что значит холостой ход на мотоцикле
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.
Карбюраторы мотоциклетного типа. Система холостого хода
Здравствуйте, уважаемые читатели. Возвращаемся к теории и практике по карбюраторам мотоциклетного типа.
Сегодня речь пойдет о системе холостого хода и работе карбюратора в переходных режимах.
Устройство системы холостого хода
В конструкциях современных карбюраторов есть не только главная дозирующая система. Она одна не позволила бы получить необходимый состав смеси для поддержания нормальной работы двигателя в режиме без нагрузки, другими словами когда двигатель должен работает на холостом ходу. За нормальную работу в режиме холостого хода отвечает одноименная система. Рассмотрим один из вариантов ее конструкции. 
Устройство системы холостого хода: 1 — переходное отверстие; 2 — воздушный канал; 3 — винт состава смеси на холостом ходу; 4 — отверстие малых оборотов холостого хода; 5 — топливный канал; 6 — топливный жиклер, совмещенный с эмульсионной трубкой
В состав системы холостого хода входит два топливоподающих отверстия. Они имеют специальные названия: переходное отверстие 1 и отверстие малых оборотов холостого хода 4 (варианты расположения на реальном карбюраторе представлены на рисунке ниже). Переходное отверстие располагается под дроссельной заслонкой, в непосредственной близости от ее задней кромки. Отверстие малых оборотов холостого хода находится за дроссельной заслонкой, на небольшом отдалении в точке, где при закрытой дроссельной заслонке разрежение наибольшее. Такое положение обусловлено стремлением к обеспечению наиболее легкого истечения топлива из отверстия малых оборотов холостого хода.
Варианты расположений топливоподающих отверстий: 1 — переходное отверстие; 2 — отверстие малых оборотов холостого хода
В топливоподающем канале 5 системы холостого хода находится жиклер 6, который ограничивает истечение топлива при работе на холостых оборотах. В этом же канале расположена эмульсионная трубка (часто совмещенная с жиклером), в которой топливо смешивается с воздухом, поступившим по воздушному каналу 2.
К элементам точной настройки относится винт 3, регулирующий сечение воздушного канала. В данной конструкции винт влияет на состав смеси. Ниже будет рассмотрена конструкция, в которой аналогичный винт регулирует количество смеси.
Принцип работы на малых оборотах холостого хода
При закрытой или почти закрытой дроссельной заслонке разрежение в зоне распылителя главной дозирующей системы недостаточно для истечения топлива из него. При таком положении дросселя зона наибольшего разрежения находится за дроссельной заслонкой. Именно в этом месте располагают отверстие малых оборотов холостого хода. Работа двигателя полностью обеспечивается топливом, поступающим из этого отверстия.
Эмульсирование топлива в системе холостого хода
В системе холостого хода топливо смешивается с небольшим количеством воздуха, который поступает по специальному воздушному каналу. Процесс эмульсирования топлива происходит следующим образом. Когда дроссельная заслонка закрыта и горючая смесь подается только через отверстие малых оборотов холостого хода, топливо смешивается с воздухом, поступающим не только по воздушному каналу, но и с воздухом из-под дроссельной заслонки, прошедшим через переходное отверстие. По мере подъема дросселя происходит перемещение зоны максимального разрежения в сторону распылителя главной дозирующей системы. В связи с этим количество поступающего в систему холостого хода воздуха через переходное отверстие уменьшается. В какой-то точке подъема дросселя воздух совсем перестает поступать из переходного отверстия, и под действием разрежения топливо начинает фонтанировать через него. В этот момент весь воздух начинает поступать только через специальный воздушный канал, пропускная способность которого регулируется винтом конической формы.
Винт регулировки смеси на холостом ходу
Окончательная (точная) настройка системы холостого хода производится с помощью специального винта с коническим кончиком, который регулирует пропускную способность воздушного канала системы холостого хода. Некоторые модели карбюраторов оснащены винтом, регулирующим количество топлива уже предварительно смешанного с воздухом, подаваемого системой холостого хода.
Винты регулировки смеси на холостом ходу. Два винта слева регулируют количество смеси, два справа — состав смеси.
Так как в одном случае винт регулирует состав смеси, а в другом — количество топливной смеси, применяются противоположные приемы регулировки. Если винт регулирует пропускную способность воздушного канала, то для обогащения смеси необходимо уменьшить количество воздуха путем закручивания винта. Для того чтобы сделать смесь беднее, винт необходимо выкручивать. Если винт регулирует количество подаваемого топлива, то, напротив, для обогащения его выкручивают, для обеднения, соответственно, закручивают.
Понять, по какому принципу осуществляется регулировка на том или ином карбюраторе, очень просто. Винт регулировки воздуха располагают ближе к входному устройству карбюратора, который подсоединяют к фильтру, в то время как винт регулировки топлива располагают ближе к фланцу крепления к двигателю.
