Когда появились первые моторы, не существовало даже самого понятия холостых оборотов. Впрочем, на заре автомобилизма многое чего не знали, терминология только-только зарождалась.
Сегодня же любой нормальный автомобилист скажет, что холостые обороты мотора — это режим, в котором он работает без нагрузки. Но этого будет уже мало.
Толковые автовладельцы могут точно назвать правильную величину оборотов двигателей, который стоят на их машинах. Но неплохо бы знать, почему эти обороты именно такие, почему они изменяются, как и для чего поддерживаются? Тогда и эксплуатация автомобиля будет более осмысленной.
Как все начиналось?
Карбюратор относится к главным автомобильным изобретениям. Около 1915 года в двигателестроении произошел серьезный прорыв: на автомобиле Packard Twin Six появился настоящий карбюратор с жиклерами и управлением опережением зажигания.
Это позволило решить две задачи: значительно увеличить мощность, подняв рабочие обороты до 3000 в минуту; снизить устойчивые обороты за счет введения специальной системы смесеобразования на малых оборотах. Это и был холостой ход.
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. Да и само слово «экология» еще не вошло в обиход. Все силы были направлены на то, чтобы постоянно совершенствовать силовые агрегаты и конструкцию авто, независимо от влияния на окружающую среду.
Повышенные обороты ХХ на моторах с карбюратором
В самом начале отметим, что повышение оборотов ХХ на карбюраторных двигателях зачастую связано с самим дозирующим устройством. Если отмечены высокие обороты двигателя на холостом ходу в случае с карбюраторным мотором, тогда причин может быть несколько.
- Первой причиной является сбитая регулировка холостого хода. Такая регулировка осуществляется при помощи регулировочного винта, который позволяет обогатить или обеднить смесь. Для решения задачи следует правильно отрегулировать холостой ход на карбюраторе.
- Также следует обратить внимание на то, что воздушная заслонка может не полностью открываться на карбюраторных авто.
- Еще одним местом, которому следует уделить внимание, является заслонка первой камеры в карбюраторе. Указанная заслонка может не до конца закрываться по причине дефектов самой заслонки или неправильно отрегулированного привода.
- Напоследок добавим, что в поплавковой камере карбюратора может наблюдаться заметное повышение уровня горючего, что также приводит к повышению холостых оборотов.
Для чего «холостые» нужны?
При работающем моторе мощность растет исключительно с ростом оборотов, а крутящий момент имеет пик в области средних или высоких оборотов (на наддувных агрегатах момент появляется раньше, но тоже не с нуля).
Чтобы дать мотору полезную нагрузку, нужно, чтобы он уже устойчиво крутился и был готов создавать крутящий момент. Иначе он просто заглохнет. Никаких способов обойти это ограничение не существует. Те обороты, с которых мотор может воспринимать нагрузку, и принято называть холостыми. Обороты выше холостых — рабочие.
Для большинства моторов легковых автомобилей холостые обороты составляют 500–900 оборотов в минуту, что не так уж мало.
Причины неисправности
Прежде, чем говорить о неисправностях, разберемся, что такое обороты холостого хода. При запуске двигателя превышение оборотов на холостом ходу, нормальное явление, поскольку мотор прогревается и выходит на устойчивый тепловой режим работы. После прогрева, настроенный агрегат снижает показатель оборотов до установленных пределов.
Цель режима холостого хода, поддержать выполнение сгорания внутри цилиндров, обеспечив экономичную работу двигателя, не дав заглохнуть. Поскольку на холостом ходу мотор не нагружен, задача системы, свести потребление топлива к минимальным показателям. Если агрегат прогрет, большие обороты двигателя на холостом ходу, ситуация не нормальная, устранить причину надо как можно быстрей.
Двигатель Chevrolet с карбюратором:
Последствия работы двигателя на повышенных оборотах:
- Повышение температуры охлаждающей жидкости, перегрев двигателя;
- Коробление головки блока цилиндров двигателя;
- Повышенный износ внутренних деталей двигателя;
- Снижение ресурса двигателя.
Очевидно, что поддерживать нормальные обороты двигателя на холостом ходу надо, иначе последствия обойдутся намного дороже. Для настройки надо провести диагностику и установить причину поломки.
Часто холостые обороты двигателя завышены по причине:
- Поломка датчика холостого хода;
- Выход из строя датчика положения дроссельной заслонки;
- Поломка дроссельной заслонки;
- Выход из строя датчика температуры воздуха;
- Впускной коллектор пропускает воздух;
- Сбой в работе блока управления двигателем.
Топливная рейка двигателя с инжектором:
Перед тем как приступать к поиску и решению проблем, связанных с неисправностью, оцените силы, поскольку для этих целей потребуется хотя бы первичное представление об устройстве двигателя. Учтите, что метод решения, к которому прибегают, для каждого вида двигателя различен. Карбюратор, инжектор, дизель отличаются в образовании горючей смеси и соответственно, требуют дифференцированного подхода.
Почему обороты не постоянны?
Чем совершеннее система питания, тем менее заметны колебания оборотов. Если на двигателе стоит простой карбюратор, 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 человек уже ничего не регулирует, но обороты заметно повышаются для обеспечения устойчивой работы.
А что система впрыска? Она позволят лишь немного завысить холостые обороты до прогрева лямбда-сенсоров и удерживать их до нормализации смесеобразования на 100–1000 оборотов в минуту. Обороты могут немного подняться при увеличении нагрузки со стороны системы кондиционирования или нагрузки от генератора. Во всех остальных случаях исправная система должна держать обороты практически постоянными, в пределах ± 30 оборотов в минуту.
Регуляторы холостого хода и дроссельные заслонки с электроприводом со временем загрязняются, не все свечи и форсунки работают идеально, системы EGR пропускают газы, барахлят системы регулирования фаз, а у цилиндров может быть разная компрессия. Получается, что в реальной жизни на старых машинах обороты все же немного «гуляют»: или излишне снижаются под нагрузкой или же, наоборот, завышаются.
Гулять запрещено: что такое холостые обороты, и от чего они зависят
Как всё начиналось
На 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.
Статьи / Практика Что важнее для разгона – мощность или крутящий момент Этот вопрос – одна из главных тем «холиваров» на автомобильных форумах. Оппоненты готовы порвать друг друга, приводя десятки аргументов. А ведь все просто: мощность — это и есть моме… 371515 6 71 02.02.2015
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.
Статьи / Практика Длинноходные и короткоходные моторы – в чем разница, и какие лучше? Признайтесь, что вы часто видели в тест-драйвах фразы про «типично короткоходный характер мотора» и не вполне понимали, о чем идет речь. Сегодня мы наконец расскажем, что такое коротко- и дл… 89682 6 28 15.12.2016
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.
