柴油機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)有哪些
發(fā)布時(shí)間：2023-09-18 點(diǎn)擊：339
柴油機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)
柴油機(jī)的性能指標(biāo)主要反映在工作能力的大小及消耗燃料的多少，即稱為柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面的指標(biāo)。它們既是反映柴油機(jī)工作循環(huán)完善程度的參數(shù)，更是評(píng)估柴油機(jī)性能的主要依據(jù)。主要包括功率、熱效率、機(jī)械效率、燃油消耗率、平均有效壓力和扭矩等。
v型16缸柴油機(jī)示意圖
一、性能指標(biāo)的分類
指示動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分別從量和質(zhì)兩個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)柴油機(jī)的性能。
1、動(dòng)力性指標(biāo)
○平均指示壓力ρi
○指示功率pi
○機(jī)械效率ηm
○有效功率pe
○平均有效壓力ρe
○轉(zhuǎn)速和活塞平均速度
2、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)
○指示油耗率gi
○指示熱效率ηi
○有效油耗率ge
○有效熱效率ηe
柴油機(jī)性能指標(biāo)示意圖
二、動(dòng)力性指標(biāo)
1、平均指示壓力
（1）定義
發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)，單位氣缸容積所做的指示功（li）。
ρi=li/vs（n/m2或pα）
由式中可見(jiàn)，平均指示壓力ρi又可以看成單位氣缸工作容積每一工作循環(huán)的指示功。它消去了柴油機(jī)氣缸工作容積的因素，所以它的數(shù)值與氣缸工作容積的大小無(wú)關(guān)。因此可以用pi來(lái)比較不同氣缸尺寸和不同類型的柴油機(jī)的做功能力強(qiáng)化程度。ρi值大，表明其單位氣缸工作容積的做功能力大，柴油機(jī)氣缸工作容積利用程度ρi值大。噴入的燃油量相同時(shí)，表明其工作循環(huán)進(jìn)行得比較完善。所以ρi是評(píng)定柴油機(jī)工作循環(huán)動(dòng)力性的重要指標(biāo)。
柴油機(jī)平均壓力示意圖
（2）作用
用來(lái)比較不同類型和不同氣缸尺寸的氣缸工作容功能力；評(píng)價(jià)氣缸工作容積的利用程度。
（3）影響ρi因素：（循環(huán)供油量和燃燒質(zhì)量)
●循環(huán)供油量（負(fù)荷）↑，則ρi↑，增壓度↑，ρi↑。
●過(guò)量空氣系數(shù)α↑，缸內(nèi)燃燒質(zhì)量↑，ρi↑；但當(dāng)α↑↑，油氣濃度↓，使ρi↓。
●工質(zhì)混合完善程度↑，ρi相應(yīng)↑。
●換氣質(zhì)量↑，ρi↑。
●燃燒質(zhì)量↑，ρi↑。
2、指示功率pi
發(fā)動(dòng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)氣缸內(nèi)工質(zhì)推動(dòng)活塞所做的功（kw）。
pi=ρivsnim/60000（kw）
ρi——平均指示壓力，pa或n/m²；
vs——氣缸工作容積，m3；
n——柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min
m—每轉(zhuǎn)工作行程數(shù)，四沖程機(jī)m=1/2，二沖程機(jī)m=1；
i——氣缸數(shù)。
對(duì)既定柴油機(jī)而言，vs和m為定值，令c=vsm/60000，根據(jù)上式可表達(dá)為：pi=cpini（c為氣缸常數(shù)）。
3、機(jī)械效率ηm
（1）機(jī)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(guò)程中所損失的功率。
（2）機(jī)械損失的功率pm
作用在活塞上的指示功率傳遞到曲軸的過(guò)程中所損失的功率。
包括:
a.摩擦損失-活塞環(huán)與缸套之間最大；
b.拖動(dòng)損失--隨轉(zhuǎn)速個(gè)而加大;
c.泵氣損失-僅發(fā)生在非增壓四沖程機(jī)。
（增壓機(jī)不但不損失，反而增加規(guī)律;二沖程機(jī)無(wú)進(jìn)排氣沖程，為零）。
（3）機(jī)械效率ηm
ηm=（pi-pm）/pi=1-pm/pi
從上式可知：pm↑→ηm↓
機(jī)械效率影響因素
負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、滑油溫度、冷卻水溫、安裝質(zhì)量等。
對(duì)同一臺(tái)柴油機(jī)而言:
