伍賽特

(上海汽車集團(tuán)股份有限公司，上海 200438)

0 引言

動力系統(tǒng)是發(fā)動機(jī)和保證其正常工作的相關(guān)輔助系統(tǒng)的總和[1-3]。燃料的化學(xué)能在發(fā)動機(jī)中轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，經(jīng)傳動裝置[4]，傳給車輛行駛系統(tǒng)，使車輛發(fā)生位移。機(jī)械能的主要部分消耗于克服車輛運動時的外界阻力，而其余部分消耗于補(bǔ)償在動力系統(tǒng)各系統(tǒng)中、傳動裝置中以及行動裝置中的能量損失。

1 車輛動力系統(tǒng)的組成

車輛動力系統(tǒng)的組成中，除發(fā)動機(jī)之外，還包括以下各系統(tǒng)：

(1)燃料系統(tǒng)：存放、濾清燃油，并將其送到發(fā)動機(jī)；

(2)空氣供給系統(tǒng)：從外界中吸取、濾清空氣，并將其送到發(fā)動機(jī)；

(3)排氣系統(tǒng)：使廢氣從發(fā)動機(jī)排出；

(4)起動系統(tǒng)：使發(fā)動機(jī)起動；

(5)冷卻系統(tǒng)：將動力系統(tǒng)中被冷卻的熱量傳導(dǎo)出來，并將其發(fā)散到周圍環(huán)境中去；

(6)潤滑系統(tǒng)：存放、濾清潤滑油，并將其送到發(fā)動機(jī)的摩擦零件；

(7)預(yù)熱系統(tǒng)：在周圍空氣溫度較低的情況下，使發(fā)動機(jī)的冷卻液和機(jī)油在起動之前先逐漸預(yù)熱起來。

隨著具體車輛的用途和要求不同，組成動力系統(tǒng)各個系統(tǒng)的明細(xì)也可以變化。例如，在用燃?xì)廨啓C(jī)的車輛動力系統(tǒng)的組成中，或在炎熱氣候條件下使用的車輛中可以不配備加溫系統(tǒng)和優(yōu)化發(fā)動機(jī)起動的工具。

2 軍用車輛動力系統(tǒng)的使用要求

對軍用車輛動力系統(tǒng)的要求是必須要考慮到動力傳動艙總布置的特點和對車輛整體性能的總體要求。當(dāng)設(shè)計新型的軍用車輛時，必須確保其具有較高的作戰(zhàn)能力、較短的行駛準(zhǔn)備時間，并且在環(huán)境空氣溫度較低的情況下，依然便于使用、維護(hù)和修理，同時也應(yīng)確保整車的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求。

由于軍用車輛通常會在各式各樣的氣候條件和道路條件下進(jìn)行使用，因此動力系統(tǒng)在下列條件下使用時，應(yīng)確保其基本運行性能不會出現(xiàn)顯著降低的情況：

(1)運行環(huán)境溫度為-50～50 ℃；

(2)相對濕度(在25 ℃的條件下)不大于98%；

(3)環(huán)境空氣含塵量與實際使用條件相符合；

(4)運行氣候條件為全天候；

(5)低氣壓與海拔高度4 000 m的氣壓相當(dāng)。

對動力系統(tǒng)組成部分的基本要求：

(1)體積和質(zhì)量??；

(2)對維護(hù)保養(yǎng)的部件有良好的接近性；

(3)維護(hù)和更換部件簡便；

(4)動力系統(tǒng)在車內(nèi)的拆裝以及在使用最少量工具的條件下，應(yīng)花費最少的勞動力和時間。

在結(jié)構(gòu)上應(yīng)確保經(jīng)整體吊裝的動力系統(tǒng)安裝到車體中時無須附加的調(diào)整和修磨工作。通過整體吊裝方式以更換動力系統(tǒng)的時間不應(yīng)超過2 h。同時，整體吊裝的動力系統(tǒng)應(yīng)具有部件積木化的特點。換言之，更換各個組件和系統(tǒng)時不用分解整個動力系統(tǒng)。同時，通過整體吊裝方式更換動力系統(tǒng)時應(yīng)不漏灑冷卻液、機(jī)油和燃料。為此，在動力系統(tǒng)的各系統(tǒng)中必須采用帶止回閥的快速接頭。

