Колебания частоты вращения двигателя: это 12 самых распространенных причин.
Колебание частоты вращения двигателя является одной из самых распространенных проблем как старых, так и новых автомобилей. Эта тема, возможно, миллион раз освещалась на различных автомобильных форумах. Однако, поскольку никто не хочет найти ответ на эту проблему в ходе нескольких обсуждений, мы решили подготовить статью для обсуждения 12 наиболее распространенных причин, вызывающих колебания частоты вращения двигателя.
Тем не менее, с самого начала следует добавить, что нет необходимости в одном сбое для изменения частоты вращения двигателя. Иногда за этой проблемой стоит несколько сбоев, из-за чего сложно определить, какие компоненты неисправны. Колебания частоты вращения двигателя также часто сопровождаются трудными запусками, пропусками зажигания во время вождения, а также потерей мощности двигателя и повышенным расходом топлива. Однако водитель не всегда может распознать любой из этих других симптомов.
Но давайте рассмотрим 12 наиболее распространенных причин колебаний скорости двигателя без лишних слов.
1. Дроссельная заслонка:
Проблема с дроссельным клапаном заключается в том, что он забит различными примесями. Однако засоренный дроссель преодолевается не только путем изменения скорости холостого хода, но также из-за нерегулярной работы двигателя, остановки двигателя или плохого запуска. Однако некоторые из этих проблем могут или не могут предупредить вас, что свет двигателя включен.
Однако устранить проблему с засоренным дросселем несложно, и с каждым домашним улучшением можно справиться. Дроссельный клапан можно просто снять, а затем очистить подходящими чистящими средствами. Однако вы можете почистить дроссель, не снимая его, нанося очиститель на корпус дросселя при работающем двигателе.
Однако следует соблюдать осторожность, чтобы не повредить корпус дроссельной заслонки во время чистки, поэтому не рекомендуется чистить засоренный клапан, например, отверткой или другими подобными инструментами. Поэтому посещение службы не является обязательным, но если вы не решитесь сделать это самостоятельно, вам, безусловно, будет лучше, если вы доверите эту работу специалистам.
Лямбда-зонд — это датчик выпускного коллектора, который сравнивает воздух в выпускном коллекторе с воздухом двигателя и выдает электрический сигнал, основанный на химической реакции. Этот сигнал отправляется на блок управления двигателем, который затем регулирует соотношение топлива / воздуха в рабочем пространстве с помощью дросселя и форсунок.
Типичными проявлениями поврежденных или неисправных лямбда-датчиков являются плохие пуски и запах бензина из выхлопа, или для настоящих водителей автомобилей это скорее запах. Однако отказ может также привести к увеличению расхода топлива, нерегулярной работе двигателя или колебаниям скорости.
В некоторых случаях неисправность лямбда-зонда может быть физически идентифицирована путем загрязнения большим количеством сажи. Однако неисправность лямбда-датчика не всегда обнаруживается при его физической проверке, поэтому наилучшим решением является подключение автомобиля к диагностике, и в случае обнаружения неисправности этого компонента поврежденный датчик необходимо заменить. Однако неисправный лямбда-датчик обычно обозначается горящей сигнальной лампой двигателя.
Наиболее распространенные компоненты, отказ которых вызывает колебания частоты вращения двигателя. Однако его отказ также может быть вызван нерегулярной работой двигателя, рывками при разгоне или остановке двигателя, а также другими проблемами, сопровождающими это явление, такими как потеря мощности и повышенный расход топлива.
Нарушение баланса воздуха может произойти, если он станет грязным или поврежденным. Поврежденная или чрезмерно загрязненная воздушная масса может продолжать функционировать, но изменения в работе двигателя являются значительными и будут замечены неспециалистом. Поврежденные воздушные грузы необходимо очищать и заменять при необходимости, что очень просто, но не всегда является самым дешевым.
