Ход двигателя: Чем холостой ход вредит мотору автомобиля

Чем холостой ход вредит мотору автомобиля

Свежий номер

РГ-Неделя

Родина

Тематические приложения

Союз

Свежий номер

05.12.2020 14:46

Поделиться

Татьяна Акимова

Среди факторов, которые способствуют снижению ресурса двигателя, не последнее значение имеет работа мотора на холостом ходу. В режиме холостого года коленвал двигателя совершает минимальное количество оборотов, при этом достаточное для поддержания работы самого мотора и всех его систем. В любом случае значение таких оборотов существенно ниже оптимальных для двигателя нагрузочных значений.

iStock

Когда есть необходимость в длительной режиме холостого хода? Не будем рассматривать экстремальные условия крайнего севера, где, долго работая в условиях низких температур, двигатель подвергается усиленному износу. Чаще всего холостой ход используется, когда водителю приходится прогревать двигатель перед поездкой. В таком же режиме мотор может работать, когда автомобиль стоит в пробке.

Рассуждая о вреде, который двигателю может нанести режим холостого хода, необходимо учитывать то, о каком моторе вообще идет речь. Такой режим может стать фактором, значительно усиливающим износ, в случае малообъемных турбированных силовых агрегатов. А именно такие все чаще и используются на современных машинах. Их ресурс, как, впрочем, и ресурс любого другого двигателя, ограничен моточасами. И холостой ход, по сути, «выбирает» ограниченное количество моточасов работы и сокращает ресурс.

Другая проблема, которая также может усилить степень износа мотора, заключается в работе масла. И эти последствия могут стать еще более серьезными, если в работе силовой установки уже есть проблемы. На низких оборотах нарушается эффективность циркуляции масла в системе двигателя. Давление масла, а также объем прокаченного масла в системе двигателя напрямую зависят от количества его оборотов.

Низкое давление масла может стать одним из факторов износа маслонасоса, а в некоторых случаях и привести к масляному голоданию. Также не стоит забывать, что, если мотор часто и подолгу работает в режиме холостого хода, масло в нем придется менять строго по регламенту или даже почаще. Кроме того, работая долго на низких оборотах, двигатель не получает в нужном объеме горючей смеси, а тот объем смеси, который есть в цилиндрах, сгорает неэффективно, из-за чего и сам двигатель работает нестабильно.

Проблемы распространяются порой и на свечи зажигания. Из-за продолжительной работы на холостом ходу на них может накапливаться много нагара. А эта сажа снижает эффективность работы свечей, что и приводит к снижению мощности двигателя и повышенному расходу топлива.

В таком режиме страдает не только двигатель, но и выхлопная система, которой из-за тех же низких оборотов не удается эффективно дожечь бензин. В таком режиме, например, при длительной работе на холостом ходу в пробке, «достается» и каталитическому нейтрализатору выхлопных газов, из-за перегрева он может выйти из строя.

Короткие эпизоды работы двигателя на холостом ходу, возможно, и не нанесут ему серьезного ущерба, однако, например, прогрев мотора на холостом ходу все же стоит ограничить 5-10 минутами и уж точно не доводить до 20 минут. Время безопасной работы мотора в режиме холостых оборотов автопроизводитель обычно указывает в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Поделиться

Рабочий ход поршня и холостой ход двигателя

Двигатель внутреннего сгорания и по сей день является самым популярным изобретением. Он предназначен для приведения в действие самые различные механизмы. Вокруг этого изобретения крутится довольно серьезная терминология, которая понятна не всем водителям. Сегодня вы узнаете, что такое рабочий ход двигателя (рабочий ход поршня) и режим холостого хода.

Рабочий ход поршня ДВС

Чтобы узнать, что это такое, необходимо понимать принцип действия двигателя внутреннего сгорания. Рабочим ходом называется такое движение поршня, при котором мотор совершает полезную, а именно – преобразует тепловую энергию во вращающий момент.

Для начала разберем все такты работы двигателя и дойдет до того момента, когда поршень будет совершать эту самую полезную работу. Первым делом идет такт впуска. В это время поршень движется вниз, а клапан, обеспечивающий впуск топливовоздушной смеси, открывается. Она подается в определенном соотношении и полностью заполняет камеру сгорания. Это продолжается до тех пор, пока поршень не достигнет нижней мертвой точки.

