内燃机的型式试验

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1、M71内燃机的型式试验（215年1通则2月）1.1 内燃机的型式认可包括审图、规格认可、生产符合性、型式试验大纲认可、发动机型式试 验、试验结果评审和型式认可证书的签发。型式认可证书有效期最长为5年。发动机及部件的审图 和规格认可在其他统一要求中予以规定。1.2 就本统一要求而言，下列定义适用：低速发动机系指额定转速小于300 r/min的柴油机。中速发动机系指额定转速不小于300 r/min但小于1400 r/min的柴油机。高速发动机系指额定转速不小于1400 r/min的柴油机。2 目的2.1 本统一要求中规定的型式试验应能代表发动机制造商规定的典型可预见的工作负荷，并涵盖 因疲劳分散和

2、合理预见的营运老化而需要的裕量。2.2 本统一要求适用于：- 承受高周疲劳（HCF）的部件，例如连杆、凸轮、滚轴和弹簧调谐阻尼器，这些部件可能因高 喷射压力、气缸最大压力等产生较高应力。- 承受低周疲劳（LCF）的部件，例如“热”部件，这些部件经常承受诸如空载-满载-空载（陡 坡）频繁交替的负荷变化。- 报警系统所设定的发动机工作限值，例如在最低许用油压和/或最高许用进油温度条件下以最 大许用功率运行。3 有效性3.1 对拟安装在入级船舶上的每一新型发动机均要求进行型式试验。3.2 对于在任一制造地点对某一特定机型发动机进行的型式试验，可以适用于许可证持有者或许 可证颁发者制造的所有同类型发动

3、机，前提是每一制造地点均为船级社所接受。3.3 发动机机型按下列要素定义：- 缸径和冲程- 喷油方式（直接或间接喷油）- 阀和喷油操作（通过凸轮或电控）注:1 IACS船级社应对2016年7月1日或以后申请发证的发动机统一实施UR M71要求。燃料种类（液体、双燃料、气体）-工作循环（4 冲程、2 冲程）- 涡轮增压系统（脉冲或定压）-吸气冷却系统（例如有或无中间冷却器）-气缸排列方式（直列或 V 形 ） 1）-气缸功率、转速和气缸压力 2）注：1） 对具有不同气缸数的一系列发动机只需作一次型式试验。但是，对直列发动机的型式试验不一 定总能覆盖V形发动机。各船级社可自行决定对V形发动机是否要求

4、单独进行型式试验。另一 方面，V形发动机的型式试验覆盖直列发动机，除非制动平均有效压力较高。曲轴轴向振动、采用凸轮轴驱动时的扭转振动和曲轴等随气缸数量不同而变化很大，可能影响 型式试验机型的选择。2）发动机按试验的额定功率和压力进行型式认可（100%对应于MCR）。 如果能提交在100%功率级别下成功营运经验方面的文件证据，可允许在业经型式试验的发动机 基础上，增加最大燃烧压力或平均有效压力或转速（如业经设计认可 仅需曲轴计算书和曲轴图纸（如经修改）。），而不必进行新的型式 试验，但增加幅度应在如下范围内：- 最大燃烧压力的5%，或- 平均有效压力的5% ，或- r/min 的 5%。如果最大

5、功率的增加不超过10%，可允许增加最大认可功率而不必进行新的型式试验，前提 是能提交工程分析和在类似应用领域中成功营运经验的证据（即使该应用未分级）或内部试 验的文件记录，且在业经型式试验的发动机基础上的增加幅度应在如下范围内：- 最大燃烧压力的10%，或- 平均有效压力的10% ，或-r/min 的 10%。降功率的发动机如果发动机业经设计认可，且 A 阶段内部试验记录的额定功率高于经型式试验的发动机的额 定功率，则在提交下列扩展交付试验报告后，可将型式认可扩展至增加的功率 / 最大爆发压 力/转速：- 超速试验（仅在已提高额定转速的情况下）- 额定功率，即 100%扭矩和 100% 转速时

