Что такое холостой ход автомобиля на автомате

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

Советы по правильной эксплуатации авто.

Про АКПП.

Начнем с простого и повседневного примера. Вы подъехали к светофору, до зеленого света еще 30 секунд. Что делать с автоматической коробкой передач? Выжать тормоз в режиме D, перевести на нейтраль или поставить в парковочный режим?

На обычном гидротрансофрматорном автомате всего 3 режима:
1. драйв+всякие 2,3,L
2. R — задний ход
3. P и N это один и тот же режим. Но на на паркинге вал блокируется.

Давление масла в коробке зависит от оборотов двигателя, а не от вращения вторичного вала. Если двигатель работает, то масло циркулирует. Так что в плане циркуляции масла режимы не отличаются. Но в режиме D машина не двигается благодаря гидротрансформатору, масло в котором из-за постоянного вращения будет нагреваться.

Минусы стоянки в режиме D: повышенный расход топлива, сниженные обороты ХХ, большая нагрузка на аккумулятор (горят стопы+сниженное напряжение генератора из-за сниженных оборотов) и повышенный нагрев масла в АКПП.

Казалось бы если переключаться в режим N или P, то все проблемы будут решены. И поэтому автопроизводители внедрили так называемую «автонейтраль» — коробка автоматически переводится в нейтральное положение при стоянке дольше 3-10 секунд, а перед началом движения коробка переключается обратно. Определить включение нейтрали можно по оборотам двигателя — на нейтральной передаче обороты немного возрастают, а шум и вибрации снижаются. Однако ресурс некоторых коробок с «автонейтралью» был ниже за счет постоянных переключений.

На современных автомобилях переводить коробку в режим P нет смысла — она сама перейдет в N. Но если ваша коробка не оборудована автонейтралью, то рекомендую переводить ее в P, но только если планируете стоять дольше 30 сек. Однако при таких длительных остановках лучше вовсе заглушить мотор. Коробку из режима D при этом можно переключить после выключения мотора. Как это сказывается на моторе и аккумуляторной батарее рассмотрим чуть позже.

Правда ли, что после замены масла может уйти дерготня и удары при переключении?
Дерготня и удары возникают из-за того, что электромагнитные (соленоидные) клапана, регулирующие давление масла, изношены и не могут плавно регулировать давление. Кстати, износ фрикционов не приводит к ударам при переключении. При их износе угловые скорости вращения перестают соответствовать заданным передаточным числам (фрикционы проскальзывают), блок управления сразу определит эту неисправность и выведет сообщение на приборную панель. Новое масло не сможет восстановить ни фрикционы, ни соленоиды. Масло без перегревов может жить долгие сотни тысяч километров. Например регламент ТО у Соляриса не подразумевает замену масла в АКПП в принципе, только долив при необходимости: http://solaris-club.net/

Точно так же бессмысленно менять масло в АКПП через месяц после ее ремонта. Это простое отмывание денег.

Про прогрев и холостой ход.

Любителям прогревать двигатель смотреть это видео очень осторожно! Возможен мощный butthurt. Автор видео — Наиль Порошин, опытный автомеханик и один из лучших карбюраторщиков страны.

Пробки и холостой — самые страшные враги современных бензиновых ДВС. Если хотите продлить жизнь мотору, то нужно минимизировать работу на холостом ходу.

Во-первых, избавится от привычки прогревать машину и выкинуть сигнализацию с автозапуском.

Ребенок плохого не посоветует.

В любой инструкции по эксплуатации сказано, что необходимо сократить прогрев машины до минимума. Что это означает? Как только упали обороты после холодного запуска, можно начинать движение. Итого: минута на прогрев и нужно ехать.

Инструкция говорит, что прогревать современные BMW нельзя. Ну и что, инженеры просто не знают, как надо.

Возникает вопрос: «как же износ двигателя при холодном пуске и густое масло?!»

Масло.

На приборной панели есть замечательная пиктограмма — «масленка». Если она погасла, то давление в маслянной магистрали достигло нормального уровня (около 4-6 атмосфер). А давление в 4 атмосферы затянет в двигатель из картера даже самый густой кисель. А если масло попало в магистраль, то для поступеления в нагруженные части требуется не более 5 секунд. Кроме того любое масло не стекает в поддон целиком после остановки двигателя — пленка остается на всех частях.

Слева направо, снизу вверх: 60-е, 90-е, 90-е (ВАЗ), современные (BMW). Что бы увеличить мощность, топливную экономичность и снизить выбросы инженерам приходится постоянно уменьшать вес и размер поршеней. При этом сокращаются размеры маслянных каналов и растут тепловые нагрузки. В итоге большинство обычных масел уже не могут сохранять нормальные свойства в таких жестких условиях.

