Chapter1柴油機的基本知識§1-1柴油機的工作原理§1-2柴油機的性能指標§1-3柴油機的分類和發展JMIChapter1柴油機的基本知識§1-1柴油機的工作原2

§1-2柴油機的性能指標指標的作用：用來從總體上或從某一方面來判斷或衡量一臺柴油機的性能。包括：動力性指標、經濟性指標、運轉性指標（冷起動、加速性與加載性、排放性）、可靠性和耐久性指標、重量和外形尺寸指標等。

2§1-2柴油機的性能指標指標的作用：23

§1-2柴油機的性能指標1.動力性指標2.經濟性指標3.其他常用參數性能指標3§1-2柴油機的性能指標1.動力性指標2.經濟性指34

§1-2柴油機的性能指標性能指標的分類：指示指標有效指標評價氣缸內工作完善程度的指標，考慮燃燒的完善程度和傳熱損失。在指示指標的基礎上考慮了機械損失后，在柴油機輸出軸上所得到的指標。柴油機的工作參數表征柴油機的機械負荷、熱負荷、基本結構和強化程度的參數。4§1-2柴油機的性能指標性能指標的分類：指示指標有效指45

1.動力性指標——用以評價柴油機對外作功能力的指標。動力性指標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機械效率ηm1.6轉速和活塞平均速度

51.動力性指標——用以評價柴油機對外作功能力的指標。動56

2.柴油機的經濟性指標指示油耗率gi指示熱效率ηi有效油耗率ge有效熱效率ηe經濟性指標62.柴油機的經濟性指標指示油耗率gi指示熱效率ηi有效67

柴油機性能指標兩大類ηm7柴油機性能指標兩大類ηm78

1.1平均指示壓力pi定義：發動機每個工作循環，單位氣缸容積所做的指示功Li。Pi=Li/Vs(N/m2或pa)作用：

用來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；評價氣缸工作容積的利用程度。

Pi↑——氣缸強化程度↑，工作循環完善程度↑。影響Pi因素：（循環供油量和燃燒質量）p12（1）（2）（3）（4）。從柴油機工作循環完善的角度進行分析。判斷下列哪種情形的Pi高？為什么？增壓機與非增壓機；四沖程機與二沖程機；二沖程直流掃氣與彎流掃氣。81.1平均指示壓力pi定義：89

1.2指示功率Pi定義：

發動機在單位時間內氣缸內工質推動活塞所做的功（kW）。對既定柴油機而言，∵VS和m為定值，令C=VSm/60000，C——氣缸常數。∴上式可表達為：Pi=Cpinim——沖程數“四”取1/2;“二”取191.2指示功率Pi定義：對既定柴油機而言，∵VS和m910

1.3機械效率ηm1）機械損失——指作用在活塞上的指示功率傳遞到曲軸的（有效功率）過程中所損失的功率。機械損失的功率Pm作用在活塞上的指示功率傳遞到曲軸的過程中所損失的功率。包括：摩擦損失——活塞環與缸套之間最大拖動損失——隨轉速↑而加大；泵氣損失——僅發生在非增壓四沖程機。（增壓機不但不損失，反而增加規律；二沖程機無進排氣沖程，為零）。101.3機械效率ηm1）機械損失機械損失的功率Pm1011

1.3機械效率ηm2）機械效率ηmηm=（Pi-Pm）/Pi

=1-Pm/Pi

從上式可知：Pm

↑→ηm↓機械效率ηm影響因素：負荷、轉速、滑油溫度、冷卻水溫、安裝質量等。對同一臺柴油機而言：n不變，負荷↑→ηm

↑。柴油機空載運行，全部指示功消耗于摩擦損失，ηm

=0。負荷不變，n↑→摩擦耗功↑→ηm↓通常柴油機出廠時，廠家以ηm—n的形式給出ηm值，可根據使用轉速和負荷查出ηm。111.3機械效率ηm2）機械效率ηm機械效率ηm影響1112

1.4有效功率Pe定義：柴油機曲軸飛輪端單位時間所輸出的功。Pe=Pi–Pm=

Pi

ηm

注：實際使用時，Pe不是通過計算，而是由測功器測出。制動功率（BHP，BrakeHorsePower）——在柴油機試驗臺上用水力測功器（電力測功器）測定輸出扭矩再計算出的功率。軸功率（SHP，ShaftHorsePower）——在柴油機裝船后，用傳遞式測功儀測得。一般BHP＞SHP。121.4有效功率Pe定義：注：實際使用時1213

