二冲程柴油机装在M113装甲输送车和M1548E弹药车上，涡轮增压的6V-53T二冲程柴油 机装在M551轻型坦克上.日本曾发腰了风冷的ZF系列二神程柴油机（有4、6和10缸 种，分别标为4ZF、6ZF和10ZF),其中10ZF柴油机是专门为ST-B1式中坦克而设计的. 不过近年来由于四冲程柴油机采用中冷高增压的技术，升功率有了大幅度的提高，市二冲程 柴油机采用高增压的困难较大，所以对于要求功率较高的主战坦克，二冲程柒油机又有被四 冲程柴油机所取代的趋势，如英国改进型的·奇伏坦”主战坦克就用883,2kW的四冲程、中 冷、高增压的罗尔斯-罗依斯CV12TCA柴油机代巷原有的L-60二冲程柴汕机. 在一般大功率的汽车、拖拉机和工程机械内燃机中，除了由于生产传统外，目前采用二 冲程柴油机也比较少， 只有在小功率汽车、 拖拉机、工程机械以及农用机械内燃机中，为了 使结构简单些，应用得略多一些。 三、增压与不增压内燃机 内燃机增压可以提高其功率，减小其尺寸和重盘，可以适当地补偿高气温与高原空气稀 薄所引起的功率损失。在汽油机中，由于受到澡燃等因素的限制，除了一高原的车用汽油 机外，一般不宜采用增压。对于柴油机，增压则是提高升功率的最有效的方法之 所以， 目前世界各国所用的坦克槊油机，一般都采用增压。大型载重汽车、拖拉机和工程机械用柴 油机，特别是重型车辆也逐渐采用增压柴油机，只有一些中小型车辆与农用机械才采用不增 压的装油机。 按照驱劲压气机动力来源的不同，目前所采用的增压型式可分为三类，如图2-1所示。 (1)机梳增压图(a)庆示压气机是由内然机的曲轴来驱动的，在内燃机和增压器之间 装有增速箱。由于驱动压气机要消耗 部分功率，内慰机的机械效率降低， 燃油消耗率较，而且结构复杂，齿轮 增速箱的速比在10以上，需要高精度的 齿轮。为减小齿轮的冲击负荷，在传动 6) fe) 机构中还须安装缓冲装置。由此， 目前 除个别坦克柴油机采用机械增压外，使 2-】类机的增压方式 用机械增压的内燃机越来越少，机械增 压装置多作为复合增压的第一级或第 级使用 (2)成气涡轮增压图(b)所示压气机是由废气祸轮米动的。涡轮利用丁废气的能 量，大大提高了内燃机的经济性，废气涡轮增压器转速很高，结构非常紧类，增压器与内常 机之同没有机械联系，布置比较自由 废气涡轮增压内燃机可以在一定程度上自动补偿气温 和海拔高度变化对内燃机功率的影响。因此，目前在坦克柴油机上采用废气涡轮增压方法十 分普卷。中、重型汽车拖拉机和工程机械柴油机也广泛采用废气祸轮增压方法。 (3)复合增压 图(c)和()所示压气机分别由柴油机曲轴和废气涡轮来驱动，或者由 柴油机曲轴和废气祸轮联合驱动。这类增压方法，一方面可以采用较高的增压压力，使柴油 机的尺寸和重量进一步减小另一方面可以得到较好的扭矩特性及加速性，同时，应用在二 冲程柴油机上，在起动与小负荷时，可以弥补祸轮增压的缺点 -28
复合增压的结构复杂，只有在较高增压时才采用。因此，除坦克柴油机上采用外，汽车、 拖拉机、工程机械及农用柴油机都不采用。用于坦克柴油机的复合增压，目前有两种型式： (1)事联的复合增压图（©）所示压气机分别由柴油机曲轴和废气涡轮来驱动。 国为 研制XM1主战坦克所用的AVCR-1360-2柴油机即采用这种增压方法：第一级为祸轮增压， 由废气祸轮带动压气机，第二级为机城增压，由曲轴通过齿轮来驱动罗紫容积式压气机。这 种串联方式既可以达到较高的增压度，又可以保证有较好的扭矩待性 (2)孩合基动的合增压图(d)所示压气机由废气祸轮和柴油机曲轴联合服动，日本 ST-B1式中坦克的10ZF柴油机即采用这种增压方法。因为10ZF柴油机是高速二冲程的柴 油机，只利用废气能量不能动废气涡轮增压器，就是在最大功率时，驱动压气机的若干功 率也要出曲轴供给，所以要采用联合驱动的复合增压。