【知识】柴油机与螺旋桨特性(一)
第九章柴油机的特性
4.最低转速限制
柴油机转速过↓→燃油雾化和混 合质量↓各种正时不合适→工作 不正常，不稳定。 最低稳定转速限制线如曲线9所 示。 当柴油机按推进特性（曲线11） 工作时，∵Pe＝cn3，转速↓→ 负荷迅速↓，在转速降低到某一 数值以后负荷将减小到最小负荷 速度特性所限制的数值以下，→ 柴油机运转不稳定。 柴油机在各种负荷下持续运转允 许的最低转速为曲线10所限制。
二、柴油机特性及其分类
柴油机的功率Pe Pe＝Cpen i，在柴油机一定时Pe＝C1pen ， 柴油机特性分为三类： 1.速度特性： 平均有效压力不变，有效功率Pe随转速n的变化规律； 2.负荷特性： 柴油机转速不变，有效功率Pe随平均有效压力pe （负荷） 的变化规律；——带发电机的副机按此规律工作。 3.推进特性： 柴油机有效功率随pe和n变化的规律；推进特性为其中典 型的规律。
螺旋桨特性曲线
在船舶稳定航行时（装载、气候、海面状况等都稳 定）， λp 基本不变为常数，根据 FP=K1ρnP2 D4 ， MP= K2 ρnP2D5 ， 则 推 力 和 扭 矩 可 表 达 为 ： FP=C1nP2 ，MP= C2 nP2。此时桨所需的功率，根据 p20公式可写成： PP= MP n / 9550，故：PP= CnP3 KW。 （桨吸收的功率与转速的3次方成正比，扭矩与转速 的平方成正比。）
3.部分负荷速度特性
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）。如图中的曲线4、 5、6所示。
第三节 负荷特性
测取负荷特性时，在改变外负荷的同时改 变每循环供油量，使n保持不变。从公式 Pe=Cpeni可看出这时有效功率Pe与平均有效 压力pe成正比（Pe=Bpe）。
船舶柴油机知识点梳理
上止点（1口0 是活塞在气缸中运动的最上端位置。
下止点（B.D.C）同上理。
行程（S）指活塞上止点到下止点的直线距离，是曲轴曲柄半径的两倍。
缸径（口）气缸内径。
气缸余隙容积（Vc）、气缸工作容积（Vs），气缸总容积（Va）、余隙高度Q页隙）。
柴油机理论循环（混合加热循环）：绝热压缩、定容加热、定压加热、绝热膨胀、定容放热。
混合加热循环理论热效率的相关因素：压缩比£、压力升高比入、绝热指数k （正相关）、初期膨胀比。
（负相关）。
实际循环的差异：工质的影响（成分、比热、分子数变化，高温分解）汽缸壁的传热损失、换气损失（膨胀损失功、泵气功工燃烧损失（后燃和不完全燃烧大泄漏损失（0.2%,气阀处可以防止，活塞环处无法避免）、其他损失。
活塞的四个行程：进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。
柴油机工作过程：进气、压缩、混合气形成,、着火、燃烧与放热、膨胀做功和排气等。
四冲程柴油机的进、排气阀的启闭都不正好在上下止点，开启持续角均大于180° CA （曲轴转角）。
气阀定时：进、排气阀在上下止点前后启闭的时刻。
进气提前角、进气滞后角、排气提前角、排气滞后角。
气阀重叠角：同一气缸的进、排气阀在上止点前后同时开启的曲轴转角。
（四冲程一定有，增压大于非增压）机械增压：压气泵由柴油机带动。
废气涡轮增压：废气送入涡轮机中，使涡轮机带动离心式压气机工作。
二冲程柴油机的换气形式：弯流（下到上，再上到下）、直流（直线下而上）。
弯流可分：横流、回流、半回流。
直流：排气阀、排气口。
横流：进排气口两侧分布。
回流：进排气口同侧，排气口在进气口上面。
半回流：进排气的分布没变，排气管中装有回转控制阀。
排气阀—-直流扫气：排气阀的启闭不受活塞运动限制，扫气效果较好。
