Внешняя скоростная характеристика двигателя - смысл, расчёт, формула, диагностика авто

Статья обновлена: 18.08.2025

Внешняя скоростная характеристика (ВСХ) двигателя – фундаментальный показатель, определяющий максимальные возможности силового агрегата. Она графически отображает зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.

Знание ВСХ критически важно для оценки реального потенциала мотора, правильного подбора трансмиссии и диагностики неисправностей. В статье детально разберем: физический смысл характеристики, алгоритмы ее построения, ключевую формулу для расчета мощности и практические методы анализа технического состояния автомобиля через параметры ВСХ.

Зачем водителю понимать ВСХ своего автомобиля?

Понимание внешней скоростной характеристики (ВСХ) двигателя позволяет водителю объективно оценить потенциал силового агрегата в различных режимах эксплуатации. Зная кривые мощности и крутящего момента, можно прогнозировать поведение автомобиля при обгонах, движении в горной местности или с тяжелым грузом.

Анализ ВСХ помогает выявить "провалы" в тяге, оптимальные зоны оборотов для переключения передач и предельные нагрузки на двигатель. Это напрямую влияет на топливную экономичность, динамику разгона и долговечность узлов силовой установки.

Ключевые практические преимущества

Оптимизация расхода топлива – использование зон максимального крутящего момента снижает перегазовки
Правильный выбор передачи – переключение в точках пересечения кривых мощности для плавного разгона
Контроль износа двигателя – избегание режимов перегрузки и детонации
Диагностика неисправностей – отклонения реальных показателей от паспортной ВСХ сигнализируют о проблемах

Параметр ВСХ	Влияние на управление
Максимальный крутящий момент	Определяет тяговитость на низких оборотах (старт, подъемы)
Мощность при высоких оборотах	Влияет на максимальную скорость и интенсивность разгона
Форма кривой момента	Показывает "эластичность" двигателя при частичных нагрузках

Регулярное сравнение фактических показателей авто (разгон, расход топлива) с заявленной ВСХ позволяет вовремя обнаружить снижение компрессии, износ топливной аппаратуры или проблемы системы зажигания. Например, "тупость" двигателя выше 4000 об/мин может указывать на засорение выхлопной системы или неисправность фаз газораспределения.

Ключевые параметры ВСХ: мощность, крутящий момент, расход топлива

Внешняя скоростная характеристика графически отображает зависимость основных эксплуатационных показателей двигателя от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива. Мощность, крутящий момент и удельный расход топлива формируют базовую систему координат для анализа эффективности силового агрегата.

Динамика изменения этих параметров на разных оборотах позволяет определить оптимальные режимы работы двигателя, выявить резервы и ограничения конструкции, а также установить соответствие заявленным производителем характеристикам. Каждый параметр имеет специфические особенности поведения на кривой ВСХ.

Детализация параметров

Мощность (N_e)

Определяет максимальную производительность двигателя и измеряется в кВт или л.с. Рассчитывается по формуле:
N_e = M_кр × n / 9549,
где M_кр – крутящий момент (Н·м), n – частота вращения (об/мин). Пиковая мощность достигается при 80-90% от максимальных оборотов.

Снижение фактической мощности относительно номинала указывает на износ ЦПГ или неисправность топливной системы
Характер кривой мощности определяет максимальную скорость автомобиля

Крутящий момент (M_кр)

Характеризует тяговое усилие на коленчатом валу (Н·м). Максимум достигается в зоне средних оборотов (2500-4000 об/мин). Основные особенности:

Определяет динамику разгона и способность преодолевать сопротивление
Широкая "полка" момента свидетельствует об эластичности двигателя
Падение момента на низких оборотах может указывать на неисправность ГРМ

Удельный расход топлива (g_e)

Показывает экономичность двигателя (г/кВт·ч). Минимальные значения наблюдаются в зоне максимального крутящего момента. Расчет производится по формуле:
g_e = (G_т / N_e) × 1000,
где G_т – часовой расход топлива (кг/ч).

Режим работы	Влияние на расход
Холостой ход	Максимальный g_e
Зона max M_кр	Оптимальный g_e
Максимальные обороты	Рост g_e на 25-40%

Резкое увеличение расхода относительно эталонной ВСХ сигнализирует о нарушениях в работе системы впрыска или снижении компрессии.