6、的 100%输出（对应于负荷点 1， 2），测量间隔之 间连续运转1 小时- 100%转速时的最大许用扭矩（通常为110%）（对应于负荷点 3），或按照螺旋桨名义特 性曲线的最大许用功率（通常为110%）和转速（对应于负荷点3a），运行0.5h- 最大许用转速下的100%功率（对应于负荷点2）,运行0.5h整合试验 对于单独认可的子系统（例如涡轮增压机、发动机控制系统、双燃料、废气处理等），可通 过整合试验证明整个机械、液压和电子系统的反应与预期一致。设计者/许可证颁发者应提出 相应的试验范围，并考虑到对发动机的影响。4 安全防护措施4.1 进行任何试验前，制造商/船厂应提供用于保障现场人员安

7、全的所有相关设备，这些设备应能 够操作，并应经验证其能正确运转。4.2 本条特别适用于曲轴箱爆炸保护、超速保护以及任何其他停机保护措施。4.3 试验前还应进行高压燃油管护套检查和管道接头的适当筛查（按M71.8.9消防措施的要 求）。4.4 转车装置（如安装）应进行联锁试验。5 试验大纲5.1 型式试验分为 3 个阶段：1 A 阶段 内部试验本阶段包括在发动机开发、功能试验以及测量参数收集和试验时间记录期间进行的一些试 验。船级社要求或设计者规定的试验结果应在B阶段开始前提交船级社。2 B 阶段见证试验系指验船师在场时进行的试验。3 C 阶段部件检查系指按船级社要求的范围对发动机部件进行检查。

8、5.2 整个型式试验大纲应经船级社认可。在每一情况下应就是否需要验船师在场达成一致意见， 但至少在B阶段和C阶段验船师应在场。5.3 见证型式试验（B阶段和C阶段）之前的试验也视作整个型式试验大纲的一部分。5.4 整个型式试验（A至C阶段）完成后，应将型式试验报告提交船级社评审。型式试验报告应 包括下列内容：- A阶段进行的试验的总体描述。记录应由船厂QA管理部门保存以向船级社提供。- B 阶段期间进行的负荷和和功能试验的详细描述。- C 阶段的检查结果。5.5 按 M71.2 的要求，型式试验应证明设计能力及其对拟定操作的适合性。特殊试验（例如 LCF 和耐久试验）通常在A阶段进行。5.6

9、船用高速发动机通常应在满载条件下进行 100 小时的耐久试验。对于具有非海运领域长期营 运经验的发动机进行的型式认可或对众所周知机型的发动机的工作参数超过M71.3的规定而进行的 扩展型式认可，可考虑免除或简化型式试验。对于可能承受从空载至满载的频繁负荷变化的高速船推进发动机，通常应使用控制系统（或如非自 动控制，手动操作）允许的最陡负荷变化梯度进行至少 500 次（空载-满载-空载）循环试验。每次 试验间隔时间应足以使热部件达到稳定温度。6 测量和记录6.1 应记录所有试验期间的环境条件（气温、气压和湿度）。6.2 应至少测量和记录下列发动机数据：- 发动机转速- 扭矩- 每缸的最大燃烧压力

10、 1）- 每缸的平均指示压力 1）- 吸气压力和温度- 废气温度- 燃油齿条位置或与发动机负荷相关的类似参数- 涡轮增压机转速- 对拟定用途（推进、辅助、应急）进行控制和监测所要求的所有发动机参数。注：1） 如果发动机标准化生产的气缸头设计时并没有考虑气缸燃烧压力测量，可使用专门用于燃烧 压力测量的特殊气缸头。在这种情况下，测量可作为A阶段的一部分进行，并应正确记录。 如认为必要，例如对于双燃料发动机，最大燃烧压力和平均指示压力可通过间接方法进行测 量，但要文件说明该方法的可靠性。用于收集上述数据的仪表的校准记录应提交现场验船师评审。可要求附加测量与设计评估一起进行。7 A阶段一内部试验7.1

