第九章柴油机的特性第一节概述一、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，功率可在零至最大值之间变化，其大小取决于用电情况。如图9-1曲线1所示。图9-1各种用途柴油机的工况范围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。如图9-1曲线2所示。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。因此柴油机可能的工况可用图9-1曲线3（柴油机可能发出的最大功率）下的有影线面来表示。HYPERLINK"file:///G:\\projects\\web\\doc\\船舶柴油机\\柴油机授课教案\\第九章\\第九章.ppt"\l"3"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pe、有效扭矩Me、有效功率Ne、有效效率ηe和有效耗油率ge、平均指示压力pi等。运转中的柴油机这些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Tr、最高爆发压力pz、增压压力pk等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。把这种变化规律在坐标上用曲线的形式表示出来，这种曲线称为柴油机的特性曲线。有了特性曲线，掌握了柴油机特性，就可以合理使用柴油机的一系列特性，指导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。由公式Ne=Cpeni可以看出，对于特定的柴油机在运转中可能使Ne发生变化的参数只有平均有效压力pe和转速n，它们是两个可以互相独立的基本参数，即Ne=f(pe,n)。由此，根据pe和n的变化情况可将柴油机特性进行分类。1)速度特性当pe不变（测定时是将油量调节机构固定，pe实际上会略有变化），柴油机性能参数随n变化的关系。2)负荷特性当n不变，定于某一设定值时，柴油机性能参数随负荷（pe）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（pe、n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n或pe变化的关系。4)调速特性与上述各种柴油机特性不同，它一般并不表明与柴油机内部的工作过程有关参数的变化情况，而只标出Me(pe)、Ne与n的关系，它主要取决于调速器的工作性能。HYPERLINK"file:///G:\\projects\\web\\doc\\船舶柴油机\\柴油机授课教案\\第九章\\第九章.ppt"\l"2"第二节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Ne、扭矩Me（或平均有效压力pe）、有效耗油率ge和排气温度Tr等。把测得的数据整理在以转速为横座标的图上，即得柴油机的速度特性曲线。HYPERLINK"file:///G:\\projects\\web\\doc\\船舶柴油机\\柴油机授课教案\\第九章\\9-2%206ESDZ75-160B柴油机的全负荷速度特性.GIF"由于喷油泵油量调节机构固定的位置不同，即喷油泵的有效行程不同，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（习惯上亦称外特性）。图9-2即为6ESDZ75/160B型柴油机的全负荷速度特性。图9-3的a图和b图分别为Ne和Me(pe)的速度特性曲线，其中曲线3为全负荷速度特性曲线。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）。如图9-3中的曲线4、5、6所示。图9-26ESDZ75/160B型柴油机的全负荷速度特性图9-3柴油机的速度特性我国船舶建造规范规定，柴油机的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。如图9-3中的曲线2