Оборудование для снятия ВСХ: динамометрический стенд

Динамометрический стенд – специализированное оборудование, предназначенное для измерения крутящего момента и мощности двигателя автомобиля в контролируемых условиях. Он имитирует реальную нагрузку на силовой агрегат, позволяя фиксировать его параметры на разных режимах работы, необходимых для построения внешней скоростной характеристики (ВСХ).

Принцип работы основан на создании сопротивления вращению коленчатого вала двигателя или ведущих колес автомобиля с помощью нагрузки (гидравлической, электрической или инерционной). Это сопротивление измеряется датчиками момента (динамометрами), а интегрирующая система одновременно фиксирует частоту вращения коленвала (об/мин). Современные стенды оснащены системами управления нагрузкой и высокоточными датчиками, подключаемыми к ЭБУ двигателя или непосредственно к его системам.

Ключевые компоненты и типы стендов

Система нагружения: Создает переменное сопротивление вращению (электромагнитные тормоза, гидравлические насосы, маховики).
Датчики момента (динамометры): Преобразуют механическое усилие в электрический сигнал для расчета крутящего момента.
Тахометр/датчик оборотов: Точное измерение частоты вращения коленвала.
Система сбора и обработки данных: Программно-аппаратный комплекс, вычисляющий мощность по формуле P = (M * n) / 9549 (где P – мощность в кВт, M – крутящий момент в Н·м, n – обороты в мин⁻¹), строящий графики ВСХ и анализирующий параметры.

Существует два основных типа стендов для снятия ВСХ:

Моторный стенд: Двигатель демонтируется с автомобиля и крепится к стенду. Позволяет получить максимально точные данные ВСХ непосредственно на коленвале, исключая потери в трансмиссии.
Ходовой (роликовый) стенд: Автомобиль заезжает ведущими колесами на вращающиеся ролики. Измеряет мощность и момент на колесах, учитывая потери в трансмиссии. Требует ввода корректирующих коэффициентов для расчета мощности двигателя.

Тип стенда	Преимущества	Недостатки
Моторный	Высокая точность данных ВСХ двигателя, изолированное тестирование	Трудоемкость установки/снятия двигателя, не учитывает трансмиссию
Ходовой (роликовый)	Быстрота диагностики без демонтажа двигателя, учет реальных потерь	Меньшая точность данных двигателя (требует коррекции), ограничения по мощности/приводу

Полученные с помощью стенда графики ВСХ (зависимости мощности и крутящего момента от оборотов) являются основным инструментом для объективной оценки технического состояния двигателя. Сравнение с эталонными характеристиками позволяет выявить отклонения (падение мощности, "провалы" на определенных оборотах), указывающие на неисправности топливной системы, ГРМ, ЦПГ, системы зажигания или снижение компрессии.

Порядок замера данных при построении ВСХ на практике

Автомобиль устанавливают на динамометрический стенд (роликовый или силовой) с системой измерения крутящего момента. Обязательно проверяют исправность системы охлаждения двигателя и коробки передач, давление в шинах доводят до нормы. Двигатель прогревают до рабочей температуры (80-90°C), отключают все энергопотребители (кондиционер, фары).

Фиксируют атмосферные условия: температуру воздуха, атмосферное давление и влажность. Регистрируют начальные показатели: частоту вращения коленвала (n_min) на холостом ходу, базовый расход топлива, температуру масла. Подключают газоанализатор для контроля состава выхлопных газов.

Этапы проведения замеров

Режим холостого хода: Фиксация оборотов без нагрузки (n_xx) и расхода топлива
Частичные нагрузки: Измерения через каждые 500-700 об/мин при 25%, 50%, 75% открытии дросселя
Полная нагрузка (WOT):
- Включают максимальную подачу топлива
- Повышают обороты от n_min до n_max с интервалом 200-400 об/мин
- На каждой точке фиксируют: крутящий момент (N∙м), мощность (кВт), расход топлива (г/кВт∙ч)
Пиковые точки: Особо точно замеряют значения при максимальном крутящем моменте (M_max) и максимальной мощности (P_max)

При замерах контролируют тепловой режим: температура масла не должна превышать 95°C, охлаждающей жидкости – 100°C. Для бензиновых двигателей отслеживают детонацию (датчиком стука), для дизельных – дымность выхлопа. Все данные заносят в протокол с указанием времени замера и условий испытаний.