為了確保動力系統(tǒng)滿足所需的行程要求，應(yīng)使其具備最高的燃油經(jīng)濟(jì)性和機(jī)油經(jīng)濟(jì)性。除此之外，動力系統(tǒng)應(yīng)具備使用多種燃油的可能性。

動力系統(tǒng)的可靠性(修理的有效性包括在內(nèi))、技術(shù)保養(yǎng)的周期和時間應(yīng)與軍用車輛的總體要求相適應(yīng)。動力系統(tǒng)的組成部分，在保險期內(nèi)應(yīng)有較強(qiáng)的工作能力(無大的磨損和損壞)。

目前，動力系統(tǒng)的保險期由發(fā)動機(jī)工作的保險期(不低于500 h)來確定，而在車上運作的壽命(到大修前，無須中間拆裝)應(yīng)不低于1 000 h。為了檢查動力系統(tǒng)的狀態(tài)和確定故障，各個主要系統(tǒng)和裝配的大部件應(yīng)裝有用于診斷過程的傳感器。對于內(nèi)燃機(jī)而言，當(dāng)環(huán)境空氣溫度降至-25 ℃時，其起動時間不應(yīng)超過3 min。當(dāng)環(huán)境空氣溫度降至-40 ℃時，起動時間不應(yīng)超過20 min，對于燃?xì)廨啓C(jī)而言，該數(shù)值不應(yīng)超過3 min。

當(dāng)設(shè)計動力系統(tǒng)和動力傳動艙時，必須考慮一系列有關(guān)提高軍用車輛生存能力的要求，主要如下：

(1)降低熱輻射；

(2)燃油隔艙化；

(3)部件的布置要考慮加強(qiáng)薄弱區(qū)并實現(xiàn)相互屏蔽；

(4)部分重要機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)至少有兩套；

(5)提高部件的抗沖擊性。

為了確保動力系統(tǒng)的防火安全，應(yīng)防止燃油、潤滑油流入高溫區(qū)，避免使其形成暴露的油氣等。對于動力系統(tǒng)所在區(qū)域，應(yīng)接入抑爆滅火裝置的溫度傳感器。以上針對動力系統(tǒng)的要求可根據(jù)具體的軍用車輛而進(jìn)行調(diào)整。

3 軍用車輛發(fā)動機(jī)的技術(shù)特點

發(fā)動機(jī)歷來有軍用車輛的心臟之稱，對軍用車輛的機(jī)動性能有著重要影響。在軍用車輛的動力系統(tǒng)中，主要與發(fā)動機(jī)工作特征有關(guān)的要求如下：

(1)滿足車輛行駛需要的功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速要求[5]。發(fā)動機(jī)功率是決定車輛機(jī)動性的主要因素，現(xiàn)代主戰(zhàn)坦克的發(fā)動機(jī)功率可高達(dá)1 100 kW。

(2)高單位體積功率。發(fā)動機(jī)不僅要求具有較高的功率，還要求有較小的尺寸和質(zhì)量。軍用車輛的單位體積功率(比功率)是車輛機(jī)動性的主要標(biāo)志。在坦克內(nèi)部空間和整車質(zhì)量一定時，提高發(fā)動機(jī)的單位體積功率，可提高機(jī)動性能，擴(kuò)大戰(zhàn)斗部分空間，提高火力性能。降低發(fā)動機(jī)的高度，能降低坦克的高度，從而減小被對方炮火命中的概率，提高防護(hù)性能。由此可見，軍用車輛發(fā)動機(jī)的單位體積功率直接影響到軍用車輛的作戰(zhàn)性能?，F(xiàn)代主戰(zhàn)坦克的發(fā)動機(jī)單位體積功率高達(dá)800～1 400 kW/m3，單位功率質(zhì)量為1.5～2.0 kg/kW。

