真_小小猪
范文一：柴油机的负荷特性、速度特性
武汉船舶职业技术学院《船舶内燃机使用及维修》课程教案
(课次:37 学时:2)
(本课程适用专业:轮机工程技术(船舶内燃机方向))
课题:柴油机的负荷特性、速度特性
教学目标:
知识目标:了解柴油机的各种工况、特性及作用～掌握负荷特性、速度特性的定义～测量方法。
能力目标:善于利用负荷特性、速度特性曲线分析柴油机的工况。
教学重点:分析负荷特性、速度特性曲线
教学准备:教学地点:多媒体专用教室
教具:多媒体课件
教材:《船舶柴油机》～徐立华主编
教学方案的设计:
步骤一:回顾与引入,5分钟,
Q:有效指标有哪些,柴油机运行过程中测试的性能参数有哪些,
A:有效功率、平均有效压力、有效燃油消耗率、有效效率、温度、耗油率、转速等
Q:如何测量,测功机有何作用,
A:测功机测量扭矩换算成有效功率、平均有效压力，油耗仪直接测量燃油消耗率，再换算成有效效率。
Q:柴油机动力性和经济性指标主要是参考哪些参数,
A:有效功率和有效燃油消耗率。
步骤二:柴油机的工况,5分钟,
所谓柴油机工况是指柴油机的工作状况或运行状况，如转速的高低、负荷的大小等。
1
1)要求柴油机的转速n始终不变或变化很小，而负荷可根据需要从零变化到最大。柴油机带动发电机工作时，按这种工况工作。
2)要求柴油机的负荷和转速都能在一定的范围内变化，而它们之间的变化有一定的规律。柴油机作主机带动螺旋桨工作时按此工况工作。
3)柴油机的负荷及转速都可以在较大的范围内各自任意变化，它们之间没有相互的依赖关系。如船上用来带动应急空气压缩机或应急消防泵的柴油机以及陆上的车用柴油机都是属于这种工况。
步骤三:柴油机的特性,5分钟,
柴油机的主要性能指标和工作参数随工况而变化的规律叫柴油机的特性。性能指标及工作参数之间的关系曲线就叫做柴油机的特性曲线。
柴油机的特性是柴油机固有的性能，是合理使用柴油机的重要依据，有以下作用:
?评价柴油机性能。
?确定柴油机工况。
?分析影响特性的状态。
?检测柴油机的状态。
步骤四:柴油机的负荷特性,35分钟,
1(负荷特性曲线及其制取
负荷特性是指柴油机在转速固定不变时，其主要性能指标及工作参数随负荷而变化的规律。将这些变化规律在平面直角坐标图上表示出来，就叫负荷特性曲线。
负荷特性曲线的测取，通常是在专门的试验台上进行的。在有条件的船厂或实船上，也可以测取。
2(负荷特性曲线分析:图12-3
1)有效功率 P和指示功率 P的变化情况 ei
根据P=P+P，则当转速不变时，机械损失功率 P可以看作不变，所以指示功率P也iemmi是一条直线，与P平行，相距为机械损失功率P值的大小。 em
2)机械效率ηm的变化情况
Pppeemp,p，p,,0p,pp,0根据公式，而，当时，,当时，,,,,1,iemmebemPppiii
η达到最大值。 m
3)有效热效率ηe和有效耗油率ge的变化情况
η主要取决于过量空气系数α，而α则取决于每循环的供油量与充气量。对于非增压柴i
油机，当转速n不变时，每循环的充气量几乎不变，α的变化主要取决于循环供油量。随着负荷的增加，供油量加大，α则减小。对于废气涡轮增压柴油机，充气量还受到增压器输出空气压力p的影响，α随负荷增加而下降的速度有所不同，但总的趋势仍是α随负荷的增加而k
减小的。
由于α随负荷的增大而降低，因此η亦随负荷的提高而降低。当负荷下降到某一较低的i
2
数值时，η则不再提高。(如图中的η曲线所示)。 ii
η=η?η。当负荷从p开始降低时，η是随p的降低而增大的，η却随p的下eimeieme降而减小。初期，η的变化速率大于η，因此η也是随p的降低而提高的。当负荷继续下imee
降时，η的增大速度减缓而η的降低速度加快。因此η在达到某一最高值后就开始同ηimem一起随负荷的降低而降低。在低负荷区，η随负荷的降低而急剧降低，使η也以很快的速me度下降(见图中的η曲线)。 e
g与η正好相反，从图中可以看到，有效耗油率曲线g是一条凹形曲线，而有效热效率eee
η是一条拱形曲线。随着负荷的变化，在低于标定负荷p的某一值下，有一个η的最大值ebeη和g的最小值g。值得一提的是，柴油机运行的最佳工况，并非指g哪一点，而emaxeeminemin是g/p最小的(输出功率既大而耗油率又小的)那一点，即特性曲线图中，从坐标原点作ee
g=f(p)曲线的切线，切点对应的p即为最佳工况，此时g/p最小。 eeeee
在低负荷运行时，η降低，耗油率增加，经济性变差，越是低负荷越显著，这个特点也e
是一切柴油机所共有的。
步骤五:柴油机的速度特性,30分钟,
将油量调节机构(油泵齿条或拉杆)固定在某一位置(每循环供油量不变)时，改变柴油机的外负荷，使柴油机转速变化，这样测得的柴油机的主要性能指标和工作参数随转速n而变化的规律，叫柴油机的速度特性。
按油量调节机构固定的位置不同，柴油机的速度特性又可分为全负荷速度特性、超额负荷速度特性和部分负荷速度特性。
1(全负荷速度特性
把油量调节机构固定在标定供油量(即柴油机在标定转速n下发出标定功率P时的供油be量)位置时，柴油机的主要性能指标和工作参数随转速n而变化的规律，叫全负荷速度特性。又叫标定负荷速度特性。
按照我国“国标”的规定，进行全负荷速度特性试验时，要遵循统一的标准，一是标准环境状态，二是标定试验功率。
按照我国国家标准，内燃机的标定功率分为:15分钟功率、1小时功率、12 小时功率和持续功率四种。我国《钢质船舶入级与建造规范》(1983年)规定，船用柴油机以持续功率为标定试验功率。国外船用柴油机以最大持续功率(MCR)定为标定功率。
2(全负荷速度特性曲线分析(图12-4)
1)转矩M的变化情况 e
在没有任何损失的理想情况下，当每循环的供油量不变时，柴油机的转矩与转速无关，转矩M应是一条水平的直线。但实际上，柴油机的转矩M随转速n的变化关系呈中间凸起，两ee
头稍低的状态。这是因为低速时，每循环所占有的时间较长，气缸与活塞之间的漏气和散热损失等都较明显。而且低速时，喷油泵柱塞运动速度低，泄漏量也较大，每循环的供油量较高速时小，所以转矩较小;高速时，充气系数η会变低，燃烧过程更短，后燃变得严重，而且高v
速时摩擦损失也大，因此转矩也会稍低。最大转矩M所对应的转速n,n。 emaxemaxb
2)有效功率 Pe的变化情况
柴油机的有效功率与转矩和转速的乘积成正比。从最低稳定转速至标定转速之间的工作转速范围内，转矩变化甚微，所以有效功率P近似一条斜直线。但当P达P时，若再加大转eeb
3
速，因换气质量恶化，使燃烧不良，因摩擦而引起的机械损失也增大，因此使功率P又开始e随转速升高而下降。所以，全负荷速度特性曲线中P =f(n)曲线反映了柴油机在不超过标定供e
