德国MB837系列发动机
德国 MB837系列发动机 MB837 Series Engine MTU腓德烈斯哈芬公司 Motoren-und Turbinen-Union Friedrichshafen GmbH,DE MTU腓德烈斯哈芬公司 Motoren-und Turbinen-Union Friedrichshafen GmbH,DE 生产 MB833Aa-501 泰国M41轻型坦克、土耳其M44T 155mm自行火炮 MB833Ea-500 黄鼠狼(Marder)步兵战车 MB833Ka-500 阿根廷TAM坦克和VCTP步兵战车 MB833Ka-501 西班牙AMX-30坦克 MB837Aa-500 JPz4-5自行反坦克火炮 美洲虎(Jaguar)1型反坦克导弹发射车及变型车 MB837Ba-500 瑞士Pz61坦克及变型车、Pz68坦克变型车、Pz65装甲抢救车 MB837Ea-500 SLT50-2牵引卡车、土耳其M47、M48坦克、意大利帕尔玛利亚(Palmaria)155mm自行火炮 MB837Ka-500 土耳其M48A2坦克 MB837Ka-501 瑞士Pz61坦克 MB838CaM-500 豹1坦克及变型车、意大利OF-4
概述 MB837系列是德国在二次世界大战后发展的第一代装甲车辆系列发动机。全系列包括V型6缸、V型8缸、V型10缸和V型12缸4种基型发动机。以后由于缸径从165mm增加到170mm并采用不同的转速和增压方式共发展了10多种机型，功率范围为290～1103千瓦。这些发动机已在约15个国家的20多种装甲车辆上应用，数量已超过14000台。50年代初，MTU腓德烈斯哈芬公司的组成部分之一――戴姆勒-奔驰公司(Daimler-Benz AG)根据瑞士军事技术部要求，开始研制高功率的MB837坦克发动机。该公司在研制航空发动机和汽车发动机经验基础上于1955年研制出功率为463千瓦(630马力)的结构紧凑的V8型水冷机械增压柴油机，以后这就成为瑞士Pz61坦克动力MB837Ba-500柴油机。此后该机功率又提高到485千瓦(660马力)，被瑞士再次为Pz坦克动力。 1957年开始研制豹1主战坦克，有关发动机的主要要求是坦克单位功率为22千瓦/t(30马力/t)，有多种燃料性能，具体要求为：单位体积功率达441千瓦/m3(600马力/m3)，比重量达2.18kg/千瓦(1.6kg/马力)；良好的燃油经济性和燃料适应性；工作可靠；在倾斜状态能正常工作；能适应热带高温和北极严寒低温；系列化程度高，通过改变气缸数得到不同的发动机功率以满足各种装甲车辆要求。 为此研制了MB837系列中的10缸机，MB838CaM-500发动机。该机在豹1坦克样车上试验后性能良好，尽管在某些方面没有达到具体要求，如单位体积功率为388千瓦/m3，比重量为3.1kg/千瓦，燃油消耗率为250g/千瓦?h，仅能使用柴油和航空煤油，属于有限多种燃料性能的发动机。实际达到的大修期为600～1000h。环境温度在-15℃以上，使用合适的机油可直接起动；环境温度在-15℃～-43℃之间，则需预热才能起动。在高温热带地区使用，环境温度为50℃时可正常工作，此时冷却水达102℃。在横向倾斜17°，纵向倾斜35°状态下，发动机能正常工作。系列内各发动机之间的通用零部件达85%以上。 结构特点 1.总体布置 两气缸排呈V型90°夹角排列，根据戴姆勒-奔驰公司的统计分析，认为这种90°夹角的气缸排列方式与V型60°、V型120°的相比，可以使发动机正面面积最小，也有利于在V型夹角内和发动机两侧安置附件，使发动机外形呈矩形，结构紧凑。在V型夹角内装有整体式波许(Bosch)型喷油泵和气门传动机构以及带回水集水管的时气管。排气管在气缸排外侧。在发动机外侧下方，一侧装有机油散热器和起动电机，另一侧装有发电机和带预热装置的机油箱。MB838CaM-500发动机最早体现了军用车辆采用整体式动力装置的设计思想；发动机在装车前就与传动装置和冷却系统预装成整体。该动力装置在生产线的试验台上须经过约15个项目的质量检验，合格后才整体吊装在坦克车体内。采用这种整体结构不仅有利于生产、安装和保证性能，而且还便于在战场维修保养和更换。豹1坦克在战场更换动力装置的时间为20米in。 2.燃烧室 燃室位于气缸中央。预燃室压力升高率较小，发动机工作平稳，具有良好的冷起动性，而且有利于发动机实现多种燃料性能。