(3)良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。降低燃油及機(jī)油的消耗，不僅具有經(jīng)濟(jì)意義，而且具有重要的戰(zhàn)略意義。在軍用車輛攜帶同樣數(shù)量的燃油和機(jī)油的前提下，通過降低油耗，其行駛里程就可相應(yīng)增大。而當(dāng)行駛里程一定時，油箱的體積就可縮小。就柴油機(jī)而言，油箱體積約占動力系統(tǒng)體積的1.5%，占車輛內(nèi)部空間的7%，因此油箱體積對減小車體外廓尺寸、質(zhì)量和增加攜帶的彈藥數(shù)量有重要影響。此外，減少油料消耗，可以減輕后勤供應(yīng)負(fù)擔(dān)。通常要求現(xiàn)代主戰(zhàn)坦克發(fā)動機(jī)的比燃油消耗量小于240 g/(kW·h)。

(4)良好的牽引特性。良好的牽引特性由發(fā)動機(jī)的扭矩變化特性和轉(zhuǎn)速工作范圍來保證[6-7]，應(yīng)確保車輛具有良好的牽引特性。

(5)良好的適應(yīng)性。軍用車輛應(yīng)能在高溫、嚴(yán)寒、高原、山地、泥濘、潮濕、振動、沖擊、潛渡等各種氣候和環(huán)境條件下長期可靠工作，因此需要能使用多種燃料。當(dāng)根據(jù)需要，應(yīng)更換為另一種燃料時，發(fā)動機(jī)無需重新進(jìn)行機(jī)械調(diào)整，并且性能和壽命不會因此而降低。同時，應(yīng)有為其他軍用工程車輛輸出所需要的附加的動力提供輸出軸的可能性，應(yīng)有為各種類型改型車底盤建立發(fā)動機(jī)系列化的可能性，也應(yīng)有作為民用和其他用途的可能性。

(6)高可靠性、維修性和耐久性。要求具有較高的平均無故障間隔時間，較少的平均維修時間，以及較長時間的持續(xù)工作能力。為保證規(guī)定的保險期和壽命，應(yīng)使需保養(yǎng)的裝置具有較好的可接近性。

(7)良好的起動性能。發(fā)動機(jī)起動性能的好壞直接影響到軍用車輛投入戰(zhàn)斗的準(zhǔn)備時間，在任何環(huán)境條件下，特別是在低溫條件下，發(fā)動機(jī)都必須能迅速、可靠地起動。

(8)低噪聲。降低噪聲可改善乘員的工作環(huán)境，并提高隱身防護(hù)性能[8]。

(9)良好的經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)有著相對較低的采購、使用及維修保障費用。

4 軍用車輛發(fā)動機(jī)選型研究

針對發(fā)動機(jī)的選型應(yīng)根據(jù)軍用車輛總體所需的功率、總重、總布置型式(前置或是后置)、動力特性和使用條件，從現(xiàn)有的發(fā)動機(jī)的系列中，考慮其生產(chǎn)成本、可靠性和可供給使用的程度等來選型。通常要經(jīng)過多方案的比較，才能確定選型方案。選型后，有時向生產(chǎn)廠家提出對其選定產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)或使用性能方面的改裝(或稱改型)，以滿足此類車輛的要求。

4.1 車用發(fā)動機(jī)的主要類型

目前，已具備一定應(yīng)用市場的車用發(fā)動機(jī)主要有轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)3種。

4.1.1 轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)

轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)僅在少數(shù)轎車上采用，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、體積小、單位質(zhì)量的功率大、振動小、高速性能好。但轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的燃料消耗量較高，一般比汽油機(jī)高出10%左右(低轉(zhuǎn)速下更高)，機(jī)油消耗率也相應(yīng)更高。其低速性能差，同時還存在氣體密封等問題，仍需進(jìn)一步優(yōu)化。目前，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的可靠性和壽命，尚不如傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，由此限制了其在軍用車輛領(lǐng)域的應(yīng)用。

4.1.2 燃?xì)廨啓C(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)已在部分重型車輛、軍用車輛和發(fā)電機(jī)組上得以應(yīng)用。當(dāng)其用作車輛的動力裝置時，與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比，具有以下優(yōu)勢：