油量的条件下，各转速下所能发出的最大有效功率。柴油机装到实船上工作时，因机舱的环境温度较高，排气管路长，阻力大以及各种航行条件等因素的影响，如果仍要按试验台上所测得的标定功率工作，柴油机必然要超负荷。所以船舶主机在长期运转中所使用的功率往往要比标定功率小(约为标定功率的85%,95%)这个功率称为运转功率。
3)有效耗油率g的变化情况 e
开始时，g随转速n的增加而减小，当转速增大到一定程度后，由于进气阻力增大，进e
气量减少，而摩擦损失随转速升高而有所增大，所以有效耗油率又随转速的增高而微微有所上升。最低耗油率g所对应的转速n,n。有效耗油率曲线中，若最低耗油率段比较平emingeminb
坦，说明柴油机在较宽的转速范围内都能获得良好的经济性。
2(超负荷速度特性
按我国船用柴油机功率标准规定，柴油机的超负荷功率为标定功率的 110%，柴油机必须保证在超负荷功率下至少能连续运转lh而排气不冒黑烟。
在油量调节机构固定在超额负荷功率和相应的转速(作发电柴油机时为标定转速n;作b主机时，此时是在 103%下运转)极限位置的情况下，逐渐增加柴油机的外负荷，使柴油机在低于超负荷功率转速的若干个不同转速下稳定运转，测量并记录相应转速下的性能参数。
3(部分负荷速度特性
把喷油泵油量调节机构固定在比标定功率供油量小的各个不同位置上所测试的柴油机的速度特性，称为部分负荷速度特性，如图12-5、图12-6所示。
从图看出，柴油机的有效功率P和有效耗油率g随转速n变化的总趋势是一致的，循环ee
供油量大、转速高时，有效功率P越大;而有效耗油率g的变化规律是:在每种供油量不变ee
的前提下和在柴油机可运转的转速范围内，都存在一个最经济的转速n，在同一转速和不gemin同供油量时，以标定供油量的g为最小。从P曲线的分布来看，自上而下依次是110%、emine
100%、90%、75%、50%标定负荷的速度特性。从g曲线的分布来看，自上而下的依次是50%、e
75%、90%、110%、100%标定负荷的速度特性。由此可以看出，柴油机按部分负荷特性运行时，燃油消耗率g的值较大，所以经济性较差。 e
步骤五:归纳、小结～课外思考题:,5分钟,
1(负荷特性、速度特性如何定义,有什么作用,
2(从负荷特性曲线看P、P、P、η、η、g有什么特点, iemmee
3(试分析实验所做的负荷特性、速度特性曲线。
4
武汉船舶职业技术学院《船舶内燃机使用及维修》课程教案
(课次:38 学时:2)
(本课程适用专业:轮机工程技术(船舶内燃机方向))
课题:柴油机的推进特性、调速特性
教学目标:
知识目标:掌握推进特性、调速特性的定义～测量方法～掌握柴油机与螺旋桨正确匹配原则。
能力目标:根据柴油机各种特性曲线分析柴油机的工况。
教学重点:柴油机与螺旋桨正确匹配原则
教学准备:教学地点:多媒体专用教室
教具:多媒体课件
教材:《船舶柴油机》～徐立华主编
教学方案的设计:
步骤一:回顾与引入,35分钟,
Q:试分析柴油机分别燃烧生物柴油与普通柴油的负荷特性曲线和速度特性曲线，提出对柴油机调整的方案。
:图1柴油机在1800r/min转速下的负荷特性曲线表明，燃用B20生物柴油的燃油消耗率高于0号柴油，燃油消耗率的增幅为4.2%,9.4%。燃用生物柴油可使柴油机正常起动，并可全负荷工作，但是燃用B20生物柴油后，该机的有效燃油消耗率略有上升，排气温度略高于柴油。
这主要是因为生物柴油的低热值普遍低于柴油，导致同样的柴油机燃烧生物柴油时会有较高的油耗;对于柴油机来说，一般认为燃油消耗与燃料的体积能量密度(即低热值)成比例。一般柴油的低热值为42.5,44MJ/kg，而生物柴油的低热值一般在33,37MJ/kg，而生物柴油的低热值普遍小于柴油，而密度又大于普通柴油的密度，因此，生物柴油的燃油消耗率要高于
5
[2]普通柴油的燃油消耗率。
从图2外特性曲线可以看出:可以看出，燃用B20生物柴油后，其动力性略有降低，柴油机的功率下降最大值为6.4kW，下降幅度不超过6.9%，而燃油消耗率却明显高于燃用0号柴油，在1600,2800r/min的范围内燃油消耗率上升的幅度达到5.4%,11.7%，但是排气温度比柴油低。
这是因为该机供油系统未调整和改动，供给同样体积的燃油时，生物柴油体积热值小，故掺混生物柴油后其动力性有所下降;同时生物柴油密度大于石化柴油，同样体积的生物柴油质量大。在这两个因素的作用下，该机的有效燃油消耗率有较为明显的上升，排气温度却有所下[3,4]降。
结论:?燃用B20生物柴油可使柴油机正常起动，正常运转，并可全负荷工作。表明该生物柴油完全可以作为0号柴油的替代燃料在柴油机上使用。
?与燃用0号柴油相比，掺混生物柴油后其动力性有所下降，油耗有所增加。究其原因，亦与生物柴油燃料热值低于柴油有关，建议调整柴油机的喷油泵，增大循环供油量以完全发挥柴油机燃用生物柴油时的动力性能。
?虽然生物柴油的油耗高于普通柴油，但是燃油的经济性指标应当综合考虑其生产成本和能效比。野生植物果实提炼的生物柴油应从生产工艺和处理技术着手来提高生物柴油转化率。利用新技术、新工艺可降低生物柴油的生产成本，采用廉价原料及提高转化率来降低总成本是生物柴油能否实用化的关键。
步骤二:柴油机的推进特性,30分钟,
1(螺旋桨的特性
根据螺旋桨理论，可以得知:螺旋桨所需的吸收功率与其转速的三次方成正比。
32P=Cn， M=Cn ppp1p
式中C、C与螺旋桨的结构参数及其运转时的动力情况有关。对于选定的螺旋桨，C、C主要11取决于进程比λ。进程比λ表示螺旋桨每转一转产生的位移(ν/n)与螺旋桨直径D之比。ppp
当船舶定速航行时，λ为定值，C、C为常数。 p1
分析图9-5、9-6螺旋桨特性曲线。
不同的船舶，λ值会不相同，同一条船舶，因航行条件不同，λ值亦不一样。λ越小，螺ppp旋桨的特性曲线越陡。λ=0时，船速为0，相当于系泊试验或启航情况，此时螺旋桨特性曲线p
最陡。
2(柴油机的推进特性
柴油机作主机带动螺旋桨工作时，根据主机功率与螺旋桨所需功率相等的原则，主机所发
3出的有效功率P与转速n的关系也应遵循三次方的规律，即P=P=Cn。柴油机依螺旋桨特eep
性工作时，各主要性能参数随转速而变化的规律称为柴油机的推进特性。
3根据柴油机的标定功率和标定转速的值，首先按公式P=Cn计算出柴油机按推进特性工e
作时各转速下对应的功率值，将其对应的百分数列于表12-1中。
从教材图 12-10上某一工作转速(例如 n=400r/min)处，作一垂线与各曲线相交，就可b
以得出该转速下各性能参数的值。将这些参数值与实际运行中所测得的参数值相比较。如若发现相差太大，则属不正常情况，差值过大的主要原因可能有:?主机或轴系故障;?螺旋桨变形或损坏;?船舶超载或船体污底。
6
补充讲解柴油机对数推进特性曲线。
3(柴油机与螺旋桨匹配
