翁德沃彭：
- 理论与实际劳动过程对比
- 指示灯图
- 汽油发动机四冲程过程中的压力变化
- 柴油机四冲程过程中的压力变化
- 不同操作条件下的压力变化
- 流量损失
- 点火正时对示功图的影响
- p-α 图中的压力发展
- 峰值气压
- 平均气压
理论与实际劳动过程对比：
在汽油或柴油发动机的工作过程中，我们要处理PV图（P=压力，V=体积），它表示四冲程过程中压力与体积之间的关系。 有关此内容的更多信息可以在该页面上找到： 塞利格过程。
理论循环过程发生在理想发动机中，其中不存在残余气体或损失。 现实中，理论劳动过程与实际劳动过程存在以下偏差：
- 气缸中不仅含有新鲜充气，还含有上一个工作循环的残余气体；
- 燃料不完全燃烧；
- 燃烧不会完全在相同的体积或压力下进行；
- 气体与气缸壁之间的热交换；
- 工作变化时出现流量损失；
- 沿着活塞环总是有（最小的）气体泄漏；
- 比热随着压力和温度的变化而变化，从而影响燃烧。
实际工作过程的过程用指标图记录。
指标图：
指示器图显示曲轴旋转两圈期间气缸内（活塞上方）的气压。 该图是在气缸内进行压力测量时确定的。
所示的指示器图是汽油发动机的。 红线表示相对于活塞冲程的压力变化。 实际测量时，在p Max 处获得一个值。 我们稍后会讨论这个问题。 下图是一个气缸，里面有活塞。 字母Vs和Vc表示每搏输出量和压缩输出量。
以下是图中使用的缩写列表：
- p0：大气压力；
- pmax：气缸内最大压力；
- S：活塞行程；
- Vs：每搏输出量；
- Vc：压缩量；
- W：劳动力（+正值和-负值）；
- Ig：点火时刻；
- Io：进水阀打开；
- 我们：排气阀关闭；
- 是：进水阀关闭；
- Uo：排气阀打开
汽油发动机四冲程过程中的压力变化：
我们可以在四种不同情况下查看指标图：
- 进气冲程：活塞从上止点移动到上止点，吸入空气。 由于活塞上方的空间增加，体积增加。
压力保持恒定*。 指标图中的红线从 a 至 b; - 压缩冲程：活塞向上运动，压缩空气。 空气量减少而压力增加。 红线显示了点之间的情况 b en c。 点火发生在压缩冲程结束时；
- 做功冲程：火花塞产生火花后，混合物需要一段时间才能完全燃烧。 我们在点与点之间看到这个过程 c en d。 点火释放的力将活塞向下推动。 体积增大，压力减小。 我们在字母之间看到了这一点 d en e;
- 排气冲程：排气门打开，活塞将废气推出。 体积减小，压力保持不变（e 至 a).
如今，混合动力汽车制造商越来越多地采用它 阿特金森-米勒原理 以减少压缩冲程期间的机械阻力。 这反映在指标图中压缩冲程的上升线中。
*在说明中我们讨论的是进气冲程期间的等压。 这是部分正确的。 在进气冲程期间，活塞加速度在上止点后大约 60 度处达到最大。 进入的空气不能跟随活塞。 此时会产生约-0,2巴的最大负压。 然后气缸压力再次升高。 进入空气的质量惯性确保活塞再次向上移动时空气仍然流入气缸。 负压的大小取决于节流阀的位置和速度。 进一步关闭的节流阀在恒定的发动机转速下提供更大的真空。 在上面的文本和图像中，我们忽略了最大活塞加速期间负压的增加。
柴油机四冲程过程中的压力级数：
在这里我们看到柴油发动机的指示器图。
- 进气冲程：活塞从上止点移动到上止点并吸入空气（如果发动机是增压的）；
- 压缩冲程：活塞向 ODP 方向移动。 空气被压缩，由于压力的增加，温度上升到100摄氏度以上。 在压缩冲程结束时喷射柴油。 燃油喷射在上止点之前 5 到 10 度开始，在上止点之后 10 到 15 度之间结束；
- 做功冲程：由于柴油是在压缩冲程末期喷射的，因此在压力保持恒定的情况下开始燃烧。 （几乎）水平部分的压力保持恒定，而体积增加。
在做功冲程中，我们看到理论循环过程中的等压散热。
与汽油发动机一样，我们看到排气门在活塞到达上止点之前打开。 由于进气门早于排气门关闭，也会发生气门重叠。
不同操作条件下的压力变化：
除了决定指示图的发动机特性外，操作条件（即：发动机负载）也会对此产生影响。 活塞上方的高压并不总是存在或不需要。
下面的三个指示器图显示了与曲轴角度相关的压力变化。 这些图表是在以下条件下记录的：
- 部分负载：n = 3 rpm 时 4/4200 负载；
- 满载：n = 2500 rpm；
- 发动机制动： n = 6000 rpm，节气门关闭。
