Основными характеристиками двигателя являются мощность и крутящий момент. Наиболее важной технической характеристикой двигателя является мощность, чаще всего выражаемая в лошадиных силах (л. с.). Лошадиная сила — единица работы — обозначает количество работы, выполненное за определенный промежуток времени. Это понятие ввел в научный обиход Джеймс Ватт, изобретатель парового двигателя в Англии. Одна лошадиная сила (л. с.) — это мощность, необходимая для поднятия 75 кг груза на 1 метр за 1 секунду. В зарубежной литературе для обозначения мощности в лошадиных силах используется аббревиатура PS (от немецкого слова «Pferdestärke»). В последнее время мощность двигателя чаще стали измерять в единицах Международной системы единиц СИ — кВт. 1 л. с. равняется примерно 735,4 Вт. Таким образом, 100 л. с. — это 73,5 кВт, а 100 кВт — это 136 л. с. В технической документации иногда встречаются понятия «полезная мощность» и «полная мощность». Полная мощность — это мощность снятого с автомобиля двигателя, а полезная — это мощность двигателя, установленного в автомобиле. Полезная мощность бензинового двигателя на 15% меньше полной мощности. Это объясняется расходованием мощности на преодоление сил трения в коробке передач, сил трения качения шин и т. п. Если не указано особо, то большее значение — это значение полной мощности. Мощность двигателя — непостоянная величина. Она повышается с ростом частоты вращения коленчатого вала, так как увеличивается количество работы, выполняемой в единицу времени. Однако вращающие детали имеют определенный предел динамических нагрузок, поэтому частота вращения коленчатого вала и, следовательно, мощность двигателя не могут быть безграничными. Поэтому указывается, при какой частоте вращения коленчатого вала двигатель развивает максимальную мощность. Например: 100 кВт при 6000 об/мин.
Н·м
об/мин
Н·м
кВт
Бензиновый двигатель
об/мин
Н·м
об/мин
Дизельный двигатель
Давление сгорания
1 м/с
Крутящий момент — это скручивающее усилие, прикладываемое к вращающейся детали, например болту, колесу, коленчатому валу и т. п. Значение крутящего момента зависит не только от прикладываемой силы, но и от длины рычага, к которому данная сила прикладывается. Согласно определению крутящий момент равен произведению силы и длины рычага, которая измеряется от центра вращения до места приложения силы. Крутящий момент двигателя — это произведение действующей на поршень силы и расстояния от центральной оси шатунной шейки до центральной оси коленчатого вала. Таким образом, значение крутящего момента двигателя зависит от того, с какой силой поршень давит на шатун. Данная сила получила название силы сгорания. На графике крутящего момента показана сила, передаваемая поршнем коленчатому валу при определенной частоте вращения коленчатого вала. От коленчатого вала данная сила передается на ведущие колеса. Если двигатель имеет небольшой крутящий момент, то на колеса будет передаваться совсем малое усилие. И наоборот: при высоком крутящем моменте двигателя на колеса передается большое усилие. Величина крутящего момента двигателя зависит от многих факторов, в особенности от количества впускаемого в цилиндры воздуха. Учитывая взаимосвязь между количеством впускаемого воздуха и частотой вращения коленчатого вала двигателя, можно предположить, что при низкой частоте вращения коленчатого вала в цилиндр всасывается небольшое количество воздуха, так как поршень движется медленно. И наоборот: при высокой частоте вращения поршень перемещается быстро, и в цилиндр поступает большее количество воздуха. Однако в последнем случае существует вероятность того, что впускной клапан закроется до того, как в цилиндр поступит необходимое количество воздуха. Это приводит к снижению количества всасываемого за один ход поршня воздуха, или снижению коэффициента наполнения, что, в свою очередь, является причиной низкого крутящего момента двигателя.
