645 ユーロ

645 ユーロ
645 ユーロ
	EMD 12-645E3 ターボエンジン、イーンロッド・エイリアン 071 型機関車に搭載
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～1983年、1990年代まで限定的に上演
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物に統合したもの
シリンダーヘッド材質	鋳鉄、シリンダーあたり1個
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	200
最高エンジン回転数	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	液体冷却
出力
出力	750～4,200馬力; （560～3,130kW）
年表
前任者	567 ユーロ
後継	710 型

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および製造された2 ストロークディーゼルエンジンのシリーズです。645 シリーズは主に機関車、船舶、および定置エンジンでの使用を目的としていましたが、16 気筒バージョンの 1 つは、GM のTerex部門によって設計された33-19「タイタン」プロトタイプ運搬トラックに搭載されました。

645 シリーズは、以前の567シリーズの進化版であり、後の710シリーズの先駆けです。1965 年に初めて導入された EMD 645 シリーズは、710 に置き換えられた後も長い間、要望に応じて生産され続け、645 のサービス部品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、 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購入した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。

1951年、EWケタリングはASME向けに「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]と題する論文を執筆し、567エンジンの開発中に遭遇した技術的な障害について詳細に説明しています。同じ考慮事項は645と710にも当てはまります。これらのエンジンは567Cの論理的な延長であり、シリンダーボアの拡大（645）とシリンダーボアの拡大とストロークの拡大（710）を適用して、エンジンの外形サイズや重量を変えずにより大きな出力を実現し、それによって単位容積あたりの馬力と単位重量あたりの馬力が大幅に向上しました。

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 ストロークエンジンに置き換えられてきました。

歴史

645シリーズのエンジンは1965年に生産が開始されました。567シリーズは馬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に増やす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の高さは同じまま、クランクケースが1 ⁄ 16インチ (230 mm)長くなっています。クランクケースは567シリーズから変更されていますが、567C以降のエンジン (または567C仕様に変更された567エンジン。567ACエンジンまたは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受け入れることができます。逆に、567Eエンジンは、567シリーズのパワーアセンブリを備えた645Eシリーズのブロックを採用しています。

645 エンジンはすべて、シリンダー掃気用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使用しています。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、低速エンジンでは遠心ブロワーとして機能し (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)、高速では完全に排気駆動のターボチャージャーとして機能します。ターボチャージャーは、エンジン出力の大幅な増加が要求されるときにスーパーチャージャーとして機能に戻ることができます。ルーツブロワーよりもメンテナンス費用はかかりますが、EMD はこの設計により、同じエンジン排気量でルーツブロワーエンジンよりも燃料消費と排出量が「大幅に」削減され、高高度性能が向上し、最大定格馬力が最大 50 パーセント増加すると主張しています。

自然吸気エンジン（ルーツブロー式 2 ストロークエンジンを含む）の馬力は、通常、平均海抜 1,000 フィート (300 メートル) ごとに 2.5 パーセント低下しますが、米国西部やカナダの鉄道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、これは大きなペナルティとなり、25 パーセントのパワー損失につながる可能性があります。ターボチャージャーを使用すると、この低下が効果的に解消されます。

645 シリーズの最高エンジン回転数は 900 ～ 950 rpm で、567 シリーズの最高回転数 800 ～ 900 rpm より高速です。900 rpm のエンジン回転数は、60 Hz 固定発電機アプリケーションや、60 Hz、480 ボルトの 3 相「ヘッドエンド電源」システムを備えた特定の旅客機関車には必須でした。牽引目的のみで使用する場合、エンジン回転数はスロットル位置に応じて変化します。645F エンジンの最高回転数 950 rpm は高すぎることが判明し、信頼性が低下したため、交換用エンジンである 710G は最高回転数を 900 rpm に戻しました。

EMD は、1964 年 7 月に 16-645E3 エンジンのフィールドテスト用に 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用に 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、新しい機関車モデルの大規模なシリーズが導入されました。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気筒形式と3,600馬力（2,700kW）の20気筒形式で使用されました。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、モデル設計が一般的に 10 増加しました (40、50、60、70 シリーズなど)。12 気筒バージョンでは 1 つ減少し (39、49、59 シリーズなど)、ルーツブローバージョンでは 2 つ減少し (38 シリーズ)、より高馬力のバージョンでは 5 つ増加しました (45、75 シリーズなど)。

