一、速度特性

柴油机的速度特性是指柴油机在油量调节机构（如喷油泵齿条或拉杆）位置固定不变的条件下，其主要性能参数（如有效功率Pe、有效扭矩Me、有效燃油消耗率ge、排气温度Tr、烟度、增压压力pk、最高爆发压力pmax等）随转速n变化而变化的关系。它反映了柴油机在不同转速下维持恒定喷油量时的动力性、经济性和工作状态。

速度特性的类型

1、全负荷速度特性（外特性）

定义：当油量调节机构固定在标定位置（相当于柴油机在标定转速下发出标定功率的供油量）时所测得的柴油机特性。

特点：有效功率随转速的升高而增大，由于受机械负荷和热负荷的限制，增长速率会逐渐放缓；有效扭矩（或平均有效压力）在转速变化时基本保持不变或略有变化；有效燃油消耗率在某一中间转速时达到最低值，转速过高或过低都会导致油耗率上升。

意义：反映了柴油机在各转速下所能发出的最大动力性能，是船舶主机选型时的重要参考，可用于确定柴油机在不同转速下的最大输出能力。

2、部分负荷速度特性（部分特性）

定义：当油量调节机构固定在比标定位置小的位置时所测得的柴油机特性。

特点：在相同转速下，其有效功率、有效扭矩（或平均有效压力）均小于全负荷速度特性下的对应值；有效燃油消耗率通常在比全负荷时更窄的转速范围内保持较低水平。

应用：反映柴油机在部分负荷工况下的性能，对于船舶在航行中调整航速、控制油耗等具有实际指导意义，例如船舶在经济航速下的运行状态可参考部分负荷速度特性。

3、超负荷速度特性

定义：我国船舶建造规范规定，柴油机的超负荷功率为标定功率的 110%（作为船舶主机此时的转速是103% 标定转速），当油量调节机构固定在这一极限位置时所测得的速度特性称为超负荷速度特性。

特点：显示了柴油机在各转速下正常工作时所能达到的最大功率，此时气缸内的温度和压力都很高，致使机件受到很大的热负荷和机械负荷，工作条件恶劣。

限制：按此特性工作的时间是有限制的，柴油机必须允许在超负荷功率下至少连续运转 1h。

速度特性曲线的特点

从有效功率与转速的关系来看，由公式Ne=Cpeni和Ne=C1Men可知，当pe(Me)为定值时，理论上Ne与n呈线性关系。但实际上，由于油泵的节流、泄漏使喷油泵每循环喷油量随转速略有变化，增压柴油机指示效率和机械效率随转速变化等因素，曲线会略有上拱。

对于低速主机，因其转速低，变化范围小，喷油泵每循环喷油量随转速的变化很小，过量空气系数变化对指示效率影响较小，转速变化对机械效率的影响可忽略，因此可认为当油量调节机构位置一定时，转速变化其pe(Me)不变，Ne与n呈线性关系。

二、推进特性

柴油机的推进特性是指当柴油机与螺旋桨配合工作时，其功率、转矩等参数随转速变化的关系。这种特性基于螺旋桨的负载特性（功率与转速的三次方近似成正比），柴油机需适应螺旋桨的负载变化，因此推进特性本质上是柴油机在螺旋桨负荷下的运行特性总和。

为适应船舶运行中的实际变化（如船体污底、风浪等导致螺旋桨负荷增加），推进特性需预留转速储备或功率储备。例如：柴油机通过将螺旋桨设计转速提高2%~3%，当螺旋桨特性线因污底左移时，仍能保持大部分时间在理想工况运行。储备设计可使柴油机在特殊工况（如浅水、加速）下短暂进入超负荷区域，同时保证长期运行的安全性。

三、负荷特性

柴油机的负荷特性是指当柴油机转速保持不变时，其主要性能指标（如燃油消耗率、排气温度、平均有效压力等）随负荷（通常以功率或扭矩表示）变化的关系。在这种特性下，转速是固定参数，通过改变每循环供油量来调整负荷，从而观察各项性能指标的响应。

负荷特性的测试和分析均在某一恒定转速下进行，不同转速下的负荷特性曲线各不相同。

燃油消耗率：在中等负荷时，燃油消耗率通常较低，经济性较好；负荷过低时，由于燃烧不充分、机械损失占比增加，燃油消耗率上升；负荷过高时，可能因过量空气系数不足导致燃烧恶化，燃油消耗率也会上升。

排气温度：随负荷增大，喷油量增加，燃烧释放的热量增多，排气温度通常逐渐升高，但若负荷超出合理范围，可能因燃烧不良导致排气温度异常升高。

平均有效压力：随负荷增大而增大，直接反映柴油机输出功的能力。

在柴油机的减功率匹配中，按负荷特性减功率是一种常见方式，其选配点分布在靠近右端转速限制线处，适用于螺旋桨直径受到限制或配有可调螺距螺旋桨的船。这种方法通过降低平均有效压力、提高最大爆发压力与平均有效压力的比值，来降低发动机本身的燃油消耗率，从而提升经济性。

四、调速特性

发动机的调速特性是指在调速器作用下，发动机的功率、扭矩、燃油消耗率等性能参数随转速变化的关系。调速器通过自动调节供油量，使发动机在负荷变化时保持转速稳定或在规定范围内变化，因此调速特性本质上反映了发动机在调速器控制下的转速稳定性和负荷适应能力。

调速特性的特征

转速稳定性：在调速器的作用下，当发动机负荷变化时（如增加或减小负载），调速器会相应调整供油量，使转速维持在设定的目标范围内，避免转速剧烈波动。例如，当负荷突然减小，调速器会减少供油量，防止转速过高；当负荷增大，调速器则增加供油量，防止转速过低。

调速范围：调速特性涵盖了发动机从最低稳定转速到最高允许转速的整个工作区间，不同类型的发动机（如船用柴油机、汽车发动机）因用途不同，调速范围和控制精度存在差异。

与负荷的关联：在调速特性曲线中，功率和扭矩随转速的变化趋势与调速器的调节规律相关。通常，在调速范围内，随着转速升高，功率和扭矩会呈现特定的变化规律，以满足不同负荷下的动力需求。

调速特性的分类

定速调速特性：调速器将发动机转速严格控制在某一固定值，无论负荷如何变化，转速基本保持不变。这种特性常见于发电用发动机，以保证供电频率的稳定。

限速调速特性：调速器主要限制发动机的最高转速，当转速超过设定的最高值时，调速器会减少供油量，防止发动机超速。船用柴油机中，最高转速限制是重要的安全保护措施，如部分机型将最高持续运转转速限制在标定转速的103%。

全程调速特性：调速器能在整个转速范围内对发动机进行调节，使发动机在不同转速下都能稳定运行，适用于需要频繁改变转速的场合，如汽车发动机。