?轉(zhuǎn)速不變，負(fù)荷↑→ηm↑。柴油機(jī)空載運(yùn)行，全部指示功消耗于摩擦損失，ηm=0。
?負(fù)荷不變，轉(zhuǎn)速↑→摩擦耗功↑→ηm↓
通常柴油機(jī)出廠時(shí)，廠家以ηm——n的形式給出ηm值，可根據(jù)使用轉(zhuǎn)速和負(fù)荷查出ηm。
4、有效功率
柴油機(jī)曲軸飛輪端單位時(shí)間所輸出的功。
pe=pi-pm=piηm
注：實(shí)際使用時(shí)，pe不是通過(guò)計(jì)算，而是由測(cè)功器測(cè)出。
（1）制動(dòng)功率（bhp，brake horse power）
在柴油機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上用水力測(cè)功器（電力測(cè)功器）測(cè)定輸出扭矩再計(jì)算出的功率。
（2）軸功率（shp，shaft horse power）
在柴油機(jī)裝船后，用傳遞式測(cè)功儀測(cè)得。
三、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)
（1）指示熱效率ηi
指示功的熱當(dāng)量與相應(yīng)消耗的燃料熱當(dāng)量之比。
若測(cè)得：柴油機(jī)每小時(shí)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(dāng)量為：b×hu/3600（kj/s;kw)
那么：ηi=3600pi/b×hu
（2）指示油耗率gi
指單位指示功率每小時(shí)燃油消耗量。
gi=b/pi（kg/kw·h）
指示熱效率與指示油耗率的關(guān)系：（成反比關(guān)系）
（3）有效燃油消耗率ge
每一千瓦有效功率每小時(shí)消耗的燃油量。
ge=b/pe（kg/kw·h）
ge的意義：
①評(píng)價(jià)不同形式柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性；
②用來(lái)計(jì)算航次載油量和油艙容積。
（4）有效熱效率ηe
曲軸有效功所消耗的熱量。
四、柴油機(jī)其他常用參數(shù)
表征柴油機(jī)機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷、基本結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化程度和排放性能的參數(shù)。
1、最高爆發(fā)壓加pz
表征柴油機(jī)機(jī)械負(fù)荷的主要參數(shù)之一。
pz↑——動(dòng)力性↑、經(jīng)濟(jì)性↑但過(guò)大→尺寸↑，笨重；
——應(yīng)力↑——變形、疲勞裂紋→可靠性、壽命↓；
——磨損↑;
——振動(dòng)噪音↑;
pz取值范圍：
非增壓機(jī)pz=6～8 mpa;
增壓低速二沖程機(jī)pz=7～15 mpa;
增壓中高速機(jī)pz=7～17 mpa.
2、排氣溫度tr
表征柴油機(jī)熱負(fù)荷的主要參數(shù)之一。用來(lái)衡量缸內(nèi)熱負(fù)荷大小和燃燒質(zhì)量，一般不大于550℃。
3、活塞的平均速度cm
cm↑→柴油機(jī)功率pe↑；
cm↑——機(jī)械負(fù)荷↑、熱負(fù)荷↑、磨損↑
解決辦法：
柴油機(jī)采用長(zhǎng)行程、低轉(zhuǎn)速，提高螺旋槳推進(jìn)效率。
4、程缸徑比s/d
是柴油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)之一。
1）s/d↑→曲柄半徑r↑→柴油機(jī)寬度、高度、重量↑；
2）s/d↑（一般轉(zhuǎn)速↓）→往復(fù)慣性力↓→機(jī)械負(fù)荷↓；
3）s/d↑→氣缸散熱面積↑→熱負(fù)荷↓（缸套熱負(fù)荷↑、缸蓋熱負(fù)荷↓）；
4）s/d↑，在同等壓縮比情況下，燃燒室容積va↑→混合質(zhì)量↑；
5）s/d↑→掃氣效果↓，對(duì)直流掃氣影響小，對(duì)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(dòng)↑。
5、強(qiáng)化系數(shù)pe•cm。
短行程柴油機(jī)：s/d≤2.5
長(zhǎng)行程柴油機(jī):2.5<s/d<3.0
超長(zhǎng)行程柴油機(jī)：s/d>3.0
6、壓縮比ε
表征柴油機(jī)受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷兩方面的綜合強(qiáng)烈程度。
對(duì)性能影響很大的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
1）對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響
ε↑→經(jīng)濟(jì)性↑（ε＞12影響減弱），但ε↑↑→va↓對(duì)霧化、燃燒不利→經(jīng)濟(jì)性↓
2）對(duì)動(dòng)力性及機(jī)械負(fù)荷的影響——決定ε上限取值