在进行船舶设计时，是根据主机来选配螺旋桨的。既要使柴油机的功率得到充分发挥，又要使柴油机在全部的工作转速范围内都不超负荷。因此，设计时，通常是以柴油机标定功率(P)b的85%~95%(一般取90%)作为配桨功率的。目的是使柴油机留有一定的功率储备。
分析:图12-12。
如果所选配的螺旋桨特性曲线为?，则在100%n转速下与曲线?汇交于点4，设其对应b
的功率为80%P，则主机的功率不能得到充挥。欲使主机的功率得以发挥，则需加大油门，b
这必然造成柴油机超转速运转，如图点5所示，此时称配桨“过轻”。反之，如果选配的螺旋桨特性曲线在曲线?的左(上)方，柴油机与螺旋奖的配合工作点要比标定转速低，n,n，b即使在标定油门时，柴油机也达不到标定转速，柴油机的功率同样得不到充分发挥，若一定要开到100,n，则要加大油门，柴油机会超负荷，此时称配桨“过重。 b
步骤三:柴油机的调速特性,20分钟,
柴油机的调速特性是指当调速器的转速调节机构固定于某一位置时，在外负荷从零到最大值或相反过程的全部变化范围内，柴油机的功率、扭矩或平均有效压力与转速之间的关系。
特点:调速特性与柴油机的其它特性不同，它并不涉及柴油机内部的工作过程，只与调速器的工作性能直接有关??主要指稳定调速率δ。 2
试验方法:先在标定转速n和标定负荷P下满足标准试验条件稳定运转时，先卸去全部bb
负荷，使其转速达到最高空载转速，然后逐步增加负荷至标定负荷，记录各测试点的柴油机转速、扭矩和油耗等参数并绘成曲线，便得到柴油机的调速特性曲线。
1(双制(限速)式调速器的调速特性
在最低和最高控制转速时起作用，低速加油高速断油。图12-14图中“1”“2”“3”“4”为全负荷及部分负荷的速度特性，该中部调整不起作用。
2(全制式调速器的调速特性
全制式调速器不仅在低速和高速范围内有调速作用，而且在整个运行转速范围内都有调速作用。图12-14中曲线2、3、4、5、6分别为当调速器的转速调节机构固定于各个不同位置时的调速特性线。
由全负荷变化至空负荷，经调速器调节，转速由n变化到n。如果n,n，说明柴油机abba在负荷变化时，存在转速差，调速器的转速调节称为有差调节;如果n=n，转速差为零，(即ab
稳定调速率δ=0)，调速器的调节为无差调节。 2
步骤五:归纳、小结～课外思考题:,5分钟,
1(如何理解配桨“过轻”“过重”，如何正确配桨。
2(调速特性含义有什么特点,
7
武汉船舶职业技术学院《船舶内燃机使用及维修》课程教案
(课次:39 学时:2)
(本课程适用专业:轮机工程技术(船舶内燃机方向))
课题:柴油机的限制特性及运转范围
教学目标:
知识目标:掌握柴油机的限制特性及允许工作范围。
能力目标:根据MC、RTA型柴油机运转范围正确选择与螺旋桨正确匹配。
教学重点:柴油机与螺旋桨正确匹配原则
教学准备:教学地点:多媒体专用教室
教具:多媒体课件
教材:《船舶柴油机》～徐立华主编
教学方案的设计:
步骤一:回顾与引入,10分钟,
Q:如何理解配桨“过轻”“过重”，如何正确配桨。
A:分析图12-12。
步骤二:柴油机的限制特性,15分钟,
柴油机的限制特性是指限制柴油机在各种转速下的运转功率，以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。
柴油机按全负荷速度特性工作，在标定工况点(n=n，P=P)，柴油机的热负荷和机械beb
负荷不会超出允许范围。当转速降低时，对非增压柴油机来说，会因转矩增大而导致机械负荷超出允许范围;而对废气涡轮增压柴油机，当转速降低时，还会因废气能量迅速减少，增压器输出空气压力降低，进入气缸的空气量变少而使α降低，会引起气缸内燃烧不良、燃气温度升高，从而可能导致柴油机的热负荷在低负荷时也超出允许范围。
8
按照柴油机类型的不同，在确定其限制范围时，通常把最高爆发压力P、平均有效压力zp、曲轴转矩M、过量空气系数α、排气温度T和增压器转速n等参数作为限制因素。其eerT
中较常用的是M和T。 er
1(等转矩限制特性??限制机械负荷
对于一台既定的柴油机，若不考虑扭转振动所引起的附加应力，轴系的机械负荷取决于曲轴扭矩M的大小。而在设计时，是以在标定工况下的转矩M为依据的。 eb
转矩限制特性在P-n坐标图上是一条通过坐标原点和标定工况点的直线，图12-6中的线e
7所示。在等转矩特性线以下的全部工作转速范围内，柴油机不会超机械负荷。
2(等排温限制线??限制热负荷
柴油机的热负荷与过量空气系数α有直接的关系。过量空气系数α会随转速的降低而减小引起燃烧不良，排气温度升高而导致柴油机在低速运行时热负荷超过允许范围。但是，柴油机在运转过程中，过量空气系数α的值很难测定。而且在整个运转转速范围内，要使α保持不变也相当困难。所以实际上常以排气温度T作为限制柴油机热负荷的参数来建立相应的限制特r
性??等排温限制特性。
从实验可知，柴油机在标定工况下运行时，机械负荷和热负荷都不会超出规定值。当转速降低时，在转速开始下降的初期，按等转矩线变化的功率小于按等排气温度线变化的功率;而到转速下降的后期，按等转矩线变化的功率却大于按等排气温度线变化的功率。因此，柴油机的限制特性中，在转速下降的初期，以转矩作为主要限制参数;而在转速下降的后期(低转速范围)，则以排气温度作为主要限制参数。
步骤三:船用柴油机的允许工作范围,35分钟,
1(最大功率
柴油机在各种转速下允许达到的最大功率，在不同的工作条件下分别由超负荷速度特性(曲线4)、。负荷速度特性(曲线2)、等排气温度限制特性(1)和等转矩限制特性(曲线3)来加以限制。柴油机在各种转速下的功率如果超过这些特性曲线所规定的上限，其经济性和可靠性都将显著下降。
2(最小功率
柴油机在各种转速下的最小功率由最小的部分负荷速度特性(曲线8)来限制。柴油机负荷减少时，循环供油量也要相应减小。若减至太小，会使各缸的供油量变得很不均匀，甚至可能导致个别气缸不喷油或不发火，使柴油机运转不稳定;并且还会产生因燃烧不良，燃烧室表面严重积炭或有未经燃烧的柴油沿气缸壁流入曲轴箱污染并稀释润滑油、低温腐蚀加剧等不良后果。最小功率一般规定为长期使用功率的10%,25%。
3(最高转速
柴油机转速过高，会产生过大的惯性力和惯性力矩，导致机件的振动和磨损加剧，使柴油机不能安全工作。柴油机在各种负荷下可能达到的最高转速，在装有调速器的情况下，由调速特性(曲线5和曲线6)来限制。如果在标定功率下调速器使柴油机在标定转速下稳定运转，则在负荷减小时，它将使柴油机在调速特性线5所确定的各个转速下稳定运转。同理，如果在超负荷功率下调速器使柴油机在相应的最高转速下稳定运转，则在负荷减小时，它将限制柴油机在曲线6所确定的转速范围内工作。
4(最低转速
9
