ПОВЫШЕНИЕ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ОАО "АЛТАЙДИЗЕЛЬ"

В.А.Романенко, Г.С.Шаталов

Возникновение; предприятия относится к первой половине 50-х годов, когда начиналось наступление на целинные просторы Урала л Казахстана. Было принято решение о выпуске в Западной Сибири партии прицепных комбайнов С-6 на началах кооперации группы машиностроительных и металлообрабатывающих заводов, включая и вновь созданный Барнаульский комбайносборочный завод.

Предприятие непродолжительное время, с 1955 года по 1958, производило жатки и копнители. В 1956 году по решению правительства комбайносборочный завод преобразован в завод по выпуску двигателей и топливной аппаратуры - Алтайский моторный завод.

В 1959 году начат выпуск комбайнового 4-цилиндрового двигателя СМД-7 мощностью 55 л.с. по чертежам Харьковского завода "Серп и Молот". Одновременно конструкторским бюро завода был разработан новый 6-цилиндровый двигатель собственной конструкции А-01 мощностью 110 л.с. А в 1963 году уже успешно прошли государственные испытания этого двигателя, и с 1965 г. завод приступил к его выпуску. Параллельно с ним - к выпуску был подготовлен собственный 4-цилиндровый дизель А-41 мощностью 95 л.с. Модели А-01 и А-41 стали базовыми и были предназначены для комплектования, прежде всего, тракторов типа ДТ-75 и Т-4.

Этим было положено начало созданию двигателей собственной конструкции с большим количеством оригинальных инженерных решений, как в самой конструкции двигателя, так в технологии его производства.

Размерность указанных двигателей - D/S=130/140 мм - унифицирована с размерностью автомобильных двигателей Ярославского моторного завода типа ЯМЗ-236/238.

Четырехтактные дизельные двигатели типа А-41 и А-01М - жидкостного охлаждения с непосредственным впрыском топлива. Расположение цилиндров рядное, вертикальное. Двигатели разработаны на основе максимальной унификации по деталям и агрегатам.

Применение высокопрочных материалов, современных методов механической и термической обработки гарантирует высокую износостойкость и долговечность.

Блок-картер выполнен в виде чугунной отливки повышенной жесткости.

Коленчатый вал имеет закаленные шейки и галтели.

Головка цилиндров - из высоколегированного чугуна с запрессованными седлами клапанов впускного и выпускного тракта.

Расположение клапанов - верхнее.

Воздухоочиститель инерционномасляный трехступенчатый с фильтрующими элементами из пенополиуретана. С целью повышения качества очистки воздуха в настоящее время применяется воздухоочиститель двухступенчатый с бумажными фильтрующими элементами.

Система смазки - комбинированная, масло подается к трущимся деталям двигателя под давлением и разбрызгиванием.

В качестве масляного фильтра применяют полнопоточную центрифугу, на форсированных образцах в последнее время также устанавливается для улучшения очистки масла масляный фильтр с бумажными фильтрующими элементами.

Система охлаждения - жидкостная, с принудительной циркуляцией охлаждающей жидкости и охлаждением ее в радиаторе, установленном на агрегате вместе с двигателем.

Запуск двигателя осуществляется с помощью двухтактного пускового двигателя типа ПД-10У или П-350-1. На шестицилиндровых двигателях применяется для облегчения пуска двигателя декомпрессор и двухскоростной редуктор, для четырехцилиндровых дизелей - односкоростной редуктор.

Для запуска некоторых моделей двигателя применяется стартер СТ-142Б1 или 321.3708.

По требованию потребителя для гидропривода агрегатов машин применяются гидронасосы типа НШ-10, НШ-32.

С 1986 года начато освоение в серийном производстве двигателей второго поколения

- с турбонаддувом. Базовые двигатели 4-цилиндровые: Д-440 и Д-442; 6-цилиндровые

- Д-461. Применяются ТКР типа ТКР 7, ТКР 8,5 и ТКР 9.

Двигатели имеют мощность от 120 до 180 л.с. при номинальной частоте вращения коленчатого вала 1700-2000 мин^-1, за исключением дизелей, входящих в состав дизель-генераторных установок, имеющих частоту 1500 мин^-1.

В случае применения охладителей наддувочного воздуха двигатели форсируются: 4-цилиндровые до 160 л.с. и 6-цилиндровые - до 220 л.с.

С целью повышения надежности и, прежде всего, "газового стыка" двигателей с учетом их форсировки, заканчивается внедрение вместо блочных головок цилиндров - индивидуальных головок на каждый цилиндр.

Начато применение индивидуальных 4-клапанных головок цилиндров для форсировки 4-цилиндровых двигателей до 180-200 л.с. и 6-цилиндровых до 270-300 л.с.

