平均指示压力是从实际循环的角度评价发动机气缸工作容 积利用率高低的一个参数。平均指示压力是衡量发动机实 际循环动力性能的一个很重要的指标。
在标定工况下取值范围：
柴油机：
四冲程非增压 0.6～0.95MPa
四冲程增压 0.85～2.6MPa
二冲程
0.35～1.3MPa
汽油机：
四冲程摩托车用 0.9～1.43 MPa 四冲程小客车用 0.65～1.25MPa 四冲程载货车用 0.6～0.85 MPa 二冲程小型风冷 0.4～0.85 Mpa
工质（气体）推动活塞做功定为作正功 “＋” 活塞推动工质（气体）做功定为作负功 “－”
进气过程 正功 “＋” 压缩过程 负功 “－”
膨胀过程 正功 “＋” 排气过程 负功 “－”
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指示功
指示功的大小可以由p—V图中闭合曲线所占有的面积求得
12
指示功
非增压
增压
四冲程非增压发动机
指示功面积 Fi Fi F1 F2
者致力以求的奋斗目标，因而PL是评定一台发动机整机动力性能和 强化程度的重要指标之一。
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目前内燃机的pme和PL值一般在下列范围内：
pme/MPa
➢ 农用柴油机 ➢ 汽车用柴油机 ➢ 强化高速柴油机 ➢ 固定船用户速柴油机 ➢ 四冲程摩托车用汽油机 ➢ 四冲程小客车用汽油机 ➢ 四冲程载货汽车用汽油机 ➢ 四冲程小型风冷汽油机
Fi 示功图面积，可以用求积仪或计算方法求得
a:纵坐标比例：Pa/cm N / m2 / cm b:横坐标比例：cm3 / cm 1m3 106cm3
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2.平均指示压力 pmi
指示功反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得的有用功的数量， 它除了和循环中热功转换的有效程度有关外，还和气缸容积的大小有关。 为了能更清楚地对不同工作容积发动机工作循环的热功转换有效程度作比 较，引出了平均指示压力的概念。
面指标
耐久可靠性指标 指大修或更换零件之间的最长运行时间与无故障
长期工作能力。反映设计，加工水平的高低。
2
主要内容
第一节 示功图与指示性能指标 第二节 有效性能指标 第三节 机械损失与机械效率 第四节 排放指标 第五节 提高内燃机动力性和经济性的
途径
3
第一节 示功图与指示性能指标
➢ 一、示功图 ➢ 二、指示性能指标
数。
按照上述定义可以所表示的pmi和Pi之间的关系那 样，列出Pe (kW)和pme(MPa)的关系式
Pi
pmiVs ni
30
Pe
pmeVs ni
30
pme
30 Pe
Vs ni
27
1.平均有效压力
Pe
pmeVs ni
30
Pe
Ttq n 9550
pmeVs ni
30
Ttq
318.3 pmeVsi
因此，对于一定气缸总工作容积(即iVs)的发动机，平均有效压 力pme值反映了发动机输出转矩Ttq的大小:
Q
pme
We VS
Q et
We Q1
pme
et Q1
VS
求pme，先要求Q1，Q1同吸入的空气量和燃料量有关。
在推导前，先出两个重要定义：
充量系数φc
过量空气系数φa
31
三、由吸入空气量计算平均有效压力
1、充量系数φc pms ,Ts , msh
进气始点参数： pms ,Ts , msh
进气终点参数： pma ,Ta , m1
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（三） 指示热效率和指示燃油消耗率
2.指示燃油消耗率 bi
定义：
单位指示功率消耗的燃料量。bi
B 103[g /(kw h)] Pi
表示实际循环的经济性指标ηit和bi之间存在着以下关系：
Q it
3.6103 Pi BHu
it
3.6 106 bi Hu
it bi
Hu bi
若以柴油的低热值Hu＝ 41868 kJ／kg代入
0.6～0.8 0.65～1 1～2.9 0.6～2.5 0.78～1.2 0.65～1.2 0.6～0.7 0.4～0.65
PL/(kW.L-1)
8.8～14.7 11～25.8 15～40 3.7～7.35 51.8～88 40～70 22～25.8 18.4～73.5
30
三、由吸入空气量计算平均有效压力
i
2
3.实际应用的公式
在实际应用时，一般采用pmi (MPa)，Vs (L), n(r/min), Pi (kW) 代入可得
103
Pi
2 106
pmi
Vs 103
n
60
i
Pi
pmiVs ni
30
对四冲程发动机
对二冲程发动机
Pi
pmiVs ni 120
(kW )
Pi
pmiVs ni 60
(kW )
20
17
(二) 指示功率 Pi
1.定义： 内燃机单位时间内所作的指示功。
2.公式推导： 若一台内燃机的气缸数为i，每缸的工作容积为Vs
