EMD 645
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| EMD 645 | |
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 EMD 12-645E3 ターボエンジン、イーンロッド・エイリアン 071 級機関車に搭載 | |
| 概要 | |
| メーカー | ゼネラルモーターズのエレクトロモーティブ部門 |
| 別名 | EエンジンとFエンジン |
| 生産 | 1965年から1983年まで製造。1990年代を通じて限定生産。最後に製造されたのは2008年、インドネシア向けG26MC-2U。 |
| レイアウト | |
| 構成 | V6、V8、V12、V16、またはV20の45°V |
| 変位 | 3,870 ～ 12,900 立方インチ(63.4 ～ 211.4 L)シリンダーあたり 645 立方インチ (10.6 L) |
| シリンダーボア | 9+1 ⁄ 16 インチ（230 mm） |
| ピストンストローク | 10インチ（254 mm） |
| シリンダーブロック材質 | 平鋼、成形鋼、圧延鋼の構造部材、および鋼鍛造品を溶接部に統合したもの |
| シリンダーヘッド材質 | 鋳鉄、シリンダーごとに1つ |
| バルブトレイン | 各シリンダーライナーに吸気ポート、各シリンダーヘッドに4つの排気バルブ |
| 圧縮比 | 14.5:1 |
| RPM範囲 | |
| アイドリング速度 | 315（低速アイドル200） |
| 最大エンジン回転数 | 900（645D/645Fの場合は950） |
| 燃焼 | |
| スーパーチャージャー | ルーツ式ブロワー1台または2台 |
| ターボチャージャー | シングル、クラッチ駆動 |
| 燃料システム | ユニットインジェクター |
| 管理 | 機械式（ウッドワード調速機） |
| 燃料の種類 | ディーゼル |
| オイルシステム | 強制潤滑システム、ウェットサンプ |
| 冷却システム | 液冷式 |
| 出力 | |
| 出力 | 750 ～ 4,200 馬力(560 ～ 3,130 kW) |
| 年表 | |
| 前任者 | EMD 567 |
| 後継 | EMD 710 |
EMD 645は、ゼネラルモーターズのエレクトロ・モーティブ部門によって設計・製造された2ストロークディーゼルエンジンシリーズです。645シリーズは主に機関車、船舶、定置用エンジンとして開発されましたが、16気筒エンジンの一つは、GMのテレックス部門 が設計した33-19型「タイタン」試作トラックに搭載されました。
645シリーズは、初期の567シリーズの進化形であり、後の710シリーズの前身です。1965年に初めて導入されたEMD 645シリーズは、710シリーズに置き換えられた後も長らく要望に応じて生産され続け、645のサービスパーツのほとんどは現在も生産されています。EMD 645エンジンシリーズは現在、エレクトロ・モーティブ・ディーゼル社によってサポートされています。同社は2005年にゼネラルモーターズからエレクトロ・モーティブ部門の資産を買収しました。EMDは現在、プログレス・レール社（2010年以降）の所有となっています。
1951年、EWケタリングはASMEに「ゼネラルモーターズ567シリーズ機関車エンジンの歴史と開発」[ 1 ]と題する論文を寄稿し、567エンジンの開発中に直面した技術的障害について詳細に説明しています。同じ考察は645と710にも当てはまります。これらのエンジンは567Cの論理的な拡張であり、645ではシリンダーボアの拡大、710ではシリンダーボアとストロークの拡大により、エンジンの外形寸法や重量を変えずに出力を向上させ、単位容積あたりの出力と単位重量あたりの出力を大幅に向上させました。
排出ガス規制により、これらのエンジンは段階的に廃止され、4 ストロークの代替エンジンに置き換えられてきました。
歴史
645シリーズエンジンは1965年に生産が開始されました。567シリーズは出力増加の限界に達したため、より大きな排気量が必要となり、ボアを8から10に拡大することで実現しました。+ 567シリーズでは1 ⁄ 2インチ（216 mm）から9+ 645シリーズでは、ストロークとデッキ高はそのままに、クランクケースを1 ⁄ 16インチ (230 mm) 延長しました。クランクケースは567シリーズから改造されていますが、567C以降のエンジン（または567C仕様に改造された567エンジン。567ACまたは567BCエンジンと呼ばれることもあります）は、パワーアセンブリなどの645シリーズのサービスパーツを使用できます。一方、567Eエンジンは、645Eシリーズのブロックに567シリーズのパワーアセンブリを採用しています。
