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第七章柴油机的特性91题第一节船舶柴油机的工况和运转特性的基本概念11题考点1：船舶柴油机的运转工况5题1电力传动的船舶主机和发电副机按发电机工况运行。在这种工况下，为了保持电网电压稳定和一定的电流频率，由调速器控制柴油机保持恒速运转。它的功率随着航行条件的变化或船舶用电量的变化，可以从零变化到最大许用值。因此，柴油机的发电机工况是转速不变而功率随时发生变化的工况。2用来直接驱动螺旋桨的船舶主机是按螺旋桨工况运行的。在此工况下，柴油机按一定的转速将其功率通过轴系传给螺旋桨，螺旋桨在水中旋转产生推力克服船舶航行阻力使船保持航速。螺旋桨的吸收功率就等于主机发出的功率（忽略轴系的传递损失情况）。在螺旋桨工况下，柴油机发出的功率和其转速都是改变的。螺旋桨在工作时其吸收功率与转速的m次方成比例（Pp＝cnm）。通常在稳定运转时，螺旋桨吸收功率Pp与转速n的三次方成比例，即Pp∝n３。相应柴油机功率Pe与转速的关系可写成Pe＝cn３。我们把柴油机按此关系运转的工况称为柴油机的螺旋桨工况。3柴油机在此类工况下运行时，它的功率与转速之间没有一定的关系。柴油机的转速是由工作机械所需的速度决定的，而功率则由运行中所遇到的阻力决定。比如驱动调距桨的主机是根据不同的调距桨叶的角度在某一转速下要求不同的功率；驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机分别要求符合水泵或空压机的工况；即使直接驱动螺旋桨的主机，当航行条件和运行状态发生变化时（海面状况、气象条件、航区、装载、船舶污底以及船舶转向等），船舶阻力发生改变，通过螺旋桨影响主机的功率和转速。A1.柴油机转速不变而功率随时发生变化的工况，称为（）。A．发电机工况B．螺旋桨工况C．面工况D．应急柴油机工况B2.柴油机的功率随转速按三次方关系而变化的工况，称为（）。A．发电机工况B．螺旋桨工况C．面工况D．应急柴油机工况C3.柴油机在同一转速下可有不同输出功率，在同一功率下可有不同转速，这种工况称为（）。A．发电机工况B．螺旋桨工况C．面工况D．应急发电机工况C4.用于驱动应急空压机的柴油机工况为（）。A．发电机工况B．螺旋桨工况C．面工况D．应急柴油机工况B5.在船舶上按面工况工作的柴油机有（）。Ⅰ.主机Ⅱ.发电柴油机Ⅲ.驱动应急空压机的柴油机Ⅳ.应急发电机Ⅴ.救生艇柴油机A．Ⅰ＋Ⅱ＋ⅢB．Ⅰ＋Ⅲ＋ⅤC．Ⅰ＋Ⅲ＋Ⅳ＋ⅤD．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋Ⅳ＋Ⅴ第二节速度特性和速度特性参数分析20题考点1：速度特性的概念及试验标准11题将柴油机喷油泵油量调节机构固定在相当于标定转速下发出标定功率的供油位置上，然后，通过调节试验负荷，逐步改变柴油机的转速。在各个稳定转速下，测取对应的Pe、Me、Pe、be、tr、Pk、nT等参数值，由此得到的性能指标及工作参数随转速变化的规律即为全负荷速度特性，亦称外特性。全负荷速度特性的测量应遵循国家确定的统一试验标准。环境状况直接影响着柴油机的工作性能。我国国家标准规定的标准环境为：大气压力p0＝100kPa（或750mmHg），相对湿度Φ0＝30％，环境温度T0＝298Ｋ或25℃，中冷器冷却介质进口温度Tc0＝298Ｋ或25℃。对于“无限航区”的船用内燃机其标准环境应遵循国际船级协会（IACS）规定的环境状况：大气压力p0＝100kPa，相对湿度Φ0＝60％，环境温度T0＝318Ｋ或45℃，中冷器冷却介质进口温度Tex＝305Ｋ或32℃。标定功率指标准环境状况下，制造厂根据内燃机的用途和特点规定的标定转速下的有效功率（kW）。标定功率按不同用途分为：15min功率；1h功率；12h功率；持续功率。全负荷速度特性可表示为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功率。