Обороты двигателя: максимальное количество и возможные неисправности

Обороты двигателя: максимальное количество и возможные неисправности

Обороты дизельного двигателя — это один из частых вопросов владельцев дизельных автомобилей. Ответ один — все зависит от параметра силового агрегата, его мощности и крутящего момента, которые в совокупности определяют предел максимальных оборотов дизельных двигателей. Для того чтобы широко открыть эту тему, приведем некоторые сведения об особенностях дизельных двигателей и их оборотах.

Первая причина невысоких оборотов у дизелей, это увеличенная масса поршня и шатуна по сравнению с бензиновыми. Далее, это особенности воспламенения дизельного топлива. Неполнота сгорания дизельной смеси не позволяет двигателю развивать высокие обороты.

Смесь попросту не успевает догореть в цилиндрах и силовой агрегат не успевает выполнить свой полный рабочий цикл. По этой причине при запредельных оборотах нарушается рабочий такт и снижается удельная мощность дизельного двигателя на литр объема.

Кстати, именно из-за этого для спортивных дизельных авто производят специальное дизельное топливо, которое имеет способность быстро воспламеняться и полностью сгорать.

Следующий фактор, снижающий способность к оборотам у дизеля, это так называемый степень сжатия, возникающая при запредельных оборотах. Сжатие требует дополнительных усилий и начинает красть часть мощности движка, часть энергии двигателя попросту начинает уходить на вращение самого себя. Оба вышеописанных факторов усиливаются с повышением оборотов, в результате чего способность к максимумам у дизелей обычно ограничена.

По этим причинам ускорять дизель до максимума не рекомендуется, так как после преодоления так называемых моментных оборотов тяга увеличиваться дальше не будет. Стремление увеличить обороты могут привести только к изнашиванию цилиндро — поршневой группы и к перерасходу топлива и моторного масла.

Мощность попросту снижается после 3800-4000 об/мин. По вышеописанным причинам владельцам дизельных авто необходимо разумно корректировать стиль езды.

Турбодизельные агрегаты которыми снабжаются тяжелые КАМазы, имеют норму по оборотам —1800 об/мин. Что касается дизельных малолитражек, используемых на легковушках, у них запас максимума где-то диапазоне в 2200-2500 об/мин.

Приведем небольшую таблицу (представим, что мы имеем дело с 6 ступенчатой передачей):

• 3 передача — от 30 км/ч до 50
• 4 передача — от 50 км/ч до 70
• 5 передача — от 70 км/ч до 100
• 6 передача — от 100 км/ч

Заметим, что на 6-той передаче при скорости 100 км/ч, обороты становятся 2000 об/мин, за пределами которого увеличение не имеет смысла, так как у дизелей оптимальный крутящий момент в пределах 1500-1900.

Общая стратегия такова, если двигатель работает без напряга, то можно немного сбавить обороты. Схема переключения передач: первая передача — все обороты, начиная от второй — 1500 об/мин. после третьей передачи — 1700 оборотов, а на пятой — 1900. При нарушении правил переключения передач, вы подвергаете силовой агрегат излишней встряске и вибрациям, а при низких оборотах масло недостаточно смазывает дальние шестерни.

По вышеуказанным фактам следует, что дизельному мотору нет необходимости прибавлять оборотов для достижения высокого крутящего момента. Именно эта особенность дизелей и делает их незаменимыми для использования в грузовом транспорте, для которых высокая скорость движения не принципиальна.

Для сравнения можно привести в пример бензиновые двигатели. Они гораздо мощнее дизельных, им для достижения высоких скоростей необходима высокая мощность на максимумах оборотов. Бензиновый мотор увеличивает мощность не сразу, достигая пика на растущих оборотах. С дизелем дела обстоят по-другому, они набирают максимум мощности намного раньше, но уже на средних оборотах тяга дизельного мотора слабеет.

Холостые обороты дизельных двигателей могут давать разные значения, которые зависят от вязкости масла или нагрузки на генератор. Высокие обороты лучше всего измерять на холостом ходу выжимая полный газ. Согласно инструкциям, они могут быть 4900-5000.

