Что значит оборотистый двигатель

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

Если спросить автовладельца, что такое холостые обороты мотора, он наверняка ответит, что это режим, в котором мотор работает без нагрузки, и будет полностью прав. Многие даже смогут точно назвать правильную величину оборотов для их автомобилей. Но почему эти обороты именно такие? Почему не больше, не меньше, почему они изменяются, как и для чего поддерживаются? Сегодня мы попробуем в этом разобраться.

Как всё начиналось

Н а первых моторах не существовало даже самого понятия холостых оборотов. Частота рабочих и холостых оборотов практически совпадала, а рабочий диапазон двигателя был крайне мал (приблизительно всего от 250 до 450 оборотов в минуту). Ну а куда деваться: меньше нельзя, выше не крутится… Фитильные карбюраторы имели весьма небольшой рабочий диапазон и при малом потоке смеси сильно «переливали». Фактически их настраивали только на рабочие обороты.

Ситуация поменялась примерно к 1915 году. Появление на Packard Twin Six настоящего карбюратора с жиклерами и управления опережением зажигания позволило решить две задачи. Во-первых, значительно увеличить мощность, увеличив рабочие обороты до 3000 в минуту, а во-вторых, снизить устойчивые обороты за счет введения специальной системы смесеобразования на малых оборотах. Иными словами, системы холостого хода.

Под капотом Packard Twin Six Town Car ‘1916

Все более поздние конструкции карбюраторов уже предусматривали регулировку и настройку смесеобразования на холостых оборотах, часто используя для этого режима отдельные дозирующие системы. Конечно, экология и даже ресурс для тех конструкций не были определяющими факторами, но моторы просто не могли работать на оборотах ниже тех, на которых мог создавать смесь карбюратор. Но затем система стала значительно сложнее.

Зачем нужны холостые обороты?

Пока мотор заглушен, никакого крутящего момента он, разумеется, не создаёт. Но и при работающем моторе мощность растет исключительно с ростом оборотов, а крутящий момент имеет пик в области средних или высоких оборотов (на наддувных двигателях момент появляется раньше, но тоже далеко не с нуля).

Чтобы нагрузить мотор полезной нагрузкой, нужно, чтобы он уже устойчиво крутился и был готов создавать крутящий момент. Иначе он просто заглохнет. Простите, что так сложно объясняю простую вещь, но это крайне важный для понимания дальнейшего момент.

Нагрузить ДВС можно только если он уже работает на устойчивых и достаточных для восприятия нагрузки оборотах. Никаких способов обойти это ограничение нет. Можно только избежать этой проблемы, используя дополнительный двигатель, который будет работать вместо ДВС до достижения тем рабочих оборотов. Например, такую функцию выполняет электромотор на гибридах или пневматический стартер с избыточной мощностью.

Те обороты, с которых мотор может воспринимать нагрузку, и называются холостыми.

Все обороты выше холостых — рабочие. Ниже начинается зона пусковых оборотов, на которых двигатель не переносит нагрузку по тем или иным причинам. Для большинства моторов легковых автомобилей холостые обороты составляют 500-900 оборотов в минуту, что не так уж мало. В случае использования АКПП можно немного «схитрить» и установить холостые обороты без нагрузки со стороны трансмиссии ниже, повышая их только при включении режима «Drive» в коробке.

Почему холостые обороты не постоянны?

При разных системах питания причины изменения холостых оборотов различны. На ДВС с простыми нерегулируемыми карбюраторами обороты зависят от нагрузки и смесеобразования. Если срабатывают автоматы увеличения оборотов, то с ростом нагрузки обороты будут падать. То же самое произойдёт из-за плохого смесеобразования, но этого стараются избежать, применяя различные системы холодного запуска, которые завышают обороты для обеспечения устойчивой работы двигателя.

Чем совершеннее система питания, тем менее заметны колебания. С простым карбюратором водитель сам регулирует холостые обороты. Его вмешательство требуется, если температура двигателя или нагрузка на него отличаются от выставленных при регулировке холостых оборотов. С электронным карбюратором с автоматом холодного запуска водитель уже ничего не регулирует, но обороты заметно повышаются для обеспечения устойчивой работы до прогрева.

Под капотом ВАЗ-2107 Жигули ‘1997–2006

Системы впрыска разве что позволят немного завысить холостые обороты до прогрева лямбда-сенсоров и удержат их чуть повышенными до нормализации смесеобразования на 100-1000 оборотов в минуту. И ещё они могут немного увеличить обороты при увеличении нагрузки со стороны системы кондиционирования или нагрузки от генератора. Во всех остальных случаях исправная система должна поддерживать обороты практически постоянными, в пределах +/- 30 оборотов в минуту.

