如果主机在全部使用转速范围内
都在等扭矩限制特性曲线以下工作，
则保证曲轴的机械负荷不超过允许值。
2.等排气温度限制特性 对热负荷的限制:
过量空气系数α,工作循环平均温度tm, 实际应用中α和tm难以直接 测取，以平均排气温度tr代替来表示热负荷。 等排气温度限制特性：
柴油机在各种转速下的排气温度值tr都等于或小于标定转速和标 定功率下的排气温度tr。
Fp=KFρnp２D4 Mp=KMρnp２D5
式中:ρ水的密度； D螺旋桨直径；np螺旋桨转速; KF推力系数； KM扭矩系数。
KF 、KM均为进程比λp的函数，与λp的关系由实验测得（KF,KM随λp
增大而减小;随λp减小而增大）。
螺旋桨水动力特性
进程比λp： 指螺旋桨每转一转实际产生的位移与螺旋桨直径D 之比。 λp＝vp／npＤ＝hp／Ｄ
各性能指标和工作参数随转速 (或负荷)变化的规律。
四、柴油机的限制特性
柴油机的限制特性： 限制柴油机在各种转速下的最大有效功率，使柴油机的机械负
荷和热负荷不超出为保证它可靠工作而规定的允许范围。 限制因素:
最高爆发压力pz、平均有效压力pe、曲轴转矩Me、过量空气系数 α、排气温度tr 以及涡轮增压器转速nＴ等参数。 常用限制因素:
航行阻力条件变化时螺旋桨特性的变化: 船舶工况是变化的，不同的航行条件下对应不同λp值，λp不同时，
同一转速下螺旋桨的扭矩和吸收功率相应有不同的值。
不同λp 值时螺旋桨功率与转速的关系曲线：
螺旋桨吸收功率等于主机功率: Ｐe= Pp＝Ｃnp3（kW）
柴油机的推进特性： 柴油机按照螺旋桨特性工作时,
全面了解柴油机特性,可在低于标定转速
的若干转速下测取负荷特性。
作用：
比较不同柴油机的性能或评价同一柴
油机的
结构设计改变或调整后的效果；
标定柴油机的功率；
绘制万有特性曲线(柴油机各种性能参数
相互关系的综合特性曲线）
柴油机负荷特性
三、推进特性
机、桨总应能量平衡 Pe＝Pp；Me＝Mp
根据螺旋桨理论,螺旋桨推力FP和扭矩MP与转速的关系：
Me、α和 tr 。
1. 等扭矩限制特性
柴油机在各种转速下的扭矩值Me 都等于或小于标定转速和标 定功率下的扭矩Mb。
Me=9550Pe/n ，Mb=9550Pb/nb; 如 Me=Mb， 则Pe=Pb/nb·n=cn 在Pe-n坐标系中的等扭矩限制特性线是通过坐标原点，斜率为c的 直线（如图直线2）。
主要内容： 一、船舶柴油机的工况 二、柴油机特性及其分类
一、船舶柴油机的工况 柴油机运转工况:
柴油机在各种不同条件下运转的工作状况(功率与转速)。
根据柴油机在船上应用时的不同条件，概括起来有三类工况：
1.发电机工况 2.螺旋桨工况 3.其他工况
1.发电机工况 转速不变而功率随时发生变化的工况。
2.螺旋桨工况 柴油机发出的功率和其转速都是改变的。 螺旋桨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Pp=cn3，相应柴油机功率与转速的关
度特性。
全负荷速度特性曲线-曲线3
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。
Pe——n
Me——n
1）测量应遵循统一试验标准: 标准试验环境状况和试验功率。
（1）我国国家标准规定的标准试验环境 - 大气压力：p0=100kPa 或750mmHg - 相对湿度：φ0=30% - 环境温度：T0=298K 或25℃ - 中冷器进口冷却介质温度： Tc0=298K 或25℃。
柴油机的限制特性是对机械负荷和热负荷两个方面的限制。 柴油机限制特性：
在标定转速nb 下降初期以转矩作为主要限制参数，后期则以排气 温度作为主要限制参数。
限制特性曲线：
五、柴油机的工作范围 为了使船用柴油机经济、稳定和可靠地工作并具有较长的寿命，
必须对运行时可能达到的功率Pe(或平均有效压力pe和转矩)和转速 n作适当的限制，即确定一个允许的运转范围。 1. 柴油机在各种转速下允许达到的最大功率 2. 柴油机在各种转速下的最小功率 3. 柴油机在各种负荷下可达到的最高转速 4. 柴油机在各种负荷下可能达到的最低转速
RTA
MC
二、CMCR/SMCR的确定需考虑因素 推进功率,螺旋桨效率,航行的机动性,功率和转速储备, 是否有轴
带发电机以及船舶的营运方式等。
MC RTA
式中：hp-螺旋桨每一转的进程；vp-船速。 λp随航行阻力条件变化，阻力条件一定,λp不变，则KF 、KM不变，推 力FP和扭矩MP为:
Fp=C1np ２ Mp=C2np２ 螺旋桨所需功率：
Pp=Mpnp/9550 可得出螺旋桨功率与转速的关系式:
