Всем привет, кто не боится запачкать руки! Я — старый механик, через мой гараж прошла не одна сотня машин, и добрую половину из них приводил в движение двигатель Cummins. Или, как его у нас только не называют — и «Каменс», и «Камминз», а некоторые даже «Каменск» или «Каменец» лепят. Особенно часто вижу эти моторы на Газелях (Газель Бизнес, Газель Некст) — там стоит популярный Cummins ISF 2.8. Но и на КАМАЗах, и на другой технике их полно. За годы работы я эти cummins двигатели изучил вдоль и поперек, поэтому хочу поделиться своим видением, как устроен двигатель Cummins, из чего он состоит, какие у него основные узлы и системы. Это не сухая лекция из учебника, а скорее мой взгляд на конструкцию двигателя камминз, основанный на практике. Поговорим про общее устройство двигателей cummins, и чуть подробнее про устройство двигателя каменс 2.8, который многим интересен.
Общее представление: Что такое двигатель Cummins?
Начнем с основ. Большинство двигателей Cummins, с которыми мы сталкиваемся на коммерческом транспорте в России (Газели, Валдаи, КАМАЗы) — это дизельные двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Как правило, это рядные 4-х или 6-цилиндровые моторы (хотя бывают и V-образные, и с большим числом цилиндров на тяжелой технике). Работают они по 4-тактному циклу: впуск-сжатие-рабочий ход-выпуск. Почти все современные двигатели камминз оснащены турбонаддувом (турбиной) для повышения мощности и эффективности, а также системой впрыска топлива Common Rail. Вот это, если в двух словах, общее устройство дизельного двигателя камминз.
«Сердце» мотора: Блок цилиндров (БЦ) и Кривошипно-шатунный механизм (КШМ)
Основа любого ДВС, и cummins двс устройство тут не исключение, — это блок цилиндров. Обычно он чугунный, массивный, так как несет основные нагрузки. Внутри блока — цилиндры (гильзы могут быть сменными или выполненными заодно с блоком), по которым ходят поршни. Поршни через шатуны соединены с коленчатым валом (коленвалом). Вся эта система — поршни, шатуны, коленвал — называется КШМ. Его задача — преобразовывать поступательное движение поршней (вверх-вниз) во вращательное движение коленвала, которое потом через сцепление и коробку передач передается на колеса. Устройство двигателя каменс 2.8, как и у большинства современных дизелей, включает в себя прочный чугунный блок и надежный КШМ, рассчитанный на высокие нагрузки дизельного цикла. Снизу блок закрыт поддоном картера, где находится моторное масло.
«Голова»: Головка блока цилиндров (ГБЦ) и Газораспределительный механизм (ГРМ)
Сверху на блок цилиндров устанавливается Головка блока цилиндров (ГБЦ). Это тоже сложная и важная деталь, часто из алюминиевого сплава для лучшего охлаждения. В ГБЦ находятся клапаны (впускные и выпускные), которые открываются и закрываются в нужный момент, чтобы впускать воздух в цилиндры и выпускать отработанные газы. На современных двигателях Cummins (включая ISF 2.8 на Газели) обычно по 4 клапана на цилиндр (два впускных, два выпускных) — это улучшает наполнение и очистку цилиндров. Управляет клапанами Газораспределительный механизм (ГРМ). Основные части ГРМ — это распределительный вал (распредвал) с кулачками и привод распредвала. В двигателе каменс 2 8 устройство ГРМ включает один распредвал в ГБЦ (схема SOHC — Single OverHead Camshaft) и цепной привод. Цепь ГРМ на ISF 2.8 расположена со стороны маховика (сзади двигателя), что немного усложняет ее замену, но зато снижает шум[12]. На других двигателях Cummins привод ГРМ может быть шестеренчатым (часто на более тяжелых сериях ISB, ISL, ISX) — это считается более надежным, но и более шумным вариантом. Конструкция двигателя камминз в части ГРМ довольно надежна, особенно если используется шестеренчатый привод. Часто используется многослойная стальная прокладка ГБЦ, которая хорошо держит давление и не требует подтяжки[13].
«Питание»: Топливная система Common Rail
Одна из ключевых особенностей современных двигателей Cummins — это топливная система Common Rail («Общая рампа»). Это сердце дизельного мотора, отвечающее за подачу топлива. Основные узлы двигателя cummins в этой системе:
- Топливный насос высокого давления (ТНВД): Создает очень высокое давление топлива (до 1600-1800 бар и выше). Приводится обычно от шестерен ГРМ.
- Топливная рампа (Common Rail): Аккумулятор высокого давления, общая магистраль, от которой топливо идет к форсункам. Давление в рампе поддерживается постоянным (регулируется клапаном).
- Форсунки: Электромагнитные или пьезоэлектрические клапаны, которые впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания (или предкамеру) под управлением электронного блока. Устройство двигателя cummins isf 2 8 включает форсунки с электромагнитными клапанами[9], которые позволяют точно дозировать топливо и делать многократный впрыск за один цикл (предвпрыск, основной, поствпрыск) — это улучшает сгорание, снижает шум и токсичность.