К сожалению, все способы регулирования не идеальны. Регуляторы ХХ и дроссельные заслонки с электроприводом со временем загрязняются, не все свечи и форсунки работают идеально, системы EGR пропускают газы, сбоят системы регулирования фаз, а у цилиндров может быть разная компрессия, отчего в реальной жизни на старых машинах обороты все же немного «гуляют»: излишне просаживаются под нагрузкой или наоборот, завышаются.

Почему холостые обороты именно такие?

Выбор холостых оборотов — это всегда компромисс. Увеличивать их – значит увеличивать расход топлива и теплоотдачу двигателя без нагрузки, что, очевидно, является плохой идеей и для гражданской машины не годится. Снижение же приводит сразу к нескольким неприятным последствиям.

Во-первых, нарушается смесеобразование. Процессы в ДВС динамические, и вся его конструкция рассчитана на рабочие обороты. При снижении частоты вращения ухудшается очистка цилиндров от отработанных газов, затрудняется наполнение цилиндров свежей смесью, растут потери на перепуск, а значит, падает и мощность.

Может, такое занижение ХХ сделает мотор хотя бы экологичнее? Тоже нет. Скорее, наоборот. Даже если двигатель сохраняет возможность восприятия нагрузки на оборотах менее холостых, его рабочий процесс будет далек от расчетного. Например, на оборотах менее 400-500 часто даже катколлекторы перестают прогреваться до рабочей температуры, а количество пропусков зажигания растет.

Серьезной проблемой является снижение давления масла и объема его подачи. Тут все просто: меньше обороты — ниже давление. При каком-то минимуме давления подшипники скольжения выходят из режима жидкостного трения, и ресурс мотора стремительно уменьшается. И чем выше нагрузка, тем выше должно быть давление, а значит, и обороты мотора.

Нагрузка на мотор уже на холостых оборотах может быть значительной (особенно с МКПП). Автоматические коробки передач способны предотвратить неприятности, но проблемы полностью не решают, хотя значительно увеличивают ресурс ДВС в целом. В результате давление масла на холостых оборотах должно быть уже достаточным для восприятия полной нагрузки на мотор. К сожалению, чем выше давление и производительность маслонасоса на холостых оборотах, тем больше избыток давления на рабочих. А значит больше расход топлива, меньше ресурс масла. Регулируемый маслонасос позволяет немного улучшить ситуацию, но в основном все же служит для компенсации избыточного снижения давления масла после прогрева двигателя, а не для снижения оборотов холостого хода.

На машинах с автоматической коробкой передач нужно учитывать и ее «пожелания». Ведь маслонасос АКПП приводится от коленчатого вала двигателя, а значит и работа коробки передач зависит от оборотов холостого хода. При слишком малых оборотах давления не хватит на корректную работу механико-гидравлической системы управления. А для систем старт-стоп приходится устанавливать гидроаккумуляторы и дополнительные электронасосы. Это позволяет гидравлике включаться в работу сразу при запуске двигателя, а не спустя пять-десять секунд.

Привод различного навесного оборудования тоже создает сложности. Генератор, насосы ГУРа и кондиционера и помпа системы охлаждения имеют ограниченный рабочий диапазон, поэтому передаточное отношение системы привода дополнительных агрегатов подбирают с учетом максимальных оборотов двигателя. А минимальные обороты любого из устройств и нагрузка на подсистемы машины ограничивают нижнее значение холостых оборотов. Слишком большое снижение оборотов может привести к перегреву многоцилиндровых моторов из-за нарушения циркуляции жидкости, к разряду аккумулятора или неработоспособности системы кондиционирования. Правда, эти проблемы тоже решаемы.

Тут выручают переход на электроприводы усилителя руля, насосов системы охлаждения и кондиционера и установка регулируемого привода помпы. К счастью, генераторы имеют очень большой рабочий диапазон и не теряют КПД при высоких оборотах. Но у этих мер есть и недостатки. Зачастую они влекут за собой лишние затраты, а часто — и снижение КПД систем за счет двойного преобразования энергии.