645エンジンはすべて、シリンダー掃気のためにルーツブロワーまたはターボチャージャーのいずれかを採用しています。ターボチャージャー付きエンジンの場合、ターボチャージャーはギア駆動でオーバーランニングクラッチを備えており、低回転域（排気ガスの流量と温度だけではタービンを駆動するのに不十分な場合）では遠心ブロワーとして機能し、高回転域では純粋な排気駆動ターボチャージャーとして機能します。エンジン出力の大幅な向上が求められる場合、ターボチャージャーはスーパーチャージャーとして機能します。ルーツブロワーよりもメンテナンス費用は高くなりますが、EMD社は、この設計により、同じ排気量のルーツブロワーエンジンと比較して、燃料消費量と排出量が「大幅に」削減され、高高度性能が向上し、最大定格出力が最大50%向上すると主張しています。
自然吸気エンジン（ルーツ式2ストロークエンジンを含む）の出力は、通常、海抜1,000フィート（300メートル）ごとに2.5%低下します。これは、米国西部およびカナダの鉄道会社の多くが運行する標高10,000フィート（3,000メートル）以上の地域では大きなペナルティとなり、25%の出力低下につながる可能性があります。ターボチャージャーは、この出力低下を効果的に解消します。
645シリーズの最高エンジン回転数は900～950回転/分（rpm）で、567シリーズの最高回転数800～900rpmから向上しました。900rpmのエンジン回転数は、60Hzの定置型発電機や、60Hz、480ボルトの三相「ヘッドエンド電源」システムを搭載した一部の旅客機関車にとって不可欠でした。牽引のみに使用する場合、エンジン回転数はスロットル位置によって変化します。645Fエンジンの最高回転数950rpmは高すぎることが判明し、信頼性を損なうため、後継エンジンである710Gエンジンでは最高回転数が900rpmに戻されました。
EMD は、1964 年 7 月に 16-645E3 エンジンのフィールドテストを行うために SD40 デモンストレーター (番号 434) を製造し、続いて 1965 年にはさらに 8 台の SD40 デモンストレーター (番号 434A から 434H) と 1 台の GP40 デモンストレーター (番号 433A) を製造しました。1965 年 12 月と 1966 年 1 月には、EMD は 20-645E3 エンジンのフィールドテストを行うために 3 台の SD45 デモンストレーター (番号 4351 から 4353) を製造しました。
645エンジンが1965年に生産に入ると、一連の新しい機関車モデルが導入されました。ターボチャージャー付きバージョンは、EMDの40シリーズ（GP40、SD40、SD45）で、3,000馬力（2,200kW）の16気筒形式（40）と、3,600馬力（2,700kW）の20気筒形式（45）で使用されました。EMDは、ルーツブローの38シリーズ（GP38、SD38）とターボチャージャー付きの12気筒39シリーズ（GP39、SD39）も導入しました。これらの機関車モデルはすべて、共通のコンポーネントとサブシステムを広範囲に共有しているため、コストが大幅に削減され、互換性が向上しました。GP38-2とSD40-2はシリーズで最も人気のあるモデルとなり、これまでに製造された機関車モデルの中でも最も人気のあるモデルの1つになりました。[ 2 ]
645シリーズエンジンの導入以降、EMDのモデル命名規則では、モデルデザインが一般的に10ずつ増加しました（例：40、50、60、70シリーズ）。12気筒バージョン（例：39、49、59シリーズ）では1つ減り、ルーツブローバージョン（例：28および38シリーズ）では2つ減り、高出力バージョン（例：45および75シリーズ）では5つ増加しました。
仕様（多くは567エンジンと710エンジンに共通）
