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1、船舶动力装置推进特性实验指导书林 金 田 编陈景锋 审集美大学轮机工程学院二OO七年十月推进特性实验装置简介一、4135G柴油机结构及主要技术数据1、4135G柴油机结构简介4135G柴油机属于四冲程、非增压、直接喷射式高速柴油机，两缸共用一个气缸盖。气缸盖用高强度合金铸铁制造，其内部铸有油道，冷却水腔和螺旋气道，上面装有进、排气阀和喷油器等零件。活塞顶部有一个“W”形坑，与缸盖下部空间一起形成开式燃烧室，其第一道活塞环采用多孔镀铬工艺，提高了可靠性和使用寿命。机体采用隧道式结构，也用高强度合金铸铁制成。主轴承采用滚动轴承，其外圆与机体主轴承座孔过盈配合。曲轴为组合式结构，用螺栓连接各档曲拐的
2、盘形端面，组装成指定的曲柄排列形式的曲轴，并使之在工作转向上与发火顺序一致，曲拐用球墨铸铁制成。2、4135G柴油机主要技术数据气缸数4气缸直径（mm）135活塞行程（mm）140压缩比16.5持续功率（kW）53额定功率（kW）59额定转速（r/min）1500燃油耗油率（g/kWh）237滑油耗油率（g/kWh）3.2最大爆发压力（MPa）7.4平均有效压力（MPa）0.588发火顺序1-3-4-2曲柄旋转方向逆时针冷却方式水冷起动方式电起动3、4135G柴油机特性曲线（见图1）二、水力测功器结构原理及主要技术数据1、结构原理测功器主轴上装有两个背靠背的转子，转子与壳体上的定子组成一对偶件
3、，并相对运动，有一定压力的水从定子孔流入水腔，由于转子被发动机带动旋转，水被迫在水腔中强烈旋转，由于水的冲击、摩擦和剪切作用，发动机的机械能被转变为热能由水带走。同时因相对运动在定子产生力矩，在定子力矩作用下，使壳体绕支点摆动，通过力臂把受力传给高精定拉力传感器，将转换成电压变化。另外，转速传感器将转速转换成电压，两信号一起输入给电气控制系统，即可给出转速转矩、功率等测试值。负荷调节是靠调节进、出水量的大小来实现的，若出水阀门位置固定在某一位置时，进水阀门开大，进入测功器壳体内的水量增加，从而增加了椭圆形工作腔水量，即增大了吸收功率的能力。若进水阀门固定在某一位置时，出水阀关小，测功器壳体流出
4、的水量减少，也即增大了椭圆形工作水腔内的水量，增大了吸收功率的能力。2、水力测功器的主要技术参数测功器型号D350最高转速（r/min）4500最大功率（KW）257转矩测量精度0.5%转速测量精度2r/min转速稳定性0.25%出口水温70三、FC2000发动机自动测控系统1、FC2210智能油耗仪FC2210智能油耗仪是FC2000发动机自动测控仪系统中的一个子系统。采用一体化设计技术，油耗测量和显示仪表集于一体，可独立完成发动机燃油消耗的测量。FC2210智能油耗仪油路结构原理如图2所示，FC2210智能油耗仪面板如图3所示。图3 FC2210智能油耗仪面板图图2智能油耗仪油路结构原理图
5、FC2210智能油耗仪采用定时间测重量的方法。测量时间本实验设置36秒。接通电源后，下窗口显示36。供油部分通过一个常闭式二位三通电磁阀控制充油和放油过程。电磁阀在打开状态下，油箱直接向发动机供油，同时也向油杯供油。当油杯油面到上限2V时，电磁阀关闭，截断油箱向发动机供油，同时发动机所需的燃油由油杯供给。当油杯的油面到设定的某个位置时，上窗口同时显示每秒的油耗量。当测量完毕，下窗口记时为0 ，上窗口显示该次测量的平均油耗量（Kg/h）。仪器在任何油面都可进入测量，但如果油杯中的油量不够一次测量时，会自动转入充油，直到油箱充满后，油面有10秒的稳定期，此期间不会进入测油耗。2、FC2050显示驱
6、动单元 如图4所示为FC2050油门水门驱动单元面板。图4 FC2050油门水门驱动单元面板图可显示传感器输入的发动机冷却水温度、排气温度、机油温度、机油压力、转速，并把测功器上拉压传感器输入的信号转化为扭矩，自动计算显示发动机的每时刻的输出功率。并能通过按钮对水利测功器的水门和柴油机的油门进行控制。面板上的两个模拟表头，可以直观地看到水门和油门的实际开度大小。面板说明： 1、油门开度：发动机油门开度指示；2、油门“自动/手动”转换开关：此开关拨向“手动”位置，由油门电位器来调节油门开度；此开关拨向“自动”位置，由FC2010测控仪自动控制单元油门开度；3、油门给定电位器：手动时由此电位器来调
