ООО «Уральский дизель-моторный завод» является крупным отечественным производителем дизельных силовых агрегатов повышенной мощности для локомотивов, судов, малых электростанций. Находится в г. Екатеринбурге. Входит в группу компаний «Синара».
Историческая справка
Основание Уральского (УДМЗ) связано с Великой Отечественной войной. В 1941 году в Екатеринбург были эвакуированы Харьковский завод №75 и моторный участок Кировского (Ленинградского) завода. На их базе было основано производство танковых силовых агрегатов В2-34.
После войны УДМЗ специализировался на выпуске мощных уникальных двигателей серии ДМ-21. Их использовали на БелАЗах, специализированной технике (в частности, в тракторах ЧТЗ Т-800 с силой тяги 75 т), в энергетических установках. В 90-х годах освоено изготовление дизелей для судов.
Вхождение Уральского дизель-моторного завода в структуру группы компаний «Синара» (2008 г.) способствовало модернизации производственных мощностей, открытию новых цехов, привлечению инвестиций. С 2012 года УДМЗ выпускает новую серию силовых агрегатов ДМ-185, соответствующих лучшим мировым образцам.
Конструирование новых моторов
К разработке дизелей семейства ДМ-185 Уральский дизель-моторный завод приступил в 2012 году. В рамках целевой федеральной программы предприятие подписало контракт с Минпромторгом на изготовление базовых образцов высокооборотных дизель-моторов нового поколения.
В короткие сроки была организована производственная площадка для выпуска узлов и компонентов, а также сборки силовых агрегатов. Помимо специалистов Уральского дизель-моторного завода, участие в разработке приняли Центральный НИИ дизелей, МГТУ, УФУ, германская инжиниринговая компания FEV. Всего в проекте задействовано более ста конструкторов, 30 инженеров, инвестиции превысили 2 млрд рублей. Столь плодотворное сотрудничество позволило воплотить в конструкции передовые инженерные решения.
Технические характеристики
На данный момент семейство ДМ-185 насчитывает 9 моделей двигателей с широким диапазоном мощностных характеристик (от 1000 до 4000 кВт) и 7 дизель-генераторов. Количество цилиндров варьируется от 6 до 20, в зависимости от модификации и области применения. В дальнейшем максимальную мощность некоторых моделей планируется довести до 6000 кВт.
Продукция
Первый высокооборотный 12-цилиндровый мотор тепловозного применения 12ДМ-185Т был собран в октябре 2014 года. Спустя месяц его подвергли всесторонним испытаниям, которые показали соответствие требуемым характеристикам.
Следующей на Уральском дизель-моторном заводе собрали 16-цилиндровую модификацию 16ДМ-185Т2 с двухступенчатым турбонаддувом мощностью 3740 кВт. Силовой агрегат предназначен для применения в тепловозостроении. В июле 2015 г. столь необходимый российскому машиностроению двигатель представили Председателю правительства Д. А. Медведеву на форуме «Иннопром».
Параллельно шла работа над мотором 12ДМ-185А для карьерных самосвалов-гигантов БелАЗ. Этот проект имеет широкие перспективы в рамках межгосударственного сотрудничества стран Таможенного союза. Он призван снизить зависимость от иностранной карьерной техники и импортных комплектующих.
Производственный комплекс
На Уральском дизель-моторном заводе проводится широкомасштабная программа модернизации. Старые производственные корпуса были отремонтированы снаружи и внутри. Частично заменено оборудование, обновлена испытательная станция. Создано 100 высококвалифицированных рабочих мест.
Гордостью завода стал современный участок для сборки, обкатки моторов ДМ-185 и дизель-генераторов, временного хранения продукции. Здесь смонтированы высокоточные измерительные комплексы для контроля параметров компонентов двигателей.
Кроме того:
- Проведена модернизация всех инженерных систем.
- Оптимизирована производственная логистика.
- Вдвое увеличены производственные мощности - до 300 единиц.
- Обновлено складское оборудование.
- Построены моечно-окрасочные камеры.
- Модернизированы старые и установлены новые мостовые краны, снабженные системой радиоуправления.
На участке опытной сборки установлены универсальные стенды для изготовления силовых агрегатов. Многотонные изделия с легкостью перемещаются по цеху с помощью транспортных систем на воздушных подушках, управляемых одним рабочим.
Испытательная станция
Качество собранных моторов проверяется на уникальных автоматизированных стендах. В ходе реконструкции испытательной станции введено современное оборудование. Это:
- Инженерный блок, размещенный рядом с участками производства и испытания.
- Исследовательский стенд для 1-цилиндровых моторов мощностью до 408 кВт.
- Стенды функциональных и ресурсных испытаний для двигателей и генераторов мощностью 3000-4000 кВт.
Уральский дизель-моторный завод: отзывы
Заводчане отмечают достойный уровень заработка (особенно у высококвалифицированных сотрудников), условия труда на обновленных участках сравнимы с таковыми на европейских предприятиях. Внедрение механизации и установка нового оборудования облегчили труд рабочих.
Сегодня УДМЗ представляет собой образец современного предприятия, где в равной мере уделяется внимание производительности труда, качеству продукции, условиям работы, производственной культуре и технике безопасности. Неудивительно, что завод является желанным местом работы как для представителей рабочих профессий, так и для инженерно-технического персонала.