Расположение винтов регулировки смеси на холостом ходу: a — винт регулировки состава смеси, b — винт регулировки количества смеси
Жиклер холостого хода
Если установлен жиклер слишком большой пропускной способности, двигатель начинает работать неустойчиво, медленно набирает обороты, звук выхлопа становится глухой и слабый. Если жиклер обладает недостаточной пропускной способностью, двигатель хорошо набирает обороты, но при резком закрытии дросселя обороты не снижаются столь же быстро. Снижение оборотов до холостого хода происходит с запаздыванием вплоть до нескольких секунд.
Слишком маленькая пропускная способность приводит к неустойчивой работе и частым остановкам двигателя, как в режиме малого холостого хода, так и при попытках поднять дроссель. Работа двигателя с установленным жиклером холостого хода недостаточной пропускной способности может привести к прихвату поршня к стенке цилиндра в момент закрытия дроссельной заслонки. Риск особенно велик, если до этого двигатель работал на полном газу в течение продолжительного времени. В таких условиях после закрытия дросселя двигатель по инерции сохраняет большие обороты. Если в этот момент система холостого хода приготавливает бедную смесь, тепловая нагрузка резко увеличивается из-за чрезмерного обедненного сгорания, что повышает риск перегрева и последующего заклинивания.
Работа системы холостого хода в переходном режиме
Когда водитель начинает приоткрывать дроссельную заслонку, разрежение в зоне отверстия малых оборотов холостого хода уменьшается. Это приводит к уменьшению подачи топлива через него, поэтому в работу необходимо включаться другой системе, обеспечивающей плавный переход в работе от системы холостого хода к главной дозирующей системе.
Когда дроссельная заслонка поднимается примерно до 1/4 всего хода, разрежение в зоне отверстия малого холостого хода падает настолько, что истечение топлива из него прекращается. Область максимального разряжения смещается ближе к распылителю главной дозирующей системы, но еще не достигает его. Как раз в этом месте расположено переходное отверстие. Из него начинает фонтанировать топливо в количестве, достаточном для обеспечения плавного перехода в работе двигателя от холостого хода к режиму частичных нагрузок, когда работает уже главная дозирующая система.
Отметим, что жиклер холостого хода важен не только для работы на малых оборотах холостого хода, но и для переходного режима, так как он также регулирует количество топлива, истекающего из переходного отверстия. Наряду с жиклером на работу в переходных режимах оказывают влияние угол среза дроссельной заслонки, специальный выступ на задней части дроссельной заслонки, форма насадки вокруг распылителя главной дозирующей системы, специальный паз на задней кромке дроссельной заслонки.
Элементы дроссельной заслонки, влияющие на переходной режим. Цветом обозначены выступ на задней части дроссельной заслонки (a) и специальный паз на задней кромке (b).
Повышенные обороты холостого хода на прогретом двигателе
Стабильная работа двигателя внутреннего сгорания обеспечивается соблюдение всех параметров работы ДВС в оптимальном режиме.
Холостой ход: что это?
Во всех устройствах механического или электрического принципа действия существует такое понятие, как холостой ход. Простыми словами, холостой ход — это отсутствие нагрузки, в данном случае на двигателе внутреннего сгорания.
Правильность работы ДВС показывает, во многих случаях, поведение двигателя на холостом ходу, то есть, это и вибрация в режиме холостого хода, и шума работы мотора (нет скачков звука тише-громче). Если эти показатели стабильны — это считается нормальной работой двигателя на холостом ходу (ХХ).
Высокие обороты двигателя на холостом ходу: инжектор.
Отличия в режимах работы двигателя на холостых оборотах и работы под нагрузкой в том, что в режиме ХХ воздух в камеру сгорания направляется не через дроссельную заслонку, то есть дроссельная заслонка перекрыта.
Для большого количества автомобилей с ДВС нормальным расходом топлива в режиме холостого хода считается 600-1000 об/мин. Однако, наблюдаются у многих машин такие неполадки — это повышенные обороты холостого хода на прогретом двигателе, это от 1500 об/мин и больше.
Особенно неприятная на слух работа двигателя на ХХ — это плавающая работа двигателя. Когда «плавает» ДВС на ХХ обороты то подскакивают до 2000 об/мин, то падают до 700 об/мин.
Появление плавающего холостого хода и стабильно повышенных оборотов на горячем двигателе возникают из-за одних и тех же причин.
Для инжекторных двигателей причинами высоких оборотов и плавающих холостых ходов является неправильная подача воздуха и обогащения или обеднения смеси. Обороты зависят от подаваемого воздуха в цилиндры. При полностью открытой дроссельной заслонке подается много воздуха во впускной коллектор. После чего, электронный блок управления (ЭБУ) определяет сколько воздуха поступило, определяет на сколько открыта дроссельная заслонка (на какой угол), а также определяет еще необходимые температурные параметры, и, отсюда уже решает сколько надо подать бензина.
Простыми словами, обороты уменьшатся, если топливная смесь станет бедной. А, если обороты упали, то, соответственно инжекторный силовой агрегат начнет всасывать меньше воздуха.
