Что будет с двигателем при езде на низких и высоких оборотах

Как связана работа двигателя с безопасностью вождения? Что такое крутящий момент двигателя и как он влияет на безопасность? Для чего нужен тахометр? Каковы минусы автомата и режима D в автоматической коробке передач? Как правильно переключать передачи на «механике»? Почему опасно движение накатом? Можно ли включать нейтралку в движении? Почему опасно выжимать педаль сцепления при торможении? Почему правильно тормозить на механике при включенной передаче? На все эти часто задаваемые мне вопросы я дам ответы в этой и следующих статьях.

Ресурс ДВС и зависимость от оборотов

Если водитель будет грамотно эксплуатировать машину и держать обороты в оптимальном диапазоне, тогда удастся сохранить моторесурс и даже его увеличить.

Существует режим работы двигателя, при котором износ будет самым незначительным.

В силах автомобилиста контролировать поведение машины и задавать ей необходимый темп в плане оборотов. Под оборотами понимают оборот коленвала. Обычно этот показатель измеряется в тысячах оборотов за минуту.

Также существует понятие полки оборотов. Это диапазон оборотов двигателя, при котором мотор может использовать максимальный крутящий момент. Ведь крутящий момент фактически и является мощностью, которая доступна при тех или иных оборотах. За счёт крутящего момента удаётся совершать резкие ускорения и обгоны. То есть машина передвигается за счёт именно крутящего момента, а не мощности.

Всех водителей условно можно разделить на 3 категории относительно того, как они распоряжаются оборотами:

• Первый тип водителей. Они стараются всегда держать мотор только на низких оборотах. Такие люди уверены, что езда на низких оборотах самая оптимальная.
• Второй тип. Это автомобилисты, которые придерживаются принципа удержания средних оборотов, периодически раскручивая ДВС выше средних значений.
• Третий тип. У них мотор всегда работает на средних и повышенных оборотах, на тахометре стрелка часто гостит в красной зоне. Поддерживая высокие обороты двигателя, они считают свои действия абсолютно правильными.

Теперь следует оценить последствие той или иной манеры езди и понять, можно ли крутить мотор на высоких оборотах двигателя, и что принесёт езда на низких значениях двигателя. Как это повлияет на состояние ДВС и какие могут быть последствия.

Возникает большой вопрос касательно того, какая езда в итоге более правильная и эффективная, безопасная для двигателя и его ресурса. У эксплуатации авто на высоких и низких оборотах есть свои особенности.

Постоянные низкие обороты

Низкими оборотами считаются ситуации, когда коленвал раскручивается не более чем до 2500 оборотов за минуту, если говорить про бензиновые ДВС, либо до 1200 оборотов на дизельных двигателях.

Чаще всего привычка ездить на низких оборотах связана с особенностями обучения в автошколе. Это аргументируют экономией топлива и снижением нагрузки на мотор.

У автошкол есть свои причины, чтобы ученики не крутили сильно двигатель. А именно:

• повышение безопасности, поскольку учат езде на малых скоростях;
• исключаются рывки при переключении передач;
• водителя приучают двигаться по дорогам плавно и спокойно;
• так удаётся лучше контролировать поведение авто;
• снижается риск повреждения учебной машины;
• увеличивается срок службы учебного авто.

Закончив обучение с такими правилами, водитель начинает использовать их в повседневной жизни. Он уверен, что любое увеличение нагрузки губительно для ДВС.

Слишком щадящий режим работы мотора не увеличивает ресурс двигатель. Он действует в обратном направлении и создаёт определённые проблемы.

Можно смоделировать ситуацию, когда водитель разогнался примерно до 65 км/ч, включив 4 передачу. Асфальт ровный и сухой. Обороты стабильно удерживаются на отметке 2000 оборотов в минуту. Расход топлива минимальный. Но есть два негативных момента:

• практически невозможно выполнить быстрое ускорение, не переключившись на пониженную передачу;
• если дорога идёт в подъём переход на пониженную передачу не происходит, а вместо этого педаль сильнее вдавливается в пол.

