柴油机的性能定义和技术数据

导读：为了选取用户更好地理解产品品质的全面性，一般利用柴油机技术数据来预判和衡量柴油机的性能。柴油机主要性能指标有发动机标定容量、耗油比、较大牵引力、连续作业时间、有效扭矩、高效功率、转速、有效燃油消耗率以及动力性指标、经济性指标、环境指标、可靠性指标和耐久性指标。康明斯公司在本文中主要介绍了包括柴发机组用的发动机动力性、经济性、重量和外形尺寸、排烟污染指标等数据。

（1）产品选型：为用户供应客观、量化的依据，帮助他们在不同品牌、规格的柴油机中选型较适合其特定需求（如动力性、经济性、可靠性）的产品。

（2）技术发展评估：使工程师和讨论人员能够清晰衡量技术进步，例如比较新旧两代机型或不同技术路线（如高压共轨vs传统泵喷嘴）在性能上的优劣。

（1）研发导向：性能指标是柴油机布置的核心目标。工程师围绕这些目标（如提高高效热效率、减少排放、提高升容量）进行燃烧装置、进气装置、燃油装置等关键部件的规划与匹配。

（2）性能平衡：柴油机的各项性能指标往往相互制约（如动力性与经济性、排放与油耗的“Trade-off”）。明确指标有助于在矛盾中找到较佳平衡点，实现整体性能较优。

（1）使用指导：指导操作者怎么样正确操作（如在什么负载区间运转较经济、较安全），以充分发挥柴油机性能并防范损害。

（2）状态监测与维保：通过定期检测运行参数（如容量、油耗、排烟温度、烟度等）并与标准技术参数对比，可以诊断柴油机的健康情况，预测故障，制定科学的维保计划。

（2）合规准入：排放、噪音等技术参数是柴油机必须满足的强制性法规要点。熟悉这些指标是产品合法上市和销售的前提。

  动力性指标是指柴油机对外做功能力，通常指容量、平均有效功率、平均有效压力、速度和活塞平均转速等。详细参数定义与计算公式如下

（3）有效功率Pe：指示容量减去消耗于内部零件的摩擦损失、泵气损失和驱动附件损失等机械损失容量之后，从发动机曲轴输出的功率。计算公式如下：

      如果柴油机主轴每分钟的速度为n，主轴每秒输出的高效功率为We，因为

  各种发动机的动力性能通常用平均有效压力P。来比较和评定。它是一个功用在活塞顶上的假想的大小不变的压力，它是活塞移动一个行程所做的功，等于每循环所做的高效功。有效功率也可用下式表示：

      式中 i——气缸数；Vs——汽缸作业容积（L）；Pe——平均有效压力（MPa）；n——发动机速度（r/min）；T——发动机的冲程数，对四冲程发动机T＝4，对二冲程发动机T＝2。

      可见Pe代表了单位汽缸作业容积所发出的有效功率。Pe是一个重要指标，它不仅说明工作循环进行得好坏，而且还包括了机械损失的大小，在相同的因素下，Pe值越高，发动机输出的高效功越多。Pe的数值，非增压柴油机为0.5～0.9MPa；增压柴油机为0.8～3.2MPa。

① 速度n：柴油机主轴每分钟的速度，单位为r/min。转速对柴油机性能和组成影响很大。各种分类柴油机操作速度范围各不相同。

② 活塞平均速度Cm：活塞在气缸中运动的转速是不断变化的，在行程中间较大，在止点附近较小，止点处为零。若已知柴油机速度n时，则活塞平均速度可由下式计算

      通常指柴油机的燃油消耗率和润滑油消耗率。

      其简称为耗油比，柴油机工作时，每KW小时所消耗油率的克数，单位为g/（kW·h）以指示功率计的每千瓦小时的燃油消耗率称为指示燃油消耗率，表示柴油机经济性的指示指标；高效燃油消耗率：高效功率计的每KW小时的燃油消耗率。表示柴油机经济性的高效指标。在柴油机产品说明中所指的燃油消耗率都是指有效燃油消耗率。测出扭矩Me和速度n，以及每小时燃油消耗量GT（kg/h）和有效容量Pe后，用下式求出有效燃油消耗率ge

      柴油机的ge值g/（kW·h）范围，高速柴油机：ge＝212～215；中速柴油机：ge＝197～235；低速柴油机：ge＝169～190。

      柴油机在标定工况时，每千瓦小时所消耗润滑油量的克数，单位为g/（kW·h）。

      柴油机的润滑油消耗率通常在0.5～4g/（kW·h）左右。柴油机的润滑油是在机内不断循环操作的，其消耗的起因详细是：柴油机在运行时润滑油经活塞窜入燃烧室内或由气阀导管流入汽缸内烧掉，未烧掉的则随废气排出；另外，有一部分润滑油在机油盘内雾化或蒸发，而由油底壳通气口排出。

      评价柴油机构成紧凑性和金属材料利用率的一项具体指标是柴油机的净重和外形尺寸。各种类别的柴油机对外形尺寸和重量的要点是不一样的。

      柴油机的净重指标通常以比毛重来衡量。比毛重（gw）又称单位功率毛重，是柴油机净重Gw与标定功率Pe的比值，即

      所谓重量是指不包括燃油、润滑油、水箱宝以及其他未直接装在内燃机本体上的附属设备与辅助装置的净重。比毛重的大小，除了和柴油机类型、组成、附件的品质有关外，还和所用材料和制造技术有关。

      其又称紧凑性指标康明斯柴油发电机组，是指柴油机总体部署紧凑程度的指标。通常以柴油机的单位体积功率来衡量。计算公式如下：

      单位体积功率Pv是柴油机的标定功率Pe与柴油机外廓体积V的比值，即

      式中，V＝L·B·H，其中L、B、H为柴油机的较大长柴油发电机十大品牌、宽、高尺寸。

      在柴油机的排气中含有数量不大，但非常有害的排放物。它们是一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氧化氮NO和二氧化硫SO2。这些燃烧产物排入大气，污染环境而且有害于人体健康，从而造成社会公害。随着环境保护意识的提高，对柴油机排气污染的限制也日益严格。我国已实施的国家标准（GB20891-2014）对非道路移动机械用柴油机排放的限制见表2-1。

对柴油机性能定义和技术要求的深入了解，如同掌握了评价其“能力、效率、品德和寿命”的通用语言和精确量尺。对制造者（工程师/企业）而言，它是设计、优化、测试和市场竞争的指南针；对操作者（使用者/业主）而言，它是选取、高效运营、科学维保和成本控制的基石；对监管者和社会而言，它是推动技术进步、节能减排、保护环境的法律和技术工具康明斯发电机价格一览表。因此，无论是从事相关行业的技术人员、管理人员，还是重型装置的操作者，掌握这些知识都是进行理性决策、实现较佳技术和经济效益的基本。