Как только поршень пойдет вверх, клапана будут закрыты, в этот момент смесь сжимается и давление внутри камеры повышается. Как только поршень достигнет верхней мертвой точки, наступает момент рабочего хода поршня. На электродах свечи зажигания появится искра, которая воспламенит смесь и станет причиной небольшого взрыва, который заставит поршень пойти вниз. Пока поршень направляется в самую нижнюю точку цилиндра – этот отрезок будет считаться его рабочим ходом. Далее весь цикл повторяется за счет инерции коленчатого вала.

Стоит отметить, что именно рабочий ход является главным показателем эффективности работы двигателя, а значит, целиком определяем его коэффициент полезного действия.

В этом время, вся остальная работа, затрачиваемая на инерцию: сжатие смеси и ее подача – это все создает лишнюю нагрузку на коленвал, тем не менее, без этого работа двигателя невозможна. Многие автомастера увеличивают рабочий ход поршня и увеличивают объем цилиндра, чтобы добиться наибольшей эффктивности за счет увеличения рабочего хода и объема смеси подлежащего сгоранию.

Работа двигателя на холостом ходу

Холостым ходом любого двигателя внутреннего сгорания называют такой режим работы, при котором отсутствует передача вращающего момента на требуемый механизм. Данный режим характерен не только для ДВС, он также активно применяется и для многих других видов силовых установок, однако большее распространение получил именно в таких типах двигателей.

Данный режим обеспечивается за счет сцепления, которое может «разрывать» передачу вращающего момент от маховика к первичному валу, а также нейтральное положение рукоятки коробки передач, при котором отсутвует передача момента на приводной или карданный вал.

Работа двигателя на холостом ходу позволяет поддерживать его обороты на требуемом уровне без остановки. Дело в том, что при наличии нагрузки на коленчатом валу, ДВС всегда стремится остановиться, так кислород в этом случае потребляется в малом количестве. Такой режим также позволяет выполнить прогрев мотора, а на инжекторных двигателях создает работу, при которой содержание вредных веществ в выхлопном дыме сводится к минимуму.

Вокруг холостого режима ходит большое количество «легенд». Так, например, многие водители считают режим работы на холостом ходу самым экономичным. Однако это не так, скорее наоборот, холостой ход становится причиной самого максимального потребления топлива. Дело в том, что при полностью закрытой дроссельной заслонке, чтобы двигатель не остановился, система подачи топлива обеспечивает увеличение содержание бензина в камере сгорания, а при открытии дросселя, уровень бензина в смеси снижается, так как потребление кислорода увеличивается. В этом режиме двигатель скорее работает за счет вознкающей инерции после полезного хода поршня. Принято считать, что самым экономичным режимом работы ДВС является тот момент, когда обороты находятся на отметке в 3000 об/мин. В этот момент дроссельная заслонка открывается полностью, а уровень топлива в камере сгорания составляет минимум.

Устойчивость оборотов холостого хода поддерживает система подачи топлива. Именно от нее зависит то, как мотор будет работать себя, когда нагрузка на валу отсутствует, а дроссельная заслонка, при этом, закрыта.

Вот и все, что нужно знать о самых запутанных терминах теории двигателя внутреннего сгорания. Все это относится не только в автомобильным двигателям, ведь такой мотор устанавливается и на мотоциклы, бензопилы, лодки и даже самолеты. 

Четырехтактный цикл | Определение, история и факты

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!

Содержание

• Введение

Краткие факты

• Факты и сопутствующий контент

Четырехтактный двигатель — Energy Education

Energy Education

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания. 1: впрыск топлива, 2: зажигание, 3: расширение (работа выполнена), 4: выпуск. ^[1]

Четырехтактный двигатель является наиболее распространенным типом двигателей внутреннего сгорания и используется в различных автомобилях (которые специально используют бензин в качестве топлива), таких как легковые автомобили, грузовики и некоторые мотоциклы (многие мотоциклы используют двухтактный двигатель). Четырехтактный двигатель обеспечивает один рабочий ход за каждые два цикла поршня (или четыре хода поршня). Справа (рисунок 1) есть анимация четырехтактного двигателя и дальнейшее объяснение процесса ниже.

