Робота двигуна на холостому ходу
Холостий хід — особливий режим роботи двигуна, за якого його енергія не передається на рухомі елементи, тобто коли автомобіль нерухомий.
Під час цього режиму лямбда-зонд, встановлений на інжекторних авто, вже розігрітий і активно використовується бортовим комп’ютером для зчитування даних. Його температура перевищує 300 °C. Інформація, яку він передає, безпосередньо використовується для формування паливно-повітряної суміші, її балансування та правильного співвідношення компонентів. Головна функція — забезпечити мінімальні викиди токсичних речовин у довкілля.
Деякі сучасні автомобілі фактично не мають класичного режиму холостого ходу, що виглядає доволі незвично.
Порушення роботи двигуна на холостому ходу
Холостий хід — не такий простий процес, як здається. Це один із найменш сприятливих режимів для двигуна. У цьому режимі виробляється рівно стільки енергії, щоб підтримувати обертання колінчастого вала з мінімально стійкою швидкістю, роботу допоміжних агрегатів і газорозподільного механізму для забезпечення процесів газообміну. Користі від цього режиму небагато, а шкоди — значно більше. Усередині двигуна процеси відбуваються в несприятливих умовах:
- Низький тиск у тактах стиснення та впуску не забезпечує очікуваної пропорції суміші.
- Тривалий цикл роботи спричиняє інтенсивний теплообмін між робочим тілом і деталями двигуна.
- Нестабільний, повільний і неповний процес згоряння через низьку концентрацію реагуючих речовин при малому тиску.
- Через різницю тисків між впускним і випускним колекторами та тривалість процесів відбувається зворотне потрапляння незгорілих газів назад у камеру згоряння, а потім у впускний колектор, що ще більше знижує концентрацію активних речовин у суміші.
На перші два пункти впливають конструктивні особливості двигуна, а на останні — умови його роботи.
Бензиновий поршневий двигун внутрішнього згоряння є пристроєм, у якому можна кількісно регулювати робочий процес — а саме крутний момент, що передається з колінчастого вала і залежить від кількості згорілої паливної суміші в камері. Регулювання подачі повітря в камеру згоряння називається дроселюванням.
У сучасних бензинових двигунах ефективність згоряння безпосередньо залежить від коректної роботи датчиків, системи впорскування, дросельного вузла та електронного блоку керування. Найменші відхилення в показниках датчиків кисню, положення дросельної заслінки або витрати повітря призводять до порушення сумішоутворення, втрати потужності та зростання витрати пального. Саме тому своєчасна компьютерна діагностика автомобіля ціна дозволяє виявити приховані несправності на ранній стадії та запобігти серйозним поломкам двигуна.
Положення дросельної заслінки визначається тим, яку кількість повітря потрібно подати в камеру згоряння та яку потужність необхідно отримати. Різниця тисків між впускним колектором і атмосферою безпосередньо впливає на якість згоряння паливно-повітряної суміші.
Коли двигун працює на холостих обертах, паливо все одно згорає, хоча корисної роботи майже немає. Витрата палива та повітря при цьому добре характеризує стан двигуна.
Витрата палива і повітря завжди взаємопов’язані. На холостому ходу дросельна заслінка майже закрита, і повітря потрапляє через регулятори додаткового повітря — рівно стільки, щоб двигун не заглух і підтримував стабільні оберти.
Важливим параметром є тиск у впускному колекторі. Він безпосередньо впливає на кількість суміші, що потрапляє в циліндр. Якщо порівняти два однакові двигуни на холостому ходу, вищий ККД матиме той, у якого тиск у впускному колекторі нижчий.
Низький тиск у впускному колекторі збільшує різницю тисків між впуском і випуском, що сприяє зворотному перетіканню газів.
Кожна конструкція газорозподільного механізму має свої особливості, що впливають на витрату повітря, пального і тиск у впускному колекторі на холостих обертах.
Тому під час ремонту та регулювання можна реально вплинути на перекриття фаз газорозподілу та їх взаємне положення. Кожна схема ГРМ має свої нюанси.
Двигуни з гідрокомпенсаторами та окремими валами для впуску і випуску мають широкі можливості регулювання фаз.
В одно-вальних двигунах ширина перекриття фаз залежить від теплового зазору клапанів і профілю кулачків: чим більший зазор — тим менше перекриття.
У двигунах з одним валом і гідрокомпенсаторами на перекриття впливає лише профіль кулачків.
Під час ремонту можна досягти лише зміщення фаз відносно положення поршнів (поворот розподільного вала відносно колінчастого).
Для комфортної експлуатації авто важлива стабільна робота на «низах», рівний холостий хід і плавна крива крутного моменту. Саме ГРМ відповідає за ефективне очищення циліндра та наповнення його свіжою сумішшю в усіх режимах.
Режим максимальної потужності протилежний холостому ходу: для холостого потрібні вузькі фази без перекриття, для потужності — широкі.
Чим вищі оберти — тим ширші фази. Це пояснюється скороченням часу на газообмін і зростанням навантажень на клапани.
Саме в зонах відкриття та закриття клапана при холостому ході виникають проблеми з плавністю роботи, особливо при розтягуванні ланцюга або заміні розподільчих валів.
Навіть незначна зміна кута перекриття фаз (6–10° повороту колінчастого вала) може суттєво вплинути на рівномірність обертів на холостому ходу.
Це і є причиною вібрацій двигуна на опорах під час роботи на холостих обертах.
Згідно із законом збереження імпульсу, при прискоренні колінчастого вала блок двигуна отримує протилежне прискорення, що викликає коливання.
Чим більша нерівномірність обертів — тим сильніші коливання.
Збільшене перекриття фаз сприяє потраплянню відпрацьованих газів назад у циліндр, що погіршує якість згоряння в наступному такті та викликає чергування «сильних» і «слабких» робочих тактів.
Саме це пояснює нестабільність роботи двигуна на холостих обертах.
З усього цього можна зробити висновок: навіть невелике зміщення фаз або регулювання теплових зазорів може суттєво вплинути на стабільність роботи двигуна на холостому ходу без значної втрати динамічних характеристик.
Корисне Робота двигуна на холостому ходу