10ZF柴油机（图2-2）的两排气缸 共安装两台废气祸轮增压器，涡轮与排气管相连，而压气机又与曲轴连接，曲轴通过增速齿 轮进行两次增速（增速比约为1：15），再通过安全离合器与增压器联接。安全离合器主要用 于槊油机起动时保护轴系，当轴受到过大扭矩时，可以自行打滑。为了简化结构，该柴油机 不用一毅的罗关容积式换气泵，而采用离心式压气机兼起换气与增压的双作用， 复合谐压也可以采用并联的方式，由误轮 9 增压器和机械增压器同时向柴油机供气。这种 增压方法可以减小增压器的尺寸，但不如上述 T 2- 两种弗联复合增压所能得到的压比高，而结构 3 又复杂，因此应用不广泛 除了上述三种型式的增压外，还有一种利 用气波官接实现能景传递的气波增压。在气波 增压器中，柴油机排出的废气与新鲜空气直接 接触，在转子的气道中实现废气的膨胀和空气 的压缩。气波增压的优点是：低速扭矩特性和 加速性都比较好，可以减少目烟和废气有害成 因2 10ZF油机复合增压系 分。但是与：气滨轮增压相比：增压空气温度 偏高：增压器的尺寸和量较大，噪声也较大 室9一排气管： 10一气出口。 这些问题都有待于进一步解决，所以目前还没有得到广泛应用。 按照增压程度的不同，柴油机的增压可分为，低增压（增压比x<1.7),中增压（增压 比=1.7 2.5)高增压（增压比x>2.5)和超高增压（增压比>3.5）.除个别主战坦 克柴油机外，一般都是采用中、高增压柴油机，有的还采用超高增压柴油机，汽车、拖拉机 和工程机械用柴油机一般采用不增压或中、低增压柴油机。农用柴油机通常是采用不增压的 柴油机。 柴油机增压后，气缸内压缩终了的压力以及最大燃气压力都提高了，因而增加了曲柄连 杆机构的机械负荷。同时，在增压器内压缩空气，使空气温度升高，不但提高了循环的平均 温度，也提高了柴油机的热负街。不过当增压比低于2时，最大燃气压力与循环的平均温度 都不太高，而随者压缩终了空气压力与温度的提高，缩短了着火延迟时期，改善了燃烧过 程，压力升高率比一般不增压柴油机低，工作粗暴性有所诚轻，所以柴油机的结构可以不作 很大的变动。当增压比达到2以上时，柴油机的热负荷与机械负荷显著增加，为了保证工作 29
的可靠性，就需要采取一系列必需的措施。目前所采取的主要措施，除了毫无例外的采用中 冷器来降低进气温度以减低柴油机的热负荷外，还要通过下面两个途径之一米解决， 第 是改进柴油机关键零件（如活塞组、连杆组、曲轴组、气缸盖以及缸体曲轴箱等零件）的结 构设计，以适应高的热负荷与机械负荷。第二是改变循环条件，使主要零件的热负荷与机械 负荷不至于过高。目韵采用改变循环条件的办法有两种， 一种是采用可变压窃比活塞，另 种是采用超高增压系统（也称为海波巴系统Hyperbar System)。 可变压缩比活塞是使压缩比随柴油机的工况而变化：即高负荷时，柴油机以低正缩比工 作，在部分负荷时，柴袖机以较高压缩比工作，而在格转和起动时，则以最高压缩比工作。 这样既可以提高增压度，又可以使主要零件的热负荷和机械负荷不至于过大，同时还能满足 部分负荷、惰转和起动要求，改进了起动性能。美国为试验坦克研制的高增压的AVCR-1360 2柴油机，院是采用可变压缩比活塞，压据比的变化范围为16一9。当荣油机起动和将转时， 压缩比为16，而后随负背的增大，压缩比自动地相应降低，当柴油机达到最大负荷时，压缩 比降到9。可变压缩比活塞的缺点是其重量大，结构复杂，可靠性较差。 超高增压系统是采用低压第比、强中冷的办法使柴油机的热负荷与机械负荷控制在与 般增正、中冷柴油机差不多的范围内，并采用旁通和补燃等相应的糖助装置以解决低负荷和 低速扭炬性能等问题。采用超高增压系统的柴油机，一般称为超高增压柴油机。