В первой ситуации двигатель будет находиться вне так называемой полки крутящего момента, то есть не сможет использовать весь свой потенциал. А потому и разгон, и быстрое ускорение становятся невозможным. Это негативно отражается на безопасности.

Вторая ситуация негативно влияет на ДВС. Если ехать при низких оборотах в подъём или под иной нагрузкой, выжимая педаль газа в пол, есть высокий риск столкнуться с детонацией двигателя. А это буквально уничтожает силовой агрегат.

Экономить топлива тоже не получится, поскольку при выдавливании газа в пол в топливовоздушную смесь подаётся больше горючего. То есть расход сильно увеличивается.

Даже если детонации не происходит, двигатель активно изнашивается, когда он работает в натяг. Это связано с недостаточно эффективной смазкой, поскольку масляный насос тесно связан с оборотами ДВС. Чем они выше, тем интенсивнее насос качает масло и смазывает трущиеся поверхности.

Также при чрезмерно щадящей езде двигатель активно покрывается изнутри продуктами сгорания топлива. Им не удаётся выгорать в полной мере, высокая температура провоцирует эффект коксования. Периодическая раскрутка мотора до оптимальных значений является необходимой мерой для тех, кто совершает короткие поездки на небольшие расстояния.

Безопасное вождение, крутящий момент и тахометр

И теперь переходим к самой сути вопроса. Как связана безопасность вождения с крутящим моментом и, тем более, с тахометром? Очень просто. Безопасность вождения означает возможность совершить маневр, который позволил бы избежать ДТП. А маневров может быть три:

1. Изменение направления движения (действия рулем);

2. Торможение:

• торможение рабочим тормозом (нажатие на педаль тормоза)
• торможение двигателем (отпускание педали газа)

3. Ускорение (нажатие на педаль газа)

Руль и тормоз: всегда готовы!

Если сцепление шин с дорогой хорошее, изменить направление движения мы можем всегда, поскольку руль по умолчанию находится в «боевом» состоянии. Повернули руль – повернул и автомобиль. Аналогичная ситуация с торможением: педаль тормоза всегда готова к работе. Нажали – затормозили.

Педаль газа часто дремлет

А с педалью газа дело обстоит куда сложнее. Автомобиль не всегда хорошо реагирует на действия педалью газа, а только в зоне максимального крутящего момента, то есть в зоне средних и высоких показаний тахометра. Совершить маневр ускорения или торможения двигателем мы можем, только в тот удачный и счастливый момент, когда стрелка тахометра показывает не ниже 3000 об/мин.

Получается, руль и педаль тормоза в машине готовы к маневру всегда, а педаль газа – не всегда, а только при показаниях тахометра не ниже 3000 об/мин. И если дорожная ситуация возможно (возможно! Мы ведь не можем заранее знать исход событий на 100%, а можем только прогнозировать) потребует от вас активных действий педалью газа, вам следует заблаговременно повысить обороты двигателя до 3500 об/мин или выше.

Безопасность вождения — максимальный крутящий момент

Уверен, теперь вам понятна связь между тахометром, крутящим моментом двигателя и безопасностью вождения

Итак, чтобы сохранить безопасность вождения и быть готовым к маневру, нужно повысить обороты двигателя до «желтой», скоростной зоны тахометра. Как это сделать? Очень просто – включить пониженную передачу. Если у вас механическая коробка передач, то, без вариантов, делаете это сами. Если же у вас «автомат», идеально, если вы тоже переключите передачу заранее сами, с помощью режима ручного переключения. Зачем в ручном режиме? Об этом читайте в статье «Безопасное вождение: минусы автомата».

Высокие обороты

Сказанное выше может подтолкнуть на мысль о том, что двигатель лучше хорошо раскручивать, нежели недокручивать. Это позволит при необходимости получать быструю отдачу от двигателя при нажатии педали газа.

Да, обгонять и совершать манёвры действительно лучше при высоких оборотах. Но тут всё достаточно условно и неоднозначно. Если постоянно крутить мотор выше нормы, тогда можно столкнуться с некоторыми проблемами.