1. Такт впуска: Поршень перемещается вниз к низу, это увеличивает объем, чтобы топливно-воздушная смесь могла попасть в камеру.
2. Такт сжатия: Впускной клапан закрыт, и поршень движется вверх по камере вверх. Это сжимает топливно-воздушную смесь. В конце этого такта свеча зажигания обеспечивает сжатое топливо энергией активации, необходимой для начала сгорания.
3. Рабочий ход: Когда топливо достигает конца своего сгорания, тепло, выделяемое при сгорании углеводородов, увеличивает давление, которое заставляет газ давить на поршень и создавать выходную мощность.
4. Такт выпуска: Когда поршень достигает дна, открывается выпускной клапан. Оставшийся выхлопной газ выталкивается поршнем, когда он движется обратно вверх.

Тепловой КПД этих бензиновых двигателей зависит от модели и конструкции автомобиля. Однако в целом бензиновые двигатели преобразуют 20% топлива (химической энергии) в механическую энергию, из которых только 15% будут использоваться для движения колес (остальное теряется на трение и другие механические элементы). ^[2] Одним из способов повышения термодинамической эффективности двигателей является повышение степени сжатия. Это соотношение представляет собой разницу между минимальным и максимальным объемом камеры двигателя (обозначается как ВМТ и НМТ на рис. 2). Более высокое соотношение позволит поступать большему количеству топливно-воздушной смеси, вызывая более высокое давление, что приводит к более горячей камере, что увеличивает тепловую эффективность. ^[2]

Цикл Отто

Рис. 2. Реальный процесс цикла Отто, происходящий в четырехтактном двигателе. ^[3]

Рис. 3. Идеальный цикл Отто. ^[4]

Диаграмма давление-объем (диаграмма PV), которая моделирует изменения давления и объема топливно-воздушной смеси в четырехтактном двигателе, называется циклом Отто. Изменения в них будут создавать тепло и использовать это тепло для движения транспортного средства или машины (поэтому это тип теплового двигателя). Цикл Отто можно увидеть на рисунке 2 (реальный цикл Отто) и на рисунке 3 (идеальный цикл Отто). Компонент любого двигателя, использующего этот цикл, будет иметь поршень для изменения объема и давления топливно-воздушной смеси (как показано на рисунке 1). Поршень получает движение от сгорания топлива (где это происходит, поясняется ниже) и электрического наддува при запуске двигателя.

Ниже описано, что происходит на каждом шаге диаграммы PV, на котором сгорание рабочего тела — бензина и воздуха (кислорода), а иногда и электричества изменяет движение поршня:

Реальный шаг цикла от 0 до 1 (идеальный цикл — зеленая линия): Называемая фазой впуска , поршень опускается вниз, чтобы позволить объему в камере увеличиться, чтобы он мог «всасывать «топливно-воздушная смесь. С точки зрения термодинамики это называется изобарным процессом.

Процесс с 1 по 2: На этом этапе поршень поднимается вверх, чтобы он мог сжимать топливно-воздушную смесь, поступающую в камеру. Сжатие вызывает небольшое повышение давления и температуры смеси, однако теплообмена не происходит. С точки зрения термодинамики это называется адиабатическим процессом. Когда цикл достигает точки 2, это происходит, когда топливо встречается со свечой зажигания для воспламенения.

Процесс со 2 по 3: Здесь происходит сгорание за счет воспламенения топлива от свечи зажигания. Сгорание газа завершается в точке 3, что приводит к образованию камеры с высоким давлением, в которой выделяется много тепла (тепловой энергии). С точки зрения термодинамики это называется изохорным процессом.

Процесс с 3 по 4: Тепловая энергия в камере в результате сгорания используется для выполнения работы поршня, который толкает поршень вниз, увеличивая объем камеры. Это также известно как силовой ход , потому что это когда тепловая энергия превращается в движение для питания машины или транспортного средства.

Фиолетовая линия (процесс с 4 по 1 и фаза выхлопа ): От процесса с 4 по 1 открывается выпускной клапан, и все отработанное тепло выбрасывается из камеры двигателя. Когда тепло покидает газ, молекулы теряют кинетическую энергию, вызывая снижение давления. ^[5] Затем происходит фаза выхлопа (шаг 0-1), когда оставшаяся в камере смесь сжимается поршнем для «выпуска» наружу, без изменения давления.

Для дополнительной информации

• Двигатель внутреннего сгорания
• Цикл Отто
• Двухтактный двигатель
• Тепловой КПД
• Или просмотрите случайную страницу

Ссылки

2. ↑ ^{2.0 2.1} Р. Вольфсон, Энергия, окружающая среда и климат. Нью-Йорк: WW Нортон и компания, 2012, с. 106.