科目：
- 理論與實際勞動過程對比
- 指示燈圖
- 汽油引擎四衝程過程中的壓力變化
- 柴油引擎四衝程過程中的壓力變化
- 不同操作條件下的壓力變化
- 流量損失
- 點火正時對示功圖的影響
- p-α 圖中的壓力發展
- 峰值氣壓
- 平均氣壓
理論與實際勞動過程比較：
在汽油或柴油引擎的工作過程中，我們要處理PV圖（P=壓力，V=體積），它表示四衝程過程中壓力與體積之間的關係。 有關此內容的更多資訊可以在頁面上找到： 塞利格過程。
理論循環過程發生在理想引擎中，其中不存在殘餘氣體或損失。 現實中，理論勞動過程與實際勞動過程有以下偏差：
- 汽缸不僅含有新鮮充氣，還含有上一個工作循環的殘餘氣體；
- 燃料不完全燃燒；
- 燃燒不會完全在相同的體積或壓力下進行；
- 氣體與汽缸壁之間的熱交換；
- 工作變化時出現流量損失；
- 沿著活塞環總是有（最小的）氣體洩漏；
- 比熱隨著壓力和溫度的變化而變化，進而影響燃燒。
實際工作過程的過程用指標圖記錄。
指標圖：
指示器圖顯示曲軸旋轉兩圈期間汽缸內（活塞上方）的氣壓。 此圖是在氣缸內進行壓力測量時確定的。
所示的指示器圖是汽油引擎的。 紅線表示相對於活塞衝程的壓力變化。 實際測量時，在p Max 處獲得一個值。 我們稍後會討論這個問題。 下圖是一個氣缸，裡面有活塞。 字母Vs和Vc表示每搏輸出量和壓縮輸出量。
以下是圖中使用的縮寫列表：
- p0：大氣壓力；
- pmax：汽缸內最大壓力；
- S：活塞行程；
- Vs：每搏輸出量；
- Vc：壓縮量；
- W：勞動力（+正值和-負值）；
- Ig：點火時刻；
- Io：進水閥打開；
- 我們：排氣閥關閉；
- 是：進水閥關閉；
- Uo：排氣閥打開
汽油引擎四衝程過程中的壓力變化：
我們可以在四種不同情況下查看指標圖：
- 進氣行程：活塞從上止點移動到上止點，吸入空氣。 由於活塞上方的空間增加，體積增加。
壓力保持恆定*。 指標圖中的紅線從 a 至 b; - 壓縮衝程：活塞向上運動，壓縮空氣。 空氣量減少而壓力增加。 紅線顯示了點之間的情況 b en c。 點火發生在壓縮衝程結束時；
- 做功行程：火星塞產生火花後，混合物需要一段時間才能完全燃燒。 我們在點與點之間看到這個過程 c en d。 點火釋放的力量將活塞向下推動。 體積增大，壓力減小。 我們在字母之間看到了這一點 d en e;
- 排氣行程：排氣門打開，活塞將廢氣推出。 體積減小，壓力不變（e 至 a).
如今，混合動力汽車製造商越來越多地採用它 阿特金森-米勒原理 以減少壓縮衝程期間的機械阻力。 這反映在指標圖中壓縮衝程的上升線。
*在說明中我們討論的是進氣行程期間的等壓。 這是部分正確的。 在進氣行程期間，活塞加速度在上止點後約 60 度達到最大。 進入的空氣不能跟隨活塞。 此時會產生約-0,2巴的最大負壓。 然後氣缸壓力再次升高。 進入空氣的質量慣性確保活塞再次向上移動時空氣仍然流入氣缸。 負壓的大小取決於節流閥的位置和速度。 進一步關閉的節流閥在恆定的引擎轉速下提供更大的真空。 在上面的文字和圖像中，我們忽略了最大活塞加速期間負壓的增加。
柴油引擎四衝程過程中的壓力級數：
在這裡我們看到柴油引擎的指示器圖。
- 進氣行程：活塞從上止點移動到上止點並吸入空氣（如果引擎是增壓的）；
- 壓縮衝程：活塞向 ODP 方向移動。 空氣被壓縮，由於壓力的增加，溫度上升到攝氏100度以上。 在壓縮衝程結束時噴射柴油。 燃油噴射在上止點之前 5 到 10 度開始，在上止點之後 10 到 15 度之間結束；
- 做功衝程：由於柴油是在壓縮衝程末期噴射的，因此在壓力保持恆定的情況下開始燃燒。 （幾乎）水平部分的壓力保持恆定，而體積增加。
在做功衝程中，我們看到理論循環過程中的等壓散熱。
與汽油引擎一樣，我們看到排氣門在活塞到達上止點之前打開。 由於進氣門早於排氣門關閉，也會發生氣門重疊。
不同操作條件下的壓力變化：
除了決定指示圖的引擎特性外，操作條件（即：引擎負載）也會對此產生影響。 活塞上方的高壓並不總是存在或不需要。
下面的三個指示器圖顯示了與曲軸角度相關的壓力變化。 這些圖表是在以下條件下記錄的：
- 部分負載：n = 3 rpm 時 4/4200 負載；
- 滿載：n = 2500 rpm；
- 引擎煞車： n = 6000 rpm，節氣門關閉。
