聯邦德國B系列柴油機:道依茨公司於1962年開始進行FL413系列柴油機 -百科知識中文網

國別聯邦德國
名稱 B/FL413F和B/FL513系列柴油機
B/FL413F,B/FL513 Series Diesel Engines
研製單位克羅克納—霍姆伯特—道銥茨股份有限公司
Kloeckner-Humboldt-Deutz (KHD)AG,DE
生產單位克羅克納—霍姆伯特—道銥茨股份有限公司
Kloeckner-Humboldt-Deutz (KHD)AG,DE
現狀生產
裝備情況福恩·克洛斯(6×6)牽引卡車、美國44型輪式裝甲人員輸送車等

概述

1969年道依茨公司在FL413系列的基礎上開始研製FL413F系列風冷柴油機，該系列於1974年正式投產。在研製成V6、8、10、12缸非增壓、渦輪增壓和增壓中冷、低污染機型後，隨後又發展了該系列的直列機型(FL413FR)。
70年代中期，KHD公司在B/FL413F系列的技術基礎上又開始發展一個新的風冷柴油機系列——B/FL513系列。
風冷發動機具有以下優點：整個動力裝置的體積和重量(包括冷卻設備)比水冷發動機較小；適用的地區和氣候條件較廣；與水冷發動機相比，冷卻系統的故障少，使用方便，維護保養量少，容易實現系列化，備件準備方便；氣缸平均溫度高，熱損失小，熱效率較高，惰轉和冷超動性能較好；由於起動後升溫快，氣缸磨損小。但是風冷發動機存在以下缺點：由於沒有水套，工作噪聲大：零件熱負荷高，充氣係數較低，平均指示壓力低，升功率較低；技術複雜，製造工藝要求高，成本高；缸心距較大，發動機長度尺寸較大，曲軸的剛性比較差。
KHD公司風冷柴油機系列所用機型代號的含義為：