(1)燃?xì)廨啓C(jī)一般比內(nèi)燃機(jī)質(zhì)量更輕，體積更小。

(2)燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)部只有回轉(zhuǎn)運動，無往復(fù)運動，并且其機(jī)構(gòu)運動并非間歇式的，而是連續(xù)穩(wěn)定的。因此，其扭矩輸出通常不會發(fā)生變化，且振動小。

(3)如果是采用分軸式燃?xì)廨啓C(jī)，則其低速時的扭矩變大，其扭矩特性宛如內(nèi)燃機(jī)裝上了液力變扭器。

(4)對燃料品種的限制比較小，可以使用多種液體燃料和氣體燃料，同時其潤滑油消耗較少。

(5)結(jié)構(gòu)簡單，零件少，維護(hù)保養(yǎng)簡單方便。

(6)寒冷時起動容易，起動后即刻可達(dá)到全部功率，且不需要水冷卻系統(tǒng)。

(7)排氣清潔度較高。

與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)相比，車用燃?xì)廨啓C(jī)的弊端主要如下：

(1)通常而言，燃?xì)廨啓C(jī)燃油消耗率較高。特別是在簡單的燃?xì)廨啓C(jī)熱循環(huán)中，部分負(fù)荷時的燃油消耗率較高。

(2)負(fù)荷突然變化時的響應(yīng)性較差。

(3)燃?xì)廨唶娮旌娃D(zhuǎn)動葉片需采用優(yōu)質(zhì)耐熱合金，多數(shù)使用鎳鈷等耐熱合金，價格和加工費均較高。

(4)所用空氣量為內(nèi)燃機(jī)的5～10倍，因此，對其進(jìn)排氣的處理較為困難。

(5)由于燃?xì)廨啓C(jī)是高速回轉(zhuǎn)機(jī)械，所以要求高精度的轉(zhuǎn)承和減速裝置。

不僅如此，目前正在試制的車用燃?xì)廨啓C(jī)的比重量(包括減速裝置等)為15～20 N/kW，低于此值的微型燃?xì)廨啓C(jī)通常并不比內(nèi)燃機(jī)更輕小。同時，由于為提升燃?xì)廨啓C(jī)工作效率，會采用質(zhì)量尺寸較大的熱交換器，以此削弱了其在緊湊性方面的優(yōu)勢。

目前，雖然車用燃?xì)廨啓C(jī)有分軸式燃?xì)廨啓C(jī)、增壓式燃?xì)廨啓C(jī)和差動齒輪式燃?xì)廨啓C(jī)等多種類型。但目前軍用車輛領(lǐng)域動力裝置依然還是以內(nèi)燃機(jī)為主。其技術(shù)成熟，可靠性和壽命高，成本低廉，是其被廣泛采用的主要原因。

4.2 軍用車輛內(nèi)燃機(jī)基本型式的選擇

目前，軍用車輛最常用的動力裝置依然是內(nèi)燃機(jī)。對其基本型式的選擇應(yīng)從如下幾個方面進(jìn)行。

4.2.1 柴油機(jī)和汽油機(jī)的選擇

目前，中型和重型軍用車輛幾乎全部采用柴油機(jī)。柴油機(jī)與汽油機(jī)比較，具有以下優(yōu)勢：

(1)燃料經(jīng)濟(jì)性好；

(2)工作可靠， 耐久性好；

(3)易于設(shè)計成大功率機(jī)型；

(4)排氣污染和排氣溫度較低；

(5)同樣的續(xù)駛里程下油箱容積??；

(6)不易發(fā)生火災(zāi)。

但柴油機(jī)的工作比較粗暴，振動和噪聲較大，尺寸和質(zhì)量較大，成本較高，起動比較困難，易產(chǎn)生黑煙，是其主要弊端。

輕型軍用車輛目前主要采用汽油機(jī)，其具有較高的轉(zhuǎn)速及升功率，同時扭矩適應(yīng)性也相對較好，質(zhì)量較輕，尺寸較小，振動和噪聲低，故比較適合高速輕型軍用車輛。

