項目6負荷特性在轉速保持不變的情況下，柴油機的主要性能指標和工作參數隨負荷變化的規律。項目6負荷特性在轉速保持不變的情況下，柴油機的主要1柴油機負荷特性是指在轉速保持不變的情況下，柴油機的各項主要性能指標和工作參數隨負荷變化的規律。負荷特性是在試驗臺上或實船條件下測取的。試驗時，先將柴油機調定在標定轉速下穩定運轉并保持轉速不變，然后由小逐漸增大柴油機負荷。在各負荷下分別測取柴油機的主要性能指標和工作參數(be、tr、ηm、α、pk、pz、Pi、Pe、ηi等)并繪制成曲線，即為負荷特性曲線。對柴油機負荷特性的研究，在實船柴油機管理中有著非常重大的意義。例如，發電副機和船舶上裝有全制式調速器的主機，在設定轉速不變的情況下，當負荷發生變化時其轉速保持不變，可認為這些柴油機是按負荷特性工作的。柴油機負荷特性是指在轉速保持不變的情況下2負荷特性一般是在標定轉速下測取的。為了更全面地了解柴油機特性，必要時可在低于標定轉速的若干不同轉速下測取負荷特性。負荷特性是標志柴油機動力性與經濟性的基本特性。可用于：比較不同柴油機的性能或評價同一柴油機的結構設計改變或調整后的效果；標定柴油機的功率；繪制萬有特性曲線(柴油機各種性能參數相互關系的綜合特性曲線)。柴油機按負荷特性工作時，意味著轉速不變而只改變噴油泵的循環供油量，即當外界負荷變化時，柴油機改變循環供油量使輸出功率改變。因此，表征Pe和pe關系的公式可簡化成Pe=Bpe，而pe可認為只與循環供油量有關。圖7-5是典型的柴油機負荷特性，圖中可看出各個性能參數隨負荷pe變化的規律。負荷特性一般是在標定轉速下測取的。為了更3（1）有效功率和指示功率

有效功率是通過原點，有一定斜率的直線。

指示功率是一條近似平行于有效功率的直線。（2）機械效率當有效功率等于0時候，機械效率等于0；機械效率隨有效功率的增大而增大，增大率隨負荷的增大而減小，在高負荷時，幾乎看不出機械效率隨有效功率的變化而變化。圖7－5柴油機負荷特性（1）有效功率和指示功率圖7－5柴油機負荷特性4（3）指示熱效率如前所述，指示熱效率主要取決于過量空氣系數、混合氣形成質量和燃燒質量。由于過量空氣系數隨有效功率降低而增大，因此指示熱效率也隨著有效功率的降低而增大，只是當有效功率降低到某一較低值時，指示熱效率不再增大。（4）有效指標（有效熱效率和有效耗油率）（3）指示熱效率5課題二速度特性課題二速度特性6油量調節機構固定，改變外負荷，在這種條件下測得的柴油機性能指標和工作參數隨轉速變化的規律，分為：1）全負荷速度特性

