零下43度,LT8120F靠乙醚‘起死回生’!

从散热片到乙醚,揭秘一台发动机的“钢铁意志”

1967年冬天,海拉尔。

零下四十三度的风从草原上刮过来,打在脸上像刀子刮骨头。一辆军绿色的LT665停在试验场的空地上,车身覆盖着一层薄霜。一个年轻的技术员蹲在车头前面,手里的温度计显示——零下四十一度,这是发动机启动试验的极限条件。

他往手心哈了一口气,白雾瞬间散在风里。

旁边站着一位老技工,棉帽子的耳朵放下来,脸冻得通红。他看了看表,又看了看那台车的排气管,说:“这玩意儿要是能着,我把这铁家伙吃了。”

年轻技术员没接话。他拧开一个铁皮罐子,往进气歧管里喷了一点东西。然后坐进驾驶室,钥匙拧下去。

启动机嘶叫着,缸体里的活塞开始运动。

第一次,没着。第二次,发动机轰了一下,又灭了。第三次,排气管喷出一股灰白色的烟,紧接着,发动机发出了低沉而连续的轰鸣声——转速从低到高,整个车身的铁皮都在跟着抖。

老技工把棉帽子往上推了推,露出额头,说了句:“当我没说。”

那台发动机,就是LT8120F。12.66升排量,V型八缸,风冷。在零下四十三度的海拉尔,它没被冻住。

01

风冷发动机的命,写在散热片上。

零下43度,LT8120F靠乙醚‘起死回生’!-有驾

水冷发动机靠冷却液循环带走热量,有水箱,有水泵,有节温器。冬天怕冻,夏天怕开锅。管路一旦漏水,发动机几分钟内就会过热趴窝。

风冷发动机什么都没有。没有水箱,没有水管,没有防冻液。它的缸体和缸盖外壁上,铸着一圈一圈密密麻麻的金属薄片——散热鳍片。迎面而来的空气从这些鳍片之间的缝隙穿过去,带走热量。

原理简单,但做起来不是那么回事。

LT8120F的散热片不是平的。工程师把它做成了波浪形,每一片散热片的边缘都带有纵向肋片。这种结构让散热面积增加了三成以上。空气流过波浪形的表面时,会形成无数细小的湍流——湍流比平稳气流带走热量的效率高得多。

散热片之间的间距,是反复算过的。太密了,灰尘容易堵死;太疏了,散热面积不够。一拖的技术人员拿了一把塞尺,在试验样机上量了无数次,最后定下来的间距,恰好能让一根普通的火柴棍塞进去,但稍粗一点的树枝就进不去。

后来在实战中,这个间距被证明是合理的。南方的红土,北方的黄沙,都塞不死这些鳍片。发动机在泥水里泡过之后,用水冲一冲,散热效率就能恢复。

但散热片只是第一步。真正要命的问题,在燃烧室里。

02

柴油机启动,靠的是压缩自燃。

活塞向上运动,压缩缸内的空气,空气温度急剧上升,升高到足以点燃喷入的柴油。这个原理教科书上写得很清楚。但在高原上,事情就不一样了。

海拔四千米处,大气压力只有平原的百分之六十。空气稀薄,压缩终点的温度上不去。柴油喷进去,雾化颗粒粗大,在低温低压的环境下,根本点不着。

LT665的工程师们面对的就是这个难题。

他们从捷克太脱拉V8发动机那里得到了启发,但没有照搬。太脱拉的发动机是好,但那是别人的东西。林海东——当时一拖665项目的技术负责人——说过一句话:“用别人的思路,长自己的骨头。”

喷油嘴是第一道关。

传统的喷油嘴只有三四个孔,喷出来的油滴粗,像撒豆子。LT8120F的喷油嘴有六个孔,孔径缩小到零点一毫米级别。配合一百八十马力的高压油泵,柴油被喷进燃烧室时,已经雾化成肉眼几乎看不见的微粒。

