基本介紹
- 中文名：美國VTA-903T柴油機
- 生產單位 ：康明斯發動機公司
- 國別 ：美國
- 研製單位 ：康明斯發動機公司
相關信息,概述,結構特點,性能數據,
相關信息
美國VTA-903T柴油機 名稱 VTA-903T柴油機
VTA-903T Diesel Engine
Cummins Engine Company,Inc,US
Cummins Engine Company,Inc,US
現狀 生產
裝備情況 M2步兵戰車、M3裝甲偵察車、M993多管火箭系統(MLRS)、M987戰鬥車輛系統(FVS)、155mm AS-90自行火炮、LVTP7A1兩棲裝甲人員輸送車及運貨車、加拿大改裝的M41坦克、丹麥改裝的EFS M41坦克
美國VTA-903T柴油機概述
該發動機最初為民用設計，是一種4衝程V型8缸柴油機，發展了非增壓、渦輪增壓和渦輪增壓中冷3種基本機型，廣泛用於建築施工設備、車輛、船舶領域。
以後，又被選為多種軍車動力。如由加拿大利維汽車零件公司(Levy Auto Parts Company)改裝的加拿大裝備的M41坦克，採用了VTA-903T柴油機(功率342kW，轉速2600r/min)作為改裝動力，代替原來的美國大陸(Continental)公司的AOSI-895-5型6缸風冷汽油機(功率368kW,轉速2800r/min)，用於柴油機燃油經濟性的提高，改裝的M41坦克公路最大行程達到520km。
1982年美國陸軍開始裝備的M2和M3戰車選用VTA-903T柴油機作動力後，更擴大了該發動機的使用範圍。計算機模擬和野外試驗表明發動機功率增加到441kW(600馬力)、485kW(660馬力)和551kW(750馬力)時，還可保證工作可靠性。提高功率的發動機由於採用了低散熱技術，從而冷卻系統尺寸得到進一步減小。
該型發動機的型號標識意義為：
V--氣缸排呈V型排列，每排4缸；
903--8缸總排量為903英寸3；
V-903--非增壓發動機；
VT-903--渦輪增壓中冷發動機；
VTA-903--渦輪增壓中冷發動機。
903以後的字母后綴表示發動機的套用範圍，如M表示船用，C表示 建築施工設備用，T表示卡車用。VTA-903T表示用於卡車、氣缸呈V型排列、總排量為903英寸3的渦輪增壓中冷柴油機。
為滿足車輛對發動機的高單位體積功率、高燃油經濟性的要求，美國陸軍坦克機動車輛局(TACOM)向康明斯發動機公司提出研製低壓縮比的V903(LC R-903)發動機，目的是驗證M2/M3戰車動力VTA-903T從原來368kW(500馬力)提高到735kW(100 0馬力)的技術現實性。
提高功率的措施是：採用低壓縮比ε=11)，高增壓中冷；提高發動機轉速，從2600r/min增加到3200r/min；採用高效率、高壓比的可變截面渦輪增壓器 ；分析了下列5種進氣增壓系統；
(1)二級渦輪增壓系統，採用2個常規低壓渦輪和可變截面壓氣壓器；
(2)單級高壓比渦輪增壓系統，採用可變截面渦輪和可變截面壓氣機；
(3)渦輪復事系統，由可變截面高壓比渦輪增壓器和以固定傳動比與發動機曲軸相連的低壓動力渦輪組成；
(4)相似於超高增壓(Hyperbar)概念的低壓縮比適應系統(LCR-FLX)，由單級高壓比固定截面渦輪增壓器和排氣管、燃燒室組成；
(5)二級進氣增壓系統，採用常規渦輪增壓器作高壓級，而低壓級採用的是氣波增壓器(Comprex)。
從性能、成本、外形尺寸、可靠性和維護性等多方面的分析結果表明，渦輪複合系統有明顯的優點，公司決定先開始進行渦輪複合硬體研製規劃。
以後，又被選為多種軍車動力。如由加拿大利維汽車零件公司(Levy Auto Parts Company)改裝的加拿大裝備的M41坦克，採用了VTA-903T柴油機(功率342kW，轉速2600r/min)作為改裝動力，代替原來的美國大陸(Continental)公司的AOSI-895-5型6缸風冷汽油機(功率368kW,轉速2800r/min)，用於柴油機燃油經濟性的提高，改裝的M41坦克公路最大行程達到520km。
1982年美國陸軍開始裝備的M2和M3戰車選用VTA-903T柴油機作動力後，更擴大了該發動機的使用範圍。計算機模擬和野外試驗表明發動機功率增加到441kW(600馬力)、485kW(660馬力)和551kW(750馬力)時，還可保證工作可靠性。提高功率的發動機由於採用了低散熱技術，從而冷卻系統尺寸得到進一步減小。