Многие водители, ради экспериментов пытаются регулировать тросик на АКПП, которую без острой необходимости лучше не трогать, так как можно расстроить систему передач. Экспериментируя с холостыми оборотами следует помнить, что сниженные обороты отрицательно действуют на дизель в целом особенно на турбине.

Продолжим тему про холостые обороты дизеля. Существует поверье, что дизельный двигатель не любит старты, поэтому его лучше не глушить часто. Если следовать этому совету, существует риск порчи колец, они просто начинают стираются. Происходит это от злоупотребления холостым ходом при оборотах ниже 2000. Такое часто происходит на севере, где водители большегрузных дизельных авто сутками не глушат двигатели.

Проблемы связанных с этим в основном две. Первое, это закоксовывание форсунок. Проблема решается нагрузкой при рабочих оборотах что очищает форсунки. Вторая проблема, которая связана с закоксовыванием колец, решается также. Нужно накручивать обороты с поддержанием масляного давления, а при морозах заслонять радиатор картонкой.

Вообще, при хорошем давлении масла и бесперебойной работы системы охлаждения, дизель способен долгое время выдерживать холостые обороты, только нельзя забывать про хорошую перегазовку с повышением оборотов как приводилось выше.

Но нельзя в этом переусердствовать, вы, конечно же, устраните отложения повышением оборотов, но кольца все же будут постепенно стираться, так-как давление масла падает при холостых. Гипотетически, если бы давление масла не падала, дизель мог бы работать вечно пожирая всю имеющуюся солярку.

Если большегрузные дизельные двигатели, с трудом выдерживают снижение нагрузки на 20 процентов ниже расчетной в течение длительного времени, то для легких автомобильных дизельных агрегатов норма совсем другая.

Для дизельных легковушек, последствие длительной работы на холостых оборотах не настолько катастрофичен как для грузовых. Для легковых дизельных транспортных средств существует иной риск. Максимально допустимые обороты могут привести к самовоспламенению в виде детонации, что чревато разрушением поршневой группы.

В процессе модернизации, дизельные установки по оборотам все более приближаются к бензиновым. однако, все же будут всегда уступать бензиновым. Мощный дизель можно разогнать вплоть до максимальных 4500-4800 тыс. об/мин, а 7 тыс. об/мин для бензиновых установок от седанов является чем-то обычным.

Производители дизельных агрегатов, постоянно совершенствуют характеристики двигателей. Увеличивается мощность, улучшается крутящий момент, совершенствуются способы экономии дизтоплива. Отметим модернизацию системы подачи топлива в цилиндры. Это так называемый предварительный впрыск топлива, он снижает ударный момент и улучшается сгорание топливно-воздушной смеси. Все эти нововведения в совокупности помогают дизелю работать менее жестко.

Можно также отметить доработку механизма распределения газа, приводящая к увеличению количества клапанов. Все же, настоящей революцией было добавление к дизельному двигателю турбины. Эти небольшие отклонение от основной темы, имела цель напомнить автовладельцам, что год за годом дизельные агрегаты эволюционируют. Непрестанно улучшаются характеристики оборотов, постепенно уравнивающие мощность к крутящему моменту.

Отдельного слова заслуживает Японский вклад в дизельные технологии. Владельцы джипов на дизельных агрегатах последних моделей, обратили внимание на наличие кнопки «Включение режима прогрева». По инструкции, кнопку следует активировать при зимних морозах. Ее функция в том, что она поднимает обороты холостого хода до 1300-1400.

Обороты держатся только в холостом режиме, если прибавить газу включив сцепление, обороты автоматически обретут штатное значение в 800-900. Иными словами, японский конструктив предлагает повышение оборотов на холостом ходу исключительно для прогрева двигателя.

Типы регуляторов оборотов с поддержанием мощности: коллекторный и асинхронный двигатели и варианты регулировки

1. Виды двигателей и принцип работы
2. Устройство коллекторного двигателя
3. Типы регулировки
4. Регуляторы мощности постоянного тока
5. Асинхронный двигатель и регулятор оборотов

Практически во всех бытовых приборах и электроинструментах используется коллекторныйдвигатель. В более новых моделях болгарок, шуруповертов, ручных фрезеров, пылесосов, миксеров и других присутствует регулировка оборотов двигателя, но в более поздних моделях такой функции нет. Такими инструментами и бытовыми приборами не всегда удобно работать, и поэтому существуют регуляторы оборотов с поддержанием мощности.

