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柴油機(jī)的性能定義和技術(shù)指標(biāo)
發(fā)布時(shí)間:2022-12-28 21:11:38  ▏閱讀:

 

新聞主題

柴油機(jī)的性能定義和技術(shù)指標(biāo)

 

為了購買用戶更好地理解產(chǎn)品質(zhì)量的全面性,通常利用柴油機(jī)的一些主要技術(shù)指標(biāo)來判斷和衡量柴油機(jī)的性能。柴油機(jī)主要性能指標(biāo)有發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率、耗油率、最大牽引力、連續(xù)工作時(shí)間、有效扭矩、有效功率、轉(zhuǎn)速、有效燃油消耗率以及動(dòng)力性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)、可靠性指標(biāo)和耐久性指標(biāo)。康明斯公司在本文中主要介紹了包括柴油發(fā)電機(jī)組用的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、重量和外形尺寸、排氣污染指標(biāo)等數(shù)據(jù)。

 

NTA855康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)主視圖.png

NTA855康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)主視圖

 

 

1、動(dòng)力性指標(biāo)

 

動(dòng)力性指標(biāo)是指柴油機(jī)對(duì)外做功能力,一般指功率、平均有效功率、平均有效壓力、轉(zhuǎn)速和活塞平均速度等。

① 有效功率

柴油機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所做的功,功率的單位為kW,1kW=1000N·m/s。

② 指示功率

柴油機(jī)在氣缸中單位時(shí)間內(nèi)所做的功。

③ 有效功率Pe

指示功率減去消耗于內(nèi)部零件的摩擦損失、泵氣損失和驅(qū)動(dòng)附件損失等機(jī)械損失功率之后,從發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出的功率。

如果柴油機(jī)曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)速為n,曲軸每秒輸出的有效功率為We,由于

柴油機(jī)有效功率公式.png 

則柴油機(jī)的有效功率為

柴油機(jī)有效功率公式2.png 

式中 Me——有效扭矩。

④ 平均有效壓力

各種發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能通常用平均有效壓力P。來比較和評(píng)定。它是一個(gè)作用在活塞頂上的假想的大小不變的壓力,它是活塞移動(dòng)一個(gè)行程所做的功,等于每循環(huán)所做的有效功。

有效功率也可用下式表示

Ne=iVsPen/30T(kW)

式中 i——氣缸數(shù);

Vs ——氣缸工作容積(L);

Pe ——平均有效壓力(MPa);

n——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min);

T——發(fā)動(dòng)機(jī)的沖程數(shù),對(duì)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)T=4,對(duì)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)T=2。

于是

Pe=30TNe/iVsn

可見Pe代表了單位氣缸工作容積所發(fā)出的有效功率。Pe是一個(gè)重要指標(biāo),它不僅說明工作循環(huán)進(jìn)行得好壞,而且還包括了機(jī)械損失的大小,在相同的條件下,Pe值越高,發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有效功越多。Pe的數(shù)值一般如下:

非增壓柴油機(jī):0.5~0.9MPa;

增壓柴油機(jī):0.8~3.2MPa。

⑤ 轉(zhuǎn)速和活塞平均速度

轉(zhuǎn)速n

柴油機(jī)曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)速,單位為r/min。轉(zhuǎn)速對(duì)柴油機(jī)性能和結(jié)構(gòu)影響很大。各種類型柴油機(jī)使用轉(zhuǎn)速范圍各不相同。

活塞平均速度Cm

活塞在氣缸中運(yùn)動(dòng)的速度是不斷變化的,在行程中間較大,在止點(diǎn)附近較小,止點(diǎn)處為零。若已知柴油機(jī)轉(zhuǎn)速n時(shí),則活塞平均速度可由下式計(jì)算

柴油機(jī)活塞平均速度公式2.png 

式中 S——行程(m)。

 

NTA855康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)外形圖紙.png

NTA855康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)外形圖紙

 

 

2、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

 

一般指柴油機(jī)的燃油消耗率和潤滑油消耗率。

① 燃油消耗率

簡(jiǎn)稱耗油率:柴油機(jī)工作時(shí),每千瓦小時(shí)所消耗油量的克數(shù),單位為g/(kW·h)以指示功率計(jì)的每千瓦小時(shí)的燃油消耗率稱為指示燃油消耗率,表示柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的指示指標(biāo);有效燃油消耗率:有效功率計(jì)的每千瓦小時(shí)的燃油消耗率。表示柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性的有效指標(biāo)。在柴油機(jī)產(chǎn)品說明中所指的燃油消耗率都是指有效燃油消耗率。測(cè)出扭矩Me和轉(zhuǎn)速n,以及每小時(shí)燃油消耗量GT(kg/h)和有效功率Pe后,用下式求出有效燃油消耗率ge

