日本12HM21WT發(fā)動機結(jié)構(gòu)特點

該機為一種4沖程12缸V型90°風(fēng)冷直接噴射廢氣渦輪增壓柴油機。三菱重工業(yè)公司在該機的研制階段曾對風(fēng)冷與水冷和4沖程與2沖程型式的選擇上進行了反復(fù)研究。在冷卻型式的決擇上，經(jīng)過對比試驗表明，從性能上講，水冷式較為思想，但為適應(yīng)在沙漠地區(qū)和嚴寒氣候下使用要求，采用了風(fēng)冷式。在決定發(fā)動機沖程類型時，最初曾考慮采用2沖程，雖然經(jīng)過研制，但性能仍不理想，因此確定采用4沖程結(jié)構(gòu)。不過對2沖程型式的研究工作并未因此而終止，1962年制成了4缸機，為研制61式坦克的下一代即74式主戰(zhàn)坦克用的2沖程發(fā)動機奠定了基礎(chǔ)。

1.總體布置

該機的總體布置是按結(jié)構(gòu)緊湊、布置合理原則進行的。在V形夾角內(nèi)裝有進氣管、進氣門傳統(tǒng)機構(gòu)。氣缸排外側(cè)裝有排氣管和排氣門傳動機構(gòu)。在飛輪殼的兩側(cè) 靠上部位分別裝置了2個廢氣渦輪增壓器。發(fā)動機頂部裝有2個冷卻風(fēng)扇。前上方左右各裝有1個噴油泵。

2.燃燒室

該機采用直接噴射式燃燒室，活塞頂部的球形燃燒室具有燃燒柔和、輕聲、無煙的特點，并適合燃用多種燃料。發(fā)動機的發(fā)火次序為1-8-5-10-3-7-6-11-2-9-4-12。

3.氣缸蓋

采用一缸一蓋結(jié)構(gòu)，缸蓋材料為鑄鋁合金，蓋上配置了足夠的冷卻散熱片。每缸有2個進氣門和2個排氣門。氣缸蓋上對應(yīng)燃燒室的表面為圓球形，氣門中心線通過圓球面中心并與缸蓋中心線成10°夾角，噴油器置于氣缸蓋中心。這種布置便于保證對氣門座與噴油器進行冷卻。排氣門充鈉冷卻。為了提高耐磨性，在進排氣門密封面上都堆焊有硬質(zhì)合金。氣門座的材料為鋁青銅。

4.箱體

曲軸箱是硅鋁合金鑄件，沿應(yīng)力方向有短而寬的加強筋。為了增加曲軸箱的剛性，上下箱的分界面下降至曲軸中心線。主軸承蓋除用2個雙頭螺栓固定在曲軸箱上外，還用4個貫穿螺栓拉緊。為減輕第四主軸承的載荷，第三和第四缸之間缸心距為226mm，其余均為206mm。曲軸箱前側(cè)為正時齒輪室，后側(cè)為飛輪殼，上部有風(fēng)扇傳動箱，均為鋁合金鑄造件。油底殼為薄鋼板沖壓件。采用干式缸套。氣缸套為碳鋼鍛件，內(nèi)壁經(jīng)硬質(zhì)多孔鍍鉻以提高耐磨性。氣缸套外圓的冷卻葉片是機加出來的。氣缸套與氣缸蓋通過"熱壓"旋緊，然后精鏜、珩磨、鍍鉻，以保證內(nèi)表面的精確幾何尺寸。氣缸套通過凸緣用螺釘緊固在曲軸箱上。

5.曲柄連桿機構(gòu)

采用了鉻鉬鋼鍛造曲軸。為增加其剛性，主軸頸與連桿軸頸有較大重疊度，后者是中空的，以減小離心力。每個軸柄上均配置有平衡塊，用螺釘緊固。有7個薄壁鍍鉛錫3層合金的主軸承，曲軸中間及后端的主軸承比其他的軸承稍寬。曲軸前端裝有粘性減振器，后端裝有鍛鋼飛輪與飛輪齒圈。采用叉形連桿，以便可增大軸承承壓面積，同時又可減小軸向長度。該機采用了高硅鋁合金鑄造活塞，具有良好的耐熱與耐磨性?；钊蛇B桿供油道噴油冷卻，具有5個活塞環(huán)，活塞銷孔以上有3個氣環(huán)和1個油環(huán)。第一個氣環(huán)為平環(huán)，第二、三個為錐形環(huán)，油環(huán)制成"コ"形?；钊N采用全浮式，由特種合金鋼制成。為提高其耐磨性與疲勞強度，在銷孔內(nèi)、外表面進行滲碳淬硬。

6.配氣機構(gòu)

進氣管位于V形夾角內(nèi)側(cè)，排氣管位于氣缸排外側(cè)。左右排氣缸排外側(cè)的2根凸輪軸驅(qū)動。凸輪軸通過梃柱、推桿、搖臂機構(gòu)驅(qū)動氣門。為了達到起動減壓，在排氣推桿中部靠近氣缸蓋下側(cè)有1凸形圓盤，通過杠桿旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可將排氣門頂開。搖臂座與曲軸箱之間的推桿外面套有鐵管，起 油封作用。

