изменения фаз газораспределения. Эти усовершенствования в сочетании с системой впрыска топлива Common Rail высокого давления, впрыскивающей топливо под давлением 2000 бар (29 000 фунтов на кв. дюйм), помогают значительно улучшить характеристики двигателя. Это, вероятно, позволяет двигателю работать лучше и значительно расширяет диапазон мощности двигателя, возможно, до такой степени, что он очень подходит для вождения по городу. Powerful также, по-видимому, создан специально для соединения с бесступенчатой ​​трансмиссией (CVT). Для тех из вас, кто не знаком с вариаторами (на фото ниже), они используют один из нескольких методов, наиболее распространенным из которых является регулируемые конусы, примыкающие друг к другу, соединенные ремнем или цепью, чтобы обеспечить практически неограниченные передаточные числа. Кроме того, они допускают одно непрерывное переключение, а не отдельные эпизодические передачи. Обилие передаточных чисел позволяет двигателю более адекватно работать в пределах оптимального диапазона топливной экономичности или диапазона мощности. Бесступенчатые трансмиссии также обеспечивают гораздо большую эффективность использования топлива по сравнению с их аналогами с ручным или автоматическим управлением благодаря тому факту, что передаточное число можно мгновенно отрегулировать до наиболее эффективного передаточного отношения при заданной мощности.

Вариатор Renault-Nissan уже предлагается на нескольких автомобилях Nissan в США и по всему миру.

Помимо достижения гораздо более высокого теплового КПД по сравнению с четырехтактными дизельными аналогами и создания двигателя, который намного легче, команда Renault утверждает, что добилась отношения мощности к массе, которое в 1,7 раза больше, чем у сопоставимых четырехтактных двигателей. . Однако, естественно, Renault и их партнеры не будут удовлетворены, пока это число не приблизится к теоретическому 2. 0, возможному в этом сценарии. Французский автопроизводитель также хочет увеличить выходную мощность двигателя еще на несколько лошадиных сил, пока он не перейдет на любые дорожные автомобили. Хотя 67 лошадиных сил, вероятно, будет достаточно для питания городского автомобиля или малолитражного автомобиля, такого как Twingo (на фото ниже), Powerful может выиграть еще от 10-20 лошадиных сил, чтобы поставить его за пределы безопасного диапазона.

Twingo, городской автомобиль Renault, имеет снаряженную массу 2200 фунтов. и доступен с 1,5-литровым рядным четырехцилиндровым дизельным двигателем мощностью 80 л.с. или 1,2-литровым рядным четырехцилиндровым бензиновым двигателем мощностью 60 л.с. Twingo был назван возможным целевым транспортным средством для Powerful.

Хотя многие люди, вероятно, не могут себе представить перспективу того, что двухтактный дизель будет использоваться в автомобилях, это может произойти в ближайшие годы. Renault планирует продолжить разработку Powerful, прежде чем делать какие-либо объявления о будущем двигателя. Стартап с северо-востока Америки также стремился продавать двухтактные дизельные двигатели с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами и, как сообщается, привлек инвестиции от Билла Гейтса, но эти усилия, похоже, прекратились примерно в 2011 году. , это то, что Зеленая революция не оставит камня на камне в стремлении получить все более и более высокие показатели эффективности использования топлива и выбросов.

Статья предоставлена ​​Speedville.com.

Renault Мощный 730-кубовый рядный двухтактный двигатель

| Характеристики

Двухцилиндровый двигатель с наддувом и турбонаддувом мощностью 107 фунт-футов

Французская компания Renault применяет другой подход к тому, чтобы сделать дизельные двигатели более эффективными, доступными и экологически чистыми для легковых автомобилей и легких грузовиков. В рамках проекта Powerful (Powertrain for Future Light-duty cars) изучается возможность использования технологии двухтактных дизельных двигателей (которая обычно предназначена для крупных океанских судов) в пассажирских транспортных средствах.

Основанный на популярных четырехцилиндровых двигателях Renault объемом 1,5 л, используемых в Европе, этот двухцилиндровый двухтактный силовой агрегат объемом 730 куб. см значительно легче, меньше и дешевле, чем обычный четырехтактный дизель. Все это при мощности 67 л.с. и крутящем моменте 107 фунт-фут всего при 1500 об/мин при рабочем объеме менее одного литра — и Renault заявляет, что это лишь предварительные данные о мощности.

В дополнение к турбонаддуву в двигателе также используется нагнетатель для постоянного впуска в постоянно работающие цилиндры. Renault заявляет, что это обеспечивает эффективность работы, близкую к 50 процентам, по сравнению с едва ли 35 процентами для четырехтактных двигателей, которые в настоящее время используются в автомобильной технике. Помимо того, что он на 50 процентов меньше двигателя с вдвое большим количеством цилиндров, этот двухтактный двигатель на 88 фунтов меньше, чем 1,5-литровый четырехцилиндровый Renault dCi 110, который весит 320 фунтов.

Renault заявляет, что, наряду с улучшенным расходом топлива и меньшим выбросом CO2, двухтактный двигатель лучше работает с системами контроля выбросов, такими как сажевые фильтры и система NOx-Trap компании. Также сообщается, что двигатель может конкурировать по цене с обычным бензиновым двигателем благодаря сокращению количества компонентов, что может сделать автомобили с дизельным двигателем более конкурентоспособными по стоимости. В качестве дополнительного бонуса Reanult говорит, что двухтактный двухцилиндровый двигатель производит такой же приятный звук, как и стандартный четырехтактный дизельный двигатель с четырьмя цилиндрами.

Технические характеристики

Двигатель: Renault «Мощный» двухтактный дизель
Смещение: 730CC (45CI)
Layout: Включенный два цилиндра
. x 80,5 мм)
Клапанный механизм: SOHC четыре клапана на цилиндр
Впуск: Нагнетатель и турбокомпрессор
Мощность: 67 л.