Малый дизельный двигатель — это компактный двигатель с воспламенением от сжатия, имеющий от одного до четырёх цилиндров и обычно развивающий мощность примерно от 3 hp до 100 hp. Одно- и двухцилиндровые агрегаты с воздушным охлаждением приводят насосы, небольшие генераторы и лёгкую технику, тогда как 3- и 4-цилиндровые дизели с жидкостным охлаждением используются на вилочных погрузчиках, компактных тракторах, небольших лодках, лёгких грузовиках и генераторных установках мощностью примерно до 60 kVA. Правильный выбор зависит от мощности, режима эксплуатации, охлаждения, ориентации вала и норм по выбросам в стране продажи оборудования.
Основные выводы
- Малые дизели охватывают диапазон от одноцилиндровых двигателей с воздушным охлаждением объёмом около 200–450 cc до 4-цилиндровых двигателей с жидкостным охлаждением объёмом примерно 2–4 литра.
- Одноцилиндровые дизели просты и недороги, но сильнее вибрируют; 3- и 4-цилиндровые двигатели работают значительно плавнее и подходят для длительной работы.
- Двигателям с воздушным охлаждением не нужны радиатор и охлаждающая жидкость, но они работают при более высокой температуре и шумят сильнее; двигатели с жидкостным охлаждением подходят для закрытых установок и длительной работы.
- Большинство малых дизелей имеют горизонтальный коленчатый вал; дизели с вертикальным валом существуют главным образом для газонокосилок и некоторой специальной техники.
- В США на внедорожные дизели мощностью менее 19 kW распространяются нормы EPA Tier 4, а для двигателей мощностью 19–56 kW с 2013 года действуют более строгие ограничения по твёрдым частицам; в ЕС применяются нормы Stage V по диапазонам мощности.
Что считается малым дизельным двигателем?
Формального определения нет, но в торговой практике под «малым дизелем» обычно понимают двигатель мощностью менее примерно 75 kW (100 hp), имеющий до четырёх цилиндров. Выше этого диапазона большинство двигателей — 4- или 6-цилиндровые агрегаты для грузовиков, строительной техники и судов.
Малые дизели делятся на две группы. Первая — промышленные двигатели с воздушным охлаждением, обычно одно- или двухцилиндровые, продаваемые как универсальные силовые агрегаты с выходным валом под шпонку. Вторая — компактные многоцилиндровые двигатели с жидкостным охлаждением, часто созданные на базе автомобильных двигателей или двигателей погрузчиков и поставляемые без навесного оборудования либо в составе силового модуля.
Одно-, двух-, 3- или 4-цилиндровый: какой нужен вам?
Выбирайте число цилиндров по требуемой мощности и плавности работы. Большее число цилиндров означает более плавную работу и большую мощность ценой увеличения длины, массы и стоимости.
| Тип | Типичный диапазон мощности | Типичное охлаждение | Типичные области применения | Основной недостаток |
|---|---|---|---|---|
| Одноцилиндровый | Около 3–15 hp | Воздушное, иногда водяное (испарительное или радиаторное) | Водяные насосы, небольшие генераторные установки, мотокультиваторы, компрессоры | Сильная вибрация, ограниченная мощность |
| 2-цилиндровый (рядный или V-образный) | Около 10–25 hp | Воздушное или жидкостное | Более мощные генераторные установки, газонокосилки, лёгкие хозяйственные транспортные средства, сварочные агрегаты | Умеренная вибрация, более высокая стоимость на hp, чем у одноцилиндровых |
| 3-цилиндровый | Около 15–50 hp | Жидкостное | Компактные тракторы, мини-экскаваторы, небольшие лодки, генераторные установки | Ощутимая неравномерность работы на холостом ходу у некоторых конструкций |
| 4-цилиндровый | Около 30–100+ hp | Жидкостное | Вилочные погрузчики, лёгкие грузовики, тракторы, рабочие суда, генераторные установки 20–60 kVA | Большая длина и масса |
Диапазоны мощности типичны и зависят от производителя и номинального режима. Одноцилиндровый дизельный двигатель подходит для периодической работы насоса или небольшого переносного генератора, но плохо подходит для длительной работы на транспортном средстве, где вибрация вызывает усталостные повреждения кронштейнов и утомление операторов. 2-цилиндровый дизельный двигатель, например V-образный двигатель с воздушным охлаждением, занимает промежуточное положение для техники, которой требуется 15–20 hp при компактных размерах.