仕様（多くは567および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、これが名前の由来です。ボアは9です。+710エンジンのシリンダーヘッドは1⁄16インチ（230 mm）、ストロークは10インチ（254 mm）、圧縮比は14.5:1です。このエンジンは、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たユニフロー設計です。すべてのエンジンは、バンクごとに1つ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する）によって操作され、1つのカムローブは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]を操作します。ロッカーアームにはローラーが装備されており、摩擦を減らし、油圧バルブアクチュエーターを使用してバルブラッシュを減らします。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、カムシャフト駆動の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配置で、片方のシリンダーバンクに「フォーク」ロッド、もう一方のシリンダーバンクに「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の 7FDL および 7FDMエンジンは、「連結式」マスターアンドスレーブコネクティングロッド (基本的には星型エンジンの 2 つの隣接シリンダー) を使用し、スレーブロッドを使用するバンクのストロークがわずかに長くなっています。) ^{[注 1]}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ブロワー、またはシングルの機械式ターボチャージャーが装備されています。

メンテナンスでは、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、ピストンロッドで構成されるパワーアセンブリを個別に比較的簡単に素早く交換できます。エンジンブロックは、平らな成形および圧延構造用鋼部材と、単一の構造 (「溶接部」) に溶接された鋼鍛造品で作られているため、従来の作業工具を使用して簡単に修理できます。

方向: エンジンの「前部」(エンジン調速機と流体ポンプの端) は、実際には機関車の後端にあり、機関車の冷却剤供給と冷却システムのすぐ隣にあります。エンジンの「後部」(誘導システムと牽引発電機またはオルタネーターの端) 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: エンジンの回転は、エンジンの「前面」から見ると通常の時計回りですが、機関車の前面から見ると反時計回りです。船舶および固定設備では、左回転または右回転のエンジンを使用できます。
発射順序
- 8気筒：1、5、3、7、4、8、2、6 ^[注2]
- 12気筒：1、7、4、10、2、8、6、12、3、9、5、11 ^[注3]
- 16気筒：1、8、9、16、3、6、11、14、4、5、12、13、2、7、10、15 ^[注4]
- 20気筒：1、19、8、11、5、18、7、15、2、17、10、12、3、20、6、13、4、16、9、14 ^{[注 5]}
排気バルブ: シリンダーあたり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: デュアル電気始動モーター、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: ほとんどの固定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Woodward PGE 機関車調速機、または同等品、電子式エンジンでは EMD エンジン制御ユニット
重量（E3Bターボチャージャーモデル）
- 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には、左回転または右回転のエンジンが装備されています。

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、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 RPM / 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」、および「部分的」(「フォーク」でも「ブレード」でもない)、P/N 40173918 として入手できます。
^ 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の 30° ごとに点火イベントが発生しますが、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° ごとに点火イベントが発生します。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-左の順に点火します。
^ 奇数点火: 偶数点火を実現するには、点火間隔を 18° にする必要があります。ただし、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° の間で交互になります。
^ 8-645C エンジンは、645 の「パワーアセンブリ」で更新された 8-567C エンジンでした。通常、645 エンジンは E または F ブロックを使用し、その指定は 645E または 645F です。567 エンジンは、後期の 645 または 710 エンジンとは大幅に異なるオイルサンプとフレームマウントを備えているため、「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る可能性がありますが、物理的には以前の 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。
^ 米国 1,981,913
^ “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。
^ abc 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 オペレーターズマニュアル (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コーポレーションの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での総馬力...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」. Pacific Southwest Railway Museum . 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。
Cook, Preston (2010 年 4 月)。「The Electro-Motive 645 Diesel Engine」(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 および 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。

[4] 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」、および「部分的」(「フォーク」でも「ブレード」でもない)、P/N 40173918 として入手できます。

[5] 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。

[6] 奇数点火: 理想的には、クランクシャフトの回転の 30° ごとに点火イベントが発生しますが、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。

[7] 均等点火: クランクシャフトの回転 22.5° ごとに点火イベントが発生します。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-左の順に点火します。

[8] 奇数点火: 偶数点火を実現するには、点火間隔を 18° にする必要があります。ただし、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° の間で交互になります。

[9] 8-645C エンジンは、645 の「パワーアセンブリ」で更新された 8-567C エンジンでした。通常、645 エンジンは E または F ブロックを使用し、その指定は 645E または 645F です。567 エンジンは、後期の 645 または 710 エンジンとは大幅に異なるオイルサンプとフレームマウントを備えているため、「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る可能性がありますが、物理的には以前の 567 エンジンに似ています。

[1] 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。

[2] 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。

[3] 米国 1,981,913

[GATX_website-10] “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。

[MM5p100-11] 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。

[12] EMD GP15T オペレーターズマニュアル (第 1 版)。Electro -Motive Division。1982年。2023 年9 月 2 日閲覧。

[titan_specs-13] ^ 「Terex 33-19 Hauler Form No. GMD 1946」。カナダ：ゼネラルモーターズコーポレーションの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での総馬力...3300