Согласно сложившимся представлениям, дизельные двигатели производят много шума, неприятно пахнут и не дают нужной мощности. Считается, что они пригодны лишь для грузовых автомобилей, фургонов и такси. Возможно, в 1980-х гг. все было так, однако с тех пор ситуация в корне поменялась. Дизельные двигатели и органы управления системами впрыска топлива стали гораздо более совершенными. В 1985г. в Великобритании было продано почти 65 000 автомобилей с дизельными двигателями (примерно 3,5% от общего количества проданных автомобилей). Для сравнения, в 1985г. было продано всего 5380. (данные, вероятно, для рынка США).
Основные части дизельного двигателя должны быть прочнее, чем части двигателя, работающего на бензине.
Зажигание. Для зажигания не требуются искры, т.к. смесь воспламеняется под действием компрессии.
Запальные свечи. Нагревают камеру сгорания при холодном старте.
Многие дизельные двигатели были созданы на основе бензиновых двигателей, однако их основные детали обладают повышенной прочностью и способны выдерживать высокое давление.
Топливо попадает в двигатель за счет нагнетательного насоса с дозатором, который обычно прикреплен к боку блока цилиндров. В системе не используется электрическое зажигание.
Основным преимуществом дизельных двигателей перед бензиновыми является снижение эксплуатационных расходов. Дизельные двигатели обладают большей эффективностью за счет сильной компрессии и низкой стоимости топлива. Разумеется, цены на дизель могут варьироваться, поэтому автомобиль с дизельным двигателем обойдется вам дорого, если вы живете в регионе с высокими ценами на дизельное топливо. Кроме того, таким автомобилям реже требуется техобслуживание, однако замена масла для них организуется чаще, чем для автомобилей, которые работают на бензине.
Повышение мощности
Основным недостатком дизельных двигателей является их малая мощность по сравнению с бензиновыми двигателями равного объема.
Эту проблему можно решить, просто увеличив объем двигателя, однако зачастую это приводит к значительному утяжелению автомобиля.
Некоторые производители снабжают свои двигатели турбонагнетателями, чтобы повысить их конкурентоспособность. К примеру, производством турбодизелей занимаются Rover, Mercedes, Audi и VW.
Как работают дизельные двигатели
Впуск
При движении поршня вниз по цилиндру открывается впускной клапан, впускающий воздух.
Компрессия
Когда поршень доходит до нижнего основания цилиндра, впускной клапан закрывается. Поршень поднимается, сжимая воздух.
Зажигание
Топливо впрыскивается в цилиндр, когда поршень доходит до верхнего основания. При этом топливо воспламеняется и снова приводит поршень в движение.
Выпуск
На обратном пути поршень открывает клапан выпуска, и отработанный газ выходит из цилиндра.
Четырехтактные дизельный и бензиновый двигатели работают по-разному, несмотря на то, что в их состав входят одинаковые компоненты. Основное отличие заключается в способе зажигания топлива и управления получаемой в результате энергией.
В двигателе, работающем на бензине, смесь воздуха и топлива зажигается от искры. В дизельном двигателе топливо воспламеняется под действием сжатого воздуха. В дизельных двигателях воздух сжимается в среднем в соотношении 1/20, в то время для бензиновых двигателей - это соотношение в среднем равно 1/9. Такое сжатие сильно нагревает воздух до температуры, достаточной для мгновенного воспламенения топлива, поэтому при использовании дизельного двигателя нет нужды в искрах или других способах зажигания.
Бензиновые двигатели поглощают очень много воздуха за один такт поршня (конкретный объем зависит от степени открытия отверстия дросселя). Дизельные двигатели всегда поглощают один и тот же объем, который зависит от скорости, при этом воздухопровод не оснащен дросселем. Его перекрывает один впускной клапан, а в двигателе отсутствует карбюратор и дисковый затвор.
Когда поршень достигает нижнего основания цилиндра, впускной клапан открывается. Под действием энергии от других поршней и импульса от махового колеса поршень отправляется к верхнему основанию цилиндра, сжимая воздух примерно в двадцать раз.
Как только поршень достигает верхнего основания, в камеру сгорания впрыскивается тщательно отмеренный объем дизельного топлива. Нагретый при сжатии воздух мгновенно воспламеняет топливо, которое расширяется при сгорании и снова отправляет поршень вниз, поворачивая коленчатый вал.
Когда поршень двигается вверх по цилиндру на такте выпуска, выпускной клапан открывается, позволяя отработанным и расширившимся газам выйти в выхлопную трубу. В конце такта выпуска цилиндр снова готов к новой порции свежего воздуха.
Конструкция дизельного двигателя
Дизельный и бензиновый двигатель состоят из одинаковых частей, которые выполняют одни и те же функции. Тем не менее, части дизельного двигателя обладают повышенной прочностью, т.к. они призваны выдерживать большую нагрузку.
Стенки блока дизельного двигателя обычно намного толще стенок блока бензинового двигателя. Они укреплены дополнительными решетками, которые блокируют импульсы. Помимо этого, блок дизельного двигателя эффективно поглощает шумы.
Поршни, шатуны, валы и крышки корпуса подшипников изготавливаются из самых прочных материалов. Головка цилиндра дизельного двигателя имеет особый вид, связанный с формой форсунок, а также формами камеры сгорания и вихрекамеры.
Впрыск
Для плавной и эффективной работы любого двигателя внутреннего сгорания требуется правильная смесь воздуха и топлива. Для дизельных двигателей эта проблема особенно актуальна, т.к. воздух и топливо подаются в разное время, смешиваясь внутри цилиндров.