該型發動機的型號標識意義為：
V--氣缸排呈V型排列，每排4缸；
903--8缸總排量為903英寸3；
V-903--非增壓發動機；
VT-903--渦輪增壓中冷發動機；
VTA-903--渦輪增壓中冷發動機。
903以後的字母后綴表示發動機的套用範圍，如M表示船用，C表示 建築施工設備用，T表示卡車用。VTA-903T表示用於卡車、氣缸呈V型排列、總排量為903英寸3的渦輪增壓中冷柴油機。
為滿足車輛對發動機的高單位體積功率、高燃油經濟性的要求，美國陸軍坦克機動車輛局(TACOM)向康明斯發動機公司提出研製低壓縮比的V903(LC R-903)發動機，目的是驗證M2/M3戰車動力VTA-903T從原來368kW(500馬力)提高到735kW(100 0馬力)的技術現實性。
提高功率的措施是：採用低壓縮比ε=11)，高增壓中冷；提高發動機轉速，從2600r/min增加到3200r/min；採用高效率、高壓比的可變截面渦輪增壓器 ；分析了下列5種進氣增壓系統；
(1)二級渦輪增壓系統，採用2個常規低壓渦輪和可變截面壓氣壓器；
(2)單級高壓比渦輪增壓系統，採用可變截面渦輪和可變截面壓氣機；
(3)渦輪復事系統，由可變截面高壓比渦輪增壓器和以固定傳動比與發動機曲軸相連的低壓動力渦輪組成；
(4)相似於超高增壓(Hyperbar)概念的低壓縮比適應系統(LCR-FLX)，由單級高壓比固定截面渦輪增壓器和排氣管、燃燒室組成；
(5)二級進氣增壓系統，採用常規渦輪增壓器作高壓級，而低壓級採用的是氣波增壓器(Comprex)。
從性能、成本、外形尺寸、可靠性和維護性等多方面的分析結果表明，渦輪複合系統有明顯的優點，公司決定先開始進行渦輪複合硬體研製規劃。
結構特點
為適應所採取的技術措施，對下列結構作了改進：
1.曲柄連桿機構
曲軸原生產型曲軸採用橡膠減振器，由於LCR-V903發動機提高了轉速和功率，另選了羅大的粘性減振器。但這種減振器 壽命較短，還需進一步提高性能，主要是高溫密封性。
活塞在原生產型鍛鋁活塞基礎上改變ω型燃燒室的結構尺寸並增加噴油冷卻，冷卻機油流量為7.55L/min，後來又與卡爾-施密特股份有限公司(Karl-Schmidt GmbH)聯合研製一種鍛鋁材料的有冷卻油道的活塞，經試驗效果良好。
2.供油系統
仍採用康明斯公司傳統的PT燃油系統，但是增大了燃油輸送量，達到每循環325mm3，為此，增大了噴油泵計量口直徑、噴油泵搖臂比、噴油器噴孔直徑等，較原生產型噴油泵提高了噴油壓力和減少了噴油延續時間。噴油壓力從82.7MPa增加到113.MPa，噴油延續時間從47°CA 縮短到35.5°CA。為了減小全負荷時的最高爆發壓力並保證部分負荷下的良好燃燒，還研製了液壓操縱的可變噴油定時裝置。
3.渦輪增壓系統
該系統由康明斯公司的子公司霍塞特工程公司(HOLSET Engineerin g Co.)負責設計試驗。主要設計目標是在發動機標定轉速、標定功率下，渦輪增壓器總效率達64%。為此，除了製造並試驗渦輪複合系統外，還製造試驗了二級渦輪增壓系統的單級高壓比渦輪增壓系統。
設計製造了新的中冷器和進氣管，主要目的是為了減少空氣側的壓力損失和將進氣溫度降低到107℃。採用了雙通道銅管(通水)的翅管式中冷器芯，外形尺寸為長559mm，寬229mm，高114mm。發動機標定功率時的散熱率為10.6MJ/mim(10000B.T.U./min)
4.冷卻系統
採用了提高效率的水泵葉輪，在給定轉速了流量增加了21%，由於標定轉速從2600r/min增加到3200r/min，冷卻水流量又增大了10%。冷卻水流量增加到604L/min。
5.潤滑系統
該發動機採用了渦輪複合傳動裝置，活塞增加了噴油冷卻，因此需要增加冷卻的機油量。為此採用雙齒輪機油泵，增加了1個機油散熱器和機油濾清器。還採用了1個容量增大的油底殼。
該發動機從1979年9月開始試驗工作，實踐表明，採用渦輪複合系統，二級渦輪增壓系統和單級高壓比渦輪增壓系統3種進氣增壓方法都能達到功率提高至735kW的設計目標，最佳燃油消耗率已達213g/kW·h(159g/馬力·h)。
1.曲柄連桿機構
曲軸原生產型曲軸採用橡膠減振器，由於LCR-V903發動機提高了轉速和功率，另選了羅大的粘性減振器。但這種減振器 壽命較短，還需進一步提高性能，主要是高溫密封性。