我们看到部分负载和满负载之间气缸中的最大气压存在差异。 当“发动机制动”时，节气门关闭，进气道和气缸内形成高真空。 由于这种负压，压缩压力不高于3至4巴。
流量损失：
在进气冲程期间，气缸内产生真空。 吸入空气会消耗能量。 我们在指标图中也看到了这一点。 在 a 点和 b 点之间，红线下降到 p0（外部大气压）以下。 该虚线下方（区域-W）存在真空。 我们将这些称为流量损失或冲洗损失。
负功（-W）会消耗能量，因此是不受欢迎的。 冲洗需要费力。 出口压力高于入口压力。 自吸电机上的冲洗回路为逆时针方向。
制造商应用技术来限制流量损失：
- 可变气门正时；
- 阀门开启快且大；
- 入口通道的最佳尺寸；
- 进气道通道平滑（防止急剧过渡）；
- 增压（通过涡轮和/或机械压缩机。
配备增压的发动机在指标图中的负面趋势较少或没有。 线圈回路顺时针运行，现在产生功。 增压压力有助于在进气冲程期间向下推动活塞（从 TDC 到 ODP）。 所需的压缩机功是从废气中提取的，因为涡轮机的压缩机叶轮是由涡轮叶轮驱动的。 这意味着在相同条件下，增压发动机比自吸气发动机要高效得多。
点火正时对示功图的影响：
为了实现尽可能低的燃油消耗和高效率，实现以下目标非常重要：
- 燃烧时间短，因此燃烧速度高。 这与混合物的成分有关；
- 与活塞运动相关的正确燃烧相位。 这与点火正时直接相关。 燃烧重心应位于 TDC 之后约 5 至 10 曲轴度。 重心是燃烧过程中发生的热量释放。
点火正时太早和太晚都会导致气缸壁释放的热量增加，从而导致质量下降。
- 点火过早：压力上升过早，因为燃烧在压缩冲程期间过早开始。 活塞在上止点之前受到燃烧压力的强烈制动。 过早点火会导致顶部压力过高，从而降低机械效率并增加发动机缺陷的风险。
- 点火太低：燃烧开始得太晚。 活塞已经向 ODP 移动，导致膨胀空间中的压力变得不够高。 仍在燃烧的气体也流过排气阀。 结果，温度升得太高。 稀薄的混合物会产生相同的结果：气体燃烧太慢。 如果混合物太稀，气体仍会在进气冲程开始时燃烧。 因此，化油器发动机可能会发生回火。
现代发动机管理系统根据其参数确定正确的点火正时：在所有情况下，点火正时必须尽可能接近爆震极限。
p-α 图中的压力发展：
指示器图可以转换为切向力图。 这显示了切向力与曲柄角 (alpha) 的函数关系。 我们将指示器图转换为压力 (p) 被描述为角度 (α) 函数的图：p-α 图。
在下图中，我们看到满载期间气缸中的压力分布。
如“指示器图”部分所示，蓝点表示阀门打开和关闭的时间：
- 打开 (Io) 和关闭 (Is) 入口阀
- 排气阀打开 (Uo) 和关闭 (Us)。
另外，我们可以从曲轴度数看出发动机工作在哪个冲程：
- 0度：TDC（排气冲程结束，进气冲程开始）
- 180度：ODP（进气冲程结束，压缩冲程开始）
- 360 度：TDC（压缩冲程结束，动力冲程开始）
- 540度：ODP（动力冲程结束，排气冲程开始）
峰值气体压力：
峰值气压在动力冲程期间最高。 压力水平取决于发动机负载：当发动机提供大量动力时，燃烧压力将高于部分负载时的压力。
下面的四张图显示了这一点：节气门开度 TP（节气门位置）指示了发动机相对于曲轴旋转 CA（曲柄角）的负载程度。 在普通汽油发动机中，部分负荷燃烧期间会产生平均 4000 kPa 的压力，在本例中，满负荷燃烧时会产生约 5000 kPa 的压力。 在采用分层喷射、凸轮轴调节和可变气门升程的发动机中，压力可升至 6000 kPa 以上。
平均气体压力：
工作过程中，气缸内的压力变化很大。 在进气冲程期间存在真空（如果废气涡轮机提供增加的进气压力），并且在压缩冲程之后存在压力峰值。 峰值气体压力越高，燃烧越有力。
为了确定燃烧过程的平均压力，我们可以将指示图分成等宽的小矩形。 下图显示了蓝色和绿色矩形。 通过计算蓝色矩形的面积我们可以计算出正压力。 然后我们从中减去绿色三角形的面积。 然后我们得到平均活塞压力。
通过平均活塞压力，我们可以确定发动机的指示功率和有效功率等。 访问页面： 资产、损失和收益 阅读更多相关内容。
在图像中，我们看到红线落在蓝色矩形之外：如果我们要使每个矩形的宽度更小，因此我们可以将更多的矩形彼此相邻，我们会得到越来越小的偏差。 我们可以无限地应用这个。 当然，实际上我们不会这样做。 通过应用数学函数，我们可以用数学方法确定曲面。 我们这样做是通过 整合.