Впрыск топлива в двигатель может быть прямым и непрямым. По сложившейся традиции чаще используется непрямой впрыск, т.к. он позволяет создавать вихревые потоки, которые смешивают топливо и сжатый воздух в камере сгорания.
Прямой впрыск
При прямом впрыске топливо опадает прямо в камеру сгорания, расположенную в головке поршня. Такая форма камеры не позволяет смешивать воздух с топливом и поджигать получившуюся смесь без жесткого стука, характерного для дизельных двигателей.
В двигателе с непрямым впрыском обычно присутствует небольшая спиральная вихрекамера (форкамера). Перед попаданием в камеру сгорания топливо проходит через вихрекамеру, и в нем образуются вихревые потоки, обеспечивающие лучшее смешивание с воздухом.
Недостатком такого подхода является то, что вихрекамера становится частью камеры сгорания, а значит, вся конструкция приобретает неправильную форму, вызывает проблемы при сгорании и негативно влияет на эффективность работы двигателя.
Непрямой впрыск
При непрямом впрыскивании топливо попадает в небольшую форкамеру, а оттуда - в камеру сгорания. В результате конструкция приобретает неправильную форму.
Двигатель с прямым впрыском не оборудован вихрекамерой, и топливо прямиком попадает в камеру сгорания. При проектировании камер сгорания в головке поршня инженеры должны уделять особое внимание их форме, чтобы обеспечить достаточную силу вихрей.
Запальные свечи
Чтобы разогреть головку блока цилиндров и блок цилиндров перед холодным стартом, в дизельных двигателях используются запальные свечи. Короткие и широкие свечи являются составной частью электросистемы автомобиля. При включении питания элементы в свечах очень быстро нагреваются.
Запальные свечи включаются при особом повороте колонки рулевого управления или с помощью отдельного переключателя. В последних моделях свечи выключаются автоматически, как только двигатель разогревается и разгоняется до скорости, превышающей скорость холостого хода.
Управление скоростью
В отличие от бензиновых двигателей, в дизельных двигателях отсутствует дроссель, поэтому объем потребляемого ими воздуха остается неизменным. Частота вращения двигателя определяется только объемами топлива, впрыскиваемого в камеру сгорания. Чем больше топлива, тем больше энергии выделяется при сгорании.
Педаль газа подключена к датчику в система зажигания, а не к дросселю, как в автомобилях, которые работают на бензине.
Для остановки дизельного двигателя по-прежнему необходимо повернуть ключ зажигания. В бензиновом двигателе при этом исчезает искра, а в дизельном - отключается соленоид, отвечающий за подачу топлива в насос. После этого двигатель расходует оставшееся в нем топливо и останавливается. По факту, дизельные двигатели останавливаются быстрее, чем бензиновые, потому что высокое давление сильно замедляет ход.
Как заводится дизельный двигатель
Дизельные двигатели, подобно бензиновым, заводятся при включении электромотора, запускающего цикл сжатия и воспламенения. Тем не менее, при низкой температуре дизельные двигатели заводятся с трудом, потому что сжатый воздух не разогревается до температуры, необходимой для воспламенения топлива.
Для решения этой проблемы производители изготавливают запальные свечи. Запальные свечи представляют собой питаемые от батареи электроотопители, которые включаются за несколько секунд до запуска двигателя.
Дизельное топливо
Топливо, используемое в дизельных двигателях, сильно отличается от бензина. Оно не проходит очистку, а потому представляет собой вязкую тяжелую жидкость, которая испаряется довольно медленно. Благодаря этим физическим свойствам дизельное топливо иногда называют дизельным маслом или мазутом. В сервисных центрах и на заправках автомобили, работающие на дизельном топливе, часто называют дервами (от diesel-engined road vehicles).
В холодную погоду дизельное топливо быстро густеет или даже замерзает. Кроме того, в нем содержится небольшое количество воды, которая также может замерзнуть. Все виды топлива поглощают из атмосферы воду. Более того, она нередко проникает в подземные резервуары. Допустимое содержание воды в дизельном топливе - 0,00005-0,00006%, т.е. четверть стакана воды на 40 литров топлива.
Лед или водяная пробка может заблокировать топливопроводы и форсунки, что делает невозможной работу двигателя. Именно поэтому в холодную погоду можно увидеть водителей, которые пытаются подогреть топливопровод с помощью паяльника.
В качестве превентивной меры можно возить с собой дополнительный бак, однако современные производители уже добавляют в топливо примеси, которые позволяют использовать его при температуре выше -12-15°C.
В России, как и в любой промышленно развитой стране мира, моторостроение играет роль одного из ключевых факторов движущей силы автопрома. Мировой опыт моторостроения показывает, что технический уровень бензиновых и дизельных двигателей, их многообразие по размерности, эффективным показателям, а также качество и удешевление продукции существенным образом зависят от развития производства компонентов.