Виды двигателей и принцип работы

Двигатели делятся на три типа: коллекторный, асинхронный и бесколлекторный. В большинстве электроинструментов стоит первый тип. Этот электродвигатель имеет довольно компактный размер. Его мощность значительно выше, чем у асинхронного, а цена довольно низкая. Что касается асинхронных, то этот тип в основном используется в металлообрабатывающей отрасли, а также широкое распространение они получили в угледобывающих шахтах. Довольно редко их можно встретить в быту.

Бесколлекторный электродвигатель используется там, где нужны большие обороты, точное позиционирование и малые размеры. Например, в различной медицинской технике, авиамоделировании. Принцип работы довольно прост. Если рамку прямоугольной формы, которая имеет ось вращения, поместить между плюсами постоянного магнита, то она начнет вращаться. Направление зависит от направления тока в рамке. В составе этого типа присутствуют якорь и статор. Якорь вращается, а статор стоит неподвижно. Как правило, на якоре стоит не одна рамка, а 4,5 или более.

Асинхронный двигатель работает по другому принципу. Благодаря эффекту переменного магнитного поля в статорных катушках он приводится во вращение. Если углубиться в курс физики, то можно вспомнить, что вокруг проводника, через который проходит ток, создается своеобразное магнитное поле, заставляющее вращаться ротор.

Принцип работы бесколлекторного типа основан на включении обмоток так, чтобы магнитные поля статора и ротора были ортогональны друг другу, а вращающий момент регулируется специальным драйвером.

На рисунке отчетливо видно, что для перемещения ротора нужно выполнить необходимую коммутацию, но и регулировать обороты не представляется возможным. Тем не менее бесколлекторный двигатель может очень быстро набирать обороты.

Устройство коллекторного двигателя

Коллекторный электродвигатель состоит из статора и ротора. Ротором называется часть, которая

вращается, а статор является неподвижным. Еще одной составляющей электродвигателя являются графитовые щетки, по которым ток течет к якорю. В зависимости от комплектации могут присутствовать датчики Холла, которые дают возможность плавного запуска и регулировки оборотов. Чем выше подаваемое напряжение, тем выше обороты. Этот тип может работать как от переменного, так и от постоянного тока.

По классификации коллекторные двигатели можно разделить на те, что работают от переменного и от постоянного тока. Их также можно разделить по типу возбуждения обмотки: двигатели с параллельным, последовательным и смешанным (параллельно-последовательным) возбуждением.

Типы регулировки

Существует довольно много вариантов регулировки оборотов. Вот основные из них:

• Блок питания с регулировкой выходного напряжения.
• Заводские устройства регулировки, которые идут изначально с электромотором.
• Регуляторы на кнопочном управлении и стандартные регуляторы, которые просто ограничивают напряжение.

Эти типы регулировки плохи тем, что с уменьшением или увеличением напряжения падает и мощность. В некоторых электроинструментах это допустимо, но, как показывает практика, в большинстве случаев это является неприемлемым из-за сильного падения мощности и, соответственно, КПД.

Наиболее приемлемым вариантом будет регулятор на основе симистора или тиристора. Мало того что такой регулятор не уменьшает мощность при уменьшении напряжения, он еще и позволяет осуществлять более плавный пуск и регулировку оборотов. К тому же такую схему можно сделать своими руками. Ниже изображен регулятор оборотов с поддержанием мощности. Схема собрана на базе симистора BTA 41 800 В.

Все номиналы электроэлементов обозначены на схеме. Это схема после сборки, работает довольно стабильно и обеспечивает плавную регулировку коллекторного двигателя. При уменьшении выходного напряжения мощность не уменьшается, что является весомым плюсом.

При желании можно собрать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В своими руками. Эта схема собрана на базе симистора ВТА26−600, который предварительно необходимо установить на радиатор, так как при нагрузке этот элемент довольно сильно греется.

К готовой схеме возможно подключить электромотор, мощность которого не превышает 4 кВт.