Вибрация мотора при снижении оборотов в основном связаны с неустойчивостью рабочего процесса, но есть у неё и несколько других причин. Например, система подвески ДВС умеет гасить колебания только в определенном диапазоне частот. И чем ниже обороты, тем сложнее гасить возникающие вибрации. Причём помимо вибраций, передаваемых на кузов и влияющих на комфорт водителя и пассажиров, существует еще такая вещь как крутильные колебания, которые разрушительно действуют на трансмиссию и колеса.

Чем ниже обороты мотора, тем сложнее их гасить. Приходится или использовать не блокируемые гидротрансформаторы или двухмассовые маховики, или сочетание двух технологий одновременно. Повышение оборотов холостого хода позволяет снизить колебания момента при каждом обороте, отодвинуть частоты всех колебаний дальше от резонансных и сделать работу всех систем подавления вибраций эффективнее.

Источник

Какие обороты двигателя нужно держать

Практически каждому водителю хорошо известно, что от индивидуального стиля езды напрямую зависит ресурс двигателя и других узлов автомобиля. По этой причине многие автовладельцы, особенно начинающие, часто задумываются о том, на каких оборотах лучше ездить. Далее мы рассмотрим, какие обороты мотора нужно держать с учетом разных дорожных условий во время эксплуатации транспортного средства.

Ресурс двигателя и обороты при езде

Начнем с того, что грамотная эксплуатация и постоянное поддержание оптимальных оборотов двигателя позволяет добиться увеличения моторесурса. Другими словами, существуют режимы работы, когда мотор изнашивается меньше всего. Как уже было сказано, срок службы ДВС зависит от стиля вождения, то есть сам водитель может условно «регулировать» данный параметр. Отметим, что данная тема является предметом обсуждений и споров. Если конкретнее, водители делятся на три основные группы:

• к первым относятся те, кто эксплуатирует двигатель на низких оборотах, постоянно передвигаясь «внатяг».
• ко вторым следует отнести таких водителей, которые только периодически раскручивают свой мотор до оборотов выше средних;
• третьей группой считаются автовладельцы, которые постоянно поддерживают силовой агрегат в режиме выше средних и высоких оборотов двигателя, часто загоняя стрелку тахометра в красную зону.

Езда на низких оборотах

Давайте разбираться подробнее. Начнем с езды на «низах». Такой режим означает, что водитель не поднимает обороты коленвала выше 2.5 тыс. об/мин. на бензиновых двигателях и держит около 1100-1200 об/мин. на дизеле. Такая манера езды навязывается многим еще со времен автошколы. Инструкторы авторитетно утверждают, что ездить необходимо на самых низких оборотах, так как в данном режиме достигается наибольшая экономия топлива, двигатель нагружен меньше всего и т.д.

Очевидно, что после получения водительского удостоверения такая манера езды далее активно практикуется и на собственном авто, перерастая в привычку. Водители данного типа начинают нервничать, когда в салоне начинает прослушиваться звук раскрученного мотора. Им кажется, что повышение шума означает значительное увеличение нагрузки на ДВС.

Что касается самого двигателя и его ресурса, слишком «щадящая» эксплуатация срока службы ему не добавляет. Более того, все происходит с точностью до наоборот. Представим ситуацию, когда машина движется со скоростью 60-км/ч на 4-й передаче по ровному асфальту, обороты, допустим, на отметке около 2 тыс. В таком режиме двигателя почти не слышно даже на бюджетных авто, топливо расходуется минимально. При этом главных минусов в такой езде два:

• практически полностью отсутствует возможность резко ускориться без переключения на пониженную передачу, особенно на «атмосферниках».
• после изменения рельефа дороги, например, на подъемах, водитель не переключается на пониженную передачу. Вместо переключения он просто сильнее нажимает на педаль газа.

В первом случае мотор, зачастую, находится вне «полки» крутящего момента, что не позволяет быстро разогнать машину при такой необходимости. В результате, подобная манера езды влияет на общую безопасность движения. Второй пункт напрямую сказывается на двигателе. Прежде всего, движение на низких оборотах под нагрузкой с сильно нажатой педалью газа приводит к детонации мотора. Указанная детонация в буквальном смысле слова разбивает силовой агрегат изнутри.

Что касается расхода, экономия практически полностью отсутствует, так как более сильное нажатие на педаль газа на повышенной передаче под нагрузкой вызывает обогащение топливно-воздушной смеси. В результате расход горючего увеличивается.