弯流扫气的气流在缸内的流动路线长（通常大于2S）,新废气掺混且存在死角和气流短路现象，因而换气质量较差。
横流扫气中，进排气口两侧受热不同，容易变形。
但弯流扫气结构简单，方便维修。
【知识】柴油机与螺旋桨特性（二）
【知识】柴油机与螺旋桨特性（二）单元三柴油机的负荷特性1．概念：当转速保持不变时，柴油机的各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）随负荷的变化而变化的规律称为柴油机的负荷特性。
2．负荷特性曲线的制取①起动柴油机，逐步将转速升高到标定转速，并使之稳定运转一段时间。
②逐步增大外负荷至选定的不同负荷（25％、50％、75％、90％、100％、110％Nb），并分别在选定的不同负荷时稳定运转，待有关参数稳定后，测取并记录有关性能参数和运转参数。
试验中，每调节一次负荷，应同时改变调速手柄，使转速保持不变。
③将记录的性能参数和运转参数作为纵坐标，以Ne为横坐标绘制成曲线。
3．各性能参数随负荷变化的规律（1）有效功率Ne和指示功率Ni为过原点的直线。
（2）Ne增加，ηm增大，空车时ηm=0（3）Ne增加，ηi和α均降低。
（4）Ne增加，ηe先期增加，后期降低。
所以必在运转范围内出现最大ηe（be）。
单元四推进特性一、螺旋桨特性简介1．螺旋桨水动力特性根据螺旋桨理论，螺旋桨的推力FP和扭矩MP的公式为：FP=K1ρnP2D4 （9-1）MP=K2ρnP2D5 （9-2）式中：ρ——流体的密度，千克/米3；nP——螺旋桨转速，转/秒;D——螺旋桨直径，米；K1——推力系数；K2——扭矩系数。
由试验可知，推力系数K1和扭矩系数K均与螺旋桨的进程比λP 有关。
λP表示螺旋桨每转一转实际产生的位移VP/nP与直径D之比，即λP=VP/（nPD）。
在船舶稳定航行时，λP=常数，K1、K2均为定值，使螺旋桨吸收功率NP=CnP3，相应推力为FP=C1nP2 ，扭矩为MP=C2nP2 。
当转速n不变而VP降低时（如航行阻力增加），λP减小，K1、K2增加，即推力和扭矩都增加，相应的特性曲线均变陡（左移）。
当λP=0时，即n=0，VP=0，称系泊工况，此时K1、K2最大， FP和MP 也达到最大值。
船用柴油机螺旋桨工作原理
船用柴油机螺旋桨工作原理
船用柴油机螺旋桨是船舶动力系统中的关键部件，它主要负责推动船舶前进。
其工作原理如下：
1. 燃油供给：柴油机通过燃油系统供给燃油。
燃油经过过滤和预热后，进入燃烧室。
2. 燃烧：在燃烧室内，燃油与空气混合并被点火。
点火后，燃油燃烧释放热能，产生高温、高压燃气。
3. 活塞运动：燃气的膨胀作用将柴油机的活塞向下推动，使曲轴转动。
曲轴通过连杆与活塞运动形成机械能。
4. 传动装置：机械能通过传动装置传送到螺旋桨轴上。
通常，螺旋桨轴与柴油机的曲轴相连。
5. 螺旋桨工作：螺旋桨通过轴的转动将机械能转化为推进力。
螺旋桨上的叶片形状和角度设计使其在水中产生推进力，推动船舶前进。
6. 螺旋桨调节：为了满足船舶各种航行需求，螺旋桨可以根据需要进行调节。
调节通常通过控制柴油机的转速或舵角来实现。
总之，船用柴油机螺旋桨通过柴油机的燃烧作用，将产生的机械能传递给螺旋桨轴，进而转化为推进力，从而推动船舶前进。
柴油机的特性
柴油机的特性一．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以分成以下三类：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，功率可在零到最大值之间变化，其大小取决于用电情况。
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。