4. Свечи зажигания:
Колебания частоты вращения двигателя также могут быть вызваны недостаточным воспламенением смеси. В этой проблеме необходимо проверить состояние свечей зажигания. Электроды свечей зажигания со временем изнашиваются, но они также могут быть забиты различными отложениями. Эти примеси можно удалить, но поскольку свечи зажигания не являются дорогостоящими деталями, вам, несомненно, будет лучше, если вы замените их.
Действительно, если свечи зажигания чрезмерно изношены или засорены, сгорание топливной смеси не является оптимальным, поскольку свеча зажигания не может зажечь смесь, как это должно быть, или прерывистую работу. В этом случае двигатель работает на меньшем количестве цилиндров, что приводит к разрывам, колебаниям скорости, нерегулярности всего двигателя, но также снижает мощность двигателя и увеличивает расход топлива.
5. Катушки зажигания:
Отказ катушки зажигания происходит так же, как и неисправная свеча зажигания. В результате снова возникают резкие, нерегулярные работы двигателя, изменение частоты вращения двигателя и снижение мощности. В этом случае, однако, решение проблемы очень просто. Просто замените неисправную катушку, и двигатель будет работать как надо. Однако, в дополнение к упомянутым выше проблемам, сигнальная лампа катушки двигателя предупредит вас о неисправности катушки.
Воздушный фильтр оказывает существенное влияние на работу двигателя. Если воздушный фильтр чрезмерно забит, это приведет к недостаточному количеству воздуха, попадающего в цилиндры. Эта проблема приводит к заметному снижению производительности, увеличению расхода топлива, но иногда даже неравномерной работе двигателя или колебаниям скорости вращения двигателя. Поэтому, если вы заметили, что двигатель вашего автомобиля работает не так, как раньше, а расход топлива увеличился, вам следует сосредоточиться на проверке и, при необходимости, замене воздушного фильтра. Цена на воздушный фильтр очень низкая, и любой может справиться с заменой.
7. Топливный фильтр:
Проблема подачи топлива существенно влияет на всю работу двигателя. Может быть несколько причин этой проблемы. Однако, как и в случае с любой проблемой, в первую очередь необходимо сосредоточиться на мелочах и самых дешевых вещах. Это, например, топливный фильтр, который может быть чрезмерно забит грязью. Фактически, если топливный фильтр чрезмерно забит, он не будет выпускать достаточно топлива. Замена топливного фильтра очень проста и недорога.
8. Утечка во впускном коллекторе:
Очень часто банальность, такая как утечка во впускном коллекторе, также может быть причиной колебаний частоты вращения двигателя. В этом случае ложный воздух засасывается. С большим количеством воздуха, чем в регистрах воздушных масс, двигатель не справляется, и возникают проблемы, упомянутые выше. В этом случае необходимо проверить всю всасывающую линию и устранить утечку.
9. Потеря компрессии:
Потеря сжатия — серьезная проблема, которую можно решить, но только за значительные деньги. Потери в камере сгорания вызывают потерю сжатия. Эти утечки могут быть вызваны:
— Изношенное или разрушенное поршневое кольцо
— изношенный цилиндр двигателя
— повреждена головка цилиндра
— повреждена прокладка головки блока цилиндров
— повреждена пружина клапана
— Изношенное седло клапана
Все эти проблемы приводят к утечке из камеры сгорания, что приводит к смещению смеси во время сжатия и, как следствие, к снижению мощности двигателя, что может сопровождаться нерегулярной работой двигателя или колебаниями скорости. Действительно, экструзия смеси снижает давление в камере сгорания, что в противном случае сказалось бы на поршнях.
Переполнение или засорение инжекторов, как и другие проблемы, упомянутые выше, могут вызвать колебания частоты вращения двигателя и неправильную работу двигателя. Однако эта проблема также приводит к заметному снижению производительности. Однако решение этой проблемы является довольно сложным и особенно дорогостоящим. Есть только два варианта: либо дорогой ремонт, либо еще более дорогой заменить инжекторы.