Также езда «внатяг» повышает износ двигателя даже в случае отсутствия детонации. Дело в том, что на низких оборотах нагруженные трущиеся детали мотора смазываются недостаточно. Причиной является зависимость производительности маслонасоса и создаваемого им давления моторного масла в смазочной системе от все тех же оборотов двигателя. Другими словами, подшипники скольжения рассчитаны на работу в условиях гидродинамической смазки. Такой режим предполагает подачу масла под давлением в зазоры между вкладышами и валом. Так создается нужная масляная пленка, которая препятствует износу сопряженных элементов. Эффективность гидродинамической смазки имеет прямую зависимость от оборотов двигателя, то есть чем больше оборотов, тем выше давление масла. Получается, при большой нагрузке на двигатель с учетом низкого числа оборотов существует большой риск сильного износа и поломки вкладышей.

Еще одним аргументом против езды на низких оборотах является усиленное коксование двигателя. Простыми словами, с набором оборотов растет нагрузка на ДВС и температура в цилиндрах существенно повышается. В результате часть нагара попросту выгорает, чего не происходит при постоянной эксплуатации на «низах».

Высокие обороты двигателя

Ну что, скажете вы, ответ очевиден. Мотор нужно раскручивать посильнее, так как машина будет уверенно откликаться на педаль газа, легко идти на обгон, двигатель очистится, расход топлива не так уж сильно возрастет и т.д. Это так, но только отчасти. Дело в том, что постоянная езда на высоких оборотах также имеет свои минусы.

Высокими оборотами можно считать такие, которые превышают приблизительный показатель около 70% от общего числа доступных для бензинового двигателя. С дизелем ситуация немного другая, так как агрегаты данного типа изначально менее оборотистые, но имеют более высокий крутящий момент. Получается, высокими оборотами для моторов данного типа можно считать те, которые находятся за « полкой» крутящего момента дизеля.

Также следует учитывать, что на режимах высоких оборотов требования к качеству моторного масла повышаются. Смазочный материал должен обеспечивать надежную защиту, то есть соответствовать заявленным характеристикам по вязкости, стабильности масляной пленки и т.д.

Игнорирование данного утверждения приводит к тому, что каналы системы смазки при постоянной езде на высоких оборотах могут забиться. Особенно часто это происходит при использовании дешевой полусинтетики или минерального масла. Дело в том, что многие водители меняют масло не раньше, а строго по регламенту или даже позже этого срока. В результате происходит разрушение вкладышей, нарушая работу коленвала, распредвала и других нагруженных элементов.

Какие обороты считаются оптимальными для мотора

Для сохранения ресурса двигателя лучше всего ездить на таких оборотах, которые условно можно считать средними и немного выше средних. Например, если на тахометре «зеленая» зона предполагает 6 тыс. об/мин, тогда наиболее рационально держать от 2.5 до 4.5 тыс.

В случае с атмосферными ДВС конструкторы стараются уместить полку крутящего момента именно в этом диапазоне. Современные турбированные агрегаты обеспечивают уверенную тягу на более низких оборотах мотора (полка момента более широкая), но двигатель все равно лучше немного раскручивать.

Напоследок добавим, что периодически желательно раскручивать хорошо прогретый и исправный мотор с качественным маслом на 80-90% при движении по ровной дороге. В таком режиме будет достаточно проехать 10-15 км. Отметим, что данное действие не нужно повторять часто.

Опытные автолюбители рекомендуют раскручивать двигатель почти до максимума один раз в 4-5 тыс. пройденных километров. Это необходимо по разным причинам, например, чтобы стенки цилиндров изнашивались более равномерно, так как при постоянной езде только на средних оборотах может образоваться так называемая ступенька.

Настройка холостых оборотов на карбюраторном и инжекторном моторе. Особенности регулировки ХХ карбюратора, регулировка холостого хода на инжекторе.

На холостом ходу «плавают» обороты: почему так происходит. Основные неисправности, связанные с холостыми оборотами на бензиновом и дизельном двигателе.

Плавающие холостые обороты двигателя «на холодную». Основные неисправности, симптомы и выявление поломки. Неустойчивый холостой ход дизельного двигателя.

Причины вибрации и неустойчивой работы дизельного мотора в режиме холостого хода. Возможные причины и диагностика неисправностей.

Почему двигатель может не набирать обороты: бензиновый мотор, дизельный агрегат, автомобиль с ГБО. Диагностика неисправности, полезные советы.

Назначение и принцип работы датчика (регулятора) холостого хода. Симптомы неисправностей датчика холостых оборотов, проверка и калибровка РХХ.

Источник