1. Главная
2. Промышленные дизельные двигатели
3. Yuchai
4. Yuchai YCTD20840-G31

Дизельный двигатель Yuchai YCTD20840-G31

Промышленный дизельный 6-ти цилиндровый двигатель Yuchai YCTD20840-G31 объемом 19,60 литра, номинальной мощностью 561 кВт, для дизель-генераторных установок. 

Для дизельных генераторов 500 кВт используются двигатели Yuchai серии YCTD20 (YC6TD), модель YCTD20840-G31. Предыдущая версия этой модели называлась YC6TD840L-D31.

Серия двигателей YCTD20 была самостоятельно разработана инженерами Yuchai в начале 2000-х годов на основе передовых мировых технологий индустриального дизелестроения. В 2018 году вышло глубоко модернизированное поколение этой платформы.

Двигатели YCTD20 были спроектированы специально для работы в качестве привода дизель-генераторных установок, тяжелой спецтехники, а также в качестве главных и вспомогательных судовых двигателей. Архитектура этих моторов базируется на классических, проверенных временем инженерных решениях.

Блок цилиндров YCTD20 с развитыми ребрами жесткости отлит из специального высокопрочного чугуна, легированного хромом, никелем и молибденом, который обладает повышенным сопротивлением к усталостным деформациям при длительных циклических нагрузках.

Блок цилиндров выполнен с «глубокой юбкой» – нижняя плоскость разъема блока с поддоном опущена далеко ниже центральной оси коленчатого вала. Это образует мощный замкнутый силовой пояс вокруг коренных опор коленвала, превращая нижнюю часть картера в жесткий силовой каркас, который эффективно противостоит крутильным деформациям под пиковыми нагрузками.

На боковых стенках блока выполнены специальные смотровые технологические окна, закрытые съемными герметичными крышками. Это позволяет проводить инспекцию и замер зазоров шатунных вкладышей без полного демонтажа и разбора всего двигателя.

Каждый цилиндр закрыт собственной индивидуальной чугунной головкой, которая крепится к блоку 4 болтами, что обеспечивает оптимальное равномерное и симметричное распределение прижимного усилия.

Каждая отдельная головка имеет небольшие линейные размеры, поэтому ее собственное внутреннее термическое расширение минимально и не вызывает деформаций (коробления), в отличие от длинной общей головки на все 6 цилиндров.

Индивидуальные головки блока цилиндров значительно упрощают проведение ремонта – относительно легкую головку гораздо проще демонтировать, чем снимать тяжелую общую ГБЦ, отсоединять всю навесную арматуру и нарушать герметичность всех остальных исправных цилиндров.

Каждая головка блока выполнена с 4 клапанами на каждый цилиндр, которые имеют суммарно большую площадь проходного сечения по сравнению с двумя клапанами большего диаметра. Это способствует более полному удалению остатков выхлопных газов на такте выпуска и наполнению цилиндра чистым воздухом на такте впуска.

Двигатель построен по схеме OHV (Over Head Valve) – распределительный вал находится внизу блока цилиндров рядом с коленчатым валом. Привод клапанов осуществляется при помощи длинных штанг, толкателей и коромысел. Распредвал расположен вблизи центра масс двигателя и главной масляной магистрали, что обеспечивает стабильное давление масла на опорных подшипниках и минимизирует изгибающие нагрузки. Схема OHV традиционно применяется для тяжелых промышленных дизелей, которые предназначены для работы на невысоких оборотах, при которых инерция или деформация длинных штанг не способна оказать влияние на точность фаз газораспределения.

Каскад шестерен привода газораспределительного механизма расположен в задней части блока на массивной литой плите, которая жестко крепится к торцу блока цилиндров через силовой фланец на болты. Такой силовой мост представляет собой не просто набор шестерен для привода ГРМ и ТНВД, а полноценный структурный элемент конструкции, дополнительное ребро, которое увеличивает жесткость блока цилиндров.

