Красная линия относится к максимальной частоте вращения двигателя , при которой двигатель внутреннего сгорания или тяговый двигатель и его компоненты должны работать, не вызывая повреждения самих компонентов или других частей двигателя. [1] Красная линия двигателя зависит от различных факторов, таких как ход поршня , масса компонентов, рабочий объем , состав компонентов и баланс компонентов.
Это слово также используется как глагол, означающий ехать или управлять автомобилем выше красной черты. Фактический термин «красная черта» происходит от красных полос, которые отображаются на тахометрах автомобилей, начиная с оборотов, обозначающих красную черту для конкретного двигателя. Эксплуатация двигателя в этой области известна как «красная черта» . Выход за пределы этой области обычно не означает немедленного отказа двигателя, но может увеличить вероятность его повреждения.
Ускорение, или скорость изменения скорости поршня, является ограничивающим фактором. Ускорение поршня прямо пропорционально величине G-сил, испытываемых поршнево-шатунным узлом. Пока G-силы, действующие на поршнево-шатунный узел, умноженные на их собственную массу, меньше пределов прочности на сжатие и растяжение материалов, из которых они изготовлены, и пока они не превышают пределов нагрузки подшипника, двигатель может безопасно вращаться, не подвергаясь физическому или структурному отказу.
Redline варьируется от нескольких сотен оборотов в минуту (об/мин) (в очень больших двигателях, таких как двигатели поездов и генераторов) до более чем 10 000 об/мин (в меньших, обычно высокопроизводительных двигателях, таких как мотоциклы, некоторые спортивные автомобили и беспоршневые роторные двигатели). Дизельные двигатели обычно имеют более низкие redline, чем бензиновые двигатели сопоставимого размера , в основном из-за ограничений распыления топлива; даже небольшой дизельный двигатель, такой как Yanmar 2GM20, установленный на парусной лодке, имеет redline в 3400 об/мин непрерывно, с максимальным часовым рейтингом 3600 об/мин. [2] Бензиновые автомобильные двигатели обычно имеют redline в диапазоне от 6000 до 7000 об/мин. Gordon Murray Automotive T.50 имеет самую высокую redline среди дорожных автомобилей с поршневым двигателем, рассчитанную на 12 100 об/мин. Двигатель Renesis в Mazda RX-8 имеет самую высокую предельную частоту вращения коленчатого вала среди серийных дорожных автомобилей с роторным двигателем Ванкеля — 9000 об/мин.
Напротив, некоторые старые двигатели OHV (толкатель) имели красные линии всего лишь 4800 об/мин, в основном из-за того, что двигатели проектировались и строились для низкой мощности и экономичности в период с конца 1960-х до начала 1990-х годов. Одной из основных причин, по которой двигатели OHV имеют более низкие красные линии, является флотация клапана. На высоких скоростях пружина клапана просто не может удерживать толкатель или ролик на распределительном валу. После открытия клапана пружина клапана не имеет достаточной силы, чтобы толкать массу коромысла, толкателя и подъемника вниз на кулачок перед следующим циклом сгорания. Двигатели Flathead могут иметь еще более низкие красные линии; например, Universal Atomic 4 , обычно используемый в качестве вспомогательного источника питания на парусных лодках с 1950-х по 1980-е годы, имеет красную линию всего 3500 об/мин. Двигатели с верхним распредвалом исключают многие компоненты и движущуюся массу, используемые в двигателях OHV. Однако более низкие красные линии не обязательно означают более низкую производительность.
Двигатели мотоциклов могут иметь даже более высокие красные линии из-за их сравнительно меньшей возвратно-поступательной массы . Например, Honda CBR250RR 1986–1996 годов имеет красную линию около 19 000 об/мин. Еще выше были красные линии некоторых автомобилей Формулы-1 , с оборотами двигателя, достигающими более 20 000 об/мин на 2,4-литровых двигателях V8 Cosworth и Renault в сезоне 2006 года . [3] [4] [5]
Большинство современных автомобилей оснащены компьютерными системами, которые не позволяют двигателю слишком далеко уходить в красную зону, отсекая подачу топлива через топливные инжекторы / топливную рампу (в двигателе с непосредственным впрыском) / карбюратор или отключая систему зажигания до тех пор, пока двигатель не упадет до более безопасной рабочей скорости. Это устройство известно как ограничитель оборотов и обычно устанавливается на значение оборотов на красной зоне или на несколько сотен оборотов в минуту выше. Большинство электронных блоков управления (ЭБУ) автомобилей с автоматической коробкой передач переключаются на повышенную передачу до того, как двигатель достигнет красной зоны, даже при максимальном ускорении (ЭБУ в автоматической трансмиссии спортивного автомобиля позволяет двигателю приблизиться к красной зоне или достичь красной зоны перед переключением на повышенную передачу). Если используется ручное управление , двигатель может выйти за пределы красной зоны на короткое время, прежде чем ЭБУ отключит питание, чтобы вернуть его обратно или автоматически переключиться на повышенную передачу. Когда автомобиль движется на высшей передаче, а двигатель работает на пределе (из-за высокой скорости), ЭБУ прекращает подачу топлива в двигатель, заставляя его замедляться до тех пор, пока двигатель не начнет работать на пределе, после чего он снова начнет подавать топливо в двигатель, позволяя ему снова работать.
Однако даже с этими электронными системами защиты автомобиль не защищен от попадания на красную линию из-за непреднамеренного включения передач. Если водитель случайно выбирает более низкую передачу при попытке переключения на повышенную передачу или выбирает более низкую передачу, чем предполагалось, при переключении на пониженную передачу (как в последовательной механической коробке передач мотоцикла ), двигатель будет вынужден быстро набирать обороты, чтобы соответствовать скорости трансмиссии. Если это происходит, когда двигатель находится на высоких оборотах, он может значительно превысить красную линию. Например, если водитель едет близко к красной линии на 3-й передаче и пытается переключиться на 4-ю передачу, но непреднамеренно по ошибке переключает автомобиль на 2-ю, трансмиссия будет вращаться намного быстрее двигателя, и при отпускании сцепления обороты двигателя быстро возрастут. Это приведет к грубому и очень заметному торможению двигателем и вероятному повреждению двигателя. Это часто называют «денежным переключением» из-за вероятности повреждения двигателя и расходов на его ремонт.
Redlineing в дизельном двигателе может быть вызвано тем, что двигатель получает топливо из непреднамеренного источника, например, из легковоспламеняющихся паров во всасываемом воздухе или из сломанного масляного уплотнения в турбокомпрессоре . Это известно как разгон дизельного двигателя и может быть остановлено путем блокировки впуска воздуха или открытия декомпрессионного клапана.