Самые современные отечественные двигатели
Сегодня дизелестроители выпускают двигатели с двумя типами систем питания: насос-форсунки и Common Rail. Последняя, как более перспективная, получила наибольшее распространение. Действенным средством повышения мощности и гибкости работы дизеля стал турбонаддув с промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.Переход к выполнению норм Евро-4 и выше требует применения системы рециркуляции отработавших газов в сочетании с фильтром-уловителем твердых частиц, а также системы селективной нейтрализации NOx (SCR), что при переходе на Евро-5 потребует организации сети заправок с предложением реагента типа AdBlue. Отечественный транспортный дизель в ближайшие годы будет обладать: удельной мощностью 35–40 кВт/л; оптимизированной конструкцией головки и блока цилиндров из чугуна; двухступенчатым турбонаддувом с или без промежуточного охлаждения наддувочного воздуха, гибкой системой впрыска топлива с давлением впрыска до 250 МПа, предпочтительно Common Rail, стандартизированными форсунками; приводом валов газораспределения со стороны маховика; встроенным моторным тормозом; оптимизированной системой контроля расхода воздуха и рециркуляции отработавших газов; фильтром частиц в базовой комплектации; системой SCR. Найдут применение валы газораспределения (один или два) в головке цилиндров и «открытый» фильтр.
Требования экологических норм Евро-4 и выше у бензиновых двигателей выполняются за счет применения электронных систем впрыска, более совершенных систем зажигания и использования каталитических нейтрализаторов двухблочной конструкции, применения катколлекторов. Газовые двигатели ныне составляют относительно небольшую долю по сравнению с бензиновыми и дизельными моторами. Газобаллонные автомобили могут получить распространение после организации широкой сети наполнительных станций. Серьезной проблемой является отставание российских предприятий по широкому спектру технологий для получения сложных заготовок моторного производства, таких как литье из высокопрочных чугунов и чугунов с вермикулярным графитом, стальное и биметаллическое литье, а также обработка поверхностей деталей химико-термическим, лазерным, плазменным методами. Не случайно развитие отечественного моторостроения все более зависит от западных поставщиков.
Современные двигатели УМЗ
Ульяновский моторный завод (УМЗ), входящий в «Группу ГАЗ», развернул производство бензиновых двигателей стандарта Евро-4. Ведется создание силовых установок Евро-5 с перспективой выполнения норм Евро-6. К числу отличий 4-цилиндрового 125-сильного мотора УМЗ-42164 (2,89 л) можно отнести: электронную педаль газа Delphi, топливные форсунки нового поколения той же Delphi, распредвал с оптимизированными фазами, регулятор разрежения картерных газов с маслоотделителем, комплексную микропроцессорную систему управления топливоподачей и зажиганием. В 2014 г. на УМЗ стали выпускать двигатели EvoTech 2.7 рабочим объемом 2,7 л мощностью 107 л. с. Это совместная разработка «Группы ГАЗ» и южнокрейской инжиниринговой компании Tenergy. Отличительные черты мотора: новая конструкция поршневой группы, камеры сгорания и блока цилиндров; усовершенствованный газораспределительный механизм; измененные системы охлаждения, питания, зажигания и смазки. Результат - увеличенный крутящий момент в широком диапазоне оборотов, надежная работа в жестких температурных условиях и сниженный на 10 % расход топлива. Двигатель соответствует нормам Евро-4 и Евро-5, его ресурс - 400 тыс. км. Ульяновские моторостроители первыми в России освоили серийное производство газобензиновых модификаций двигателей. Это 100-сильные агрегаты серии УМЗ-421647 ГБО (Евро-4) с микропроцессорной системой управления впрыском топлива и зажиганием. Дальнейшее развитие продуктовой линейки двигателей УМЗ связано с повышением экологичности и экономичности. При этом особый акцент сделают на развитии битопливных газовобензиновых модификаций.
На ОАО «Автодизель», также входящем в «Группу ГАЗ», выпускаются семейства среднелитражных рядных 4- и 6-цилиндровых двигателей ЯМЗ-534 (4,43 л) и ЯМЗ-536 (6,65 л). Агрегаты создавались для выполнения норм Евро-4, а в дальнейшем Евро-5 и выше. Их параметры находятся на уровне лучших зарубежных аналогов, а силовой диапазон составляет от 120 до 320 л. с. В конструкции моторов применяется система Electronic Common Rail System 2 фирмы Bosch, обеспечивающая давление впрыска 180 МПа с потенциалом до 200 МПа для выполнения стандарта Евро-5. Система рециркуляции отработавших газов (EGR) установлена непосредственно на двигателе, а механизм контроля над этим устройством интегрирован в систему управления двигателем. Турбокомпрессор оборудован клапаном перепуска газов на турбине, интеркулером типа «воздух-воздух» и встроенным маслорадиатором. Двигатель ЯМЗ-534, это L-образный четырехцилиндровый дизель семейства ЯМЗ-530, производства Ярославского моторного завода. Новое семейство многоцелевых дизельных двигателей ЯМЗ-530 выпуcкается в четырехцилиндровом и шестицилиндровом исполнении. Серия ЯМЗ-534 разработана на Автодизеле "с нуля", при участии известной инжиниринговой компании AVL List. ЯМЗ-534 относится к средним рядным дизелям, первый серийный мотор такого рода на территории России. Надо сказать, что в модельном ряду уже был четырехцилиндровый дизель ЯМЗ-204 (снят с производства более 20 лет назад), но в отличии от двигателя ЯМЗ-534, он относился к тяжелым дизелям и не имел турбонаддува. Базовой моделью является мотор ЯМЗ-5340, он представляет собой рядный четырехтактный дизель с турбонаддувом. Более поздние модификации двигателя ЯМЗ-5340, силовые агрегаты ЯМЗ-5341, ЯМЗ-5342 и ЯМЗ-5344, конструктивно выполнены аналогично базовой модели. Данные двигатели покрывают мощностной диапазон от 136 до 190 л.с., различаются только регулировками топливной аппаратуры за счет изменения параметров настройки электронного блока управления (ЭБУ). ЯМЗ-534 CNG это перспективный двигатель Ярославского моторного завода, спроектирован для работы на газе. Газовый двигатель ЯМЗ-534 CNG создан при участии канадской компании Westport – признанного мирового лидера по разработке газовых систем для транспорта. Двигатели ЯМЗ-534, их модификации и комплектации предназначены для установки на автомобили МАЗ, Урал, ГАЗ и ГАЗон NEXT на газовом топливе, а также автобусы ПАЗ. Ресурс моторов достигает 800–900 тыс. км пробега.
