Надежность в деталях: технологические пре-

Надежность в деталях: технологические преимущества нового двигателя MAN D3876



До 640 л. с. и 3 000 ньютон-метров с рабочим объемом
15,2 литра
Полный крутящий момент уже начиная с 930 оборотов
Новые конструктивные идеи, реализованные
в головке цилиндра, а также в системе охлаждения
и зажигания, увеличивают надежность
Ганновер, 24.09.2014
MAN Truck & Bus
Dachauer Straße 667
D-80995 München, Германия
Руководитель отдела
корпоративных коммуникаций
Недавно разработанный компанией MAN рядный шестицилиндровый
двигатель D3876 объемом 15,2 литра представляет собой мощный,
высокоэффективный и чрезвычайно надежный дизельный двигатель
для грузовых автомобилей, предназначенных для решения сложных
задач по транспортировке. Благодаря высокому крутящему моменту
от 2 500 до 3 000 ньютон-метров и мощности 520 и 560 л. с. (для грузовых автомобилей для междугородних перевозок и тяговых транспортных средств) и 640 л. с. (для большегрузных автомобилей) D3876
становится новой флагманской моделью в линейке двигателей MAN
Euro-6.
Andreas Lampersbach
Телефон: +49 89 1580-2001
Andreas.Lampersbach@man.eu
www.man.eu/presse
Рядный
шестицилиндровый
двигатель
D3876
разработан
в соответствии с той же концепцией, что и двигатели D20/D26,
и создан на базе высокопрочных материалов, которые доказали свое
преимущество, прослужив миллионы километров. К таким материалам
относится чугун с вермикулярным графитом (GJV450), из которого изготовлены блок цилиндров и головки цилиндров. Надежная геометрия
двигателя и коренных подшипников коленчатого вала также является
неоспоримым преимуществом.
Действуя в рамках данной концепции, при разработке модели D3876
инженеры компании MAN использовали весь опыт современного двигателестроения и реализовали многочисленные новейшие технические достижения. В результате двигатель D3876 является исключительно надежным силовым агрегатом, также обеспечивающим эффективное использование топлива. Сравнительные дорожные испытания
показали, что двигатель D3876 мощностью 560 л. с., созданный
Группа MAN является одним из ведущих европейский промышленных предприятий в области транспорта и
сопутствующего машиностроения, ежегодный оборот которого составляет ок. 15,7 млрд Евро (по данным на
2013 год). MAN предлагает грузовые автомобили, автобусы, дизельные двигатели, турбомашины, а также
специальные редукторы. По всему миру в компании работают в общей сложности около 53 500 человек.
Подразделения компании MAN удерживают ведущие позиции на своих рынках.
Страница 1/15
в соответствии с экологическим стандартом Euro-6, потребляет до 3 %
меньше топлива, чем аналогичный двигатель стандарта Euro-5 мощностью 540 л. с., — и при этом развивает крутящий момент на 200 Н м
выше. Это доказывает, насколько эффективен новый двигатель D38.
Новая трансмиссия MAN TGX D38: двигатель D3876 с коробкой передач MAN
TipMatic 2
Двухступенчатый газотурбинный нагнетатель
Двигатель D3876 производства MAN развивает значительный крутящий момент уже при низкой частоте вращения и демонстрирует высокую динамику разгона благодаря двухступенчатому турбонаддуву
с промежуточным охлаждением. Система наддува состоит из двух газотурбинных нагнетателей разного размера, подключенных друг
за другом. Меньший газотурбинный нагнетатель начинает работать
уже при низкой частоте вращения двигателя. При увеличении частоты
вращения и нагрузки его начинает поддерживать газотурбинный
нагнетатель низкого давления. Когда от двигателя требуется больше
мощности, газотурбинный нагнетатель низкого давления берет
на себя основную часть работы по нагнетанию. Благодаря такой системе наддува инженерам MAN удалось достичь идеального снабжения двигателя воздухом для сгорания топлива и тем самым обеспечить оптимальный крутящий момент в широком диапазоне частоты
вращения. Двигатель создает максимальный крутящий момент
в диапазоне частоты вращения от 930 до 1 350 об/мин. С одной стороны, данная характеристика позволяет двигаться на малых оборотах,
Страница 2/15
что обеспечивает экономию топлива на «длинных» передачах при
движении по автомагистралям. С другой стороны, высокую передачу
при подъеме можно сохранять дольше, не переключаясь на более
низкую передачу.
