Гулять запрещено: что такое холостые обороты, и от чего они зависят

Автолюбитель

Если вы спросите автовладельца, каковы обороты двигателя на холостом ходу, он наверняка ответит, что это режим, в котором двигатель работает без нагрузки, и будет абсолютно прав.

Многие даже смогут назвать правильные обороты для своих автомобилей. Но почему эти обороты такие, какие они есть? Почему не больше, не меньше, почему они меняются, как и почему поддерживаются?

Сегодня постараемся выяснить.

Ходить запрещено: что простаивает и от чего зависит

Как всё начиналось

На первых двигателях не существовало самого понятия холостых оборотов. Частота рабочих и холостых оборотов практически совпадала, а рабочий диапазон двигателя был крайне мал (примерно всего от 250 до 450 оборотов в минуту). Ну куда деваться: меньше сделать нельзя, выше не крутится… Фитильные карбюраторы имели очень маленький рабочий диапазон, и при малом расходе смеси сильно «заливались». На самом деле они были настроены только на скорость работы.

Ситуация изменилась примерно в 1915 году. Внедрение настоящего реактивного карбюратора и системы управления искрой на Packard Twin Six решило две проблемы. Во-первых, значительно увеличить мощность за счет увеличения рабочей скорости до 3000 в минуту, во-вторых, снизить стабильную скорость за счет введения специальной системы смесеобразования на малых скоростях. Другими словами, неактивные системы.

Ходить запрещено: что простаивает и от чего зависит

Под капотом Packard Twin Six Town Car 1916 года выпуска

Все более поздние конструкции карбюраторов уже предусматривали регулировку и регулировку карбюраторов на холостом ходу, часто применяя для этого режима отдельные системы измерения. Конечно, экология и даже ресурс этих конструкций не были решающими факторами, но двигатели просто не могли работать на оборотах ниже тех, при которых карбюратор мог создавать смесь. Но затем система стала намного сложнее.

Зачем нужны холостые обороты?

Пока двигатель выключен, он абсолютно не создает крутящего момента. Но даже при работающем двигателе мощность растет исключительно с увеличением оборотов, а крутящий момент имеет пик в диапазоне средних или высоких оборотов (на двигателях с наддувом момент появляется раньше, но тоже далеко от нуля).

Ходить запрещено: что простаивает и от чего зависит

Ходить запрещено: что простаивает и от чего зависит

Для загрузки двигателя полезной нагрузкой необходимо, чтобы он уже плавно вращался и был готов создавать крутящий момент. В противном случае он просто остановится. Простите, что так сложно объясняю простую вещь, но это чрезвычайно важный момент для понимания следующего пункта.

Читайте также:  Шипы вылетают из зимних колёс – как с этой проблемой справляются производители шин

Вы можете нагружать двигатель внутреннего сгорания только в том случае, если он уже работает со стабильной и достаточной скоростью, чтобы поглощать нагрузку. Обойти это ограничение невозможно. Вы можете избежать этой проблемы, только используя дополнительный двигатель, который будет работать вместо двигателя внутреннего сгорания, пока не будут достигнуты эти рабочие скорости. Например, эту функцию выполняет электродвигатель на гибридах или пневмостартер с избыточной мощностью.

ТЕ ОБОРОТЫ, С КОТОРЫХ ДВИГАТЕЛЬ МОЖЕТ ПРИНИМАТЬ НАГРУЗКУ И НАЗЫВАЮТСЯ ХОЛОСТЫМИ ОБОРОТАМИ.

Все обороты выше холостых работают. Ниже начинается зона пусковых оборотов, где двигатель по тем или иным причинам не передает нагрузки. У большинства автомобильных двигателей обороты холостого хода составляют 500-900 об/мин, что не так уж и мало. При использовании АКПП можно немного «схитрить» и выставить обороты холостого хода без нагрузки со стороны трансмиссии ниже, а повышать их только при включении в коробке режима «Драйв.

Почему холостые обороты не постоянны?

При разных системах питания причины изменения оборотов холостого хода разные. На двигателях внутреннего сгорания с простыми нерегулируемыми карбюраторами скорость зависит от нагрузки и карбюратора. Если автоматические ускорители скорости активированы, скорость будет падать по мере увеличения нагрузки. То же самое произойдет из-за плохой смесеобразования, но этого стараются избежать, используя различные системы холодного пуска, завышающие обороты для обеспечения стабильной работы двигателя.

Чем совершеннее система питания, тем менее заметны колебания. С простым карбюратором скорость холостого хода регулируется водителем. Его вмешательство необходимо, если температура двигателя или нагрузка на него отклоняются от установленных при регулировке холостого хода. С электронным карбюратором с автоматическим холодным пуском водитель уже ничего не регулирует, но обороты заметно увеличиваются, чтобы обеспечить стабильную работу до прогрева.

Ходить запрещено: что простаивает и от чего зависит

Под капотом ВАЗ-2107 Жигули ‘1997–2006 гг

Системы впрыска позволяют лишь немного увеличить обороты холостого хода до прогрева лямбда-зондов и держать их слегка повышенными до нормализации смесеобразования на 100-1000 об/мин. А еще они могут немного увеличивать скорость при увеличении нагрузки от кондиционера или нагрузки от генератора. Во всех остальных случаях хорошая система должна поддерживать скорость вращения почти постоянной, в пределах +/- 30 об/мин.