4.2.2 直列式和V 型的選擇

V 型內(nèi)燃機(jī)與直列式內(nèi)燃機(jī)相比，主要具有如下優(yōu)點：

(1)長度顯著縮短(25%～30%)，高度較低，質(zhì)量可減輕20%～30%；

(2)曲軸箱和曲軸的剛度增加，對扭振特性可有所改善；

(3)容易設(shè)計出尺寸緊湊的高轉(zhuǎn)速和大功率的內(nèi)燃機(jī)；

(4)通過缸數(shù)變化容易形成功率范圍寬廣的機(jī)型系列，如V6、V8、V10、V12(直列式缸數(shù)可到6缸，最大8缸)。

對采用V型內(nèi)燃機(jī)的車輛而言，可有效減少整車軸距和自重。這對長度受到限制的重型車、越野車和鞍式牽引車而言[9]，V型內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點比較突出。V型內(nèi)燃機(jī)的缺點是：

(1)寬度大，在平頭車輛上布置起來比較困難；

(2)在與直列式機(jī)型的缸心距相同時，主軸承寬度(支承面積)受到一定的限制；

(3)對缸體的鑄造技術(shù)要求較高，加工設(shè)備較貴，造價較高。

目前，汽油機(jī)排量在4 L以下的，一般都采用直列式內(nèi)燃機(jī)；而排量在6 L以上和缸徑大于150 mm的機(jī)型上，大多會采用V型的結(jié)構(gòu)形式。柴油機(jī)排量在12 L以上時，多采用V型的結(jié)構(gòu)形式。

4.2.3 水冷式和風(fēng)冷式的選擇

通常而言，水冷式機(jī)型的優(yōu)點是：

(1)冷卻均勻、可靠，散熱好，因而缸蓋、活塞等主要零件的熱負(fù)荷較低。同時，氣缸變形小，活塞與氣缸的間隙可以減小，機(jī)油耗量也少。因此，水冷式能很好地適應(yīng)大功率機(jī)型及其應(yīng)用。

(2)冷卻系統(tǒng)的噪聲較低。

(3)平均有效壓力可以高出5%～10%，比油耗相對較低。

(4)在冬季，車內(nèi)可以利用冷卻系統(tǒng)的介質(zhì)供暖。

(5)冷卻系統(tǒng)制造成本較低，這是由于風(fēng)冷式機(jī)型的缸蓋一般采用鋁合金，價格貴，且鑄造費工時。

(6)能較好地適應(yīng)增壓后散熱的需要，如加大水箱散熱面積，增加泵流量。但是風(fēng)冷機(jī)型在加大扇風(fēng)量和加大散熱面積時會受到風(fēng)扇安裝空間和缸心距的限制。

由于上述優(yōu)點，絕大多數(shù)汽車采用了水冷式機(jī)型。水冷式機(jī)型的缺點是：

(1)冷卻系統(tǒng)的使用和維護(hù)不夠便捷；

(2)冷卻性能受環(huán)境溫度影響較大，夏天易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，冬天氣缸溫度容易過低；

(3)產(chǎn)生的腐蝕及磨損量較大。

風(fēng)冷式機(jī)型的技術(shù)特點正好與此相反。

(1)其冷卻系統(tǒng)簡單，維護(hù)簡便；

(2)在沙漠和缺水地區(qū)以及異常的氣候(酷暑和嚴(yán)寒)下使用適應(yīng)性好，不會產(chǎn)生“開鍋”和凍結(jié)等故障；

(3)腐蝕性磨損?。?/p>

(4)可充分節(jié)省制造水箱用的銅材或鋁材。

在缸徑不大時，風(fēng)冷式機(jī)型的散熱效能較好。因此，風(fēng)冷式機(jī)型在22 kW以下的小排量內(nèi)燃機(jī)上得以廣泛應(yīng)用。在重型越野車和軍用越野車上也有一定的應(yīng)用。風(fēng)冷式機(jī)型對軍用車輛而言，由于沒有水冷卻系統(tǒng)，可靠性更好，不會由于冷卻系統(tǒng)被子彈打穿而被迫停止運行。

當(dāng)風(fēng)冷式機(jī)型缸徑較大時，散熱效率降低，冷卻也不均勻，故缸蓋等有關(guān)零件熱負(fù)荷會相對較高，可靠性較差。同時，其油耗較高、噪聲較大，冷卻片易被塵土堵塞而產(chǎn)生過熱，造成缸體損壞。