Двухступенчатая система наддува основана на проверенной технологии и имеет большой срок службы. Подобная концепция разгружает
компоненты газотурбинного нагнетателя, так как функциональная
нагрузка разделена между двумя нагнетателями, каждый из которых
производит только часть общей работы по нагнетанию давления.
MAN D3876 с двухступенчатым турбонаддувом и двухступенчатым охлаждением
воздуха наддува: нагнетатель низкого давления (1), промежуточный охладитель
воздуха для турбонагнетателя (2), нагнетатель высокого давления (3), основной
охладитель воздуха для турбонагнетателя (4)
Страница 3/15
Двухступенчатое охлаждение воздуха наддува с помощью низкотемпературного охладителя
Температура воздуха для турбонагнетателя оказывает большое влияние на сгорание топлива и тем самым влияет на эффективность двигателя, поскольку более холодный воздух содержит больше кислорода
в объемном соотношении. Двигатель MAN D3876 оснащен двухступенчатым охладителем воздуха наддува с собственным низкотемпературным контуром охлаждения. Основной охладитель воздуха наддува может охлаждать воздух для сгорания топлива до температур,
более низких, чем температура охлаждающей жидкости двигателя.
Кроме того, подобное непрямое охлаждение воздуха наддува
с помощью двух охладителей и двух контуров охлаждающей жидкости
делает возможной более высокую общую производительность
по охлаждению.
Еще одно преимущество двухступенчатого охлаждения воздуха наддува заключается в уменьшении тепловой нагрузки на газотурбинный
нагнетатель высокого давления. Подобная концепция обеспечивает
повышенную надежность и более долгий срок службы компонентов.
Давление впрыскивания аккумуляторной топливной системы
Common Rail до 2 500 бар
В двигателе D3876 компания MAN использует систему Common Rail
третьего поколения, обеспечивающую давление впрыска топлива
в цилиндр до 2 500 бар. Тем самым достигается более тонкое распыление топлива. Система позволяет осуществлять более точное впрыскивание
во всех
фазах
(предварительный,
основной
и дополнительный
впрыск).
Двигатель
рассчитан
на работу
с давлением
при
воспламенении
до 250 бар.
В сочетании
с убедительными характеристиками новой системы Common Rail при
сгорании достигается очень высокий КПД, что имеет решающее значение для обеспечения низкого расхода топлива. Кроме того, при сгорании образуется очень малое количество твердых частиц.
Страница 4/15
Давление впрыскивания аккумуляторной топливной системы Common Rail
до 2 500 бар: блок управления (1), топливный насос высокого давления (2),
Common Rail (3), инжекторы (4)
Высокопрочные материалы позволяют уменьшить вес на 160 кг
MAN
применяет
высокопрочный
материал
GJV450
(чугун
с вермикулярным графитом) для блока цилиндров и головки цилиндра.
Благодаря облегченной конструкции (например, картер маховика выполнен из алюминия с литыми кронштейнами опоры двигателя) инженерам компании MAN удалось достичь снижения веса примерно
на 160 килограммов по сравнению с самым мощным двигателем стандарта Euro-5 D28 V8. Таким образом, D3876 относится к самым легким
двигателям в своем классе мощности. Поддон для масла и крышка
головки цилиндров из пластика также способствуют облегчению конструкции двигателя D3876.
Материал поддона позволил создать запатентованную компанией
MAN структуру нижней части, напоминающую по своей форме паутину. Она служит для снижения уровня шума, рассеивая звуковые волны, в результате чего шум двигателя становится тише и приятнее
на слух.