7.供油系統(tǒng)

該機采用的三菱重工業(yè)公司PET型多柱塞噴油泵裝在發(fā)動機的前上方，左右各1個。左面噴油泵的左端裝有三菱重工業(yè)公司的GME型離心式調(diào)速器，可以同時調(diào)節(jié)左右2個泵的供油齒桿位置。為防止低速和急劇加速時的煙色惡化，在調(diào)速器的上方裝有1個調(diào)節(jié)器。噴油器為6孔閉式，由輸油泵壓送的燃油進行冷卻。燃油采用二級過濾，第一級粗濾，裝在車體上;第二級為精濾，采用了2個紙芯濾清器，分別裝在輸油泵后面的左右兩則。發(fā)動機有自動供油定時機構(gòu)，噴油提前角隨轉(zhuǎn)速而變化。

8.渦輪增壓系統(tǒng)

該機采用了2個三菱公司的STC30增壓器，左右排氣缸各1個，布置在飛輪殼上方，用潤滑油強制冷卻。渦輪為徑流式，小型高速，加速性好。為了提高渦輪效率和避免排氣干涉，每3缸合用1根排氣管。

9.冷卻系統(tǒng)

該機為風(fēng)冷式，缸蓋與氣缸體 采用散熱片空氣冷卻，活塞仙部通過連桿射供油道壓力噴油冷卻。2個軸流工莧扇垂直安裝在V形夾角頂部中央，采用壓風(fēng)式冷卻。通過加大風(fēng)扇直徑、增加冷卻空氣流量解決了氣缸蓋的熱負荷問題。2個機油散熱器對稱地布置在發(fā)動機前端。

10.起動系統(tǒng)

該機采用起動電機起動，功率約為18.4kW(25馬力)，電壓為24V，在冬季可利用裝在進氣管口的起動預(yù)熱裝置預(yù)熱進氣。在-30℃低溫下尚能起動。

國別 日本

名稱 12HM21WT發(fā)動機

12HM21WT Engine

研制單位 三菱重工業(yè)公司

Mitsubishi Heavy Industries,JP

生產(chǎn)單位 三菱重工業(yè)公司

Mitsubishi Heavy Industries,JP

現(xiàn)狀 完成生產(chǎn)計劃

裝備情況 日本陸上自衛(wèi)隊61式主戰(zhàn)坦克、67式裝甲架橋車、67式裝甲工程車和70式裝甲搶救車

二次大戰(zhàn)后的

日本坦克發(fā)動機工業(yè)

起步很晚，直到50年代中期才開始設(shè)計坦克專用發(fā)動機。

在這之前，日本的裝甲車輛均采用本國的和仿制別國的民用機型。

該

是日本陸上自衛(wèi)隊于60年代初裝備的61式主戰(zhàn)坦克動力，也是日本最早專門為坦克設(shè)計的發(fā)動機。該機由

于50年代中期開始研制，1956年6月至11月進行單缸試驗，1957年2月制成樣機。大約于1959年底正式投產(chǎn)，是1種以日本舊坦克上使用的風(fēng)冷柴油機為基礎(chǔ)的改進機型。

該發(fā)動機結(jié)構(gòu)與美國的

的相似。

型號???????12HM21MT

類型

?沖程?????? 4

?缸數(shù)及排列??? 12V90°

?冷卻方式???? 風(fēng)冷

?燃燒室型式??? 直接噴射式，球形燃燒室

?燃料種類???? 多種燃料

?增壓方式???? 渦輪增壓

?有無中冷???? 無

缸徑/行程???? 140mm/160mm

總排量????? 29.6L

壓縮比????? 5.5

標定功率????? 441kW(600 馬力)(帶冷卻設(shè)備)

標定轉(zhuǎn)速????? 2100r/min

最大扭矩????? 2256N·m(230kgf·m)

最大扭矩轉(zhuǎn)速??? 1500r/min

平均有效壓力??? 0.85MPa(8.7kgf/cm2)

活塞平均速度??? 11.2m/s

升功率????? 14.9kW(20.3馬力)/L

燃油消耗率(標定)? 285.6g/kW·h(210g/馬力·h)

燃油消耗率(標定)? 285.6g/kW·h(190g/馬力·h)

外形尺寸:長×寬×高?2132×2088×1185(mm)

單位體積功率??? 83.6kW/m3

重量??????? 2250kg(包括冷卻裝置)

比重量?????? 5.1kg/kW(含冷卻裝置)

