聯邦德國MB870系列發動機

該系列是MTU公司繼MB837系列、MB870系列後，從1970年開始研製的最新一代戰車發動機系列。

國別 聯邦德國
名稱 MB870系列發動機
MB870 Series Engine
研製單位 MTU腓德烈斯哈芬公司
Motoren-und turbinen-Union Friedrichshafen GmbH,DE
生產單位 MTU腓德烈斯哈芬公司
Motoren-und turbinen-Union Friedrichshafen GmbH,DE
現狀 生產
裝備情況 MB873Ka-501豹2主戰坦克、英國維克斯MK7主戰坦克
MB871Ka-501 南韓88式主戰坦克

聯邦德國MB870系列發動機

概述

聯邦德國MB870系列發動機

60年代中期戴姆勒-賓士(Daimler-Benz)公司構想完成一個單缸排量為3.31L、單缸功率為110.3kW(150馬力)的MB870系列發動機，功率覆蓋面為662～1324kW(900～1800馬力)。系列包括的發動機有MB873ka(12缸)、MB872Ka(10缸)、MB871Ka(8缸)和MB870Ka(6缸)等機型。首先設計的是作為主戰坦克動力的MB873Ka-500發動機。
現在MTU公司批量生產的豹2坦克動力MB873Ka-501發動機是為提高發動機加速性，改進燃燒過程而於1977年在MB873Ka-500發動機基礎上的改進型。在結構上，除了缸徑從165mm增加到170mm、行程從155mm增加到175mm外，這兩種發動機全然相同。
1963年，美國和聯邦德國準備合作研製主戰坦克MBT-70。協定確定美國泰萊達因·大陸汽車(Teledyne continental Motors)公司和聯邦德國戴姆勒-賓士公司分別研製候選發動機。戴姆勒-賓士公司研製的MB873Ka-500發動機於1967年通過北約400h耐久試驗，當選為MBT-70坦克動力。但至1970年因終止了MBT-70坦克的合作研製協定，兩國分道揚鑣，各自發展自己的主戰坦克及坦克發動機。
自1966年開始，MB873Ka-500發動機在試驗台上進行了各種類型試驗和一系列如傾斜運轉試驗、高溫過熱試驗、低溫起勸試驗 和在水中帶背壓試驗等鑑定試驗，還進行了多次裝車試驗，如在惡劣氣候條件下的公路和越 野行駛試驗、耐塵土、耐熱、耐寒試驗、1000km越野行駛試驗，車輛連續行駛我里程達165000km。該機還裝在豹2AV坦克上與分別裝有AGT-1500燃氣輪和AVCR-1360-2柴油機的XM1坦克 進行耐久性對比試驗。
聯邦德國政府批准聯邦國防軍從1979～1986年間採購1800輛豹2坦克，MB873Ka-501發動機於1979年列入制式動力。發動機單價為171000馬克，占豹2坦克價格的20%左右。
與MB838CaM-500相比，MB973Ka-500發動機在體積和重量略有增 加的情況下，功率提高了約45%，是在MB837系列基礎上向高單位體積功率整體式動力裝置發展邁出的第一步。而MB873Ka-501比MB873Ka-500發動機增大了缸徑和行程，明顯地增大了扭矩儲備係數，提高了加速性。