Страница 5/15
Поддон для масла из ударопрочного материала с запатентованной структурой
для снижения шума
Страница 6/15
Новый подход к охлаждению деталей, подвергающихся высокой
нагрузке: система охлаждения по принципу «сверху вниз»
Головка цилиндра двигателя MAN D38 впервые оснащена системой охлаждения
по принципу «сверху вниз». Инжектор (1) и кольцо для седла клапана (2) охлаждаются в первую очередь.
В дизельном двигателе для грузовых автомобилей D3876 компания
MAN впервые применила систему охлаждения, в которой охлаждающая жидкость прокачивается через двигатель сверху вниз. Концепция
так называемого охлаждения по принципу «сверху вниз» предусматривает приоритетное охлаждение участков головки цилиндра, подвергающихся особо высокой термической нагрузке. В первую очередь
охлаждаются инжекторы, выпускные клапаны и кольца для седел клапанов, что способствует их лучшей сохранности.
Помимо того, система охлаждения по принципу «сверху вниз» обеспечивает высокую мощность и равномерное охлаждение всех цилиндров. Таким образом, данный метод гарантирует отсутствие точечных
пиковых температур и термического напряжения. Так как охлаждающая жидкость подается целенаправленно, двигатель имеет высокую
мощность на охлаждение при сравнительно низком объемном потоке
Страница 7/15
охлаждающей жидкости. Это положительно сказывается и на расходе
топлива, так как оптимальное направление потока охлаждающей жидкости позволяет насосу системы охлаждения работать при низкой потребляемой мощности.
Впервые — использование купольных клапанов в двигателе грузового автомобиля
Купольный клапан в двигателе MAN D3876: выпуклость тарелки клапана (1),
фаска клапана (2)
В модели D3876 впервые в дизельном двигателе грузового автомобиля был использован купольный клапан. Этот конструктивный элемент
предотвращает деформацию впускных и выпускных клапанов (по четыре на цилиндр) благодаря дополнительному усиливающему компоненту конструкции тарелки клапана, имеющему форму купола. При
каждом открытии и закрытии клапана, то есть бесчисленное количество раз за километр пути, клапаны выполняют ускорение
и торможение. Купольный элемент усиления конструкции тарелки клапана уменьшает деформацию клапана в области кольца для седла
клапана, которая может возникнуть из-за этого ускорения, практически
до нуля. Это повышает срок службы клапана и кольца для седла клапана и делает D3876 одним из самых надежных двигателей для грузовых автомобилей.
Страница 8/15
Стальные поршни уменьшают трение и повышают срок службы
Сила действия газов в цилиндре двигателя MAN D38 передается
на кованые стальные поршни. Это обеспечивает следующие преимущества. Благодаря значительной прочности легированной стали могут
использоваться поршни с меньшей высотой головки. В результате передача усилия на коленчатый вал от более короткого поршня через
более длинный шатун приближается к идеально вертикальной характеристике. Кроме того, благодаря компактной конструкции поршня
уменьшается площадь соприкосновения между поршнем и стенкой
цилиндра, что, соответственно, снижает трение. Уменьшение трения
влечет за собой снижение расхода топлива, а также увеличение срока
службы поршня и гильзы цилиндра.
Восемь болтов с цилиндрической головкой на цилиндр
Модель D3876 была сконструирована как двигатель высокой мощности, в котором используются восемь болтов с цилиндрической головкой на цилиндр для равномерного распределения усилия на гильзы
цилиндра.
Преимущество заключается в том, что гильзы цилиндра остаются под
давлением равномерно круглыми, практически не деформируясь. Тем
самым обеспечивается особо высокая герметичность между гильзой
цилиндра и поршневым кольцом. Благодаря этому уменьшается расход масла и увеличивается срок службы фильтрующего элемента для
частиц сажи. Благодаря равномерному прижиму прокладка головки
блока цилиндров меньше нагружается. Тем самым достигается прочность прокладки головки блока цилиндров на протяжении всего срока
ее службы.
