柴油机的性能指标很多,但对于柴油机的使用者,需要了解和掌握的指标主要是动力性能指标、经济性能指标以及运转性能指标等。
①动力性能指标主要包括:转矩、功率和转速等。这些指标直接关系到柴油机(或设备)的使用效果和运行状态。是柴油机使用者必须首先掌握的指标之一。
②经济性能指标主要包括:耗油量、耗油率等。这些指标关系到柴油机(或设备)运行时的经济效果,即是否省油等直观问题。
③运转性能指标主要包括:冷起动性能、噪声、排放指标及可靠性等。
(1)柴油机的转速。柴油机要实现连续不断的工作循环,必须有一个在单位时间内做功次数的指标。一般使用每分钟内曲轴旋转的圈数来表示,即转速。此数值越大,表示单位时间内柴油机做功的次数越多,柴油机的输出功率就越大。大功率柴油机的转速每分钟仅数百转,而中等功率柴油机的转速一般在2500r/min以下,小功率柴油机的转速可达3000r/min以上。柴油机转速一般有下列四种状况:
①额定转速或标定转速:最大油门时,允许柴油机全负荷工作的最高转速,在此转速下,柴油机可以根据功率标定情况适时运转。
②最高空转转速:最大油门时,柴油机不带负荷时的最高转速。一般高出额定转速5%-10%。在此转速下,柴油机运转时间不能超过1-2min。
③最低稳定转速:柴油机不带负荷时可以稳定运转的最低转速。在此转速以下,柴油机运转不平稳且容易熄火。
柴油机转速越高,柴油机各零部件受到的力矩也越大,对零部件材质的要求也越高。因此,为了保证柴油机有一定的使用寿命,柴油机的转速不能无限制的提高。
④柴油机的工作转速:同型号的柴油机用途不同,其工作转速也不同。车用一般为高速,工程机械用一般为中高速,农业机械和固定用途一般为中低速。
(2)柴油机的有效转矩。柴油机飞轮上对外输出的扭力矩,叫做有效转矩,简称转矩,用字母Me表示,单位为N·m。它是指燃料在气缸内与空气混合后燃烧产生的热量,使气体膨胀做功所产生的旋转力矩,克服各部分摩擦阻力矩和驱动各辅助装置(如喷油泵、冷却液泵、充电用发电机等)所消耗的转矩后,最后所能提供使用的转矩。
设备底盘所需的力传到飞轮上,成为阻碍飞轮转动的反转矩,通常称为柴油机的负荷。在实际工作中,柴油机输出的转矩与柴油机的负荷相等。
(3)柴油机的有效功率。柴油机单位时间内对外所做的功,叫做有效功率,简称功率,用字母Ne表示,单位为kW。通常把在1s内做1000N·m的功称为1kW。柴油机的功率与转矩、转速的关系如下:
功率(Ne)=(Mexn)/9545.45
从关系式中可以看出:在功率一定的情况下,转速低时转矩大,转速高时转矩小。柴油机在实际工作中,飞轮传出的转矩应与外界负荷相等。也就是说,如果柴油机的负荷增加,则转矩也相应增加,这时柴油机的转速降低;如果柴油机的负荷减小,则转矩也相应减小,这时柴油机的转速升高,如图所示。