发动机动力性指示指标和汽车理论的关系

发动机动力性指示指标可以用指示功、平均指示压力和指示功率来评定。

一、指示功和平均指示压力

指示功是指在气缸内完成一个工作循环所得到的有用功Wi，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，图1.11所示为四冲程非增压和增压发动机以及二冲程发动机的示功图。

图1.11　发动机的p-V图

（a）四冲程非增压发动机；（b）四冲程增压发动机；（c）二冲程发动机

图1.11（a）中，四冲程非增压发动机的指示功面积Fi是由相当于压缩、燃烧、膨胀行程中所得到的有用功面积F1和相当于进气、排气行程中消耗的功的面积F2（即泵气损失）相减而得，即Fi=F1-F2。在四冲程增压发动机中[图1.11（b）]，由于进气压力高于排气压力，在换气过程中工质是对外做功的，因此，换气功的面积F2应与面积F1叠加起来，即Fi=F1+F2。在二冲程发动机中[图1.11（c）]，只有一块示功图面积Fi，它表示指示功的大小。

Fi可先用燃烧分析仪通过采集气缸压力随曲轴转角的变化得到的发动机示功图计算求得，然后用下式计算Wi（N·m或J）：

式中　Fi——示功图面积（cm2）；

a——示功图纵坐标比例尺（Pa/cm）；

b——示功图横坐标比例尺（cm3/cm）。

指示功大，说明气缸工作容积大、热功转换有效程度大。为突出后者，比较不同大小发动机的热功转换有效程度，我们引入平均有效压力的概念。

指示功Wi反映了发动机气缸在一个工作循环中所获得有用功的数量，它除了和循环中热功转换的完善程度有关，还和气缸容积的大小有关。为了比较不同大小气缸的做功能力，需要排除尺寸的影响，而引入平均指示压力pmi的概念，平均指示压力（MPa）是发动机单位气缸工作容积一个循环所做的指示功。即：

式中　Wi——指示功（kJ）；(www.xing528.com)

Vs——气缸的工作容积（L）。

循环指示功可以写为：

式中　D——活塞直径（cm）；

S——活塞行程（cm）。

平均指示压力pmi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，pmi越高，同样大小的气缸容积可以做更大的指示功，气缸工作容积的利用程度就越佳。pmi的一般范围见表1.5。

表1.5　pmi的一般范围

二、指示功率Pi

发动机在单位时间内所做的指示功，称为指示功率Pi。设发动机的气缸数为i，缸径为D（cm），行程为S（cm），每缸的工作容积为Vs（L），转速为n（r/min），平均指示压力为pmi（MPa），则每缸、每循环工质所做的指示功（kJ）为：

发动机指示功率（每秒所做的指示功）（kW）为：

式中　τ——行程数（四冲程τ=4，二冲程τ=2）。

四冲程发动机为：

二冲程发动机为：