Страница 9/15
Кованые стальные поршни с огневым кольцом (1), соединение восемью болтами с цилиндрической головкой (2)
Огневые кольца против масляного нагара
Еще одна конструктивная особенность двигателя D38 способствует
увеличению срока его службы: на верхнем конце гильз цилиндров
в прямоугольном пазе утоплены огневые кольца. Эти защитные кольца на верхнем конце гильзы цилиндра предотвращают попадание газообразных продуктов сгорания между поршнем и гильзой цилиндра
и сводят к минимуму отложения масляного нагара на жаровом поясе
поршня. Масляный нагар имеет свойство увеличивать износ материала. Таким образом, использование в двигателях MAN огневых колец
минимизирует износ гильзы цилиндра.
Герметичные жгуты проводов
Провода двигателя D38 впервые проложены в запененных жгутах.
Провода зафиксированы вспененным материалом таким образом, что
вибрации, негативно влияющие на материал во время длительной
эксплуатации, существенно уменьшаются. Это увеличивает срок
службы проводов; помимо того, они дополнительно защищены
от повреждений при монтажных работах в двигателе. Жгуты также
предохраняют провода от повреждений грызунами.
Страница 10/15
Блок управления давлением воздуха MAN для подачи большого
объема воздуха
Двухцилиндровый воздушный компрессор с регулируемым объемом подачи
воздуха и увеличенным рабочим объемом в двигателе D3876: привод (1), многодисковая муфта (2)
В моделях серии EfficientLine компания MAN использовала принцип
индивидуального
управления
дополнительными
устройствами
и оборудованием, обеспечивающий экономию топлива. Эта технология применяется и во флагманской модели серии — двигателе TGX
D38. В нем был оптимизирован блок управления давлением воздуха,
обеспечивающий подачу большого объема воздуха для применения
на грузовых автомобилях данного класса мощности. Для двигателя
D3876 компания MAN предлагает отключаемый двухцилиндровый
воздушный компрессор рабочим объемом 476 куб. см, что на 40 %
больше по сравнению с одноцилиндровым блоком управления давлением воздуха, установленным в двигателях меньшего объема.
Блок управления давлением воздуха APM включает воздушный компрессор только в тех случаях, когда необходимо создать давление
воздуха, — в ходе дальних перевозок компрессор может быть отклю-
Страница 11/15
чен в течение 90 % времени. Это уменьшает дополнительную нагрузку
на двигатель и способствует сокращению расхода топлива.
При повышенной потребности в подаче воздуха (то есть для многих
осей с пневматической подвеской или для использования при перевозке тяжелых грузов) можно выбрать еще более мощный, непрерывно работающий двухцилиндровый компрессор объемом 720 куб. см.
Мощный тормоз-замедлитель: EVB, Turbo EVB и Intarder 3
Будучи флагманской моделью серии, двигатель D3876 поставляется
на выбор с моторным тормозом EVB (Exhaust Valve Break) или с более
мощным тормозом Turbo EVB, который используется в первую очередь в большегрузных автомобилях. Обе модели первичного тормозазамедлителя обеспечивают высокую тормозную мощность в том числе
при низких скоростях движения. Тормоз EVB в двигателе D3876 особенно эффективен в среднем диапазоне частоты вращения
и развивает максимальную тормозную мощность 340 кВт при частоте
вращения 2 400 оборотов в минуту.
Модель Turbo EVB имеет тормозную мощность 600 кВт и предназначена для автомобилей большой грузоподъемности: выпускной коллектор (1), заслонки ОГ (2),
управляющий цилиндр (3), газотурбинный нагнетатель высокого давления (4)
Страница 12/15
Благодаря направленному наддуву при использовании тормоза
Turbo EVB достигается значительное увеличение тормозной мощности
двигателя — до 600 кВт при частоте вращения 2 400 оборотов
в минуту. При исключительно низкой нагрузке на систему охлаждения
направленный наддув обеспечивает очень высокую и постоянную
тормозную мощность тормоза-замедлителя 600 кВт, что является дополнительным фактором безопасности. С 2015 года эта система будет
поставляться вначале для автомобилей большой грузоподъемности,
а затем для прочих автомобилей, используемых на дорожном покрытии.
