EMD645系列柴油機

EMD645系列柴油機(EMD 645)是美國EMD公司設計製造的一個二衝程中速柴油機產品系列,該系列柴油機均採用9-1/16英寸(230.2毫米)缸徑和10英寸(254毫米)衝程氣缸排列形式為45°夾角的V形排列,提供8氣缸12氣缸16氣缸20氣缸等不同等級的型號,輸出功率範圍涵蓋750馬力至4,200馬力。該系列柴油機除了用於鐵路牽引動力外,也可以用於船舶動力和固定發電裝置。

EMD645系列
裝用於JT22CW型柴油機車的12-645E3型柴油機
概覽
製造商EMD
生產時期1965年—1983年
後繼產品EMD710系列
技術資料
衝程數二衝程
缸數及排列8、12、16、20氣缸,
V形排列,45°夾角
排氣量單缸645立方英寸(10570立方厘米)
氣缸內徑9-1/16英寸(230.2毫米)
活塞衝程10英寸(254毫米)
氣缸本體普通碳素鋼
機械增壓器羅茨鼓風機
渦輪增壓器單級渦輪增壓、離合器驅動
燃料系統直接噴射
燃料類型柴油
冷卻系統水冷式
性能參數
輸出功率750馬力~4,200馬力

發展歷史

EMD645系列柴油機是在EMD567系列柴油機的基礎上發展起來的。1938年,當時的通用汽車電氣動力分部(EMD公司的前身)研發出一款新的二衝程柴油機,選用45°夾角的V形氣缸形式,氣缸直徑為8.5英寸(216毫米),活塞行程為10英寸(254毫米),單缸排量為567立方英寸(9291立方厘米),因而被命名為567系列柴油機。1950年代,隨着內燃機製造技術的進步以及對輸出功率的要求不斷提高,用於鐵路牽引動力的渦輪增壓技術應運而生,並且首先在四衝程柴油機上得到成功應用和普及,使四衝程柴油機的功率和燃油經濟性都得到了大幅度的提高。然而,二衝程柴油機採用廢氣渦輪增壓卻遇到了困難,這是因為二衝程柴油機在起動及低負荷時的廢氣能量很低,不足以推動增壓器當中的壓氣機。對於EMD公司來說,如果無法在567系列柴油機應用廢氣渦輪增壓,這種二衝程柴油機勢必難以與其他公司的四衝程柴油機競爭;此時EMD公司已經形成龐大的二衝程柴油機生產能力,如果要重新發展四衝程柴油機則意味着放棄現有的生產線,所造成的損失是EMD公司難以承受的。

結果,EMD公司設計了一種機械驅動裝置來解決這個難題。當排氣能量和發動機負荷處於較低水平時,曲軸通過一套由超速離合器驅動的剛性齒輪來驅動壓氣機;當柴油機負荷加大時廢氣能量也相應增加,一旦廢氣能量超過齒輪傳遞的能量,超速離合器自動脫離,渦輪增壓器直接由廢氣驅動。第一款採用廢氣渦輪增壓的567D3型柴油機於1958年投入生產,16缸機型的功率大幅提升至2250馬力,首先被裝用於SD24GP30型柴油機車。至1963年,又發展出2500馬力的16-567D3A型柴油機,使EMD公司終於擁有可以與通用電氣公司FDL16型柴油機相比的柴油機產品,這也是567系列柴油機之中功率最大的型號,GP35SD35型柴油機車均採用該型柴油機。

當567系列柴油機發展到應用渦輪增壓器這個階段,在不改變基本結構的條件下再要大幅度提高功率就很困難了。因此EMD公司在567系列柴油機的基礎上,將氣缸直徑加大到9-1/16英寸(230.2毫米),活塞行程仍為10英寸(254毫米),單缸排量增加到645立方英寸(10570立方厘米),設計出新一代的EMD645系列柴油機。645系列柴油機於1966年正式投產後,567系列柴油機亦同時停產。645系列柴油機有8、12、16、20氣缸等幾種功率等級,增壓裝置亦可選擇機械增壓(羅茨鼓風機)或渦輪增壓。

技術特點

EMD645系列柴油機的機體除主軸承座部分採用鍛鋼外,其餘都是普通碳素鋼英語Carbon steel板組焊結構。與567系列柴油機的機體相比,645系列柴油機擁有容積更大的空氣進氣箱,可以減少進氣的脈動和保證多缸均勻供氣;機體上部的V型夾角中沒有水冷式通道,可以減輕機體的熱應力及其引起的變形。曲軸採用普通碳素鋼鍛造而成,軸頸經過感應加熱淬火處理,主軸頸直徑為190毫米,連杆頸為165毫米。活塞外套採用合金鑄鐵材料,並採用可以自由轉動的浮動結構,使活塞得到均勻分佈的熱負荷和磨損,活塞由噴嘴噴射到活塞冷卻腔的機油進行振盪冷卻,活塞壽命可達25000小時。帶有水套的氣缸套由合金鑄鐵製成。645系列柴油機採用將高壓油泵和噴油嘴合成一體的單元式噴油器。645系列和567系列柴油機一樣,採用機械增壓與廢氣渦輪增壓相結合的方式,巧妙地解決了二衝程柴油機的增壓問題。當柴油機處於低負荷且排氣能量很低時,由柴油機曲軸通過齒輪帶動機械增壓器,當柴油機負荷高時由吸氣驅動渦輪轉動。這種設計既可以改善柴油機在低負荷時加速度和燃燒品質,高負荷時又能充分發揮渦輪增壓的優勢。

參見

參考文獻

外部連結