Charakterystyka zewnętrzna (pełnej mocy) przedstawia zależność mocy użytecznej, momentu obrotowego, średniego ciśnienia użytecznego i jednostkowego zużycia paliwa od prędkości obrotowej silnika, przy całkowitym otwarciu urządzeń zasilających, tzn.:

• 
  w przypadku silników z zapłonem iskrowym - w warunkach odpowiadających całkowitemu otwarciu przepustnicy oraz takiej regulacji składu mieszanki i chwili zapłonu, które zapewniają każdorazowo osiąganie największej mocy użytecznej,

• 
  w przypadku silników z zapłonem samoczynnym - przy stałym położeniu urządzenia sterującego wydajnością pompy wtryskowej oraz chwila wtrysku paliwa, odpowiadającym największej mocy użytecznej. Charakterystykę prędkościową pełnej mocy silnika. Krzywa momentu obrotowego Mo i odpowiadająca jej krzywa mocy Ne są ściśle związane z napełnieniem cylindra. Kształt krzywej momentu obrotowego jest prawie identyczny z kształtem krzywej przedstawiającej zależność współczynnika napełnienia od prędkości obrotowej. Spadek Mo przy prędkości obrotowej większej niż nM jest spowodowany głównie spadkiem stopnia napełnienia cylindrów wskutek zwiększenia oporów przepływu czynnika (mieszanki lub powietrza). Przyczyna spadku Mo przy prędkości obrotowej mniejszej niż nM jest zmniejszenie stopnia napełnienia cylindrów, spowodowane wypychaniem części mieszanki (lub powietrza) wskutek zbyt późnego zamykania zaworów dolotowych, oraz większymi stratami chłodzenia.

Moc użyteczna silnika Ne jest proporcjonalna do momentu obrotowego Mo i do prędkości obrotowej n. Ze wzrostem prędkości obrotowej moc użyteczna wzrasta, mimo obniżania się momentu obrotowego. Coraz szybszy spadek momentu obrotowego powoduje jednak, że po osiągnięciu pewnego maksimum moc użyteczna silnika zaczyna spadać.

Charakterystyka granicy dymienia. O ile w przypadku silników z zapłonem iskrowym charakterystyka zewnętrzna ma praktyczne uzasadnienie, gdyż zdejmuje się ja przy pełnym otwarciu przepustnicy, to w przypadku silników z zapłonem samoczynnym ma ona znaczenie jedynie teoretyczne, ponieważ spalaniu pełnej dawki paliwa towarzyszy intensywne dymienie. To szkodliwe zjawisko w krótkim czasie powoduje niesprawność silnika. W szczególności dotyczy to zaworu wylotowego oraz końcówki wtryskiwacza. Dlatego w przypadku silników z zapłonem samoczynnym, zamiast z charakterystyki pełnej mocy, korzysta się zwykle z charakterystyki granicy dymienia.

Przy sporządzaniu takiej charakterystyki dla każdej prędkości obrotowej ustala się optymalny kat wyprzedzenia wtrysku, a dawkę paliwa dobiera się tak, aby zaciemnienie spalin (spowodowane niezupełnym spalaniem) odpowiadało pewnej umownej wartości. Nazwa tej charakterystyki pochodzi stad, że przy zmniejszaniu współczynnika nadmiaru powietrza, od pewnej jego wartości, spaliny silnika zaczynają być zanieczyszczone sadza i silnik dymi. Ponieważ jest to objaw pracy silnika z mała sprawnością ogólna, a ponadto może spowodować niewłaściwa pracę rozpylacza lub zaworu wylotowego, więc wydajność pompy wtryskowej ustala się tak, aby silnik w całym zakresie swej pracy nie dymił, z wyjątkiem jednego punktu, np. odpowiadającego znamionowej prędkości obrotowej silnika.

Charakterystyka eksploatacyjna. Charakterystyka podobna do charakterystyki pełnej mocy, lecz sporządzona przy normalnej eksploatacyjnej regulacji gaźnika i zapłonu lub pompy wtryskowej. Charakterystyka eksploatacyjna silnika z zapłonem iskrowym

ma nieco odmienny przebieg niż charakterystyka silnika z zapłonem samoczynnym.