作为船舶推进柴油机（主柴油机），在实际使用时考虑到航行条件和船舶污底情况，为保证主机在各种运转条件下均能长期可靠运转，主机都留有适当的功率储备，即主机长期运转最大功率要低于标定功率一个值。我国船用柴油机标准规定，船用柴油机的超负荷功率为标定功率的110%（与之对应的转速为标定转速的103%），并且在12h运转期内允许超负荷运转1h。测定超负荷特性时，由于喷油泵油量调节机构固定在最大供油量位置上，气缸内的温度和压力都很高，致使机件受到很大的热应力和机械应力，柴油机处于超负荷状态下工作。因此，按超负荷特性工作的时间不能太长。如果将喷油泵油量调节机构固定在比标定功率油量小的各个位置上，然后通过上述方法分别测得柴油机的主要性能指标和工作参数随转速变化的关系，称为部分负荷速度特性。由于油量调节机构固定的位置不同，可测得若干条柴油机部分负荷速度特性曲线。B1.喷油泵油量调节机构固定在标定工况下供油位置上，用改变负荷的方法来改变转速，这样测得主要性能指标和工作参数随转速的变化规律，称为（）。A．超负荷速度特性B.全负荷速度特性B．全负荷速度特性C．部分负荷速度特性D．限制负荷速度特性C2.油泵油量调节机构固定在小于标定供油量的各个位置，用增加负荷的方法降低转速，这样测得的主要性能指标和工作参数随转速变化的规律，称为（）。A．超负荷速度特性B．全负荷速度特性C．部分负荷速度特性D．限制负荷速度特性B3.全负荷速度特性的测定必须遵守国家确定的统一试验标准，其中一个是（）。A．标准试验航区B．标准试验环境C．标准试验转速D．标准试验供油量D4.根据我国《钢质海船入级规范》规定，船用柴油机全负荷速度特性测定试验时所用的标定试验功率为（）。A．15h功率B．1h功率C．12h功率D．持续功率C5.根据我国船用柴油机标准规定，船用柴油机的超负荷功率为标定功率的（）。A．103%B．105%C．110%D．115%C6.在测定速度特性过程中，下列哪一个参数是不可改变的（）。A．转速B．负荷C．循环供油量D．转矩C7.在测定速度特性过程中，是通过改变（）来使柴油机转速发生变化，而得到其他参数的变化规律。A．供油量B．转速C．外负荷D．压缩比A8.对柴油机进行速度特性试验是为了（）。A．了解柴油机所具有的潜力B．了解柴油机的使用条件C．模仿柴油机的运行规律D．开发柴油机的运行潜力D9.按照规定，在柴油机超负荷运行的1h内，功率达到110%Pb不允许的现象是（）。A．超转速B．产生振动C．转速波动D．冒黑烟D10.不改变平均有效压力，而改变柴油机的转速，这种运转特性称为（）。A．推进特性B．负荷特性C．调速特性D．速度特性C11.通常，无法在船舶使用条件下测取的柴油机特性是（）。A．调速特性B．推进特性C．速度特性D．负荷特性考点2：柴油机按速度特性工作时主要工作参数的变化规律9题1．充量系数ηv当柴油机转速升高时，因进排气系统的流阻增大，充入气缸内的新鲜空气量减少；同时由于循环频率增大，气缸内壁面温度升高，会引起进入气缸内的空气温度升高，使得缸内新鲜空气量减少。所以转速升高，充量系数ηv是减小的。2．过量空气系数α在Δbi为定值时，α值取决于每循环充入气缸空气量ΔＧa。由于ΔGa＝Vs·ηv·γaVs为定值，而γa基本是不变的，所以ΔＧa及α的变化只取决于充量系数c的变化。其变化规律与ηv的变化规律基本相同。废气涡轮增压柴油机的情况有所不同，此时，ηv和γa均随转速变化。Δbi不变而n增加时，由于气缸排出的废气能量增加，使废气涡轮增压器输出的空气压力增加，从而提高了进入气缸的空气密度γa。当转速n升高时，虽然ηv呈下降趋势，但γa增大的幅度大于ηv减小的幅度，结果ΔＧa将随n升高而增大。因此，对废气涡轮增压柴油机来说，α随n升高而增大。3．指示热效率ηi影响柴油机指示热效率ηi的因素很多，主要是过量空气系数α、混合气形成质量和燃烧质量。对于一台技术状态良好的柴油机来说，影响ηi的最主要因素是过量空气系数α。试验证明，当柴油机按全负荷速度特性运行时，ηi随α增减而增减，相互间存在着正比的变化关系。