Большинство двигателей этого типа работает по четырехтактному циклу и имеет тронковую конструкцию поршня. Они намного легче и меньше, чем эквивалентные тихоходные, но требую применения редуктора или других средств для передачи мощности на винт. Средняя скорость вращения обычно составляет 400-1000 об/мин.
Малогабаритные двигатели обычно выполняются форсированными. Высокая удельная мощность и хорошие весогабаритные характеристики делают их особенно привлекательными, когда габариты машинного отделения ограничены. Они также не требуют специальных подкреплений судового набора при их монтаже. Модификации двигателей с удлиненным ходом обеспечивают более высокую экономичность.
Среднеоборотные двигатели широко используются на судах типа паромов и маломерных судах. Быстрый прогресс конструкций привел к внедрению многих различных моделей в производство, что обеспечивает широкий выбор типоразмеров, отличающихся по скорости и мощности. Они пригодны для переоборудования силовых установок, хорошо вписываются в существующие объемы машинного отделения, обеспечивая вполне достаточную мощность при увеличении экономичности. Для соединения редукторов с двигателями применяются эластичные муфты и торсионные виброгасители.
Заводы-изготовители разрабатывают мощностные ряды, которые могут включать множество однотипных двигателей с различными характеристиками, обеспечивая тем самым большую гибкость при проектировании силовой установки или организации техобслуживания. Применение ВРШ позволяет исключить более дорогостоящие реверсивные двигатели.
Современные двигатели могут работать успешно на любых сортах топлив, вплоть до самых тяжелых, с удивительно низкой степенью износа. Меньшие по габаритам и более легкие детали простой конструкции обеспечивают более легкое обслуживание. Широко применяются подшипники скольжения с тонкостенными вкладышами.
Для продувки и наддува могут использоваться импульсные компрессоры или турбокомпрессоры постоянного давления. Как и карбюраторные 4-хтактные двигатели, они работают в режиме самовсасывания на малых оборотах. Импульсная продувка использует преобразователи импульса, что уменьшает габариты выхлопного коллектора и повышает эффективность турбины. Эта система может иметь некоторое преимущество, если требуется быстрое ускорение, в то время как система постоянного давления дает более высокую общую эффективность. При высокой температуре выхлопа турбонагнетатели нуждаются в постоянном охлаждении.
Средне- и высокооборотные двигатели могут быть сконструированы в рядном или V-образном исполнении, и многие производители выпускают оба типа, кроме модификаций с цилиндрами большого диаметра. V-образные двигатели имеют два ряда цилиндров, расположенных под углом, и используют общий картер и коленвал, обеспечивая значительную экономию в размерах и весе. На данной длине располагается вдвое больше цилиндров, хотя ширина двигателя несколько увеличивается. Из-за увеличенной мощности, коленчатый вал должен иметь повышенную прочность. Для присоединения двух поршней к одной шатунной шейке используются разнообразные методы, наиболее распространенный из них – соединение двух шатунов с одной шатунной шейкой при смещении осей цилиндров.
V-образная компоновка дает экономию в габаритах системы выхлопа и турбонаддува. Обычно используются два распределительных вала, но в многоцилиндровых двигателях пусковые клапана могут устанавливаться только на одной группе цилиндров.
MAN-B&W L58/64
SULZER ZA 40 S
SEMT PIELSTICK PC 2-6 VEE
MAN-B&W L58/64
Двигатель MAN-B&W L58/64. Как следует из обозначения, это один из мощных среднеоборотных 4-хтактных дизелей, с диаметром цилиндра 580 мм, ходом поршня 640 мм, рядной конструкции. Он может успешно конкурировать с аналогичными малооборотными двигателями эффективной работой на тяжелых топливах, легкостью обслуживания с длительными межремонтными интервалами. Это преимущество существенно при обслуживании ССУ сокращенным экипажем.
Остов двигателя выполнен в виде жесткого литого моноблока. Длинные анкерные болты проходят сквозь него, поддерживая подвесные рамовые подшипники, которые крепятся также к раме поперечными стяжными болтами. Гильза цилиндра имеет охлаждаемую водой верхнюю часть, с отдельной кольцевой рубашкой. Поршень композитной конструкции, с кованной стальной головкой и алюминиевой тронковой частью. Он охлаждается маслом по методу разбрызгивания. Масло для охлаждения подводится от верхней головки шатуна. Верхняя головка шатуна разборная, что позволяет извлекать поршень без разборки мотылевого подшипника.
