联邦德国MB870系列发动机

中文名联邦德国MB870系列发动机

国别联邦德国

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简介

国别联邦德国

名称 MB870系列发动机

MB870 Series Engine

研制单位 MTU腓德烈斯哈芬公司

Motoren-und turbinen-Union Friedrichshafen GmbH,DE

生产单位 MTU腓德烈斯哈芬公司

Motoren-und turbinen-Union Friedrichshafen GmbH,DE

现状生产

装备情况 MB873Ka-501?豹2主战坦克、英国维克斯MK7主战坦克

MB871Ka-501南朝鲜88式主战坦克

概述

60年代中期戴姆勒-奔驰(Daimler-Benz)公司设想完成一个单缸排量为3.31L、单缸功率为110.3kW(150马力)的MB870系列发动机，功率覆盖面为662～1324kW(900～1800马力)。系列包括的发动机有MB873ka(12缸)、MB872Ka(10缸)、MB871Ka(8缸)和MB870Ka(6缸)等机型。首先设计的是作为主战坦克动力的MB873Ka-500发动机。

现在MTU公司批量生产的豹2坦克动力MB873Ka-501发动机是为提高发动机加速性，改进燃烧过程而于1977年在MB873Ka-500发动机基础上的改进型。在结构上，除了缸径从165mm增加到170mm、行程从155mm增加到175mm外，这两种发动机全然相同。

1963年，美国和联邦德国准备合作研制主战坦克MBT-70。协议确定美国泰莱达因·大陆汽车(Teledyne continental Motors)公司和联邦德国戴姆勒-奔驰公司分别研制候选发动机。戴姆勒-奔驰公司研制的MB873Ka-500发动机于1967年通过北约400h耐久试验，当选为MBT-70坦克动力。但至1970年因终止了MBT-70坦克的合作研制协议，两国分道扬镳，各自发展自己的主战坦克及坦克发动机。

自1966年开始，MB873Ka-500发动机在试验台上进行了各种类型试验和一系列如倾斜运转试验、高温过热试验、低温起劝试验和在水中带背压试验等鉴定试验，还进行了多次装车试验，如在恶劣气候条件下的公路和越野行驶试验、耐尘土、耐热、耐寒试验、1000km越野行驶试验，车辆连续行驶我里程达165000km。该机还装在豹2AV坦克上与分别装有AGT-1500燃气轮和AVCR-1360-2柴油机的XM1坦克进行耐久性对比试验。

联邦德国政府批准联邦国防军从1979～1986年间采购1800辆豹2坦克，MB873Ka-501发动机于1979年列入制式动力。发动机单价为171000马克，占豹2坦克价格的20%左右。

与MB838CaM-500相比，MB973Ka-500发动机在体积和重量略有增加的情况下，功率提高了约45%，是在MB837系列基础上向高单位体积功率整体式动力装置发展迈出的第一步。而MB873Ka-501比MB873Ka-500发动机增大了缸径和行程，明显地增大了扭矩储备系数，提高了加速性。

结构特点

1总体布置

在缸径、缸心距、气缸排列等方面，基本上保持了上一代MB837系列发动机的总体布置特征。在V型夹角内，装有喷油泵、进气管、气门传动机构。发动机左侧装有水泵、起动电机、机油滤清器和机油散热器。右侧装有发电机、机油泵。通过总体布置使每一部件合理安置，保持发动机外形呈紧凑的矩形。整个动力装置总成在野战条件下更换所需时间仅15min。

2燃烧室

采用该公司传统的预燃室。发动机工作较柔和，气缸最高爆发压力较低，发动机压缩比较高，燃烧室面容比(25%)比较合理。预燃室顶部温度较高，有利于惰转和起动性能。

3气缸盖

采用一缸一盖型式，气缸盖由铝合金浇铸而成。气缸盖高度较低，刚性较高。预燃室在缸盖中央，室内有预热塞，周围有2个进气门和2个排气门。

4箱体

铝合金曲轴箱和气缸体铸成一体。气缸套是湿式的。机油散热器外壳铸在气缸体侧面形成一整体。发动机自由端有与曲轴箱铸成一体的传动箱，箱内安装有11个圆柱斜齿轮。

5曲柄连杆机构

采用锻钢曲轴，曲轴上有平衡块，表面全部经过机械加工并进行感应淬火。曲轴在箱体上有7个支点。采用薄壁多层滑动轴承。曲轴自由端装有硅油减振器。采用锻钢制成的并列连杆。为使连杆易于从气缸孔内取出，其大头端与连杆盖以斜切口结合，结合面呈锯齿形。

