EMD 645 — это семейство двухтактных дизельных двигателей , разработанных и произведенных подразделением Electro-Motive Division компании General Motors . В то время как серия 645 была предназначена в первую очередь для использования в локомотивах , судах и стационарных двигателях , одна 16-цилиндровая версия приводила в действие прототип тягача 33-19 «Titan», разработанный подразделением Terex компании GM.
Серия 645 была развитием более ранней серии 567 и предшественником более поздней серии 710. Впервые представленная в 1965 году, серия EMD 645 оставалась в производстве на заказной основе долгое время после того, как ее заменила 710, и большинство запасных частей 645 все еще находятся в производстве. Серия двигателей EMD 645 в настоящее время поддерживается компанией Electro-Motive Diesel, Inc. , которая приобрела активы подразделения Electro-Motive у General Motors в 2005 году.
В 1951 году Э. У. Кеттеринг написал статью для ASME под названием « История и разработка локомотивного двигателя серии 567 компании General Motors» [1] , в которой подробно описываются технические препятствия, возникшие при разработке двигателя 567. Эти же соображения применимы к двигателям 645 и 710, поскольку эти двигатели были логическим продолжением 567C, путем увеличения диаметра цилиндра (645) и увеличения диаметра цилиндра и хода поршня (710) для достижения большей выходной мощности без изменения внешнего размера двигателей или их веса, что позволило достичь значительного улучшения мощности на единицу объема и мощности на единицу веса.
Из-за ограничений по выбросам эти двигатели постепенно заменяются четырехтактными альтернативами.
Двигатели серии 645 поступили в производство в 1965 году. Поскольку серия 567 достигла предела в увеличении мощности, потребовался больший рабочий объем; это было достигнуто путем увеличения диаметра цилиндра с 8+1 ⁄ 2 дюйма (216 мм) в серии 567 до 9+1 ⁄ 16 дюйма (230 мм) на серии 645, при сохранении того же хода и высоты палубы. Хотя картер был модифицирован из серии 567, двигатели 567C и более поздние (или двигатели 567, которые были модифицированы в соответствии со спецификациями 567C, иногда называемые двигателями 567AC или 567BC) могут принимать детали обслуживания серии 645, такие как силовые узлы . Наоборот, двигатель 567E использует блок серии 645E с силовыми узлами серии 567.
Все двигатели 645 используют либо нагнетатель Рутса , либо турбокомпрессор для продувки цилиндров . Для двигателей с турбонаддувом турбокомпрессор имеет шестеренчатый привод и обгонную муфту , которая позволяет ему действовать как центробежный нагнетатель на низких оборотах двигателя (когда поток выхлопных газов и температура сами по себе недостаточны для приведения в действие турбины) и как чисто выхлопной турбокомпрессор на более высоких оборотах. Турбокомпрессор может вернуться к работе в качестве нагнетателя при необходимости значительного увеличения выходной мощности двигателя. Хотя он дороже в обслуживании, чем нагнетатели Рутса, EMD утверждает, что эта конструкция позволяет «значительно» снизить расход топлива и выбросы, улучшить высотные характеристики и даже до 50 процентов увеличить максимальную номинальную мощность по сравнению с двигателями с нагнетателем Рутса при том же рабочем объеме двигателя.
Мощность двигателей без наддува (включая двухтактные двигатели Roots) обычно снижается на 2,5 процента на каждые 1000 футов (300 м) над средним уровнем моря, что является огромным штрафом на высоте 10 000 футов (3000 м) или выше, где работают несколько железных дорог Запада США и Канады, и это может привести к потере мощности на 25 процентов. Турбонаддув эффективно устраняет это снижение мощности.
Серия 645 имеет максимальную скорость двигателя от 900 до 950 оборотов в минуту (об/мин), что больше, чем максимальная скорость 800-900 об/мин для серии 567. Скорость двигателя 900 об/мин была необходима для стационарных генераторов 60 Гц и некоторых пассажирских локомотивов, оснащенных трехфазными системами «головной станции» 60 Гц, 480 В. При использовании исключительно для тяговых целей скорость двигателя меняется в зависимости от положения дроссельной заслонки. Максимальная скорость двигателя 645F в 950 об/мин оказалась слишком высокой, что поставило под угрозу его надежность, и заменяющий двигатель, 710G, вернулся к максимальной скорости 900 об/мин.