1.4平均有效功率Pe定義：柴油機曲軸飛輪端單位時間所輸出的功。Pe=Pi–Pm=

Pi

ηm

注：實際使用時，Pe不是通過計算，而是由測功器測出。制動功率（BHP，BrakeHorsePower）——在柴油機試驗臺上用水力測功器（電力測功器）測定輸出扭矩再計算出的功率。軸功率（SHP，ShaftHorsePower）——在柴油機裝船后，用傳遞式測功儀測得。一般BHP＞SHP。131.4平均有效功率Pe定義：注：實際使1314

2.1指示熱效率與指示油耗率1）指示熱效率ηi指示功的熱當量與相應消耗的燃料熱當量之比。若測得：柴油機每小時油耗量為B(kg/h)，查得：燃油的發熱值為Hu，一般取值為42700(kj/kg)。則：燃料的熱當量為：B×Hu/3600(kj/s;kW)那么：ηi=3600Pi/B×Hu2）指示油耗率gi指單位指示功率每小時燃油消耗量。gi=B/Pi（kg/kW·h）指示熱效率與指示油耗率的關系：（成反比關系）142.1指示熱效率與指示油耗率1）指示熱效率ηi1415

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消耗的燃油量。ge=B/Pe（kg/kW·h）

ge的意義：①評價不同形式柴油機的經濟性； ②用來計算航次載油量和油艙容積。2）有效熱效率ηe——曲軸有效功所消耗的熱量。152.2有效燃油消耗率與有效效率1）有效燃油消耗率ge1516

3.柴油機其他常用參數3.1最高爆發壓力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強化系數pe·Cm3.6壓縮比ε3.7重量指標3.8外形尺寸指標——表征柴油機機械負荷、熱負荷、基本結構、強化程度和排放性能的參數。163.柴油機其他常用參數3.1最高爆發壓力pZ3.1617

3.1最高爆發壓力pZ表征柴油機機械負荷的主要參數之一。

pZ↑——動力性↑、經濟性↑但過大→尺寸↑，笨重；——應力↑——變形、疲勞裂紋→可靠性、壽命↓；

——磨損↑

——振動噪音↑pZ

取值范圍：

非增壓機pZ=6～8MPa增壓低速二沖程機pZ=7～15MPa增壓中高速機pZ=7～17MPa173.1最高爆發壓力pZ表征柴油機機械負荷的主要參數之一173.2排氣溫度tr表征柴油機熱負荷的主要參數之一。用來衡量缸內熱負荷大小和燃燒質量，一般不大于550℃。18

3.2排氣溫度tr表征柴油機熱負荷的主要參數之一。181819

3.3活塞的平均速度Cm

Cm↑→柴油機功率Pe↑；但Cm↑——機械負荷↑、熱負荷↑、磨損↑解決辦法：——柴油機采用長行程、低轉速，提高螺旋槳推進效率。

193.3活塞的平均速度Cm1920

3.4行程缸徑比S/D——是柴油機的主要結構參數之一。1）S/D↑→曲柄半徑R↑→柴油機寬度、高度、重量↑2）S/D↑（一般轉速↓）→往復慣性力↓→機械負荷↓3）S/D↑→氣缸散熱面積↑→熱負荷↓（缸套熱負荷↑、缸蓋熱負荷↓）4）S/D↑，在同等壓縮比情況下，燃燒室容積Va↑→混合質量↑5）S/D↑→掃氣效果↓，對直流掃氣影響小，對彎流掃氣影響大（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↑。203.4行程缸徑比S/D——是柴油機的主要結構參數20短行程柴油機：長行程柴油機：超長行程柴油機：21

3.4行程缸徑比S/D短行程柴油機：長行程柴油機：超長行程柴油機：213.4213.5強化系數pe·Cm表征柴油機受熱負荷和機械負荷兩方面的綜合強烈程度。取值參見表1-622

3.5強化系數pe·Cm表征柴油機受熱負2223

3.6壓縮比ε對性能影響很大的結構參數。1）對經濟性影響ε↑→經濟性↑（ε＞12影響減弱

），但ε↑↑→Va↓

對霧化、燃燒不利→經濟性↓2）對動力性及機械負荷的影響——決定ε上限取值ε↑→壓縮壓力p↑→爆發壓力pz

↑→動力性↑→機械負荷、磨損↑增壓機∵進氣壓力↑→爆發壓力pz

已經較高，故↓ε，避免pz

過高。（隨技術和材料技術的↑，ε已達16～19）3）對燃燒起動性影響——決定ε下限取值

ε↓→壓縮壓力p↓→壓縮終點溫度↓（柴油機考壓燃點火）→起動性↓。233.6壓縮比ε對性能影響很大的結構參數。233.7重量指標——通常以比重量來衡量。比重量（gw）又稱單位功率重量，即：

（kg/kw）24

3.7重量指標——通常以比重量來衡量。比重量（gw）