Параметр	Интервал замеров	Точность
Обороты (об/мин)	200-400 об/мин	±10 об/мин
Мощность (кВт)	На каждой ступени	±1%
Расход топлива (г/с)	Непрерывно	±0.5%

После достижения максимальных оборотов плавно снижают нагрузку. Обязательно выполняют 2-3 повторных прогона для исключения случайных погрешностей. При расхождении результатов более 3% проводят дополнительные замеры. Все данные нормируют к стандартным атмосферным условиям (ГОСТ 14846) по температуре, давлению и влажности.

Формула вычисления эффективной мощности двигателя

Эффективная мощность (N_e) рассчитывается через крутящий момент двигателя и частоту вращения коленчатого вала. Основная формула связывает эти параметры для определения полезной мощности, передаваемой на трансмиссию после компенсации механических потерь.

Расчёт позволяет оценить реальную производительность силового агрегата в различных режимах работы. Сравнение полученных значений с эталонными данными производителя служит ключевым методом диагностики технического состояния двигателя.

N_e = (M_e × n) / 9550

Обозначение	Параметр	Единица измерения
N_e	Эффективная мощность	кВт (киловатты)
M_e	Крутящий момент	Н·м (Ньютон-метры)
n	Частота вращения коленвала	об/мин (обороты в минуту)

Константа 9550 является коэффициентом пересчёта единиц измерения, учитывающим соотношение:

9550 = 60 000 / (2π) ≈ 30 000 / π, где π ≈ 3.1416. Это обеспечивает переход от Н·м × об/мин к киловаттам.

Пример расчёта: При M_e = 320 Н·м и n = 5000 об/мин:

N_e = (320 × 5000) / 9550 ≈ 167.5 кВт

Для перевода результата в лошадиные силы используется соотношение:

N_e(л.с.) = N_e(кВт) × 1.36

Расчет крутящего момента по данным ВСХ

Крутящий момент (Мкр) является ключевым параметром ВСХ, определяющим тяговые возможности двигателя при различных оборотах коленчатого вала. Он рассчитывается на основе значений мощности (Ne) и частоты вращения (n), зафиксированных в характеристике. Эта зависимость позволяет построить кривую Мкр = f(n), отражающую способность двигателя преодолевать сопротивление движению.

Для расчета используются экспериментальные данные ВСХ, где для каждой контрольной точки оборотов известна соответствующая мощность. Формула применяется ко всем точкам характеристики, что дает полное представление о динамических возможностях силового агрегата. Отклонение расчетных значений от эталонных показателей ВСХ нового двигателя служит индикатором износа или неисправностей.

Формула и методика расчета

Крутящий момент вычисляется по формуле:

Мкр = (Ne × 9550) / n

где:

Мкр – крутящий момент (Н·м),

Ne – эффективная мощность (кВт),

n – частота вращения коленвала (об/мин).

Коэффициент 9550 является константой, полученной из соотношения единиц измерения:

9550 = 60 × 1000 / (2 × π) ≈ 60000 / 6.2832

Порядок расчета:

Снять значения Ne и n для выбранной точки ВСХ
Подставить данные в формулу
Выполнить вычисления для всех ключевых оборотов (холостой ход, максимальный момент, номинальная мощность)
Построить график зависимости Мкр от n

Обороты (n), об/мин	Мощность (Ne), кВт	Расчет	Мкр, Н·м
2000	50	(50 × 9550) / 2000	238.75
3000	75	(75 × 9550) / 3000	238.75
4000	95	(95 × 9550) / 4000	226.81

Снижение расчетного Мкр на 12-15% относительно номинальных значений ВСХ свидетельствует об износе цилиндропоршневой группы, неоптимальном смесеобразовании или нарушениях газораспределения. Особое внимание уделяют точке максимального момента – отклонение более 7% указывает на критический износ двигателя.

Учет потерь в трансмиссии при практических измерениях

При снятии внешней скоростной характеристики двигателя непосредственно на колесах автомобиля измеряется эффективная мощность на ведущих колесах (N_к), а не мощность на маховике двигателя (N_е). Разница между этими величинами обусловлена потерями в трансмиссии: трением в механизмах коробки передач, карданном валу, главной передаче, полуосях и подшипниках. Без учета этих потерь оценка технического состояния двигателя будет некорректной.