油滴越小,与空气的接触面积越大,着火就越容易。

但雾化做得再好,到了高原上,还是不够。空气太稀薄,压缩终点的温度仍然达不到柴油的自燃点。

工程师们需要一个更狠的办法。

03

乙醚。

乙醚的自燃点只有一百六十摄氏度左右,远低于柴油的两百多度。而且乙醚极易挥发,喷进进气道之后,瞬间就能与空气形成可燃混合气。在压缩冲程末期,活塞把混合气压缩到一定压力和温度时,乙醚先着火,火焰再点燃主喷的柴油。

这个原理,搞发动机的人都知道。但问题是,怎么用,用多少,用在什么时候。

一拖的技术人员自己做了一套装置。一个铁皮罐子,里面装着乙醚和柴油的混合液,比例是三比七。罐子通过一根细管连接到进气歧管,管子上有一个阀门,用手控制。

在海拔五千米的高原试验场上,他们试了无数次。

第一次,乙醚喷多了,发动机启动瞬间转速冲得太高,差点飞车。第二次,喷少了,没着。第三次,找到了那个临界点——喷进去大约十毫升的混合液,然后按下启动按钮。

发动机着了。

仪表盘上的转速指针从零弹起来,在六百到八百转之间抖动了几下,然后稳稳地定在怠速区间。排气管冒出的烟从灰白变淡,最后几乎看不见。

后来,这套装置被做成了标准配置。在零下三十度、海拔五千米的条件下,加注乙醚后启动成功率从不足两成提升到了九成五以上,启动时间缩短到五秒以内。

但工程师们没有止步。他们发现,乙醚的用量跟环境温度、海拔高度都有关系。用量多了,发动机工作粗暴,缸体震动剧烈;用量少了,照样打不着。于是他们又加了一套手动调节机构,让驾驶员可以根据实际情况调整喷射量。

那个调节旋钮,就装在驾驶室仪表盘的左侧。有经验的汽车兵,光听发动机的启动声音,就知道旋钮该拧到什么位置。

04

风冷发动机还有另一个天生的弱点:振动大。

没有水冷系统的液体缓冲,V8发动机的活塞运动产生的力直接通过缸体传递到车架上。LT8120F是V型九十度夹角排列,这个角度理论上能抵消一部分二阶振动,但实际运转起来,整个车还是抖得厉害。

在驾驶室里,方向盘在抖,座椅在抖,连挡风玻璃都在嗡嗡地响。开一个小时的车,手会麻,屁股会疼。

这个问题,工程师们没有彻底解决。他们用了一个笨办法——把发动机支架做得更厚实,增加橡胶减震垫的厚度。橡胶垫从一厘米加厚到两厘米,再换材料,从天然橡胶换成丁腈橡胶,耐油,耐寒,在零下四十度也不会变硬变脆。

风冷的大修间隔比水冷短。这是先天缺陷。但LT665的使用手册上明确写着,该发动机在正常使用条件下,大修里程不低于十五万公里。在六十年代末的中国,这个数字已经相当可观。

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后来部队的使用记录证明了这一点。很多LT665跑到了二十万公里以上才大修。有一台车在云南某炮团服役了十五年,发动机没拆过,连缸盖都没抬过。

05

1985年,定型审查会开完之后,林海东回到洛阳。

他去了665分厂的发动机试验车间。车间里有一台刚做完耐久试验的LT8120F,被拆解了,缸体、缸盖、活塞、连杆,整整齐齐地摆在铁架子上。

他走过去,蹲下来,用手摸了摸散热片上残留的油渍。散热片还是波浪形的,间距均匀,没有一片变形。经过几千小时的连续运转,金属表面只留下了一层淡黄色的氧化膜,那是高温长时间作用的结果。

他站起来,没有多说什么。

旁边的技术员递过来一杯水,他接过来,喝了一口。水是凉的。

车间外面,一辆刚下线的民用LT665正在试车。发动机启动的声音他太熟悉了。LT8120F的轰鸣,不是那种尖锐的高频音,而是低沉的、厚实的、带着金属摩擦感的低频振动。在空旷的地方,声音传不了太远,但在山谷里,能听到回声。

他站在车间门口,听了很久。

那声音,和十五年前样车下线时,一模一样。

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