Как уменьшить обороты двигателя авто
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.
Как отрегулировать холостой ход на инжекторе и карбюраторе
Под холостым ходом понимают работу силового агрегата на нейтральной передаче, то есть когда двигатель работает «вхолостую», не обеспечивая поступательное движение автомобиля. Необходимость в этом возникает достаточно часто, особенно в момент пуска мотора после длительного простоя, когда его необходимо немного прогреть, чтобы обеспечить проникновение смазки во все каналы и узлы.
Во время движения машины отдачу мотора, то есть обороты вращения коленвала регулирует водитель, нажимая на педаль акселератора. В принципе, так же можно было бы поступить и с работой силового агрегата на холостых оборотах, но это крайне неудобно, поэтому и возникло само понятие холостого хода – режима, при котором двигатель работает на минимальных оборотах и не глохнет. Регулировка оборотов на холостом ходу производится по-разному на моторах с инжекторной системой впрыска и карбюратором: в первом случае за это отвечает бортовой компьютер в паре с регулятором ХХ, во втором – сам карбюратор. Но периодически их настройки сбиваются, что приводит к необходимости осуществления регулировки холостого хода вручную – если этого не сделать, двигатель будет работать в режиме ХХ нестабильно или и вовсе глохнуть.
Почему требуется регулировка холостого хода
На разных машинах нормальными показателями количества оборотов мотора на ХХ считаются разные цифры, но в среднем это 650-900 оборотов/минуту. Повышение до 1500-1800 оборотов/минуту уже считается неисправностью, которая ведёт к повышенному расходу топлива. Уменьшение ХХ ниже 600 оборотов приводит к прекращению работы мотора, что ещё хуже, поскольку каждая остановка машины (а нередко даже затянутое переключение передач) приводит к тому, что двигатель глохнет. Неисправность является и такое явление, как «плавающие» обороты ХХ, когда они резко повышаются до 1600 и затем снижаются до 800 оборотов
В инжекторных автомобилях режим холостого хода обеспечивается тандемом ЭБУ – РХХ. Именно бортовой компьютер, руководствуясь данными, поступающими от датчиков, руководит процессом подачи воздуха в камеру сгорания. Если возникает необходимость в увеличении/уменьшении мощности мотора, он отдаёт соответствующую команду на исполнительное устройство, которое соответствующим образом изменяет объёмы воздушного потока, направляемого в камеру сгорания.
В идеале эта система самодостаточна, но в процессе эксплуатации возникают неполадки, приводящие к сбоям в работе – в результате ЭБУ получает недостоверную информацию и соответствующим образом управляет работой мотора.
Отметим, что на инжекторных авто конструкция системы впрыска может различаться, поэтому и комплекс причин, приводящих к неполадкам работы силового агрегата на ХХ, может быть разным.
Причины неправильной работы мотора на холостом ходу могут быть вызваны неполадками в работе следующих агрегатов:
На холостом ходу дроссельная заслонка перекрыта, двигатель работает без её участия. Но если тросик, являющийся связывающим звеном между педалью акселератора и ДЗ, слишком перетянут, имеет заломы, закис или есть другие проблемы в данной цепи, будет иметь место эффект нажатия педали газа без участия водителя. Другими словами, двигатель будет работать на ХХ на повышенных оборотах, пока неисправность не будет устранена.
В современных автомобилях увеличенные обороты вращения коленвала на холостом ходу при непрогретом моторе обеспечиваются специальным устройством, которое работает в паре с датчиком температуры, определяя, прогрет ли силовой агрегат в достаточной мере, чтобы понизить частоту его вращения путём уменьшения подачи воздуха. Неисправность в работе самого температурного датчика, а также исполнительного механизма данной системы приведёт к тому, что в холодном режиме двигатель будет глохнуть.
Датчик температуры двигателя
Канал холостого хода присутствует на практически всех инжекторных авто. Он представляет собой альтернативный путь доставки воздуха в КС и работает в обход основного, поскольку при холостом ходу дроссельная заслонка перекрыта. Его засорение – ещё одна причина уменьшения количества оборотов работы силового агрегата на ХХ.
Наконец, причиной нестабильной работы мотора без нагрузки может заключаться в неисправности датчика ХХ. Принцип работы регулятора холостого хода, устанавливаемого в упомянутый выше канал, заключается в обеспечении изменения зазора между камерой сгорания и впускным клапаном посредством поступательного движения штока. Последнее, в свою очередь, работает под управлением бортового компьютера, который и отсылает на регулятор соответствующие команды. Проще говоря, задачи РХХ следующие:
Неисправность РХХ также становится причиной проблем с работой мотора в данном режиме.
