第二節(jié) 柴油機(jī)特性

固定噴油泵油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用改變負(fù)荷的方法來改變柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，這樣測(cè)得柴油機(jī)主要性能指標(biāo)和工作參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律稱速度特性（外特性）。無法在船舶使用條件下測(cè)取，只能用實(shí)驗(yàn)法在柴油機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)取，目的是了解柴油機(jī)所具有的潛力(一)速度特性第二節(jié)柴油機(jī)特性一、全負(fù)荷速度特性（額定功率外特性）1定義：噴油泵油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在標(biāo)定工況下供油位置上，通過改變負(fù)荷來改變轉(zhuǎn)速，由此得到的性能指標(biāo)及工作參數(shù)隨轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律2試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)1）標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)環(huán)境狀況2）試驗(yàn)功率（1）標(biāo)定功率分：15min功率、1h功率、12h功率、持續(xù)功率MCR（2）我國規(guī)定持續(xù)功率作為標(biāo)定功率，國外用用MCR3該特性是柴油機(jī)不超標(biāo)定供油量的條件下各轉(zhuǎn)速下所能發(fā)出的最大功率二、超負(fù)荷速度特性和部分負(fù)荷速度特性1超負(fù)荷速度特性1）噴油泵油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在最大供油量位置上，顯示柴油機(jī)在各轉(zhuǎn)速下可能達(dá)到的最大功率2）超負(fù)荷功率為110％Pb(103%nb)，且在12小時(shí)內(nèi)允許超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)1小時(shí)，不允許冒黑煙2部分負(fù)荷速度特性噴油泵油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)固定在比標(biāo)定功率油量小的各個(gè)位置上三參數(shù)分析1充量系數(shù)c隨轉(zhuǎn)速升高而減小2過量空氣系數(shù)α增壓機(jī)隨轉(zhuǎn)速升高而增大；非增壓機(jī)相反3指示效率ηi與α變化一致4平均指示壓力pi與ηi成正比5機(jī)械效率ηm高增壓機(jī)隨轉(zhuǎn)速升高而增大；非、低增壓機(jī)則相反6有效指標(biāo)1）pe、Me、ηe高增壓機(jī)隨轉(zhuǎn)速升高而增大；非、低增壓機(jī)則相反2）Pe隨轉(zhuǎn)速升高而增大3）ｂe∝1/ηe注：在柴油機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)ηe的最大值和ｂe的最小值(二)負(fù)荷特性一、負(fù)荷特性1定義：在柴油機(jī)速度保持不變時(shí)，柴油機(jī)的各項(xiàng)主要性能指標(biāo)和工作參數(shù)隨負(fù)荷變化的規(guī)律2在試驗(yàn)臺(tái)上或?qū)嵈瑮l件下測(cè)取，發(fā)電柴油機(jī)必須測(cè)試。發(fā)電柴油機(jī)和裝有全制式調(diào)速器的柴油主機(jī)在設(shè)定轉(zhuǎn)速不變時(shí)按此特性工作二、負(fù)荷特性的參數(shù)分析1有效功率Pe和指示功率Pi

隨負(fù)荷增大而增大2機(jī)械效率ηm

隨負(fù)荷增大而增大3指示熱效率ηi、過量空氣系數(shù)隨負(fù)荷增大而降低4有效熱效率ηe、有效燃油消耗率be

ηe隨負(fù)荷增大而降低，be與ηe成反比。低負(fù)荷下ηe降低，be增大，并且負(fù)荷越低越明顯，這是柴油機(jī)的共性(三)推進(jìn)特性一、螺旋槳特性及特性曲線1螺旋槳特性Fp=KFρn２pD4＝c1n２pMp=KMρn２pD5＝c2n２pPp=Mp*n9550＝cn3p2特性參數(shù)、特性曲線1）進(jìn)程比P（1）定義：螺旋槳每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)實(shí)際產(chǎn)生的位移與螺旋槳直徑之比（2）公式：λp=hp/D=VP/(nｐ*D）（3）對(duì)定距槳，λp取決于船舶航行工況。隨著航行阻力的增加，λp減小，螺旋槳特性曲線變陡，KF、KM增大，F(xiàn)P、MP增加，從而與阻力增加相適應(yīng)，轉(zhuǎn)速、航速降至某一較低值后穩(wěn)定。當(dāng)λp＝0時(shí)，KF、KM達(dá)最大值，F(xiàn)P、MP達(dá)最大值，這相當(dāng)于系泊工況或船舶起航的情況。隨著航行阻力的減小，λp增大，槳特性曲線變平坦，KF、KM、