Для длительной работы практический минимум — 3-цилиндровый или 4-цилиндровый дизель. Промышленные 4-цилиндровые двигатели часто создаются на базе автомобильных двигателей или двигателей погрузчиков, поэтому запчасти широко доступны. 4-цилиндровый дизель для погрузчика номинальной мощностью 35.4 kW — типичный пример двигателя, который также используется в компрессорах и небольших машинах.
Какой самый маленький дизельный двигатель можно купить?
Самые маленькие широко продаваемые серийные дизели — одноцилиндровые двигатели с воздушным охлаждением объёмом примерно 200 cc и мощностью около 3–4 hp. При меньших размерах практическая реализация воспламенения от сжатия затрудняется, поскольку малые цилиндры теряют слишком много тепла при сжатии.
Многие одноцилиндровые дизели китайского типа используют обозначения вроде 170F, 178F или 186F, где число обычно указывает диаметр цилиндра в миллиметрах. Двигатель класса 186F обычно имеет объём около 400–420 cc и номинальную мощность примерно 9–10 hp, но всегда проверяйте техническую документацию, поскольку исполнения различаются. На базе этих двигателей создают самые маленькие дизельные генераторные установки, обычно выдающие около 2–6 kW.
Дизель с воздушным или жидкостным охлаждением: какой лучше?
Ни один вариант не является лучшим во всех случаях. Дизель с воздушным охлаждением отводит тепло с помощью вентилятора на маховике и оребрённого цилиндра, поэтому не требует обслуживания радиатора, водяного насоса или охлаждающей жидкости; двигатель с жидкостным охлаждением работает при более стабильной температуре и тише.
Выбирайте воздушное охлаждение, если:
- Двигатель работает периодически или в удалённых местах, где обслуживание системы охлаждения маловероятно.
- Масса и простота важнее уровня шума.
- Отрицательные температуры затрудняют обслуживание системы с охлаждающей жидкостью.
Выбирайте жидкостное охлаждение, если:
- Двигатель долго работает под высокой нагрузкой, например в генераторной установке основного электроснабжения.
- Он установлен в кожухе, шкафу или машинном отделении с ограниченным притоком воздуха.
- Важны низкий уровень шума и точное поддержание температуры, например при судовом или городском применении.
Двигателям с воздушным охлаждением необходим свободный проход воздуха; засорённый кожух охлаждения или забитые рёбра быстро приводят к перегреву при работе в пыли.
Дизельные двигатели с горизонтальным и вертикальным валом
У двигателя с горизонтальным валом коленчатый вал расположен горизонтально, что подходит для ремённых передач, насосов, генераторов и редукторов. У двигателя с вертикальным валом коленчатый вал направлен вниз, что подходит для режущих дек самоходных газонокосилок с сиденьем, где нож крепится непосредственно снизу.
Почти все малые дизели имеют горизонтальный вал. Дизели с вертикальным валом встречаются значительно реже, чем бензиновые двигатели такой компоновки, поэтому при переоборудовании газонокосилки или специальной машины следует подтвердить доступность, схему крепления фланца и размеры выходного вала до проектирования установки. При заказе дизеля с горизонтальным валом укажите:
- Тип выходного вала: прямой со шпонкой, конический или резьбовой.
- Диаметр и длину вала, а также необходимость понижающей передачи или выхода с частотой вращения распределительного вала.
- Способ запуска: ручной стартер с возвратным механизмом, электрический или оба.
- Схему крепления основания и положение топливного бака.
- Тип регулятора частоты вращения и номинальную частоту вращения: обычно 3000 или 3600 rpm для генераторных установок на 50 или 60 Hz с прямым приводом от одноцилиндрового двигателя.
Для чего можно использовать малый дизельный двигатель?
Малые дизели применяются практически везде, где нужен надёжный крутящий момент без электросети. Наиболее распространённые варианты:
- Небольшие дизельные генераторы для домов, объектов связи, строительства и лодок.
- Водяные и оросительные насосы для сельского хозяйства и водоотлива.
- Компактная строительная техника, такая как мини-экскаваторы, виброплиты и осветительные мачты.
- Погрузочно-разгрузочная техника, особенно вилочные погрузчики; см. проект поставки двигателей для погрузчиков.
- Небольшие суда, где 3- и 4-цилиндровые судовые дизели мощностью примерно от 40 kW приводят рыболовные лодки и катера; один из примеров — судовой дизель мощностью 40 kW.
- Лёгкие грузовики и пикапы, для которых типичен 4-цилиндровый турбодизель объёмом 2–3 литра; популярные модели рассмотрены в руководстве по двигателям для замены на лёгких грузовиках и погрузчиках.