- Топливные фильтры: Очень важный элемент! Система Common Rail крайне чувствительна к качеству топлива и чистоте. Поэтому в устройстве дизеля камминз всегда есть несколько ступеней фильтрации: фильтр грубой очистки (часто с сепаратором воды) и фильтр тонкой очистки.
- Электронный блок управления (ЭБУ или ECM): «Мозги» системы, которые управляют ТНВД и форсунками на основе данных с различных датчиков.
Устройство топливной системы — это, пожалуй, самая сложная и дорогая часть современного дизеля Cummins. Но именно она обеспечивает его мощность, экономичность и экологичность.
«Дыхание»: Системы впуска, выпуска и наддув
Дизелю для работы нужен воздух, причем много. Устройство системы впуска включает воздушный фильтр, впускной коллектор и патрубки. Воздух засасывается в цилиндры на такте впуска. Чтобы «запихнуть» в цилиндры больше воздуха (а значит, сжечь больше топлива и получить больше мощности), используется турбонаддув. Турбокомпрессор (турбина) использует энергию выхлопных газов для вращения компрессорного колеса, которое сжимает поступающий воздух и подает его во впускной коллектор под давлением. Часто воздух после турбины охлаждается в интеркулере (промежуточном охладителе наддувочного воздуха), чтобы повысить его плотность. Устройство двигателя каменс на газели включает турбонаддув.
Система выпуска отводит отработанные газы из цилиндров через выпускной коллектор, турбину и далее в выхлопную трубу. На современных двигателях (Евро-4, Евро-5 и выше) в систему выпуска встраиваются системы очистки выхлопных газов: катализатор, сажевый фильтр (DPF), система рециркуляции отработавших газов (EGR) или система селективного каталитического восстановления (SCR, с использованием мочевины AdBlue). Устройство двигателя камминз 2 8 дизель на Газели Некст (Евро-5) как раз включает SCR. Эти системы усложняют конструкцию двигателя камминз и иногда доставляют проблемы владельцам, но они необходимы для соблюдения экологических норм.
«Кровообращение»: Система смазки
Для снижения трения и отвода тепла все движущиеся части двигателя должны смазываться маслом. Устройство смазочной системы включает:
- Поддон картера: Резервуар для масла.
- Масляный насос: Забирает масло из поддона и подает его под давлением в систему. Обычно приводится от коленвала или распредвала.
- Масляный фильтр: Очищает масло от продуктов износа и нагара.
- Масляные каналы: Сеть каналов в блоке, ГБЦ, коленвале, по которым масло поступает к подшипникам, поршням, ГРМ, турбокомпрессору и другим узлам двигателя камминз.
- Иногда масляный радиатор (теплообменник) для охлаждения масла.
Правильная работа системы смазки критически важна для ресурса двигателя. Низкое давление масла или его плохое качество быстро «убивают» мотор.
«Охлаждение»: Система охлаждения
Дизель при работе сильно греется, и избыточное тепло нужно отводить. Этим занимается система охлаждения, обычно жидкостная. Основные cummins части двигателя в этой системе:
- Рубашка охлаждения: Каналы в блоке цилиндров и ГБЦ, по которым циркулирует охлаждающая жидкость (антифриз).
- Водяной насос (помпа): Обеспечивает циркуляцию антифриза. Приводится приводным ремнем.
- Термостат: Клапан, регулирующий поток антифриза через радиатор, поддерживая оптимальную рабочую температуру двигателя.
- Радиатор: Охлаждает антифриз потоком воздуха.
- Вентилятор: Усиливает поток воздуха через радиатор, особенно на малых скоростях или при большой нагрузке. Привод вентилятора может быть постоянным, через вискомуфту или электрическим.
- Расширительный бачок: Компенсирует температурное расширение антифриза.
Исправная система охлаждения предотвращает перегрев – главного врага любого двигателя, особенно дизельного.
«Нервы»: Электроника и управление
Современный cummins дизельный двигатель устройство имеет довольно сложное, и большую роль в нем играет электроника. «Мозгом» является электронный блок управления (ЭБУ или ECM — Engine Control Module). Он собирает информацию с многочисленных датчиков (положения коленвала, распредвала, давления наддува, температуры воздуха, охлаждающей жидкости, давления масла, давления топлива, положения педали газа и т.д.) и на основе заложенной программы управляет исполнительными механизмами, в первую очередь – топливной системой (форсунками, ТНВД), а также системами EGR, SCR, иногда турбиной (с изменяемой геометрией). Понять устройство двигателя cummins газель или другого современного авто без учета электроники невозможно.
Заключение: Надежно, но требует внимания
Вот примерно так, если по-простому, выглядит устройство двигателя камминз (или каменс, кому как нравится). Конструкция двигателя камминз, особенно таких серий как ISF, ISB, ISL, в целом продумана и довольно надежна при правильной эксплуатации. Основные узлы двигателя камминз (блок, КШМ, ГБЦ) имеют хороший запас прочности. Но, как и любой современный дизель с Common Rail и сложными системами экологии, он требует качественного топлива, масел, своевременного обслуживания и квалифицированного ремонта. Понимание того, как работает cummins устройство двигателя, помогает вовремя заметить проблемы и правильно его эксплуатировать, чтобы он служил долго и не подводил. Это касается и устройства двигателя каменс 2.8 на Газели, и более крупных моторов на КАМАЗах.