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美国VTA-903T柴油机
2016-06-17 13:24:13 来源: 作者: 【 】 浏览:240次 评论:0


国别
美国
名称
VTA-903T柴油机
 VTA-903T Diesel Engine
研制单位
康明斯发动机公司
 Cummins Engine Company,Inc,US
生产单位
康明斯发动机公司
 Cummins Engine Company,Inc,US
现状
生产
装备情形
M2步兵战车、M3装甲侦察车、M993多管火箭系统(MLRS)、M987战斗车辆系统(FVS)、155mm AS-90自行火炮、LVTP7A1两栖装甲人员输送车及运货车、加拿大改装的M41坦克、丹麦改装的EFS M41坦克

概述

 该发动机最初为民用设计,是一种4冲程V型8缸柴油机,发展了非增压、涡轮增压和涡轮增压中冷3种基本机型,广泛用于建筑施工设备、车辆、船舶领域。
 以后,又被选为多种军车动力。如由加拿大利维汽车零件公司(Levy Auto Parts Company)改装的加拿大装备的M41坦克,采用了VTA-903T柴油机(功率342kW,转速2600r/min)作为改装动力,代替原来的美国大陆(Continental)公司的AOSI-895-5型6缸风冷汽油机(功率368kW,转速2800r/min),用于柴油机燃油经济性的提高,改装的M41坦克公路最大行程达到520km。


 1982年美国陆军开始装备的M2和M3战车选用VTA-903T柴油机作动力后,更扩大了该发动机的使用范围。计算机模拟和野外试验表明发动机功率增长到441kW(600马力)、485kW(660马力)和551kW(750马力)时,还可保证工作可靠性。提高功率的发动机由于采用了低散热技术,从而冷却系统尺寸得到进一步减小。
 该型发动机的型号标识意义为:
 V--气缸排呈V型排列,每排4缸;
 903--8缸总排量为903英寸3;
 V-903--非增压发动机;
 VT-903--涡轮增压中冷发动机;
 VTA-903--涡轮增压中冷发动机。
 903以后的字母后缀表示发动机的应用范围,如M表示船用,C表示 建筑施工设备用,T表示卡车用。VTA-903T表示用于卡车、气缸呈V型排列、总排量为903英寸3的涡轮增压中冷柴油机。
 为满足车辆对发动机的高单位体积功率、高燃油经济性的要求,美国陆军坦克机动车辆局(TACOM)向康明斯发动机公司提出研制低压缩比的V903(LC R-903)发动机,目的是验证M2/M3战车动力VTA-903T从原来368kW(500马力)提高到735kW(100 0马力)的技术现实性。
 提高功率的措施是:采用低压缩比ε=11),高增压中冷;提高发动机转速,从2600r/min增长到3200r/min;采用高效率、高压比的可变截面涡轮增压器 ;分析了下列5种进气增压系统;
 (1)二级涡轮增压系统,采用2个常规低压涡轮和可变截面压气压器;
 (2)单级高压比涡轮增压系统,采用可变截面涡轮和可变截面压气机;
 (3)涡轮复事系统,由可变截面高压比涡轮增压器和以固定传动比与发动机曲轴相连的低压动力涡轮组成;
 (4)相似于超高增压(Hyperbar)概念的低压缩比适应系统(LCR-FLX),由单级高压比固定截面涡轮增压器和排气管、燃烧室组成;
 (5)二级进气增压系统,采用常规涡轮增压器作高压级,而低压级采用的是气波增压器(Comprex)。
 从性能、成本、外形尺寸、可靠性和维护性等多方面的分析结果表明,涡轮复合系统有分明的优点,公司决定先开始进行涡轮复合硬件研制规划。
 为适应所采取的技术措施,对下列构造作了改进:

   1.曲柄连杆机构

 曲轴 原生产型曲轴采用橡胶减振器,由于LCR-V903发动机提高了转速和功率,另选了罗大的粘性减振器。但这种减振器 寿命较短,还需进一步提高性能,主要是高温密封性。
 活塞在原生产型锻铝活塞基础上转变ω型燃烧室的构造尺寸并增长喷油冷却,冷却机油流量为7.55L/min,后来又与卡尔-施密特股份有限公司(Karl-Schmidt GmbH)联合研制一种锻铝材料的有冷却油道的活塞,经试验效果良好。

   2.供油系统

 仍采用康明斯公司传统的PT燃油系统,但是增大了燃油输送量,达到每循环325mm3,为此,增大了喷油泵计量口直径、喷油泵摇臂比、喷油器喷孔直径等,较原生产型喷油泵提高了喷油压力和减少了喷油延续时间。喷油压力从82.7MPa增长到113.MPa,喷油延续时间从47°CA 缩短到35.5°CA。为了减小全负荷时的最高爆发压力并保证部分负荷下的良好燃烧,还研制了液压操纵的可变喷油定时装置。

   3.涡轮增压系统

 该系统由康明斯公司的子公司霍塞特工程公司(Holset Engineerin g Co.)负责设计试验。主要设计目标是在发动机标定转速、标定功率下,涡轮增压器总效率达64%。为此,除了制造并试验涡轮复合系统外,还制造试验了二级涡轮增压系统的单级高压比涡轮增压系统。
 设计制造了新的中冷器和进气管,主要目的是为了减少空气侧的压力损失和将进气温度降低到107℃。采用了双通道铜管(通水)的翅管式中冷器芯,外形尺寸为长559mm,宽229mm,高114mm。发动机标定功率时的散热率为10.6MJ/mim(10000B.T.U./min)

   4.冷却系统

 采用了提高效率的水泵叶轮,在给定转速了流量增长了21%,由于标定转速从2600r/min增长到3200r/min,冷却水流量又增大了10%。冷却水流量增长到604L/min。

   5.润滑系统

 该发动机采用了涡轮复合传动装置,活塞增长了喷油冷却,因此需要增长冷却的机油量。为此采用双齿轮机油泵,增长了1个机油散热器和机油滤清器。还采用了1个容量增大的油底壳。
 该发动机从1979年9月开始试验工作,实践表明,采用涡轮复合系统,二级涡轮增压系统和单级高压比涡轮增压系统3种进气增压方法都能达到功率提高至735kW的设计目标,最佳燃油消耗率已达213g/kW·h(159g/马力·h)。

性能数据

 型号     VTA-903T
 类型
  冲程     4
  缸数及排列  8V90°
  冷却方式   水冷
  燃烧室型式 直接喷射式
  燃料种类   柴油
  增压方式  涡轮增压
  有无中冷   有
 缸径/行程  140mm/121mm
 总排量    14.8L
 压缩比    15.1
 标定功率   368kW
 标定转速   2600r/min
 最大扭矩   1306N·m
 最大扭短转速 1800r/min
 均分有效压力 1.16MPa
 活塞均分速度 10.49m/s
 升功率    24.9kW/L
 燃油消耗率
  标定    243g/kW·h
  最低    228kg/kW·h
 外形尺寸
  长     1148mm
  宽     1011mm
  高     1288mm
 单位体积功率  246kW/m3
 重量     1110kg
 比重量    3.02kg/kW

(V-903型民用车辆发动机主要参数)

     标定功率kW/转速r/min 最大扭矩N·m/转速r/min
 V-903C   195/2600      889/1500
 V-903C   217/2600      945/1800
 VT-903C   235/2600      1046/1800
 VT-903C   257/2600      1145/1800
 VT-903C   272/2600      1145/1800
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