Ограничитель оборотов — это устройство, устанавливаемое на современных транспортных средствах с двигателями внутреннего сгорания . Они предназначены для защиты двигателя путем ограничения его максимальной скорости вращения , измеряемой в оборотах в минуту (RPM). Ограничители оборотов предварительно устанавливаются производителем двигателя. Существуют также устройства для вторичного рынка, в которых установлен отдельный контроллер с использованием пользовательской настройки RPM. Ограничитель не позволяет двигателю транспортного средства выходить за пределы предела производителя, известного как красная линия (буквально красная линия, отмеченная на тахометре ). В какой-то момент за красной линией может произойти повреждение двигателя.
Ограничители обычно работают, отключая компонент, необходимый для процесса сгорания, будь то топливо, воздух или искра. Двигатели с воспламенением от сжатия используют механические регуляторы или ограничители для отключения электронных топливных инжекторов. Двигатель с искровым зажиганием может также отключать топливо или останавливать искровое зажигание, а некоторые просто снижают мощность двигателя, изменяя момент зажигания.
В случае автоматической трансмиссии в режиме «drive» обороты двигателя безопасно остаются в диапазоне, который выбирает трансмиссия. Только при превышении оборотов двигателя в режимах «park», «neutral» или «manual» возникает необходимость в ограничителе оборотов. Эти автомобили часто не имели тахометра до начала тысячелетия. Без этого указателя красная линия не может быть видна, но риск чрезмерной скорости двигателя с полностью автоматической трансмиссией настолько мал, что обороты двигателя не являются проблемой.
Однако при механической коробке передач обороты двигателя могут достигать красной черты в «нейтральном» положении, или при слишком позднем переключении на более высокую передачу, или при слишком раннем переключении на более низкую передачу. В случае «нейтрального» положения или слишком позднего переключения на более высокую передачу ограничитель оборотов может легко удерживать обороты двигателя ниже красной черты.
Если механическая коробка передач переключается на пониженную передачу слишком рано, скорость автомобиля выведет двигатель за пределы красной линии. В этом случае ограничитель оборотов снизит мощность двигателя, но он не сможет предотвратить выход оборотов двигателя за пределы красной линии.
Возможно, худшая ситуация возникает, когда переключение «пропущено». На показанной схеме можно находиться на высоких оборотах и «пропустить» переключение со 2-й на 3-ю и вместо этого получить 1-ю передачу. Это приведет к превышению красной линии, и нет ничего, что могло бы предотвратить серьезное повреждение двигателя из-за отказа клапанного механизма или шатуна. Использование сцепления как можно быстрее может предотвратить повреждение двигателя. [1]
Большинство небольших двигателей , например, на газонокосилках, имеют регулятор скорости . По мере увеличения оборотов двигателя дроссельная заслонка в карбюраторе постепенно закрывается, уменьшая количество топлива и воздуха, поступающих в двигатель, пока обороты двигателя не станут стабильными. Если обороты падают ниже желаемого значения, дроссельная заслонка автоматически открывается, впуская в двигатель больше смеси топлива и воздуха. Регулировка дроссельной заслонки обычно регулирует натяжение пружины на регуляторе, что, в свою очередь, позволяет двигателю работать быстрее или медленнее по желанию. Хотя красная линия не видна на большинстве небольших двигателей из-за отсутствия тахометра, риск чрезмерной скорости двигателя обычно не вызывает беспокойства. [2]
Ограничители оборотов с отсечкой топлива наиболее распространены в дорожных автомобилях, поскольку они меньше изнашивают компоненты выхлопной системы, особенно каталитический нейтрализатор. Эти системы обычно обедняют 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.