柴油机在各种负荷下的最低转速也是有限制的，柴油机在过低的转速下运转时，油泵柱塞的速度下降，泵油压力降低得过多，致使燃油雾化不良，混合气形成的质量变差，加上各喷油泵的柱塞套筒在加工方面存在的缺陷，可能使个别缸不能连续发火，柴油机工作不稳定甚至导致燃油不能自燃而停车。决定这条限制线的是按全负荷速度特性工作(即在油门不变情况下)的最低稳定工作转速(曲线9)和按推进特性工作(即在柴油机低转速、低负荷)时的最低稳定运转转速(曲线10)。作为船用主机的最低稳定转速应以曲线10为准。一般低速柴油机的最低稳定工作转速不高于标定转速的30%，中速柴油机不高于40%，高速柴油机不高于45%。
分析图12-15得出，对于作为船用主机的柴油机来说，其允许的工作范围如图上l-3-5-8-10曲线所围成的(即绘有阴影线的那部分)面积。
步骤四:补充讲解船舶主机现行功率标定法及优化调整,25分钟,
1. 柴油机与定螺距桨的匹配
1)MC型柴油机与螺旋桨的匹配
2)RTA型柴油机与螺旋桨的匹配
2(柴油机与螺旋桨的减功率匹配
1)柴油机与螺旋桨的减功率匹配
?按推进特性减功率;?降低转速减功率;?按负荷特性减功率;?将配点定在图中选配范围的左下部，可使总的经济指标最好。这是因为一方面选配了转速较低，效率较高的螺旋桨;另一方面柴油机平均有效压力降低，p/p比值提高，降低了柴油机本身的燃油消耗率。 maxe
3(船用柴油机新的功率标定法
柴油机在减功率选配点的优化调整:?喷油正时;?排气阀正时;?喷油装置规格;?增压压力在内的增压器优化;?压缩比;?扫气正时;?各零部件冷却液流动情况及泵、冷却器的容量等也需作相应的调整更换。
步骤五:归纳、小结～课外思考题,5分钟,
1(柴油机限制特性及其限制曲线。
2(确定船用柴油机机允许工作范围。
10
范文二：柴油机速度特性与使用转速的确定
嘲州彻uc剩n睇明r‘麓市公共交叠’2010．，2
青岛开发区公交巴士有限公司
青岛公共交通集团电车公司孙伟太王胜军
Pe随转速成正比关系，使用时，若要获得较大
1柴油机速度特性、外特性的功率，发动机转速应该高一些；而要发挥最大扭
矩时，则适当地降低发动机转速，在1400转／分；
发动机常用的性能指标有：有效转矩Me、有效要使发动机耗油率最小．就应该在最低点所对应的功率Pe、有效油耗率ge等，这些性能指标随发动机工况下工作，即在1400～1500转／分左右。
运行工况(如转速或负荷)和调整情况而变化的关
系称为发动机的性能特性。在发动机的各种性能特2柴油机使用转速的确定
性中，常用的是速度特性和负荷特性。
(1)柴油机速度特性。柴油机速度特性是指油把转速保持在最大转矩转速与最小耗油率转速门开度保持不变时，柴油机的有效指标随转速的变之间运转，虽然柴油发动机的经济性最好，转矩也化而变化的关系，表示这一变化的曲线即速度特性最大，但柴油机的功率不能充分利用。车辆行驶的曲线。油门全开时的速度特性为外特性，它是评价快速性也不能充分发挥。因此在选择柴油机的使用发动机性能指标的萤要依据。转速时，不仅要考虑柴油机的燃料经济性及动力性。
(2)外特性。柴油机标定功率速度特性(或称同时。还要考虑车辆的行驶速度．即只有把转矩、外特性)只有一条曲线，它代表该机在使用中达到功率和耗油率三者结合起来。才能正确确定柴油发的最高性能，由于该曲线位于最外侧，故称为外特动机的使用转速。根据这一原则，并且结合柴油机性曲线，所有柴油机均需做标定功率速度特性。下稳定工作的转速范围是在最大转矩转速和最大功率图为YC6J190-20柴油机外特性曲线图。(标定功率)转速之间这一特点，一般把柴油机的使
从外特性曲线可以看出，该发动机所能达到的用转速选定在最大转矩转速与最大功率转速之间的最大功率、最大转矩、最低燃料消耗率及其对应的某一转速。最大转矩转速与最大功率转速之比为柴转速，还可以看出在任一转速下对应的功率和转速，油机的转速变化系数e，在0．5—0．7之间。
以便进行动力性、经济性能的评价。YC6J190—20柴油发动机的最大转矩转速为
1400转／分，最大功率转速为2500转／分，最低耗
油率转速为1400～1500转／分。在实际中为易于
掌握、便于操作，其使用转速则可确定为
l500～l700转／分。在这一发动机转速下，装用
YC6J190—20发动机的JS6970C93H客车各挡排下
的行驶速度经实际测试见下表。(km，h)
＼＼挡栏枷＼一挡二挡三挡四挡五挡
1500
(r／rain)510204060
1700
(r／min)1015254565
YC6J(140kW)外特性曲线图(下转31页)
一29一^f囊lf知{：灼；；见，V
范文三：柴油机速度特性与使用转速的确定
柴油机速度特性与使用转速的确定
uc??n???Yri7???c????????il2010?Y?(2 ???????????????????e?????????a?D
???????????S??????????????????
1???????a?????q?u?W???q
?????????L???q???1?1?e?S?e??????Me?u?e?? ????Pe?u?e?????5??ge???(?????q???1?1???????? ????????(?????a?W?a??)???n???????(???W???? ???????????????q?????q?c?L?????????r???q???? ?q?X?(???L?????a?????q???a?????q?c
(1)???????a?????q?c???????a?????q???1?? ?????????u?)?????(?????????e???1?1?????a???? ?W?(???W???????(???????????W?????????a?????q ?????c?????????????a?????q???W???q?(???????? ???????q???1?1???V???????c
(2)?W???q?c???????1???????a?????q(?W?? ?W???q)???e?????????(???????????L???L?X???? ???????q???(?????????????????W???(???????W?? ?q?????(???e?????????????1???????a?????q?c?g ????YC6J190-20???????W???q???????c
???W???q?????????g???(?????????????????? ???q?????u???q?????u???????????5???????????? ???a?(???????g???L???????a?g???????????????a?( ?????????????q?u?????q?????????c
YC6J(140kW)?W???q??????
