柴油机特性及选型

第三类
柴油机运行中平均有效压力pe和转速n同时改变。
第二节 柴油机特性
一、速度特性 二、负荷特性 三、推进特性 四、柴油机的限制特性
一、速度特性

速度特性: 将喷油泵油量调节机构固定在某一 位置上，然后改变柴油机的负荷，使柴油机转 速变化，测得的柴油机主要性能指标和工作参 数随转速变化的规律
1 ．全负荷速度特性 2 ．超负荷速度特性的测量 3 ．部分负荷速度特性
2.研究柴油机特性的目的
(1)评价柴油机性能。 (2)确定柴油机工况。 (3)分析影响特性的因素，寻找改善发动机特性的途径， (4)检测柴油机的状态。
三、柴油机特性分类
Pe=cpeni
第一类
平均有效压力pe不变，有效功率Pe随转速n改变而变 化。——速度特性。
第二类
柴油机运转的转速n保持恒定，通过改变平均有效压 力pe来改变有效功率Pe。——负荷特性。
3.其他工况

二、柴油机特性及研究柴油机特性的目的
1.柴油机特性

柴油机特性：柴油机的主要性能指标和工作参数随运转工况 变化的规律。


主要性能指标：平均有效压力pe、有效功率Pe、有效转柴矩Me、 有效热效率ηe和有效油耗率ge等 工作参数： 转速n、增压压力pk、最高燃烧压力pz、最高排气 温度tr、增压器转速nk和涡轮机出口温度tT等
第九章 柴油机特性及选型
第一节 概述
一、船舶柴油机的工况 二、柴油机特性及研究柴油机特性的目的 三、柴油机特性分类
一、船舶柴油机的工况
1.发电机工况

柴油机的发电机工况是转速不变而功率随时发生变化的工况
2.螺旋桨工况

柴油机发出的功率和其转速都是改变的。螺旋桨在工作时其 吸收功率与转速的m次方成比例(Pp=cnm)。 它的功率与转速之间没有一定的关系。 驱动调距桨的主机 驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机 航行条件和运行状态发生变化时
柴油机的推进特性
Ｐe= Pp＝Ｃnp3（kW） 柴油机的推进特性
柴油机按照螺旋桨特性 工作时，各性能指标和 工作参数随转速(或负荷) 变化的规律。
推进特性曲线
四、柴油机的限制特性

柴油机的限制特性

指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出为保证它可靠工作 而规定的允许范围。 最高爆发压力pz、平均有效压力pe、曲轴转矩Me、 过量空气系数 α、排气温度 tr以及涡轮增压器转速 n Ｔ等参数作为限制因素。其中较常用的是Me、α和 tr。
(1)15min功率； (2)1h功率； (3)12h功率； (4)持续功率。


船用柴油机以持续功率作为标定功率 国外船用柴油机 MCR（Maximun Continuous Ratings）
3）速度特性的测量
试验前的准备工作
（1） 柴油机具有良好的技术状态，然后进行特性试 验。 （2） 试验时保持柴油机稳定运转各系统调整在最佳 状态
1 ．全负荷速度特性

全负荷速度特性：将柴油机喷油泵油量调节机 构固定在相当于标定转速下发出标定功率的供 油位置上，然后，通过调节试验负荷，逐步改 变柴油机的转速。由此得到的性能指标及工作 参数随转速变化的规律。
1）标准试验环境状况

一般柴油机

大气压力p0=100kPa或750mmHg 相对湿度0=30% 环境温度T0=298K或25℃ 中冷器进口冷却介质温度Tc0=298K或25℃。
三、推进特性
螺旋桨推力FP和转矩MP 与转速的关系
ＫＦ、Km与进程比λp的关系
进程比


进程比λp是指螺旋桨每转一转实际产生的位移与螺旋 桨直径D之比， λp＝vp／npＤ＝hp／Ｄ 式中：

hp——螺旋桨每一转的进程； vp——船速。

推力和转矩公式可写成 Ｆp=Ｃ1np2 Ｍp=C2np2 螺旋桨功率与转速的关系 Pp＝Ｃnp3 (kW)
标准试验环境状况

“无限航区”的船用内燃机(IACS)

大气压力px=100kPa 相对湿度x=60% 环境温度Tx=318K或45℃ 中冷器冷却介质进口温度Tcx=305K或32℃。
2）标定功率

标定功率：指标准环境状况下，制造厂根据内 燃机的用途和特点规定的在标定转速下的有效 功率(kW)。

限制因素

柴油机的限制特性
1等转矩限制特性

柴油机在各种转速下的转矩值Me都等于或小于标定 转速和标定功率下的转矩Mb。 对热负荷的限制：过量空气系数α，工作循环平均 温度tm，平均排气温度tr 等排气温度限制特性：柴油机在各种转速下的排气 温度值tr都等于或小于标定转速和标定功率下的排 气温度tr
第三节 柴油机的选型区域和使用范围
一、船舶主机的选型区域
二、约定最大持续功率的确定
由船东和厂方商定 在船上实际使用的 最大持续功率 1 . 螺旋桨设计点的 确定 2.功率储备
功率贮备 主机长期运转最大功率要低于标定功 率一个值。
柴油机的速度特性
2．超负荷速度特性

船用柴油机的超负荷功率

功率 标定功率的110% 转速 标定转速的103% 在12h运转期内允许超负荷运转1h。

运转时间

柴油机的速度特性
3）部分负荷速度特性


如果将喷油泵油量调节机构固定在小于标定功 率油量的各个位置上，分别测得的柴油机的主 要性能指标和工作参数随转速变化的关系。 可测得若干条柴油机部分负荷速度特性曲线
2等排气温度限制特性


柴油机的限制特性
柴油机的限制特性：

对机械负荷和热负荷 两个方面的限制为主要限 制参数 后期则以排气温度作 为主要限制参数。
五、柴油机的工作范围




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的 最小功率 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 能达到的最低转速
柴油机的速度特性
二、负荷特性

柴油机负荷特性:
在转速保持不变的情 况下，柴油机的各 项主要性能指标和 工作参数随负荷变 化的规律。 负荷特性是在试验台 上或实船条件下测 取的。
柴油机负荷特性
二、负荷特性

作用：
①比较不同柴油机的性能或评价同一柴油机的结构设 计改变或调整后的效果； ②标定柴油机的功率； ③绘制万有特性曲线（柴油机各种性能参数相互关系 的综合特性曲线）