11、 在进行内部试验时，发动机应在设计者认为重要的各负荷点运行，并应记录相关的工作值。 拟试验负荷工况还应包括适用的型式认可大纲中规定的试验。7.2 应至少对下列工况进行试验：- 正常情况：负荷点在25、50、75、100 %和 110最大额定功率连续运行，用作推进的发动机 （如为适用的操作模式，即驱动可调螺距螺旋桨）按螺旋桨名义（理论）特性曲线和恒定转 速；拟用于发电机组的发动机，按恒定转速（包括空载和额定转速工况的试验）。- 许用工作范围的极限点。这些极限点应由发动机制造商规定。-对于高速发动机，结合设计评估按要求进行100 小时满载试验和低循环疲劳试验。- 船级社要求或设计者规定的发动机部件

12、的特定试验。8 B阶段一见证试验8.1 应在验船师在场的情况下进行下列试验。型式试验结束后，获得的结果应予以记录并由现场 验船师签名。8.2 应进行超速试验，证明在超速停机系统设定点内发动机未因实际的超速而受损。进行该试验 时，制造商可选择有负载或无负载超速。8.3 负荷点发动机应按照功率和转速图（见图 1）运行。发动机在不同负荷点进行试验时，应测量和记录的数 据必须包括M71.6中所列的所有发动机参数。在每个负荷点的运行时间取决于发动机的规格（达到 稳定状态的时间）和运转参数采集需要的时间。一般来说，每个负荷点的运转时间可设定为0.5小 时，但应允许验船师有足够的时间进行外观检查。8.4 负

13、荷点：- 额定功率（MCR），即在100%扭矩和100%转速情况下的100%输出功率，对应于负荷点 1，通常运行 2小时，且以时间间隔1小时采集数据。如果需要发动机在其报警系统定义的限 值上运行（例如在润滑油压力和进口温度报警线处），应在该点进行试验。- 最大允许转速下的1 00 %功率，对应于负荷点2 。- 100%转速下的最大允许扭距（至少和通常为 110%）对应于负荷点 3，或按照螺旋桨名义特 性曲线103.2%转速下的最大允许功率（至少和通常为110% ）对应于负荷点3a。负荷点3a适 用于只驱动固定螺距螺旋桨或喷水推进器的发动机。负荷点 3 适用于所有其他用途的发动 机。对于间歇用途

14、发动机，负荷点3 （或3a,如适用）应由规定的过载和间歇时间所对应的负荷替 代。如果过载值超过110% MCR,本条适用。如果经批准的间歇过载值小于110% MCR,目标 过载值必须替换100% MCR的负荷点。在这种情况下，保留110% MCR的负荷点。- 100%扭矩时的最低许用转速，对应于负荷点4。90%扭矩时的最低许用转速，对应于负荷点5 （仅适用于推进发动机） 。- 部分负荷工况，如 75 、 50 和 25额定功率和对应于螺旋桨名义特性曲线的转速（即 90.8%、79.3%和 62.9%的转速），对应于负荷点6、7 和 8，或在75、50和 25额定功率 和设定的恒定额定转速，对应

15、于负荷点9、10和11,取决于发动机的拟定用途。-如果十字头发动机不限于与C.P.螺旋桨一起使用，应以相关最大许用发动机转速在无负荷的情况下进行试验。8.5 在所有这些负荷点试验期间，发动机参数应在规定并经批准的值范围内。过载功率甲6.630400100 103.2OO(鶴)MB转速(%)=连续运行区间= 间歇运行区间= 短时过载运行区间图 1 负荷点额定功率608.6 涡轮增压器在破损条件下运行 对于 2 冲程推进发动机，应确定涡轮增压器在破损情况下可获得的连续输出。当一个涡轮增压机无法运转时，驱动固定螺距螺旋桨的单推进发动机应能以全速40%的转速（r/min ）沿名义螺旋桨特性曲线持续运转。（该试验可通过旁通涡轮增压机、固定涡轮增压机转 轴，或拆除转子进行试验。）8.7 功能试验- 根据发动机设计者规定的螺旋桨名义特性曲线验证推进发动机最低规定转速（即使其在水制动 上工作）。在此运行期间，应无报警发生。- 对于不可倒车发动机进行