El EMD 645 es una familia de motores diésel de dos tiempos que fue diseñada y fabricada por la división Electro-Motive de General Motors . Si bien la serie 645 estaba destinada principalmente para uso en locomotoras , motores marinos y estacionarios , una versión de 16 cilindros propulsó el prototipo de camión de transporte "Titan" 33-19 diseñado por la división Terex de GM.
La serie 645 fue una evolución de la anterior serie 567 y un precursor de la posterior serie 710. Introducida por primera vez en 1965, la serie EMD 645 siguió en producción a pedido mucho después de ser reemplazada por la 710, y la mayoría de las piezas de servicio de la serie 645 todavía se fabrican. La serie de motores EMD 645 cuenta actualmente con el respaldo de Electro-Motive Diesel, Inc. , que compró los activos de la división Electro-Motive a General Motors en 2005.
En 1951, EW Kettering escribió un artículo para la ASME titulado, History and Development of the 567 Series General Motors Locomotive Engine , [1] que entra en gran detalle sobre los obstáculos técnicos que se encontraron durante el desarrollo del motor 567. Estas mismas consideraciones se aplican a los 645 y 710, ya que estos motores fueron una extensión lógica del 567C, al aplicar un aumento del diámetro del cilindro, 645, y un aumento del diámetro del cilindro y un aumento de la carrera, 710, para lograr una mayor potencia de salida, sin cambiar el tamaño externo de los motores, o su peso, logrando así mejoras significativas en caballos de fuerza por unidad de volumen y caballos de fuerza por unidad de peso.
Debido a las restricciones de emisiones, estos motores se han ido eliminando gradualmente para dar paso a las alternativas de 4 tiempos.
Los motores de la serie 645 entraron en producción en 1965. Como la serie 567 había alcanzado sus límites en cuanto a aumentos de potencia, se necesitaba una mayor cilindrada; esto se logró aumentando el diámetro de 8+1 ⁄ 2 pulgada (216 mm) en la serie 567 a 9+1 ⁄ 16 in (230 mm) en la serie 645, manteniendo la misma carrera y altura de la plataforma. Si bien el cárter se modificó a partir de la serie 567, los motores 567C y posteriores (o motores 567 que se modificaron según las especificaciones 567C, a veces denominados motores 567AC o 567BC) pueden aceptar piezas de servicio de la serie 645, como conjuntos de potencia . Por el contrario, el motor 567E emplea un bloque de la serie 645E con conjuntos de potencia de la serie 567.
Todos los motores 645 utilizan un soplador Roots o un turbocompresor para limpiar los cilindros . En el caso de los motores turboalimentados, el turbocompresor está accionado por engranajes y tiene un embrague de rueda libre que le permite actuar como un soplador centrífugo a bajas velocidades del motor (cuando el flujo de gases de escape y la temperatura por sí solos son insuficientes para impulsar la turbina) y como un turbocompresor impulsado únicamente por los gases de escape a velocidades más altas. El turbocompresor puede volver a actuar como un supercargador cuando se exigen grandes aumentos en la potencia de salida del motor. Si bien es más costoso de mantener que los sopladores Roots, EMD afirma que este diseño permite un consumo de combustible y emisiones "significativamente" reducidos, un mejor rendimiento a gran altitud e incluso un aumento de hasta el 50 por ciento en la potencia nominal máxima en comparación con los motores con soplador Roots para la misma cilindrada.
La potencia de los motores de aspiración natural (incluidos los motores de dos tiempos con soplador Roots) suele reducirse un 2,5 por ciento cada 1000 pies (300 m) sobre el nivel medio del mar, una penalización tremenda en las elevaciones de 10 000 pies (3000 m) o más en las que operan varios ferrocarriles del oeste de Estados Unidos y Canadá, y esto puede representar una pérdida de potencia del 25 por ciento. La turboalimentación elimina eficazmente esta reducción.
La serie 645 tiene una velocidad máxima del motor de entre 900 y 950 revoluciones por minuto (rpm), un aumento con respecto a la velocidad máxima de 800 a 900 rpm de la serie 567. Una velocidad del motor de 900 rpm era esencial para aplicaciones de generadores de energía estacionarios de 60 Hz y ciertas locomotoras de pasajeros equipadas con sistemas de "energía de cabecera" trifásica de 60 Hz y 480 voltios. Cuando se utiliza únicamente para fines de tracción, la velocidad del motor varía según la posición del acelerador. La velocidad máxima de 950 rpm del motor 645F resultó ser demasiado alta, lo que comprometió su confiabilidad, y el motor de reemplazo, el 710G, volvió a la velocidad máxima de 900 rpm.