尽管当n变化时，燃油的喷射、雾化、混合、燃烧情况以及气缸传热情况发生变化而对ηi产生影响，但试验结果表明除了过低转速外，在正常转速范围内这种影响很小。可以认为ηi随n变化的n变化的规律。因此，ηi-f（n）和α-f（n）两条曲线在形态上相似。4．平均指示压力Pi由Pi的定义：：pi＝Ｗi/Vs＝ΔbiＨu·ηi/AVs＝Ａ′Δbiηi。A′为常数。由于循环供油量变化很小，视Δbi＝常数。这样从上式可看出Pi基本上与ηi成正比。5．机械效率ηm由公式ηm＝1-Pm/Pi可知，机械效率ηm取决于平均机械损失压力Pm和平均指示压力Pi。其中Pm与n成直线关系，可用经验公式Pm＝a＋bn来表示。式中a、b因机型和使用条件而异。对于非增压柴油机，当n增大时，Pm增大，而Pi减小，使比值Pm/Pi增大，ηm则减小。对废气涡轮增压柴油机，当n增大时Pm和Pi同时增大。低增压柴油机Pm比Pi增大得快，使Pm/Pi增大，ηm减小；高增压柴油机Pm比PiPm/Pim增大。6．有效指标Pe、Me、Pe和be、ηe随转速n变化的规律由Pe＝Pi·ηm，在已知Pi、ηm随n变化规律后，可很方便地从二者乘积中找出Pe随n变化的规律。对于非增压柴油机，n增大时，Pi和ηm同时减小，所以Pe随n升高而减小；对于低增压柴油机，一般情况为Pe随n升高而减小，但减小幅度比非增压柴油机要小；对于高增压柴油机，Pe随n的升高而增大，但增大幅度并不太大。由Me＝cpe可知，Me和Pe可用不同的比例尺以同一条曲线来表示。由Pe＝cpen可知，在柴油机的正常转速范围内，Ｐe总是随n的增大而增大，对于高增压柴油机增大得更快些。B1.通常多数柴油机在下述某转速区，有效油耗率达到最低点（）。A．标定转速B．略低于标定转速C．略高于标定转速D．无规律A2.柴油机按速度特性工作，从理论上说，下列不变的是（）。A．平均有效压力B．转速C．外负荷D．功率A3.柴油机按速度特性工作时，其转速与功率之间的关系为（）。A．P∝nB．P∝n2C．P∝n3D．P∝n4D4.在转速不变的情况下，有效油耗率最高的负荷是（）。A．110%Pb的超负荷B．100%Pb的全负荷C．95%Pb的部分负荷D．50%Pb的部分负荷D5.柴油机按速度特性工作时，下列影响柴油机有效油耗率的正确说法是（）。A．柴油机负荷越低，其有效油耗率也越低B．柴油机负荷升高，其有效油耗率也增高C．柴油机负荷越高，其有效油耗率也越高D．全负荷时略低于标定转速时油耗率最低A6.在喷油量不变情况下，非增压柴油机从标定工况下转速下降，则曲轴的转矩将会（）。A．增加B．减小C．不变D．先增加后减小B7.在喷油量不变的情况下，废气涡轮增压柴油机从标定工况下转速下降，则过量空气系数将会（）。A．增加B．减小C．不变D．先减小后增加A8.增压柴油机按速度特性工作，当转速升高时，其过量空气系数的变化是（）。A．增加B．降低C．不变D．先减小后增加D9.下列关于机械效率ηm随柴油机工况的变化规律叙述中，错误的是（）。A．ηm随负荷最大而最大B．非增压机按高速特性工作时，ηm随转速升高而降低C．柴油机按推进特性工作时，ηm随转速升高而升高D．增压机按速度特性工作时，ηm随转速升高而降低第三节负荷特性和负荷特性参数分析12题考点1：负荷特性的概念4题柴油机负荷特性是指在转速保持不变的情况下，柴油机的各项主要性能指标和工作参数随负荷变化的规律。对柴油机负荷特性的研究，在实船柴油机管理中有着非常重大的意义。例如，发电副机和船舶上装有全制式调速器的主机，在设定转速不变的情况下，当负荷发生变化时其转速保持不变，可认为这些柴油机是按负荷特性工作的。负荷特性一般是在标定转速下测取的。为了更全面地了解柴油机特性，必要时可在低于标定转速的若干不同转速下测取负荷特性。负荷特性是标志柴油机动力性与经济性的基本特性。B1.不改变柴油机转速，而改变柴油机输出功率（或平均有效压力），这种运行特性称为（）。A．推进特性B．负荷特性C．调速特性D．速度特性C2.船舶发电柴油机运转时按（）工作的。A．速度特性B．调速特性C．负荷特性D．推进特性D3.对船用柴油机来说，（）必须测试其负荷特性。A．船用主机