活塞用可铸可锻硅铝合金锻造，装有3个气环、2个油环。顶部有4个气门凹坑。通过箱体上的油管对活塞进行喷油冷却。

6配气机构

结构比较简单，在发动机全部工况下有较高的容积效率。凸轮轴在气缸排V型夹角内，推杆较短，摇臂刚性较好。凸轮轴由传动箱内一惰轮带动。

7供油系统

MB873Ka-500和MB873Ka-501分别采用波许(Bosch)型直列式和V型喷油泵。这两种发动机都有自动喷油定时装置，喷油提前角随发动机转速变化。

8进排气系统

空气滤清器刚性地固定在机体上，从而简化了进气管道。空气滤清器由旋风式尘土预分离器(粗滤)和纸滤(清滤)两部分组成，保养周期为50h。保养条件是在平均功率为最大功率的60%时，含尘量不多于1g/m3SAE细粒。空气流量在标定功率时为6300m3/h在100km行驶距离内滤尘量为27kg。空气滤清器体积占动力装置体积的9%。长期使用后对灰粒的吸收率仍可达到99.9%。排气管在发动机V型夹角外侧，每3缸共1管，有4根排气管。

9涡轮增压系统

涡轮增压器装有可调喷嘴，涡轮与压气机在全部负荷和转速范围内匹配良好，从而提高发动机加速性。

10冷却系统

冷却系统颇具特色，主要是体现了紧凑性。发动机在38℃环境温度下能在全负荷工况下持续工作。采用一种环形散热器，中心装有吸风式离心风扇，热交换器部分由轻合金材料制成。为了保证空气能均匀流入环形散热器，减少压力损失，风扇叶轮周围有导向叶片环。冷却风扇的分离或结合由液压装置控制，液体流量通过1个冷却水温度传感器调节，从而控制风扇离合，保证不同工况下需要的冷却空气量。豹2坦克冷却装置总体积约为0.926m3，重量约为525kg。

MB873Ka-501和MB873Ka-500发动机的冷却水最高温度可达110℃，前者安装了电子调节装置和监控装置。通过限制功率和使发动机加速过程最佳化来防止发动机过热。但这种冷却系统的缺点是消耗功率较大，在标定功率时风扇消耗功率达162kW(220马力)。

11润滑系统

采用干式油底壳，高度较低，发动机曲轴中心线以下的尺寸比豹1坦克发动机械减少约60mm。油底壳内有2个回油泵、1个压油泵。当车辆在与纵向成35°和横向成25°倾斜位置时，润滑系统还能保证发动机正常工作。机油流量约为27.2 L/kW·h°，样机试验时使用S-1号机油。

MB873Ka-501发动机的活塞平均速度为15.2 m/s，已超过一般活塞平均速度设计上限，这除了说明该发动机的气缸活塞环摩擦副的结构和设计是很成功外，MTU公司的油冷活塞润滑技术也是卓越的。

12起动系统

MB873Ka-501发动机用18kW、24V起动电机起动，有预热辅助装置，在-30℃时不需其他辅助装置即可起动；在-18℃时不需预热即可起动，但是在-40°时需用辅助加温装置方可起动。

该发动机的发电机功率为20kW，电压为28V，由主发动机通过法兰盘连接加以驱动。在豹2坦克上还有1个9kW辅助发电机，由功率为16.2kW(22马力)的MWM4冲程双缸多种燃料发动机驱动。在豹2坦克上有8个蓄电池，每个电池容量为125Ah，12V。

型号演变和系列化

60年代中期设想的MB870系列发动机至今付诸实现的只有MB873Ka-500、MB873Ka- 501和MB871Ka-501，功率指标还未达到每缸110.3kW(150马力)的要求。MTU公司曾研制了MB8 73Ka-502发动机，功率达1324kW(1800马力)，而且已达到可进行生产水平。供南朝鲜88式坦克用的MB871Ka-501(V型8缸机，缸径170mm，行程175mm)涡轮增压中冷发动机的最大输出功率已增加到882kW(1200马力)。最初，该机全部在联邦德国装配，随着88式坦克生产进展，发动机装配工作已转移到南朝鲜，联邦德国MTU公司只控制南朝鲜制造零部件的增长数。

在军用870系列发动机成功的基础上，MTU公司又发展了民用MB331系列发动机(有6、8、12缸涡轮增压和涡轮增压中冷多种机型)。这两种系列发动机不仅单缸排量完全相同，而且基础结构和总体布置型式也几乎一样。它们的主要区别仅在于MB331采用浅圆柱形直接喷射式燃烧室；气缸盖、箱体采用铸铁材料；采用湿式油底壳；MB331发动机寿命较长，用于重型牵引车、自卸车的寿命为18000～24000h，而MB870系列发动机大修期为600～1000h。这种先发展军用发动机，然后再进一步发展民用发动机系列的设计方法，无论从满足军民用车辆使用要求或降低设计、生产、使用成本来看，确实是一种有效的途径。