增压比高至 4~9,压缩比低于6~10，柴油机功率增加为原机的2~5倍。这是近年来大幅度提高柴油机 功率的一种新型增压方法，而且它的加速性比一般涡轮增压柴油机好，低速扭矩也大为提 高。目前法国为改进型AMX30主战坦克研制的包野520S3V8柴油机即采用这种超高增压 系统。但是超高增压系统对增压器与中冷器要求比较高，控制系统和管路布置也比较复杂， 所以还没有得到广泛的应用。 四、风冷式与水冷式内燃机 风冷式内燃机与水冷式内燃机比较，具有以下优点： 【1)结杓简单、工作可靠、使用组护方便风冷式内燃机冷却系结构简单，它只有散热 片、风扇和导风，因此不容易品故障。水冷式内燃机有水泵、水管、风扇、做热器、气缸 盖和气缸体上的水套等，特别是管路的接头多，容易产生溺水等故障，而且还要采用软水或 软化处理的水，否划容易产生水垢事故，同时，在严寒季节，如果停车不用，婴将冷却水放 去，或者改用冰点较低的防冻液，否则会引起结冰而使气缸盖、气红体冻裂，当气温过高时， 又往往会引起冷却水沸腾，使内燃机过热。据统计，水冷却系的故陈约占水冷式内燃机总故 障数的25一30%。此外，水冷式内燃机的冷却系元件受到机城损伤，或者被枪炮弹片打中穿 孔时，会使冷却水出而不能工作，而风冷式内燃机抗机械损伤的能力较强。 (2)地区适应性蛟夜由于风冷式内燃机的散热片温度比较高，因此对外界温度变化的 适应性较好。 一般风冷式内燃机散热片的温度约为150℃，假定环境温度为20℃，则差为 130℃，而在一毅水冷式内燃机中，冷却水的温度约为85℃，在相同环境湿度下，温差只有 65℃，只为风冷式内燃机的一半，当环境温度从20℃升高到50℃时，水冷式内燃机的温差降 30
到35℃，下降到原有的54%左右：而风冷式内燃机的温差降到100℃只下降到原有的77%左 右。因此，当环境温度变化时，对风冷式内燃机的影响比较小 ,一殷风冷式内燃机能在环境 温度为一50℃到+60℃范围内工作，具有较好的适应性。同时，风冷式内燃机不需要铃却水， 因此在缺水或沙潭地区工作不受影响 (3)整个动力装置的体积与重量较小因为风冷式内燃机没有冷却用水、水泵、散热器 与管道等附件，整个动力装置布咒较为紧凑，所以体积与重量比水冷式内燃机的整个动力装 小一些。 (4)冷却系消耗的功平较小风冷式内燃机散热片温度较高，因此冷却空气的利用率较 高，所需要的冷却空气量比水冷式内燃机少。一殷在设计合理的情况下，风冷式内燃机风扇 消耗的功率比相同标定功率的水冷式内燃机的风瑚及水系总的清耗功率要小一些。 (5)风冷式为燃机使于系列化风冷式内燃机的气红与气红盖都是单体结构，因此可以 很方便地制成不同缸数的各种功率的系列化内燃机，而且这些内燃机的绝大部分零件是相同 的，这样，不仅制造方便，并可大大减少库存配件。 此外，风冷式内燃机气缸壁强度较高，可采用含硫量较高的燃油：司时，由于整个工作 待环温度较高，对燃油质量指标要求也较低；而Ⅱ由于没有冷却水套，起动后气红缸套升温快， 减少了气缸磨耗，还可以很快地使内燃机主要零件温度升到正常运转温度， 达到全负荷工 作。这对于车辆在低温地区使用时要求内燃机很快到达全负荷工作特别有利。 风冷式内燃机也存在一些峡点： (1)尺寸较大由于风冷式内燃机工作温度较高，使充气系数有所降低，因而一殷风冷 式内燃机的平均有效压力要比水冷式的小一些。在其它条件相同时，工作容积要比水冷式大 一些。员冷式内燃机散热片具有一定高度，用以保证足够的冷却面积，气缸中心距也较大， 所以，风冷式内燃机尺寸较大，特别是长度较大。 (2)热负荷较大、机油温度高、机油消耗华校高风冷式内燃机用空气冷却，空气放热 系数只有水的放热系数的1/20~1/30，因此热量不容品散出，内燃机的热负荷较大，特别是 内燃机的缸径愈大，热负荷也愈大。