柴油機(jī)燃油消耗率公式2.png 

柴油機(jī)的ge值g/(kW·h)范圍大致如下:

高速柴油機(jī):ge=212~215;中速柴油機(jī):ge=197~235;低速柴油機(jī):ge=169~190。

② 潤滑油消耗率

柴油機(jī)在標(biāo)定工況時(shí),每千瓦小時(shí)所消耗潤滑油量的克數(shù),單位為g/(kW·h)。

柴油機(jī)的潤滑油消耗率一般在0.5~4g/(kW·h)左右。柴油機(jī)的潤滑油是在機(jī)內(nèi)不斷循環(huán)使用的,其消耗的原因主要是:柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)潤滑油經(jīng)活塞竄入燃燒室內(nèi)或由氣閥導(dǎo)管流入氣缸內(nèi)燒掉,未燒掉的則隨廢氣排出;另外,有一部分潤滑油在曲軸箱內(nèi)霧化或蒸發(fā),而由曲軸箱通風(fēng)口排出。

 

3、重量和外形尺寸指標(biāo)

 

評(píng)價(jià)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊性和金屬材料利用率的一項(xiàng)主要指標(biāo)是柴油機(jī)的重量和外形尺寸。各種類型的柴油機(jī)對(duì)外形尺寸和重量的要求是不同的。

① 重量指標(biāo)

柴油機(jī)的重量指標(biāo)通常以比重量來衡量。比重量(gw)又稱單位功率重量,是柴油機(jī)凈重Gw與標(biāo)定功率Pe的比值,即

柴油機(jī)重量指標(biāo)公式2.png 

所謂凈重是指不包括燃油、潤滑油、冷卻水以及其他未直接裝在內(nèi)燃機(jī)本體上的附屬設(shè)備與輔助系統(tǒng)的重量。

比重量的大小,除了和柴油機(jī)類型、結(jié)構(gòu)、附件的質(zhì)量有關(guān)外,還和所用材料和制造技術(shù)有關(guān)。

② 外形尺寸指標(biāo)

又稱緊湊性指標(biāo),是指柴油機(jī)總體布置緊湊程度的指標(biāo)。通常以柴油機(jī)的單位體積功率來衡量。

單位體積功率Pv是柴油機(jī)的標(biāo)定功率Pe與柴油機(jī)外廓體積V的比值,即

柴油機(jī)尺寸體積公式.png 

式中 VL·B·H,其中L、B、H為柴油機(jī)的最大長(zhǎng)、寬、高尺寸。

 

4、排氣污染指標(biāo)

 

在柴油機(jī)的排氣中含有數(shù)量不大,但非常有害的排放物。它們是一氧化碳CO、碳?xì)浠衔颒C、氧化氮NO和二氧化硫SO2。這些燃燒產(chǎn)物排入大氣,污染環(huán)境而且有害于人體健康,從而造成社會(huì)公害。

隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng),對(duì)柴油機(jī)排氣污染的限制也日益嚴(yán)格。我國已實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB20891-2014)對(duì)非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排放的限制見表2-1。

表1 中國第三、四階段非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限制

階段
額定凈功率
kW
C0
(g/kW·h)
HC
(g/kW·h)
NOx
(g/kW·h)
HC+NOx
(g/kW·h)
PM
(g/kW·h)
 
第三
階段
Pmax>560
3.5
 
 
6.4
0.20
130≤Pmax≤560
3.5
 
 
4.0
0.20
75≤Pmax<130
5.0
 
 
4.0
0.30
37≤Pmax<75
5.0
 
 
4.7
0.40
Pmax<37
5.5
 
 
7.5
0.60
 
 
第四
階段
Pmax>560
3.5
0.40
3.5,0.67
 
0.10
130≤Pmax≤560
3.5
0.19
2.0
 
0.025
75≤Pmax<130
5.0
0.19
3.3
 
0.025
56≤Pmax<75
5.0
0.19
3.3
 
0.025
37≤Pmax<56
5.0
 
 
4.7
0.025
Pmax<37
5.5
 
 
7.5
0.60

 ① 適用于可移動(dòng)式發(fā)電機(jī)組用Pmax>900kW的柴油機(jī)。


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