Під середнім індикаторним тиском розуміють таке умовне постійний тиск, яке, діючи на поршень протягом одного робочого ходу, здійснює роботу, рівну індикаторної роботі газів в циліндрі за робочий цикл.
Згідно з визначенням середнє індикаторне тиск знаходиться як відношення індикаторної роботи газів за цикл
до одиниці робочого об'єму циліндра, тобто
.
При наявності індикаторної діаграми, знятої в двигуні (рис. 4), середнє індикаторне тиск можна визначити по висоті прямокутника, побудованого на підставі, площа якого дорівнює корисної площі індикаторної діаграми, що представляє собою в деякому масштабі індикаторну роботу.
Визначивши за допомогою планіметрії корисну площу індикаторної діаграми в і довжину індикаторної діаграми в, відповідну робочому об'єму циліндра, знаходять значення середнього індикаторного тиску
,
де - масштаб тиску індикаторної діаграми,.
Середнє індикаторне тиск при повному навантаженні у чотиритактних карбюраторних двигунів, у чотиритактних дизелів, а у двотактних дизелів -.
Індикаторна робота, що здійснюються газами в одному циліндрі за один цикл,
.
де pi - середнє індикаторне тиск газів, н / м2;
V - об'єм поршня, м2.
Так як число робочих циклів, що здійснюються двигуном в секунду, дорівнює 2, то індикаторна потужність одного циліндра
,
де - число оборотів колінчастого валу в секунду; - тактность двигуна - число тактів за цикл.
Індикаторна потужність багатоциліндрового двигуна при числі циліндрів:
.
3.2 Коефіцієнти корисної дії
Економічність дійсного робочого циклу двигуна визначається індикаторним ККД і питомою індикаторним витратою палива. Економічність роботи двигуна в цілому оцінюється ефективним к.п.д.і питомою витратою палива.
Індикаторний ККД оцінює ступінь використання теплоти в дійсному циклі з урахуванням всіх теплових втрат і являє собою відношення теплоти, еквівалентній корисної індикаторної роботі, до всієї витраченої теплоти, тобто
.
Теплота, витрачена на роботу двигуна протягом 1:
,
де - витрата палива,; - нижча теплота згоряння палива,.
Підставляючи значення і в рівність (а), отримаємо
.
Ефективний ККД оцінює ступінь використання теплоти палива з урахуванням всіх видів втрат як теплових, так і механічних і являє собою відношення теплоти, еквівалентній корисної ефективній роботі, до всієї витраченої теплоти, тобто.
.
Питома ефективна витрата палива є ставлення секундного витрати палива до ефективної потужності, тобто
.
Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплового двигуна може бути визначений як відношення корисної механічної роботи до затрачиваемому кількості теплоти, що міститься в паливі. Інша частина енергії виділяється в навколишнє середовище у вигляді тепла. ККД теплової машини дорівнює
,
Де WТМ - механічна робота, Дж;
Qз - витрачений кількість теплоти, Дж.
Тепловий двигун не може мати ККД більший, ніж у циклу Карно, в якому кількість теплоти передається від нагрівача з високою температурою до холодильника з низькою температурою. ККД ідеальної теплової машини Карно залежить виключно від різниці температур, причому в розрахунках використовується абсолютна термодинамічна температура. Отже, для парових двигунів необхідні максимально висока температура T1 на початку циклу (що досягається, наприклад, за допомогою пароперегрева) і як можна більш низька температура T2 в кінці циклу (наприклад, за допомогою конденсатора):