ε↑→壓縮壓力p↑→爆發(fā)壓力pz↑&
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v型16缸柴油機(jī)示意圖
一、性能指標(biāo)的分類
指示動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分別從量和質(zhì)兩個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)柴油機(jī)的性能。
1、動(dòng)力性指標(biāo)
○平均指示壓力ρi
○指示功率pi
○機(jī)械效率ηm
○有效功率pe
○平均有效壓力ρe
○轉(zhuǎn)速和活塞平均速度
2、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)
○指示油耗率gi
○指示熱效率ηi
○有效油耗率ge
○有效熱效率ηe
柴油機(jī)性能指標(biāo)示意圖
二、動(dòng)力性指標(biāo)
1、平均指示壓力
（1）定義
發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)，單位氣缸容積所做的指示功（li）。
ρi=li/vs（n/m2或pα）
由式中可見(jiàn)，平均指示壓力ρi又可以看成單位氣缸工作容積每一工作循環(huán)的指示功。它消去了柴油機(jī)氣缸工作容積的因素，所以它的數(shù)值與氣缸工作容積的大小無(wú)關(guān)。因此可以用pi來(lái)比較不同氣缸尺寸和不同類型的柴油機(jī)的做功能力強(qiáng)化程度。ρi值大，表明其單位氣缸工作容積的做功能力大，柴油機(jī)氣缸工作容積利用程度ρi值大。噴入的燃油量相同時(shí)，表明其工作循環(huán)進(jìn)行得比較完善。所以ρi是評(píng)定柴油機(jī)工作循環(huán)動(dòng)力性的重要指標(biāo)。
柴油機(jī)平均壓力示意圖
（2）作用
用來(lái)比較不同類型和不同氣缸尺寸的氣缸工作容功能力；評(píng)價(jià)氣缸工作容積的利用程度。
（3）影響ρi因素：（循環(huán)供油量和燃燒質(zhì)量)
●循環(huán)供油量（負(fù)荷）↑，則ρi↑，增壓度↑，ρi↑。
●過(guò)量空氣系數(shù)α↑，缸內(nèi)燃燒質(zhì)量↑，ρi↑；但當(dāng)α↑↑，油氣濃度↓，使ρi↓。
●工質(zhì)混合完善程度↑，ρi相應(yīng)↑。
●換氣質(zhì)量↑，ρi↑。
●燃燒質(zhì)量↑，ρi↑。
2、指示功率pi
發(fā)動(dòng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)氣缸內(nèi)工質(zhì)推動(dòng)活塞所做的功（kw）。
pi=ρivsnim/60000（kw）
ρi——平均指示壓力，pa或n/m²；
vs——氣缸工作容積，m3；
n——柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，r/min
m—每轉(zhuǎn)工作行程數(shù)，四沖程機(jī)m=1/2，二沖程機(jī)m=1；
i——氣缸數(shù)。
對(duì)既定柴油機(jī)而言，vs和m為定值，令c=vsm/60000，根據(jù)上式可表達(dá)為：pi=cpini（c為氣缸常數(shù)）。
3、機(jī)械效率ηm
（1）機(jī)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(guò)程中所損失的功率。
（2）機(jī)械損失的功率pm
作用在活塞上的指示功率傳遞到曲軸的過(guò)程中所損失的功率。
包括:
a.摩擦損失-活塞環(huán)與缸套之間最大；
b.拖動(dòng)損失--隨轉(zhuǎn)速個(gè)而加大;
c.泵氣損失-僅發(fā)生在非增壓四沖程機(jī)。
（增壓機(jī)不但不損失，反而增加規(guī)律;二沖程機(jī)無(wú)進(jìn)排氣沖程，為零）。
（3）機(jī)械效率ηm
ηm=（pi-pm）/pi=1-pm/pi
從上式可知：pm↑→ηm↓
機(jī)械效率影響因素
負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、滑油溫度、冷卻水溫、安裝質(zhì)量等。
對(duì)同一臺(tái)柴油機(jī)而言:
?轉(zhuǎn)速不變，負(fù)荷↑→ηm↑。柴油機(jī)空載運(yùn)行，全部指示功消耗于摩擦損失，ηm=0。
?負(fù)荷不變，轉(zhuǎn)速↑→摩擦耗功↑→ηm↓
通常柴油機(jī)出廠時(shí)，廠家以ηm——n的形式給出ηm值，可根據(jù)使用轉(zhuǎn)速和負(fù)荷查出ηm。
4、有效功率
柴油機(jī)曲軸飛輪端單位時(shí)間所輸出的功。
pe=pi-pm=piηm
注：實(shí)際使用時(shí)，pe不是通過(guò)計(jì)算，而是由測(cè)功器測(cè)出。
（1）制動(dòng)功率（bhp，brake horse power）