FP、MP

減小。在λp1.0后，KF、KM先后為02）螺距比H/D

調(diào)距槳隨H/D增大螺旋槳特性曲線變陡二、柴油機(jī)推進(jìn)特性及推進(jìn)特性曲線1柴油機(jī)推進(jìn)特性：柴油機(jī)按螺旋槳特性工作時(shí)，各性能指標(biāo)和工作參數(shù)隨轉(zhuǎn)速或負(fù)荷變化的規(guī)律2柴油機(jī)推進(jìn)特性是根據(jù)Pe=cn3關(guān)系，在試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)定的三、推進(jìn)特性參數(shù)分析1充量系數(shù)c

隨轉(zhuǎn)速增加而下降2過量空氣系數(shù)α隨轉(zhuǎn)速增加而下降3指示效率ηi隨轉(zhuǎn)速增加而下降4機(jī)械效率ηm、指示功率

Pi

隨轉(zhuǎn)速增加而增大5有效油耗率ｂe、指示油耗率ｂiｂi隨轉(zhuǎn)速增加而增加；ｂe隨轉(zhuǎn)速增加先降后升，在80－90％nb時(shí)達(dá)最低值(四)調(diào)速特性

柴油機(jī)的調(diào)速特性是調(diào)速器轉(zhuǎn)速設(shè)定機(jī)構(gòu)固定在某位置時(shí)，當(dāng)外負(fù)荷從零到最大值或相反過程的全部變化范圍內(nèi)，柴油機(jī)的功率、扭矩或平均有效壓力與轉(zhuǎn)速之間的變化規(guī)律。調(diào)速特性與調(diào)速器的工作性能直接相關(guān)，具有彈性反饋機(jī)構(gòu)的調(diào)速器調(diào)速特性曲線為垂直線，可由多次改變調(diào)速器轉(zhuǎn)速設(shè)定機(jī)構(gòu)得到(五)限制特性一、柴油機(jī)的限制特性1定義：限制柴油機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下的最大有效功率，使柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷不超出為保證它可靠工作而規(guī)定的允許范圍2限制措施可限制最高爆發(fā)壓力pz、平均有效壓力pe、曲軸轉(zhuǎn)矩Me、過量空氣系數(shù)α、排氣溫度tr以及渦輪增壓器轉(zhuǎn)速nＴ，其中較為常用的是Me、α和tr1）等轉(zhuǎn)矩限制特性（1）目的：限制柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷（2）要求：在各種轉(zhuǎn)速下的Me都不超Mb以限制曲軸上的扭應(yīng)力（3）等轉(zhuǎn)矩限制特性曲線：過坐標(biāo)原點(diǎn)和標(biāo)定工況點(diǎn)、斜率為Pb/nb的直線2）等排溫限制特性（1）目的：限制柴油機(jī)的熱負(fù)荷（2）等α限制特性要求：在各種轉(zhuǎn)速下都保持不小于αb，但α難以測(cè)定且保持困難，實(shí)際由tr代替α小結(jié)：柴油機(jī)在標(biāo)定轉(zhuǎn)速nb下降初期以轉(zhuǎn)矩作為主要限制參數(shù)，后期則以排氣溫度作為主要限制參數(shù)二、船舶柴油機(jī)功率和轉(zhuǎn)速使用范圍1.柴油機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下允許達(dá)到的最大功率運(yùn)行船用柴油機(jī)由限制特性限制2.柴油機(jī)在各種轉(zhuǎn)速下的最小功率由最低負(fù)荷速度特性曲線限制

3.柴油機(jī)在各種負(fù)荷下可達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速標(biāo)定轉(zhuǎn)速或相應(yīng)的調(diào)速特性來限制4.柴油機(jī)在各種負(fù)荷下可能達(dá)到的最低轉(zhuǎn)速船用柴油機(jī)按推進(jìn)特性工作時(shí)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速限制最低轉(zhuǎn)速以防個(gè)別缸熄火1等排溫限制線；3等轉(zhuǎn)矩