В июле 1964 года компания EMD построила демонстрационный образец SD40 (номер 434) для полевых испытаний двигателя 16-645E3, за которым в 1965 году последовали еще восемь демонстрационных образцов SD40 (номера с 434A по 434H) и демонстрационный образец GP40 (номер 433A). В декабре 1965 года и январе 1966 года компания EMD построила три демонстрационных образца SD45 (номера с 4351 по 4353) для полевых испытаний двигателя 20-645E3.
Когда двигатель 645 поступил в производство в 1965 году, была представлена большая серия новых моделей локомотивов. Турбированная версия использовалась в серии 40 компании EMD ( GP40 , SD40 и SD45 ) в 3000 лошадиных сил (2200 кВт) с шестнадцатью цилиндрами и в 3600 лошадиных сил (2700 кВт) с двадцатью цилиндрами. EMD также представила серию Roots-blown 38 ( GP38 , SD38 ) и турбированную двенадцатицилиндровую серию 39 ( GP39 , SD39 ). Все эти модели локомотивов широко используют общие компоненты и подсистемы, тем самым значительно снижая стоимость и увеличивая взаимозаменяемость. GP38-2 и SD40-2 стали самыми популярными моделями серии и одними из самых популярных моделей локомотивов, когда-либо построенных. [2]
Начиная с введения двигателей серии 645, соглашение об именовании моделей EMD, как правило, увеличивало число моделей на десять (например, серии 40, 50, 60 и 70). Число было уменьшено на один для двенадцатицилиндровых версий (например, серии 39, 49 и 59); уменьшено на два для версий с наддувом Roots (для серии 38); и увеличено на пять для версий с более высокой мощностью (например, серии 45 и 75).
Все двигатели 645 — двухтактные 45-градусные V-образные двигатели . Каждый цилиндр имеет рабочий объем 645 кубических дюймов (10,57 л) , отсюда и название; с диаметром цилиндра 9+1 ⁄ 16 дюйма (230 мм), ход поршня 10 дюймов (254 мм) и степень сжатия 14,5:1. Двигатель имеет прямоточную конструкцию с четырьмя тарельчатыми выпускными клапанами в головке цилиндров и продувочными отверстиями наддувочного воздуха по бокам цилиндров. Все двигатели используют один верхний распредвал на ряд, с выпускными клапанами, управляемыми двумя кулачковыми выступами (каждый из которых управляет двумя выпускными клапанами через «мост») и одним кулачковым выступом для управления насос -форсункой [3] , которая находится в центре четырех выпускных клапанов. Коромысла оснащены роликами для уменьшения трения, в то время как гидравлические приводы клапанов используются для уменьшения зазора клапанов. После 1995 года в двигателях 710 используются электронные насос-форсунки , однако эти форсунки по-прежнему используют поршневой насос, приводимый в действие распредвалом, как и в инжекторах без EFI.
Цилиндры в каждой V-образной паре расположены прямо напротив друг друга, а шатуны имеют вилочно-лопастную компоновку, с «вилочными» шатунами на одном ряду цилиндров и «лопастными» шатунами на другом (с одинаковым ходом на обоих рядах). (В отличие от этого, двигатели General Electric 7FDL и 7FDM используют «сочлененные» главные и подчиненные шатуны, по сути, два соседних цилиндра на радиальном двигателе , и имеют немного более длинный ход на ряду с использованием подчиненных шатунов.) [примечание 1] Двигатели оснащены либо одним, либо двумя нагнетателями Рутса , либо одним механическим турбокомпрессором, в зависимости от требуемой выходной мощности.
Для обслуживания силовой узел , состоящий из головки цилиндра, гильзы цилиндра, поршня, поршневого держателя и штока поршня, можно заменить по отдельности относительно легко и быстро. Блок двигателя изготовлен из плоских, формованных и прокатанных элементов из конструкционной стали и стальных поковок, сваренных в единую конструкцию («сварную конструкцию»), поэтому его можно легко отремонтировать с помощью обычных инструментов.
Как и большинство двигателей EMD, модель 645 также продается для стационарного и морского применения.
Стационарные и морские установки доступны с двигателем левого или правого вращения.
Судовые двигатели отличаются от железнодорожных и стационарных двигателей главным образом формой и глубиной масляного поддона двигателя, который был изменен для компенсации бортовой и килевой качки, возникающих в морских условиях.
Скорость двигателя
Мощность тормозов (рейтинг ABS)
Общая мощность при 900 об/мин ... 3300