Базовые двигатели с 4-клапанной головкой 4-цилиндровые - Д-4405, 6-цилиндровые - Д-4605.

В двигателях с 4-клапанными головками топливная форсунка расположена в центре камеры сгорания, в отличие от двигателей с 2-клапанной головкой, где она расположена по не центру. Указанное обстоятельство позволяет оптимизировать процессы смесеобразования, учитывая идентичность этих процессов для каждой струи топлива, выходящей из сопловых отверстий распылителя форсунки.

Повышение показателей рабочего процесса в дизелях с 4-клапанной головкой достигается как за счет улучшения процессов смесеобразования, так и за счет уменьшения потерь на газообмен и увеличение коэффициента наполнения цилиндра двигателя воздухом.

Для повышения надежности дизелей с турбонаддувом, учитывая возрастающие механические и особенно тепловые нагрузки, внедрен ряд конструктивных мероприятий, таких как:

- нирезисторная вставка в поршне двигателя под верхнее компрессионное кольцо;

- специальная форсунка в блок-картере для подачи масла на днище поршня с целью его охлаждения;

- противодымный пневмокорректор, устанавливаемый на регулятор топливного насоса высокого давления и предназначенный для согласования количества подаваемого в цилиндры дизеля топлива в зависимости от количества поступающего воздуха на переходных режимах работы дизеля или неисправном ТКР;

- отрицательный корректор регулятора, уменьшающий подачу топлива при работе дизеля при частоте вращения коленчатого вала ниже рекомендуемой;

- клапан электромагнитный топлива системы автоматической защиты дизеля, автоматически прекращающий работу дизеля за счет отключения подачи топлива при аварийной ситуации при падении давления масла в системах дизеля ниже нормы, увеличения температуры охлаждающей жидкости, "разносной" частоте вращения коленчатого вала;

- встроенный жидкостно-масляный теплообменник, улучшающий параметры охлаждения двигателя.

Для обеспечения высоких экономических и экологических показателей форсированных двигателей, кроме применения ТКР с высоким КПД и индивидуальных 2- и 4-клапанных головок цилиндров, проводится большой комплекс работ по совершенствованию топливоподающей аппаратуры, обеспечивающий интенсивный впрыск топлива с повышением максимального давления впрыска для безнаддувных дизелей в 1970 г. на уровне 330 кг/см² до 1000 кг/см² для дизелей, с наддувом в 2000 г.

Интенсификация впрыска достигается за счет обеспечения:

- увеличения хода плунжера ТНВД с 10 мм до 12, 14 и 15 мм;

- увеличения диаметра плунжера с 8,5 мм до 10 мм;

- применения втулок плунжера с 2 соосными впускными и отсечными окнами;

- уменьшения "конечных" объемов в насосе и форсунке;

- уменьшения диаметра иглы распылителя с 6 мм до 4,5 мм;

- повышения давления начала впрыска топлива со 150 кг/см² до 250 и 300 кг/см².

Для иллюстрации работ по совершенствованию рабочего процесса двигателей можно также отметить мероприятия:

- уменьшение надпоршневого зазора при ВМТ поршня до 1 мм;

- "поднятие" верхнего поршневого кольца до 18 мм от днища поршня;

- увеличение отношения объема камеры сгорания к объему сжатого воздуха в ВМТ поршня;

- работы по снижению механических потерь.

Комплекс упомянутых проведенных мероприятий позволил на лучших форсированных моделях дизелей ОАО "Алтайдизель" уменьшить удельный расход топлива на номинальном режиме с 185 г/(л.с.∙ч.) до 150 г/(л.с.∙ч.) и обеспечить экологические параметры на уровне требований Евро 2 при приемлемых механических и тепловых нагрузках: P_z ≤130 кг/см² и

t_oг ≤ 650° С.

При этом дизели типа Д-4605 имели наработку 10-12 тыс. часов в тяжелых условиях работы в карьерах в составе промышленного трактора Т-170 (ЧТЗ).

Аналогичный двигатель в составе опытного трактора АТЗ Т-250 прошел успешно сравнительные эксплуатационные испытания на сельскохозяйственных работах в паре с трактором "Челленджер-65" американской фирмы "Катерпиллер".

Благодаря хорошим, на уровне лучших зарубежных образцов, экологическим, экономическим и ресурсным показателям, алтайские двигатели пользуются большим спросом у заводов-производителей сельскохозяйственной техники.

Конкурентноспособность двигателей также возросла за счет внедрения модернизированных регуляторов ТНВД, обеспечивающих нетрадиционные внешние скоростные характеристики. Благодаря новым регуляторам завод освоил двигатели с повышенным запасом крутящего момента - так называемые дизели "постоянной" мощности (ДПМ) - которые обеспечивают трактору повышенную производительность и уменьшенный расход топлива. Примером таких дизелей является Д-440-21/22 с запасом крутящего момента более 35%.

