Красная линия относится к максимальной частоте вращения двигателя , при которой двигатель внутреннего сгорания или тяговый двигатель и его компоненты рассчитаны на работу без 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 ездить или управлять автомобилем выше красной линии. Фактический термин «красная линия» происходит от красных полос, которые отображаются на тахометрах автомобилей, начиная с оборотов, обозначающих красную линию для конкретного двигателя. Эксплуатация двигателя в этой области называется красной чертой . Попадание в эту зону обычно не означает мгновенного отказа двигателя, но может увеличить вероятность его повреждения.
Ускорение или скорость изменения скорости поршня является ограничивающим фактором. Ускорение поршня прямо пропорционально величине перегрузки, испытываемой узлом поршень-шатун. Пока силы перегрузки, действующие на узел поршень-шатун, умноженные на их собственную массу, меньше прочности на сжатие и растяжение материалов, из которых они изготовлены, и пока они не превышают пределы нагрузки на подшипники, двигатель может безопасно двигаться, не подвергаясь физическому или структурному сбою.
Красные линии варьируются от нескольких сотен оборотов в минуту (об/мин) (в очень больших двигателях, например, в поездах и генераторах) до более 10 000 об/мин (в меньших, обычно высокопроизводительных двигателях, таких как мотоциклы, некоторые спортивные автомобили и беспоршневые двигатели). роторные двигатели). Дизельные двигатели обычно имеют более низкую красную зону, чем бензиновые двигатели сопоставимых размеров , в основном из-за ограничений распыления топлива; даже небольшой дизельный двигатель, такой как Yanmar 2GM20, установленный на парусной лодке, имеет непрерывную красную черту 3400 об/мин с максимальной 1-часовой номинальной частотой вращения 3600 об/мин. [2] Бензиновые автомобильные двигатели обычно имеют красную линию при частоте вращения от 5500 до 7000 об/мин. Gordon Murray Automotive T.50 имеет самую высокую красную черту среди дорожных автомобилей с поршневым двигателем, рассчитанную на 12 100 об / мин. Renesis в Mazda RX-8 имеет самую высокую красную черту среди серийных дорожных автомобилей Ванкеля с роторным двигателем и частотой вращения 9000 об / мин.
Напротив, у некоторых старых двигателей с верхним расположением клапанов (толкателя) красная линия составляла всего 4800 об / мин, в основном из-за того, что двигатели проектировались и создавались для малой мощности и экономичности в период с конца 1960-х до начала 1990-х годов. Одной из основных причин, по которой двигатели с верхним расположением клапанов имеют более низкие красные линии, является скольжение клапанов. На высоких оборотах клапанная пружина просто не может удержать толкатель или ролик на распредвале. После открытия клапана пружина клапана не имеет достаточной силы, чтобы прижать массу коромысла, толкателя и толкателя вниз к кулачку перед следующим циклом сгорания. Двигатели с плоской головкой могут иметь еще более низкие красные линии; например, Universal Atomic 4 , широко использовавшийся в качестве вспомогательного двигателя на парусных лодках с 1950-х по 1980-е годы, имеет красную черту всего в 3500 об/мин. В двигателях с верхним расположением распредвала отсутствуют многие компоненты и движущаяся масса, используемые в двигателях с верхним расположением клапанов. Однако более низкие красные линии не обязательно означают низкую производительность.
Двигатели мотоциклов могут иметь еще более высокие красные линии из-за их сравнительно меньшей возвратно-поступательной массы . Например, у Honda CBR250RR 1986–1996 годов красная линия составляет около 19 000 об / мин. Еще выше были красные линии некоторых автомобилей Формулы-1 : в сезоне 2006 года частота вращения двигателя на 2,4-литровых двигателях V8 Cosworth и Renault достигала более 20 000 об / мин . [3] [4] [5]
Большинство современных автомобилей имеют компьютерные системы, которые предотвращают слишком сильное отклонение двигателя к красной линии, перекрывая поток топлива через топливные форсунки / топливную рампу (в двигателе с непосредственным впрыском) / карбюратор или отключая систему зажигания до тех пор, пока двигатель не упадет до минимального уровня. более безопасная скорость работы. Это устройство известно как ограничитель оборотов и обычно устанавливается на значение оборотов на красной линии 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 линии, даже при максимальном ускорении (ЭБУ в автоматической коробке передач спортивного автомобиля позволяет двигателю приблизиться к красной линии или достичь красной линии перед переключением на более высокую передачу). Если используется ручное управление , двигатель может на короткое время выйти за красную линию, прежде чем ЭБУ отключит питание, чтобы вернуть его назад или автоматически переключиться на повышенную передачу. Когда автомобиль находится на высшей передаче и двигатель находится на красной линии (из-за высокой скорости), ЭБУ прекращает подачу топлива в двигатель, заставляя его замедляться до тех пор, пока двигатель не начнет работать ниже красной линии, после чего он выпустит топливо обратно в двигатель, позволяя ему снова работать.
Однако даже с этими электронными системами защиты автомобиль не может избежать выезда за красную черту из-за непреднамеренного включения передачи. Если водитель случайно выбирает более низкую передачу при попытке переключиться 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 произойдет, когда двигатель работает на высоких оборотах, обороты могут значительно превысить красную линию. Например, если оператор 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, чем двигатель, а когда сцепление будет отпущено, двигатель заглохнет. обороты будут быстро увеличиваться. Это приведет к резкому и очень заметному торможению двигателем и, вероятно, повреждению двигателя. Это часто называют «переносом денег» из-за вероятности повреждения двигателя и затрат на его ремонт.
Красная черта в дизельном двигателе может быть вызвана тем, что двигатель получает топливо из непредусмотренного источника, например, из легковоспламеняющихся паров во всасываемом воздухе или из-за поломки сальника в турбокомпрессоре . Это известно как разгон дизельного двигателя , и его можно остановить, заблокировав воздухозаборник или открыв декомпрессионный клапан.