Если же оставить машину на холостых оборотах, то современная и легкая поршневая группа не скажет вам спасибо. За последние пол-века размеры и масса поршней бензиновых ДВС сократились в несколько раз. При этом размеры маслянных каналов так же сократились, а тепловые и динамические нагрузки, напротив, возросли. На холостом ходу, в условиях низкой циркуляции, обычное масло просто не способно сохранять свои свойства — оно коксуется. Надо смирится, при использовании стандартных масел современные ДВС не расчитаны на работу на холостом ходу. Однако если ваш автомобиль оборудован массивной поршневой, выпущен давно, имеет низкий экологический класс и не имеет турбины, то он вполне расчитан на работу на холостых, и это не принесет проблем, если при этом сократить интервалы ТО. Тоже самое касается дизельных двигателей — масса поршня на легковом дизеле в 2-3 раза больше, чем у бензинового аналога.

Износ.

Конечно, при холодном пуске первые несколько секунд из-за маслянного голодания износ двигателя увеличивается. Но уже в 80-е годы масло обеспечивало достаточную защиту от износа для пробегов вплоть до 2 (!) млн. км. Допустим, холодные пуски с последующим движением сократят ресурс пар трения в 2 раза — вы уверены, что ваш двигатель сможет пройти 1 млн. км.? Для справки: современные моторы расчитаны на 200-300 тыс. км., после этого пробега начинаются повальные проблемы с турбинами, кольцами, ГРМ. Износ пар трения не является проблемой уже минимум 30 лет.

Тепловые зазоры.

Видео про то, как прогрев убивает свечи.

Чем грозит долгая работа на холостых и длинные прогревы?

Если хотите садится в теплый автомобиль — установите себе предпусковой подогреватель. Он отогреет салон и доведет двигатель до рабочей температуры.

Движение.

Современные высокофорсироанные моторы имеют маленькие и легкие поршни. Движение с низкими оборотами ведет к высоким нагрузкам и давлениям в камере сгорания, что вызывает микро-перекосы поршней в цилиндрах. Это приводит к расходу масла даже на новых моторах

Во-вторых, что бы не мучать мотор в тракторном режиме, при движении необходимо поддерживать нормальные обороты — не менее 2000 об./мин. Особенно если емкость двигателя — менее 2 литров. При таких оборотах все системы (смазки, охлаждения, наддува) работают в оптимальном режиме и для движения используются более низкие передачи. Это означает, что за счет передаточного числа машина легче ускоряется. При движении с низкими оборотами используются более низкие передаточные числа в КПП, и для того, чтобы ускориться необходимо сильнее жать на газ. Из-за этого повышается нагрузка на двигатель, давление в камере сгорания и начинаются нехорошие процессы, описанные на видео. На холодном моторе они только усугубляются. В итоге получаем окисление масла отработавшими газами и потерю его свойств в течении 2-3 тыс. км., расход масла, нагар в камере сгорания и износ стенок цилиндров. Вообщем, все тоже самое, что и при работе на холостом ходу. Зато сэкономили 5% топлива за счет снижения оборотов.

На автомобилях оборудованных АКПП повлиять на обороты сложнее и мотор обычно работает в более-менее оптимальном режиме, но если злые экологи добрались до программы вашего автомата, то лучше включить спортивный режим — это повысит обороты двигателя.

[UPDATE]

Оказывается движение на высших передачах не всегда означает экономию топлива, особенно на атмосферных моторах, где на низких оборотах плохая эффективность сгорания топлива и, как следствие, низкий крутящий момент.

Пробки.

По мнению Hyndai пробки и холостой ход относятся к тяжелым условиям эксплуатации и являются основанием для сокращения межсервисных интервалов в 2 раза (с 15 000 км до 7 500 км).

Возьмем современный двигатель BMW n54 с блоком управления MSD80.

Блок управления двигателем (MSD80) регулирует следующие температурные диапазоны:

Когда блок управления двигателем распознает экономичный режим по условиям движения, DME настраивает более высокую температуру (108 °C).
За счет более высокой температуры процессы сгорания сгорание происходит полнее, двигатель потребляет не так много топлива, а выхлоп становится чище. При высокой температуре уменьшается трение внутри двигателя. То есть увеличение температуры благоприятно влияет на расход топлива и выбросы в низком диапазоне нагрузки.

Температура масла в экономичном режиме при этом так же достигает 110-115 градусов.