Коэффициент полезного действия (КПД) трансмиссии (η_тр) характеризует долю мощности, теряемой при ее передаче от двигателя к колесам. Его значение зависит от типа привода, количества задействованных шестерен, технического состояния агрегатов, вязкости масла и температуры. Типовые значения η_тр для исправных автомобилей лежат в диапазоне 0,85–0,92 (85–92%). Для полноприводных моделей потери выше, а КПД может снижаться до 0,80–0,85.

Расчет мощности двигателя и оценка состояния

Мощность двигателя на маховике вычисляется по формуле:

N_е = N_к / η_тр

где:

N_е – эффективная мощность двигателя (кВт или л.с.),
N_к – мощность на ведущих колесах (кВт или л.с.),
η_тр – КПД трансмиссии (безразмерная величина).

Для оценки технического состояния сравнивают рассчитанную по этой формуле N_е с паспортными значениями внешней характеристики двигателя. Существенное отклонение (более 10–15%) указывает на проблемы:

Отклонение N_е	Возможные причины
Ниже нормы	Износ двигателя (поршневой, ГРМ), неисправности топливной системы или зажигания, низкая компрессия
Выше нормы	Некорректный учет η_тр (заниженное значение КПД трансмиссии)

Ключевые факторы, влияющие на точность учета потерь:

Тип привода: Передний, задний, полный (AWD/4WD).
Передача: Потери выше на низших передачах из-за большего числа зацепляемых шестерен.
Техсостояние агрегатов: Износ подшипников, шестерен, сальников; несоответствие масла спецификациям.
Температура: "Холодная" трансмиссия имеет более высокие потери.

Построение графика ВСХ: обороты vs мощность/момент

Для построения внешней скоростной характеристики (ВСХ) двигателя на график наносят кривые зависимости эффективной мощности (N_e) и крутящего момента (M_e) от частоты вращения коленчатого вала (n). Обороты (n) откладывают по оси абсцисс (горизонтальной оси), а значения мощности и момента – по оси ординат (вертикальной оси). Масштабы выбирают таким образом, чтобы график наглядно отображал ключевые параметры: максимальную мощность, максимальный момент и диапазон рабочих оборотов.

Данные для построения берут из паспортной ВСХ двигателя или рассчитывают по эмпирическим формулам. Для бензиновых двигателей часто применяют формулу Лейдермана, связывающую текущие значения мощности и момента с их максимальными величинами и оборотами. Дизельные двигатели требуют учета особенностей регулятора, ограничивающего максимальные обороты. Обязательно указывают на графике номинальные обороты мощности и момента, а также обороты холостого хода и максимальные обороты.

Правила построения графика

Оси координат: Горизонтальная ось – обороты (n, об/мин), вертикальная ось – мощность (N_e, кВт/л.с.) и крутящий момент (M_e, Н·м).
Кривые: Мощность (N_e) изображают восходящей линией до точки максимума с последующим спадом. Момент (M_e) обычно имеет пологую кривую с выраженным пиком в среднем диапазоне оборотов.
Ключевые точки:
- n_min – обороты холостого хода,
- M_max – максимальный крутящий момент,
- N_max – максимальная мощность,
- n_N – обороты при максимальной мощности,
- n_M – обороты при максимальном моменте.

Формулы для расчета (пример для бензинового ДВС)

Текущая мощность и момент на произвольных оборотах (n):

N_e = N_max × [a × (n / n_N) + b × (n / n_N)² - c × (n / n_N)³]

M_e = (9550 × N_e) / n (для мощности в кВт и момента в Н·м)

где a, b, c – коэффициенты Лейдермана (обычно ~1; 1; 1), N_max – макс. мощность (кВт), n_N – обороты при N_max.

Анализ технического состояния по графику ВСХ

Отклонение графика	Возможная неисправность
Снижение N_max и M_max	Износ ЦПГ, ухудшение компрессии, загрязнение топливной системы
Сдвиг пика мощности вправо (↑n_N)	Проблемы с газораспределением (фазы, зазоры клапанов)
Снижение момента на низких оборотах	Неисправности впуска (загрязнение воздушного фильтра, датчики)
"Провалы" на кривой мощности	Сбои зажигания, неравномерная подача топлива

Определение максимальной мощности по таблице ВСХ

Для определения максимальной мощности двигателя по таблице внешней скоростной характеристики (ВСХ) найдите столбец, соответствующий показателю мощности (обычно обозначается как "N_e", "P_e" или "Мощность" в кВт или л.с.). Просмотрите все значения в этом столбце и выявите наибольшее числовое значение – оно соответствует максимальной мощности двигателя.