11. Клапан рециркуляции отработавших газов:
Функция клапана рециркуляции отработавших газов состоит в том, чтобы возвращать часть выхлопных газов обратно в камеру сгорания. Клапан EGR, таким образом, открывает и закрывает соединения впускного и выпускного коллектора. Когда клапан открыт, определенное количество выхлопных газов поступает во впускной коллектор, который смешивается с новой поступающей смесью / воздухом в цилиндре.
Смешивание выхлопа со смесью / воздухом приведет к уменьшению содержания кислорода в камере сгорания. Это нежелательно с точки зрения производительности, но вызывает понижение температуры сгорания, что приводит к снижению образования оксидов азота. Фактически, высокие температуры и избыток воздуха увеличивают выработку оксидов азота в выхлопных газах.
Тем не менее, отработавшие газы, которые рециркулируют, в конечном итоге забивают всю линию углеродом, вызывая неисправность клапана EGR. В этом случае клапан рециркуляции отработавших газов позволяет выпускному отверстию поступать во впускной коллектор, даже когда двигатель не подходит (полная мощность, холостой ход). Из-за неисправности клапана рециркуляции отработавших газов двигатель может работать неравномерно, он дергается во время ускорения, скорость колеблется, и мощность двигателя также падает.
Проблема с клапаном рециркуляции отработавших газов может быть решена тремя способами: путем включения и выключения клапана рециркуляции отработавших газов, его очистки или замены клапана рециркуляции отработавших газов новым.
12. Блок управления и различные датчики:
Другой из этих неисчислимых причин изменения частоты вращения двигателя может быть блок управления двигателем или различные датчики, которые отправляют на него данные.
Наиболее важные датчики:
— датчик положения коленчатого вала
— датчик температуры охлаждающей жидкости
Все эти датчики отправляют различную информацию в блок управления двигателем, на основе которого блок управления может управлять работой двигателя в соответствии с текущими требованиями. Благодаря этим датчикам, например, регулируется время впрыска топлива, продолжительность впрыска топлива, время воспламенения смеси и количество других. Если датчик не работает должным образом, блок управления двигателем получает ошибочные данные, которые могут ввести неправильное количество топлива в цилиндры или неправильно рассчитать время зажигания смеси. Однако в обоих случаях двигатель не работает должным образом, что приводит не только к увеличению расхода топлива и снижению мощности, но также к изменению частоты вращения двигателя и нерегулярной работе.
Конечно, существует множество других проблем и сбоев, которые могут вызвать колебания частоты вращения двигателя. Тем не менее, в этой статье мы сосредоточились на 12 наиболее распространенных причинах этой проблемы.
Колебание в работе двигателя
Главное меню
Судовые двигатели
Коленчатый вал двигателя и соединенные с ним промежуточные и гребной валы представляют собой валопровод судовой силовой установки. Вращающиеся вместе с валопроводом массы шатунно-мотылевого механизма каждого цилиндра и массы маховика двигателя, гребного винта, соединительных муфт и другие представляют собой упругую систему, обладающую инерцией. Крутящий момент, создаваемый силами давления газов на поршни рабочих цилиндров двигателя и силами инерции поступательно движущихся масс, является переменным, а потому валопровод периодически «закручивается» и «раскручивается». Вследствие этого в системе валопровода установки появляются крутильные колебания. Такие колебания валопровода называются вынужденными. Промежуток времени в секундах, по прошествии которого крутящий момент у двигателя принимает свое прежнее значение, называется периодом. Период изменения крутящего момента у четырехтактных двигателей равен времени двух оборотов вала, а у двухтактных — одному обороту вала.
Крутильные колебания валопровода, возникающие в момент прекращения действия внешних сил или моментов, называются свободными или собственными. Главными свободными колебаниями системы валопровода называются колебания, при которых все массы системы совершают гармонические колебательные движения с одной и той же частотой, одновременно проходя через средние положения и одновременно достигая крайних положений.