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。
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、有效扭矩、有效功率、有效耗油率、平均指示压力等。
运转中的这些柴油机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、最高爆发压力、增压压力等）随运转工况变化的规律称为柴油机的特性。
如果把这种变化规律在坐标轴上用曲线的形式表示出来，这种曲线即称为柴油机的特性曲线。
有了特性曲线，掌握了柴油机的特性，就可以合理利用柴油机的一系列特性，知道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。
对于特定的柴油机在运转中可能使柴油机有效功率发生变化的参数只有平均有效压力和转速，它们是两个可以互相独立的基本参数。
由此，根据平均有效压力和转速的变化情况可将柴油机的特性进行分类。
1．速度特性：当平均有效压力不变（测定时是将油量调节机构固定，平均有效压力在实际上是略有变化的），柴油机的性能参数随转速变化的关系。
2．负荷特性：当转速不变，定于某一设定值时，柴油机的性能参数随负荷（平均有效压力）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。
柴油机工况特性
一、柴油机工况
• 柴油机带动工作机械工作时，其性能必须 满足工作机械的要求。根据前面学过的知 识，柴油机的有效功率Pe与转速n和平均 有效压力pe之间存在如下的关系:
(kW)
• 对于既定的柴油机，在运行中能使有效 功率Pe发生变化的参数只有平均有效压 力pe和转速n。
二、柴油机的特性
• 各类柴油机，由于应用场合、使用条件等 不同，可以得到不同的柴油机特性。主要 有：负荷特性、速度特性、推进特性、调 速特性、限制特性等。
第四节 柴油机的负荷 特性
一、负荷特性曲线及其制取 二、负荷特性曲线分析
一、负荷特性曲线及其制取
• 负荷特性是指柴油机在转速固定不变时 ，其主要性能指标及工作参数随负荷而 变化的规律。将这些变化规律在平面直 角坐标图上表示出来，就叫负荷特性曲 线。
第五节 柴油机的速度特 性
将油量调节机构（油泵齿条或拉杆）固定在某一位置（每循环供油量不变）时，改变柴油机的外负荷， 使柴油机转速变化，这样测得的柴油机的主要性能指标和工作参数随转速n而变化的规律，叫柴油机的 速度特性。
第五节 柴油机的速度特 性
按油量调节机构固定的位置不同，柴油机的速度特性又可分为全负荷速度特性、超额负荷速度特性 和部分负荷速度特性。
• 但当Pe达Pb时，若再加大转速，因换气 质量恶化，使燃烧不良，因摩擦而引起的 机械损失也增大，因此使功率Pe又开始 随转速升高而下降。
⑵有效功率 Pe的变化情况
• 所以，全负荷速度特性曲线中Pe =f(n) 曲线反映了柴油机在不超过标定供油量的 条件下，各转速下所能发出的最大有效功 率。
• 柴油机装到实船上工作时，因机舱的环境 温度较高，排气管路长，阻力大以及各种 航行条件等因素的影响，如果仍要按试验 台上所测得的标定功率工作，柴油机必然 要超负荷。所以船舶主机在长期运转中所 使用的功率往往要比标定功• 其测取具体步骤如下： • ⑶将记录下柴油机的各性能参数，整理后
柴油机基础知识
第一章柴油机基础知识第一节柴油机概述燃机是一种复杂的能量转换机器。
随着技术水平的不断提高，各种类型燃机的构造及其布置也就各有差异。
往复活塞式燃机的基本构造，都由下列二个机构和五个系统所组成。
以柴油作燃料,当空气在气缸受压缩而产生高温，使喷入的柴油自然，燃气膨胀而作功的燃机，称为柴油机。