7、节油门执行器的开度；4、水门开度：测功机水门开度指示；5、水门“自动/手动转换开关：此开关拨向”手动位置，调节电位器来控制水门开度；6、水门给定电位器：手动时由此电位器来调节水门执行器的开度；7、9、10、12报警、控制参数设定键；8、报警指示：发动机温度、压力报警状态指示。当有报警时，“报警”指示灯同时亮；11、电源开关AC220V；13、显示窗口。2、 C2010发动机测控仪 图5为 FC2010发动机测控面板，基本功能键功能如下：如图5 FC2010发动机测控面板1、SET设置键，用于测量参数表定值、报警值、PID参数值的设定。 2、位移键（选项键），选择需要修改的项目。 3、数值增加键
8、，当项目选中后，增加该项目的数值。 4、数值减少键，当项目选中后，减少该项目的数值。 5、回车确认键，当项目修改完毕，确认该项目的修改。 6、FUM扩展功能键，主界面时可用于测量油耗的启动，当按下此键时，液晶显示屏“的油耗”会闪烁，表示测量油耗已经开始。 7、液晶显示屏显示测量、控制参数的设定值和测量包括转矩、转速、功率、油耗率、机油温度、机油压力、出水温度、排气温度、油门（或气门）开度。百分数、励磁电流（或水门）开度百分数。 8、M转矩设定、控制旋纽，设定、控制发动机转矩；当转动此旋钮。液晶显示屏上的转矩显示值是控制值，当停止旋转12秒后，恢复显示测量值。 9、M/n测功机恒转矩、油门恒转速
9、控制方式键。 10、M/P测功机恒转矩、油门位置控制方式键。 11、n/测功机恒转速、油门位置控制方式键。 12、转速设定旋纽设定、控制发动机转速；当转动此旋纽时，液晶显示屏上的转速的显示值是控制值，当停止旋转1-2秒后，恢复显示测量值。 13、n/M测功机恒转速、油门恒转矩控制方式键。 14、M-n测功恒转矩（设定转矩=Kn2）、油门位置控制方式键，即推进特性控制方式。 15、P1/P测功机恒位置、油门位置控制方式键。 16、P油门、励磁、水门位置调节旋纽，设定油门、励磁、水门位置；当转动此旋纽时，液晶显示屏上的油门或电流的显示值是控制值，当停止旋转12秒后，恢复显示测量值。 17、REMO
10、TE远程控制键，当键上方灯点亮时，指示本机处于远程控制状态；此时通过本机的面板控制操作无效，测控仪通过CAN网络协议受控制指令。 18、PRINT打印键。测量时，先调整水门和油门开度，使柴油机在测试点的功率、转速稳定运转后，按下6键，此时液晶显示屏的“油耗”会闪烁，表示测量油耗已经开始。当显示屏闪烁颜色变深表示开始正式测量，这时可记下柴油机的各项参数。经过36秒测量时间，油耗完成，显示屏不再闪烁，同时“油耗”屏显示此工作点的油耗率。这样可根据实验需要，测出柴油机的各项性能指标。液晶显示屏所显示的参数和FC2050显示驱动单元显示值一样。柴油机的推进特性实验大纲柴油机作为主机时是按螺旋桨的推进特
11、性工作时，在这种情况下，主机的功率和转速同时发生变化。掌握推进工况下柴油机各主要指标和参数随转速而变化的规律，将有助于轮机员科学管理柴油机。轮机员可随时将主机在运行中的实测数据与特性曲线上同转速下对应的数据作出比较和判断，以便查明主机的技术状态和船、机、浆的配合状态。一 、实验目的1、测取实验室台架条件下的柴油机推进特性曲线。2、了解柴油机按推进特性工作的各性能指标和主要参数随转速变化而变化的规律。二 、实验设备1、4135G高速柴油机（Pe=58.8kW,nb=1500r/min）;2、D350型水力测功器。3、FC2010发动机测控系统。三 、实验前准备1、按常规检查柴油机各系统。2、检查
12、水力测功器水箱水位，各油杯加油。3、按推进特性Pe=cn3的关系拟定五个运转点（如下表）Pe(kW)25%50%75%90%100%14.729.444.152.9258.8N(r/min)63%79.5%91%96.5%100%9451192.5136514501500四、实验步骤1、启动柴油机。并逐渐调节负荷与转速，调节柴油机油水系统的工作参数至最佳值，最后将柴油机稳定在标定工况下工作，即Pb=58.8kW ,nb=1500r/min。2、记录柴油机在此工况下稳定工作时的功率、转速、滑油温度和压力、冷却水温度、排气温度。3、测取燃油耗油率并记录。4、测完标定工况后，逐渐调节水门、油门，降低柴油机功率和转速。依次在各拟定的工况下实现柴油机的稳定工作，并记录和测取各拟定工况的上述参数。