Pe?????a?6?????????(???L???(???????????q ???????(?????????a???????????3?(?????s???q??
?????(?l?c?????????????????a?(?L1400???C?0?3 ???????????5???????C?Y???????L?????????????? ?????g?????(???L1400??1500???C?0?????c 2?????????L???a??????
?????a???u?L???q???????a?Y???C?5???????a ?????????(?????????????????????q?????(?????? ???q?(???????????????)?????0?E?L?c?????????? ???a?q???)?????0???s?c?????L?e?????????????L ???a???(?)?????n???????????????????q???????q?c ?(???c?????n?????????????a???Y?????e???????u ???????5?????e?2???M?????c?????????????????? ?????????L???a?c???????????l?(???4???M?????? ?????????????a?n?????L???q???????a?????q???? (?1??????)???a?????????????(???O???????????? ?L???a?e???L???q???????a?Y???q???????a?????? ???????a?c???q???????a?Y???q???????a???????? ?????????a???W????e?(?L0?Y5i40?Y7?????c YC6J190i420???????????????q???????a?? 1400???C?0?(???q???????a??2500???C?0?(?????5 ???????a??1400??1500???C?0?c?L?????X???-?? ?????u?????????(?????L???a?l???????? l500??l700???C?0?c?L?????????????a?g?(???L YC6J190i420????????JS6970C93H?????r?^???g ???????a???????????????g???c
(km?(h)
??29??
?????^?C
????
???^???^?e?^???^???^
1500
510204060
(r?Crain)
1700
1015254565
(r?Cmin)
(?g??31??)
^
f??l
f??{
?S???3
?3???(
V
(?2???P?g??????????????)?c???u?????a?? ?n??(???????????????u?????a???u????)?(?????a ?????c???????L???????X?????C???????????c???^ ?X???????????(?????X????????1?Y25ms?(???????? ??????????50Hz?c???(???????a?c???????u?????a ???n?????????S?????????????????X???????(???? ???????a???????????l?(?????????-???????????? ???????(???(??????????????cq???c?????(?????L ????iH??????im?????c???L?g???X???)???D?????? ??iH????????im?c???L???????V?^???u???????????? ???c?L???????X???n?L???????(?????n?L?^?????? ???????(?l?????????????c?????????a?????????( iH????????im?????????????q?????????????a?c???? ??????????????1?Y25???(???????????a??20ms?( ?n???????????????c???0???????????????????L?q ??30ms?c?????????????(???????????u?????ciH?? ??????im?????????????S???????????????c?????? ??????LED???u???????a???n???c???????u??????
?????????????????a?c
4???????C??????
???P?????????u?u?????u????????????4???? ?????C?(?????P?????????????X???g???????????? ?r?0???)?(?????c?g???0?0?!???Y??????????4?? ???????C?c???u?????????L?????X???r?0?g???X?? ?????-?????n?????????????????????(???Y?e?X?? ?????????????????????(?????????(???????????D ?????c
?????????Y???????(?)?(?????????????DiH?? !??!?c?a?0????!?????k????!?m!???S?m ??????im???????????(?L?????????(???????????? ??D????????????????O?(???????????)?????Y???? ?????????????Y?????????????????(???(???????? ?W???z???????????c
???????????????????????????????????????J ?1?????J???????????J?????????????5?(???????? ?????????????S???????c?????c?????L?g?^?????? ?????????????-???????????????????c???(???6?? ?????????????????????c???????????????S?????? ?D?????-?????(???????2???V???0?c?????0?L???? ??????LED???????P???????????????????S?????? ?0???????????????????(?L?????????0????LED?? ?????????????????????c?????1???????1?J?????? ?????????????c???????1?????????????????????? ?????????????O1?D???????????????(???????C?? ???????????L1?Y25ms???X???????????6?c?????c?L ???D???????a?Y?(???D?????0???????5?(?(?????- ?????????????(???????c??????????????????1?D ?????????????(??16X16?????c?????????????-??