我国现生产柴油机的功率覆盖面为 2.2—47280KW，柴油机的气缸直径65—900mm，转速5.6—4400r/min。
特点：易于起动、操作维护方便、结构紧凑、体积小、重量轻、便于运输安装、经济性好、使用围广，是较理想的动力机械，广泛用作发电、船舶、排灌、汽车、拖拉机和工程机械等动力。
第二节柴油机分类按照工作循环分类：二冲程柴油机和四冲程柴油机；按照气缸数量分类：单缸柴油机和多缸柴油机；按照汽缸排列方式分类：立式、卧式、直列式、斜置式、V形、X形、W形、对置汽缸、对置活塞等；按照冷却方式分类：水冷柴油机和风冷柴油机；按照进气方式分类：自然吸气式和增压式；增压式可分为：低增压、中增压、高增压和超高增压等；按照曲轴转速分类：高速机、中速机、低速机；按照用途分类：固定式、移动式；第三节柴油机工作原理按照一定规律，不断地将柴油和空气送入气缸，柴油在气缸着火燃烧，放出热能，高温高压的燃气推动活塞作功，将热能转化成机械能。
四冲程柴油机的正常运转通过以下四个工作过程来完成;进气过程: 活塞由上止点移动到下止点，即曲轴的曲柄0°转到180°(活塞位于第一冲程上止点时，曲轴的曲柄位置定为0°)。
在这个冲程中，进气门打开，新鲜空气被吸入气缸。
压缩过程:活塞由下止点移动到上止点，即曲柄由180°转到360°。
在这个冲程中，气缸的气体被压缩;燃烧膨胀过程（工作过程）: 活塞再由上止点移动到下止点，即曲柄由360°转到540°。
在这个冲程中燃气膨胀做功，所以又称为工作冲程或做功冲程。
《船舶机桨及柴油机功率分析综述》
船舶机桨及柴油机功率分析综述
（一）船舶机桨间的相互作用
螺旋桨是在船后工作的，螺旋桨和船体成为一个系统，两者之间必然存在相互作用。
在船后工作的螺旋桨因受到船体的影响，故进入桨盘处的水流速度及其分布情况与敞水状态不同。
因此，船后螺旋桨与水流的相对速度不等于船速，螺旋桨发出的推力也不等于孤立船体所遭受的阻力。
利用三因次法将船模阻力数值转成实船的阻力值，得出实船在四桨工作时，随航速变化的船体阻力情况：
表2.1 四桨工作状态下，船体阻力随航速的变化情况(kN)
图2.1四桨工作时，随航速变化的船体阻力情况考虑船尾伴流对螺旋桨性能的影响，计算在船体不同航速下船尾螺旋桨的轴向力，转换得出船舶在不同航速下，不同方式的部分螺旋桨工作状态下的船舶阻力情况。
表2.2外桨工作，内桨锁定时，随航速变化的船体阻力情况(kN)
图2.2外桨工作，内桨锁定时，随航速变化的船体阻力情况
表2.3内桨工作，外桨锁定时，随航速变化的船体阻力情况(kN)
图2.3内桨工作，外桨锁定时，随航速变化的船体阻力情况
表2.4外桨工作，内桨自由旋转时，随航速变化的船体阻力情况(kN)
图2.4外桨工作，内桨自由旋转时，随航速变化的船体阻力情况表2.5内桨工作，外桨自由旋转时，随航速变化的船体阻力情况(kN)
图2.5内桨工作，外桨自由旋转时，随航速变化的船体阻力情况。
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【知识】柴油机与螺旋桨特性（一）
重点：柴油机特性的分类，速度特性和负荷特性。
难点：推进特性和限制特性。
单元一概述
一、柴油机的工况1．发电机工况转速恒定2．螺旋桨工况N=Cn3 3．其它工况转速和扭矩之间没有一定的关系。
二、柴油机特性的分类1．柴油机特性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。
2．目的（1）评价柴油机的性能（2）确定柴油机工况（3）分析影响特性的因素（4）检测柴油机的状态
三、柴油机特性的分类Ne=Cpeni 1)速度特性pe不变，n改变2)负荷特性n不变，pe改3)推进特性n和pe均改变化
单元二速度特性