ZF系列柴油機由4ZF、6ZF和10ZF3種機型組成，為日本戰(zhàn)后自行研制的第二代裝甲戰(zhàn)車用的系列發(fā)動機。

日本在61式坦克的研制過程中已意識到研制坦克需要先行研制發(fā)動機，早在1956年在61式坦克進行第一次整車試制時就開始進行二代坦克STB(74式坦克樣車)發(fā)動機的單缸試制工作。1965年3月確定三菱重工業(yè)公司的10XF(后稱10ZF22WT)型發(fā)動機為74式坦克動力。10ZF發(fā)動機是以三菱重工業(yè)公司在二次大戰(zhàn)期間研制的高速魚雷艇上應(yīng)用的2沖程水冷柴油機為基礎(chǔ)發(fā)展而來的，并在當(dāng)時的PB報告有關(guān)風(fēng)冷文章的啟迪下，將水冷改進為風(fēng)冷，1960年制成了4ZE型樣機。該機為4缸機，功率為147kW(200馬力)，缸徑與行程為125mm×125mm，采用了魯茨掃氣泵與廢氣渦輪串聯(lián)布置的傳統(tǒng)方式，使發(fā)動機體積增大，不能體現(xiàn)風(fēng)冷發(fā)動機的結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。三菱重工業(yè)公司經(jīng)過對2沖程廢氣渦輪增壓發(fā)動機通常采用的幾種方式進行了分析對比研究后，在10ZF發(fā)動機上采用了機械傳動廢氣渦輪增壓的方式。4ZE型樣機對ZF系列發(fā)動機的研制起到?jīng)Q定性作用。

10ZF型機的研制工作從1964年開始，1967年制成樣機，同年8月裝在部件試驗樣車STT上進行試驗。經(jīng)過對 該機進行基本性能、多種燃料的可用性和裝車等試驗均取得滿意效果后，于1969年10月正式定型。之后，以10ZF為基礎(chǔ)，改變氣缸數(shù)，以形成V型4、6、10缸的ZF系列，適應(yīng)多種裝甲戰(zhàn)車應(yīng)用。

74式主戰(zhàn)坦克于1975年裝備，1989年停產(chǎn)，日本陸上自衛(wèi)隊總裝備850輛。

10ZF22WT發(fā)動機與同時代其他一些國家裝備的坦克發(fā)動機相比較，整體性能較差，例如體積大、單位體積功率低、燃油消耗率高和熱負荷高。

幾種發(fā)動機的燃油消耗量和體積比較

發(fā)動機型號體積m3單位體積功率kW/m3燃油消耗率(標定)g/kW·h

AVDS-1790-22.45225233

MB838CaM-5001.57388250

B-461.2480245

L601.24372248

HS1101.6333238

10ZF22WT3.84173316

K14B發(fā)動機不僅實現(xiàn)了高質(zhì)量、大功率、低油耗，同時，還能滿足今后排放及油耗法規(guī)的最新發(fā)動機。

K14B發(fā)動機是由日本鈴木公司開發(fā)的排氣量為1,372cc、DOHC16V的世界最新小型車用發(fā)動機。她領(lǐng)先世界潮流，于2005年9月在昌河鈴木九江發(fā)動機工廠正式投產(chǎn)。

K14B發(fā)動機采用了日本鈴木最新技 術(shù)，具有重量輕、體積小、噪音小的特點。具體的來講，比如采用鋁壓鑄缸體、無螺母連桿、中空凸輪軸減輕重量，采用鑄鋁包鋼缸體縮小體積，采用靜音鏈降低了噪音等。同時它還是符合今后排放及燃油法規(guī)的最新發(fā)動機。

K14B發(fā)動機的最大輸出功率為67Kw/6000rpm*，與從日本進口的搭載在北斗星上的K12A發(fā)動機相比，提高了大約31%。最大扭矩為112(N?m)/ 4,000(rpm) 比K12A發(fā)動機增加了大約18%。

與大功率輸出相比，燃料消耗反而降低了。通過昌河鈴木有限責(zé)任公司在天津試驗場進行的試験，達到了4.0 L/100km(50km/h等速) 的水平。在現(xiàn)在國內(nèi)燃油價格急劇騰升的今天，可以說，K14B發(fā)動機是既實現(xiàn)了排氣量為1.4L的高功率輸出，同時又實現(xiàn)了低燃料消耗的理想發(fā)動機。

集兩項優(yōu)點于一身，正是鈴木公司卓越技術(shù)的具體體現(xiàn)。比如采用最新技術(shù)的偏心曲軸、 低張力活塞環(huán)、 低負荷氣門彈簧使發(fā)動機達到低摩擦化的同時，采用的DOHC 16V 缸頭、最優(yōu)化的進氣管形狀和燃燒室形狀技術(shù)也使燃料燃燒得到了充分改善。

九江新發(fā)動機工廠使用了日本和歐州的最先進的生產(chǎn)設(shè)備，全面采用了日本鈴木公司的生產(chǎn)管理模式。為確保質(zhì)量，公司派出技術(shù)人員和現(xiàn)場基層管理人員赴日本鈴木公司研修6個月，使K14B發(fā)動機達到與進口機同等的高質(zhì)量水準。

K14B發(fā)動機是鈴木公司面向下一代的最新發(fā)動機，在2005年中旬在昌河鈴木新九江發(fā)動機工廠正式量產(chǎn)，計劃安裝在北斗星、浪迪、北斗星e+及即將開發(fā)的新車型上。