結構特點

1.總體布置
在缸徑、缸心距、氣缸排列等方面，基本上保持了上一代MB837系列發動機的總體布置特徵。在V型夾角內，裝有噴油泵、進氣管、氣門傳動機構。發動機左側裝有水泵、起動電機、機油濾清器和機油散熱器。右側裝有發電機、機油泵。通過總體布置使每一部件合理安置，保持發動機外形呈緊湊的矩形。整個動力裝置總成在野戰條件下更換所需時間僅15min。
2.燃燒室
採用該公司傳統的預燃室。發動機工作較柔和，氣缸最高爆發壓力較低，發動機壓縮比較高，燃燒室面容比(25%)比較合理。預燃室頂部溫度較高，有利於惰轉和起動性能。
3.氣缸蓋
採用一缸一蓋型式，氣缸蓋由鋁合金澆鑄而成。氣缸蓋高度較低，剛性較高。預燃室在缸蓋中央，室內有預熱塞，周圍有2個進氣門和2個排氣門。
4.箱體
鋁合金曲軸箱和氣缸體鑄成一體。氣缸套是濕式的。機油散熱器外殼鑄在氣缸體側面形成一整體。發動機自由端有與曲軸箱鑄成一體的傳動箱，箱內安裝有11個圓柱斜齒輪。
5.曲柄連桿 機構
採用鍛鋼曲軸，曲軸上有平衡塊，表面全部經過機械加工並進行感應淬火。曲軸在箱體上有7個支點。採用薄壁多層滑動軸承。曲軸自由端裝有矽油減振器。採用鍛鋼製成的並列連桿。為使連桿易於從氣缸孔內取出，其大頭端與連桿蓋以斜切口結合，結合面呈鋸齒形。
活塞用可鑄可鍛矽鋁合金鍛造，裝有3個氣環、2個油環。頂部有4個氣門凹坑。通過箱體上的油管對活塞進行噴油冷卻。
6.配氣機構
結構比較簡單，在發動機全部工況下有較高的容積效率。凸輪軸在氣缸排V型夾角內，推桿較短，搖臂剛性較好。凸輪軸由傳動箱內一惰輪帶動。
7.供油系統
MB873Ka-500和MB873Ka-501分別採用波許(Bosch)型直列式和V型噴油泵。這兩種發動機都有自動噴油定時裝置，噴油提前角隨發動機轉速變化。
8.進排氣系統
空氣濾清器剛性地固定在機體上，從而簡化了進氣管道。空氣濾清器由鏇風式塵土預分離器(粗濾)和紙濾(清濾)兩部分組成，保養周期為50h。保養條件是在平均功率為最大功率的60%時，含塵量不多於1g/m3SAE細粒。空氣流量在標定功率時為6300m3/h在100km行駛距離內濾塵量為27kg。空氣濾清器體積占動力裝置體積的9%。長期使用後對灰粒的吸收率仍可達到99.9%。排氣管在發動機V型夾角外側，每3缸共1管，有4根排氣管。
9.渦輪增壓系統
渦輪增壓器裝有可調噴嘴，渦輪與壓氣機在全部負荷和轉速範圍內匹配良好，從而提高發動機加速性。
10.冷卻系統
冷卻系統頗具特色，主要是體現了緊湊性。發動機在38℃環境溫度下能在全負荷工況下持續工作。採用一種環形散熱器，中心裝有吸風式離心風扇，熱交換器部分由輕合金材料製成。為了保證空氣能均勻流入環形散熱器，減少壓力損失，風扇葉輪周圍有導向葉片環。冷卻風扇的分離或結合由液壓裝置控制，液體流量通過1個冷卻水溫度感測器調節，從而控制風扇離合，保證不同工況下需要的冷卻空氣量。豹2坦克冷卻裝置總體積約為0.926m3，重量約為525kg。
MB873Ka-501和MB873Ka-500發動機的冷卻水最高溫度可達110℃，前者安裝了電子調節裝置和監控裝置。通過限制功率和使發動機加速過程最佳化來防止發動機過熱。但這種冷卻系統的缺點是消耗功率較大，在標定功率時風扇消耗功率達162kW(220馬力)。
11.潤滑系統
採用乾式油底殼，高度較低，發動機曲軸中心線以下的尺寸比豹1坦克發動機械減少約60mm。油底殼內有2個回油泵、1個壓油泵。當車輛在與縱向成35°和橫向成25°傾斜位置時，潤滑系統還能保證發動機正常工作。機油流量約為27.2 L/kW·h°，樣機試驗時使用S-1號機油。
MB873Ka-501發動機的活塞平均速度為15.2 m/s，已超過一般活塞平均速度設計上限，這除了說明該發動機的氣缸活塞環摩擦副的結構和設計是很成功外，MTU公司的油冷活塞潤滑技術也是卓越的。
12.起動系統
MB873Ka-501發動機用18kW、24V起動電機起動，有預熱輔助裝置，在-30℃時不需其他輔助裝置即可起動；在-18℃時不需預熱即可起動，但是在-40°時需用輔助加溫裝置方可起動。
該發動機的發電機功率為20kW，電壓為28V，由主發動機通過法蘭盤連線加以驅動。在豹2坦克上還有1個9kW輔助發電機，由功率為16.2kW(22馬力)的MWM4衝程雙缸多種燃料發動機驅動。在豹2坦克上有8個蓄電池，每個電池容量為125Ah，12V。
型號演變和系列化
60年代中期構想的MB870系列發動機至今付諸實現的只有MB873Ka-500、MB873Ka- 501和MB871Ka-501，功率指標還未達到每缸110.3kW(150馬力)的要求。MTU公司曾研製了MB8 73Ka-502發動機，功率達1324kW(1800馬力)，而且已達到可進行生產水平。供南韓88式坦克用的MB871Ka-501(V型8缸機，缸徑170mm，行程175mm)渦輪增壓中冷發動機的最大輸出功率已增加到882kW(1200馬力)。最初，該機全部在聯邦德國裝配，隨著88式坦克生產進展，發動機裝配工作已轉移到南韓，聯邦德國MTU公司只控制南韓製造零部件的增長數。
在軍用870系列發動機成功的基礎上，MTU公司又發展了民用MB331系列發動機(有6、8、12缸渦輪增壓和渦輪增壓中冷多種機型)。這兩種系列發動機不僅單缸排量完全相同，而且基礎結構和總體布置型式也幾乎一樣。它們的主要區別僅在於MB331採用淺圓柱形直接噴射式燃燒室；氣缸蓋、箱體採用鑄鐵材料；採用濕式油底殼；MB331發動機壽命較長，用於重型牽引車、自卸車的壽命為18000～24000h，而MB870系列發動機大修期為600～1000h。這種先發展軍用發動機，然後再進一步發展民用發動機系列的設計方法，無論從滿足軍民用車輛使用要求或降低設計、生產、使用成本來看，確實是一種有效的途徑。

