Двигатель на завтра
Компания MAN Nutzfahrzeuge AG недавно начала оснащать свои грузовики новыми 6-цилиндровыми турбодизелями D20 Common Rail. Эти моторы мощнее, экономичнее и легче предшественников, к тому же проще в обслуживании и требуют меньших эксплуатационных расходов. |
Создавать дизельные
двигатели внутреннего сгорания компания MAN начала более 100 лет назад:
еще тогда изобретатель этого типа моторов Рудольф Дизель создал первый
дизельный агрегат M.A.N. С тех пор фирма не раз совершенствовала творение
великого конструктора. Неудивительно, что компания MAN стала первым европейским
производителем коммерческих автомобилей, вложившим в разработку семейства
новых моторов – D20 Common Rail – свыше 200 млн. евро плюс 4 года напряженного
труда.
Главные преимущества
Моторы нового семейства D20 сменили хорошо известные по грузовикам MAN
турбодизели D2866. Они представляют собой рядные 6-цилиндровые агрегаты
рабочим объемом 10518 см куб. и мощностью от 310 до 430 л. с. Это отличные
показатели при таком рабочем объеме в данном классе. Моторы имеют верхний
распредвал, турбонаддув с интеркулером и четыре клапана на цилиндр.
Фирма снова отдала предпочтение рядному расположению цилиндров, и неспроста:
такие двигатели лучше сбалансированы в работе и меньше подвержены вибрациям.
Мотор длинноходный: при диаметре цилиндров – 120 мм ход поршня составляет
155 мм. Благодаря увеличенному на 180 бар давлению сгорания топлива преобразилась
кривая крутящего момента. Так, у разных модификаций максимальный крутящий
момент – от 1550 до 2100 Нм ( это на 32 – 35% больше, чем у предшественников)
достигается в довольно широком диапазоне оборотов – 1000 – 1400 об/мин.
Двигатели стали более компактными и тихими в работе. Более того, их вес
уменьшился на 10% (100 кг). Межсервисный интервал увеличен до 120 тыс.
км. Экономичность повысилась на 5%: средний расход топлива теперь не превышает
186 г/кВт.ч. Как известно, около 23% всех эксплуатационных расходов на
магистральный тягач с прицепом приходится именно на приобретение горючего.
Не забыли конструкторы и о грядущих экологических нормах. Несмотря на
то, что новые турбодизели пока отвечают требованиям Евро 3, они могут
быть приведены в соответствие к Евро 4 и даже Евро 5. Интересно, что при
этом не предусмотрено применение внедряемой сегодня многими производителями
технологии по очистке выхлопных газов – SCR. Все что надо мотористам фирмы
MAN – продвинутый непосредственный впрыск Common Rail, система рециркуляции
отработанных газов – EGR и не требующий обслуживания каталитический нейтрализатор
с сажевым фильтром PM-Kat.
Ноу-хау конструкции
Моторный блок (блок цилиндров с головкой и картер) нужно было сделать
легче и в то же время прочнее, более приспособленным к повышенным нагрузкам.
При разработке использовался метод предельных элементов FEM (Finite Elements
Method).
Блок цилиндров выполнен из нового сплава СJV-450. Он изготавливается
путем переплавки магния и отличается повышенной по сравнению с обычным
серым чугуном прочностью – 300 – 500 H/мм кв. Более крепкий материал позволил
увеличить давление процесса сгорания.
Для облегчения веса в конструкции двигателя активно используется алюминий.
Из «крылатого металла» сделана центральная топливная магистраль системы
Common Rail, патрубки системы охлаждения, картер маховика и коробки передач.
В конструкции газораспределительного механизма с верхним распредвалом
уменьшилось количество деталей. Шатуны на роликовых подшипниках характеризуются
меньшими потерями на трение. В отличие от предшественника, моторный тормоз
EVB интегрирован в газораспределительный механизм. Кстати, стандартно
устанавливаемый «горный» тормоз стал мощнее и развивает тормозное усилие
до 270 кВт.
На турбодизелях D20 применена система непосредственного впрыска топлива
Сommon Rail второго поколения от фирмы Bosch. К слову, раньше на коммерческие
автомобили такие двигатели не ставили. Высокое давление впрыска (до 1600
бар) на низких оборотах способствует более экономичному использованию
горючего. Топливо впрыскивается в несколько этапов: сначала небольшая,
так называемая прогревочная порция, затем все остальное. Момент впрыска,
давление и количество впрыскиваемого топлива определяет специальный компьютер
FFR. При помощи сенсоров он регистрирует положение педали акселератора
и в считанные миллисекунды подает команду исполнительным механизмам (триггерам)
соленоидов клапанов. Сам впрыск производится 6-сопловыми форсунками, улучшающими
качество распыливания топлива. Все важные системы двигателя контролируются
центральным блоком управления EDC7.
Моторы оснащаются системой рециркуляции отработавших газов EGR (Exhaust
Gas Recirculation). Последние, предварительно охлаждаясь, снова поступают
во впускной трубопровод. Таким образом уменьшается количество азота в
цилиндрах, что приводит к снижению температуры возгорания топливо-воздушной
смеси, а это сокращает количество твердых частиц.
Фирма MAN применяет запатентованную систему смазки и охлаждения двигателя.
Особое внимание уделено вопросам герметичности. Так, количество уплотнений
максимально уменьшено, благодаря чему снижается риск утечки масла и охлаждающей
жидкости. Cистема охлаждения блока цилиндров и головки у каждого своя,
притом они не связаны между собой. Входные и выходные отверстия расположены
по диагонали. Каналы системы охлаждения имеют большое поперечное сечение.
Все это дает возможность равномерно охлаждать каждый цилиндр.
Перед конструкторами нового двигателя была поставлена задача снизить
его вес и в то же время повысить надежность. Это повлекло за собой интенсивное
интегрирование вспомогательных частей (навески), что позволило свести
к минимуму количество разъемов в системах смазки и охлаждения. В результате
был установлен своеобразный рекорд – количество компонентов снижено на
25%.
В качестве примера можно привести масляный модуль, который выполняет
три функции смазки: фильтрацию масла, его охлаждение и очистку посредством
сепарации от прорвавшихся в картер газов.
После этого выхлопные газы могут быть поданы на турбокомпрессор системы
турбонаддува. Таким образом уменьшается риск выхода из строя компрессора
вследствие попадания на него масла.
Все магистральные тягачи MAN TG-A будут стандартно оснащаться подогреваемым
топливным фильтром-отстойником, что обеспечит защиту горючего от парафинизации
при низких температурах.
Можно с уверенностью сказать, что компания MAN разработала и запустила
в производство один из самых совершенных турбодизельных моторов для тяжелых
грузовиков. Ресурс в 1,5 млн. км – подтверждение использования в конструкции
передовых технологий. Причем хорошо проверенных: в ходе испытания автомобили
с новым «сердцем» прошли свыше 3,5 млн. км. До конца года планируется
изготовить более 12 тыс. новых моторов D20 Сommon Rail.
Семейство моторов MAN D20 Common Rail |
|