結構特點

B/FL413系列是4衝程風冷直接噴射式柴油機，缸徑為120mm、行程為125mm(V型機)和130mm(直列機型)，進氣方式有非增壓(直列4缸、5缸、6缸，V型6缸、8缸、10缸、12缸)、渦輪增壓(V型6缸、8缸、10缸、12缸)和增壓中冷(V型8缸、10缸、12缸)3種。
B/FL413系列的結構特點如下：
1.總體布置
該系列V型6、8、10、12缸各種機型、氣缸夾角均選擇90°，這種布置不但有利平平衡，也有助於結構緊湊，可以將風扇置於兩排氣缸之間而不增加發動機的總高度。
兩個增壓器布置在飛輪上方，中冷器布置在兩排氣缸上方。噴油泵傾斜放置在夾角之間。進排氣管在V型夾角外側，處於冷卻風道的背風面。噴油器布置在夾角內側，處於迎風面。冷卻風扇布置在發動機的前端V型夾角之間，採用壓風冷卻。作為特殊用途的BF8L413和BF10L413發動機可改為頂置風扇，採用吸風冷卻。齒輪傳動在飛輪端，皮帶輪傳動在發動機前端。機油散熱器在發動機前端左右各1個。
2.曲軸箱
通過設計，使油底殼附近的橫截面的面積最小，讓發動機可以放置在卡車底盤兩個平行的梁架之間，以簡化梁架並使前輪轉向角增大，可減小車輛轉向半徑。
為使油底殼寬度較窄，主軸承蓋的設計極為重要，它裝有兩個橫向螺栓，除了定位軸承蓋外，主要為了提高曲軸箱的彎曲和扭轉剛度，特別是後者。
3.齒輪傳動系
採用圓柱斜齒輪傳動。傳動系裝在飛輪端，驅動凸輪軸、噴油泵、冷卻風扇等。根據需可以附加驅動液壓泵、氣壓泵的齒輪。
改變噴油泵驅動齒輪與風扇傳動軸上齒輪的齒數，用來變換風扇的速度以改變所需要的冷卻空氣量。噴油提前裝置安裝在可更換的風扇傳動齒輪上。
機油泵由曲軸尾端驅動，備有驅動抽油泵和供油泵的設施，配上合適的油底殼，發動機可在前傾、後傾及側傾45°的條件下正常運轉。
齒輪的熱處理系採用軟氮化或高頻淬火工藝。
4.曲軸
為了減小應力集中，在飛輪端的曲柄頰比其他曲柄頰加厚約15%。每個曲柄頰均有配重。
軸頸採用感應淬火處理，硬度為HRC 58。圓根部分採用滾壓強化以增加抗疲勞能力。
5.連桿
採用並列連桿。連桿大頭對角切開，除了便於連桿從氣缸中抽出來之外，而且使連桿大頭外廓沿繞曲軸中心迴轉掃過的面積最小，從而有利於曲軸箱設計。
大頭蓋與連桿結合處採用舌-槽式結合定位，可減小連桿螺栓直徑。
為了改善瓦片的磨損，將連桿軸瓦結合面移至與連桿中心線成直角的方向(此處是油膜較厚的部位)。經驗表明，這樣布置可減少連桿瓦片的磨損。
連桿表面均經噴丸強化處理。
6.活塞
活塞銷孔以上布置4個活塞環，第一環為梯形環；第二、三環為矩形環(外圓柱面上有3′錐度)；第四環為組合油環。
活塞採用噴油冷卻來降低熱負荷。採用這種方法使第一環環槽溫度降低了20℃。增壓發動機活塞的第一環槽附近鑄有環形冷卻油道，使第一環環槽溫度下降了50℃，從而使增壓後環槽溫度與非增壓相同。
在活塞裙部內鑲有兩條半圓形鋼帶，以減少活塞的熱膨脹，從而可減小活塞與缸體的配合間隙(為0.5mm)。
活塞的第一環環槽鑲有鋼圈，以減小環槽變形，改善第一環的工作條件。
7.氣缸蓋與氣缸體
缸體上部有5排整圓形散熱片，顯著改善了缸體的剛性。5排以下的為交錯間斷的散熱片，其目的是增加冷卻空氣的紊流，提高散熱效率。
缸壁在上部和下部加厚，可以減小由於缸內氣體壓力和缸體螺栓作用力而引起的變形。加厚缸體上部厚度不僅是為了增加剛性，也有利於散熱。
在氣缸底部與曲軸箱之間裝有鋼墊片，用來精確調整氣缸余隙容積，這對直接噴射式發動機特別重要。活塞頂隙為1.2±0.1mm。
由於控制缸蓋鼻樑區的溫度與提高發動機功率有直接關係，KHD公司在發展風冷柴油機過程中，採取了包括加大鼻樑區上部的通道，並在通道內布置垂直的散熱片以加強冷卻；在風扇保證供應57.1～61.2m3/kW·h(42～45m3/馬力·h)的冷卻空氣量的前提下，使缸蓋得到較多風量；在缸蓋鼻樑區內鑄入一個傘形鋼圈用以消除及平衡熱應力等措施，使溫度控制在280°～290℃範圍內。
缸蓋由特種耐高溫的鋁合金的製成，對缸蓋的螺鏇氣道形狀和光潔度有嚴格要求。
缸蓋由特種耐高溫的鋁合金的製成，對缸蓋的螺鏇氣道形狀和光潔度有嚴格要求。
8.配氣機構
配氣機構的設計允許發動機在超速10%條件下仍可確保全全運轉。
為了保證閥門座處於良好的密封及防止排氣閥座出現麻點，裝有閥門鏇轉機構。
進氣門用合金鋼製造，經過熱處理，頂部與座圈部位經過淬火。排氣門用奧氏體鋼製造，經過熱處理，頂端表面有硬合金鍍層，導桿部分有鍍鉻層。
9.風扇的驅動
風扇由液力偶合器驅動，傳動介質利用發動機潤滑系的機油。風扇轉速為5000～5500r/min。為了獲得均勻的溫度級，並減少部分負荷時風扇消耗的功率，風扇是變速驅動的。調節液力偶合器油量的節流閥是藉雙金屬片感受器通過廢氣溫度進行控制。油的流量變化改變液力偶合的滑差程度，滑差也在較小程度上受進油速度的影響。發動機熱負荷加大、廢氣溫度升高，節流閥就開大，則風扇轉速提高、風量加大，從而加強冷卻。反之亦然。