Если говорить о карбюраторных силовых агрегатах, то здесь дела обстоят ещё хуже, поскольку никакой автоматики здесь не предусмотрено, а все регулировки осуществляются непосредственно на самом карбюраторе. За это ответственен специальный регулировочный винт, вращение которого позволяет увеличить/уменьшить подачу воздуха, соответственно обедняя или обогащая топливо-воздушную смесь. Сбитая настройка этого винта часто становится причиной нестабильной работы двигателя на ХХ.
Второй распространённой причиной подобных проблем может быть воздушная заслонка, которая по ряду причин может полностью не открываться.
Наконец, к плавающим оборотам СА на холостом ходу может привести заслонка первой камеры – её механический дефект или неправильно настроенный привод станут причиной её неполного закрытия.
На карбюраторных авто причиной увеличения/уменьшения оборотов ХХ может стать и неисправности механизма обеспечения хода поплавка, что приводит к повышению/понижению уровня горючего в поплавковой камере с соответствующими последствиями.
В любом случае отклонения в работе двигателя транспортного средства на ХХ не должны оставаться без внимания, однако процедура регулировки частоты вращения силового агрегата сильно разнится для инжекторных и карбюраторных авто.
Регулировка ХХ на карбюраторе
Обладатели автомобилей с карбюраторной дозировкой топливовоздушной смеси наверняка не единожды сталкивались с необходимостью выполнения процесса регулировки этого устройства. Строго говоря, в этой процедуре нет ничего сложного, и это одно из немногих преимуществ карбюратора над инжектором.
Перед тем, как приступать к настройке холостого хода, подготовьте минимально требуемый набор инструментов (потребуются отвёртка и гаечные ключи, конкретные размеры которых зависят от типа и модели карбюратора). Принцип осуществления регулировки заключается в выставлении такого количества оборотов ХХ, при которых будет обеспечена стабильная работа силового агрегата на минимальных оборотах коленвала.
Поскольку подавляющее большинство карбюраторных автомобилей, эксплуатируемых в нашей стране – это продукция АвтоВАЗ, имеет смысл рассмотреть особенности регулировки ХХ на карбюраторах «Солекс» – именно они устанавливаются на эти автомобили.
Большим подспорьем будет наличие тахометра, с помощью которого удобно отслеживать реальную частоту вращения КВ, однако далеко не на всех моделях этот прибор устанавливается штатно. В частности, на младших моделях, которые в настоящее время не выпускаются, тахометр отсутствует («копеечное» семейство –2101/21011/21013).
Впрочем, и в этом случае выход есть – подключении к бортовой электросети внешнего прибора. В принципе, многие водители на показания тахометра не смотрят, руководствуясь слухом и другими внешними признаками при определении необходимой частоты вращения коленвала. Однако наиболее точно выставить обороты ХХ удаётся только на машинах с тахометром.
Итак, процедура регулировки уровня ХХ на карбюраторном двигателе выполняется в следующей последжовательности:
В большинстве случаев этого оказывается достаточно, однако иногда процесс регулировки требует выполнения дополнительных действий. Причина заключается в том, что вращением только винта количества топливовоздушной смеси не всегда удается добиться устойчивой работы мотора на минимальных оборотах. Тогда необходимо попробовать «поиграть» с винтом качества смеси.
Обычно на нём устанавливается пластиковая заглушка, которую придётся демонтировать. Проблема в том, что голыми руками этого не сделать. Обычно в пластик закручивают саморез и затем его вытаскивают вместе с заглушкой. Второй способ заключается в прокалывании пластика посредством шила, а в образовавшееся отверстие можно вставить крючок или что-нибудь похожее.
Перед регулировочными работами посредством кручения винта качества необходимо убедиться, что момент зажигания выставлен правильно, что высоковольтные провода и свечи зажигания находятся в исправном состоянии. Необходимо также удостовериться, что отсутствует подсос воздуха извне. Приготовьтесь к тому, что производить тонкую регулировку, возможно, придётся не единожды.
Алгоритм настройки ХХ винтом качества ТВС:
Отметим, что операция регулировки ХХ после выполнения таких процедур, как прочистка жиклёров или замена регулировочных винтов, не говоря об установке нового карбюратора, требует выполнения предварительных действий. Нужно закрутить до упора винт качества (по ЧС), после чего открутить на три-четыре оборота.
После осуществления процедуры регулировки холостого хода карбюратора убедитесь в стабильной работе мотора транспортного средства на ХХ и под нагрузкой. При этом быстрое нажатие на педаль акселератора не должно приводить к провалам в функционировании силового агрегата, а резкое отпускание педали не должно стать причиной остановки двигателя.