????????????????16?5?c???g???D???????????(?? ???1???0???????????????????????g???D???????? ?????(???L?????????????????????????????c???Y ???)?????P???????????????????????c???????z?W ???????????Y???????c?????????????????L?????? ?P?e?????????????????D?D???????Y???????????L ???g?????S?????0LED?????????????????-?????? ???2???(??LED?????????(???Y?????????DiH???? ????im?????????u?????????Y?????-???????^???? ???D???????????????????????????(???????????? ???????????????c
(?P??29??)
???????g???(?L???L???a?g?(?????^(???^) ?????a??60??65km?Ch?(?????a???X?a?(?????????c ?L???????a?????(?????5?????)???????c?????)?? ?????(?(???X???????c???!?L???????a?g???????? ???????????????q?c?????)?????O???u???a?????( ?????????????????????c?????????????????c???? ???X?a???????????????c?)?(?????????????e?)?( ?????L???a?c
?L???????????g?X?(???????????????????(?e ???c???????^?c???^?????????????L???L???a?g?? ?^?c???????????L???q?a???g?????L???a?????(?? ?O???W?c?????L?q?a???????a?g?????(?????0???s ???????????????????????L?q???c?(???(???)???L ???????????????g???????????????a?????(?????J ?????????????????5?(?????????????c
??31i4
范文四：柴油机的特性
柴 油 机 的 特 性
一．柴油机工况的变化
柴油机由于用途和使用条件不同，它在实际运转中的工作状况的变化可以分成以下三类：
1．带动发电机的柴油机：
其工作特点是要求转速恒定，以保持供电电压和频率稳定。在这个恒定的转速下，功率可在零到最大值之间变化，其大小取决于用电情况。
2．带动螺旋桨的柴油机：
柴油机转速与螺旋桨转速一致（或是倍乘关系），稳定运转时，柴油机发出功率与螺旋桨吸收功率相等。因此，柴油机的工况变化规律取决于螺旋桨特性。
3．车用柴油机：
柴油机的转速和扭矩之间没有一定的关系。转速取决于车速，扭矩取决于装载量、路面阻力。
二．柴油机特性的分类
我们已知表征柴油机性能的主要指标有：平均有效压力、有效扭矩、有效功率、有效耗油率、平均指示压力等。运转中的这些柴油机性能指标是随着柴油机运转工况的不同而变化的。柴油机的主要性能指标和工作参数（如排气温度、最高爆发压力、增压压力等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。如果把这种变化规律在坐标轴上用曲线的形式表示出来，这种曲线即称为柴油机的特性曲线。
有了特性曲线，掌握了柴油机的特性，就可以合理利用柴油机的一系列特性，知道我们在使用柴油机时如何提高其可靠性、使用寿命，以及如何节油。如在各种使用条件下决定其极限允许使用范围，选择其最佳工作点，检查其工作质量（性能指标、工作参数）是否良好等。 对于特定的柴油机在运转中可能使柴油机有效功率发生变化的参数只有平均有效压力和转速，它们是两个可以互相独立的基本参数。由此，根据平均有效压力和转速的变化情况可将柴油机的特性进行分类。
1．速度特性：
当平均有效压力不变（测定时是将油量调节机构固定，平均有效压力在实际上是略有变化的），柴油机的性能参数随转速变化的关系。
2．负荷特性：
当转速不变，定于某一设定值时，柴油机的性能参数随负荷（平均有效压力）变化的关系。柴油机的负荷通常是指柴油机阻力矩大小，由于平均有效压力正比于阻力矩，常用平均有效压力来表示负荷。
3．推进特性：
柴油机带动螺旋桨，按照螺旋桨特性工作时（平均有效压力、转速不再是相互独立的，而是按螺旋桨特性相互对应的），其性能参数随转速或平均有效压力变化的关系。
4。调速特性：
与上述各种柴油机特性不同，它一般并不表明柴油机内部的工作过程有关参数的变化情况，而只标出有效扭矩、平均有效压力、有效功率与转速的关系，它主要取决于调速器的工作性能。
速 度 特 性
测定速度特性时，将喷油泵油量调节杆固定，然后改变柴油机外负荷以改变其转速，使柴油机在最高允许转速和最低稳定转速之间各不同的转速下稳定运转，并测量各转速下的功率、扭矩（或平均有效压力）、有效耗油率和排气温度等。将测得的数据整理在以转速为横坐标的图上，即得到柴油机的速度特性曲线。
***由于喷油泵油量调节机构固定的位置不同，即泵的有效行程不同，每循环的供油量不同，所测得的特性曲线也不同。如果把油量调节机构固定在标定位置（相当于柴油机在标定转速下发出标定功率的供油量）时，所测得的柴油机特性称为全负荷速度特性（习惯上亦称为外特性）。当油量调节机构固定在比标定位置小的位置时所测得的柴油机特性称为部分负荷速度特性（亦称部分特性）。
***我国船舶建造规范规定，柴油机超负荷功率为标定功率的110%（作为船舶主机此时的转速是103%标定转速）。柴油机必须允许在超负荷功率下至少连续运转1小时。此时，油量调节机构所处的位置即为实际运转中允许达到的极限位置。在柴油机油量调节机构中装设有限制块，以防止油量调节机构在运转中超过这个极限位置。当油量调节机构固定在这一极限位置时所测得的速度特性称为超负荷速度特性。在这种情况下，由于喷油泵的调节机构在最大供油位置上，所以汽缸内的温度和压力都很高，致使机件受到很大的热负荷和机械负荷，工作条件恶劣。因此，按此特性工作的时间是有限制的。
***实际上油量调节机构在固定时的平均有效压力或有效扭矩并不是定值，这是因为：
1．由于节流、泄漏，喷油泵每循环的喷油量随转速的变化略有变化。
2．增压柴油机指示效率（主要取决于过量空气系数）随转速增加会有所增加。
3．增压柴油机的机械效率随转速增加稍有降低。但对低速柴油机（主机）来说，因其转速低，变化范围小，喷油泵每循环喷油量随转速的变化很小；其过量空气系数很大，它的变化对热效率影响较小；其转速变化范围很小，机械效率随转速变化可以忽略。因此，可以认为：当柴油机油量调节机构位置一定时，转速变化其平均有效压力（或有效扭矩）不变。有效功率、平均有效压力或有效扭矩与转速呈线性关系。
推 进 特 性
柴油机的推进特性是柴油机按照螺旋桨特性工作的特性。
一．螺旋桨特性简介
由试验可知推力系数和扭矩系数都是随螺旋桨的进程比而变化的。进程比表示螺旋桨每转一转实际产生的位移与直径之比。进程比是研究螺旋桨水动力性能的一个极重要的参数。进程比增加时，推力系数和扭矩系数则减小。当进程比一定时（即螺旋桨前进速度与螺旋桨转速之比的比值一定时），推力系数和扭矩系数四一定的。当进程比减小时，推力系数和扭矩系数都增加，即推力和扭矩都增加。当进程比为零时，推力系数和扭矩系数最大，此时螺旋桨的推力和扭矩也就达到最大值，这相当于系泊试验或船舶刚起航时（螺旋桨速度等于零）的情况。