（在標定工況油格）2）超負荷速度特性

（在超負荷工況油格）

（110%Pb,103nb）3）部分負荷速度特性

（在比標定油格小的油格）測取特性應遵循相應標準環境標準

功率標準特性測取Pe——nMe——n油量調節機構固定，改變外負荷，在這種條件下測得1）全負荷速度7一、1全負荷速度特性(外特性)將柴油機噴油泵油量調節機構固定在相當于標定轉速下發出標定功率的供油位置上，然后，通過調節試驗負荷，逐步改變柴油機的轉速。在各個穩定轉速下，測取對應的pe、Me、Pe、be、tr、pk、nT等參數值。由此得到的性能指標及工作參數隨轉速變化的規律即為全負荷速度特性，亦稱外特性。全負荷速度特性的測量應遵循國家確定的統一試驗標準。一個是標準試驗環境狀況，一個是試驗功率。環境狀況直接影響著柴油機的工作性能。我國國家標準規定的標準環境為：大氣壓力p0＝１００kPa（或750mmHg）,相對濕度φ0＝３０％，環境溫度T0＝２９８Ｋ或25℃，中冷器進口冷卻介質溫度Tc0=298Ｋ或25℃。對于“無限航區”的船用內燃機其標準環境應遵循國際船級協會(IACS)規定的環境狀況：大氣壓力p0＝１００kPa,相對濕度φ0＝6０％，環境溫度T0＝31８Ｋ或45℃，中冷器冷卻介質進口溫度Tex＝305Ｋ或32℃。一、1全負荷速度特性(外特性)8標定功率指標準環境狀況下，制造廠根據內燃機的用途和特點規定的標定轉速下的有效功率(kW)。國標中規定：標定功率按不同用途分為：15min功率；1h功率；12h功率；持續功率。我國《鋼質海船入級與建造規范》(1996年)規定持續功率作為船用柴油機的標定功率。國外船用柴油機的最大持續運轉功率MCR(MaximunContinuousRatings)即為標定功率。速度特性試驗前，柴油機要經過試車、磨合、調整和排除故障，將配氣、供油定時調至最佳值，各缸功率平衡，使柴油機具有良好的技術狀態，然后進行特性試驗。試驗時，要保持柴油機穩定運轉，冷卻水、潤滑油的壓力、溫度也要調整在最佳狀態。測定時，試驗機先開空車，緩慢加速至標定轉速nb，通過測功器逐漸增加外負荷，同時通過調速器增加循環供油量，使柴油機在標定轉速nb下發出標定功率Pb。此時測量并記錄相應的各參數值。然后將油量調節機構與調速器分離并加以固定，逐漸增大柴油機的外負荷，以降低柴油機轉速，使柴油機在標定轉速nb和最低穩定轉速nmin之間若干點上穩定運轉。同時測取并記錄對應各轉速下的各個參數。最后以各性能參數作為縱坐標、轉速為橫坐標，將記錄的參數(包括計算值)在坐標系中標繪。繪出的曲線即全負荷速度特性曲線，如圖中曲線3所示。標定功率指標準環境狀況下，制造廠根據內燃機的9柴油機速度特性Pe－n和Me－n的關系

柴油機速度特性Pe－n和Me－n的關系10全負荷速度特性可表示為柴油機在不超過標定供油量的條件下，各轉速下所能發出的最大功率。作為船舶推進柴油機(主柴油機),在實際使用時考慮到航行條件和船舶污底情況，為保證主機在各種運轉條件下均能長期可靠運轉，主機都留有適當的功率儲備，即主機長期運轉最大功率要低于標定功率一個值。全負荷速度特性可表示為柴油機在不超過標定供油量11二、超負荷速度特性和部分負荷速度特性我國船用柴油機標準規定，船用柴油機的超負荷功率為標定功率的110%(與之對應的轉速為標定轉速的103%)，并且在12h運轉期內允許超負荷運轉1h。測定超負荷特性時，首先使柴油機在標定轉速nb下穩定運行，然后，通過測功器來增加柴油機的外負荷，并同時加大供油量，使之達到超負荷功率和相應的轉速。此時把噴油泵油量調節機構固定，逐漸增加柴油機的外負荷，使柴油機在低于超負荷功率對應轉速的若干個不同的轉速下穩定運行，并測量、記錄各轉速下的各項柴油機性能指標和工作參數。最后根據所測數據在坐標圖上標繪超負荷速度特性曲線，如圖中曲線2所示。二、超負荷速度特性和部分負荷速度特性12該曲線顯示了柴油機在各種不同的轉速下可能達到的最大功率。在這種情況下，柴油機工作時，由于噴油泵油量調節機構固定在最大供油量位置上，氣缸內的溫度和壓力都很高，致使機件受到很大的熱應力和機械應力，柴油機處于超負荷狀態下工作。因此，按超負荷特性工作的時間不能太長。如果將噴油泵油量調節機構固定在比標定功率油量小的各個位置上，然后通過上述方法分別測得柴油機的主要性能指標和工作參數隨轉速變化的關系，稱為部分負荷速度特性。由于油量調節機構固定的位置不同，可測得若干條柴油機部分負荷速度特性曲線，如圖中曲線4、5和6所示。該曲線顯示了柴油機在各種不同的轉速下可能達到13三、速度特性的參數分析

柴油機按速度特性工作時，噴油泵油量調節機構固定在相應的位置上，噴油泵的有效行程是不變；如果僅根據油泵柱塞的幾何運動規律來看，每循環供油量是不變的。若平均有效壓力只隨循環供油量改變而變化，則平均有效壓力與轉速的關系應該是一水平直線，有效功率與轉速的關系也應該是一條斜直線，但是事實上并非如此。三、速度特性的參數分析14

實際上有如下因素影響：

（1）每循環進氣量與n有關。2）熱態狀與n有關。（3）指示效率的變化。（4）每循環噴油量也與n有關。定時，因此，pe是變化的。實際上有如下因素影響：151.充量系數當柴油機轉速升高時，因排氣系統的流阻增加，充入氣缸內的新鮮空氣量減少；同時由于循環頻率增大，氣缸內壁面溫度升高，會引起進入氣缸內的空氣溫度升高，使得缸內新鮮空氣量減少。所以轉速升高，充量系數是減少的。2.過量空氣系數對于非增壓柴油機：過量空