Обратите внимание на обороты коленчатого вала (n_e), указанные в той же строке таблицы, где зафиксирована максимальная мощность. Эти данные критически важны для понимания, при каких оборотах достигается пиковый показатель. Для корректной интерпретации убедитесь, что таблица соответствует именно вашему типу двигателя (бензиновый/дизельный) и учитывает условия испытаний (например, стендовые).

Ключевые шаги при работе с таблицей ВСХ

Идентификация столбцов: Определите столбцы с параметрами "Частота вращения (n_e, об/мин)", "Мощность (N_e)" и "Крутящий момент (M_e)".
Анализ мощности: Просканируйте столбец мощности от начала до конца, фиксируя максимальное значение.
Фиксация оборотов: Запишите значение частоты вращения из строки с максимальной мощностью.
Сравнение с нормативами: Сопоставьте полученные значения (N_{e max} и n_e) с паспортными данными двигателя. Отклонение более 10-15% указывает на износ или неисправность.

Параметр	Обозначение	Единицы измерения	Критерий оценки
Максимальная мощность	N_{e max}	кВт / л.с.	Падение >15% от номинала требует диагностики
Обороты при N_{e max}	n_e	об/мин	Смещение диапазона указывает на проблемы с подачей топлива или ГРМ

Важно: Если таблица содержит несколько режимов работы (например, при полной и частичной подаче топлива), используйте данные только для режима полной подачи. Для дизельных двигателей дополнительно анализируйте положение максимального крутящего момента.

Анализ зоны пикового крутящего момента

Пиковый крутящий момент представляет собой максимальное значение момента, которое двигатель способен развить при определенной частоте вращения коленчатого вала. Эта величина напрямую определяет динамику разгона автомобиля и его способность преодолевать сопротивление движению. Зона пикового крутящего момента – это диапазон оборотов, в пределах которого момент остается близким к своему максимальному значению, обычно в пределах 80-100% от максимума.

Ширина и положение этой зоны на внешней скоростной характеристике (ВСХ) являются ключевыми показателями эластичности двигателя и его адаптивности к различным дорожным условиям. Узкая зона требует частых переключений передач для поддержания оптимальной тяги, в то время как широкая зона обеспечивает уверенную тягу на широком диапазоне оборотов, улучшая комфорт и управляемость.

Ключевые аспекты анализа зоны пикового крутящего момента

При анализе зоны пикового крутящего момента на ВСХ двигателя оцениваются следующие параметры:

Значение пикового момента (М_{кр max}): Абсолютный максимум крутящего момента, выраженный в Ньютон-метрах (Н·м). Чем выше значение, тем больше тяговое усилие.
Обороты пикового момента (n_Mmax): Частота вращения коленвала (об/мин), при которой достигается М_{кр max}. Определяет, на каких оборотах двигатель наиболее "тяговит".
Ширина зоны (Δn): Диапазон оборотов (об/мин), в пределах которого момент удерживается не ниже 80-90% от М_{кр max}. Рассчитывается как Δn = n_верх - n_ниж, где n_ниж и n_верх – нижняя и верхняя границы зоны.
Относительная ширина зоны: Отношение ширины зоны Δn к оборотам пикового момента (Δn / n_Mmax), выраженное в процентах. Показатель эластичности.

На техническое состояние двигателя указывают изменения характеристик зоны пикового момента:

Изменение на ВСХ	Возможная причина (техническое состояние)
Снижение М_{кр max}	Износ цилиндропоршневой группы, снижение компрессии, загрязнение топливной системы/воздушного фильтра, неисправность системы зажигания (у бензиновых) или впрыска (у дизелей).
Смещение n_Mmax вверх	Ухудшение наполнения цилиндров на низких и средних оборотах (загрязнение впуска, неоптимальные фазы ГРМ), проблемы с турбонаддувом (турбояма).
Сужение зоны Δn	Ухудшение работы систем, обеспечивающих наполнение и эффективное сгорание на части нагрузках и разных оборотах (система изменения фаз ГРМ, изменяемые впускные коллекторы, турбина с изменяемой геометрией).

Расчетные формулы:

Крутящий момент (М_кр) в Н·м: М_кр = (N_e * 9549) / n, где N_e – эффективная мощность двигателя в кВт, n – частота вращения коленвала в об/мин.
Ширина зоны пикового момента: Δn = n_верх - n_ниж (об/мин).
Относительная ширина зоны: K = (Δn / n_Mmax) * 100%.

