Площадь внутри теоретической индикаторной диаграммы ди­зеля, построенной в координатах рV, представляет собой в некотором масштабе теоретическую работу L_i’, совершаемую газами внутри цилиндра за один цикл. Работа L_i совершается перемен­ным давлением.

Для удобства вычислений вводится понятие среднего теорети­ческого индикаторного давления газа р_i’, под которым понимают условное среднее постоянное давление в цилиндре, действующее на поршень в течение одного его рабочего хода и совершающего ту же работу L_i'.

Другими словами, если площадь индикаторной диаграммы заменить равновеликой площадью прямоугольника, по­строенного на основании V_s, то высота этого прямоугольника и бу­дет представлять собой в некотором масштабе р_i’ (рис. 207, а):

L_i = p_i’V_s (147)

Среднее теоретическое индикаторное давление р_i’  можно опре­делить, используя теоретическую диаграмму цикла. При помощи планиметра или другим способом определяют площадь диаграммы F мм². Затем, разделив площадь на длину диаграммы l мм (l = V_s), получают значение р_i' в масштабе ординат р_i' = F / l. Зная масштаб давления b, находят р_i' = F / lb.

При отсутствии планиметра площадь F можно определить при­ближенно методом средних ординат. Длину диаграммы l=V_s делят на 10 равных частей (см. рис. 207, б); затем условно прини­мают, что ординаты давлений p₁, p₂, p₃, …, p_10, заключенные вну­три контура индикаторной диаграммы и расположенные посере­дине длины между вертикальными границами участка, постоянны для каждого отдельного участка. Тогда р_i находят по выражению:

Среднее теоретическое индикаторное давление р_i' может быть также вычислено по параметрам, характеризующим работу двига­теля и определяемых в расчете цикла. Из уравнения (147)

где L₁ — работа газа на участке cz' при V = const и L₁ = 0;

L₂—работа газа на участке z'z (горение происходит при р = const)

Данное выражение для L_i’ подставляют в уравнение (148) и, произведя ряд преобразований, получают расчетную формулу для определения р_i' в цикле смешанного сгорания:

Выражение для р_i' не учитывает потерь площади диаграммы вследствие скругления острых углов на участке сгорания сz'z и на участке перехода от расширения к выпуску из-за предварения открытия выпускного клапана, имеющих место в действительном цикле. Эти потери учитываются коэффициентом полноты диаграммы: ? = 0,95 ? 0,98. Следовательно, среднее индикаторное давление действительного цикла

р_і = ?р_i' (149)

Это выражение пригодно для четырехтактных двигателей. Для двухтактных р_i относят к полному ходу поршня, причем для двух­тактных с прямоточно-клапанной продувкой

р_i = ? р_i'(1 – ?_s). (149a)

Для двухтактных двигателей с другими типами продувок

р_i = р_i'(1 – ?_s). (149б)

(уменьшение площади диаграммы в районе участка сz'z компенси­руется приростом площади в хвостовой части, поэтому ? = 1).

По опытным данным, р_i принимают для судовых четырех­тактных двигателей равным 0,65—0,85 Мн/м², для двухтактных 0,55—0,85 Мн/м² и для двигателей с наддувом 0,75—2,2 Мн/м².

Действительная индикаторная работа газа в цилиндре за один цикл по аналогии с формулой (147)

L_i = р_iV_s. (150)

Если коленчатый вал одноцилиндрового четырехтактного дви­гателя делает п об/сек, то за 1 сек в его цилиндре совершается n/2 цикл/сек. В цилиндре двухтактного дизеля при п об/сек его коленчатого вала совершится п цикл/сек. Зная работу газа за один цикл L_і дж и количество циклов в секунду, определяют работу, совершаемую газом внутри цилиндра за секунду, т. е. мощность, называемую внутренней или индикаторной. Для четырехтактного двигателя N_i = L_i n/2 , Для двухтактного двигателя N_i = L_i n.

Общую формулу для четырехтактных и двухтактных двигате­лей получают, введя коэффициент тактности k, равный 0,5 для четырехтактных и единице для двухтактных простого действия.

Следовательно, индикаторная мощность в одном цилиндре

Часть индикаторной мощности двигателя N_i расходуется па преодоление сил трения между деталями, на привод навешенных вспомогательных механизмов и на преодоление сопротивления впуска и выпуска. Общая потеря мощности обозначается N_м и называется мощностью механических потерь. Следовательно, мощ­ность, которую двигатель отдает потребителю (она называется эффективной и обозначается N_е), будет меньше индикаторной N_i на величину мощности механических потерь N_e = N_i — N_м.

Для учета механических потерь в поршневых ДВС пользуются понятием механического к. п. д. ?_м, который представляет собой отношение эффективной мощности дизеля N_е к индикаторной N_i и показывает ту долю индикаторной мощности, которая отдается потребителю ?_м = N_e / N_i, откуда N_е = ?_м N_i.

Подставив значение N_i из формулы (151), находят

Произведение p_іp_м = p_э называется средним эффективным давле­нием газа в цикле и представляет собой условное постоянное давление, действующее на поршень за цикл и совершающее ра­боту, равную полезной работе на фланце коленчатого вала.

По опытным данным, на режиме полной мощности р_е состав­ляет для четырехтактных двигателей без наддува 0,55—0,62 Мн/м² и с наддувом 0,7—2 Мн/м²; для двухтактных без наддува 0,4— 0,55 Мн/м² и с наддувом 0,7—2,0 Мн/м².

Таким образом, эффективная мощность двигателя

Мощность, затраченная на преодоление сил сопротивления в двигателе,

Разность p_i — p_э показывает ту часть р_i которая затрачивается на преодоление сил сопротивления в двигателе.

Значение ?_м зависит от качества смазки двигателя, его быстро­ходности, величины p_z, теплового состояния двигателя и его ре­жима работы. С уменьшением нагрузки ?_м уменьшается и при холостом ходе становится равным нулю. В этом случае вся раз­виваемая в цилиндре мощность расходуется на преодоление сил внутреннего сопротивления двигателя.

Механический к. п. д. судовых ДВС ?_м = 0,75?0,85 и несколько выше у четырехтактных двигателей. При наддуве к. п. д. возра­стает, достигая 0,9 у четырехтактных двигателей.