Схема выглядит следующим образом.

Она успешно справится с регулировкой таких электроинструментов, как дрель, болгарка, циркулярка, лобзик. При желании можно использовать схему в качестве регулятора мощности ТЭН-ов, обогревателей и в качестве диммера. К минусам можно отнести невозможность регулировки мощности приборов, которые питаются от постоянного тока.

Регуляторы мощности постоянного тока

Иногда возникает потребность в регулировке оборотов коллекторного двигателя постоянного тока.

Если потребитель не имеет большой мощности, то возможно последовательно подсоединить переменный резистор, но тогда КПД такого регулятора резко упадет. Существуют схемы, при помощи которых возможно довольно плавно регулировать обороты, не уменьшая КПД. Такой регулятор подойдет для изменения яркости различных ламп, напряжения питания, не превышающего 12 В. Эта схема также выполняет роль стабилизатора частоты вращения, при изменении механической нагрузки на вал обороты остаются неизменными.

Эта схема регулятора оборотов двигателя постоянного тока 12 В вполне подойдет для регулировки и стабилизации оборотов двигателей с током, не превышающим 5 А. В эту схему входит драйвер на биполярных транзисторах и таймер 7555, что обеспечивает стабильную работу и плавную скорость регулировки. Цена на детали довольно низкая, а это является несомненным плюсом. Можно также собрать регулятор оборотов электродвигателя 12 В своими руками.

Асинхронный двигатель и регулятор оборотов

Как правило, этот тип применяется на различных производствах, начиная от шахт и заканчивая металлообрабатывающими отраслями. Например, в угольных шахтах для плавного пуска конвейерных лент используется пускатель АПМ, в который встроено устройство на тиристорах, позволяющее плавно запустить конвейер. Асинхронный однофазный двигатель применяется также в автомобилях, вентиляторах печек, двигателях, которые приводят в движение дворники, бытовых вентиляторах, питающихся от напряжения 220 В. В машине двигатели работают от постоянного напряжения 12 вольт, но плавный запуск в них не предусмотрен.

Для регулировки оборотов асинхронного двигателя применяются так называемые частотные преобразователи. Эти преобразователи позволяют кардинально менять форму и частоту сигнала. Как правило, такие преобразователи собраны на базе мощных полупроводниковых транзисторов и импульсных модуляторов, а всеми элементами управляет ШИМ-контроллер.

Следует помнить: чем плавней разгон двигателя, тем меньше он испытывает перегрузок. Это касается редукторов, конвейеров, мощных насосов, лифтов. Вот одна схема регулятора оборотов асинхронного двигателя 220 В.

С помощью этой схемы можно регулировать обороты двигателей, мощность которых не превышает 1 тыс. Вт. При сборке этой схемы есть нюансы, которые необходимо учесть:

• Тип соединения «треугольник».
• Необходим драйвер трехфазного моста IR2133.
• Микроконтроллер AT90SPWM3B.
• Для прошивки микроконтроллера необходим программатор.
• Мощные транзисторы IRG4BC30W или их аналоги.
• ЖК-дисплей в качестве индикатора.
• Импульсный блок питания, который можно купить или собрать собственноручно.

Из-за значительного нагрева диодный мост и силовые транзисторы необходимо установить на радиатор. Если предполагается подключение двигателя мощностью до 400 Вт, то термодатчик ставить необязательно, а для управления можно использовать опторазвязку.

Чтобы увеличить срок службы различных видов двигателей, рекомендуется пользоваться регуляторами оборотов, решающими большое количество проблем.

Тише едешь — хуже будет: 4 последствия езды на низких оборотах

Аккуратные владельцы автомобилей зачастую практикуют спокойный размеренный стиль езды. Они избегают раскручивания двигателя свыше 2000 оборотов за минуту. Эти водители уверены в том, что такое вождение благоприятно влияет на ресурс силового агрегата, экономит топливо.

А вот специалисты по автомобильным моторам считают данную манеру управления автомобилем вредной для силового агрегата. Важно сформировать правильные привычки за рулем авто.

К чему ведут низкие обороты

Привычка управлять автомобилем в данном режиме обязательно сопровождается негативными последствиями. Можно выделить четыре недостатка.