***螺旋桨效率为螺旋桨输出功率（螺旋桨的推力X螺旋桨的前进速度）与它吸收主机功率（螺旋桨的阻力矩X回转角速度）之比。即：ηp（螺旋桨效率）=FpVp/（Mp2πn） ***式中Fp为螺旋桨的推力，Vp为螺旋桨的前进速度；Mp为扭矩，
商船，特别是货船和油船，正常定速航行时，船速与螺旋桨转速成正比，即螺旋桨的前进速度与螺旋桨的转速的比值比变。对于特定的螺旋桨，直径是一个常数，，所以进程比可视为常数。海水的密度变化很小，也可以认为是常数。
***论证：螺旋桨的推力和扭矩与其转速的平方成正比；螺旋桨所需的功率与其转速的三次
方成正比。
以上是假定船舶在定速航行，进程比为定值的情况下得出的规律。但是在各种变工况下，进程比是变化的。当进程比变小时，扭矩系数增大，同一转速下螺旋桨所需扭矩、功率增加。因此，进程比越小，螺旋桨的特性曲线就越陡。
螺旋桨特性是对几何形状一定的螺旋桨而言，如果几何形状不同，则螺旋桨特性曲线不同。 ***当进程比不变时（蹿速一定），螺距比（螺距与直径之比）大的螺旋桨的推力系数、扭矩系数较大，推力、扭矩较大，而螺旋桨的转速也就较大。螺旋桨的特性曲线较陡。
二．柴油机的推进特性
因为螺旋桨所需的功率与转速的三次方成正比，所以柴油机带动螺旋桨工作时，根据柴油机功率与螺旋桨所需功率相等的原则，柴油机功率与转速的关系也是三次方的关系。即已知柴油机的一个工况，就可计算出其它工况下的功率与转速的对应关系。
由于柴油机的功率与转速的三次方成正比，转速超过柴油机标定值的3%时，功率就达到标定值的110%，达到了柴油机的超负荷功率。继续提高转速是不允许的。超速运行会带来严重超负荷的后果。另一方面，扎为标定值63%时，功率就已降至标定值的25%。转速较低时，柴油机发出的功率即大为减少，每循环喷油量很小，使得喷油压力降低，雾化变差，燃烧不良，各缸喷油量不均匀。
柴油机技术资料中提供有柴油机在试验台上按标准的外界条件（如规定的大气压力、温度、湿度、燃油的低热值等）工作时测得的推进特性。其中的最高爆发压力、压缩终点压力、涡轮前后排气温度、涡轮转速、有效耗油率等是在试验台上测得的。
柴油机的推进特性可用来评定柴油机的性能。在实船试航时测得的推进特性曲线可供运行管理时参考。
***柴油机的有效耗油率在低负荷、低转速工况时明显增大。由此可知，主机功率太大（超过所需航速的功率太多）的船舶，采用减速航行节油措施，由于主机工作在部分负荷工况，耗油率较功率不大的船舶高。
负 荷 特 性
驱动发电机的船舶辅柴油机在负荷变化时，转速基本保持不变。当前，船舶主柴油机均装有全制式（转速在运行范围内可选定任意值）的调速器。在负荷变化时（螺旋桨的进程比变化）时，转速也基本上保持不变。因此，它们均可看成按负荷特性工作。
技术资料提供的负荷特性通常是在标定转速下测取的。如有必要也提供若干个不同转速下的负荷特性。
测取负荷特性时，在改变外负荷的同时改变每循环的供油量，使转速保持不变。通常以平均有效压力为横坐标，纵坐标则是各性能参数，如有效耗油率、排气温度、最高爆发压力、增压器转速、增压压力、涡轮进口处排气温度等。由于转速是常数，这时有效功率与平均有效压力成正比。
因柴油机有效耗油率在低负荷下显著增大。因此，船舶发电柴油机在一台未满负荷的情况下就不要起用第二台（备车和机动操纵时除外）柴油机，否则即使不考虑磨损，只看燃油消
耗这一项也是不经济的。
调 速 特 性
柴油机的调速特性曲线是指调速器的转速设定机构固定在某一位置时在调速器起作用（调速器能依据负荷大小自动地改变供油量）的情况下，柴油机的功率、扭矩与转速之间的关系曲线。调速器的特性与柴油机的其它特性不同，它并不表明柴油机内部的工作过程，它与调速器的工作性能直接有关。
当（全制式）调速器的转速设定机构固定于某一位置，如标定位置时，柴油机在全负荷下具有稳定转速。如果通过测功器使柴油机的负荷逐渐减小，调速器就会自动地把供油量减小，扭矩（平均有效压力）逐渐减小而转速稍有增加。当负荷减到零时，柴油机的稳定转速则增大到最高转速。当调速器转速设定机构固定在另一位置时，上述参数将另有变化。
柴油机的允许使用范围
一．柴油机的功率标定法
柴油机能发出的功率是有极限的，客观上受到许多因素的限制。如最高爆发压力、平均有效压力、曲轴扭矩、燃烧过量空气系数、排气温度、转速等。也就是说，柴油机所发出的功率有个客观极限。但是，一台柴油机的功率究竟标定多大才合适，却是根据柴油机的特性、使用特点以及寿命和可靠性等要求来确定的。
1．我国柴油机功率的标定：
国家标准规定了内燃机标定功率分为15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率四级。
极限功率为柴油机可能发出的最大功率，这时的机械负荷、热负荷等限制因素达到极限，促进可能损坏，不能可靠工作。依次，柴油机即使是出厂试验时，有不允许达到此极限 15分钟功率：
柴油机允许连续运行15分钟的最大有效功率。商船不允许使用这么大的功率。可作为军舰和军用车辆的追击功率。
1小时功率：
柴油机允许连续运行1消逝的最大有效功率。可以作为商船的超负荷功率，是最大持续功率的110%。1小时功率还可作为拖拉机、工程机械的最大使用功率。
12小时功率：
柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。可以作为拖拉机、工程机械的正常使用功率。
持续功率：
柴油机允许长期连续运行的最大有效功率。船舶柴油机就用它来标定功率，并同时标定其相应转速。我们通常所说的标定功率就是指这种功率。标定工况就是指这种功率及其相应转速。
2．国外船用柴油机常用的几种功率（工况）的名称：
MCR：
最大持续功率，同时标有相应的转速。原含义相当于国家标准的持续功率标定工况，是设计选配螺旋桨的依据。近年螺旋桨与柴油机惯犯采用“减功率匹配”，其含义有所引伸。 OR：超负荷功率工况。其功率为MCR功率的110%。
CSR：
持续使用功率工况，考虑到船舶遇到风浪、污底等情况，为了使柴油机寿命、可靠性、效率等性能较好，运转更经济，CSR负荷定的比MCR小，留有一定的功率储备。CSR是船舶计划船期、油耗的主要依据。
ERP：
按推进特性的经济功率工况。
ERG：
按负荷特性的经济功率工况。
二．柴油机的持续运转范围
为了使主机经济、可靠地工作并具有一定的寿命，应对它工作时可能达到的功率（负荷）和转速做适当的限制。其中应特别注意允许持续工作的范围。
1．功率所受的限制：
最大功率限制：柴油机在各种转速下允许达到的最大功率（负荷），在不同的条件下可分别由超负荷速度特性、全负荷速度特性以及限制特性来限制。
柴油机的限制特性：柴油机的限制特性是用来限制柴油机在各种转速下持续运转的功率的。有效扭矩的大小可以代表柴油机机械负荷的大小。有效扭矩大说明曲轴工作时的扭矩（扭应力）大，说明平均有效压力（有关零件机械应力）大，也说明有关轴承的负荷大。所以，等扭矩限制就是进行机械负荷限制。这样，就可以避免柴油机因机械负荷过大而损坏。
柴油机的全负荷速度特性也有上述对功率的限制。但是，对有些机型仍不够严格，当柴油机按全负荷速度特性工作时不能保证它在各种下都不超负荷。某些柴油机的平均有效压力以及有效扭矩在转速降低时将有所增大，这就可能使柴油机的机械负荷在较低转速运转时超出允许值。
等过量空气系数的限制：这种限制即要求柴油机在各种转速下长期运转时过量空气系数都不小于标定工况下的过量空气系数。对一台技术状态良好的柴油机，工作循环的平均温度以及排气温度主要取决于长期运转时的过量空气系数。而这些温度与柴油机的热负荷又有直接的关系。因此，如果柴油机的过量空气系数在各种转速下都能保持不小于标定工况下的过量空气系数值。那么它的热负荷在各种转速下也就不会超出标定工况下的水平。所以，等过量空气系数限制就是进行热负荷限制。这样，就可以避免柴油机因热负荷过大而发生故障。热负荷限制对增压柴油机很重要，增压程度较高的柴油机都有此限制。这是因为如果仅用全负荷速度特性做限制，当柴油机转速降低时，尽管每循环喷油量不变，但单位时间汽缸排气次数减少，涡轮获得能量减少，增压压力降低，过量空气系数减小，循环平均温度升高，热负荷增大，导致热负荷在低转速运转时超出允许值。
