燃油调整特性剖析.doc

课题十三 柴油机的特性 目的要求： 1．熟悉柴油机的各种工况、特性及作用。 2．掌握负荷特性曲线、测量方法和分析。 3．掌握速度特性曲线、测量方法和分析。 4．熟悉螺旋桨的推进特性曲线、测量方法。 5．掌握柴油机与螺旋桨正确匹配。 6．熟悉调速特性及特点。 7．掌握柴油机的限制特性及允许工作范围。 重点难点： 1．分析负荷特性、速度特性。 2．船用柴油机的允许工作范围。 教学时数：10学时 教学方法：讲授 课外思考题： 1．负荷特性含义有什么作用？负荷特性试验方法。 2．从负荷特性曲线看Pi、Pe、Pm、ηm、ηe、ge有什么特点？ 3．试分析速度特性的作用。 4．速度特性的试验方法及特性曲线分析。 5．如何理解配桨“过轻”“过重”，如何正确配桨。 6．调速特性含义有什么特点？ 7．柴油机限制特性及其限制曲线。 8．确定船用柴油机机允许工作范围。 课题十三 柴油机的特性 第一节 柴油机的工况与特性 一、柴油机的工况 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。概括起来，可以归纳为以下三类： （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。 二、柴油机的特性 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。 表征柴油机性能的有效指标主要有：平均有效压力pe、有效功率Pe、有效转矩Me、有效耗油率ge、有效热效率ηe等。 表征柴油机运行状态的工作参数主要有：转速n、进气压力pa、增压压力pk、最高爆发压力pz、排气温度tr、冷却水温度tw、增压器转速nT等。 通常用试验的方法把在不同工况下所测得的上述性能指标和工作参数之间的关系用平面直角坐标系表示出来。这些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： （1）评价柴油机性能。 （2）确定柴油机工况。 （3）分析影响特性的状态。 （4）检测柴油机的状态。 第二节 柴油机的负荷特性 一、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。其具体步骤如下： （1）首先按柴油机开动起来，并逐渐将转速加至标定转速nb，再通过测功器稍加外负荷，使柴油机达到稳定的热状态。 （2）依此将负荷从零加至标定负荷的25%→50%→75%→100%→110%。每加一次负荷都适当地增加供油量，以维持柴油机的转速不变。记录每次负荷下柴油机的各性能参数。 柴油机的负荷，常用平均有效压力pe来表示，又因负荷特性试验时，柴油机的转速n固定不变，所以也有用有效功率Pe来表示负荷的大小的。 教材图13-1为国产某四冲程柴油机带动功率为275kW的发电机工作（nb=500r/min）时，所测得的负荷特性曲线。这种特性曲线，可供管理时作参考。例如当柴油发电机组在75%标定功率下运转时，可用仪表测出其pz、pk、tr和ge等数值，把它们与图中相应于该功率时的pz、pk、tr和ge等数值相比较，如数值相差太大，则应查明原因，及时解决。 教材图13-2所示为PC2-5型柴油机在500r/min、每缸功率440kW时的负荷特性曲线。其中R为排气烟度指数，△为喷油泵齿条位移。 二、负荷特性曲线分析（教材图13-3） 1．有效功率 Pe和指示功率 Pi的变化情况 有效功率Pe是通过坐标原点的一条直线。这是因为Pe与pe之间存在着公式的关系。对于既定的柴油机，当按负荷特性工作时，c、n、i都为定值。上面的公式可以写成。 根据Pi=Pe+Pm，则当转速不变时，机械损失功率 Pm可以看作不变，所以指示功率Pi也是一条直线，与Pe平行，相距为机械损失功率Pm值的大小。 2．机械效率ηm的变化情况 根据公式，而，当时，,当时，ηm达到最大值。 3．有效热效率ηe和有效耗油率ge的变化情况 ηi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