風扇驅動軸上裝有1個橡膠圓柱聯軸器，聯軸器的工作特性可保證即使在低扭短時也有1個適當的扭轉角，使發動機在低速運轉時風扇也可在冷卻臨界轉速以上運轉。
風扇液力偶合器還具有使機油離心淨化的作用。
10.濾清器
B/FL413柴油機的空氣濾、機油濾和柴油濾均採用紙質濾芯，以提高濾清質量和方便保養工作。機油濾芯更換時間為200～20工作小時；柴油濾芯更換時間為1200工作小時；空氣濾芯在清洗4～5次後更換新芯。
B/FL413系列發動機零部件設計是根據標準化原則進行的。同一系列的各類型發動機儘可能採用標準零部件。該系列發動機的氣缸蓋、缸體、連桿、活塞、軸瓦、活塞環等都是相同的。這樣一方面便於組織自動化大量生產，另一方面便於各類發動機的維修，使備件儲備工作大為簡化，儲備費用降低，備件供應方便。
系列演變
道依茨公司在長期研製生產風冷柴油機的經驗基礎上，先後發展了上述3個系列風冷柴油機。這些系列在技術上、結構上有較大的繼承性，在結構尺寸上有所改變，同時採用了一些先進技術。
413、413F和513這3個系列的演變情況見下表。
413、413F、513系列風冷柴油機的演變
413系列413F系列513系列
V型直列V型直列V型直列
缸徑120125125(增壓)128(非增壓)
行程125130130130
機型
非增壓V6、V8、直列4缸、V6、V8、直列5缸V6、V8、
V10、V125缸、6缸V10、V126缸V10、12V
渦輪增壓V6、V8、V6、V8、V8、V10、直列6缸
V10、V12V10、V12V12
增壓中冷V8、V10、V12V12V8、V12直列6缸
低污染型V6、V8、V10、V12
功率範圍kW(馬力)58.8(80)～331(450)64(87)～386(525)141(192)～441(600)
最高轉速r/min265025002300
單缸功率kW(馬力)
非增壓21(28.5)23.5(32)23.5(32)
渦輪增壓27.6(37.5)29.4(40)29.4(40)
增壓中冷30.6(41.6)32.2(43.8)36.8(50)
KHD公司利用了B/FL413系列的技術成果發展了B/FL413F系列柴油機。該系列保持了413系列原有的優點，如採用積木式設計結構，任意選用附屬檔案和兩種燃燒系統，但把缸徑由120mm增大為125mm，行程由125mm增大為130mm，使單缸排量從1.41L增大到1.59L。由於壓縮比保持不變，外形尺寸幾乎與原413系列相同，所以更有利於提高單位功率和減小比重量。
B/FL413FW柴油機是在B/FL413柴油機的基礎上作為有利於環境保護的變型機種而發展的。前者採用兩級燃燒方式，後者採用直接噴射式燃燒方式。兩者的區別在於缸蓋、活塞、燃燒室及噴油裝置。該柴油機可用於地下作業等對排氣質量要求嚴格的場所。
B/F513系列風冷柴油機是KHD公司於80年代中期在B/F413F系列的基礎上改時實現的。它吸取了其他風冷柴油機實際使用經驗，套用了當今世界上柴油機設計中先進的電子和陶瓷低散熱技術，使這種柴油機具有比重量小、廢氣排放少、噪聲小、經濟性能好、使用可靠等優點，適合在高溫、嚴寒、乾旱等氣候惡劣的地區使用，尤其是B/FL513/C增壓中冷發動機提高了最大扭矩，改善了低速扭矩性能，扭矩儲備係數為1.21～1.23。
B/FL513系列非增壓機型的缸徑為128mm，增壓、增壓中冷機型的缸徑為125mm。但行程均保持130mm。
非增壓式有V6、V8、V10及V12幾種機型，燃燒室為縮口扁平形，即“Z”(信可噴油)燃燒方式，以MW或P型噴油泵代替A型泵，壓縮比由18降至17。增壓、增壓中冷有直列6缸、V8、V10、V12幾種機型，採用ω型開式燃燒室，壓縮比由16.5降至15.8。
該系列柴油機帶散熱片的鑄鐵氣缸套可單個拆卸。每缸1蓋，由特種鋁合金製成，每個缸蓋上有1個頂置式進、排氣門。位於V型夾角中間(直列機型在發動機側面)的凸輪軸傳動挺柱、推桿和搖臂驅動氣門。非增壓和增壓發動機的曲軸和連桿的幾何參數相同。曲軸的材料不同，連桿材料雖相同，但增壓機型的連桿表面經過硬化處理。發動機曲軸的前端(非增壓機型僅V6除外)均安裝了扭振減振器。
該系列採用油冷活塞、2道氣環、1道油環、波許MW噴油泵或波許P型噴油泵和4孔噴油器。
冷卻風扇由齒輪驅動、主動齒輪軸通過橡膠扭力圓柱聯軸器與風扇液力偶合器連線。風扇的轉速是由缸蓋鼻樑區溫度、機油溫度及液壓油溫度通過液-電控制器自動控制的，當低溫取暖機啟動時，使用風扇自動制動裝置。
增壓中冷發動機(B/FL513C)的中冷器與發動機冷卻系統可以並聯布置，也可以串聯布置；並聯布置時成為一個結構緊湊、安裝簡便的動力機組。

