柴油機性能指標

1、輪機工程系JMIChapter 1 柴油機的基本知識1-1 柴油機的工作原理柴油機的工作原理1-2 柴油機的性能指標柴油機的性能指標1-3 柴油機的分類和發(fā)展柴油機的分類和發(fā)展2 NoImage1-2 柴油機的性能指標柴油機的性能指標指標的作用：指標的作用： 用來從總體上或從某一方面來判斷或衡量一臺柴油機的性能。 包括：包括： 動力性指標、經(jīng)濟性指標、運轉性指標（冷起動、加速性與動力性指標、經(jīng)濟性指標、運轉性指標（冷起動、加速性與加載性、排放性）、可靠性和耐久性指標、重量和外形尺寸加載性、排放性）、可靠性和耐久性指標、重量和外形尺寸指標等。指標等。 3 NoImage1-2 柴油機的性能指標柴

2、油機的性能指標1. 動力性指標2. 經(jīng)濟性指標3. 其他常用參數(shù)性能指標4 NoImage1-2 柴油機的性能指標柴油機的性能指標性能指標的分類：性能指標的分類：指示指標有效指標評價氣缸內(nèi)氣缸內(nèi)工作完善程度的指標，考慮燃燒燃燒的完善程度和傳熱傳熱損失。在指示指標的基礎上考慮了機械損失后，在柴油機輸出軸上所得到的指標。 柴油機的工作參數(shù)表征柴油機的機械負荷、熱負荷、基本結構和強化程度的參數(shù)。 5 NoImage1. 動力性指標用以評價柴油機對外作功能力的指標。動力性指標1. 1 平均指示壓力 pi1.2 指示功率Pi1.4有效功率Pe 1.5平均有效壓力 pe1.3機械效率m1.6 轉速和活塞平

3、均速度 6 NoImage2. 柴油機的經(jīng)濟性指標指示油耗率gi指示熱效率i有效油耗率ge有效熱效率e經(jīng)濟性指標7 NoImage柴油機性能指標兩大類m8 NoImage1.1 平均指示壓力平均指示壓力pi定義：定義： 發(fā)動機每個工作循環(huán)，單位氣缸容積所做的指示功Li。 Pi=Li / Vs (N/m2或pa) 作用：作用： 用來比較不同類型和不同氣缸尺寸的氣缸工作容積的做功能力；評價氣缸工作容積的利用程度。 Pi氣缸強化程度強化程度 ，工作循環(huán)完善程度工作循環(huán)完善程度。 影響影響Pi因素：因素：（循環(huán)供油量和燃燒質量） p12（1）（2）（3）（4）。 從柴油機工作循環(huán)完善的角度進行分析。

4、判斷下列哪種情形的判斷下列哪種情形的Pi高？為什么？高？為什么？ 增壓機與非增壓機；四沖程機與二沖程機；二沖程直流掃氣與彎流掃氣。 9 NoImage1.2 指示功率指示功率Pi 定義：定義： 發(fā)動機在單位時間內(nèi)氣缸內(nèi)工質推動活塞所做的功（kW）。)(60000kWnimVpPsii對既定柴油機而言，VS和m為定值，令 C= VS m /60000， C氣缸常數(shù)。 上式可表達為：Pi = C pi n im沖程數(shù) “四”取1/2;“二”取110 NoImage1.3 機械效率m1）機械損失）機械損失 指作用在活塞上的指示功率傳遞到曲軸的（有效功率）過程中所損失的功率。機械損失的功率機械損失的功

5、率Pm 作用在活塞上的指示功率傳遞到曲軸的過程中所損失的功率。 包括：包括： 摩擦損失活塞環(huán)與缸套之間最大 拖動損失隨轉速而加大； a.泵氣損失僅發(fā)生在非增壓四沖程機。（增壓機不但不損失，反而增加規(guī)律；二沖程機無進排氣沖程，為零）。11 NoImage1.3 機械效率m2）機械效率）機械效率m m=（ Pi - Pm ）/ Pi =1- Pm / Pi 從上式可知：Pm m機械效率機械效率m影響因素：影響因素： 負荷、轉速、滑油溫度、冷卻水溫、安裝質量等。對同一臺柴油機而言：對同一臺柴油機而言： n不變，負荷 m 。柴油機空載運行，全部指示功消耗于摩擦損失， m = 0。 負荷不變，n 摩擦耗

6、功 m 通常柴油機出廠時，廠家以通常柴油機出廠時，廠家以mn 的形式給出的形式給出m值值，可根據(jù)使用轉速和負荷查出m。12 NoImage1.4 有效功率Pe定義：定義： 柴油機曲軸飛輪端單位時間所輸出的功。 Pe= Pi Pm = Pi m 注：實際使用時， Pe 不是通過計算，而是由測功器測出。制動功率（BHP，Brake Horse Power） 在柴油機試驗臺上用水力測功器（電力測功器）測定輸出扭矩再計算出的功率。)(955010006021000kWnMnMMPeeee軸功率（SHP，Shaft Horse Power） 在柴油機裝船后，用傳遞式測功儀測得。一般BHP SHP。13