性能數據

型號MB873Ka-501MB873Ka-500
類型
衝程44
缸數及排列12V90°12V90°
冷卻方式水冷水冷
燃燒室形式多種燃料多種燃料
增壓方式渦輪增壓渦輪增壓
壓比2.5
有無中冷有有
缸徑/行程170mm/175mm165m m/155mm
總排量47.64L39.7L
壓縮比1820.5
標定功率1103KW1103KW
標定轉速2600r/min2600r/min
最大扭矩4709N·m4316N·m
最大扭矩轉速1600r/min1600r/min
平均有效壓力1.07MPa1.28MPa
活塞平均速度15.2m/s13.43m/s
升功率23.2kW·h27.8kW·h
燃油消耗率(標定)244.8g/kW·h244.8g/kW·h
燃油消耗率(最低)288.5g/kW·h233.9g/kW·h
外形尺寸
長1703mm1640mm
寬1970mm1950mm
高1100mm883mm
單位體積功率299kW/m3391kW/m3
重量(乾重)2250kg1940kg
比重量2.04kg/kW1.76kg/kW
動力裝置*重量5125kg5130kg
動力裝置體積4.05**m34.03m3
*動力裝置包括發動機、冷卻系統、空氣濾清器、傳動裝置、潤滑油和冷卻水；**為估算值。

相關資料

http://www.defenseonline.com.cn/weapon/tank/fdj/fdj562.htm