我們看到部分負載和滿載之間氣缸中的最大氣壓存在差異。 當「引擎煞車」時，節氣門關閉，進氣道和汽缸內形成高真空。 由於這種負壓，壓縮壓力不高於3至4巴。
流量損失：
在進氣行程期間，汽缸內產生真空。 吸入空氣會消耗能量。 我們在指標圖中也看到了這一點。 在 a 點和 b 點之間，紅線下降到 p0（外部大氣壓力）以下。 此虛線下方（區域-W）存在真空。 我們將這些稱為流量損失或沖洗損失。
負功（-W）會消耗能量，因此是不受歡迎的。 沖洗需要費力。 出口壓力高於入口壓力。 自吸馬達上的沖洗迴路為逆時針方向。
製造商應用技術來限制流量損失：
- 可變汽門正時；
- 閥門開啟快且大；
- 入口通道的最佳尺寸；
- 進氣道通道平滑（防止急劇過渡）；
- 增壓（通過渦輪和/或機械壓縮機。
配備增壓的引擎在指標圖中的負面趨勢較少或沒有。 線圈迴路順時針運行，現在產生功。 增壓壓力有助於在進氣行程期間向下推動活塞（從 TDC 到 ODP）。 所需的壓縮機功是從廢氣中提取的，因為渦輪機的壓縮機葉輪是由渦輪葉輪驅動的。 這意味著在相同條件下，增壓引擎比自吸氣引擎要高效得多。
點火正時對示功圖的影響：
為了實現盡可能低的燃油消耗和高效率，實現以下目標非常重要：
- 燃燒時間短，因此燃燒速度高。 這與混合物的成分有關；
- 與活塞運動相關的正確燃燒相位。 這與點火正時有直接關係。 燃燒重心應位於 TDC 之後約 5 至 10 曲軸度。 重心是燃燒過程中發生的熱釋放。
點火正時太早和太晚都會導致氣缸壁釋放的熱量增加，從而導致質量下降。
- 點火過早：壓力上升過早，因為燃燒在壓縮衝程期間過早開始。 活塞在上止點之前受到燃燒壓力的強烈煞車。 過早點火會導致頂部壓力過高，從而降低機械效率並增加引擎缺陷的風險。
- 點火太低：燃燒開始得太晚。 活塞已經向 ODP 移動，導致膨脹空間中的壓力變得不夠高。 仍在燃燒的氣體也流過排氣閥。 結果，溫度升得太高。 稀薄的混合物會產生相同的結果：氣體燃燒太慢。 如果混合物太稀，氣體仍會在進氣行程開始時燃燒。 因此，化油器引擎可能會發生回火。
現代引擎管理系統根據其參數確定正確的點火正時：在所有情況下，點火正時必須盡可能接近爆震極限。
p-α 圖中的壓力發展：
指示器圖可以轉換為切向力圖。 這顯示了切向力與曲柄角 (alpha) 的函數關係。 我們將指示器圖轉換為壓力 (p) 被描述為角度 (α) 函數的圖：p-α 圖。
在下圖中，我們看到滿載期間氣缸中的壓力分佈。
如「指示器圖」部分所示，藍點表示閥門開啟和關閉的時間：
- 打開 (Io) 和關閉 (Is) 入口閥
- 排氣閥打開 (Uo) 和關閉 (Us)。
另外，我們可以從曲軸度數看出引擎工作在哪個衝程：
- 0度：TDC（排氣行程結束，進氣行程開始）
- 180度：ODP（進氣行程結束，壓縮衝程開始）
- 360 度：TDC（壓縮衝程結束，動力衝程開始）
- 540度：ODP（動力衝程結束，排氣行程開始）
峰值氣體壓力：
峰值氣壓在動力衝程期間最高。 壓力水平取決於引擎負載：當引擎提供大量動力時，燃燒壓力將高於部分負載時的壓力。
下面的四張圖顯示了這一點：節氣門開度 TP（節氣門位置）指示了引擎相對於曲軸旋轉 CA（曲柄角）的負載程度。 在普通汽油引擎中，部分負荷燃燒期間會產生平均 4000 kPa 的壓力，在本例中，滿載燃燒時會產生約 5000 kPa 的壓力。 在採用分層噴射、凸輪軸調節和可變氣門升程的引擎中，壓力可升至 6000 kPa 以上。
平均氣體壓力：
工作過程中，汽缸內的壓力變化很大。 在進氣行程期間存在真空（如果廢氣渦輪機提供增加的進氣壓力），並且在壓縮衝程之後存在壓力峰值。 峰值氣體壓力越高，燃燒越有力。
為了確定燃燒過程的平均壓力，我們可以將指示圖分成等寬的小矩形。 下圖顯示了藍色和綠色矩形。 透過計算藍色矩形的面積我們可以計算出正壓力。 然後我們從中減去綠色三角形的面積。 然後我們得到平均活塞壓力。
透過平均活塞壓力，我們可以確定引擎的指示功率和有效功率等。 造訪頁面： 資產、損失和收益 閱讀更多相關內容。
在圖像中，我們看到紅線落在藍色矩形之外：如果我們要使每個矩形的寬度更小，因此我們可以將更多的矩形彼此相鄰，我們會得到越來越小的偏差。 我們可以無限地應用這個。 當然，實際上我們不會這樣做。 透過應用數學函數，我們可以用數學方法來確定曲面。 我們這樣做是透過 整合.