Смоделируем ситуацию. Вы стоите в пробке. Обороты 600-700 об/мин. Блок управления, пытаясь подстроится под нормы выхлопов, закрывает термостат и повышает температуру двигателя и масла с оптимальных 80-90 до 110 градусов. Циркуляция масла при этом ограниченна. Высокие температуры + низкая циркуляция приводят к ускоренному старению масла и его коксованию в самых нагруженных частях: на поршневых кольцах и в турбине. Кроме того, все уплотнительные резиновые элементы так же подвергаются сильному износу, в первую очередь это касается маслосьемных колпачков на клапанах. В придачу получаем богатую смесь и нагар.

Через два года пробочной эксплуатации и постоянных прогревов гарантия на автомобиль заканчивается, а мы имеем полное залегание колец, износ уплотнительных элементов и как результат — отсутсвие компрессии, расход масла 1-2 литра на 1000 км., постоянное окисление масла продуктами сгорания и вероятность образования гуталина под клапанной крышкой. Свечи черные от нагара из-за постоянной работы на богатой смеси. Двигатель нуждается в капитальном ремонте, а официальный дилер начинает втирать про плохой бензин и злых нефтянников. Правда иногда может повезти и двигатель умирает пораньше.

Как этого избежать? Самый простой вариант — стараться держать обороты двигателя около 2000 об/мин и глушить двигатель в пробках, если машина не двигается хотя бы 30 секунд. Нет холостых оборотов — нет коксования, окисления и старения масла. Запуск горячего мотора не снижает ресурс, так как давление в масляной магистрали никуда не пропало, а масло и двигатель имеют рабочую температуру. Система старт/стоп — наш друг.

Но возникает другой вопрос — выдержит ли аккумулятор участившиеся пуски?

Про аккумулятор.

При пусковом токе около 500 А в течении 5 секунд израсходуется 2500 А*c или 0,7 А*ч — около 1% от емкости АКБ. В нормальных условиях пусковой ток не превышает 200 А, а длительность горячего пуска на моем автомобиле составляет не более 2 секунд, так что при горячем пуске израсходуется всего 400 А*c или 0,11 А*ч.

В нормальных условиях аккумулятор заряжается током равным 10% от его емкости. Т.е. для аккумулятора с емкостью 70 А*ч ток зарядки будет равен 7 А. Для восполнения потерянных при запуске 0,11 А*ч нам потребуется всего 1 минута работы двигателя с умеренными оборотами.

Однако холодный аккумулятор хуже берет зарядку и это время может многократно увеличится, так что при сильных морозах лучше сократить число запусков до минимума.

Вывод.

Неудачный выбор масла и неправильная эксплуатация приводят к этому.

Что бы не менять мотор каждые 3 года необходимо придерживаться простых правил:

Если условия не позволяют эксплуатировать автомобиль таким образом, то рекомендую приобрести автомобиль с дизельным двигателем. Дизельный двигатель не боится холостого хода, плохого масла, жары и пробок благодаря массивным поршням и иному принципу воспламенения рабочей смеси.

Еще немного данных про электрооборудование (для тех кому не хватило).

Как видно из таблицы, на последних моделях отечественных автомобилей устанавливаются генераторы, имеющие характеристики тока отдачи, в два раза превосходящие по величине характеристики генераторов первых моделей.

Примерное потребление энергии автомобильными потребителями:

Ток отдачи генератора автомобиля ВАЗ-2108 на холостом ходу составляет 24А. Вычитаем из этой величины 2А, необходимые для обслуживания системы зажигания. Остается 22А. Используя таблицу 2, нетрудно прикинуть, что можно включать с тем, чтобы хоть немного досталось бы и аккумулятору.

Для владельцев иномарок с автоматической коробкой передач картина ещё более сложная. Обычно, стоя в пробке или на светофоре, вы не переключаетесь на нейтраль, а давите ногой на тормоз. Это понижает обороты двигателя от стандартных 800-900 об./мин. до 600-700 об./мин., что, соответственно понизит ток, выдаваемый генератором, а стоп-сигналы добавят ещё пару ампер потребления тока. Да и обогрев заднего стекла у немцев, например, существенно мощнее чем у отечественных автомобилей.

Следует знать, что зимние условия эксплуатации автомобиля в принципе очень тяжелы для аккумуляторной батареи. Наверняка будут полезны следующие данные. Результаты исследований говорят о том, что при эксплуатации автомобиля в очень тяжелых условиях (испытания по так называемому режиму «город-зима-ночь») аккумулятор получает порядка 1Ач в час. Следовательно, если, как в примере, приведенном выше, при запуске двигателя (зимой, при работе стартера 10 сек) расходуется 0,83 Ач энергии аккумулятора, то для восполнения этой энергии двигатель должен проработать 0,83*1=0,83 час=50 минут.

Источник