W silnikach z zapłonem samoczynnym krzywa Ne nie osiąga wyraźnego maksimum w zakresie użytecznej prędkości obrotowej. Krzywa Ne ma bardziej stromy przebieg w przypadku charakterystyki eksploatacyjnej niż w przypadku charakterystyki granicy dymienia. Ze zmniejszeniem n maleje bowiem dawka paliwa, pomimo ustalonego położenia zębatki pompy (jest to właściwość pomp wtryskowych z pokrętnymi tłoczkami) i wzrasta ilość powietrza doprowadzonego do cylindra (wskutek wzrostu współczynnika napełnienia r). W efekcie następuje wzrost współczynnika nadmiaru powietrza i warunki pracy oddalają się od granicy dymienia. Charakterystyka granicy dymienia w połączeniu z charakterystyka eksploatacyjna umożliwiają stwierdzenie, w jakim stopniu właściwości zastosowanego układu zasilania oraz przyjęte zasady regulacji odpowiadają rzeczywistym potrzebom silnika.

Charakterystyka częściowa przedstawia zależność mocy użytecznej Ne, momentu obrotowego Mo, godzinowego zużycia paliwa Ge oraz jednostkowego zużycia paliwa ge od prędkości obrotowej silnika przy częściowym otwarciu przepustnicy (silniki ZI) lub przy częściowej wydajności pompy wtryskowej (silniki ZS).

W miarę zmniejszania obciążenia silnika maksymalne wartości mocy i momentu obrotowego przesuwają się w kierunku mniejszej prędkości

obrotowej. Podobnie zachowują się minimalne wartości jednostkowego Ne zużycia paliwa. Jest to spowodowane Mo przede wszystkim zmianami współczynnika napełnienia i sprawności mechanicznej, wywołanymi zmiana prędkości obrotowej silnika.

Charakterystyka regulatorowa to charakterystyka prędkościową silnika pracującego z regulatorem prędkości obrotowej. W zakresie prędkości obrotowej od n_n do n_max cechuje ja gwałtowny spadek do zera mocy użytecznej i momentu obrotowego, spowodowany działaniem regulatora. Godzinowe zużycie paliwa maleje w tym czasie do wartości odpowiadającej biegowi jałowemu, a jednostkowe zużycie paliwa gwałtownie wzrasta Zakres prędkości obrotowej, w którym występują wymienione zmiany parametrów silnika, nazywa się zakresem pracy regulatora

Charakterystyka ogólna (warstwicowa)

Analizy właściwości roboczych silnika we wszystkich możliwych warunkach jego pracy można dokonać na podst wielu charakterystyk prędkościowych, z których każda odpowiada innemu otwarciu przepustnicy lub innemu ustawieniu pompy wtryskowej, albo na podstawie charakterystyk obciążeniowych określonych dla całego zakresu możliwej do uzyskania prędkości obrotowej silnika.

Posługiwanie się tak dużym zestawem charakterystyk jest bardzo niewygodne. Dużo wygodniejsza w takim przypadku jest charakterystyka ogólna (warstwicowa), zwana również charakterystyka uniwersalna, przedstawiająca na jednym wykresie możliwości robocze silnika i określająca dla każdych warunków jego pracy jednostkowe zużycie paliwa.

Charakterystykę ogólna sporządza się w układzie współrzędnych M_o-n, na podstawie kompletu charakterystyk obciążeniowych. Charakterystyka ta jest bardzo podobna do charakterystyki prędkościowej. Zasadnicza różnica polega na naniesieniu na wykres charakterystyki prędkościowej hiperbol stałych mocy (N_e = const) oraz warstwic stałego jednostkowego zużycia paliwa (g_e = const).

Za pomocą charakterystyki ogólnej można określić jednostkowe zużycie paliwa w dowolnych warunkach pracy silnika. Charakterystyka taka jest szczególnie przydatna w obliczeniach trakcyjnych, w których za podstawę przyjmuje się moment obrotowy silnika lub jego średnie ciśnienie użyteczne. Charakterystyka ogólna umożliwia ponadto porównywanie różnych silników pod względem ich ekonomiczności. Im większą powierzchnię wykresu obejmują krzywe przedstawiające małe jednostkowe zużycie paliwa, tym mniej paliwa zużywa silnik w warunkach eksploatacyjnych.

---