第三节柴油机的性能指标和工作参数

1、第三节 柴油机的性能指标和工作参数柴油机的性能:动力性、经济性、运转性、可靠性和耐久性动力性和经济性指标:指示指标和有效指标两类柴油机的工作参数:表征机械负荷、热负荷、基本结构和强化程度等性能。一、指示指标指示指标:平均指示压力 p i 、指示功率 P i 、指示热效率i 和指示燃油消耗率 b i 。1平均指示压力 p i1定义 1假定一个数值不变的压力作用在活塞上,在一个膨胀行程内所作的功与一个工作循环的指示功L i 相等,这个假想的压力就称为平均指示压力。 图1-14 L i =p i ·A ·S ( N ·m或J p i =L i /(A ·S =

2、L i /V s (N/m 2或 P a2 定义 2平均指示压力p i 是一个工作循环中每单位气缸工作容积的指示功。3 平均指示压力p i 的影响因素:循环供油量或负荷大小,燃烧质量。4平均指示压力p i 的数值范围机 型p i (bar 非增压 11.2 四冲程2指示功率P i1 指示功率是指柴油机气缸内的工质在单位时间内所作的指示功 (kW。柴油机的每个气缸每工作循环工质所作的指示功为L i =p i V s (J柴油机一个气缸的指示功率为P i =p i V s60nm (W 或 P i =000, 60p i nm V s(kW 整台柴油机指示功率为P i =000, 60p i nm

3、i V s (kW (1-82 气缸常数 : C=V s m/60,000,整台柴油机指示功率的公式可简化为P i =Cp i ni(kW3指示热效率i 和指示油耗率 b i (g i 1 柴油机的指示热效率 : 指示功的热当量与相应消耗的燃料热量之比值,i =W i /Q 吸入 i =3,600P i /BH u2指示油耗率 b i 以一千瓦指示功率每小时消耗的燃油量表示,即 b i =B/Pi (kg/kW·h3两者之间的关系为 u H i b ii 3600=4船用柴油机的i 与b i 数据机 型i b i (g / kWh 非增压 163 四冲程 增 压 147 非增压 17

4、0 二冲程 增 压 143二、有效指标有效指标:平均有效压力 p e 、有效功率 P e 、有效热效率 e 、和有效油耗率 b e1、有效功率 P e 和机械效率 m1有效功率:从柴油机曲轴飞轮端传出的功率称为有效功率, P e。9550nM e e P =(kW (1-122机械损失功率:指作用在活塞上的指示功率传递到曲轴的过程中所损失的功率,P m 。 (1摩擦损失功率:z 活塞、活塞环与气缸套间的摩擦损失约占55%65%z 各轴承处的摩擦损失约占 35%45%。 (2拖动损失功率 (3泵气损失功率 在非增压四冲程柴油机中进、 排气过程所消耗的功率。3机械效率:机械效率是有效功率P e 与

5、指示功率P i 之比值,m 。m =P e /P i =(P i -P m /Pi =1-P m /P i机械效率m 的影响因素:z 转速不变,负荷增加时,机械效率将相应增加。当柴油机空载运行时,m =0。z 如 p i 不变,当转速提高时,由于摩擦损失功率增大,机械效率随之下降2燃油消耗率 b e (ge 和有效热效率e1 燃油消耗率是指每一千瓦有效功率每小时所消耗的燃油量,单位是 kg/(kW ·h,即 :b e =B/P e 或b e =b i /m (1-142 有效热效率e 是指曲轴有效功与所消耗的热量之比,即m i W W Q W e e i e i Q W =吸入 吸入

6、 / 1-15 ue e H B P =3600 (1-16 两者之间的关系e =3600/be H u目前,船用柴油机的b e 与e 数值如下 机 型冲冲 3平均有效压力p e1平均有效压力:柴油机在每一工作循环每单位气缸工作容积所作的有效功,p e 。 p e =P e /Cni p e =p i m2平均机械损失压力p m p m =P m /Cnip e =p i -p m 目前船用柴油机的平均有效压力p e 的范围如下表所示。 机 型p e (bar 非增压 9.2 四冲程三、柴油机的工作参数1最高燃烧压力 p z (最高爆发压力 目前柴油机 p z 值的数据范围是:非增压柴油机 p

7、 z =6MPa8MPa增压低速二冲程柴油机 p z =7MPa15MPa增压中、高速柴油机 p z =7MPa17MPa2排气温度 t r柴油机的排气温度指排气管内废气的平均温度船用柴油机排气温度的最高值应低于 550。3活塞平均速度V m在曲轴一转两个行程中活塞运动速度的平均值称活塞平均速度V m ,即V m =2Sn/60=Sn/30(m/s4行程缸径比 S/DS/D对柴油机的影响有: (1影响柴油机的尺寸和重量。 (2影响机械负荷。 (3影响热负荷。 (4影响混合气形成。 (5影响扫气效果。 (6影响曲轴刚度。 (7影响轴系的振动性能。船用柴油机的 S/D值范围各种机型的 S/D值 表1-6 低 速 机机型 高速机 中速机弯 流 直 流 长 (超长 行程 S/D 0. 92. 4.20 5强化系数p e ·V m强化系数p e ·V m 用来表示柴油机所受热负荷和机械负荷两方面的综合强烈程度。 不同类型柴油机的强化系数见表1