645エンジンはすべて2ストローク45度V型エンジンです。各シリンダーの排気量は645立方インチ（10.57リットル）で、これがその名の由来です。ボアは9+1⁄16インチ（ 230 mm）、ストローク10インチ（254 mm）、圧縮比14.5:1。このエンジンはユニフロー設計で、シリンダーヘッドに4つのポペット型排気バルブ、シリンダー側面にチャージエア掃気ポートを備えています。すべてのエンジンは、バンクごとに1本のオーバーヘッドカムシャフトを使用し、排気バルブは2つのカムローブ（それぞれが「ブリッジ」を介して2つの排気バルブを操作）と、4つの排気バルブの中央にあるユニットインジェクター[ 3 ]を操作する1つのカムローブによって操作されます。ロッカーアームには摩擦を低減するためのローラーが装備され、バルブラッシュを低減するために油圧バルブアクチュエータが使用されています。1995年以降の710エンジンは電子制御ユニットインジェクターを採用していますが、これらのインジェクターは非EFIインジェクターと同様に、カムシャフト駆動ピストンポンプを使用しています。
各V型シリンダー対は互いに正反対に配置され、コネクティングロッドはフォーク・アンド・ブレード方式を採用しています。片方のシリンダーバンクには「フォーク」ロッド、もう片方のシリンダーバンクには「ブレード」ロッドが配置されています（両バンクのストロークは同じです）。（対照的に、ゼネラル・エレクトリック社の7FDLおよび7FDMエンジンは、「連結式」のマスター・スレーブ・コネクティングロッドを採用しています。これは、基本的に星型エンジンの2つの隣接するシリンダーに相当し、スレーブロッドを使用するバンクのストロークはわずかに長くなっています。）[注 1 ]これらのエンジンには、必要な出力に応じて、シングルまたはツインのルーツ式ブロワー、あるいはシングルの機械式ターボチャージャーが搭載されています。
メンテナンスにおいては、シリンダーヘッド、シリンダーライナー、ピストン、ピストンキャリア、ピストンロッドからなるパワーアセンブリを個別に、比較的容易かつ迅速に交換できます。エンジンブロックは、平鋼、成形鋼、圧延鋼の構造部材と鍛造鋼を溶接して一体構造（「溶接部」）に製造されているため、従来の工具を用いて容易に修理できます。
- 方向: エンジンの「前部」(エンジン調速機と流体ポンプ側) は、実際には機関車の後端にあり、機関車の冷却剤供給および冷却システムのすぐ隣にあります。一方、エンジンの「後部」(誘導システムおよびトラクション発電機またはオルタネーター側) は、機関車の前端にあり、機関車の電気キャビネットのすぐ隣にあります。
- 回転：エンジンの回転方向は、エンジンの「前方」から見ると従来の時計回りですが、機関車の前方から見ると反時計回りです。船舶および定置設置では、左回転または右回転のエンジンを選択できます。
- 発射順序
- 排気バルブ：気筒あたり4個
- メインベアリング
- 8気筒：5（一体型クランクシャフト）
- 12気筒：7（一体型クランクシャフト）
- 16気筒：10（2ピースのクランクシャフト、中央でピンとボルトで固定）
- 20気筒：12（2ピースのクランクシャフト、中央でピンとボルトで固定）
- 燃料噴射：ユニットインジェクター；1995年以降のエンジンの電子ユニットインジェクター
- エンジン始動
- AC牽引発電機:デュアル電動始動モーター、初期のアプリケーションでは並列接続された64ボルト始動機、後期のアプリケーションでは直列接続された32ボルト始動機
- 直流牽引発電機：発電機シリーズ分野
- AC発電機：ほとんどの定置型エンジンアプリケーションにおけるデュアル空気圧スターター
- エンジン制御
- 機械式エンジンではウッドワードPGE機関車調速機、または同等品、電子式エンジンではEMD機関制御ユニット
- 重量（E3Bターボチャージャー付きモデル）
- 8気筒：22,050ポンド（10.0トン）
- 12気筒：28,306ポンド（12.8トン）
- 16気筒：36,425ポンド（16.5トン）
- 20気筒：43,091ポンド（19.5トン）
バージョン
固定式/船舶用バージョン
ほとんどの EMD エンジンと同様に、645 も固定式および船舶用として販売されています。
固定式および海洋式設備では、左回転または右回転のエンジンを選択できます。
船舶用エンジンは、主にエンジンのオイルパンの形状と深さにおいて鉄道エンジンや定置エンジンと異なります。オイルパンは、船舶用途で発生する横揺れや縦揺れの動きに対応するために変更されています。
エンジン回転数
- フル: 60 Hz 発電の場合は 900 RPM、50 Hz 発電の場合は 750 RPM、海洋用途の場合は最大 900 RPM まで可変
