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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)。
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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
則柴油機(jī)的有效功率為
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
式中 S——行程（m）。
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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)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
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
式中 V＝L·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
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階段
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額定凈功率
kW
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C0
(g/kW·h)
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HC
(g/kW·h)
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NOx
(g/kW·h)
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HC+NOx
(g/kW·h)
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PM
(g/kW·h)
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第三
階段
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Pmax>560
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3.5
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6.4
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0.20
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130≤Pmax≤560
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3.5
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4.0
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0.20
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75≤Pmax<130
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5.0
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4.0
|
0.30
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37≤Pmax<75
|
5.0
|
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4.7
|
0.40
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Pmax<37
|
5.5
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7.5
|
0.60
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第四
階段
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Pmax>560
|
3.5
|
0.40
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3.5,0.67①
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0.10
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130≤Pmax≤560
|
3.5
|
0.19
|
2.0
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0.025
|
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75≤Pmax<130
|
5.0
|
0.19
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3.3
|
|
0.025
|
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56≤Pmax<75
|
5.0
|
0.19
|
3.3
|
|
0.025
|
|
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37≤Pmax<56
|
5.0
|
|
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4.7
|
0.025
|
|
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Pmax<37
|
5.5
|
|
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7.5
|
0.60
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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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