在预燃室中装有预热塞。 3.气缸盖 最初采用2个气缸共1个气缸盖和3个气缸共1个气缸盖的结构型式，后来改为一缸一盖。每个缸盖用8个螺栓固定于箱体。装配时采用自动控制扭矩的专用工具拧紧螺栓。缸盖上每缸有4个气门，2个进气门，2个排气门。缸盖垫片用铝合金制造。 4.箱体 曲轴箱和气缸体采用整体联身箱体，由铝合金铸造。采用干式油底壳，内装有压油泵和回油泵以适应发动机倾斜工作。气缸套和缸体采用4个橡胶密封圈密封，下部3个，上部1个。 5.曲柄连杆机构 曲轴用高级合金钢锻造，表面经渗碳处理，全部表面经机械加工。曲轴上装有平衡块，用两个埋头螺钉固紧。曲轴以悬挂方式安装在曲轴箱上，有6个支点。 采用合金钢锻造的并列连杆，全部表面经机械加工。连杆体和连杆大头盖的结合面为斜切口锯齿形，用高强度螺钉连接连杆体和大头盖。 活塞为铝合金锻件，有3个气环和2个油环。活塞从曲轴箱体上安装的喷嘴得到的喷油冷却，裙部和气缸套之间的冷态间隙为0.6mm。采用浮动活塞销，活塞销两端用卡环固定。 6.配气机构 配气机构结构简单。进排气凸轮轴位置较高，推杆较短，摇臂刚性较高。气门导管由青铜制造，气门杆镀铬，排气门充钠，气门座镶钢圈。气门定时为： 进气门开启???上止点前34°???排气门开启???下止点前56° 进气门关闭???下止点后52°???排气门关闭???上止点后73° 进气延续时间??266°???????排气延续时间???309° 7.进气系统 进气系统的空气滤清器由自动吸尘的离心式尘土分离器和毡垫式滤清器组成。供燃烧用的空气先进入离心式尘土分离器进行预滤清，该部分装有一个电驱动的抽尘泵，可将滤出的尘土排出车外。已预滤清的空气再经过毡垫式滤清器进行精滤，然后从进气管进入发动机气缸。在车辆涉深水或潜渡时供发动机的空气从战斗舱吸入。 从豹1A2开始采用了改进的空气滤清器，主要改进是：用纸滤芯代替原来的毛毡滤芯，滤清器的使用周期提高了1倍；滤清器壳体用轻合金制造，有些零件用不锈钢制造，从而提高了防腐性；采用可更换的旋风分离滤网，提高了滤清能力。 8.机械增压系统 发动机左右气缸排分别装有1台机械增压器，故发动机废气经排气管直接排到车外时，因为排气温度高，易于被敌方红外跟踪。为此，在豹1坦克的动力舱两侧分别装有1个排气罐，使废气从车体排出前先与由风扇经散热器输送的冷空气在排气罐内混合，从而降低车辆热特征。 9.冷却系统 冷却装置由尤利乌斯Fr贝尔南德意志冷却器公司(Suddeutsche Kuehlerfabrik Julius fr.Behr GmbH & Co.)制造。冷却系统的风扇转速由恒温器根据冷却水温度进行控制，两个扁平的水散热器装有传动装置上方，能保证豹1坦克在32.5℃环境温度下以62千米/小时速度持续行驶。 为使豹1坦克能在更高环境温度下工作，在豹1A2坦克冷却系统上加装了一套热带使用装置，其中安装了自动功率限制器以减少发动机过热危险；使用了一种提高散热能力的水散热器；加装了燃油冷却器以限制燃油中形成气泡并减少产生沥青沉淀的危险。此外，为减少冷却系统进气流动损失，车体上安装了阻力较小的进气百叶窗。装有热带装置的豹1坦克的发动机冷却液最高温度从93℃提高到102℃，发动机最大负荷持续工作的限定温度从23℃增高到27℃，在限定温度和最大负荷持续工作时的输出功率从426千瓦(580马力)增加到467千瓦(635马力)。环境温度为35℃时持续工作的输出功率从301千瓦(410马力)增加到430千瓦(585马力)。环境温度为45℃时持续工作的输出功率从129千瓦(175马力)增加到357千瓦(485马力)。保证坦克以62千米/小时速度持续行驶的最高环境温度从原来限定的32.5℃增加到45℃。 豹1坦克在-25℃环境温度下工作时冷却液的成分是40%容积的防冻液和60%容积的水。在更低环境温度下工作时冷却液的混合成分则改为60%容积的防冻液和40%容积的水。采用0―176SAE10机油代替普通0―180SAE30机油。 10.润滑系统 采用强制压力润滑系统和干式油底壳，内装机油泵。机油箱内有电预热器，在低温起动时预热机油。 11.起动系统 用起动电机起动，交流发电机功率为9千瓦，蓄电池容量为400Ah，电压为24V。发动机在-10℃环境温度下使用SAE W/20HD机油，在-15℃下使用SAE10W/10HD机油，不需预热即可起动。在-25℃～-40℃环境温度下使用粘度更低一级的机油，需经预热方可起动。 