柴油機(jī)的性能指標(biāo)頁(yè)P(yáng)PT課件

1、Chapter 1 柴油機(jī)的基本知識(shí)1-1 柴油機(jī)的工作原理1-2 柴油機(jī)的性能指標(biāo)1-3 柴油機(jī)的分類和發(fā)展JMI2 1-2 柴油機(jī)的性能指標(biāo)指標(biāo)的作用： 用來(lái)從總體上或從某一方面來(lái)判斷或衡量一臺(tái)柴油機(jī)的性能。 包括： 動(dòng)力性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、運(yùn)轉(zhuǎn)性指標(biāo)（冷起動(dòng)、加速性與加載性、排放性）、可靠性和耐久性指標(biāo)、重量和外形尺寸指標(biāo)等。 3 1-2 柴油機(jī)的性能指標(biāo)1. 動(dòng)力性指標(biāo)2. 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)3. 其他常用參數(shù)性能指標(biāo)4 1-2 柴油機(jī)的性能指標(biāo)性能指標(biāo)的分類：指示指標(biāo)有效指標(biāo)評(píng)價(jià)氣缸內(nèi)工作完善程度的指標(biāo)，考慮燃燒的完善程度和傳熱損失。在指示指標(biāo)的基礎(chǔ)上考慮了機(jī)械損失后，在柴油機(jī)輸出軸上所得到

2、的指標(biāo)。 柴油機(jī)的工作參數(shù)表征柴油機(jī)的機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷、基本結(jié)構(gòu)和強(qiáng)化程度的參數(shù)。 5 1. 動(dòng)力性指標(biāo)用以評(píng)價(jià)柴油機(jī)對(duì)外作功能力的指標(biāo)。動(dòng)力性指標(biāo)1. 1 平均指示壓力 pi1.2 指示功率Pi1.4有效功率Pe 1.5平均有效壓力 pe1.3機(jī)械效率m1.6 轉(zhuǎn)速和活塞平均速度 6 2. 柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)指示油耗率gi指示熱效率i有效油耗率ge有效熱效率e經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)7 柴油機(jī)性能指標(biāo)兩大類m8 1.1 平均指示壓力pi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。 Pi=Li / Vs (N/m2或pa) 作用： 用來(lái)比較不同類型和不同氣缸尺寸的氣缸工作容積的做功能力；評(píng)價(jià)氣

3、缸工作容積的利用程度。 Pi氣缸強(qiáng)化程度 ，工作循環(huán)完善程度。 影響Pi因素：（循環(huán)供油量和燃燒質(zhì)量） p12（1）（2）（3）（4）。 從柴油機(jī)工作循環(huán)完善的角度進(jìn)行分析。 判斷下列哪種情形的Pi高？為什么？ 增壓機(jī)與非增壓機(jī)；四沖程機(jī)與二沖程機(jī)；二沖程直流掃氣與彎流掃氣。 9 1.2 指示功率Pi定義： 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）。對(duì)既定柴油機(jī)而言，VS和m為定值，令 C= VS m /60000， C氣缸常數(shù)。 上式可表達(dá)為：Pi = C pi n im沖程數(shù) “四”取1/2;“二”取110 1.3 機(jī)械效率m1）機(jī)械損失 指作用在活塞上的指示功率傳遞到曲軸的（

4、有效功率）過(guò)程中所損失的功率。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： 摩擦損失活塞環(huán)與缸套之間最大 拖動(dòng)損失隨轉(zhuǎn)速而加大； 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）。11 1.3 機(jī)械效率m2）機(jī)械效率m m=（ Pi - Pm ）/ Pi =1- Pm / Pi 從上式可知：Pm m機(jī)械效率m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： n不變，負(fù)荷 m 。柴油機(jī)空載運(yùn)行，全部指示功消耗于摩擦損失， m = 0。 負(fù)荷不變，n 摩擦耗功 m 通常柴油機(jī)出廠時(shí)，廠家

5、以mn 的形式給出m值，可根據(jù)使用轉(zhuǎn)速和負(fù)荷查出m。12 1.4 有效功率Pe定義： 柴油機(jī)曲軸飛輪端單位時(shí)間所輸出的功。 Pe= Pi Pm = Pi m 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。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。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。一般BHP SHP。13 1.4 平均有效功率Pe定義： 柴油機(jī)曲軸飛輪端單位時(shí)間所輸出的功。 Pe= Pi Pm = Pi m 注：實(shí)際使用時(shí)， Pe 不是通過(guò)計(jì)算，而

6、是由測(cè)功器測(cè)出。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。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。一般BHP SHP。14 2.1 指示熱效率與指示油耗率1）指示熱效率i 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： i = 3600Pi / B Hu

7、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） 15 2.2 有效燃油消耗率與有效效率1）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/kWh） ge的意義：評(píng)價(jià)不同形式柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性； 用來(lái)計(jì)算航次載油量和油艙容積。 2）有效熱效率e 曲軸有效功所消耗的熱量。16 3. 柴油機(jī)其他常用參數(shù)3.1 最高爆發(fā)壓力pZ3.2 排氣溫度tr3.3 活塞的平均速度Cm3.4 行程缸徑比S/D3.5 強(qiáng)化系數(shù)peCm3.6 壓縮比3.7 重量指標(biāo)3.8 外形尺寸指標(biāo)表征柴油機(jī)機(jī)械負(fù)

8、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)。17 3.1最高爆發(fā)壓力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 = 68 MPa 增壓低速二沖程機(jī) pZ = 715 MPa 增壓中高速機(jī) pZ = 717 MPa 3.2 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。18 19 3.3 活塞的平均速度Cm Cm 柴油機(jī)功率Pe；但 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)

9、效率。 20 3.4 行程缸徑比 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)。 短行程柴油機(jī)：長(zhǎng)行程柴油機(jī)：超長(zhǎng)行程柴油機(jī)：21 3.4 行程缸徑比 S/D3.5 強(qiáng)化系數(shù) peCm 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。 取值參見表1-6 22 23 3. 6壓縮比對(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 經(jīng)濟(jì)性 （ 12影響減弱 ） ，但 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)荷的影響決定上限取值 壓縮壓力p 爆發(fā)壓力pz 動(dòng)力性 機(jī)械負(fù)荷、磨損 增壓機(jī)進(jìn)氣壓力 爆發(fā)壓力pz 已經(jīng)較高，故 ，避免pz 過(guò)高 。（隨技術(shù)和材料技術(shù)的 ， 已達(dá)1619） 3）對(duì)燃燒起動(dòng)性影響決定下限取值 壓縮壓力p 壓縮終點(diǎn)溫度 （柴油機(jī)考?jí)喝键c(diǎn)火） 起動(dòng)性。3.7 重量指標(biāo)通常以比重量來(lái)衡量。 比重量（gw）又稱單位功率重量，即： （kg/kw）2