CV系列柴油机的概述

如题所述

第1个回答  2016-06-03

鉴于欧洲民用车辆单位功率的立法要求以及卡车柴油机需要量增大的趋势,罗尔斯-罗伊斯汽车公司于60年代末开始在该公司的鹰式(Eagle)直列6缸柴油机基础上探讨采用V型结构提高功率的可能性。1969年开始研究V型90°夹角8缸CV8柴油机,并由此发展了缸径为135mm、行程为152mm,包括气缸排夹角为90°的CV8、CV16和夹角为60°的CV12 3种基本型,每种基本型又有多种军民变型机。
提高功率的研究工作是在鹰式6缸机上进行的。通过改变压缩比、供油量和采用高增压比的废气涡轮增压与中冷技术,研究其对发动机性能、爆发压力、排气温度和燃油消耗量的影响。试验的单缸功率达到73.5kW(100马力),继而又提高到92kW(125马力),而且还可提高到110kW(150马力),甚至更高。 为使CV系列发动机能满足军民用的需要,提出了下列要求:
曲轴箱和气缸盖不采用轻合金材料而能达到军用的重量目标;
限制最高转速,以适应 普通工业用途(包括50~60Hz的发电装置);
限制应力水平,以便采用适合民用的材料和常规工艺方法;
尽可能减小重量和尺寸,并采用公制计量单位。 CV系列发动机的设计原则力求结构简单,总体布置紧凑。尽管采用了铸铁气缸盖和曲轴箱的箱体结构,但发动机的尺寸与重量都符合军用要求,零部件具有高度互换性,以减少战时零部件的后勤供应量。通过采用较高压比的涡轮增压中冷技术、进气加热系统、高灵敏度的电子调速器和电子伺服控制装置以及新型混流式风扇等技术,提高功率和其他性能,满足军用要求 。
CV系列发动机中已经生产的军用机型有标定功率882kW(1200马力)的CV12TCA、标定功率404kW(550马力)的康达8V-550A和标定功率460kW(625马力)的康达12V-625等。 该柴油机又称康达(Condor)V12-1200和康达12V-1200,现已成为伊朗狮1型(FV4030/2)和2型(FV4030/3)、哈里德主战坦克和目前成批生产的英国80年代装备的挑战者主战坦克的动力,是目前世界上先进的主战坦克发动机之一。该机具有研制周期短,研制与生产成本较低,系列化程度高,可靠性、可维修性和耐久性好、热效率高、燃油经济性好和平均有效压力与升功率高的特点。如热效率达37.4%;油耗较低,标定功率时为226g/kW·h,最大扭矩点时为215g/kW·h;平均有效压力为1.76MPa,升功率为33.8kW/L。
CV12TCA柴油机的热平衡
功率(kW)百分比
燃料热能2358100
排气带走热能77532.9
冷却水带走热能37115.7
中冷器带走热能2329.8
辐射热带走热能98.54.2
有效功88237.4
上述特点是通过采取压比3.1的涡轮增压器和空气冷却中冷器、高的气缸容积效率(大于90%)、高燃油喷射速度(10mm3/1°曲轴转角)和高喷射压力(约100MPa)、短的喷油延续时间(<30°曲轴转角)、大的空气燃油比(28:1)、最大功率时空气进气量为90.72kg/min和(1.2 ~1.7)n(n为曲轴转速的进气涡流速度达到的。
该发动机最初是为伊朗狮主战坦克研制的。1974年11月,英国政府与伊朗政府签订了一项由英国为伊朗提供1200辆名为伊朗狮的新型主战坦克的合同,坦克动力是882kW(1200马力)的CV12TCA柴油机。
罗尔斯-罗伊斯公司于1974年10月开始设计,1976年4月第一台CV12开始运转,同年11月即达到了882kW(1200马力),并于当年底投入成批生产。
该发动机具有很大的发展潜力,功率可分别提高到1103kW(1500马力)、1324kW(1800马力)、甚至1471kW(2000马力)。命名为12V-1500型1103kW(1500马力)的强化型机已完成研制,但未投入生产。CV12TCA发动机的功率从882kW(1200马力)提高到1103kW(1500马力)的主要措施是采用压比为4的二级增压和改进的电子调节器。英国国防部原计划在80年代后期装备的MBT-80主战坦克选用这种发动机作动力,后因计划有变终止了该坦克的研制,而进行1200马力发动机的挑战者主战坦克研制。目前由维克斯公司防务系统分部正在设计的挑战者装甲修理和抢救车也将采用这种1200马力的发动机。
罗尔斯-罗伊斯公司为了开拓和扩大CV系列发动机的国际市场,70年代末试图挤入XM-1后备发动机行列,于1979年初卖给美国陆军4台CV12TCA发动机进行试验和鉴定。1988年,美国陆军坦克机动车辆局(TACOM)要求珀金斯公司提供1台改进的康达V12发动机作为其先进整体式推进系统(AIPS)规划对比试验工作的一部分。1台现有结构型机正在坦克机动车辆局作试验,并且很有可能将通过采用更高喷射速度的燃油供给系统和减小涡轮滞后的二级涡轮增压器来提高这种发动机的性能。 CV8军用型机于1972年开始研制,1973年末第一台军用型机试验成功。CV8有CV8TCA和CV8TCE 2种基本军用机型,设计功率分别为588kW(800马力)和441kW(600马力)。CV8TCA现在又称康达CV8-800,有几种变型机,其中标定功率为404kW(550马力)的康达CV8-550(又称8V-550A)型发动机已装用在英国陆军1984年11月装备的武士(Warrior)机械化步兵战车上。CV8-550型机曾称为康达V8-750型机,是一种低外形、低应力的变型机,其高度的降低是通过取消摇臂盖的顶部达到的。
1985年,英国国防部与珀金斯公司签订了价值1亿英镑用于制造装备武士机械化步兵战车的1200台CV8-550发动机和许可证生产的阿里逊(Allison)X-300-4B传动装置的合同,该合同还包括提供发动机备用部件,要求在7年内交付完毕。第一台发动机已于1986年6月2日交付。
在1986年的英国陆军装备展览会上展出了1台用于未来主战坦克的康达CV8全尺寸模型。目前的CV8-800发动机的单缸功率为73.5kW(100马力),而未来主战坦克用的CV8发动机的单缸功率将提高到110.3kW(150马力),8缸机功率可达882kW(1200马力)。
CV系列发动机和CV12TCA发动机之所以能在较短时间内完成设计、试制并投入批量生产,一方面是由于先前在C系列和鹰式系列直列6缸机上做了大量试验工作,打下了良好的结构与技术基础;另一方面是与英国有良好的零部件专业厂和与里卡多(Ricardo)研究公司的技术协作分不开的。实际上,罗尔斯-罗伊斯公司本身只负责CV系列发动机的设计、装配试验和机械加工曲轴箱、缸盖、油底壳、飞轮与飞轮壳、齿轮传动箱体、连杆、轴承盖和摇臂等零件。其他零部件由协作单位提供。

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