4.2.4 內(nèi)燃機(jī)主要性能指標(biāo)的選定

內(nèi)燃機(jī)主要性能直接關(guān)系到車輛的技術(shù)性能和使用性能。內(nèi)燃機(jī)主要性能指標(biāo)包括：內(nèi)燃機(jī)最高功率Pmax及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速nP；內(nèi)燃機(jī)最大扭矩Mmax及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速nM和內(nèi)燃機(jī)的總適應(yīng)系數(shù)φ。

(1)內(nèi)燃機(jī)最高功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速

從一般的汽車?yán)碚摽芍?，?nèi)燃機(jī)功率越大，則汽車動力性能越好。但若功率過大，則內(nèi)燃機(jī)功率利用率降低，燃料經(jīng)濟(jì)性下降。內(nèi)燃機(jī)和傳動系的質(zhì)量也會相應(yīng)增大。因此，要合理選擇內(nèi)燃機(jī)的功率[10]。

總體設(shè)計所求出的內(nèi)燃機(jī)最高功率為凈輸出功率。它比一般內(nèi)燃機(jī)外特性上的最高功率值通常低12%～20%。外特性上的最高功率值應(yīng)為計算值再加上內(nèi)燃機(jī)工作時所需要附件消耗的功率之和。

近年來，由于軍用車輛的運行速度得以有效提升，整車的最高功率也在逐步攀升。在對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行選型時，除了對其最高功率提出要求外，還要對最高功率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速nP提出一定要求(大致范圍)。因為它不僅會影響到內(nèi)燃機(jī)的排量、尺寸、性能和使用，而且也影響到車輛傳動系的壽命、最大車速和主傳動比io的選擇?？偟膩碚f，最高功率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速nP高一些比較有利。

(2)內(nèi)燃機(jī)最大扭矩及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速

年鑒最大扭矩Mmax及其相應(yīng)轉(zhuǎn)速nM對車輛的動力性能(如動力因素、加速性能、爬坡性能等)影響較大。因此在對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行選型時，對這兩個參數(shù)應(yīng)根據(jù)車輛的動力因素的要求恰當(dāng)?shù)剡x取。

內(nèi)燃機(jī)最大扭矩Mmax對最高功率時的扭矩MP之比也是一項重要性能參數(shù)，即扭矩適應(yīng)系數(shù)α=Mmax/MP。其標(biāo)志著當(dāng)汽車行駛阻力增加時，內(nèi)燃機(jī)沿著外特性曲線自動增加扭矩的能力，因而也反映了在不換擋的情況下，車輛驅(qū)動力能增加多少倍。顯然，這個系數(shù)大一些，換擋次數(shù)即可減少，車輛耗油量也能相應(yīng)減少。因此，對這個系數(shù)α的數(shù)值應(yīng)有一定的要求。從扭矩適應(yīng)性系數(shù)來看，汽油機(jī)優(yōu)于柴油機(jī)。對于高速運行的車輛而言，在內(nèi)燃機(jī)最大扭矩相同的情況下，扭矩曲線平一些(即α系數(shù)小些)。而對于經(jīng)常行駛在山區(qū)的汽車則希望α系數(shù)大一些較好。

(3)內(nèi)燃機(jī)總適應(yīng)性系數(shù)φ

φ=(Mmax/MP)·(nP/nM)

內(nèi)燃機(jī)總適應(yīng)性系數(shù)φ是上述兩個比值的乘積。這兩個比值越大，則內(nèi)燃機(jī)的適應(yīng)性越好。從為軍用車輛選擇內(nèi)燃機(jī)，或從評價某類車輛的動力性能的角度來看，采用總適應(yīng)性系數(shù)較大的機(jī)型比較有利。因為以此可減少換擋次數(shù)，減輕駕駛員的疲勞，減少傳動系磨損并降低油耗[11]。

4.2.5 柴油機(jī)的增壓

目前，都在使用小型徑流廢氣渦輪增壓器。通過該類方式增壓可使內(nèi)燃機(jī)的最高功率增加40%～50%，因此可以大幅提高柴油機(jī)的最高功率。此外，其還具有如下優(yōu)點：

