В двигателе внутреннего сгорания газы, получающиеся при сгорай: ш смеси, перемещая поршни, совершают полезную работу, и двигатель развивает определенную мощность. Мощностью называется работа (в кГм), производимая в единицу времени (в 1 сек). Мощность, равная 75 кГм.сек, называется лошадиной силой (л. с).
Мощность, развиваемая газами внутри цилиндров двигателя, называется индикаторной мощностью. Мощность, которая может быть снята с коленчатого вала двигателя и использована для осуществления движения автомобиля, называется эффективной мощностью.
Часть давления, развиваемого газами внутри цилиндров, затрачивается на преодоление внутренних потерь в двигателе, на трение между деталями (в основном поршней о стенки цилиндров) и на приведение в действие ряда механизмов двигателя (вентилятора, водяного насоса и т. д.). Поэтому эффективная мощность, развиваемая на коленчатом валу двигателя, всегда будет меньше индикаторной мощности, развиваемой газами внутри цилиндров, на величину указанных внутренних потерь.
Эффективная мощность двигателя зависит от величины силы давления газов внутри цилиндров. При увеличении давления газов мощность возрастает. Давление газов в цилиндре при рабочем ходе является переменной величиной. Например,в карбюраторных двигателях давление газов изменяется от наибольшего значения 25—30 кГ/см2 в начале рабочего хода до наименьшего значения 3—4 кПсм- в конце рабочего хода. При подсчете мощности двигателя принимается некоторое среднее постоянное значение давления газов, которое производит ту же работу за цикл, что и неременное действительное давление газов. Величина этого давления зависит от количества горючей смеси, поступающей в цилиндры, от ее состава и т. д., т. е. от режима работы двигателя. Величина среднего давления газов с учетом внутренних потерь, при полной подаче горючей смеси составляет для автомобильных карбюраторных двигателей примерно 6—8 кГ/см2. Это давление называется средни м эффективным давлением.
Работа, производимая газами, а следовательно, и мощность двигателя зависят также от площади поршня и его хода, т. е. от рабочего объема цилиндра, а также от числа цилиндров двигателя и числа оборотов коленчатого вала в минуту.
Кроме того, мощность двигателя зависит от его тактиости, так как в четырехтактном двигателе рабочий ход в каждом цилиндре совершается через каждые два оборота коленчатого вала, а в двухтактном — через каждый его оборот.
Зависимость эффективной мощности двигателя от всех перечисленных выше факторов может быть представлена следующей формулой:
р V t п iVe— 450* Лл °'>
где рр — среднее эффективное давление газов в кГ/см2; V — рабочий объем одного цилиндра в л; i — число цилиндров;
/, — число оборотов коленчатого вала в минуту;
/с — показатель тактности двигателя (для четырехтактного процесса
к = 2);
450 — переводный коэффициент.
Из этих величин постоянными, т. е. зависящими целиком от конструкции двигателя, являются размеры цилиндра, число цилиндров и тактность
двигателя. Остальные величины переменные и зависят от режима работы двигателя и от его состояния, а следовательно, также и от ухода за ним. При внимательном и умелом уходе за двигателем, при его тщательном регулировании можно получить от данного двигателя наибольшую мощность.
Очень важной величиной, характе­ризующей работоспособность двигателя, является крутящий момент, развиваемый на его валу.
Крутящим моментом называется произведение силы (в кГ) на плечо ее действия (в м). Таким образом, крутящий момент измеряется в килограммометрах (кГ-м)щ При работе двигателя на его валу развивается определенный крутящий момент, который через силовую передачу передается ведущим колесам и приводит автомобиль в движение. Крутящий момент двигателя зависит от силы Т (см. фиг. 32), приложенной к кривошипам вала (с учетом внутренних потерь), и от радиуса кривошипа.
Экономичность работы автомобильного двигателя измеряется количеством топлива (в г), израсходованного на каждую единицу мощности (в л. с.) за 1 ч. Эта величина называется удельным расходом топлива. Величина удельного расхода топлива зависит ог совершенства конструкции двигателя (степени сжатия и др.) и его обслуживающих систем и в очень большой степени от состояния двигателя, качества ухода за ним и его регулировки. Хорошим уходом за двигателем можно значительно повысить экономичность его работы.
Эффективная мощность двигателя при его работе не остается постоянной и изменяется в соответствии с изменением его числа оборотов. По мере увеличения числа оборотов коленчатого вала мощность двигателя возрастает, но до известного предела, определенного для каждого двигателя. При дальнейшем повышении числа оборотов мощность начинает уменьшаться вследствие того, что цилиндры не успевают за все более сокращающиеся промежутки времени наполняться достаточным количеством горючей смеси, а также вследствие ухудшения процесса сгорания топлива и увеличения потерь на трение в самом двигателе. Поэтому при указании мощности двигателя всегда дается число оборотов, которому эта мощность соответствует.
С изменением числа оборотов двигателя, кроме его мощности Ne, соответственно изменяются и крутящий момент MKt и удельный расход топлива ge.
Зависимость всех этих показателей от числа оборотов коленчатого вала двигателя при работе его с полной подачей смеси (с полностью открытой дроссельной заслонкой) наглядно представляется в виде графика, который называется скоростной характеристикой двигателя. Эта характеристика получается путем соответствующих испытаний двигателя и является основной характеристикой, опреде­ляющей все показатели двигателя по его мощности, крутящему моменту и экономичности.
На фиг. 34 показана скоростная характеристика двигателя автомобиля М-21 «Волга». Из характеристики видно, что наибольшая мощность этого двигателя равна примерно 70 л, с. и развивается при числе оборотов около 4000 в минуту. Наибольший крутящий момент двигателя равен 17 кгм, а наименьший удельный расход топлива 235 г/л. с. ч. Аналогичный вид имеют скоростные характеристики и других автомобильных двигателей.