性能

該系列的外形尺寸見下圖如下表。
B/FL513系列柴油機外形尺寸數據
發動機型號處形尺寸(mm)
A*BC**DE**F*
BF6L513R15337901035425376143
BF6L513RC15338301084425376143
BF8L5131260106499553340122
BF10L513152011181055559365122
BF12L513158011921055596365122
BF12L513C158011921055596365122
*帶標準飛輪；**帶標準油底殼。
性能數據
〔B/FL413F系列柴油機(一)〕
型號F5L413FRF6L413FRF6L413FBF6L413FF8L413F
類型
衝程44444
缸數及排列5缸直列6缸直列6V90°6V90°8V90°
冷卻方式風冷風冷風冷風冷風冷
燃燒室型式直接噴射式直接噴射式直接噴射式直接噴射式直接噴射式
燃料種類柴油柴油柴油柴油柴油
增壓方式非增壓非增壓非增壓非增壓非增壓
有無中冷無無無無無
缸徑/行程125mm/130mm125mm/130mm125mm/130mm125mm/130mm125mm/130mm
總排量7.976L9.572L9.572L9.572L12.763L
壓縮比18181816.518
標定功率118kW141kW141kW177kW188kW
標定轉速2500r/min2500r/min2500r/min2500r/min2500r/min
最大扭矩510N·m613N·m613N·m735N·m817N·m
最大扭矩轉速1600r/min1600r/min1500r/min1750～1850r/min1500r/min
平均有效壓力0.709MPa0.707MPa0.707MPa0.888MPa0.707MPa
活塞平均速度10.83m/s10.83m/s10.83m/s10.83m/s10.83m/s
燃油消耗率(標定)223g/kW·h223g/kW·h216g/kW·h220g/kW·h216g/kW·h
〔B/FL413F系列柴油機(二)〕
BF8L413FF10L413FBF10L413FF12L413FBF12L413FBF12L413FC
444444
8V90°10V90°10V90°12V90°12V90°12V90°
風冷風冷風冷風冷風冷風冷
直接噴射式直接噴射式直接噴射式直接噴射式直接噴射式直接噴射式
柴油柴油柴油柴油柴油可用多種燃料
渦輪增壓非增壓渦輪增壓非增壓渦輪增壓渦輪增壓
無無無無無有
125mm/130mm125mm/130mm125mm/130mm125mm/130mm125mm/130mm125mm/130mm
12.763L15.953L15.953L19.144L19.144L19.144L
16.51816.51816.516.5
235kW235kW294kW282kW353kW386kW
2500r/min2500r/min2500r/min2500r/min2500r/min2500r/min
980N·m1020N·m1226N·m1226N·m1470N·m1695N·m
1750～1850r/min1500r/min1750～1850r/min1500r/min1750～1850r/min1750r/min
0.884MPa0.707MPa0.885MPa0.707MPa0.885MPa0.968MPa
10.83m/s10.83m/s10.83m/s10.83m/s10.83m/s10.83m/s
220g/kW·h216g/kW·h220g/kW·h216g/kW·h220g/kW·h210g/kW·h
〔FL513非增壓風冷柴油機(三)〕
型號F6L513F8L513F10L513F12L513
缸數及排列6V90°8V90°10V90°12V90°
氣缸直徑128mm128mm128mm128mm
活塞行程130mm130mm130mm130mm
總排量10.037L13.382L16.728L20.074L
壓縮比17171717
標定功率141kW188kW235kW282kW
標定轉速2300r/min2300r/min2300r/min2300r/min
最大扭矩667N·m890N·m1112N·m1335N·m
最大扭矩轉速1400r/min1400r/min1400r/min1400r/min
〔BFL513/C柴油機(四)〕
型號BF6L513RBF6L513RCBF8L513BF8L513C
類型
衝程4444
缸數及排列6缸直列6缸直列8V90°8V90°
冷卻方式風冷風冷風冷風冷
燃燒室型式ω型直接噴射式ω型直接噴射式ω型直接噴射式ω型直接噴射式
燃料種類柴油柴油柴油柴油
增壓方式渦輪增壓渦輪增壓渦輪增壓渦輪增壓
有無中冷無有無有
缸徑/行程125mm/130mm125mm/130mm125mm/130mm125mm/130mm
總排量9.572L9.572L12.763L12.763L
壓縮比15.815.815.815.8
標定功率177kW210kW235kW265kW
標定轉速2300r/min2300r/min2300r/min2300r/min
最大扭矩905N·m1045N·m1170N·m1310N·m
最大扭矩轉速1500r/min1600r/min1500r/min1500r/min
〔BFL513/C柴油機(五)〕
型號BF10L513BF12L513BF12L513C
類型
衝程444
缸數及排列10V90°12V90°12V90°
冷卻方式風冷風冷風冷
燃燒室型式ω型直接噴射式ω型直接噴射式ω型直接噴射式
燃料種類柴油柴油柴油
增壓方式渦輪增壓渦輪增壓渦輪增壓
有無中冷無無有
缸徑/行程125mm/130mm125mm/130mm125mm/130mm
總排量15.953L19.144L19.144L
壓縮比15.815.815.8
標定功率294kW353kW386kW
標定轉速2300r/min2300r/min2300r/min
最大扭矩1460N·m1755N·m1900N·m
最大扭矩轉速1500r/min1500r/min1500r/min

聯邦德國B系列柴油機

概述

結構特點

性能

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