Низкие расходы на техническое обслуживание
К разработке двигателя D3876 уже на ранней стадии привлекались
эксперты по организации технического обслуживания, благодаря чему
удалось достичь оптимальных показателей удобства обслуживания
и ремонта двигателя. К примеру, доступ к приводу клапана обеспечивается без предварительного демонтажа воздушного фильтра. Благодаря расширенным возможностям диагностики системы впрыска топлива также предоставляется больше подробных данных, что уменьшает затраты на сервисно-техническое обслуживание автомобиля
на СТО.
При разработке модели D3876 компания MAN взяла на вооружение
хорошо зарекомендовавшие себя компоненты определенных конструктивных групп серии двигателей D20/D26. К ним относятся топливный фильтр, модули масляных фильтров с маслоотделителем,
насос системы охлаждения, дроссельная заслонка, управляющий цилиндр системы рециркуляции ОГ, привод вентилятора, коробки отбора
мощности, генератор, стартер и компрессор кондиционера. Тем самым
компании MAN удалось достичь для двигателя объемом 15,2 литра
преимуществ в сервисном обслуживании и ремонте, характерных для
двигателей меньшего объема. Помимо того, упрощается снабжение
этой модели двигателя запасными частями.
Страница 13/15
Система нейтрализации ОГ Euro-6 для D38
Чтобы обеспечить соблюдение чрезвычайно строгих норм токсичности
ОГ Euro-6, компания MAN использует в двигателе D3876 комбинацию
внешней рециркуляции ОГ высокого давления (AGR) с охлаждением,
установки селективной каталитической нейтрализации окислов азота
SCR, а также закрытой системы сажевых фильтров CRT. В отличие
от двигателей MAN меньшей мощности, подвергаемые рециркуляции
ОГ охлаждаются в два этапа. При этом они сначала попадают
в высокотемпературный охладитель системы EGR, который встроен
в систему охлаждения двигателя. После этого ОГ охлаждаются
в низкотемпературном охладителе системы EGR, входящем в систему
низкотемпературного контура охлаждения воздуха наддува.
Двухступенчатая рециркуляция ОГ в двигателе MAN D3876: клапан системы AGR
(1), высокотемпературный охладитель (2), низкотемпературный охладитель (3),
примешивание к охлажденному воздуху для турбонагнетателя (4)
Страница 14/15
Данная концепция обеспечивает 40 %-ную рециркуляцию ОГ
и вследствие этого чрезвычайно низкое количество выбросов вредных
веществ. Поэтому системе нейтрализации ОГ остается нейтрализовать меньше NOx. В результате уменьшается и без того незначительное использование присадки AdBlue® (почти на 60 % по сравнению
с решением Euro-5) — а это означает существенное снижение общих
эксплуатационных расходов. Кроме того, габариты компонентов глушителя шума ОГ являются очень компактными для такого большого
двигателя. Двигатель объемом 15,2 литра в модели TGX D38 из-за
своего рабочего объема имеет соответственно больший массовый
расход ОГ — при этом размеры глушителя шума ОГ такие же, как
и в автомобилях с двигателями D20 или D26. Поэтому в TGX D38 удалось реализовать такой же объем топливного бака.
Благодаря оптимизированному впрыску в аккумуляторной топливной
системе Common Rail и тем самым практически бездымному сгоранию
топлива сажевый фильтр для дизельного двигателя должен отфильтровывать меньше частиц сажи. Это обеспечивает очень низкое противодавление ОГ и положительно сказывается на расходе топлива.
Кроме того, как правило, нет необходимости в активной регенерации
сажевого фильтра. Таким образом, D3876 не требует впрыскивания
топлива на участке после двигателя. К сажевому фильтру для дизельного двигателя обеспечивается легкий доступ для работ по обслуживанию через сервисную дверцу. Фильтр следует заменять в сервисном
центре не ранее чем через 500 тысяч километров пробега.
Технические данные MAN D3876
Рабочий объем
15,2 литра
Диаметр цилиндра
138 мм
Ход
178 мм
Сжатие
18:1
Вес
1 345 кг
#MANiaa – В рубрике «Общественная жизнь» MAN информирует о
новостях Международной Автомобильной Ассоциации
Страница 15/15