柴油机示功图的种类和用途

根据热工测量的不同目的和任务，可测取不同类型的示功图。用机械示功器可以测取p-V示功图、p-V转角示功图、弱弹簧示功图、纯压缩图，也可用手拉测取手拉示功图和梳形图等。用气电示功图或电子示功图可测取p-φ示功图。

1．p-V示功图

（a）为四冲程柴油机p-V示功图，（b）为二冲程柴油机p-V示功图。

p-V示功图可以用来计算柴油机的功率，调整各缸负荷的均匀性，量取最高爆发压力和判断各缸燃烧情况以及计算缸内瞬时温度等。这种示功图既能定性也能定量显示气缸内工作过程的实际情况，因而成为研究气缸内部工作过程不可缺少的重要依据。但是，它的测量是在一个工作循环内完成的，如果因某种原因而产生误差，这种误差甚至可高达10%～15%之多，那就失去了测量的意义。因此，测量时必须特别注意工况稳定，并慎重对待所测得的结果，尽量避免误差。

2．p-V转角示功图

p-V转角示功图如图所示。它是用机械示功器在传动机构的小曲柄超前于所测气缸曲柄82˚CA左右的情况下测取的。此时，图形中央位置恰好是上止点位置。其目的是为了将燃烧曲线在横坐标方向上放宽，以利于分析燃烧过程的情况。根据活塞运动规律，活塞在上、下止点处速度为零，而在中部速度最大。因此在p-V示功图上，燃烧过程处于上止点附近，此时活塞速度很低而燃烧压力变化很快。这样，在极短的活塞位移内难以清楚地反映出迅速变化的燃烧压力情况。而在传动机构的小曲柄超前82˚CA左右后，发生在上止点附近的燃烧过程被移到了示功图的中间部分。此时，就可用小活塞的最大速度带动转筒记录气缸内较快的压力变化，即可将上止点附近的压力曲线放宽，使压力的变化过程看得更明显。但此时得到的图形已失去示功图原形，所以只能用来分析燃烧过程的进行情况，不能作为计算功率的依据。在杠杆式和凸轮式传动机构上较难画出转角示功图。

3．手拉展开示功图

在不能测取转角示功图的柴油机上，为了研究燃烧过程和判断发火时刻的早晚，可测取如图所示的手拉展开示功图，配合p-V示功图研究燃烧过程。

4．梳形示功图

用手慢慢拉动示功器转筒，可测得多条压缩压力线（在单缸停油时）或最高爆发压力线，这种图形形似梳子，所以称为梳形示功图，如上图所示。梳形示功图可用来检查压缩终点的压力pc和最高爆发压力pz。

5．弱弹簧示功图

在用机械示功器测取p-V示功图时，因最高爆发压力较高，而示功器的弹簧又是根据最高爆发压力选取的，因此示功弹簧选得较硬（弹簧比例较小），致使进、排气过程中的微小压力变化在示功图上反映不出来。所以四冲程柴油机示功图的进、排气重合为一条线，二冲程柴油机示功图的尾部扫气过程也重合为一条线。

为了研究和检查扫气过程，可以给示功器换上弱弹簧和1/1标准活塞（弱弹簧可根据排气压力的大小和放大程度来选择），把p-V示功图的尾部放大测绘出来，这种图形称为弱弹簧示功图。图（a）所示为四冲程柴油机的弱弹簧示功图，曲线1表示部分压缩过程。当示功器的小活塞运动到极端位置时，示功图保持一段等高度。在膨胀过程（曲线2）中，当气体压力等于或小于弹簧的弹力时，弹簧才恢复其作用。曲线3表示排气过程，从点II开始，排气阀已打开，气缸内的压力迅速下降，随着缸内的废气大量排出，从而产生负压。随着活塞上行和速度提高，排气压力又高于大气压力，并随废气的逐渐排空而下降。活塞到达上止点附近，进气阀开启，曲线4表示进气过程开始，一直到下止点I，然后又开始压缩。

图（b）为二冲程柴油机的弱弹簧示功图。当排气口开启时，膨胀线急剧下降到扫气压力线以下。在扫气口开启后压力升高到扫气压力。由于弹簧的振动，压力出现波动，直到扫气口关闭为止。由于过后排气，气缸内压力又会下降，直到排气口关闭开始压缩。

通过测取弱弹簧示功图就可以研究和检查换气过程的好坏。