活塞在原生產型鍛鋁活塞基礎上改變ω型燃燒室的結構尺寸並增加噴油冷卻，冷卻機油流量為7.55L/min，後來又與卡爾-施密特股份有限公司(Karl-Schmidt GmbH)聯合研製一種鍛鋁材料的有冷卻油道的活塞，經試驗效果良好。
2.供油系統
仍採用康明斯公司傳統的PT燃油系統，但是增大了燃油輸送量，達到每循環325mm3，為此，增大了噴油泵計量口直徑、噴油泵搖臂比、噴油器噴孔直徑等，較原生產型噴油泵提高了噴油壓力和減少了噴油延續時間。噴油壓力從82.7MPa增加到113.MPa，噴油延續時間從47°CA 縮短到35.5°CA。為了減小全負荷時的最高爆發壓力並保證部分負荷下的良好燃燒，還研製了液壓操縱的可變噴油定時裝置。
3.渦輪增壓系統
該系統由康明斯公司的子公司霍塞特工程公司(HOLSET Engineerin g Co.)負責設計試驗。主要設計目標是在發動機標定轉速、標定功率下，渦輪增壓器總效率達64%。為此，除了製造並試驗渦輪複合系統外，還製造試驗了二級渦輪增壓系統的單級高壓比渦輪增壓系統。
設計製造了新的中冷器和進氣管，主要目的是為了減少空氣側的壓力損失和將進氣溫度降低到107℃。採用了雙通道銅管(通水)的翅管式中冷器芯，外形尺寸為長559mm，寬229mm，高114mm。發動機標定功率時的散熱率為10.6MJ/mim(10000B.T.U./min)
4.冷卻系統
採用了提高效率的水泵葉輪，在給定轉速了流量增加了21%，由於標定轉速從2600r/min增加到3200r/min，冷卻水流量又增大了10%。冷卻水流量增加到604L/min。
5.潤滑系統
該發動機採用了渦輪複合傳動裝置，活塞增加了噴油冷卻，因此需要增加冷卻的機油量。為此採用雙齒輪機油泵，增加了1個機油散熱器和機油濾清器。還採用了1個容量增大的油底殼。
該發動機從1979年9月開始試驗工作，實踐表明，採用渦輪複合系統，二級渦輪增壓系統和單級高壓比渦輪增壓系統3種進氣增壓方法都能達到功率提高至735kW的設計目標，最佳燃油消耗率已達213g/kW·h(159g/馬力·h)。
性能數據
型號VTA-903T
類型
衝程4
缸數及排列8V90°
冷卻方式水冷
燃燒室型式直接噴射式
燃料種類柴油
增壓方式渦輪增壓
有無中冷有
缸徑/行程140mm/121mm
總排量14.8L
壓縮比15.1
標定功率368kW
標定轉速2600r/min
最大扭矩1306N·m
最大扭短轉速1800r/min
平均有效壓力1.16MPa
活塞平均速度10.49m/s
升功率24.9kW/L
燃油消耗率
標定243g/kW·h
最低228kg/kW·h
外形尺寸
長1148mm
寬1011mm
高1288mm
單位體積功率246kW/m3
重量1110kg
比重量3.02kg/kW
(V-903型民用車輛發動機主要參數)
標定功率kW/轉速r/min最大扭矩N·m/轉速r/min
V-903C195/2600889/1500
V-903C217/2600945/1800
VT-903C235/26001046/1800
VT-903C257/26001145/1800
VT-903C272/26001145/1800
類型
衝程4
缸數及排列8V90°
冷卻方式水冷
燃燒室型式直接噴射式
燃料種類柴油
增壓方式渦輪增壓
有無中冷有
缸徑/行程140mm/121mm
總排量14.8L
壓縮比15.1
標定功率368kW
標定轉速2600r/min
最大扭矩1306N·m
最大扭短轉速1800r/min
平均有效壓力1.16MPa
活塞平均速度10.49m/s
升功率24.9kW/L
燃油消耗率
標定243g/kW·h
最低228kg/kW·h
外形尺寸
長1148mm
寬1011mm
高1288mm
單位體積功率246kW/m3
重量1110kg
比重量3.02kg/kW
(V-903型民用車輛發動機主要參數)
標定功率kW/轉速r/min最大扭矩N·m/轉速r/min
V-903C195/2600889/1500
V-903C217/2600945/1800
VT-903C235/26001046/1800
VT-903C257/26001145/1800
VT-903C272/26001145/1800