型号演变和系列化 MTU公司对该系列发动机的型号演变和系列化所采用的方法可归纳为变化气缸数(6、8、10缸，后又发展12缸)、变化转速(2200、2300、2400r/min)、变化缸径(165mm增大至170mm，行程保持不变)以及改变增压方式(非增压、机械增压和涡轮增压、增压中冷)等。 公司将MB837Ba-500机械增压发动机改为MB837Ka-501涡轮增压中冷发动机，同时也增大了缸径和转速，功率从485千瓦提高到809千瓦，样机曾在巴西EE-T1奥索里约(Osorio)坦克上试验过。另一种未扩大缸径的MB837Ka-500涡轮增压中冷发动机(功率为551千瓦)已由土耳其陆军用来改装其M48A2坦克。而装有两台涡轮增压器和中冷器的6缸MB833ka-501发动机的轼率增大到625千瓦(转速2400r/min)，已由西班牙用来改装AMX-30坦克。 MB838Ka-501是10缸MB838CaM-500发动机的发展，该机也装有两台涡轮增压器和中冷器，并且扩大了缸径，功率由原来的610千瓦增加到1030千瓦。 837系列还发展了一种12缸V型90°排列的涡轮增压中冷机型，型号为MB840。缸径未扩大，总排量为44.9L，功率达1103千瓦，转速为2200r/min，用于专用车辆试验。 性能数据 (一) 型号?????MB833Aa-501??MB833Ea-500??MB833Ka-500??MB833Ka-501 类型 ?冲程?????4???????4???????4???????4 ?缸数及排列??6V90°????6V90°????6V90°?????6V90° ?冷却方式???水冷?????水冷?????水冷??????水冷 ?燃烧室型式?预燃式?????预燃式????预燃式?????预燃式 ?燃料种类?柴油、航空煤油?柴油、航空煤油?柴油、航空煤油?柴油、航空煤油 ?增压方式??非增压????涡轮增压????涡轮增压????涡轮增压 ?有无中冷???无??????无???????有??????有 缸径/行程??170mm/175mm??165mm/175mm??165mm/175mm???170mm/175mm 总排量????23.8L?????22.4L?????22.4L??????23.8L 压缩比?????18??????19.5?????18????????18 标定功率???330千瓦?????441千瓦?????530千瓦??????625千瓦 标定转速??2300r/min???2200r/min????2400r/min???2400r/min 最大扭矩??1540N?m????2020N?m????2300N?m????2780N?m 最大扭矩转速?1500r/min???1600r/min???1900r/min???1900r/min 平均有效压力?0.72MPa????1.07MPa????1.18MPa????1.31MPa 活塞平均速度?13.42m/s???12.83m/s????14m/s?????14m/s 升功率????13.87千瓦/L??19.64千瓦/L????23.66千瓦/L???26.26千瓦/L 燃油消耗率(标定)?248g/千瓦?h?236g/千瓦?h??247g/千瓦?h???245g/千瓦?h 外形尺寸 ?长?????1252mm?????1255mm????1252mm?????1252mm ?宽?????1050mm?????1257mm????1050mm?????1050mm ?高?????965mm??????1053mm????965mm?????965mm 单位体积功率?260千瓦/m3????265千瓦/m3???418千瓦/m3????493千瓦/m3 重量(干重)??1375kg?????1250千克????1450千克?????1450千克 比重量????4.17kg/千瓦???2.84kg/千瓦???2.74kg/千瓦???2.32kg/千瓦 (二) 型号????MB837Aa-500???MB837Ba-500??MB837Ea-500??Mb837Ka-500/-501 类型 ?冲程?????4???????4???????4????????4 ?缸数及排列??8V90°????8V90°?????8V90°?????8V90° ?冷却方式???水冷?????水冷??????水冷??????水冷 ?