最小功率限制：
柴油机在各种转速下持续运转时的最小功率也有限制。因为柴油机在过小的负荷下工作时每循环供油量过少，各缸供油量在此情况下将变得很不均匀，结果导致各缸功率显著不均，有的汽缸甚至不喷油或不发火，因而使柴油机的运转不稳定。柴油机在各种转速下的最小功率（负荷）由最小负荷速度特性来限制。
2．转速所受的限制：
最高转速限制：
柴油机在各种负荷下持续运转允许达到的最高转速是有限制的。如柴油机的转速超过限制值就不能可靠地工作。具体限制值各机型不一定相同，有的以标定转速为限，有的以103%标定转速为限。在装有调速器的情况下，由限制转速相应的调速特性来限制。如果在标定功
率下，调速器上柴油机在标定转速下稳定运转，则当负荷变小时，柴油机将在调速特性所确定的转速（比标定转速只有小量增加）下稳定运转。
最低转速限制：
柴油机在各种负荷下持续运转允许的最低转速也有限制。因为柴油机在过低的转速下运转时，燃油的雾化和混合质量将显著恶化，各种正时也变得不合适，因此导致柴油机工作不正常。这时柴油机的工作也将变得不稳定。
三．船舶主柴油机现行功率标定法及优化调整
1．柴油机与定螺距螺旋桨的匹配：
（1）匹配的基本原则
为了使柴油机能充分发挥作用，同时得到高的经济性、可靠性和较长的寿命，对一台指定的柴油机必须选配一个合适的螺旋桨，使柴油机的功率得到充分的利用。而且使柴油机的功率在全部运转转速范围内都不超出允许的范围。
选配螺旋桨时，原则上是柴油机在标定转速下使设计选配的螺旋桨吸收的功率恰好等于柴油机的标定功率。螺旋桨与柴油机采取这样的配合能作到：在标定工况下使柴油机的功率得到充分的利用，而且使柴油机的功率在全部运转转速范围内都不超出允许的范围。
如果螺旋桨配的过重，要么造成柴油机超负荷（这是不允许的），要么柴油机的功率不足，柴油机的能力无法得到充分利用。
如果螺旋桨配的过轻，要么造成柴油机超转速（这是不允许的），要么柴油机功率发不足，柴油机的能力也无法得到充分的利用。
以上只是柴油机与螺旋桨匹配的基本原则，实际上在柴油机与螺旋桨配合时要留有一定的转速或功率储备。这是因为在实际运转时，有些因素如船体污底、海面风浪会变化等，会导致螺旋桨过重。对于现代船用柴油机，由于增压度提高，超负荷能力下降，这种考虑尤为重要。
2．柴油机与螺旋桨的减功率匹配及船用柴油机新的功率标定法：
为了扩大使用范围及满足用户对节油的要求，给配置螺旋桨提供较大灵活性，近年来船用柴油机功率的标定方法多次更新。这是因为现代柴油机普遍使用的是减功率法。
（1）柴油机与螺旋桨的减功率匹配：
船东与船厂根据船舶特性及螺旋桨特性选定柴油机型号及其与螺旋桨的选配工况点（又称合同最大持续工况点、CMCR点，选配工况点的功率和转速往往低于柴油机最大标定功率和转速）。然后调整柴油机和增压器，使选配点的最大爆发压力保持在100%的设计值，并使选配点的工作参数优化，就可获得更好的经济指标。这就是减功率法（Derating）。为了避免混淆不清，我们将某种机型可能输出的最大持续功率及其相应的转速工况点称为额定工况点MCR点。
减功率法大致可分为四种类型：
1）按推进特性减功率。由于平均有效压力降低，最高爆发压力与平均有效压力的比值变大，使燃烧最佳，就使有效耗油率降低，经济性提高。必要时（如油价较低时）可不必更换螺旋桨重新调整柴油机、增压器，使柴油机能发出的功率提高到额定MCR的值，最充分地发挥柴油机的动力性。
2）降低转速减功率。适用于可配置大直径、低转速螺旋桨的船舶（如油船）。由于配置低转速、螺旋桨效率高的螺旋桨，使柴油机动力装置总的经济指标提高。但是，为了有足够的过量空气系数，应重新选配合适的增压器。
3）按负荷特性减功率，适用与螺旋桨直径受到限制或配有可调螺距螺旋桨的船舶。这种方
法着眼于降低平均有效压力，提高最高爆发压力与平均有效压力的比值，来降低柴油机的燃油消耗率。
4）选配转速较低、效率较高的螺旋桨；柴油机的平均有效压力降低，最高爆发压力和平均有效压力的比值提高，降低柴油机本身的燃油消耗率。这样可使总的经济指标最好。
减功率法（不管是降低平均有效压力，还是降低转速）能提高经济性，但实质上是牺牲柴油机的动力性换来的。也就是提高造价来换取燃油费用的降低。例如最佳转速的选取，就得考虑燃油费用与投资费用的平衡。选取转速越低，螺旋桨效率越高，燃油消耗率就越低。然而建造成本也就越高。因此，最佳转速不一定就是柴油机的最低转速，而可能要高一些。
（3）柴油机在减功率选配点的优化调整：
柴油机与螺旋桨匹配时，如果选配点的功率低于额定功率，就必须在选配点优化柴油机，进行一系列的调整，该调整一般包括：
1）喷油正时；
2）喷油装置规格；
3）包括增压压力在内的增压器优化；
4）排气阀正时；
5）压缩比；
6）扫气正时；
7）个零部件冷却液流动情况及泵、冷却器的容量等也需做相应的调整更换。
范文五：柴油机速度特性怎么理解
二、柴油机速度特性
喷油泵油量调节机构位置固定不动，柴油机性能指标（功率Pe扭矩Ttq、燃油消耗率b、每小时耗油量B、排气烟度R、排气温度tr、涡轮前排气
温度tr、爆发压力Pz(Pmax)等，随转速n变化的关系称为柴油机速度特性。
当油量调节机构固定在标定循环供油量位置时速度特性称为柴油机外特性。当油量调节机构固定在小于标定循环供油量位置时的速度特性称为柴油机部分负荷速度特性。常用Pe,Ttq、B、b、tr随转速变化关系曲线。
（一）外特性曲线变化趋势
图7-5为X6130
柴油机外特性
1.扭矩曲线变化趋势
柴油机的扭矩曲线比汽油机平坦
各种转速下柴油机扭矩的大小主要取决于每循环供油量Δq的大小。扭矩表达式由式（3-10）定性写成
Ttq=k'2*ηiηmΔq（7-1）
由式可见，柴油机扭矩随转速的变化趋势决定于ηi、ηm、Δq的变化
趋势。柴油机ηi、ηm、Δq、Φc随n的变化关系如图7-6
所示.
柱塞式喷油泵，当油量调节机构位置固定不变时，每循环供油量随转速的变化关系取决于喷油泵的速度特性。由构造课可知，随转速n的提高，每循环供油量Δq增加;Φc也是在某一中间转速n出现最高值。指示热效率ηi也是在某一中间n稍高。转速较高时，由于减小Φc和Δq的增加，使过量空气
系数Φat减小，不完全燃烧现象严重；加之燃烧过程占用较大的曲轴转角，使
燃烧在大容积下进行，ηi较低，转速过低时，由于空气涡流减弱，燃烧不良
及燃气与缸壁接触时间加长使散热及漏气损失增加，ηi也较低。但ηi曲线变化比较平坦。ηm随n的增加也呈下降趋势。
综上所述，在较低转速范围内，随n的增加，由于Δq及ηi的增加超
过ηm下降的影响，使Ttq增加。在较高转速范围内，随n增加，ηi及ηm下降超过Δq增加的影响，使Ttq有所下降。但比汽油机Ttq曲线平坦。
2.功率曲线
由于扭矩Ttq曲线变化平坦，在一定n范围内，功率Pe几乎与转速n成
正比增加
3.燃油消耗率曲线
与汽油机燃油消耗率曲线类似，柴油机的燃油消耗率曲线也是一凹形线，由于柴油机压缩比高，ηi较高，曲线比汽油机的平坦，最低耗油率值比汽油机
相应值低。当ηi、ηm达到最大值时，出现bmin值。
（二）部分负荷速度特性
图7-7为6135柴油机速度特性
随油量调节机构位置向减小供油量方向移动时，循环供油量减小，使部分负荷速度特性的Pe、Ttq,值低于外特性。但随着负荷减小，循环供油量随转速
的变化趋势基本不变，使部分负荷速度特性的变化趋势同外特性相似。所以柴油机的部分负荷速度性的Pe、Ttq曲线是随负荷的减小，大致平行下移。
耗油率曲线的变化趋势基本同外特性。当负荷为75%左右时，曲线位置最低。图7-8为几种柴油机外特性曲线
转载请注明出处范文大全网 » 柴油机的负荷特性、速度特性