在柴油機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上用水力測(cè)功器（電力測(cè)功器）測(cè)定輸出扭矩再計(jì)算出的功率。
（2）軸功率（shp，shaft horse power）
在柴油機(jī)裝船后，用傳遞式測(cè)功儀測(cè)得。
三、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)
（1）指示熱效率ηi
指示功的熱當(dāng)量與相應(yīng)消耗的燃料熱當(dāng)量之比。
若測(cè)得：柴油機(jī)每小時(shí)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(dāng)量為：b×hu/3600（kj/s;kw)
那么：ηi=3600pi/b×hu
（2）指示油耗率gi
指單位指示功率每小時(shí)燃油消耗量。
gi=b/pi（kg/kw·h）
指示熱效率與指示油耗率的關(guān)系：（成反比關(guān)系）
（3）有效燃油消耗率ge
每一千瓦有效功率每小時(shí)消耗的燃油量。
ge=b/pe（kg/kw·h）
ge的意義：
①評(píng)價(jià)不同形式柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性；
②用來(lái)計(jì)算航次載油量和油艙容積。
（4）有效熱效率ηe
曲軸有效功所消耗的熱量。
四、柴油機(jī)其他常用參數(shù)
表征柴油機(jī)機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷、基本結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化程度和排放性能的參數(shù)。
1、最高爆發(fā)壓加pz
表征柴油機(jī)機(jī)械負(fù)荷的主要參數(shù)之一。
pz↑——動(dòng)力性↑、經(jīng)濟(jì)性↑但過(guò)大→尺寸↑，笨重；
——應(yīng)力↑——變形、疲勞裂紋→可靠性、壽命↓；
——磨損↑;
——振動(dòng)噪音↑;
pz取值范圍：
非增壓機(jī)pz=6～8 mpa;
增壓低速二沖程機(jī)pz=7～15 mpa;
增壓中高速機(jī)pz=7～17 mpa.
2、排氣溫度tr
表征柴油機(jī)熱負(fù)荷的主要參數(shù)之一。用來(lái)衡量缸內(nèi)熱負(fù)荷大小和燃燒質(zhì)量，一般不大于550℃。
3、活塞的平均速度cm
cm↑→柴油機(jī)功率pe↑；
cm↑——機(jī)械負(fù)荷↑、熱負(fù)荷↑、磨損↑
解決辦法：
柴油機(jī)采用長(zhǎng)行程、低轉(zhuǎn)速，提高螺旋槳推進(jìn)效率。
4、程缸徑比s/d
是柴油機(jī)的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)之一。
1）s/d↑→曲柄半徑r↑→柴油機(jī)寬度、高度、重量↑；
2）s/d↑（一般轉(zhuǎn)速↓）→往復(fù)慣性力↓→機(jī)械負(fù)荷↓；
3）s/d↑→氣缸散熱面積↑→熱負(fù)荷↓（缸套熱負(fù)荷↑、缸蓋熱負(fù)荷↓）；
4）s/d↑，在同等壓縮比情況下，燃燒室容積va↑→混合質(zhì)量↑；
5）s/d↑→掃氣效果↓，對(duì)直流掃氣影響小，對(duì)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(dòng)↑。
5、強(qiáng)化系數(shù)pe•cm。
短行程柴油機(jī)：s/d≤2.5
長(zhǎng)行程柴油機(jī):2.5<s/d<3.0
超長(zhǎng)行程柴油機(jī)：s/d>3.0
6、壓縮比ε
表征柴油機(jī)受熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷兩方面的綜合強(qiáng)烈程度。
對(duì)性能影響很大的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
1）對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響
ε↑→經(jīng)濟(jì)性↑（ε＞12影響減弱），但ε↑↑→va↓對(duì)霧化、燃燒不利→經(jīng)濟(jì)性↓
2）對(duì)動(dòng)力性及機(jī)械負(fù)荷的影響——決定ε上限取值
ε↑→壓縮壓力p↑→爆發(fā)壓力pz↑&
柴油發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)“三漏”現(xiàn)象的原因及危害有哪些？
發(fā)電機(jī)廠家分享:交流發(fā)電機(jī)的工作原理是什么？
維修發(fā)電設(shè)備幾大原則
哪款柴油發(fā)電機(jī)組性價(jià)比較高---上柴篇
康明斯柴油發(fā)電機(jī)儀表盤(pán)的配置參數(shù)
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