Сравнение текущих параметров зоны пикового момента (М_{кр max}, n_Mmax, Δn) с паспортными данными или предыдущими замерами позволяет объективно оценить степень износа и общее техническое состояние силового агрегата. Существенное отклонение в любую сторону сигнализирует о необходимости диагностики.

Оценка экономичности мотора через удельный расход топлива

Удельный расход топлива (УРТ) – ключевой параметр для оценки топливной эффективности двигателя. Он показывает массу топлива, затрачиваемую на совершение единицы работы за определённый временной интервал. Измеряется в граммах на киловатт-час (г/(кВт·ч)) или граммах на лошадиную силу-час (г/(л.с.·ч)). Чем ниже значение УРТ, тем выше экономичность мотора при заданном режиме работы.

Расчёт УРТ выполняется по формуле: g_e = (G_т / N_e) × 1000, где G_т – часовой расход топлива (кг/ч), N_e – эффективная мощность двигателя (кВт). Данные для вычислений снимаются при стендовых испытаниях на различных оборотах коленвала и нагрузках.

Зависимость УРТ от режима работы

На внешней скоростной характеристике (ВСХ) УРТ изменяется нелинейно:

Минимальное значение достигается при 80-90% от максимальных оборотов и близкой к полной нагрузке.
При низких оборотах (ниже 2000 об/мин) УРТ резко возрастает из-за ухудшения смесеобразования и снижения КПД.
В зоне максимальных оборотов УРТ увеличивается из-за роста механических потерь и инерционных нагрузок.

Режим работы	Влияние на УРТ
Холостой ход	Максимальные значения (до 400-500 г/(кВт·ч))
Средние нагрузки	Оптимальные показатели (220-260 г/(кВт·ч))
Пиковая мощность	Рост на 15-25% от минимального

Отклонение фактического УРТ от паспортных данных ВСХ указывает на неисправности:

Повышение расхода на 10-15% – износ цилиндропоршневой группы, нарушение угла опережения зажигания.
Рост УРТ на 20-30% – неисправности топливной аппаратуры, засорение воздушного фильтра, проблемы с системой охлаждения.
Аномальные колебания на определённых оборотах – сбои в работе датчиков (ДМРВ, лямбда-зонд), подсос воздуха.

Контроль динамики УРТ позволяет объективно оценить состояние двигателя без разборки, выявить ранние стадии износа и оптимизировать эксплуатационные режимы.

Как износ ЦПГ влияет на показатели ВСХ?

Износ цилиндропоршневой группы (ЦПГ) напрямую снижает эффективность рабочего процесса в двигателе. Увеличение зазоров между поршневыми кольцами и стенками цилиндров вызывает прорыв газов в картер (прорыв картерных газов), падение компрессии и утечки топливно-воздушной смеси. Это нарушает герметичность камеры сгорания, снижая давление в конце такта сжатия.

Ухудшение уплотнения цилиндров ведёт к неполному сгоранию топлива и потере энергии расширяющихся газов. Одновременно растёт расход масла на угар из-за проникновения смазочного материала в камеру сгорания и его выгорания. Образующийся нагар на клапанах и поршнях дополнительно нарушает теплопередачу и смесеобразование.

Последствия для параметров ВСХ

Снижение мощности (N_e): Максимальное значение падает на 10-25%, кривая смещается вниз по всей диапазону оборотов, особенно заметно на низких и средних частотах вращения коленвала.
Падение крутящего момента (M_кр): Уменьшается пиковое значение, график приобретает "пологую" форму с ранним спадом при достижении высоких оборотов.
Рост удельного расхода топлива (g_e): Увеличивается на 15-30% из-за потерь на прорыв газов и неэффективного сгорания смеси.
Изменение динамики: Затруднён запуск двигателя, наблюдается нестабильная работа на холостом ходу и "провалы" при резком увеличении нагрузки.

Параметр ВСХ	Влияние износа ЦПГ
Максимальная мощность	Снижение на 10-25%
Крутящий момент	Уменьшение пикового значения, сдвиг точки максимума в зону низких оборотов
Удельный расход топлива	Рост на 15-30%
Диапазон эффективных оборотов	Сужение, смещение в низкооборотную зону

Диагностика неисправностей форсунок по провалам на графике

Провалы на графике внешней скоростной характеристики двигателя проявляются как локальные снижения крутящего момента или мощности при определенных оборотах коленчатого вала. Эти аномалии возникают из-за нарушения цикличности подачи топлива, вызванного неисправностью одной или нескольких форсунок.