1. Большинство современных автомобилей имеют свою крейсерскую скорость, передвигаясь на которой можно сэкономить топливо. При этом мотор во время такой езды должен работать на высшей передаче.
   Для многих машин импортного производства – это аж 120-140 км/час. Если передвигаться медленнее с использованием этих же передач, то расход топлива увеличится.
2. Важно понимать, что быстро разогнаться с низких оборотов практически невозможно. Для разгона рекомендуется дать возможность двигателю раскрутиться до нужных показателей. Только после этого можно рассчитывать на резкий прирост мощности.
   В случае силовых агрегатов с турбинами максимальная тяга достигается на 3000 оборотах в минуту. Учитывая такие особенности, следует избегать выполнения обгона при меньших показателях тахометра, поскольку закончить его при этих условиях без проблем будет трудно.
3. От оборотов и скорости автомобиля напрямую зависит давление масла внутри двигателя. Если ездить постоянно на низких оборотах, то из-за недостаточного давления моторного масла подвижные элементы силового агрегата недостаточно связываются. В результате происходит их преждевременный износ.

Ситуацию усугубляет нажатая педаль акселератора. Таким образом, эксплуатационный ресурс мотора заметно снизится. Через короткое время можно столкнуться с необходимостью дорогостоящего ремонта.

Кроме того, такой режим езды приводит к появлению нагара внутри камеры сгорания, появлению отложений в многочисленных масляных каналах. Такие явления приводят к необходимости разборки и очистки мотора.

Постоянная привычка переключать передачи механической трансмиссии на 2000 оборотах за минуту может спровоцировать проблемы с МКПП.

Во время движения появляется вибрация, внутренние детали, шестеренки быстро изнашиваются. В конечном итоге это приведет к дорогостоящему ремонту коробки. Лучше всего переключать скорости на 3000 оборотах в минуту.

Оптимальный режим езды

Наиболее подходящими рабочими условиями для большинства современных двигателей является 30-70% от их максимальных оборотов. Например, если «зеленая зона» тахометра доходит до 6000 оборотов/минуту, то оптимальным вариантом езды будет работа мотора на 2500-4000 об/мин.

По мнению мотористов, будет полезно периодически раскручивать хорошо прогретый исправный силовой агрегат до максимальных значений. Важно во время таких нагрузок использовать качественное моторное масло.

При этом достаточно в таком режиме проезжать 10-15 километров. Делать это рекомендуется раз за 4000-5000 километров пробега авто. Результатом такой езды будет равномерный износ стенок цилиндров без появления «ступенек».

Таким образом, при езде на современном авто лучше придерживаться определенного баланса. Лучше плавно разгоняться и тормозить, используя различные диапазоны оборотов двигателя. Если постоянно ориентироваться на низкие значения тахометра, то вероятность неприятных последствий для авто возрастает.

Оптимальные обороты двигателя

Автовладельцы часто задумываются о том, на каких оборотах лучше ездить? Многим известно, что от индивидуального стиля езды напрямую зависит ресурс двигателя и других узлов автомобиля. По этому, мы рассмотрим, какие обороты мотора нужно держать в разных дорожных условиях во время эксплуатации автомобиля.
Грамотная эксплуатация и постоянное поддержание оптимальных оборотов двигателя позволяет добиться увеличения моторесурса. Существуют режимы работы, когда мотор изнашивается меньше всего. Отметим, что данная тема является предметом обсуждений и споров многих водителей. Если конкретнее, их можно разделить на три основные группы:
— те, кто эксплуатирует двигатель на низких оборотах, постоянно ездят «внатяг».
— вторая группа — водители, которые раскручивают мотор до средних и выше оборотов;
— и автовладельцы, которые постоянно раскручивают мотор выше средних и высоких оборотов двигателя, часто загоняя стрелку тахометра в красную зону.

