Ограничитель оборотов

Ограничитель оборотов — это устройство, устанавливаемое на современные автомобили с двигателями внутреннего сгорания . Они предназначены для защиты двигателя путем ограничения его максимальной скорости вращения , измеряемой в оборотах в минуту (об/мин). Ограничители оборотов предварительно устанавливаются производителем двигателя. Существуют также агрегаты вторичного рынка, в которых установлен отдельный контроллер с использованием специальной настройки частоты вращения. Ограничитель предотвращает выход двигателя автомобиля за пределы предела, установленного производителем, известного как красная линия (буквально красная линия, отмеченная на тахометре ). В какой-то момент за красной чертой может произойти повреждение двигателя.

Операция

Ограничители обычно работают, отключая компонент, необходимый для возникновения процессов сгорания, будь то топливо, воздух или искра. В двигателях с воспламенением от сжатия используются механические регуляторы или ограничители для отключения электронных топливных форсунок. Двигатель с искровым зажиганием также может перекрывать подачу топлива или останавливать искровое зажигание, а некоторые просто снижают мощность двигателя, изменяя момент зажигания.

В случае автоматической коробки передач в режиме «Drive» обороты двигателя безопасно остаются в диапазоне, выбранном трансмиссией. Ограничитель оборотов необходим только при превышении оборотов двигателя в режимах «парковка», «нейтраль» или «ручной». Эти автомобили часто не имели тахометра до начала тысячелетия. Без этого указателя красную линию невозможно увидеть, но риск превышения оборотов двигателя при использовании полностью автоматических коробок передач настолько мал, что обороты двигателя не вызывают беспокойства.

Однако при использовании двигателя с механической коробкой передач обороты двигателя могут оказаться за пределами «нейтрали», либо из-за слишком позднего переключения на более высокую передачу, либо из-за слишком раннего переключения на более низкую передачу. В случае нейтральной передачи или слишком позднего переключения передачи ограничитель оборотов может легко удерживать обороты двигателя ниже красной линии.

Если механическая коробка передач переключится на пониженную передачу слишком рано, скорость автомобиля приведет к тому, что двигатель превысит красную линию. В этом случае ограничитель оборотов снизит мощность двигателя, но не сможет предотвратить выход оборотов двигателя за пределы красной линии.

Пожалуй, худшая ситуация возникает, когда смена «пропускается». На показанной диаграмме можно на высоких оборотах «пропустить» переключение со 2-й на 3-ю и вместо этого включить 1-ю передачу. Это приведет к превышению красной линии, и ничто не сможет предотвратить серьезное повреждение двигателя из-за отказа клапанного механизма или шатуна. Использование сцепления как можно быстрее поможет избежать повреждения двигателя. ^{[ 1 ]}

Большинство небольших двигателей , например, газонокосилок, имеют регулятор скорости . По мере увеличения оборотов двигателя дроссельная заслонка карбюратора постепенно закрывается, уменьшая количество топлива и воздуха, поступающих в двигатель, до тех пор, пока обороты двигателя не станут стабильными. Если обороты падают ниже желаемого значения, дроссельная заслонка автоматически откроется, пропуская в двигатель больше топливно-воздушной смеси. Регулировка дроссельной заслонки обычно регулирует натяжение пружины регулятора, что, в свою очередь, позволяет двигателю работать быстрее или медленнее по желанию. Хотя на большинстве двигателей малой мощности красная линия не видна из-за отсутствия тахометра, риск чрезмерной частоты вращения двигателя обычно не вызывает беспокойства. ^{[ 2 ]}

Виды контроля

Контроль топлива

Ограничители оборотов, сокращающие расход топлива, наиболее распространены в дорожных автомобилях, поскольку они меньше изнашивают компоненты выхлопной системы, особенно каталитический нейтрализатор. Эти системы обычно уменьшают превышение скорости двигателя, отключая топливные форсунки, и являются единственной практичной системой на дизельных двигателях. ^{[ 3 ]} Это менее популярно в высокопроизводительных или гоночных двигателях из-за высоких температур при работе на обедненной смеси и отсутствия каталитического нейтрализатора.

Контроль искры

Системы ограничения оборотов системы зажигания работают путем отключения искры. загорается при превышении оборотов двигателя. ^{[ 3 ]} Это менее распространено в серийных автомобилях, поскольку система по-прежнему впрыскивает топливо в цилиндр и, следовательно, выделяет несгоревшее топливо, которое может воспламениться в турбонагнетателе или в выхлопной трубе. Это может повлиять на температуру выхлопных газов, вызывая преждевременный износ каталитического нейтрализатора. ^{[ 3 ]}

Управление дроссельной заслонкой

Автомобили, оснащенные электронными системами управления, позволяют ЭБУ модулировать положение дроссельной заслонки, чтобы поддерживать обороты двигателя в безопасном диапазоне. На сегодняшний день это самый безопасный метод ограничения частоты вращения двигателя, который используется на большинстве современных серийных автомобилей, поскольку в них не используется трос газа.

Жесткие и мягкие ограничители

Жесткие лимитеры

Жесткие ограничители полностью отсекают подачу топлива или искры в двигатель. Эти типы ограничителей активируются при заданных оборотах и «отскакивают» от них при нажатии на газ. Это явление называется гистерезисом . «Подпрыгивание» происходит потому, что ограничитель прекращает подачу топлива или искру при заданных оборотах, что приводит к падению оборотов. Если двигатель находится в состоянии открытой дроссельной заслонки, когда обороты падают, обороты затем снова поднимутся до предела. Это заставляет двигатель включать и выключать мощность. Более длительный период гистерезиса будет способствовать более значительному падению оборотов в минуту до повторного включения подачи топлива и искры, а более короткий период гистерезиса может помочь уменьшить это падение оборотов в минуту. В гоночных приложениях желателен чрезвычайно короткий гистерезис, чтобы вы не потеряли всю мощность двигателя внезапно, если/когда вы нажмете ограничитель оборотов.