Системы ограничения оборотов управления зажиганием работают, отключая свечи зажигания , как только двигатель превышает обороты. [3] Это встречается реже в серийных автомобилях, поскольку система все еще впрыскивает топливо в цилиндр и, следовательно, выпускает несгоревшее топливо, которое может воспламениться в турбонагнетателе или в выхлопной трубе. Это может повлиять на температуру в выхлопных газах, вызывая преждевременный износ каталитического нейтрализатора. [3]
Автомобили, оснащенные системами drive-by-wire, позволяют ЭБУ модулировать положение дроссельной заслонки, чтобы поддерживать обороты двигателя в безопасном диапазоне. Это, безусловно, самый безопасный метод ограничения скорости двигателя, который используется в большинстве современных серийных автомобилей, поскольку в них не используется трос дроссельной заслонки.
Ограничители с жестким отключением полностью отсекают подачу топлива или искры в двигатель. Эти типы ограничителей активируются на заданных оборотах и «отскакивают» от них, если применяется дроссельная заслонка. Это явление называется гистерезисом . «Отскок» происходит из-за того, что ограничитель отключает подачу топлива или искры на заданных оборотах, что приводит к падению оборотов. Если двигатель находится в состоянии открытого дросселя, когда обороты падают, обороты затем снова поднимутся до предела. Это заставляет двигатель циклически включать и выключать питание. Более длительный период гистерезиса будет способствовать более значительному падению оборотов до повторного включения топлива/искры, а более короткий период гистерезиса может помочь уменьшить это падение оборотов. В гоночных приложениях желателен чрезвычайно короткий гистерезис, чтобы вы не потеряли всю мощность двигателя внезапно, если/когда вы нажмете на ограничитель оборотов.
Ограничители с мягким отключением — это тип ограничителя оборотов, который частично перекрывает подачу топлива в двигатель. Эти ограничители также могут задерживать момент зажигания. При использовании ограничителя оборотов с мягким отключением двигатель начнет отключать топливо или задерживать момент зажигания до установленного значения оборотов, пока медленно не достигнет его и не останется там. Если двигатель все равно превышает обороты, ограничитель с мягким отключением может постепенно отключать каждый цилиндр по одному, пока обороты двигателя не упадут до безопасного уровня. Эти типы ограничителей оборотов часто путают с «мягкими ограничителями», которые представляют собой отдельный, более низкий предел оборотов, когда транспортное средство не на передаче.
Максимальные обороты двигателя ограничены потоком воздуха через двигатель, рабочим объемом двигателя, массой и балансом вращающихся частей, а также диаметром цилиндра и ходом поршня. [4] Двигатели Формулы-1 могут развивать скорость до 15 000 об/мин в соответствии с правилами Формулы-1 [5] из-за их меньшего рабочего объема, малой массы и короткого хода поршня.
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 зависание клапана. Это резко снижает мощность двигателя, вызывая падение скорости.
Уровень оборотов, который возникает при блокировке момента зажигания, может быть постоянным или, при наличии соответствующих модулей управления зажиганием, переменным. Модули зажигания с переменной скоростью можно быстро и легко отрегулировать для достижения соответствующего предела оборотов для различных ситуаций, таких как уличные гонки, дрэг-рейсинг, гонки по шоссе и езда по шоссе.
Многоступенчатые модули зажигания обеспечивают более высокий контроль предела оборотов. Первый этап может использоваться для ограничения уровней оборотов при запуске транспортного средства из неподвижного положения, обеспечивая максимальную мощность и тягу. Второй этап активируется после запуска, чтобы установить более высокий предел оборотов для ускорения с широко открытым дросселем .
Существуют значительные различия между производителями относительно того, где должна быть красная линия для их двигателей: от 100 [6] до 12 000 об/мин. [7] Если двигатель выходит за пределы скорости, обычно называемой «чрезмерным оборотом», может произойти повреждение поршня и клапанного механизма , когда клапан остается открытым дольше обычного. Поплавок клапана может привести к потере компрессии, пропуску зажигания или столкновению клапана и поршня друг с другом. [8] Также возможно, что двигатель выбросит шатун между коленчатым валом и поршнем. Тогда двигатель необходимо будет отремонтировать или полностью заменить.
{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link){{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)