Вместе с тем локализация производства упомянутых моторов до сих пор не превышает 25 %. Важнейшие детали и системы поступают из-за рубежа. «Автодизель» в содружестве с компанией Westport разработал и выпускает линейку газовых двигателей, работающих на сжатом метане. Эти модели (Евро-4) обладают техническими и потребительскими преимуществами базового семейства ЯМЗ-530.
Двигатель ЯМЗ-536
Базовый двигатель серии ЯМЗ-536, семейства ЯМЗ-530. Входит в состав семейства шестицилиндровых L-образных дизелей производства Ярославского моторного завода. Дизель рядный, четырехтактный с воспламенением от сжатия, с непосредственным впрыском, с жидкостным охлаждением, с наддувом и охлаждением наддувочного воздуха в теплообменнике типа "воздух-воздух". Дизельные моторы ЯМЗ-536 выпускаются без коробки переключения передач и сцепления. Имеются три дополнительные модификации: ЯМЗ-536-01 - комплектация под установку компрессора кондиционера; ЯМЗ-536-02 - комплектация с возможностью подключения ретардера; ЯМЗ-536-03 - комплектация под установку компрессора кондиционера с возможностью подключения ретардера. Двигатель ЯМЗ-536 используется в качестве силового агрегата техники МАЗ: грузовые автомобили, самосвалы, шасси автомобильные, тягачи с колесной формулой 4х2, 4х4, 6х2, 6х4, 6х6, 8х4 полной массой до 36 т, а также автопоезда на их базе массой до 44 т.
На «Автодизеле» выпускаются рядные 6-цилиндровые турбодизели ЯМЗ-6511 и ЯМЗ-651 (11,12 л) мощностью 362 и 412 л. с. соответственно. Для достижения параметров Евро-4 применены система Common Rail типа CRS 2 с электронным управлением подачей топлива EDC7 UC31, обеспечивающая давление впрыска топлива 160 МПа, система EGR и РМ-САТ (глушителя-нейтрализатора), доработаны системы охлаждения и наддува.
В арсенале предприятия имеются V-образные 6-цилиндровые дизели ЯМЗ-6565 (11,15 л) и 8-цилиндровые ЯМЗ-6585 (14,86 л). Для выполнения норм Евро-4 применены топливная аппаратура Common Rail на базе топливоподающего насоса высокого давления ЯЗДА и система SCR. Мощность «шестерок» составляет 230–300 л. с., а «восьмерок» - 330–450 л. с. Если говорить о дальнейшем развитии модельного ряда двигателей ЯМЗ, то в планах компании в ближайшие годы освоение выпуска двигателей мощностью от 130 до 1000 л. с., работающих на всех видах топлива.
Современные моторы ЗМЗ
Заметное место в производственной программе Заволжского моторного завода занимают двигатели, отвечающие стандарту Евро-4. На бензиновых 4-цилиндровых моделях ЗМЗ-40905.10 и ЗМЗ-40911.10 (2,7 л) мощностью соответственно 143 и 125 л. с. применены впрыск топлива во впускные каналы головки цилиндров, датчик абсолютного давления, топливная рампа с форсунками двухпоточного распыления, система вентиляции с подачей картерных газов в ресивер и привод газораспределительного механизма зубчатыми цепями.
4-цилиндровый дизель ЗМЗ-51432.10 (2,235 л) с отдачей 114 л. с. оборудован непосредственным впрыском, турбонаддувом, интеркулером, системой Common Rail фирмы Bosch с максимальным давлением впрыска 145 МПа, охлаждаемой системой EGR.
Бензиновый V-образный 8-цилиндровый ЗМЗ-52342.10 (4,67 л) мощностью 124 л. с. оснащен системой коррекции состава топливной смеси. В нынешнем году на заводе начата подготовка производства двигателей экологического стандарта Евро-5. Речь идет о бензиновых 4-цилиндровых ЗМЗ-40906.10 для автомобилей УАЗ, двухтопливных (газ-бензин) 8-цилиндровых ЗМЗ-5245.10 для автобусов ПАЗ и газовых 4-цилиндровых ЗМЗ-409061.10 для грузовика компании «БАУ-РУС». Причем битопливный двигатель будет работать на бензине, сжатом или сжиженном газе. Начать серийное производство этих моторов планируется в январе 2016 года.