Мягкие ограничители

Ограничители с плавным отключением — это тип ограничителя оборотов, который частично перекрывает подачу топлива в двигатель. Эти ограничители также могут задерживать момент зажигания. При использовании ограничителя оборотов с плавным отключением двигатель начнет сокращать подачу топлива или задерживать угол опережения зажигания до достижения установленного числа оборотов, пока он медленно не достигнет его и не останется там. Если двигатель все равно превысит обороты, ограничитель плавного отключения может постепенно отключать каждый цилиндр один за другим, пока обороты двигателя не упадут до безопасного уровня. Эти типы ограничителей оборотов часто путают с «мягкими ограничителями», которые представляют собой отдельный нижний предел оборотов, когда автомобиль не находится на передаче.

Физические ограничители

Максимальные обороты двигателя ограничены потоком воздуха через двигатель, рабочим объемом двигателя, массы и баланса вращающихся частей, а также диаметра цилиндра и хода поршней. ^{[ 4 ]} Формула Согласно правилам Формулы-1, двигатели One могут развивать скорость до 15 000 об / мин. ^{[ 5 ]} из-за меньшего рабочего объема, малой массы и короткого хода.

Двигатели с гидравлическими толкателями (например, Buick/Rover V8 ) часто имеют ограничитель оборотов в силу своей конструкции. Зазоры толкателей поддерживаются потоком смазочного масла двигателя. На высоких оборотах двигателя давление масла возрастает до такой степени, что толкатели «накачиваются», вызывая всплеск клапанов. Это резко снижает мощность двигателя, вызывая падение скорости.

Использование в гонках

Уровень оборотов, приводящий к остановке момента зажигания, может быть постоянным или, при наличии соответствующих модулей управления зажиганием, переменным. Модули зажигания с регулируемой скоростью можно быстро и легко отрегулировать для достижения соответствующего ограничения числа оборотов в минуту для различных ситуаций, таких как уличные гонки, дрэг-рейсинг, гонки по шоссе и езда по шоссе.

Многоступенчатые модули зажигания обеспечивают больший контроль предела оборотов. Первую ступень можно использовать для ограничения оборотов при запуске автомобиля из неподвижного положения, обеспечивая максимальную мощность и тягу. Вторая ступень активируется после запуска, чтобы установить более высокий предел оборотов для ускорения при полностью открытой дроссельной заслонке .

Повреждения двигателя за пределами красной линии

Между производителями существуют значительные различия в том, где должна быть красная линия для их двигателей: от 100 ^{[ 6 ]} до 12000 об/мин. ^{[ 7 ]} повреждение поршня и клапанного механизма Если двигатель выходит за пределы оборотов, что обычно называется «превышением оборотов», может произойти , когда клапан остается открытым дольше, чем обычно. Поплавок клапана может привести к потере компрессии, пропуску зажигания или столкновению клапана и поршня друг с другом. ^{[ 8 ]} Также возможно, что двигатель выкинет шатун между коленчатым валом и поршнем. В этом случае двигатель придется ремонтировать или полностью заменять.

См. также

Ссылки

^ «Автожурналисту предъявлен иск на 174 000 долларов за разрушение двигателя редкого Porsche» . 21 января 2013 г.
^ «Как работает регулятор небольшого двигателя?» . Бриггс и Стрэттон . Проверено 20 августа 2022 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Ограничители оборотов — зачем мы их используем? — FASTuuN» . fastuun.com . Проверено 20 октября 2015 г.
^ «Высокопроизводительная математика» . www.hipermath.com . Проверено 21 октября 2015 г.
^ «Энергоблок и ДЗЗ» . Formula1.com . Проверено 21 октября 2015 г.
^ «Обзор технологии RTA-C» (PDF) . Вяртсиля. 2004. с. 23. Архивировано из оригинала 26 декабря 2005 года. {{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 8 октября 2020 г. Проверено 2 февраля 2021 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ «Диагностика слабых клапанных пружин» . www.aa1car.com . Проверено 20 октября 2015 г.

[1] «Автожурналисту предъявлен иск на 174 000 долларов за разрушение двигателя редкого Porsche» . 21 января 2013 г.

[2] «Как работает регулятор небольшого двигателя?» . Бриггс и Стрэттон . Проверено 20 августа 2022 г.

[:0-3] Jump up to: ^а ^б ^с «Ограничители оборотов — зачем мы их используем? — FASTuuN» . fastuun.com . Проверено 20 октября 2015 г.

[4] «Высокопроизводительная математика» . www.hipermath.com . Проверено 21 октября 2015 г.

[5] «Энергоблок и ДЗЗ» . Formula1.com . Проверено 21 октября 2015 г.

[TechReview-6] «Обзор технологии RTA-C» (PDF) . Вяртсиля. 2004. с. 23. Архивировано из оригинала 26 декабря 2005 года. {{cite web}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )

[7] «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 8 октября 2020 г. Проверено 2 февраля 2021 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[8] «Диагностика слабых клапанных пружин» . www.aa1car.com . Проверено 20 октября 2015 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]