Если упомянутые провалы имеются, нужно повторить процесс регулировки ХХ, причём максимальное внимание следует уделить винту качества смеси. Допустимо увеличить их до девятисот оборотов, если это поможет решить проблему. Примите к сведению, что чем точнее вы выполните процедуру настройки, тем ниже будет степень токсичности выхлопа, что для карбюраторных ДВС является более актуальной проблемой, чем для инжекторных.
Довольно редко возникают ситуации, когда расширенная регулировка с использованием винтов количества/качества ТВС не даёт положительных результатов. Обычно в таких случаях реакция на вращение отвёрткой регулировочных винтов не соответствует требуемой или вообще отсутствует. Это говорит о том, что в режиме отсутствия нагрузки на мотор смесь поступает в камеру сгорания, минуя систему ХХ.
Наиболее частая причина возникновения подобной ситуации – не до конца зажатый электромагнитный клапан или наличие повреждений/дефектов в заглушке данного устройства. В таких случаях топливо попадает в КС, проходя мимо жиклёра ХХ. Более редки случаи установки данного жиклёра с размерами, несоответствующими конкретной модели карбюратора.
Для проверки работоспособности электромагнитного клапана отсоединяем на работающем двигателе провод, идущий к ЭК. Силовой агрегат должен заглохнуть, иначе это свидетельство неисправности клапана.
Проблема с уровнем горючего (излишним/недостаточным) в поплавковой камере решается проверкой работоспособности игольчатого клапана с его заменой и последующим выставлением нормального уровня, после чего регулировку ХХ следует повторить.
Если все вышеперечисленные методики не приводят к желаемому результату и двигатель продолжает «хандрить», причём нестабильная работа может наблюдаться и на переходных режимах (например, в моменты резкого ускорения), то очевидно, что единственный способ решения проблемы – кардинальный: полная замена карбюратора на новый или заведомо работающий экземпляр.
Регулировка ХХ на инжекторе
На автомобилях, оснащённых инжекторными двигателями, система подачи топлива считается более надёжной, однако и здесь бывают проблемы. Но возникают они, как правило, не внезапно, прогрессируя по мере эксплуатации машины. Наиболее частые проявления неисправностей подобного рода – задержки с реакцией СА на утопленную педаль акселератора, скачущие обороты при работе в режиме ХХ, потеря приёмистости, увеличения расхода горючего, невозможность работы мотора в нормальном режиме на определённых режимах.
Плохо то, что подобная симптоматика характерна для большого числа неисправностей, относящихся к самым разным узлам авто, поэтому самый простой способ локализировать причину нестабильной работы силового агрегата – провести компьютерную диагностику, которая может исключить большую часть неисправностей – от неработоспособности датчиков ЭСУД до загрязнения форсунок, от неправильного формирования топливной смеси до подсоса воздуха.
Если диагностика не выявит неисправных узлов и агрегатов, имеет смысл выполнить настройку ХХ.
Итак, приводим примерный алгоритм действий, объясняющий, как отрегулировать холостые обороты на инжекторном двигателе.
Начинаем с проверки работоспособности датчик (который правильнее назвать регулятором) холостого хода. Это устройство представляет собой комбинацию миниатюрного шагового моторчика с исполнительным механизмом в виде штока с конусообразным наконечником. Регулировка РХХ осуществляется следующим образом:
Другими словами, вручную что-то регулировать не требуется – бортовой компьютер самостоятельно производит все необходимые регулировки после каждого отключения положительной клеммы аккумулятора (или отключении питающего напряжения от РХХ).
Впрочем, достаточно часто плохая работа мотора на ХХ является причиной поломки не самого регулятора, а именно сбоев в функционировании программного обеспечения. Кстати, многие параметры, оказывающие влияние на работу системы жизнеобеспечения двигателя, можно регулировать программно. Осуществляется это посредством использования специального прибора – автосканера. Зная, как работает регулятор холостого хода, устанавливаемый на инжекторном силовом агрегате, можно самостоятельно менять некоторые из его характеристик, предварительно выполнив диагностику автомобиля сканером, подключаемым к ЭБУ с использованием стандартного OBD разъема.
Если диагностика показывает, что с регулятором всё в порядке, возможно, причина заключается в несовместимости ПО с конкретной моделью РХХ. Если замена последнего на правильный вариант не решает проблему, придётся выполнить перепрошивку БК. Такая процедура в среде специалистов называется чип-тюнингом. По идее, если такая процедура выполняется профессионалами, она должна не только решить проблему нестабильной работы мотора на ХХ, но и адаптировать работу ЭБУ под конкретного автовладельца. Самостоятельно перепрошивать бортовой компьютер не рекомендуется – это может привести к появлению множества новых проблем, и далеко необязательно, что будут исправлены старые.