德国MT880系列发动机
德国 MT880系列发动机 MT880 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-un d Turbinen-Union Friedrichshafen GmbH,DE 完成研制 MT883为德国第三代主战坦克候选发动机
概述 该系列是MTU公司继MB837系列、MB870系列后，从1970年开始研制的最新一代战车发动机系列。由于前两种系列发动机均不能很好地满足20t以下的装甲人员输送车和其他低重量等级战车的功率要求，因此公司发展MT880系列的主要意图是一种系 列发动机满足德国从坦克和重型战斗车辆到轻型战车的全部动力需要。整个系列包括4、5、6缸直列型和6、8、10、12缸V型共7种机型，功率范围为360～1103千瓦，单缸功率已达92千瓦(125马力)。与MB837和MB870系列相比，该系列具有更高的单位体积功率，更好地扭矩特性和燃油经济性；虽然提高了转速，但由于减小了行程，所以活塞平均速度还有所降低；尽管平均有效压力有所提高，但还较保守，仍有提高的潜力。尤其是基本型12缸MT883受到了国际上关注。 MT883发动机于1976年开始研制，原型机于1979年首次问世。该机已列入联邦国防部(BMVG)和联邦国防技术与采购局(BWB)部件发展计划。1985年秋MTU公司和美国通用汽车(GM)公司签订了许可证生产协议，计划将该机用于M1坦克改进型(作替换动力)、RV90抢救车、一种动力装置前置的主战坦克、一种水陆两用战车。巴西、以色列等国也考虑采购。该柴油机的单机价格约20万美元。 该机第一台样机的转速为3000r/min，功率为900千瓦(1224马力)。单制裁机试验表明，转速可提高到3300r/min，单缸功率达100千瓦，平均有效压力1.8MPa，预计12缸机在3300r/min时最大输出功率可达1380千瓦(1877马力)，比重量约为1kg/千瓦(0.7kg/马力)，单位体积功率约为1366千瓦/m3。单缸机运转时间现已达2000h，12缸机已运转1000h。到1988年为止，总共生产了6台预燃室MT883发动机。以后又制造了一些直接喷射式燃烧室MT883发动机，首批3台已用于各种改进试验。1989年在美国第三阶段改进型M1坦克的HFM通用底盘(HFMCC)上完成了美国陆军坦克机动车辆局(TACOM)进行的280h试验。 为了进一步提高发动机的性能，MTU公司正在深入研究如隔热以减少散热量、提高冷却系统性能、改善燃烧过程、电子控制等有关技术。 该系列发动机的设计原则可以归纳为：昼采用普通材料和常规秤工艺，将传绵设计经验和先进的设计方法相结合，最大限度地减小发动机外形尺寸，保持高的结构紧凑性以满足军用发动机高单位体积功率要求；不盲目追求设计参数高指标，如活塞平均速度还保持14m/s，小于MB873Ka-501发动机的15.2 m/s；通过提高平均有效压力以提高发动机功率，但MT883的平均有效压力较欧洲和美国的同功率级发动机的低很多，这对保证发动机工作可靠和具有提高功率潜力而言是有很重要意义的。 在上述设计原则指导下研制的MT883发动机以高单位体积功率在世界坦克发动机中称著。发动机本体的安装体积为1.04m3，由发动机、传动装置和冷却系统组成的整个动力装置的体积为4.53m3，如果再加上1000L燃油，动力装置的总体积约为5.53m3，而M1坦克AGT-1500燃气轮机动力装置的总体积为8.4m3。该系列横截面积比MB870系列的减小约30%。 结构特点 1.总体布置 MT883的总体布置相似于它的前驱，在气缸排呈V型9 0°夹角排列的发动机轮廓尺寸内，合理布置附件，不过在附件的具体安排上，位置有所变 化。隔热的排气管位于V型夹角之内侧，进气管位于外侧，因而发动机外侧温度较低，便于发动在车内任何位置上安装。单体喷油泵装在进气侧两气缸之间，由整体凸轮轴驱动，充分利用了空间也缩短了高压油管长度。在V型夹角内还安装了起动电机、滤清器。铝制的油、水散热器与装在曲轴箱一侧的机油箱都安装在发动机轮廓尺寸内。 2.燃烧室 开始采用预燃室式，继而进行了改用直喷式燃烧室的研究，标定功率下的燃油消耗率从用预燃室式的240g/千瓦?h减少到220g/千瓦?h，最低燃油消耗率从222g/千瓦?h降到206g/千瓦?h，在冷却液中的散热量减少了15～20%，从而可减小冷却系统尺寸和减少风扇消耗的功率。 3.气缸盖 采用一缸一盖。缸盖材料由铝合金改为灰铸铁。每缸有4个气门(2个排气门、2个进气门)，有3根短推杆推动气门，其中两根驱动排气门的单摇臂，另一根驱动进气门的双摇臂，这种结构使配气机构的高度降低。 4.箱体 系铸铝件，由于设计了新型曲轴和连杆，曲轴箱尺寸较小。为了降低发动机高度，采用扁平的干式油底壳。主轴承盖由锻钢制造，用斜螺钉紧固。传动箱是单独的，装在发动机飞轮端。 5.曲柄连杆机构 采用整体曲轴，曲轴较短，平衡重半径很小，全部表面进行机械加工并经感应淬火。曲轴两端都可输出功率。 活塞顶部采用锻铝材料制造，通过电子束焊接与活塞下部形成整体。活塞内有环形冷却油道，外有2个气环，1个油环，没有铸铁镶圈，由喷嘴进行喷油冷却。 连杆杆身断面呈一字形而不是传统的"I"字形，以减小发动机长度和重量，也是相应于发动机转速提高而导致的结构措施。 