ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ

В двигателе внутреннего сгорания выделяющиеся при сгорании топлива газы давят на поршень и через преобразующий механизм выполняют механическую работу по вращению коленчатого вала двигателя. Затем эта работа используется для вращения ведущих колес автомобиля. Любой двигатель обладает определенной мощностью и крутящим моментом. Большинство людей при оценке автомобиля в первую очередь обращают внимание на мощность его двигателя и не очень интересуются крутящим мо­ ментом, хотя его значение существенно влияет на поведение автомобиля на дороге. Крутящий момент на вале двигателя представляет собой произведение величин силы и длины плеча ее действия.

Современной единицей измерения крутящего момента является ньютонометр (Н-м). Крутящий момент, создаваемый двигателем, зависит от рабочего давления внутри ци­ линдра двигателя, площади поршня, радиуса кривошипа коленчатого вала и ряда других параметров. Поскольку время воздействия давления газов на поршень изменяется при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя, крутящий момент также изменяется. Если умножить величину крутящего момента, соответствующую определен­ ной частоте вращения вала двигателя, на его угловую скорость, получим значение мощ­ ности двигателя, развиваемой при этой скорости. Начиная с XVIII в.,единицей измере­ ния мощности была лошадиная сила. Современной международной единицей измере­ ния мощности является киловатт (кВт). При этом лошадиную силу (л. с.) довольно часто продолжают указывать в технических характеристиках автомобильных двигателей. Для того чтобы перевести мощность, указанную в киловаттах, в лошадиные силы, нужно умножить ее значение на 1,34.

Ускорение, развиваемое автомобилем, которым так интересуется большинство водителей, как раз в основном и зависит от величины крутящего момента. Мощность двигателя определяет, главным образом, максимальную скорость автомобиля. Профес­ сиональные автомобилисты для оценки работы двигателя используют скоростные хара­ ктеристики, которые представляют собой зависимость крутящего момента двигателя и его мощности от угловой скорости или частоты вращения его вала (рис. 2.8). Скорост-

Рис. 2.8. Скоростная характеристика ДВС:Ne— эффективная мощность; Ме — эффек­ тивный крутящий момент; Мта х — макси­ мальный крутящий момент; Nmax— макси­ мальная мощность; MN— крутящий момент, соответствующий максимальной мощности; со — угловая скорость вала двигателя

ные характеристики реальных двигателей получают при их испытаниях на специаль­ ных стендах. Очевидно, что значения показателей двигателя будут зависеть от количества поступающего в двигатель топлива, то есть от положения педали

«газа». Зависимость скорости автомо­ биля, полученная при максимальной подаче топлива в цилиндры двигателя, называется внешней скоростной характе­ ристикой.

На графике скоростной характеристики отмечаются минимальные и максималь­ ные обороты коленчатого вала двигателя. Как можно заметить из приведенной ско­ ростной характеристики ДВС, крутящий момент достигает своего максимального значения при средних оборотах вала, а за­ тем при дальнейшем увеличении частоты вращения снижается. Хорошо это или пло­ хо? Давайте представим себе автомобиль, который движется по ровной горизонталь­ ной дороге с максимальной скоростью, а его двигатель имеет такую кривую изме­ нения крутящего момента. Максимальная скорость наступает при оборотах двигате­ ля, близких к наибольшим, когда сила,

приложенная к ведущим колесам автомобиля и соответствующая крутящему моменту двигателя при этих оборотах, увеличенному с помощью трансмиссии, уравняется с сила­ ми сопротивления движению, действующими на автомобиль. Если на дороге перед этим автомобилем возникнет даже небольшой подъем, сила сопротивления увеличится, а обороты двигателя уменьшатся. Что же произойдет при этом с крутящим моментом двигателя?

Из скоростной характеристики можно заметить, что уменьшение оборотов двигателя приведет к небольшому увеличению крутящего момента. Если подъем на дороге не очень велик, то этого увеличения крутящего момента, подводимого к ведущим коле­ сам, может хватить для его преодоления без перехода на более низкую передачу в трансмиссии автомобиля. Другими словами, двигатель с падающей характеристикой крутящего момента хорошо приспосабливается к увеличению сопротивления движению автомобиля. Причем, чем круче опускается кривая момента на скоростной характери­ стике при увеличении угловой скорости вращения вала двигателя, тем лучшей приспо- сабливаемостью он обладает.

Электрический двигатель имеет максимальное значение крутящего момента при мини­ мальных оборотах, и при их увеличении крутящий момент постоянно снижается. Поэтому у электромобиля трансмиссия значительно упрощается — ему не нужна коробка передач. Но об электромобилях мы поговорим немного позже.

Любой автомобильный двигатель представляет собой совокупность механизмов и сис­ тем. Основными механизмами четырехтактного поршневого двигателя внутреннего сгора­ ния являются кривошипно-шатунный механизм (КШМ) и газораспределительный механизм (ГРМ).

§8