Двигатели ТМЗ
Тутаевский моторный завод (ТМЗ) сосредоточен на выпуске V-образных 8-цилиндровых дизелей рабочим объемом 17,24 л. Технические особенности самого современного 500-сильного двигателя ТМЗ-864.10 (Евро-4) заключаются в применении индивидуальной 4-клапанной головки цилиндров, поршней с полостным охлаждением маслом, вставок под верхнее поршневое кольцо из жаропрочного чугуна. Мотор снабжен системой Common Rail, регулируемым турбонаддувом с интеркулером, системой EGR, встроенным водомасляным радиатором и замкнутой системой вентиляции картера.
В ближайшей перспективе будет решена задача по созданию новых моторов экологического класса Евро-4 мощностью до 700 л. с. На заводе готовы создать двигатели уровня Евро-5, но для этого потребуется закупка зарубежных комплектующих, т.к. системы впрыска топлива, развивающие давление 160 МПа, и электронные системы управления работой двигателя в России практически не выпускаются.
Двигатели КАМАЗА
На Камском автозаводе освоили выпуск линейки V-образных 8-цилиндровых дизелей уровня Евро-4 мощностью от 280 до 440 л. с.
При разработке этих двигателей (размерность 120х120 и 120х130 мм) выбор пал на систему Common Rail CRS фирмы Bosch с блоком управления EDC7 UC31. Цельнолитой картер маховика, наддув одним турбокомпрессором, цилиндропоршневая группа фирмы Federal Mogul и другие особенности позволили создать двигатели с возможностью дальнейшей модернизации.
В этих моделях обеспечено повышенное давление впрыска (существующие системы - 160 МПа, перспективные - до 250 МПа), регулирование давления впрыска в зависимости от условий эксплуатации автомобиля, точное дозирование с возможностью индивидуальной электронной регулировки, снижение уровня шума мотора. Ресурс - не менее 1 млн км пробега автомобиля. Семейства газовых двигателей (Евро-4) КАМАЗ-820.60 и КАМАЗ 820.70 рабочим объемом 11,76 л включают модели мощностью от 240 до 300 л. с. Моторы оснащены турбонаддувом, ОНВ, электронным управлением и системой обработки отработавших газов.
Для выполнения норм Eвро-5 КАМАЗ сделал упор на создание дизелей новой конструкции. Плодом совместной работы с рядом инжиниринговых фирм стало появление моторов мощностью от 280 до 550 л. с. В них нашли при- менение: система Common Rail с давлением впрыска 220 МПа; единая чугунная головка на каждый полублок вместо алюминиевых, нижние опоры коренных подшипников коленвала, объединенных в один блок; коренные и шатунные шейки коленчатого вала увеличенного диаметра. В то же время большое внимание на КАМАЗе уделяют сотрудничеству с фирмой Liebherr-International AG, которая поможет российской компании создать следующее поколение дизельных и газовых двигателей. Для этого КАМАЗ создаст современное производство в Набережных Челнах, а задача Liebherr - консультации по проектированию, монтажу и пуску в эксплуатацию технологического оборудования.
Новые рядные 6-цилиндровые двигатели рабочим объемом 12 л мощностью от 450 до 700 л. с. оснастят системами впрыска Common Rail и блоками управления производства Liebherr. Дизели будут соответствовать не только экологическим нормам Евро-5, но и обладать потенциалом выполнения требований стандарта Евро-6. У перспективных моторов КАМАЗ межсервисный интервал обслуживания будет увеличен до 150 тыс. км. Серийный выпуск двигателей запланирован на конец 2016 г.
Начать стоит с того, что КПД дизельного двигателя гораздо выше, чем у бензинового аналога. Проще говоря, этот мотор расходует гораздо меньше топлива. Подобного результата конструкторам удалось добиться за счёт создания уникальной конструкции.
Важно! Принцип работы дизельного двигателя сильно отличается от бензинового.
Безусловно, современные бензиновые двигатели обладают множеством разнообразных технологических инноваций. Достаточно вспомнить прямой впрыск. Несмотря на это, показатель полезного действия бензинового мотора составляет порядка 30 процентов. У дизеля этот же параметр достигает 40. Если же вспомнить турбонаддув, то цифра может дойти до 50%.
Неудивительно, что дизельные моторы постепенно завоёвывают Европу. Дорогой бензин стимулирует покупателей к покупке более экономичных машин. Производители в режиме реального времени отслеживают изменения в потребительских предпочтениях, внедряя соответственные коррективы в производственный процесс.
К сожалению, конструкция дизельного двигателя не лишена недостатков. Одним из самых существенных является большой вес. Безусловно, инженеры проделали огромный путь, постепенно уменьшая вес мотора, но у всего есть предел.
Дело в том, что в устройстве дизельного двигателя все детали должны быть подогнаны друг к другу максимально точно. Если в бензиновых аналогах допускается возможность небольшого люфта, то здесь всё по-другому. Как результат в самом начале внедрения технологии дизельные агрегаты устанавливали только на большие машины. Достаточно вспомнить те же грузовики начала прошлого века.
История создания
Тяжело себе представить, но первый работоспособный дизельный двигатель сконструировал инженер Рудольф Дизель ещё в XIX веке. Тогда в качестве топлива использовался обычный керосин.
С развитием технологии учёные стали экспериментировать. В результате, какие только виды топлива не использовались, чтобы достичь лучших результатов. К примеру, некоторое время моторы заправлялись рапсовым маслом и даже сырой нефтью. Безусловно, подобный подход не мог дать по-настоящему серьёзных достижений.
Многолетние изыскания привели учёных к идее использования мазута и солярки. Их низкая себестоимость и неплохая воспламеняемость позволили составить серьёзную конкуренцию бензиновым аналогам.