7、NoImage1.4 平均有效功率Pe定義：定義： 柴油機曲軸飛輪端單位時間所輸出的功。 Pe= Pi Pm = Pi m 注：實際使用時， Pe 不是通過計算，而是由測功器測出。制動功率（BHP，Brake Horse Power） 在柴油機試驗臺上用水力測功器（電力測功器）測定輸出扭矩再計算出的功率。)(955010006021000kWnMnMMPeeee軸功率（SHP，Shaft Horse Power） 在柴油機裝船后，用傳遞式測功儀測得。一般BHP SHP。14 NoImage2.1 指示熱效率與指示油耗率1）指示熱效率）指示熱效率i 指示功的熱當量與相應消耗的燃料熱當量之比。 若

8、測得：柴油機每小時油耗量為B ( kg / h ) ，查得：燃油的發(fā)熱值為Hu，一般取值為42700 ( kj / kg ) 。則：燃料的熱當量為： B Hu /3600 ( kj / s ; kW ) 那么： i = 3600Pi / B Hu 2）指示油耗率）指示油耗率gi 指單位指示功率每小時燃油消耗量。 gi=B/Pi（kg /kW h） 指示熱效率與指示油耗率的關系：（成反比關系） uiiHg360015 NoImage2.2 有效燃油消耗率與有效效率1）有效燃油消耗率）有效燃油消耗率ge 每一千瓦有效功率每小時消耗的燃油量。 ge =B/Pe（kg/kWh） ge的意義的意義：評價

9、不同形式柴油機的經(jīng)濟性； 用來計算航次載油量和油艙容積。 2）有效熱效率）有效熱效率e 曲軸有效功所消耗的熱量。miueeBHP360016 NoImage3. 柴油機其他常用參數(shù)3.1 最高爆發(fā)壓力最高爆發(fā)壓力pZ3.2 排氣溫度排氣溫度tr3.3 活塞的平均速度活塞的平均速度Cm3.4 行程缸徑比行程缸徑比S/D3.5 強化系數(shù)強化系數(shù)peCm3.6 壓縮比壓縮比3.7 重量指標重量指標3.8 外形尺寸指標外形尺寸指標表征柴油機機械負荷、熱負荷、基本結構、強化程度和排放性能的參數(shù)。17 NoImage3.1最高爆發(fā)壓力pZ表征柴油機機械負荷的主要參數(shù)之一。 pZ 動力性、經(jīng)濟性 但過大尺寸

10、，笨重； 應力 變形、疲勞裂紋可靠性、壽命； 磨損 振動噪音 pZ 取值范圍： 非增壓機 pZ = 68 MPa 增壓低速二沖程機 pZ = 715 MPa 增壓中高速機 pZ = 717 MPa 3.2 排氣溫度tr表征柴油機熱負荷的主要參數(shù)之一。 用來衡量缸內(nèi)熱負荷大小和燃燒質量，一般不大于550。18 19 NoImage3.3 活塞的平均速度Cm Cm 柴油機功率Pe；但 Cm 機械負荷 、熱負荷 、磨損 解決辦法： 柴油機采用長行程、低轉速，提高螺旋槳推進效率。 30602SnSnCm20 NoImage3.4 行程缸徑比行程缸徑比 S/D是柴油機的主要結構參數(shù)之一。 1） S/D

11、曲柄半徑R 柴油機寬度、高度、重量 2）S/D （一般轉速） 往復慣性力 機械負荷 3） S/D 氣缸散熱面積 熱負荷 （缸套熱負荷、缸蓋熱負荷 ） 4） S/D ，在同等壓縮比情況下，燃燒室容積Va 混合質量 5） S/D 掃氣效果 ，對直流掃氣影響小，對彎流掃氣影響大（彎流掃氣S/D 2.2） 6） S/D 曲柄半徑R 曲軸剛度 7） S/D 振動。 短行程柴油機：2.5S D 長行程柴油機：2.53.0S D超長行程柴油機：3.0S D 21 3.4 行程缸徑比行程缸徑比 S/D3.5 強化系數(shù) peCm 表征柴油機受熱負荷和機械負荷兩方面的綜合強烈程度。 取值參見表1-6 22 23 NoImage3. 6壓縮比 對性能影響很大的結構參數(shù)。 1）對經(jīng)濟性影響 經(jīng)濟性 （ 12影響減弱 ） ，但 Va 對霧化、燃燒不利經(jīng)濟性 2）對動力性及機械負荷的影響決定上限取值 壓縮壓力p 爆發(fā)壓力pz 動力性 機械負荷、磨損 增壓機進氣壓力 爆發(fā)壓力pz 已經(jīng)較高，故 ，避免pz 過高 。（隨技術和材料技術的 ， 已達1619） 3）對燃燒起動性影響決定下限取值 壓縮壓力p 壓縮終點溫度 （柴油機考壓燃點火） 起動性。3.7 重量指標通常以比重量來衡量。 比重量（gw）又稱單位功率重量，即： ewwPGg （kg/kw）2