Характерные провалы наблюдаются в диапазоне оборотов, соответствующем режиму работы дефектной форсунки. График демонстрирует "проседание" кривой с последующим восстановлением, что указывает на временное обеднение топливовоздушной смеси в цилиндре из-за недостаточной производительности, засора или негерметичности инжектора.

Алгоритм диагностики по ВСХ

Фиксация провала: Определение точного положения провала на графике (обороты, глубина снижения момента).
Анализ цикличности: Сравнение интервалов между провалами для выявления неисправного цилиндра.
Проверка формы сигнала: Изучение осциллограммы работы форсунки (время открытия/закрытия, форма импульса).
Измерение производительности: Тест на стенде для проверки равномерности подачи топлива и герметичности.

Тип неисправности	Характер провала на ВСХ
Засорение	Глубокий провал на высоких оборотах
Негерметичность	Провал на холостом ходу и низких оборотах
Низкая производительность	Стабильное снижение момента во всем диапазоне
Неравномерный распыл	Провалы с "плавающей" локализацией

Важно: Для подтверждения диагноза исключите неисправности системы зажигания, компрессии и ДМРВ, которые дают схожие симптомы. Окончательный вердикт выносится после замера давления в топливной рампе и теста баланса цилиндров.

Влияние засора воздушного фильтра на внешнюю скоростную характеристику двигателя

Засор воздушного фильтра создает аэродинамическое сопротивление на впуске, ограничивая объем воздуха, поступающего в цилиндры. Это нарушает оптимальное соотношение топливно-воздушной смеси (14.7:1 для бензиновых ДВС), приводя к ее обогащению. Двигатель теряет способность эффективно сжигать топливо на всех режимах работы.

Наиболее критично влияние проявляется в зоне средних и высоких оборотов, где потребность в воздухе максимальна. Дефицит кислорода снижает скорость горения, падает среднее эффективное давление в цилиндрах. Это напрямую уменьшает крутящий момент и мощность, особенно в верхнем диапазоне оборотов.

Ключевые изменения характеристик

Снижение мощности: Падение пиковой мощности на 5-15% (в зависимости от степени засора)
Уменьшение крутящего момента: Максимальный момент снижается на 7-10%, кривая смещается вниз по всей оси оборотов
Сдвиг точек максимума: Пик мощности и момента достигаются при меньших оборотах
Рост удельного расхода топлива: Увеличение на 3-8% из-за неполного сгорания обогащенной смеси

Параметр	Чистый фильтр	Засоренный фильтр
Макс. мощность (кВт)	110	95-103
Макс. крутящий момент (Нм)	210	190-200
Удельный расход топлива (г/кВт·ч)	240	250-260

Дополнительные эффекты: Возрастает токсичность выхлопа (повышение CO и CH), наблюдается нестабильная работа на холостом ходу, затрудненный запуск. Прогрессирующий засор может вызывать детонацию из-за повышения температуры в камере сгорания и увеличения остаточных газов.

Сравнение ВСХ до и после ремонта для контроля качества

Сравнение внешних скоростных характеристик двигателя до и после капитального ремонта является объективным методом оценки качества выполненных работ. Контрольный замер ВСХ после восстановления позволяет выявить отклонения в работе силового агрегата и подтвердить соответствие восстановленного двигателя заводским техническим нормативам.

Анализ графиков мощности и крутящего момента на идентичных режимах работы выявляет эффективность ремонтных мероприятий. Существенные расхождения в показателях свидетельствуют о скрытых дефектах сборки, неправильной регулировке систем или использовании некондиционных запчастей, что требует дополнительной диагностики.

Ключевые аспекты сравнения

При сопоставлении характеристик обращают внимание на следующие параметры:

Максимальная мощность (N_{e max}): отклонение >5% от паспортных значений указывает на недопустимые потери
Номинальный крутящий момент (M_{кр ном}): снижение более чем на 7% свидетельствует о проблемах в ЦПГ или ГРМ
Удельный расход топлива (g_e): превышение исходных значений на 8-10% указывает на нарушения теплового режима

Расчёт эффективности ремонта выполняют по формуле коэффициента восстановления:

К_в = (N_{e пост} / N_{e пред}) × 100%

где N_{e пост} – мощность после ремонта, N_{e пред} – паспортное значение мощности. Приемлемым считается результат К_в ≥ 95%.