6.涡轮增压系统 为克服高增压发动机在低负荷工况下因加速而反应滞后的缺点，MTU公司采用了下述技术措施： (1)采用可变截面涡轮增压器 涡轮的导向叶片是可调的。压气机叶轮采和后弯式叶片。ZR14型涡轮增压器在MT883上试验时得到良好的结果，在部分负荷下，可降低燃油消耗率8g/千瓦?h左右；在一种模拟汽车惯量的特种试验台上试验，发动机从惰转加速到标定转速的时间缩短了11%。 (2)采用陶瓷材料?燃烧系统的有关零部件如气门喷涂陶瓷层，气缸盖内排气道已进行隔热试验，正在研制陶瓷叶轮，以减小涡轮转子系统的惯量。 (3)可加装辅助燃烧室系统(Brenn Kammer System,BKS)如要求发动机在低负荷工况下加速，辅助燃烧室可向涡轮提供附加燃气能量，从而保证要求的压气机转速以获得足够的增压压力。该燃烧室的空气由压气机供给，燃油从单独设置的燃油泵输入。BKS系统仅在发动机需要加速时使用，在起动和标定工况下不工作。该系统于1976年第一次在装MB873Ka-500发动机的豹2样车上试验，结果表明，发动机扭矩可增加80%，但燃油消耗率亦相应增加。 该系列发动机还采用了电子监控系统，能进行油泵定时喷油控制和随空气压力与冷却水温度而变化的燃油量最佳控制。该系统是MTU公司发展的数字式动力管理系统的一部分，能改善发动机排放等工作性能，并为发动机有效起动、迅速承受负荷和提高加速性创造了条件 。 在该系列发动机中完全取消了MTU公司其他发动机上采用的橡胶管、软管和传动皮带等挠性管而改用金属管和齿轮传动机构，并实现了油管、水管的内藏化。 结构演变和系列化 该系列从单缸机开始研制，先制成12缸多缸机MT883。8缸MT881发动机采用涡轮增压，功率为735千瓦(1000马力)，准备作为德国新型155mm自行榴弹炮动力。 MT883自研制以来重大的结构变化可归纳为：缸径从140mm增加到144mm，行程从136mm增加到140mm，从而增加了发动机单缸排量；转速从3000r/min增加到3200r/min，后又降为3000r/min；燃烧室从传统的预燃室改为直接喷射式。 柴外还采用有斜度的连杆小头；发电机功率从20千瓦提高到22.5千瓦；发电机的传动装置中安装了液力联轴器，使发动机起动时可不带动发电机以减小惯性负荷。 该系列发动机的零部件通用性程度比MB870系列有了提高，同系列的发动机间90%的零部件可以通用。 性能数据 型号???????MT883?????新MT883 类型 ?冲程???????4???????4 ?缸数及排列???12V90°????12V90° ?冷却方式????水冷??????水冷 ?燃烧室型式???预燃式????直接喷射式 ?燃料种类???柴油、航空煤油?柴油、航空煤油 ?增压方式???涡轮增压????涡轮增压 ?有无中冷?????有??????有 缸径/行程???140mm/136mm???144mm/140mm 总排量??????25.1L?????27.4L 压缩比??????16???????14.5 标定功率????1103千瓦??????1103千瓦 标定转速????3200r/min????3000r/min 最大扭矩????3296N?m 最大扭矩转速??1900r/min( 估计) 平均有效压力??1.65MPa?????1.62MPa 活塞平均速度??14.5m/s?????14.0米/s 升功率?????44千瓦/L??????40.3千瓦/L 燃油消耗率(标定)?240g/千瓦?h???220g/千瓦?h 燃油消耗率(最低)?222g/千瓦?h???206g/千瓦?h 外形尺寸 ?长??????1505mm?????1684mm**?????????1676mm* ?宽??????950mm??????950mm ?高??????680mm??????650mm*** ????????824mm* 单位体积功率??1135千瓦/m3????1060 千瓦/m3 ????????841千瓦/m3 重量(干重)???1650千克??????1650千克 比重量?????1.5kg/千瓦?????1.5千瓦 *包括局部突出；**包括涡轮增压器尺寸；***不包括涡轮增压器尺寸。 〔MT880 系列发动机(预燃室)主要技术参数〕??????????直列发动机?????????V型90°发动机 型号?????MT884?MT885?MT886?MT880?MT881?MT882?MT883 缸数?????直列4?直列5?直列6??6V???8V??10V??12V 总排量????8.4L?10.5L?12.6L??12.L?16.7L?20.9L?25.1L 缸径/行程???????????140mm/136mm 转速??????????????3200r/min 功率?????367千瓦?460千瓦?551千瓦?551千瓦?735千瓦?919千瓦?1103千瓦 平均有效压力??????????1.65MPa 活塞平均速度??????????14.5m/s 安装体积???0.53m3?0.63m3?0.7m3?0.67m3?0.8m3?0.88m3?0.98m3 发动机干重??800千克?940千克?1050千克?1010千克?1220千克?1430千克?1650千克