1．概念：将喷油泵油量调节杆固定在某一位置，改变柴油
机外负荷以改变其转速，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等随
转速的变化规律。
根据喷油泵油量调节机构固定的位置不同，
有全负荷速度特性（亦称外特性）。
部分负荷速度特性和超
负荷速度特性。
2．全负荷速度特性（1）概念：将喷油泵油量调节杆固定在标定供油量位置，改变柴油机外负荷以改变
其转速，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等随转速的变化规律。
（2）标准环境状况：（3）柴油机功率的标定：我国国家标
准规定了内燃机标定功率分为15分钟功率、1小时功率、12小时功率、持续功率四级。
15分钟功率：柴油机允许连续运行15分钟的最大有效功率。
商船不允许使用这么大的
功率。
可作为军用车辆和舰艇的追击功率。
1小时功率：柴油机允许连续运行1小时的最大有效功率。
可作为商船的超
负荷功率。
是最大持续功率的110％。
1小时功率还可作为拖拉机、工程机械的最大使用功率。
12小时功率：柴油机允许连续运行12小时的最大有效功率。
可以作为拖拉机、工
程机械的正常使用功率。
持续功率：柴油机允许长期连期运
行的最大有效功率。
船舶柴油机就用它来标定功率，并同时
标定其相应转速。
我们通常所说的标定功率就是指这种功率，
标定工况就是指这种功率及其相应转速。
国外船用柴油机常
用的几种功率（工况）名称MCR：最大持续功率，同时标
有相应的转速。
原含义相当于国家标准的持续功率标定工况，
是设计选配螺旋桨的依据。
OR：超负荷功率工况。
其功率
为MCR功率的110％。
CSR：持续使用功率工况。
船舶正
常持久使用的功率工况。
CSR负荷定得比MCR小，留有一定的功率储备。
CSR是船舶计划船期，油耗的主要依据。
ERP：按推进特性的经济功率工况。
ERG：按负荷特性的经济功率工况。
（4）全负荷速度特性曲线的制取①起动柴油机，
逐步将转速升高到标定转速，热车再逐步增加负荷至标定功
率并使之在标定工况下稳定运转。
②将供油拉杆（或齿条）
固定，使供油拉杆保持在标定工况供油量位置上。
③以转速
为测量点，调节水力测功器以增加负荷，使柴油机在标定转
速和最低稳定转速之间的各个不同测量点上稳定运转。
同时
测量并记录柴油机在各转速下的性能参数（Me、Pe、ge、Tr等），每个点测两次。
④将记录的性能参数作为纵坐标，
以转速为横坐标绘制成曲线。
图9-2 6ESDZ75/160B型柴油机的全负荷速度特性3．超负荷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）。
并且在12h运转期内允许超负荷运转１小时。
4．部分负荷速度特性
三、速度特性的参数分析柴油机按速度特性工作时，喷油
泵供油量调节结构固定在相应位置上，此时可认为喷油泵供
油系数变化不大，即循环供油量基本不变。
此时有关参数的
变化规律如下：（1）n增加，充量系数φＣ降低。
（2）n增
加，非增压机过量系数α降低（φＣ降低），而增压机α增加（进气密度增加）。
（3）n增加，非增压机指示热效率ηｉ降低（与α成正比），而增压机ηｉ增加。
（4）n增加，非增压机平均指示压力Pi降低（与ηｉ成正比），而增压机Pi增加。
（5）n增加，非增压机和低增压机机械效率ηｍ降低
（ηm=1-Pm/Pi，n增加，Pm增大，而Pi降低），而高增压机ηｍ增加。
（6）n增加，非增压机平均有效压力Pe（Me）降低，增压机P e（Me）增加。
（7）n增加，非增压机和低增压机ηｅ降低，而高增压机ηｅ增加。
通常最大ηe（be）发生在低于nb的某一转速。
感谢阅读，这里是龙de船人。