Высокими оборотами бензинового двигателя считаются те, которые превышают 70% от доступных показателей. У дизелей это параметры за пределами полки крутящего момента.

В любом случае на автомобиле есть тахометр. На тахометре отображена зона оборотов зелёного и красного цвета. Приближаясь максимально к красной зоне или оказываясь в ней, обороты считаются повышенными.

При активной работе мотора на высоких оборотах увеличивается нагрузка на все узлы и системы. Повышается температура ДВС, растёт нагрузка на систему охлаждения. Двигатель быстрее изнашивается и может перегреться.

Эксплуатация в условиях повышенных оборотов заставляет тщательнее выбирать моторное масло и чаще его менять. Даже высококачественная синтетика под нагрузкой и при высоких постоянных температурах быстро теряет свои смазывающие и защитные свойства, она не справляется с защитой деталей мотора. Отсюда износ и проблемы с ДВС.

Что такое крутящий момент двигателя?

Если по-научному, то это произведение силы, приложенной к рычагу, и расстояния от оси вращения рычага до точки приложения силы. В физике это называется моментом силы, а в технике устоялось словосочетание «крутящий момент». Распространенная единица измерения – Н*м (ньютон на метр).

Теперь по-человечески Крутящий момент двигателя – величина, демонстрирующая нам тяговые возможности мотора. Чем больше крутящий момент приходит от мотора на колеса автомобиля, тем больший груз может сдвинуть с места автомобиль и тем большее ускорение может развить. Отсюда ясно, что грузовики, тракторы, тягачи и бульдозеры, а также машины для спортивного вождения в первую очередь «заинтересованы» в большом крутящем моменте.

Крутящий момент, приходящий от двигателя на колеса, зависит не только от двигателя, но и от передаточных чисел главной пары и коробки передач: чем больше передаточные числа, тем больший крутящий момент передается на колеса при одном и том же крутящем моменте мотора и тем динамичнее автомобиль.

Оптимальные обороты

Опираясь на всё сказанное ранее, закономерно спросить, на каких оборотах лучше ездить и можно ли крутить двигатель выше нормы или опускаться до минимальных значений.

При высоких и низких оборотах двигатель будет страдать, быстрее изнашиваться и провоцировать возникновение различных неисправностей.

Рекомендуется придерживаться средних показателей оборотов, ориентируясь по тахометру своего автомобиля. Для сохранения ресурса ДВС лучше использовать средние или значения немного выше средних.

Изучите тахометр своего автомобиля. Есть так называемая зелёная и красная зона. На большинстве легковых автомобилей зелёная зона заканчивается примерно на отметке в 6000-7000 оборотов в минуту. В таком случае оптимальным будет считаться диапазон от 2500-3000 до 4500-5000 оборотов.

Конструкторы при проектировании атмосферных моторов стараются сделать так, чтобы полка крутящего момента оказалась в этом диапазоне. У турбомоторов лучшая тяга доступна при более низких оборотах, а их полка шире в сравнении с атмосферниками. Но и турбированные двигатели лучше раскручивать в указанных пределах.

Либо ориентируйтесь на другое правило. Держите обороты в пределах 30-70% от значений, доступных на указателе тахометра. Это способствует минимальному негативному воздействию на мотор.

Гулять запрещено: что такое холостые обороты, и от чего они зависят

Как всё начиналось

На 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.

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.

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.

Статьи / Практика Что важнее для разгона – мощность или крутящий момент Этот вопрос – одна из главных тем «холиваров» на автомобильных форумах. Оппоненты готовы порвать друг друга, приводя десятки аргументов. А ведь все просто: мощность — это и есть момент! Как… 357231 6 71 02.02.2015

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.

Статьи / Практика Длинноходные и короткоходные моторы – в чем разница, и какие лучше? Признайтесь, что вы часто видели в тест-драйвах фразы про «типично короткоходный характер мотора» и не вполне понимали, о чем идет речь. Сегодня мы наконец расскажем, что такое коротко- и дл… 85680 6 28 15.12.2016

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.