(1)廢氣增壓不消耗額外功率，比油耗低；

(2)在高原地區(qū)上使用增壓的柴油機(jī)時，其最高功率下降比一般非增壓式柴油機(jī)低，約為非增壓式的柴油機(jī)的30%；

(3)在最高功率相同的情況下，帶有廢氣增壓器的柴油機(jī)比一般非增壓式柴油機(jī)尺寸小，且質(zhì)量更輕，這對于有限空間的軍用車輛動力艙而言是非常重要的；

(4)可以改善柴油機(jī)的排放、減少污染。

廢氣增壓固然可以增加高轉(zhuǎn)速時的最高功率，但它也有如下弊端：

(1)雖然在高速時增壓效果較好，但其在低速時增壓效果較差，因而扭矩增加比率相應(yīng)降低。所以此類扭矩曲線用于驅(qū)動軍用車輛并不理想。特別是為了改善排氣效果，需要降低低速時的供油量。

(2)與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的急劇變化相對應(yīng)，增壓器的動態(tài)響應(yīng)性較差，通常具有長達(dá)數(shù)秒的滯后現(xiàn)象。在此期間會引起增壓效果的不足，造成供油量過剩，不僅會冒黑煙，而且由于功率下降，車輛的加速性能也會相應(yīng)變差。

為了改善上述缺點，從而為軍用車輛配備了小型高速增壓器。目前，用得最多的是最高轉(zhuǎn)速達(dá)60 000～100 000 r/min的增壓器。由于小型化，降低了增壓器回轉(zhuǎn)部分的慣性，所以其響應(yīng)性較好。這樣可以在某種程度上緩解低速扭矩的不足，有利于性能曲線的改善。

為了增加柴油機(jī)低速扭矩，可利用排氣壓力控制裝置、后冷器等方法。而為了在進(jìn)氣管內(nèi)壓力沒有達(dá)到規(guī)定值時，與壓力成正比例地自動地節(jié)制供油量，并防止冒煙，采用了一種增壓控制裝置。

4.2.6 內(nèi)燃機(jī)的起動性能

內(nèi)燃機(jī)的起動性能是軍用車輛使用的重要性能之一。軍用車輛的工作環(huán)境溫度通常為-40～+50 ℃。對常規(guī)內(nèi)燃機(jī)而言，在-5 ℃以上的溫度均能容易地起動，而-40～-5 ℃的低溫狀態(tài)會明顯影響到整機(jī)的正常起動。造成低溫起動困難的原因主要有如下幾個方面：

(1)低溫狀態(tài)潤滑油黏度較大，因而其運動件在起動時阻力顯著增大；

(2)冷卻液的凍結(jié)；

(3)蓄電池容量下降；

(4)低溫狀態(tài)下燃料不易揮發(fā)。

現(xiàn)代軍用車輛已在車輛使用和結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面采取了一系列措施，以改善整機(jī)的低溫起動問題。在該方面的措施主要有：

(1)采用低溫電瓶，解決低溫狀態(tài)下蓄電瓶容量下降問題；

(2)采用“乙醇+水”的防凍液，解決冷卻液凍結(jié)問題；

(3)采用低溫狀態(tài)使用的潤滑油，在一定程度上解決了內(nèi)燃機(jī)運動件起動阻力增大的問題。

在整機(jī)結(jié)構(gòu)方面，需要解決燃油在低溫狀態(tài)下不易揮發(fā)的問題。最初的辦法是在汽油機(jī)的進(jìn)氣歧管上加預(yù)熱水套，通過流經(jīng)預(yù)熱水套的水溫以提高進(jìn)氣管的溫度，從而提升燃料的揮發(fā)效果。低溫狀態(tài)下利用添加熱水的方法，提高起動前的機(jī)內(nèi)溫度，使燃料得以更好地?fù)]發(fā)，以利于整機(jī)起動過程。對于柴油機(jī)而言，則在進(jìn)氣管內(nèi)安裝了進(jìn)氣電熱塞，提高進(jìn)氣溫度，使噴入燃燒室內(nèi)的燃油易于燃燒，便于低溫狀態(tài)下的起動。近年來，在進(jìn)氣管(汽油機(jī))和缸頭上安裝有起動液(一種極易揮發(fā)的起動燃料)的噴射裝置有效地提高了整機(jī)在低溫狀態(tài)下的起動能力。