При совпадении периодов изменения гармонических составляющих крутящего момента и свободных колебаний возникает явление резонанса, при котором угловые амплитуды (размахи) крутильных колебаний валопровода теоретически (при отсутствии сопротивления) возрастают до бесконечности. В действительности (при наличии сопротивлений) амплитуды значительно возрастают. Числа оборотов вала двигателя, при которых периоды свободных колебаний совпадают с периодом изменения гармонических составляющих крутящего момента, называются критическими. При работе двигателя с критическими числами оборотов или близкими к ним возникают вибрации и стуки в двигателе, повышенные напряжения в валопроводе (могут возникать местные нагревы и поломки вала).
Вибрации и стуки возникают вследствие периодического изменения угловой скорости вращения отдельных мотылей, в результате этого происходит нарушение уравновешенности сил инерции движущихся масс двигателя. При удалении от критического числа оборотов амплитуды крутильных колебаний уменьшаются, а потому угловые скорости вращения отдельных мотылей выравниваются, уравновешенность двигателя восстанавливается и исчезают стуки и вибрация. Нагрев отдельных мест валопровода при критическом числе оборотов происходит вследствие внутреннего трения частиц металла, возникающего при упругих деформациях кручения. Таким образом, длительная работа двигателя при критическом числе оборотов является (недопустимой. Определение критических чисел оборотов судовой установки двигатель, промежуточный и гребной валопроводы включая гребной винт) производится расчетным путем. Результаты расчета иногда проверяются измерением крутильных колебаний (торсиографированием) валопровода судовой установки до ввода судна в эксплуатацию.
При определении критического числа оборотов валопровода расчетным путем действительную систему, участвующую в крутильных колебаниях, заменяют упрощенной схемой. Такая упрощенная крутильная схема состоит из ряда абсолютно жестких дисков, обладающих массой, которые соединены между собой упругими участками вала, условно лишенными массы.
Упругие участки вала характеризуются податливостью, жесткостью или приведенной длиной. Податливостью называется отношение угла закручивания к скручивающему моменту. Жесткость — величина, обратная податливости. Приведенной длиной участка валопровода называется длина цилиндрического вала заданного диаметра (обычно диаметр равен диаметру рамовых шеек коленчатого вала), имеющего такую же податливость. Податливость колена вала определяется по эмпирическим формулам, которые дают погрешность порядка 5—10%.
Абсолютно жесткие диски системы валопровода характеризуются моментами инерции масс (кг·см·сек 2 ) относительно оси вала. Замена масс, связанных с валопроводом системы дисками, производится при условии, что кинетическая энергия дисков должна быть равна среднему значению кинетической энергии этих масс в течение одного оборота вала.
Как было указано ранее, вынужденные крутильные колебания валопровода главным образом определяются изменением крутящего момента, создаваемого силами давления газов и силами инерции поступательно движущихся масс. Периодическое изменение крутящего момента позволяет разложить его на гармонические составляющие, изменяющиеся по закону синуса с частотами, кратными частоте изменения суммарного крутящего момента. Резонансными колебаниями являются такие колебания, которые происходят под действием гармоники какого-либо порядка с частотой, равной одной из собственных частот системы.
Таким образом, определение критического числа оборотов валопровода сводится к определению частоты и числа свободных колебаний системы.
Определение критического числа оборотов системы валопровода опытным путем производится с помощью прибора торсиографа, который позволяет снять торсиограммы при различных числах оборотов двигателя. По снятым торсиограммам можно определить число и амплитуду колебаний.
На рис. 159 показана торсиограмма, снятая с носового конца коленчатого вала дизеля. Число волн, соответствующее одному обороту вала, равно 4, а потому вал имеет колебания четвертого порядка. Амплитуда крутильных колебаний равна
l 1 = 24,2 мм — длина ленты торсиограммы на участке одного оборота вала;
l = 2,22 мм — длина ленты торсиограммы, соответствующая одному колебанию вибратора.
