第二节 柴油机特性

1、固定喷油泵油量调节机构，用改变负荷的固定喷油泵油量调节机构，用改变负荷的方法来改变柴油机转速，这样测得柴油机主方法来改变柴油机转速，这样测得柴油机主要性能指标和工作参数随转速的变化规律称要性能指标和工作参数随转速的变化规律称速度特性（外特性）。无法在船舶使用条件速度特性（外特性）。无法在船舶使用条件下测取，只能用实验法在柴油机试验台上测下测取，只能用实验法在柴油机试验台上测取，目的是了解柴油机所具有的潜力取，目的是了解柴油机所具有的潜力( (一一) ) 速度特性速度特性第二节第二节 柴油机特性柴油机特性一、全负荷速度特性（额定功率外特性）一、全负荷速度特性（额定功率外特性）1 1定义：喷油泵油

2、量调节机构固定在标定工定义：喷油泵油量调节机构固定在标定工况下供油位置上，通过改变负荷来改变转况下供油位置上，通过改变负荷来改变转速，由此得到的性能指标及工作参数随转速，由此得到的性能指标及工作参数随转速变化的规律速变化的规律2 2试验标准试验标准1 1）标准试验环境状况）标准试验环境状况2 2）试验功率）试验功率（1 1）标定功率分：）标定功率分：15min15min功率、功率、1h1h功率、功率、12h12h功率、持续功率功率、持续功率MCRMCR（2 2）我国规定持续功率作为标定功率，国）我国规定持续功率作为标定功率，国外用用外用用MCRMCR3 3该特性是柴油机不超标定供油量的条件下该

3、特性是柴油机不超标定供油量的条件下各转速下所能发出的最大功率各转速下所能发出的最大功率二、超负荷速度特性和部分负荷速度特性二、超负荷速度特性和部分负荷速度特性1 1超负荷速度特性超负荷速度特性1 1）喷油泵油量调节机构固定在最大供油量）喷油泵油量调节机构固定在最大供油量位置上，显示柴油机在各转速下可能达到位置上，显示柴油机在各转速下可能达到的最大功率的最大功率2 2）超负荷功率为）超负荷功率为110110P Pb b(103%(103%n nb b) )，且在，且在1212小时内允许超负荷运转小时内允许超负荷运转1 1小时，不允许冒小时，不允许冒黑烟黑烟2 2部分负荷速度特性部分负荷速度特性

4、喷油泵油量调节机构固定在比标定功喷油泵油量调节机构固定在比标定功率油量小的各个位置上率油量小的各个位置上三参数分析三参数分析1 1充量系数充量系数 c c随转速升高而减小随转速升高而减小2 2过量空气系数过量空气系数增压机随转速升高而增压机随转速升高而增大；非增压机相反增大；非增压机相反3 3指示效率指示效率i i与与变化一致变化一致4 4平均指示压力平均指示压力pipi 与与i i成正比成正比5 5机械效率机械效率m m高增压机随转速升高高增压机随转速升高而增大；非、低增压机则相反而增大；非、低增压机则相反6 6有效指标有效指标1 1）p pe e、M Me e、e e高增压机随转速升高高增

5、压机随转速升高而增大；非、低增压机则相反而增大；非、低增压机则相反2 2）P Pe e随转速升高而增大随转速升高而增大3 3）e e1/1/e e注：在柴油机的正常运转范围内会出现注：在柴油机的正常运转范围内会出现e e的最大值和的最大值和e e的最小值的最小值( (二二) )负荷特性负荷特性一、负荷特性一、负荷特性1 1定义：在柴油机速度保持不变时，柴油机定义：在柴油机速度保持不变时，柴油机的各项主要性能指标和工作参数随负荷变的各项主要性能指标和工作参数随负荷变化的规律化的规律2 2在试验台上或实船条件下测取，发电柴油在试验台上或实船条件下测取，发电柴油机必须测试。发电柴油机和装有全制式调机

6、必须测试。发电柴油机和装有全制式调速器的柴油主机在设定转速不变时按此特速器的柴油主机在设定转速不变时按此特性工作性工作二、负荷特性的参数分析二、负荷特性的参数分析1 1有效功率有效功率P Pe e和指示功率和指示功率P Pi i 随负荷增大随负荷增大而增大而增大2 2机械效率机械效率m m随负荷增大而增大随负荷增大而增大3 3指示热效率指示热效率i i、过量空气系数、过量空气系数 随随负荷增大而降低负荷增大而降低4 4有效热效率有效热效率e e、有效燃油消耗率、有效燃油消耗率bebe e e随负荷增大而降低，随负荷增大而降低， bebe与与e e成反比。成反比。低负荷下低负荷下e e降低，降低

7、， bebe增大，并且负荷增大，并且负荷越低越明显，这是柴油机的共性越低越明显，这是柴油机的共性( (三三) )推进特性推进特性一、螺旋桨特性及特性曲线一、螺旋桨特性及特性曲线1 1螺旋桨特性螺旋桨特性F Fp p=K=KF Fnnp pD D4 4c c1 1 n np pM Mp p=K=KM Mnnp pD D5 5c c2 2 n np pP Pp p= M= Mp p * *n n 95509550c c n n3 3p p2 2特性参数、特性曲线特性参数、特性曲线1 1）进程比）进程比 P P（1 1）定义：螺旋桨每转一转实际产生的）定义：螺旋桨每转一转实际产生的位移与螺旋桨直径之