Читайте также:  Как определить скрученность пробега автомобиля и отказаться от покупки «почти новой» машины

К сожалению, не все методы регулирования идеальны. Регуляторы ХХ и электродроссели со временем загрязняются, не все свечи и форсунки работают идеально, системы EGR пропускают газы, выходят из строя системы контроля фаз, а в цилиндрах может быть разная компрессия, из-за чего реальная скорость на старых автомобилях до сих пор «едет «немного»: излишне провисать под нагрузкой или наоборот, завышать.

Почему холостые обороты именно такие?

Выбор оборотов холостого хода — это всегда компромисс. Их увеличение означает увеличение расхода топлива и теплоотдачи двигателя на холостом ходу, что заведомо плохо и нехорошо для гражданского автомобиля. Снижение приводит сразу к нескольким неприятным последствиям.

Во-первых, нарушается смесеобразование. Процессы в двигателе внутреннего сгорания динамичны, и вся конструкция рассчитана на скорость работы. С уменьшением частоты вращения ухудшается очистка цилиндров от выхлопных газов, затрудняется заполнение цилиндров свежей смесью, увеличиваются потери на перепуск, а значит, снижается и мощность.

Может такая заниженная оценка ХХ сделает двигатель как минимум более экологичным? Также нет. С другой стороны. Хотя двигатель сохраняет способность ощущать нагрузку на оборотах ниже холостого хода, рабочий процесс будет далек от расчетного. Например, при скорости менее 400-500 даже коллекторы часто перестают нагреваться до рабочей температуры, увеличивается количество пропусков зажигания.

Серьезной проблемой является снижение давления масла и объема подачи. Здесь все просто: меньше скорость — меньше давление. При минимальном давлении подшипники скольжения выходят из режима жидкостного трения, и моторесурс быстро снижается. И чем выше нагрузка, тем выше должно быть давление, а значит и обороты двигателя.

Нагрузка на двигатель уже на холостом ходу может быть значительной (особенно с механической коробкой передач). Автоматические коробки передач способны предотвратить проблемы, но полностью проблемы не решают, хотя и значительно увеличивают ресурс ДВС в целом. В результате давление масла на холостом ходу уже должно быть достаточным для поглощения полной нагрузки на двигатель. К сожалению, чем выше давление и производительность масляного насоса на холостом ходу, тем больше избыточное давление на рабочих. Это означает, что больше расход топлива, меньше ресурс масла. Немного улучшить ситуацию может регулируемый масляный насос, но в основном он все же служит для компенсации чрезмерного снижения давления масла после прогрева двигателя, а не для снижения оборотов холостого хода.

Читайте также:  Какие опции в современном автомобиле, по мнению эксперта, приносят только вред

На машинах с АКПП его «желания» тоже надо учитывать. Ведь масляный насос АКПП приводится в движение коленчатым валом двигателя, а значит работа трансмиссии зависит от оборотов холостого хода. При слишком низких скоростях давления будет недостаточно для правильной работы механико-гидравлической системы управления. А для систем старт-стоп нужно ставить гидроаккумуляторы и дополнительные электронасосы. Это означает, что гидравлика начинает работать сразу при запуске двигателя, а не через пять-десять секунд.

Привод различного навесного оборудования также создает трудности. Насосы генератора, гидроусилителя руля и кондиционера, а также насос системы охлаждения имеют ограниченный рабочий диапазон, поэтому передаточное число системы привода дополнительных агрегатов подбирается с учетом максимальных оборотов двигателя. А минимальная скорость некоторых устройств и нагрузка на подсистемы машины ограничивают нижнее значение скорости холостого хода. Слишком сильное снижение скорости может привести к перегреву многоцилиндровых двигателей из-за проблем с циркуляцией жидкости, разрядки аккумуляторной батареи или неисправности кондиционера. По общему признанию, эти проблемы также могут быть решены.

Здесь помогает переход на электроприводы ГУР, насосов системы охлаждения и кондиционирования, установка регулируемого привода насосов. К счастью, генераторы имеют очень большой рабочий диапазон и не теряют КПД на высоких оборотах. Но у этих мер есть и недостатки. Часто они влекут за собой ненужные затраты, а часто — и снижают эффективность работы систем за счет двойного оборота энергии.

Вибрация двигателя при снижении скорости в основном связана с нестабильностью рабочего процесса, но имеет и ряд других причин. Например, система подвески двигателя внутреннего сгорания может гасить вибрации только в определенном диапазоне частот. И чем ниже скорость, тем сложнее гасить возникающие вибрации. Причем помимо вибраций, которые передаются на кузов и влияют на комфорт водителя и пассажиров, есть что-то вроде крутильных колебаний, оказывающих разрушительное воздействие на коробку передач и колеса.

Ходить запрещено: что простаивает и от чего зависит

Чем ниже обороты двигателя, тем сложнее их погасить. Необходимо либо использовать неблокирующие гидротрансформаторы, либо двухмассовые маховики, либо комбинацию обеих технологий одновременно. Увеличивая обороты холостого хода, можно уменьшить колебания крутящего момента на каждом обороте, отодвинуть частоты всех колебаний дальше от резонансных частот и сделать работу всех систем гашения вибрации более эффективной.

Источник

По Мирвокругнасу

Оцените статью
Добавить комментарий