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动力故障

康明斯发动机独特的设计风格

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019/5/18     浏览次数:    

为适应国内车用重型柴油机市场的需要,于199510月合资并引进了美国康明斯发动机公司的M11系列柴油机整机技术。M11系列是康明斯公司于90年代通过对L10系列发动机改型设计的新系列产品,通过近几年的不断开发,目前M11系列已经形成了覆盖多种用途、可匹配PT喷油系统或电控喷油系统、具有不同增压方式、功率标定范围宽广的完整系列产品,其独特而优秀的设计使其在全球车用重型柴油机市场上成为主力机型之一,特别是其采用的专利技术—双脉冲控制的低压开启电控喷油更是康明斯设计理念的一项成功之作。M11系列发动机的设计遵循了以车用为主,同时覆盖工程机械、发电、船舶等多种用途的原则,结构上力求高强化、高可靠性、长寿命、外形紧凑及轻量化。

曲轴、连杆均为高强度合金钢整体锻造,采用了大主轴颈、大连杆颈、短连杆结构;活塞为钢顶铝裙铰接式,平均速度较低。外部结构件大量使用铝合金铸造件,以减小发动机质量,如齿轮室、飞轮壳等受力部件也用铝合金制造。不断提高燃油喷射系统的喷射压力,提高燃油经济性和排放性能,其的HPI电控泵喷咀喷油压力达到200Mpa。该系列机在保持发动机主体结构件(或主体结构件毛坯)不变的前提下,以车用机型为主,以不同的附件结构、附件种类、安装方式和性能标定特性形成不同用途的系列;而以不同的增压方式、增压度、不同的燃油喷射系统形成不同功率的系列。因此,该系列机的缸体、缸盖、曲轴、连杆、活塞组件、配气机构、前端齿轮传动系及齿轮室等主体结构件在任一个机型上都是通用的。

这样就实现了以最低的制造成本覆盖最宽的应用范围的目的。在激烈的市场竞争中,更容易形成经济批量生产规模,实现成本优势。该机的大多数附件采用齿轮传动,增强了可靠性。所有附件传动系统均设计在发动机前端。风扇、发电机传动皮带可选用自动张紧机构,防止长时间运转后皮带松动现象。选用件结构是康明斯发动机的一大特色,发动机的各个附件系统都设计有各种各样的结构型式和安装方式,每一种结构型式就称为一个附件系统的一个选用件,如飞轮壳系统、风扇驱动系、增压系统、进排气管系统等,可视每个具体用途的机型来确定一套选用件,形成一台完整的发动机,以灵活适应发动机系列化和多用途的需要。发动机主要技术性能参数见表1。气缸体的设计具有康明斯独特的设计风格。

采用高强度合金铸铁铸造,机体为龙门式结构,裙部内外侧分布有纵横交叉的加强筋,增强机体刚度,降低振动应力和噪声。凸轮轴孔为缸体顶置式,以缩短配气和喷油传动链长度,提高刚度,并且使机体外形显得紧凑、美观。气缸套为湿式,并采用中置定位,减少缸套颤震,防止缸套穴蚀。缸体侧面铸有一内凹槽,与一外盖板结合形成了缸体的分水管和缸盖回水的集水管,冷却水由缸体进入缸盖循环水道后又返回缸体上的集水管,由集水管流出发动机本体,这种设计消除了缸盖上的出水管,使整体结构紧凑。缸体内侧设有蓄油槽,以降低发动机工作时机油盘内的液面高度,减少曲轴对机油的搅动功。采用61盖的整体式缸盖,每缸4气门,喷油咀垂直布置在气缸中心,进排气道位于发动机同侧。

以压缩发动机高度,进气口位于缸盖顶面,与摇臂室外侧面内凹槽组成外进气道。采用变螺距弹簧,无导管丁字压板,质量小、制造成本低。摇臂的摩擦部位全部镶装耐磨合金镶块,提高耐磨性。喷油咀孔可兼容安装PT泵喷咀和电控泵喷咀,采用大直径凸轮轴、高钢度喷油挺杆和高燃油喷射压力,提高了燃油经济性和排放性能。采用有限元软件进行强度分析后设计的曲轴,具有质量小、结构强度好的优点。采用高强度合金钢整体锻造成形,具有很高的刚度,生产过程全部进行磁力探伤,曲轴主轴颈和连杆轴颈表面及圆角采用高频淬火,增强耐磨性和疲劳强度,以配合该系列机高强化的要求,减少曲轴扭振。曲拐夹角120°,等宽主轴颈,分布于6缸的8块平衡块。

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