Расположение привода со стороны маховика существенно повышает точность фаз газораспределения и увеличивает ресурс узла за счет того, что инерция массивного маховика гасит крутильные колебания, которые коленчатый вал передает на шестерни механизма.

В стандартных зубчатых передачах зубья имеют эвольвентный профиль. Наиболее простое определение эвольвенты — это траектория точки на конце натянутой нити, которая либо наматывается на исходную кривую (катушку), либо разматывается с неё. Точка зацепления между двумя зубьями с таким профилем скользит (перекатывается) по этой кривой по всему профилю зуба от основания к вершине, что позволяет равномерно распределить усилие по всей высоте профиля зубьев.

Однако в реальном мире валы и зубья шестерен не являются абсолютно жесткими, также свой вклад вносит температурное расширение. Поэтому математически строгая эвольвента не является идеальной формой для кромки зубьев шестерен реального шестеренчатого привода ГРМ. В реальных приводах с эвольвентным профилем нагрузка фактически распределяется неравномерно, что со временем может привести к выкрашиванию кромок зубьев.

Для двигателя YCTD20 инженерами был рассчитан новый модифицированный профиль зубьев косозубых шестерен. На микроскопическом уровне зубья получили слегка «бочкообразную» форму, такое изменение микрогеометрии позволило зубьям входить в зацепление гораздо плавнее, без микроударов, что убрало характерный металлический звон («вой» шестерен ГРМ), значительно снизило уровень механического шума двигателя и уменьшило трение. Благодаря равномерному распределению нагрузки по рабочей поверхности зуба и устранению кромочных напряжений значительно вырос ресурс всего распределительного механизма.

Цельнокованый стальной коленчатый вал YCTD20 выполнен с 12 массивными противовесами (полнобалансирный коленвал) – по два на каждое из шести колен (кривошипов). Каждая шатунная шейка зажата между собственными персональными балансирами. Такая конструкция позволяет полностью скомпенсировать центробежные силы и изгибающие моменты от вращающихся масс (шатунных шеек и нижних головок шатунов) прямо в точке их возникновения. Нагрузка не передается на соседние коренные подшипники и не выгибает коленвал дугой на высоких оборотах. Поскольку внутренние силы КШМ идеально уравновешены на уровне самого вала, они больше не передаются на чугунные стенки блока цилиндров. Блок не испытывает «микродыхания» и крутильного скручивания при каждой вспышке в цилиндре.

Коленчатый вал подвергается динамической балансировке вместе с маховиком, а его поверхность подвергается глубокому азотированию.

Азотирование – процесс химико-термической обработки поверхности стали, при котором верхний слой металла насыщается азотом в специальной печи при высокой температуре.

Это создает на шейках коленвала слой, который по твердости превосходит обычную закалку токами высокой частоты (индукционную закалку). Азотирование создает в поверхностном слое напряжения сжатия, это «запирает» микротрещины, не давая им развиваться, что значительно повышает выносливость вала при циклических нагрузках. Также увеличивается коррозионная стойкость, термостойкость и снижается склонность к задирам.

В двигателе YCTD20 применены усовершенствованные трехслойные (триметаллические) вкладыши (подшипники скольжения коленчатого вала) повышенной прочности. Они имеют стальную основу, промежуточный медно-свинцовый рабочий слой и антифрикционное покрытие. Такие вкладыши способны выдерживать пиковые давления в цилиндрах, обладают экстремальной усталостной прочностью и повышенным сопротивлением к задирам в моменты предельных нагрузок при работе на максимальной мощности.

Внешние стенки мокрых гильз цилиндров напрямую омываются охлаждающей жидкостью, что обеспечивает максимально эффективный и равномерный отвод тепла от стенок цилиндра, исключая появление локальных зон перегрева. В случае необходимости мокрые гильзы легко демонтируются и заменяются новыми, что позволяет полностью восстановить заводские параметры цилиндропоршневой группы без дорогостоящей расточки или замены всего блока.

Наружная стенка гильзы проходит поверхностное фосфатирование. Прочный наружный кристаллический фосфатный слой гильзы обладает высокой стойкостью к кавитационной эрозии.