8、比位移与螺旋桨直径之比（2 2）公式：）公式：p=hp=hp p / D=V / D=VP P/(n/(n* *D D）（3 3）对定距桨，）对定距桨， pp取决于船舶航行工况。取决于船舶航行工况。随着航行阻力的增加，随着航行阻力的增加， pp减小，螺旋桨特减小，螺旋桨特性曲线变陡，性曲线变陡，K KF F、K KM M增大，增大，F FP P、M MP P增加，从而增加，从而与阻力增加相适应，转速、航速降至某一较与阻力增加相适应，转速、航速降至某一较低值后稳定。当低值后稳定。当p p 0 0时，时， K KF F、K KM M达最大值，达最大值， F FP P、M MP P达最大值，这相当于

9、系泊工况或船舶起达最大值，这相当于系泊工况或船舶起航的情况。随着航行阻力的减小，航的情况。随着航行阻力的减小，pp增大，增大，桨特性曲线变平坦，桨特性曲线变平坦， K KF F、K KM M、 F FP P、M MP P 减小。减小。在在p p 1.01.0后，后， K KF F、K KM M先后为先后为0 02 2）螺距比）螺距比H H / / D D 调距桨随调距桨随H H/D/D增大螺旋桨特性曲线变陡增大螺旋桨特性曲线变陡二、柴油机推进特性及推进特性曲线二、柴油机推进特性及推进特性曲线1 1柴油机推进特性：柴油机按螺旋桨特性工柴油机推进特性：柴油机按螺旋桨特性工作时，各性能指标和工作参数

10、随转速或负作时，各性能指标和工作参数随转速或负荷变化的规律荷变化的规律2 2柴油机推进特性是根据柴油机推进特性是根据P Pe e=cn=cn3 3关系，在试关系，在试验台上测定的验台上测定的三、推进特性参数分析三、推进特性参数分析1 1充量系数充量系数 c c随转速增加而下降随转速增加而下降2 2过量空气系数过量空气系数随转速增加而下降随转速增加而下降3 3指示效率指示效率i i随转速增加而下降随转速增加而下降4 4机械效率机械效率m m、指示功率、指示功率 P Pi i随转速增加随转速增加而增大而增大5 5有效油耗率有效油耗率e e、指示油耗率、指示油耗率i i i i随随转速增加而增加；转

11、速增加而增加； e e随转速增加先降后随转速增加先降后升，在升，在80809090n nb b时达最低值时达最低值( (四四) ) 调速特性调速特性柴油机的调速特性是调速器转速设定机柴油机的调速特性是调速器转速设定机构固定在某位置时，当外负荷从零到最大构固定在某位置时，当外负荷从零到最大值或相反过程的全部变化范围内，柴油机值或相反过程的全部变化范围内，柴油机的功率、扭矩或平均有效压力与转速之间的功率、扭矩或平均有效压力与转速之间的变化规律。调速特性与调速器的工作性的变化规律。调速特性与调速器的工作性能直接相关，具有弹性反馈机构的调速器能直接相关，具有弹性反馈机构的调速器调速特性曲线为垂直线，可

12、由多次改变调调速特性曲线为垂直线，可由多次改变调速器转速设定机构得到速器转速设定机构得到( (五五) )限制特性限制特性一、柴油机的限制特性一、柴油机的限制特性1 1定义：限制柴油机在各种转速下的最大有效定义：限制柴油机在各种转速下的最大有效功率，使柴油机的机械负荷和热负荷不超功率，使柴油机的机械负荷和热负荷不超出为保证它可靠工作而规定的允许范围出为保证它可靠工作而规定的允许范围2 2限制措施限制措施可限制最高爆发压力可限制最高爆发压力p pz z、平均有效压力、平均有效压力p pe e、曲轴转矩曲轴转矩MeMe、过量空气系数、过量空气系数、排气温度、排气温度t tr r以及涡轮增压器转速以及

13、涡轮增压器转速n n，其中较为常用的，其中较为常用的是是MeMe、和和t tr r1 1）等转矩限制特性）等转矩限制特性（1 1）目的：限制柴油机的机械负荷）目的：限制柴油机的机械负荷（2 2）要求：在各种转速下的）要求：在各种转速下的M Me e都不超都不超M Mb b以限制以限制曲轴上的扭应力曲轴上的扭应力（3 3）等转矩限制特性曲线：过坐标原点和标）等转矩限制特性曲线：过坐标原点和标定工况点、斜率为定工况点、斜率为P Pb b/ /n nb b的直线的直线2 2）等排温限制特性）等排温限制特性（1 1）目的：限制柴油机的热负荷）目的：限制柴油机的热负荷（2 2）等）等限制特性要求：在各种

14、转速下都限制特性要求：在各种转速下都保持不小于保持不小于b b，但，但难以测定且保持困难以测定且保持困难，实际由难，实际由t tr r代替代替小结：柴油机在标定转速小结：柴油机在标定转速n nb b下降初期以转下降初期以转矩作为主要限制参数，后期则以排气温矩作为主要限制参数，后期则以排气温度作为主要限制参数度作为主要限制参数二、船舶柴油机功率和转速使用范围二、船舶柴油机功率和转速使用范围1.1.柴油机在各种转速下允许达到的最大功率柴油机在各种转速下允许达到的最大功率运行船用柴油机由限制特性限制运行船用柴油机由限制特性限制2.2.柴油机在各种转速下的最小功率柴油机在各种转速下的最小功率由最低负荷速度特性曲线限制由最低负荷速度特性曲线限制 3.3.柴油机在各种负荷下可达到的最高转速柴油机在各种负荷下可达到的最高转速标定转速或相应的调速特性来限制标定转速或相应的调速特性来限制4.4.柴油机在各种负荷下可能达到的最低转速柴油机在各种负荷下可能达到的最低转速船用柴油机按推进特性工作时的最低稳船用柴油机按推进特性工作时的最低稳定转速限制最低转速以防个别缸熄火定转速限制最低转速以防个别缸熄火1 1等排