因热证随气缸直径三次方增加，而散热能力只随缸径的 二次方增加。所以风冷式内燃机当采用高增压和大缸径时存在一定困难，其主娶原因就是热 荷负饲题没有解决，例如，在高温情况下，铝合金的强度将大大降低，喷油嘴容易咬死，活 塞环容易发生“拉缸”等。由于热负荷大，机袖温度较高，而且机油也容易变质，因此要求 机油质量也就较高，机油中 一般要加特种添加剂，需要的机油散热器也较大。同时，由于活 塞与气缸配合间破较大，所以机油消耗率比水冷式内燃机一般要大15~20%左右。 《3)噪声较大内燃机噪声的来源，主要是燃烧噪声和机械噪声。在水冷式内燃机中有 冷却水套的阻尼作用，能减低噪声，而风冷式内燃机没有水套，再加上风扇和导风罩振动的 噪共，因此噪声较大。 总的来看，风冷式内燃机比水冷式内燃机的优点多些，特别是冷却系较可靠，抵抗机候 损伤的能力较强，对地区适应性较好，这些对于车辆，尤其是对于坦克来说十分重要，而且 近年来风冷式内燃机技术的发展，冷却系统的改进以及制造水平的提高，不仅解决了高增压 的问题，并且也解决了小气缸中心距的同题（有的已接近水冷式内燃机的水平）。因此，虽 然由于水冷式内然机冷却较好，强化潜力要比风冷式内燃机大，而且由于生产传统关系，目 前，汽车、拖拉机、坦克、工程机械和农用机械大多数还是采用水冷式内燃机，但在坦克和， -31
军用车辆上采用风冷式内燃机较为多起来。美国和日本的坦克和军用车辆上很多以风冷式内 燃机作为动力。现代载重汽车、工程机核上也逐渐采用风冷式柴油机：而植保机械与摩托 车，为了结构轻便，特别是摩托车，由于可以充分利用行驶中迎面空气流的冷却作用， 一般 都是采用风冷式汽油机。 五、气缸数及气缸排列形式 内燃机根据气红数的不同，可以分为单缸内燃机和多缸内燃机两类。当内燃机功率一定 时，适当增加气缸数有以下的优点， (1)气缸数增多后，气缸直径和活塞行程成小，内燃机的尺寸和重量便可减小。 (2)由于气缸直径的减小，对内燃机采用增压或进一步强化都较为有利。 (3)由于活塞行程的诚小，可以在许可的活塞平均速度下，提高曲轴转速，因而提高了 内燃机的升功案，使内燃机更加紧凑。 (4)由于气缸数增多， 内燃机的扭矩均匀性增大，运转较平稳，可以采用小尺寸的飞轮， 而且对起动也更为有利。 (5)由于气缸数增多，内燃机的平衡性提高，由此可以减小内燃机的振动。 当气缸数增多时， 零作总数增大，内燃机的生产和维护较复杂随着气缸直径的诚小 散入冷却介质的热量损尖相对增加，内燃机的有效效率有所降低，用此气缸数也不能过多。 不同类型的内燃机对功常要求不同，气缸数目也不一样。现代坦克内燃机的气缸数，除了对 登活式内燃机采用6缸外，一毅采用8、10和12缸，汽车和工程机械内燃机大多数采用 4、6和8缸，少数重型载重汽车和大型工程机械的内燃机则采用10和12缸，除了手扶拖 拉机采用单缸内燃机外，一般拖拉机大多数采用4缸，少数用6、8和12缸，农用内燃机 一般采用单缸、双缸或4缸，个别采用6红。 多红内燃机的气缸排列型式有单列式和多列式两种。单列式可以布置成直列式、卧式、 对动活塞式儿种，多列式可以布置成对置气缸式（也称为水平卧式）、V形、X形和星形几 直列式内燃机（图2-3a)构造简 单，制造容易，维护方便，但高度 较大，而且气缸数目过多时，长度 太大。为了减小内燃机的高度，可 (e 布置成卧式的（图2-36），卧式内 机虽然降低了高度，却加大了宽 度，而且气缸数目过多时，长度也 太大，同时维护保养不方便。因 此，不论直列式或卧式内燃机在现 e d) 代坦克上均不采用，一般只用于气 图2-3内燃机气红的排列型式 缸数目不大于6缸（个别8缸）的 汽车、拖拉机、工程机械和农用内 燃机上。只有过去在战时为了制盗简便起见，曾有过由几台汽车用直列式内燃机串联或并联起 来作为坦克的代用动力装置。 -32