燃烧室型式??预燃式????预燃式?????预燃式?????预燃式 ?燃料种类?柴油、航空煤油?柴油、航空煤油?柴油、航空煤油?柴油、航空煤油 ?增压方式??非增压????机械增压????涡轮增压?????涡轮增压 ?有无中冷???无??????无???????无???????有 缸径/行程?165mm/175mm???165mm/175mm???165mm/175mm??165mm/175mm/170mm/175mm 总排量????29.4L?????29.4L??????29.4L?????29.4L/31.76L 压缩比????19.5??????19.5??????19.5???????8 标定功率???368千瓦?????485千瓦??????550千瓦?????551千瓦/809千瓦 标定转速?2200r/min????2200r/min????2200r/min????2200/2400r/min 最大扭矩??1736N?m????2206N?m?????2600N?m????3670N?m 最大扭矩转速?1400r/min??1750r/min????1600r/min????1800r/min 平均有效压力?0.68MPa???0.90米Pa??????1.02MPa????0.94MPa/1.27MPa 活塞平均速度?12.83m/s???12.83m/s????12.83m/s?????12.83m/s /14m/s 升功率????12.5千瓦/L???16.5千瓦/L????18.7千瓦/L?????18.7千瓦/L25.5千瓦/L 外形尺寸 ?长?????1255mm????1340mm??????1382mm?????1510mm ?宽?????1050mm????1050mm??????1050mm?????1051mm ?高?????964mm?????1096mm??????964mm?????1035mm 单位体积功率?290千瓦/m3???315千瓦/m3?????393千瓦/m3????336千瓦/m3/493千瓦/m3 重量?????1525kg????1550千克??????1580千克?????1650千克 比重量????4.14kg/千瓦??3.20千克/千瓦????2.87kg/千瓦????2.99kg/千瓦/w.03kg/千瓦 (三) 型号????MB838CaM-500???MB838Ka-501???MB840 类型 ?冲程?????4????????4???????4 ?缸数及排列?10V90°?????10V90°????12V90° ?冷却方式??水冷??????水冷??????水冷 ?燃烧室型式?预燃式?????预燃式?????预燃式 ?燃料种类?柴油、航空煤油?柴油、航空煤油?柴油、航空煤油 ?增压方式??机械增压????涡轮增压????涡轮增压 ?有无中冷???无???????有???????有 缸径/行程?165mm/175mm???170mm/175mm???165mm/175mm 总排量????37.4L??????39.7L??????44.9L 压缩比????19.5???????18 标定功率???610千瓦?????1030千瓦??????1103千瓦 标定转速??2200r/min????2400r/min????2200r/min 最大扭矩??2805N?m?????4600N?m 最大扭矩转速?1550r/min???1600r/min 平均有效压力?0.85MPa?????1.29Mpa?????1.34MPa 活塞平均速度?12.83m/s????14m/s??????12.83m/s 升功率????16.3千瓦/L????25.9千瓦/L?????24.6千瓦/L 燃油消耗率?250g/千瓦?h????245g/千瓦?h 外形尺寸 ?长?????1552mm?????1450mm??????1687mm ?宽?????1049mm?????1850mm??????1052mm ?高?????964mm??????1040mm??????955mm 单位体积功率?388千瓦/m3????370千瓦/m3?????651千瓦/m3 重量(干重)??1920千克?????2000千克??????2000千克 比重量????3.1kg/千瓦????1.94kg/千瓦????1.81kg/千瓦