Результаты обработки торсиограмм позволяют построить кривую а = f(n), т. е. значение амплитуды колебаний а при различных числах оборотов n двигателя.
На рис. 160 показана кривая а = f(n) и значение а р предельно допустимой амплитуды колебаний валопровода. Запретные зоны чисел оборотов показаны на рис. 160 внутри заштрихованных столбиков. Числа оборотов, с которыми двигатель может длительно работать, должны отличаться не меньше чем на ± 5—10% от критических. Предельно допустимой амплитудой крутильных колебаний валопровода при длительной работе двигателя принято считать а р ? 0,015 рад. При наличии эксплуатационных зон чисел оборотов двигателя с недопустимо большими амплитудами колебаний возникает необходимость смещения колебаний за пределы этих запретных зон или применения устройств, снижающих амплитуды колебаний и соответственно напряжения в валопроводе. Смещение зон с большими амплитудами колебаний (запретных зон) достигается путем изменения частоты свободных колебаний системы или податливости упругих связей между массами системы.
Изменение частоты свободных колебаний системы достигается изменением моментов инерции масс (маховика, гребного винта, ротора генератора и т. д.).
Величина податливости может быть изменена путем удлинения или укорочения приставных валов, изменения диаметра приставных валов и введения в систему валопровода упругих муфт.
Изменение порядка работы (вспышек) цилиндров двигателя иногда позволяет снизить напряжения от крутильных колебаний. Если смещение запретных зон не представляется возможным, то на валу устанавливают специальные успокоители крутильных колебаний (антивибраторы и демпферы). Антивибраторы создают реактивный инерционный момент, который парализует колебания в месте его установки и способствует уменьшению амплитуды колебаний во всей системе. Демпферы позволяют уменьшить амплитуду крутильных колебаний, превращая энергию колебаний в тепловую, которая отводится от системы валопровода воздухом или циркулирующим маслом.
Включение успокоителей в систему валопровода может быть параллельным и последовательным. Параллельное включение успокоителя не выполняет функций передачи мощности, а потому конструкция его в этом случае будет соответствовать только прямому назначению.
Антивибраторы и демпферы устанавливаются в тех местах валопровода, где амплитуды крутильных колебаний достигают наибольших значений. Антивибраторы бывают пружинные и маятниковые. Пружинный антивибратор состоит из диска, закрепленного на валу; обода, соединенного нежестко с валом, и пружин между ними.
Обод, благодаря наличию указанных пружин, всегда устанавливается по отношению диска, закрепленного на валу, в определенное положение. Отклонение от этого положения вызывает деформацию пружин и появление момента, направленного навстречу движению вала.
Наиболее эффективным средством для уменьшения амплитуды крутильных колебаний является демпфер. Различают демпферы по способу получения демпфирующих свойств. Они бывают пружинные, жидкостного трения и с внутренним (междучастичным) трением.
На рис. 161 показано устройство пружинного демпфера, закрепляемого обычно на носовом конце коленчатого вала. Диск 1 демпфера жестко соединяется с валом, а массивный обод 2 свободно сидит на диске 1. В ободе и диске выточены гнезда 3, в которые вставляются разрезные цилиндрические пружины. Набор таких пружин, плотно входящих одна в другую, образует пакеты пружин 4. Эти пакеты пружин осуществляют упругую связь между ободом и диском демпфера. Вследствие крутильных колебаний вала между диском и ободом демпфера возникают относительные перемещения, что вызывает упругие деформации пружин. Таким образом, энергия колебаний затрачивается на преодоление сил упругости пружин, в результате чего выделяется тепло, которое отводится от пружин циркулирующим маслом. Затрата (поглощение) энергии колебаний демпфером приводит к уменьшению их амплитуды и соответственно к уменьшению напряжений в валопроводе, которые возникают от крутильных колебаний.