Малый дизель для грузовика или другого автомобиля почти всегда является 4-цилиндровым двигателем с жидкостным охлаждением и турбонаддувом, тогда как в диапазоне 25–30 hp преобладают 2- и 3-цилиндровые промышленные двигатели.
Какие нормы по выбросам применяются к малым дизельным двигателям?
Нормы по выбросам зависят от рынка продажи оборудования и диапазона мощности двигателя. В США EPA регулирует внедорожные дизели в рамках программы Tier 4, а в ЕС действуют нормы Stage V (Регламент (EU) 2016/1628).
| Диапазон мощности | US EPA Tier 4 (внедорожные двигатели) | EU Stage V |
|---|---|---|
| Менее 8 kW | Tier 4 с 2008 года | Ограничения действуют с 2019 года |
| 8–19 kW | Tier 4 с 2008 года | Ограничения действуют с 2019 года |
| 19–37 kW | Более строгое ограничение по твёрдым частицам с 2013 года | Действует ограничение по числу частиц, обычно требующее DPF |
| 37–56 kW | Более строгое ограничение по твёрдым частицам с 2013 года | Действует ограничение по числу частиц, обычно требующее DPF |
| 56–130 kW | Окончательный этап Tier 4 примерно с 2012–2014 годов, NOx около 0.4 g/kWh | Stage V с 2020 года |
Это упрощённый обзор; точные ограничения и даты следует проверять по тексту нормативного акта и сертификату двигателя. Двигатели без соответствующей сертификации нельзя законно устанавливать на новое оборудование для этих рынков, хотя многие другие страны допускают двигатели более ранних экологических уровней. В США судовые двигатели регулируются отдельно от внедорожных.
Как выбрать и купить малый дизельный двигатель?
Начните с нагрузки, а затем подберите двигатель. Следующие шаги помогут избежать наиболее распространённых ошибок:
- Определите требуемую мощность на валу с учётом потерь в насосе или генераторе и добавьте запас около 10–20 процентов для длительной работы.
- Задайте номинальную частоту вращения в соответствии с приводимой машиной, особенно для генераторов на 1500/1800 или 3000/3600 rpm.
- Выберите охлаждение и число цилиндров с учётом продолжительности работы и кожуха.
- Подтвердите требования по выбросам на рынке назначения.
- Проверьте доступность запчастей, включая фильтры, форсунки и прокладки, перед унификацией парка.
Shanghai Mars Industrial (MARS) поставляет компактные дизельные двигатели для погрузчиков, лёгких грузовиков, небольших судов и генераторных установок и может провести испытательный запуск перед отправкой с предоставлением письменного отчёта и видеозаписи. Сообщите назначение и требуемую мощность через страницу контактов.
Часто задаваемые вопросы
Какой самый маленький дизельный двигатель выпускается?
Самые маленькие распространённые серийные дизели — одноцилиндровые двигатели с воздушным охлаждением объёмом около 200 cc и мощностью 3–4 hp. Существуют миниатюрные «дизели» для авиамоделей, но это другая технология для любительского моделизма.
Надёжен ли 3-цилиндровый дизельный двигатель?
Да, современные 3-цилиндровые дизели широко используются в тракторах, экскаваторах и генераторных установках и надёжны при правильном выборе номинального режима и обслуживании. Обычно они имеют балансирный механизм или опоры двигателя, настроенные для снижения вибрации.
Каков срок службы малого дизельного двигателя?
Ресурс сильно зависит от конструкции, нагрузки и обслуживания. Многоцилиндровые промышленные дизели с жидкостным охлаждением обычно служат значительно дольше малых одноцилиндровых двигателей с воздушным охлаждением, поэтому сравнивайте установленный производителем межремонтный ресурс, а не общие заявления.
Может ли небольшой дизельный генератор работать непрерывно?
Только если он рассчитан на основной или непрерывный режим мощности. Многие небольшие генераторы с воздушным охлаждением предназначены для периодического или резервного использования; для длительной работы их мощность следует снизить либо заменить их установкой с жидкостным охлаждением.
Какой дизельный двигатель мощностью 25 hp хорошо подходит для оборудования?
В классе 25 hp чаще всего выбирают 2- и 3-цилиндровые промышленные дизели с жидкостным охлаждением; более лёгкой альтернативой служат V-образные двухцилиндровые двигатели с воздушным охлаждением. Перед покупкой проверьте сертификацию по выбросам, необходимую для вашего рынка.