- アイドリング: 350 RPM
- 圧縮比：16:1
ブレーキ馬力（ABS定格）
- モデル645E6エンジン、900 RPM
- 8気筒：1050
- 12気筒：1500
- 16気筒：1950年
- モデル645E7C/F7Bエンジン（800および900 RPM）
- 8気筒: – 、1525
- 12気筒：2305、2550
- 16気筒：3070、3400
- 20気筒：3600、4000
参照
注記
- ^サービス パワー アセンブリは、EMD および競合他社から、「フォーク」、「ブレード」、「部分的」（「フォーク」でも「ブレード」でもない）として入手可能です (P/N 40173918)。
- ^均一点火: クランクシャフトの 45 度の回転ごとに点火イベントが発生します。正反対のシリンダーのペアは常に 45 度間隔で点火します。
- ^奇数点火：理想的には、クランクシャフトの回転角度30°ごとに点火イベントが発生します。しかし、各シリンダーペアは常に45°間隔で点火します。その結果、点火間隔は45°と15°の間で交互に発生します。
- ^均等点火：クランクシャフトの回転22.5°ごとに点火する。各シリンダーペアは常に45°間隔で点火するため、エンジンは右→右→左→左の順に点火する。
- ^奇数点火：偶数点火を実現するためには、点火間隔を18°にする必要があります。しかし、各シリンダーペアは常に45°間隔で点火します。その結果、点火間隔は9°と27°の間で交互に変化します。
- ^ 8-645Cエンジンは、8-567Cエンジンを645の「パワーアセンブリ」にアップデートしたものです。通常、645エンジンはEまたはFブロックを採用し、その名称は645Eまたは645Fです。567エンジンは、後期の645または710エンジンとはオイルサンプとフレームマウントが大きく異なるため、「645C」エンジンはハイブリッドであり、645エンジンとして評価されている可能性がありますが、物理的には初期の567エンジンに似ています。
参考文献
- ^ Kettering, EW (1951年11月29日). 「ゼネラルモーターズ567シリーズ機関車エンジンの歴史と開発」 . ASME 1951 年次会議. ニュージャージー州アトランティックシティ: ゼネラルモーターズ社エレクトロ・モーティブ部門.
- ^フォスター、ジェラルド (1996). 『A Field Guide to Trains』 ボストン、ニューヨーク: ホートン・ミフリン社.
- ^ 1,981,913米ドル
- ^ “MP15機関車” . GATX . 2012年12月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年1月26日閲覧。
- ^ a b cクリステンセン、ピーター;ジョン・ポールセン (1999)。モーター材質 5: Med Motor fra GM (デンマーク語)。ベインボーガー。 p. 100.ISBN 87-88632-79-2。
- ^ EMD GP15T オペレーターマニュアル（第1版）. Electro-Motive Division . 1982年. 2023年9月2日閲覧。
- ^ 「Terex 33-19 Hauler Form No. GMD 1946」カナダ：ゼネラルモーターズ社のTerex部門。1974年12月。p. 1。2012年5月11日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2010年8月30日閲覧。900
RPM時総出力…3300
外部リンク
- Houk, Randy (2012年12月14日). 「EMDディーゼルエンジンの歴史」 .パシフィック・サウスウェスト鉄道博物館. 2014年7月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年1月5日閲覧。
- クック、プレストン（2010年4月）「エレクトロ・モーティブ645ディーゼルエンジン」（PDF） . Railfan & Railroad : 40–47 . ISSN 0163-7266 . 2016年6月15日閲覧。
- クック、プレストン (2007). 「EMD 645と710の歴史」 .アメリカタグボート愛好家協会. 2016年3月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年6月15日閲覧。