（m3），平均指示压力为pmi （N／m2），转速 为n（r／s），根据pmi的定义，每循环气体所作的 指示功（J）为:
Wi pmi Vs
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若一台内燃机的气缸数为i，每缸的工作容积为Vs （m3）， 平均指示压力为pmi （N／m2），转速为n（r／s），根据 pmi的定义，每循环气体所作的指示功（J）为:
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第二节 有效性能指标
一、机械效率和有效功率 二、平均有效压力和升功率 三、由吸入空气量计算平均有效压力 四、有效热效率和有效燃油消耗率
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一、机械效率和有效功率
1.有效功率和机械效率
上面所讨论的指示性能指标只能评定工作循环进行的好坏，发动机发出 的指示功率需扣除运动件的摩擦功率以及驱动气门机构、风扇、机油泵、 发电机等附件所消耗的功率后才能变为曲轴的有效输出，所有这些消耗
60
Ttq n
30
Ttq n (kw) 9550
n
n
式中，Ttq为发动机转矩，N.m 26
二、平均有效压力和升功率
1.平均有效压力 pme
与平均指示压力相似，可看作是一个假想的、平 均不变的压力作用在活塞顶上，使活塞移动一个 冲程所做的功等于每循环所做的有效功。平均有 效压力是衡量发动机动力性能的一个很重要的参
计算时一般5～10度为一点，在压缩终点和燃烧始点阶段要密一点，此处压力变化
大、点太稀误差大。
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二、指示性能指标
内燃机的整个工作进行中由两部分组成
第一部分：完成能量的转换。 化学能
热能
机械功
（即缸内燃料燃烧到缸内气体膨胀推动活塞做功）
以工质在气缸内对活塞所做的功为基础的性能指标。 指示性能指标 i
意义： 用来评价实际工作循环的好坏，研究发动机的工作过程。
定义： 发动机单位气缸工作容积每循环做的指示功。
pmi
Wi VS
Wi D2 S
4
平均指示压力是一个假想的平均不
变的压力，以这个压力作用在活塞 顶上，使活塞移动一个冲程S所做 的功，即为循环的指示功Wi。
当 VS 一定时， pmi Wi
说明热量转换功多，气缸工作容积的利用程度 16
平均指示压力 pmi
4
一、示功图
1.定义
是指气缸内压力随曲轴转角(或气缸容积)而变化 的关系的图形。p—V示功图或p—φ示功图。
2.研究原因
内燃机气缸内部实际进行的工作循环是非常复杂的，从示功 图可以观察到内燃机工作循环的不同阶段(压缩、燃烧、膨胀) 以及进气、排气行程中的压力变化，通过数据处理，运用热力 学知识，将它们与所积累的试验数据进行分析比较，可以对整 个工作过程或工作过程的不同阶段进展的完善程度作出正确的 判断。因此，示功图是研究内燃机工作过程的重要试验数据。
m1
pmsV1 RTs
,
msh
pmsVs RTs
V1 Vs
将m1换算到进气口状态时，体积为V1,则V1也减少来了，则V1 Vs
为表征换气过程中实际进入气缸空气量多少引入充量系数
c
m1 msh
it 86 bi
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一般内燃机的ηit和bi的统计范围如下：
四冲程柴油机 二冲程柴油机 四冲程汽油机 二冲程汽油机
ηit 0.41～0.50 0.40～0.50 0.25～0.40 0.20～0.278
bi[g／(kW·h) ] 210～170 215～170 340～215 430～300
从统计范围可以看出：柴油机的指示热q pme , pme反映了发动机单位气缸工作容积输出转矩的大小
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二、平均有效压力和升功率
2.升功率 PL
定义
在标定工况下，发动机每升气缸工作容积所发出的有效功率。
PL
Pe iVs
pmen
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升功率是从发动机有效功率的角度对其气缸工作容积的利用率作总
的评价。它与pme和n的乘积成正比。PL值越大，发动机的强化程度 越高，发出一定有效功率的发动机尺寸越小。因此，不断提高pme和 n的水平以获得更强化，更轻巧和紧凑的发动机，一直是内燃机工作
第二章 内燃机的工作指标
1
内燃机的工作指标
动力性能指标
指单位时间内做功能力的大小，反映能量
转换中数量方面的大小。主要指标有：
功率 Pe
n 转矩 Ttq 转速
经济性能指标
指单位时间单位功率消耗燃料量多少，反 映能量转换中质量的好坏。主要指标有：
燃油消耗率 be
热效率 t
运转性能指标 指内燃机的起动性、振动性和排放性等方
pma ,Ta , m1