Параметр	Допустимое отклонение	Причины превышения норматива
Мощность при номинальных оборотах	±3%	Неправильная регулировка ТНВД, износ распылителей
Крутящий момент при 0.5n_ном	+5% / -4%	Дефекты турбокомпрессора, засорение ВПГ
Минимальный удельный расход топлива	+6%	Некорректная установка угла опережения впрыска

Обязательные условия корректного сравнения: идентичность стендового оборудования, соблюдение нормативов температуры масла (85±5°C) и топлива (40±2°C), использование эталонного горючего. Несоответствие характеристик после ремонта требует проверки компрессии в цилиндрах, герметичности камер сгорания и корректировки настроек топливной аппаратуры.

Использование графиков ВСХ для подбора режимов движения

График внешней скоростной характеристики (ВСХ) позволяет визуально определить оптимальные обороты коленчатого вала для достижения максимальной мощности, крутящего момента и минимального удельного расхода топлива. Анализируя кривые зависимости этих параметров от частоты вращения, водитель или инженер может целенаправленно выбирать скоростные диапазоны, обеспечивающие требуемые динамические или экономические показатели автомобиля в конкретных дорожных условиях.

Сопоставление кривых мощности и сопротивления движению (суммарной силы сопротивления качению, подъёму и воздуха) на графике ВСХ помогает определить предельные возможности транспортного средства. Точка пересечения этих кривых указывает на максимально достижимую скорость на заданной передаче. Для подбора рациональных режимов используется зона оборотов между максимальным крутящим моментом и максимальной мощностью, где обеспечивается наилучший баланс между тяговым усилием и топливной экономичностью.

Практическое применение ВСХ при управлении авто

Ключевые аспекты выбора режима:

Разгон: поддержание оборотов в диапазоне максимального крутящего момента (обычно 2500-4500 об/мин) обеспечивает интенсивное ускорение.
Круиз: движение на оборотах, соответствующих минимальному удельному расходу топлива (часто ниже пика момента), снижает затраты горючего.
Буксировка/подъём: использование зоны высокого крутящего момента предотвращает перегрузку двигателя.

Параметр ВСХ	Целевое применение	Типичный диапазон оборотов
Макс. крутящий момент	Буксировка, крутые подъёмы	2500-4500 об/мин
Макс. мощность	Максимальная скорость	5000-7000 об/мин
Мин. удельный расход топлива	Экономичный режим	2000-3500 об/мин

Оптимизация переключения передач: Переключение следует выполнять в точках, где кривые мощности соседних передач пересекаются. Это гарантирует минимальную потерю тяги. Например, переход на повышенную передачу рациональен при достижении оборотов, где мощность текущей передачи начинает снижаться относительно следующей.

Диагностика двигателя по ВСХ: Сравнение текущего графика с эталонным выявляет отклонения:

Снижение мощности на высоких оборотах – возможен износ ГРМ или закоксовка.
Падение момента на средних оборотах – неисправности впрыска/зажигания.
Повышение расхода топлива по всему диапазону – низкая компрессия.

Список источников

При подготовке материала о внешней скоростной характеристике двигателя использовались специализированные технические издания и нормативные документы. Эти источники содержат методологические основы расчета характеристик двигателей и оценки технического состояния транспортных средств.

Ниже представлен перечень литературы, включающий учебные пособия, стандарты и практические руководства по диагностике автомобильных двигателей. Все источники доступны в печатном или электронном формате без необходимости использования гиперссылок.

Гришкевич А.И. Автомобили: Теория. М.: Высшая школа, 1986.
Ротенберг Р.В. Двигатели внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1971.
Иларионов В.А. Теория автомобиля и автомобильного двигателя. М.: Академия, 2010.
ГОСТ Р 53650-2009 "Двигатели внутреннего сгорания. Методы стендовых испытаний. Общие требования".
Смирнов Г.А. Диагностика технического состояния автомобилей. М.: Транспорт, 2017.
Васильев Н.Н., Гусаков С.В. Теория и конструкция автомобиля и двигателя. СПб.: Лань, 2019.
Петров В.И. "Использование внешних характеристик двигателя для диагностирования" // Вестник автомобильного транспорта, 2015. №3.
Официальная техническая документация АвтоВАЗ: Руководства по ремонту и обслуживанию.