Еще лучшие показатели имеют тракторы, на которых устанавливаются так называемые 2-уровневые двигатели (Д-442-22...29, Д-442-47), которые имеют верхний уровень регулировки по мощности с малым запасом крутящего момента для работ с "постоянной" загрузкой, например, транспортных, и 2-й уровень - нижний, с большим запасом крутящего момента (ДПМ) для работ с "переменной" загрузкой, например пахота для тракторов.

В настоящее время завод освоил более 80 модификаций двигателей, которые можно встретить не только во всех уголках России и СНГ, но и странах западной Европы, Юго-Восточной Азии, Латинской Америки.

Ниже даны примеры крупных потребителей алтайских дизелей.

Алтайский тракторный завод получает двигатели:

- типа А-01М для тракторов Т-4М, ТТ-4М;

- наддувные типа Д-461-12/13 с большим запасом крутящего момента и 2-клапанной головкой цилиндров для тракторов Т-4.04;

- наддувные типа Д-4605 с 4-клапанной головкой для тракторов Т-250.

Волгоградский тракторный завод получает двигатели:

- типа А-41 для тракторов ДТ-75МА;

- наддувные типа Д-442-24/25 с 2-клапанной головкой, двухуровневые для тракторов ВТ-100Д.

Аналогичные двигатели поставляются для комплектования тракторов Павлодарского тракторного завода (Казахстан).

На Красноярский комбайновый завод поставляются двигатели типа Д-442-50/51 и Д-442-56/57 для комплектования зерноуборочных комбайнов "Енисей-1200" и "Кедр-1200".

Завод "Ростсельмаш" получает двигатели:

- Д-442-50Р/51Р для комбайнов "Нива";

- Д-461-50 для комбайнов "Дон-1500".

Для тракторов ЛТЗ-155 (Липецкий тракторный завод) поставляется двухуровневый дизель Д-442-47.

Много модификаций безнаддувных дизелей и двигателей с наддувом, 4- и 6-цилиндровых, устанавливаются на агрегаты строительной техники - автогрейдеры, экскаваторы, погрузчики, компрессорные станции, пневмокатки и т.д.

Двигатели поставляются на заводы: "Дорожные машины" (г. Орел), "Арсенал" (г. Брянск), "Амкодор" (г. Минск), "Компрессор" (г. Ташкент, Узбекистан) и т.д.

Для производства энергии в автономных условиях выпускается семейство стационарных дизель-генераторных установок (станций) типа: АД-ЗОС, АД-50С, АД-60С, АД-75С, АД-100С.

Для обеспечения "параллельной" работы ДГУ в двигателях могут применяться регуляторы с регулируемой степенью статической неравномерности частоты вращения коленчатого вала, что гарантирует эффективную работу "спаренных" ДГУ.

Для оснащения автобусов двигателями, и, прежде всего, находящихся в эксплуатации городских и междугородних автобусов типа "Икарус - 250, 256, 260, 280" ОАО "Алтайдизель" с 1993 г. освоил производство горизонтальных 6-цилиндровых дизелей с наддувом и без наддува типа Д463-10, 11, 15, 20 и Д46053 с 2- и 4-клапанной головкой.

Приведенные материалы убедительно свидетельствуют о большой проделанной работе коллектива ОАО "Алтайдизель" по совершенствованию двигателей и успешному завоеванию рынка в своем секторе в тяжелое время перестройки в 1985-2000 г.г.

При этом каждая модель двигателя начиналась с создания ее конструкции в СКБ ОАО "Алтайдизель".

Конструкторы завода при этом тесно сотрудничают с крупнейшими отечественными и зарубежными научно-производственными предприятиями, такими как НАМИ, НАТИ, НИКТИД, ЦНИТА, МГТУ, АлтГТУ, МАН (Германия), АВЛ (Австрия), Амбак (США) и т.д.

Особенно тесное сотрудничество при создании базовых моделей двигателей традиционно существует между конструкторами ОАО "Алтайдизель" и кафедрой "ДВС" АлтГТУ, возглавляемой на протяжении многих лет проф. Д.Д.Матиевским. Разработанная им модель анализа индикаторного КПД помогает заводским конструкторам в совершенствовании рабочего процесса дизелей.

Неоценимый вклад Д.Д.Матиевского и руководимой им кафедры заключается также в хорошей подготовке специалистов -двигателестроителей. В СКВ завода 70% конструкторов - выпускники этой кафедры.

Все они и руководство СКВ поздравляет Дмитрия Дмитриевича Матиевского с 60-летним юбилеем, желает ему крепкого здоровья, творческих успехов и надеются на тесное плодотворное сотрудничество в будущем. Надеемся, что сотрудничество еще больше укрепит позиции ОАО "Алтайдизель" на отечественном и зарубежном рынке.