В нижней точке сопряжения «блок – гильза» установлены специальные уплотнительные фторкаучуковые кольца-пояса. Фторкаучук полностью устойчив к агрессивной среде современных антифризов и сохраняет эластичность годами, гарантируя, что охлаждающая жидкость не попадет в масляный поддон.

Галерейное масляное охлаждение поршней обеспечивает эффективный отвод тепла из самой термически нагруженной зоны двигателя – донца поршня. Внутри картера (в основании каждого цилиндра) установлены специальные форсунки-распылители. Насос высокой производительности подает в них моторное масло под давлением. Масляная форсунка непрерывно бьет вертикально направленной струей в определенное входное отверстие в нижней части поршня.

Масло попадает внутрь поршня в специальный замкнутый канал (галерею), где циркулирует по кругу за счет возвратно-поступательного движения поршня (эффект коктейль-шейкера), и выходит через второе, выходное отверстие. Таким образом, масло омывает самую горячую зону (в районе поршневых колец и камеры сгорания), забирает избыточное тепло и стекает обратно в поддон картера. Это эффективно снижает температуру жарового пояса поршня, что предотвращает закоксовывание масла в канавках поршневых колец и защищает от залегания и пригорания колец.

Масляный радиатор интегрирован непосредственно внутрь литого корпуса масляного фильтра и крепится болтами к правой стороне блока цилиндров. Такое решение минимизирует количество внешних патрубков и полностью исключает риск утечки масла наружу.

В двигателе использована оригинальная запатентованная конструкция канавок и профиля поршневых колец и фторкаучуковых маслосъемных колпачков с оптимизированным усилием прижима. Усовершенствованная конструкция предотвращает попадание масла в камеру сгорания через направляющие клапанов, что позволило почти на 20% сократить расход моторного масла по сравнению с аналогичными китайскими двигателями того же класса.

Камеры сгорания поршней YCTD20 выполнены по запатентованной технологии типа «step-bowl» – «ступенчатая чаша». Это наиболее современная версия ꞷ-образной камеры, которая имеет ступенчатый профиль края.

Двигатель использует технологию прямого впрыска, форсунки расположены строго вертикально по центру, что обеспечивает симметричное распределение пламени по всем «ступенькам» поршня.

Такая особая конструкция камеры создает несколько эшелонов горения, что обеспечивает максимально полное сгорание, делает мотор мощнее, тише, экономичнее и значительно чище по выхлопу.

Двигатель YCTD20 оснащен топливной системой типа EUP (Electronic Unit Pump)–с индивидуальными электронно-управляемыми насосными секциями. Эта система представляет собой управляемый электронным блоком аналог традиционных насос-форсунок, где на каждый цилиндр приходится свой индивидуальный насос под электронным управлением, который приводится кулачками распредвала. Топливо поступает от индивидуальных насосов к форсункам по коротким трубкам высокого давления. Такая топливная система сочетает высокую надежность, приемистость и неприхотливость к качеству топлива.

Согласно результатам стендовых испытаний заявленный расчетный ресурс YCTD20 составляет 20.000 часов.

Двигатели YCTD16 используются в карьерных самосвалах большой грузоподъемности Zoomlion.

Дизельные генераторы с двигателями Yuchai YCTD16 обладают очень большим моторесурсом и подходят для постоянной работы при тяжелых нагрузках.

Диапазон мощности дизельных генераторов YCTD16: 450 кВт – 600 кВт.

Расшифровка обозначение моделей двигателя YCTD20840-G31:

YC – Yuchai,
TD – наименовании серии двигателей,
20 – объем двигателя (19,6 л.),
Тип промежуточного охлаждение наддувочного воздуха:
T – турбонаддув, AA – с промежуточным охлаждением типа «воздух-воздух»
840 – округленная максимальная мощность в л.с,
G – назначение для дизель генераторных установок (G-drive).
31 – экологический класс (Tier 3, China III).

Рейтинг надежности: ★★★★☆

 

Применяется в ДГУ серии: АД-500С-Т400 Yuchai.