Когда соотношение топлива и воздуха станет оптимальной, состав смеси станет нормальным и обороты станут повышенными, затем снова заниженными, инжектор будет «плавать».
Чтобы устранить причину плавающей работы ДВС или стабильно повышенных оборотов на холостом ходу у инжектора, следует проверить датчики и герметичность системы:
Бывает, что двигатель держит стабильные повышенные не плавающие обороты от 1500 об/мин до 2000 об/мин. Такая работа обусловлена тем, что инжектор подает больше топлива в режиме холостого хода, достаточной для стабильности оборотов. Из-за такой неправильной работы идет перерасход топлива. Если на двигателе есть воздухорасходомеры и датчики давления на впускном коллекторе, то такой неполадки может не быть. Самой распространенной причиной повышения оборотов или плавающих на холостом ходу как на инжекторных, так и на карбюраторных двигателей — это подсос воздуха.
Искать причину надо во впуске. Подсасывать может из-за:
Причина в дроссельной заслонке
За открытие и закрытие дроссельной заслонки отвечает педаль газа. Нормальная работа двигателя на ХХ — это такая, при которой не требуется давить на газ для поддержания оборотов ХХ. Бывают педали газа механические, которые открывают и закрывают заслонку с помощью тросика, и электронные.
Механический акселератор может неправильно работать из-за повреждений тросика (перелом, перекус, окисление). Когда тросик испорченный, электронный блок управления (ЭБУ) может получать сигнал, что осуществляется нажатие на педаль газа и инжектор обеспечивает повышенные обороты.
Причина в канале холостого хода
В этом случае лишний воздух проходит по каналу ХХ. Во многих инжекторных двигателях есть специальный канал холостого хода, который огибает дроссельную заслонку. В такой конструкции предусмотрен винт для регулировки сечения воздушного канала подачи. При помощи этого винта открывая или закрывая канал, можно установить оптимальный режим холостого хода.
Причина в специальном дополнительном устройстве, которое поддерживает обороты при прогреве ДВС.
В конструкции двигателя предусмотрен отдельный канал для подачи воздуха, который должен перекрываться автоматически штоком или заслонкой после того, как мотор наберет рабочую температуру. Устройство для стабилизации оборотов при прогреве двигателя имеет термочувствительный элемент. Как и термостат, этот термочувствительный элемент работает в паре с охлаждающей жидкостью. Посмотреть, что будет, если смешать тосол и антифриз.
Когда инжекторный двигатель горячий, шток или заслонка полностью перекрывают канал. После перекрытия канала для подачи дополнительного воздуха, ЭБУ определяет, что упало количество подаваемого воздуха и, соответственно, уменьшает подачу топлива.
Когда инжекторный двигатель холодный, канал этого устройства открыт, электронный блок управления принимает данные от датчика температуры и обогащает топливную смесь.
В связи с таким принцип работы, это означает, что, если повышаются обороты ХХ или плавают, вышел из строя датчик температуры или этого устройства, которое обеспечивает поддержку оборотов во время прогревания двигателя.
Все больше автолюбителей начинают изготавливать ручной шиномонтажный станок своими руками. Сделать легко, материалов много не надо, а пользу будет приносить каждый сезон.
Причина в сервоприводе принудительного увеличения оборотов холостого хода.
Сервопривод (сервоустройство) в ДВС — это регулятор холостого хода. Монтируется сервоустройство в воздушный канал. Суть работы этого устройства в том, что он сам принудительно повышает обороты холостого хода. В зависимости от конструктивного исполнения двигателя, сервоустройством могут быть: электрический моторчик, соленоид, один из вариантов электромагнитного клапана и тд.
Благодаря сервоприводу (регулятору) процесс перехода из состояния работы под нагрузкой в спокойной состояние, то есть когда отпускается педаль газа, осуществляется мягко. Даже, если резко отпускать педаль акселератора, то обороты будут сбрасываться постепенно.
Также, этот регулятор во время запуска инжекторного двигателя увеличивает обороты, затем плавно уменьшает.
Если дать нагрузку двигателю, это может быть включение автомобильного кондиционера, подогрева сидений, подогрева зеркал, включение фар, то сервоустройство, также, поднимает обороты.
Это устройство отвечает именно за плавность и гладкой работы двигателя. Поэтому, при поломке сервопривода, двигатель начинает работать либо на повышенных оборотах, либо «плавает» на холостом ходу.
Высокие обороты двигателя на холостом ходу: карбюратор.
Карбюраторный двигатель проще инжекторного с точки зрения ремонта своими руками. Бывают разные карбюраторы, но самым лучшим считается SOLEX. Регулировку и настройку карбюратора СОЛЕКС можно сделать самому. Высокие обороты на холостом ходу в таких двигателях возникают из-за сбоя в дозирующем устройстве.
Причины повышенных оборотов на двигателя с карбюратором:
Вывод.
При не стабильной работе двигателя на холостых оборотах, при скачках или, если долго держатся повышенные обороты, сначала следует проводить диагностику на подсос воздуха.