pmi : IMEP 指示平均压力
Pe =(2in/τ)⋅We =(2in/τ)⋅pme⋅Vs
pme : BMEP 有效平均压力
Pr = Pi − Pe = (2in/τ)⋅(pmi − pme)⋅ Vs
Pr = (2in/τ)⋅pmr ⋅Vs
pmr : FMEP 摩擦平均压力
Department of Automotive Engineering
平均活塞速度：
（发动机强化指标之一）
主要影响：
cm = 2 ⋅ s ⋅ n
单位：
⎡ cm ⎢⎣ m / s
=
1 30
⋅s⋅ n m rpm
⎤ ⎥⎦
• 惯性力引起的机械应力：
σM ~ cm2 • 摩擦（磨损） • 热负荷 • 充气效率
注意：
¾发动机转速与活塞速度 不是一个概念！
¾平均活塞速度越高，发 动机强化度也越高
=
1 ηitHu
Indicated efficiency Indicated specific fuel consumption（ISFC）
2. 动力经济性指标
ηm
=
Pe Pi
=
pme pmi
机械效率（Mechanical efficiency）
be
= ηet ⋅ B⋅ Hu = ηet = bi ηit ⋅ B⋅ Hu ηit be
Vs = 2 dm3= 2litre
n = 5000 rpm, Ttq = 126 Nm
p me
=
πτ 1
⋅ 126 Nm 2 dm3
=
4π 1
⋅
126 Nm 2 ⋅10−3 m3
pme
=
792000
N m2
=
7,92
bar
=
0,792

kJ dm3
最大有效平均压力pme
摩托车发动机（四冲程） 赛车发动机（自然吸气） 赛车发动机（涡轮增压） 轿车汽油机（自然吸气） 轿车汽油机（涡轮增压） 轿车柴油机（涡轮增压） 卡车柴油机（涡轮增压） 大型柴油机 中型高速柴油机 十字头二冲程柴油机
Example:
η et
= 0,35
; H u = 42800
kJ kg
be
=
1
kg =
0,35 ⋅ 42800 kJ
1000 g 0,35 ⋅ 42800 kWs
指示效率： 指示油耗：
= 1000 ⋅ 3600 g = 240 g
0,35 ⋅ 42800 kWh
kWh
ηit =.BPHiu
bi
=
B Pi
Tsinghua University
压力传感器
电荷放大器
p 1
α
计算机
p α
p v
转角传感器 (角标信号)
pmi
=
1 Vs
∫
pdV
2. 动力经济性指标
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指示指标与有效指标
（1）以工质对活塞作功为计算基准的指标称为指示指标 ◎ 基于示功图算出，用于评价热-功转换过程的优劣
汽车发动机原理
清华大学 汽车工程系 帅石金 博士
Email: sjshuai@ Phone: 010-62772515/62794876
点燃式和压燃式内燃机的 工作过程、燃烧理论以及特性、参数调节与控制
课程特点
Department of Automotive Engineering
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pmr= const. bi = const.
pme
2. 动力经济性指标
功率密度评价指标：
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（1）比（升）功率PL—单位发动机排量发出的功率（评价气缸容积利用程度和 紧凑性）
与泵气有关的功：
（1）理论泵气功—忽略流动阻 力，进、排气冲程压力所作功之 差，自吸式发动机为0，即理论泵 气功为一直线；
（2）泵气损失功—推出损失功与 吸气损失功之和，W2+W3；
（3）实际泵气功—理论泵气功减 去泵气损失功，-（W2+W3）
1. 工质对活塞所作功及示功图
两种指示功： （1）净指示功 — 考虑泵气损失时的指示功， 循环动力功+实际泵气功 即：（WI+W3）-（W2+W3）= W1-W2 （有些书上仅给出结果，忽略W3） （2）总指示功 — 不考虑泵气损失时的指示功， （即有可能得到的最大指示功，也称热力学指示功） W1+W3≈W1
4. 点燃式汽油机与压燃式柴油机并行
5. 课堂讲授（包括讨论）为主，辅以课下自学以及足够量的练习（思考题）
目录
第一篇 动力输出与能量利用（16学时）
第1章 性能指标与影响因素（4学时） 第2章 燃料与工质（3学时） 第3章 循环分析与能量利用（5学时） 第4章 换气过程与循环充量（4学时）
第二篇 燃烧与排放（20学时）
1. 工质对活塞所作功及示功图
示功图分析（自然吸气）
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（1）循环动力功（动力过程 功）—压缩冲程和燃烧膨胀冲程 所作之功，W1+W3，正功；
（2）泵气过程功—排气冲程和进 气冲程所作之功（以p0线为分 界），W2+W3，可正、可负；
第5章 燃烧的基础知识（4学时） 第6章 燃烧过程及混合气形成（4学时） 第7章 特殊燃烧问题的机理与对策（4学时） 第8章 有害排放物的生成与控制（4学时） 第9章 燃烧室与调节参数的优化（4学时）
第三篇 运行特性与性能调控（4学时）
第10章 汽车发动机运行特性（2学时） 第11章 发动机特性、参数的调节与控制（2学时）
PL=Pe/Vs
（kW/L)
（2）比质量me—单位有效功率所占发动机干质量（评价轻量化和紧凑性）
me=m/Pe
（kg/kW）
（3）比容积Ve—单位有效功率所占发动机的体积（评价紧凑性）
Ve=V/Pe
（m3/kW）
平均活塞速度
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• 噪声
最大平均活塞速度
摩托车发动机（四冲程） 赛车发动机（涡轮增压） 赛车发动机（自然吸气） 轿车汽油机（自然吸气） 轿车柴油机 卡车柴油机（涡轮增压） 大型柴油机 中速柴油机 十字头二冲程柴油机
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目录（江铃课程班）
第一篇 动力输出与能量利用（6学时）
第1章 性能指标与影响因素（1学时） 第2章 燃料与工质（1学时） 第3章 循环分析与能量利用（2学时） 第4章 换气过程与循环充量（2学时）
2. 经济性能指标
燃油消耗率(Fuel consumption), 机油消耗率(Lubricant consumption)
3. 环保性能指标
碳氢(HC), 一氧化碳(CO), 氮氧化物(NOx), 颗粒物(PM), 二氧化碳(CO2) 噪声振动(NVH),
4. 使用性能指标
可靠性或耐久性(Robust, reliability), 维修方便(I/M convenience), 冷起动 (Cold start),
气损失功=W2，正功
（4）净指示功 = W1+W2 （5）总指示功 = W1+（Pb - Pk）Vs
2. 动力经济性指标
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发动机性能指标
1. 动力性能指标
功率(Power), 转矩(Torque), 转速(Revolution/Speed), 有效平均压力(BMEP)
pme
9 14 12 11 15 15 15
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[ bar] 12 16.6
56 14.1 20 21.2 23.5 29.4 25 18.2
2. 动力经济性指标
有效效率：
ηet =
Pe &B Hu
TDC pmi H
s pmi L
B
BDC pmi
Vs
pmi
=
Wi Vs
压力量纲
∫ pmi . Vs ≡ pdV = Wi
[ ] pmi
1
bar
=
105
N m2
=
105
Nm m3
=
0,1
kJ dm
3
2. 动力经济性指标
指示平均压力测试装置
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ηm
=
pmi − pmr pmi
= 1 − pmr pmi
发动机倒拖曲线
-pmr
bi
be = pmi = pme + pmr = 1 + pmr
bi pme
pme
pme
0
be
=
(1 +
pmr pme
)
⋅
bi
有效燃油消耗与有效平均压 力的关系（负荷特性）
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