Внимание! Мазут и солярка делаются без применения сложных технологических процессов. Именно это является залогом их низкой цены. Фактически они представляют собой побочный продукт от переработки нефти.
Изначально системы впрыска топлива в устройстве дизельных двигателей были крайне несовершенны. Это не позволяло использовать агрегаты в машинах, которые работали на высоких оборотах.
Первые образцы автомобилей, оснащённых дизельными двигателями, появились в 20-х годах прошлого века. Это был грузовой и общественный транспорт. До этого моторы такого класса применялись только на стационарных станках или кораблях.
Лишь спустя 15 лет появились первые машины, которые работали за счёт дизельного двигателя. Несмотря на это ещё очень долго дизель, будучи мощным и имеющим иммунитет к детонации, не имел широкого распространения в автомобилестроении. Дело в том, что при наличии весомых преимуществ у агрегата был целый ряд недостатков, таких как повышенный шум при работе и большой вес.
Лишь в 70-х годах, когда начали расти цены на нефть, всё кардинально изменилось. Автомобилестроители и потребители устремили свои взоры к автомобилям, в своём устройстве, имеющим дизельные двигатели. Именно тогда впервые появились компактные дизели.
Дизельный двигатель
Устройство дизельного двигателя
Устройство дизельного двигателя состоит из четырёх основных элементов:
- цилиндров,
- поршней,
- топливной форсунки,
- впускного и выпускного клапана.
Каждый элемент конструкции выполняет свою задачу и имеет свои конструкционные особенности. В процессе развития данная технология дополнилась многими деталями, которые позволили добиться гораздо большей производительности, вот основные из них:
- топливная форсунка,
- интеркуллер.
Каждая из этих деталей позволила значительно увеличить КПД дизельного двигателя.
Принцип работы
Дизельный двигатель работает за счёт сжатия. Благодаря этому процессу жидкость под давлением попадает в камеру сгорания. Пропускными элементами служат форсунки инжектора.
Важно! Топливо попадает внутрь только тогда, когда воздух имеет нужную силу сжатия и высокую температуру.
Воздух должен быть достаточно горячим, чтобы топливо воспламенилось . Перед тем как попасть внутрь жидкость проходит через ряд фильтров, которые задерживают чужеродные частички, способные навредить системе.
Чтобы понять принцип работы дизельного двигателя нужно рассмотреть весь процесс подачи и воспламенения топлива от начала и до конца. На начальном этапе воздух подаётся через впускной клапан. При этом поршень движется вниз.
Некоторые впускные системы дополнительно обустраиваются заслонками. Благодаря им в конструкции создаётся два канала, через которые воздух попадает внутрь. В результате данного процесса происходит завихрение воздушных масс.
Внимание! Впускные заслонки могут быть открыты только при высокой частоте вращения коленвала.
Когда поршень достигает верхней точки, воздух сжимается в 20 раз. Предельное давление составляет порядка 40 килограмм на квадратный сантиметр. При этом температура доходит до 500 градусов.
Форсунка впрыскивает топливо внутрь камеры в строго заданном количестве. Воспламенение происходит исключительно из-за высокой температуры. Именно этот факт объясняет то, что в устройстве дизельного двигателя нет свечей. Мало того, система зажигания отсутствует как таковая.
Отсутствие в конструкции дроссельной заслонки позволяет развить большой крутящий момент. Но число оборотов при этом находится на стабильно низкой отметке. За один цикл может осуществляться несколько впрыскиваний жидкости.
Вниз поршень толкает давление расширяющихся газов. Результатом данного процесса является то, что поворачивается коленвал. Связующим звеном в данном микропроцессе является шатун.
Дойдя до нижней точки, поршень вновь поднимается вверх, тем самым выталкивая уже отработанные газы. Они выходят наружу посредством выпускного клапана. Такой рабочий цикл повторяется раз за разом в дизельном двигателе.
Чтобы снизить процент сажи в газах, которые выходят через выхлопную систему существует специальный фильтр. Он позволяет в значительной мере уменьшить вред, наносимый экологии.
Дополнительные узлы
Как работает турбина
Турбина в устройстве дизельного двигателя позволяет в значительной мере увеличить общую производительность системы. Тем не менее автомобильные инженеры не сразу пришли к этому решению.
Толчком к созданию турбины и внедрению её в общее устройство дизельного двигателя стало то, что топливо не успевает полностью сгореть, пока поршень движется к мёртвой точке.
Принцип работы турбины на дизельном двигателе заключается в том, что данный конструкционный элемент позволяет добиться полного сгорания топлива. Как результат мощность мотора существенно возрастает.
Устройство турбонагнетателя состоит из таких элементов:
- Два кожуха — один крепится на турбину, второй на компрессор.
- Подшипники представляют собой опору узла.
- Защитную функцию выполняет стальная сетка.
Весь цикл работы турбины дизельного двигателя состоит из следующих этапов:
- Воздух всасывается внутрь при помощи компрессора.
- Подключается ротор, приходящий в движение за счёт ротора турбины.
- Интеркуллер охлаждает воздух.
- Воздух проходит несколько фильтров и попадает внутрь через впускной коллектор. В конце данного действия клапан закрывается. Открытие происходит при завершении рабочего хода.
- Через турбину дизельного двигателя проходят отработанные газы, тем самым оказывая давление на ротор.