Pp=Cnp3 (kW)
螺旋桨特性曲线: Pp- np， Mp- np的关系曲线。
系Pe=cn3，柴油机按此关系运转的工况称为螺旋桨工况。 3.其他工况
柴油机在此工况运行时，其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。
驱动调距桨的主机, 驱动应急救火泵或应急空压机的柴油机, 航行条件和运行状态发生变化时。
二、柴油机特性及其分类 1.柴油机特性 主要性能指标:
特性。
§ 8.2 柴油机特性
主要内容： 一、速度特性 二、负荷特性 三、推进特性 四、柴油机的限制特性 五、柴油机的工作范围
一、速度特性 将喷油泵油量调节机构固定在某一位置，改变柴油机负荷，使
转速变化，测得的柴油机主要性能指标和工作参数随转速变化的 规律。 分类： 1．全负荷速度特性（外特性）-曲线3 2. 超负荷速度特性-曲线2 3. 部分负荷速度特性-曲线4\5\6
平均有效压力pe、有效功率Pe、有效转矩Me、有效热效率ηe和有 效油耗率ge 等。 工作参数:
转速n、增压压力pk、最高燃烧压力pz、最高排气温度tr、增压器 转速nk 和涡轮机出口温度tT等。 柴油机特性：
柴油机主要性能指标和工作参数随运转工况变化的规律称为柴 油机特性。
这种变化规律的曲线形式称为柴油机特性曲线。
船用柴油机的允许运行区域
1-等排烟温度限制线 2-全负荷速度特性 3-等转矩限制线 4-超负荷速度特性 5-标定负荷调速特性 6-超负荷调速特性 7-标定转速 8-最低负荷速度特性 9-全负荷速度特性最低稳定转速 10-推进特性最低稳定转速 11-推进特性
§ 8.3 柴油机的选型和使用范围
主要内容： 一、柴油主机的选型区域 二、约定最大持续功率的确定需考虑因素
第8章 柴油机特性及选型
柴油机的特性反映出柴油机的动力性、经济性和使用性能，它 是柴油机固有的特性。
柴油机的应用场合和工作条件不同，其性能指标和工作参数有 很大的差异。
对柴油机特性进行研究是制造和使用柴油机的重要依据。
主要内容： §8.1 概述
§8.2 柴油机特性
§8.3 柴油机的选型和使用范围
§ 8.1 概述
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。
超负荷速度特性曲线-曲线2
Pe——n
Me——n
3. 部分负荷速度特性 如果将喷油泵油量调节机构固定在小于标定功率油量的各个位置
上，分别测得的柴油机的主要性能指标和工作参数随转速变化的关 系。
可测得若干条柴油机部分负荷速度特性曲线
一、柴油主机的选型区域(layout diagram) 主机选型应考虑柴油机性能方面的优化及船舶在整个使用期内
的主要运行工况。 每种型号的船用柴油主机都有选型区域,区域内任一工况点都可
被选为约定最大持续功率(CMCR或SMCR)。
约定最大持续功率: 指由船东和厂方商
定的在船上实际使用的 最大功率。
部分负荷速度特性曲线-曲线4、5、6
Pe——n
Me——n
二、负荷特性
在转速保持不变情况下,柴油机主要性能指标和工作参数随负荷变
化的规律。
试验时,先将柴油机调定在标定转速下稳定运转并保持转速不变,由
小逐渐增大柴油机负荷,在各负荷下分别测取柴油机主要性能指标
和工作参数并绘制成曲线,为负荷特性曲线。
负荷特性一般在标定转速下测取的,为更
转速下的有效功率(kW)。 按不同用途分为:
15min 功率; 1h 功率; 12h 功率; 持续功率。 我国：持续功率作为船用柴油机的标定功率； 国外：船用柴R-Maximun Continuous Ratings）
2．超负荷速度特性
船用柴油机的超负荷功率： 我国船用柴油机标准规定，超负荷功率为标定功率的110%（与
2.柴油机特性分类 Pe=Cpeni
式中， C和i 为结构参数。
按照运转参数pe和n把船用柴油机特性分为三类： 第一类:
平均有效压力pe不变，有效功率Pe随转速n改变而变化。 -速度特性。
第二类: 转速n保持恒定，通过改变平均有效压力pe来改变有效功率Pe。
-负荷特性。
第三类: 平均有效压力pe和转速n同时改变。这类特性以推进特性为典型
Pe——n
Me——n
1．全负荷速度特性（外特性）
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为全负荷速
（2） “无限航区”的船用内燃机标准环境遵循IACS规定的环境
- 大气压力：p0=100kPa 或750mmHg
- 相对湿度：φ0=60% - 环境温度：T0=318K 或45℃ - 中冷器进口冷却介质温度： Tc0=305K 或32℃。