在對機(jī)型進(jìn)行選擇時，應(yīng)從軍用車輛的使用溫度環(huán)境出發(fā)，考慮到內(nèi)燃機(jī)低溫狀態(tài)的起動能力，選擇那些已配備有改善低溫狀態(tài)起動的機(jī)型，以提高整車冬季使用性能。

選型時除了考慮上述主要性能外，還要求所選機(jī)型的可靠性、可維修性和使用方便性相對較好的，同時具有結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小和質(zhì)量輕等優(yōu)勢。

4.2.7 部分內(nèi)燃機(jī)經(jīng)選型后的改裝過程

部分軍用車輛的內(nèi)燃機(jī)經(jīng)完成選型后，為了適應(yīng)電傳動或作為移動電站的需要，通常要進(jìn)行適度改裝，其主要要求通常如下：

(1)作為電傳動軍用車輛的內(nèi)燃機(jī)，除了前端帶動普通機(jī)械式傳動車輛用的附屬設(shè)備(如空壓機(jī)、發(fā)電機(jī))之外，還要帶動勵磁機(jī)、空調(diào)制冷壓縮機(jī)、主液壓泵、渦輪風(fēng)機(jī)等。這些附件的傳動都是通過曲軸前端或水泵軸前端帶動，因此對水泵軸和曲軸前端的傳動結(jié)構(gòu)提出要求。而內(nèi)燃機(jī)的后端并非傳動離合器、變速箱等機(jī)械式傳動裝置，而是發(fā)電機(jī)組。

(2)內(nèi)燃機(jī)應(yīng)能配裝調(diào)速器的執(zhí)行器，以保證在作戰(zhàn)時發(fā)出穩(wěn)定的中頻(一般400 Hz)電流，為軍用車輛上的電子設(shè)備提供所需的電能。調(diào)速器有全電式、電-液式和全液式3種。對后兩種執(zhí)行器，機(jī)組應(yīng)能提供一定流量的液體壓力(也可用機(jī)油壓力)作為驅(qū)動執(zhí)行器的動力。

(3)作戰(zhàn)時，作戰(zhàn)設(shè)備要求汽油機(jī)的電氣系統(tǒng)工作時應(yīng)無電磁干擾，應(yīng)按作戰(zhàn)設(shè)備的干擾頻率，對汽油機(jī)點火系統(tǒng)(分電器、高壓線和火花塞)提出屏蔽要求。由于柴油機(jī)為壓燃式點火，所以無屏蔽要求。

除上述外，當(dāng)總體設(shè)計出所需的最高功率及安裝位置和空間后，針對動力系統(tǒng)選型應(yīng)緊密結(jié)合軍用車輛的特點和作戰(zhàn)要求進(jìn)行，主要有：

(1)充分調(diào)研國內(nèi)外現(xiàn)有機(jī)型和正研制的機(jī)型并做出技術(shù)比較；

(2)根據(jù)軍用車輛的特點和作戰(zhàn)要求確定相應(yīng)的機(jī)型；

(3)根據(jù)整個車輛系統(tǒng)研制周期和經(jīng)費確定最佳優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)的途徑。

5 結(jié)論及展望

考慮到當(dāng)前復(fù)雜嚴(yán)峻的國際形勢，不斷提升國內(nèi)的地面武備力量依然有著較高的重要性和必要性。由于動力系統(tǒng)對于軍用車輛的作戰(zhàn)性能有著重要影響，圍繞其而展開的技術(shù)研究及探討依然不可或缺。內(nèi)燃機(jī)相對轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)而言，其技術(shù)成熟度較高，有著較好的可靠性及耐久性，且制造成本與使用成本更低廉，因此其在未來的軍用車輛動力裝置領(lǐng)域依然將占據(jù)重要地位。