Крышка цилиндра – чугунная отливка с отлитыми в ней полостями для охлаждающей воды, а также каналами для продувочного воздуха и выхлопных газов. В крышке расположены 4 клапана: 2 выхлопных клапана снабжены стеллитовыми вкладышами и вращаются потоком выхлопных газов при помощи крыльчатки, установленной на штоке; два неохлаждаемых впускных клапана снабжены вращающимися головками (Rotocap). Все 4 клапана смонтированы в отдельных корпусах.
Центрально-расположенная форсунка охлаждается водой и питается топливом от насоса высокого давления с плунжерным регулированием подачи и точной настройкой фаз впрыска при помощи коромысла, связанного с толкателем.
Турбонагнетатель постоянного давления комплектуется неохлаждаемым компрессором, что позволяет утилизировать тепло выхлопных газов при высокой температуре.
SULZER ZA 40 S
SULZER ZA 40 S - этот двигатель выпускается в рядном или V-образном исполнении. Индекс S указывает, что это модификация стандартного двигателя ZA 40 с увеличенной длиной хода поршня, поэтому многие узлы этих моделей являются идентичными. Более длинный ход дает повышение экономичности, несколько уменьшенную скорость вращения и позволяет использовать более низкие сорта топлив.
Двигатель выполнен в массивном литом картере с подвесными рамовыми подшипниками, которые крепятся к стойке и раме анкерными болтами и шпильками. Цилиндровые втулки закреплены в верхней части блока. Втулки и крышки цилиндров охлаждаются водой, которая циркулирует по внутренним отлитым каналам, омывая также выпускные клапаны. Эти два клапана изготовлены из жаропрочного никелевого сплава (Nimonic) и имеют вращающуюся головку (Rotocap). Имеются также два воздушных впускных клапана. Все клапаны выполнены без отдельного корпуса. Композитный поршень охлаждается маслом через каналы на шатуне. Три компрессионных кольца установлены в головке поршня и одно маслосъемное – в нижней части чугунного тронка.
Особенностью конструкции этого двигателя являются вращающиеся поршни. Каждый из них непрерывно проворачивается под действием маленьких собачек и храповика, при каждом качании шатуна. Вращение обеспечивает выравнивание поля температур в головке поршня, а также улучшает смазку поршневых колец. Чтобы осуществить такое вращение, верхняя головка шатуна снабжена сферическим шарниром. В остальных подшипниках используются тонкостенные вкладыши.
Топливные насосы плунжерного типа с регулированием угла подачи топлива поддерживают максимальное давление сгорания при любых нагрузках.
Система турбонаддува, использующая общий выхлопной коллектор с импульсным преобразователем, представляет собой комбинацию импульсной системы и системы постоянного давления.
SEMT PIELSTICK PC 2-6 VEE
SEMT PIELSTICK PC 2-6 VEE - этот двигатель имеет сборную стальную раму. К ней подвешены рамовые подшипники с дополнительными болтами для гарантированной фиксации их с каждой стороны. Охлаждение цилиндровых втулок осуществляется по сверлениям во фланцевой части и напрессованной водяной рубашке. Крышки цилиндров чугунные, охлаждаемые водой. Все воздушные и газовые каналы проходят сквозь крышку с двумя впускными и двумя выпускными клапанами на каждый цилиндр. Выпускные клапаны находятся в охлаждаемых водой корпусах и имеют вращающиеся головки (типа Rotocap).
Поршни имеют композитную конструкцию, три компрессионных кольца расположены на стальной головке, а одно компрессионное и два маслосъемных в верхней части алюминиевого тронка. Поршни охлаждаются маслом, которое подводится от шатуна через полость поршневого пальца, который может свободно вращаться в подшипниках, расположенных в приливах тронка.
Шатуны имеют подшипники головок с тонкостенными вкладышами. Нижняя головка выполнена с косым разъемом, повернутым на 40 град. По отношению к оси шатуна, чтобы обеспечить легкий проход через втулку цилиндра при выемке поршня. Соединительные поверхности разъема имеют шлицы для поглощения боковых усилий и предотвращения сдвига. Мотылевые головки шатунов каждой V-образной пары цилиндров установлены рядом на общей шейке коленчатого вала. Все рамовые подшипники снабжены температурными датчиками. Коленчатый вал – цельнокованый из хромомолибденовой стали.
Топливные насосы плунжерного типа с приводом от кулачных шайб распределительного вала подают топливо к центрально-расположенным, водо-охлаждаемым форсункам каждого цилиндра.
Турбонагнетатель работает по импульсной системе с модульными преобразователями импульса, что обеспечивает использование преимуществ как импульсной системы, так и системы постоянного давления.