- На данном этапе скорость вращения турбины дизельного двигателя может достигать около 1500 оборотов в секунду. Это заставляет вращаться ротор компрессора посредством вала.
Этот цикл повторяется раз за разом. Благодаря использованию турбины мощность дизельного двигателя растёт.
Важно! За счёт охлаждения плотность воздуха возрастает.
Увеличение плотности воздуха позволяет подавать его в значительно большем количестве внутрь двигателя. Увеличение потока способствует тому, что топливо внутри системы полностью сгорает.
Интеркуллер и форсунка
Во время сжатия увеличивается не только плотность воздуха, но и его температура. К сожалению, это сильно влияет на долговечность дизельного двигателя. Поэтому учёными было придумано такое устройство, как интеркуллер. Он эффективно снижает температуру воздушного потока.
Важно! Интеркуллер работает при помощи охлаждения воздуха путём теплообмена.
В устройстве может быть одна или две форсунки. Их задача заключается в том, чтобы распылять и дозировать топливо. Принцип работы форсунки дизельного двигателя реализуется за счёт кулачка, который отходит от распределительного вала.
Внимание! Форсунки дизельного двигателя работают в импульсном режиме.
Итоги
За счёт использования новых технологий и дополнительных узлов дизельный двигатель позволяет добиться поразительного показателя полезного действия от сгорания топлива. Данный показатель достигает 40—50 процентов. Что почти в два раза больше, чем в бензиновом аналоге.
Машиностроительное предприятие по выпуску различных типов дизелей и дизель-генераторов для комплектации судов, тепловозов, применения в малой энергетике.
Источник: http://sinara-group.com/about/structure/stm/UDMZ/
Скворцов Петр Петрович – генеральный директор ООО «Уральский дизель-моторный завод».
История Уральского дизельно-моторного завода
Предприятие образовано в 2003 году при разделении дизель-моторного комплекса ОАО «Турбомоторный завод». В Группу завод вошел в 2008 году, в состав холдинга СТМ - в феврале 2010 года.
Госконтракты
В феврале 2012 года Уральский дизель-моторный завод выиграл конкурс Минпромторга РФ на участие в федеральной целевой программе «Национальная технологическая база».
Став участником подпрограммы «Создание и организация производства в Российской Федерации в 2011-2015 годах дизельных двигателей и их компонентов нового поколения» УДМЗ получил право на финансирование научно-исследовательских и опытно конструкторских работ (НИОКР) для разработки базовых образцов модельного ряда высокооборотных V-образных дизельных двигателей и испытательных стендов. Проект по разработке нового семейства дизельных двигателей мощностью 1000-3000 кВт получил название «Энергодизель», проект по разработке испытательных стендов - проект «Дизельстрой».
Для реализации поставленных задач УДМЗ заключил два контракта с государственным заказчиком работ - Минпромторгом РФ на выполнение НИОКР. Первый госконтракт направлен на разработку базовых образцов модельного ряда высокооборотных V-образных дизельных двигателей для дизель-генераторных установок магистральных тепловозов, пропульсивных комплексов морских и океанских судов, транспортно-технологических средств, контейнерных электростанций малой энергетики - в диапазоне мощностей 1000-3000 кВт.
Второй - на создание конструкций специализированных экспериментальных стендов для высокооборотных дизельных двигателей с частотой вращения от 1500 до 3000 оборотов в минуту для дизелестроительных производств. В результате выполнения НИОКР завод должен представить научно-технические отчеты, конструкторско-технологическую документацию и опытные образцы продукции, полностью соответствующие техническому заданию заказчика и не уступающие по своим техническим характеристикам передовым зарубежным аналогам.
В декабре 2012 года Уральский дизель-моторный завод завершил выполнение первого этапа государственных контрактов по проектам «Энергодизель» и «Дизельстрой».
Итоги госпроектов
В ходе реализации проекта «Энергодизель» УДМЗ провел аналитические и патентные исследования международного опыта по созданию и проектированию высокооборотных дизельных двигателей мощностью от 1 до 3 МВт и дизель-генераторов для магистральных тепловозов, морских, океанских судов и малой энергетики. Подготовил девять эскизных проектов на дизели и семь эскизных проектов на дизель-генераторы. Проведена сборка, изготовление и испытание двух макетных образцов.
В ходе выполнения проекта «Дизельстрой» проведены научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы (НИОКР) по созданию специализированных экспериментальных стендов для высокооборотных дизельных двигателей с частотой вращения от 1500 до 3000 оборотов в минуту. Планируется, что на трех стендах разного назначения будут проводиться испытания одноцилиндрового отсека дизельных двигателей и дизель-генераторных установок. Для выполнения этого этапа госконтракта специалистами УДМЗ были проведены аналитические и патентные исследования по разработке испытательных стендов среди ведущих дизелестроительных компаний как в России, так и за рубежом, разработаны эскизные, технические проекты, конструкторская документация, создана технология изготовления компонентов стендового оборудования, часть которого будет изготовлена на УДМЗ.
Продукция УДМЗ
- Модернизированные дизели: 6ДМ-21Л, 8ДМ-21Л, 12ДМ-21Л и дизель-генераторы для маневровых тепловозов: ДГ-500, ДГ-880Л, ДГ-882Л, ДГ-1400Л, ДГ-630Л
- Судовые автоматизированные дизель-генераторы: АДГ-630, АДГ-1000, АДГ-1000НК, АДГ-1600