Эксплуатация на низких оборотах

Езда на «низах» — при таком режиме водитель не поднимает обороты коленвала выше 2500 об/мин. на бензиновых двигателях и держит 1,1-1,2 тыс. об/мин. на дизельном. Такая манера езды навязывается еще с автошколы, инструкторы утверждают, что ездить необходимо на низких оборотах, так как в данном режиме двигатель нагружен меньше и достигается наибольшая экономия топлива. Что касается самого мотора и его ресурса, слишком «щадящая» эксплуатация срока службы ему не добавляет, а наоборот уменьшает.
Допустим, когда автомобиль движется со скоростью 60-км/ч на 4-й передаче по ровному асфальту, обороты около 2 тыс. В таком режиме минимальный расход топлива и мотор почти не слышно. При этом в такой езде можно выделить два главных минуса:
без понижения передачи практически не возможно резко ускориться, особенно на двигателях без турбины
после изменения дороги, например, на подъемах, водитель не переключается на пониженную передачу, а просто сильнее нажимает на педаль газа.
В первом случае мотор, находится вне «полки» крутящего момента, что не позволяет быстро разогнать машину при такой необходимости. В результате, подобная манера езды влияет на общую безопасность движения.
Второй случай напрямую влияет на двигатель. Движение на низких оборотах под нагрузкой с сильно нажатой педалью газа приводит к детонации мотора, которая в буквальном смысле слова разбивает двигатель изнутри.
Расход топлива в данном режиме резко увеличивается, так как более сильное нажатие на педаль газа на повышенной передаче под нагрузкой вызывает обогащение топливно-воздушной смеси.
При езде «внатяг», даже при отсутствии детонации, повышается износ двигателя из-за того что на низких оборотах нагруженные трущиеся детали мотора смазываются недостаточно. Причиной является маслонасос, его производительность и создаваемое им давления моторного масла в смазочной системе зависит от оборотов двигателя. Другими словами, чем больше оборотов, тем выше давление масла, а при большой нагрузке на мотор с учетом низкого числа оборотов существует большой риск сильного износа вкладышей.
Еще одним минусом езды на низких оборотах является усиленное коксование двигателя. При повышении оборотов растет нагрузка на двигатель и температура в цилиндрах существенно повышается. В итоге, часть нагара попросту выгорает, чего не происходит при эксплуатации на «низах».

Высокие обороты двигателя

Исходя из выше перечисленного можно сделать вывод что мотор нужно раскручивать посильнее, так как машина будет откликаться на педаль газа и легко ускоряться, двигатель будет лучше очищаться а расход топлива не так уж сильно увеличится. Это не совсем так. Дело в том, что постоянная езда на высоких оборотах также имеет свои минусы.
Высокими считаются обороты, которые превышают показатель около 70% от общего числа доступных для бензинового двигателя. С дизельными немного по-другому, так как агрегаты данного типа менее оборотистые, но имеют более высокий крутящий момент. Обороты которые находятся за « полкой» крутящего момента дизеля считаются высокими.
Как высокие обороты влияют на ресурс двигателя? Сильное повышение оборотов двигателя влечет за собой увеличенную нагрузку на все его детали и систему смазки а также увеличивается и показатель температуры. В результате повышается износ мотора и возрастает риск перегрева двигателя.
Также нужно обратить внимание, что на режимах высоких оборотов требования к качеству моторного масла повышаются. Смазочный материал должен обеспечивать надежную защиту, то есть соответствовать заявленным характеристикам по вязкости, стабильности масляной пленки и т.д.

Оптимальные обороты для двигателя

Оптимальными оборотами двигателя можно считать средние и немного выше средних. Например, если на тахометре «зеленая» зона предполагает 6000 об/мин, тогда наиболее рационально держать от 2500 до 4500 об/мин
Оптимальными режимами работы для большинства моторов является показатель от 30 до 70 % от максимального числа оборотов. При таких условиях мотору наносится минимальный ущерб.
Также, периодически желательно раскручивать хорошо прогретый и исправный мотор с качественным маслом на 80-90% при движении по ровной дороге. В таком режиме будет достаточно проехать 10-15 км. Отметим, что данное действие не нужно повторять часто.
Опытные автолюбители рекомендуют раскручивать двигатель почти до максимума один раз в 4-5 тыс. пробега. Это необходимо по разным причинам, например, чтобы стенки цилиндров изнашивались более равномерно, так как при постоянной езде только на средних оборотах может образоваться так называемая ступенька.