EMD construyó un demostrador SD40 (número 434) en julio de 1964 para probar en campo el motor 16-645E3, seguido por otros ocho demostradores SD40 (números 434A a 434H) y un demostrador GP40 (número 433A) en 1965. En diciembre de 1965 y enero de 1966, EMD construyó tres demostradores SD45 (números 4351 a 4353) para probar en campo el motor 20-645E3.
Cuando el motor 645 entró en producción en 1965, se introdujo una gran serie de nuevos modelos de locomotoras. La versión turboalimentada se utilizó en la Serie 40 de EMD ( GP40 , SD40 y SD45 ) en forma de dieciséis cilindros de 3000 caballos de fuerza (2200 kW) y en forma de veinte cilindros de 3600 caballos de fuerza (2700 kW). EMD también introdujo la Serie 38 con motor Roots ( GP38 , SD38 ) y la Serie 39 turboalimentada de doce cilindros ( GP39 , SD39 ). Todos estos modelos de locomotoras comparten ampliamente componentes y subsistemas comunes, lo que reduce significativamente el costo y aumenta la intercambiabilidad. La GP38-2 y la SD40-2 se convirtieron en los modelos más populares de la serie y entre los modelos de locomotoras más populares jamás construidos. [2]
A partir de la introducción de los motores de la serie 645, la convención de nombres de modelos de EMD generalmente aumentó los diseños de modelos en diez (como con las series 40, 50, 60 y 70). El número se redujo en uno para las versiones de doce cilindros (como las series 39, 49 y 59); se redujo en dos para las versiones con motores Roots (para la serie 38); y se aumentó en cinco para las versiones de mayor potencia (como las series 45 y 75).
Todos los motores 645 son motores de dos tiempos en V de 45 grados . Cada cilindro tiene una cilindrada de 645 pulgadas cúbicas (10,57 L) , de ahí el nombre; con un diámetro de 9+1 ⁄ 16 pulgadas (230 mm), una carrera de 10 pulgadas (254 mm) y una relación de compresión de 14,5:1. El motor tiene un diseño de flujo único con cuatro válvulas de escape de tipo poppet en la culata y puertos de barrido de aire de carga dentro de los lados de los cilindros. Todos los motores utilizan un solo árbol de levas en cabeza por banco, con válvulas de escape operadas por dos lóbulos de leva (cada uno de los cuales opera dos válvulas de escape a través de un "puente") y un lóbulo de leva para operar el inyector unitario [3] que está en el centro de las cuatro válvulas de escape. Los balancines están equipados con rodillos para reducir la fricción, mientras que los actuadores de válvulas hidráulicas se utilizan para reducir el juego de válvulas. Los motores 710 posteriores a 1995 emplean inyectores unitarios electrónicos , sin embargo, estos inyectores aún utilizan una bomba de pistón accionada por árbol de levas, como en los inyectores que no son EFI.
Los cilindros de cada par en V están directamente opuestos entre sí, y las bielas tienen una disposición de horquilla y cuchilla, con bielas de "horquilla" en un banco de cilindros y bielas de "cuchilla" en el otro (con la misma carrera en ambos bancos). (En contraste, los motores 7FDL y 7FDM de General Electric usan bielas maestras y esclavas "articuladas", esencialmente dos cilindros adyacentes en un motor radial , y tienen una carrera ligeramente más larga en el banco usando bielas esclavas). [nota 1] Los motores están provistos de un soplador Roots simple o doble , o un solo turbocompresor asistido mecánicamente, según la potencia de salida requerida.
Para el mantenimiento, un conjunto de potencia , compuesto por una culata, una camisa de cilindro, un pistón, un soporte de pistón y una biela, se puede sustituir individualmente de forma relativamente fácil y rápida. El bloque del motor está hecho de elementos de acero estructural planos, formados y laminados y de piezas forjadas de acero soldadas en una única estructura (una "soldadura"), por lo que se puede reparar fácilmente utilizando herramientas de taller convencionales.
Como la mayoría de los motores EMD, el 645 también se vende para aplicaciones estacionarias y marinas.
Las instalaciones estacionarias y marinas están disponibles con motor giratorio hacia la izquierda o hacia la derecha.
Los motores marinos se diferencian de los motores ferroviarios y estacionarios principalmente en la forma y profundidad del cárter de aceite del motor, que se ha modificado para adaptarse a los movimientos de balanceo y cabeceo que se encuentran en las aplicaciones marinas.
Velocidad del motor
Potencia de freno (clasificación ABS)
HP bruto a 900 RPM... 3300