Обороты двигателя

[Конструктор]

Признайтесь, кто какие обороты держит при равномерном движении по прямой с лёгкими (не крутыми) поворотами.

[ustav]

Это характеристики износа двигателя ваз в зависимости от оборотов.

Сверху - для поршневых колец, внизу - коленвал и его вкладыши.

Вот теперь сами и думайте на каких оборотах ездить!


"Основной вопрос этой статьи - а не приводит ли езда на низких оборотах к преждевременному износу мотора? И, какие режимы самые «износообразующие»...
Постановка экспертных испытаний, в целом, понятна. Двигатель – один и тот же: ВАЗовский «восьмиклапанник». Стенд, аппаратура, бензин и несколько канистр масла – каждый цикл испытаний требует его замены. Задача простая – надо «проехать» одно и тоже расстояние, с одной скоростью, но используя различные режимы работы двигателя. На разных передачах…
Как этого достичь? Ехать можно на одной и той же скорости, поддерживая обороты двигателя и 1500, и 2500, и даже 4000 об/мин. Чем выше обороты – тем ниже передача, важно, чтобы мощность, выдаваемая мотором, была бы одинакова. На стенде это сделать просто – крутящий момент измеряем по динамометру, обороты известны – следовательно, и мощность знаем. «Скорость» множим на моточасы, которые мы тоже фиксируем – вот вам и пробег.
С износом сложнее – придется каждый раз, после наработки двигателя на фиксированном режиме заданного времени, мотор разбирать и взвешивать основные детали, образующие узлы трения, это вкладыши подшипников и поршневые кольца. Плюс к тому – дополнительный промежуточный контроль, который будем проводить, определяя содержание продуктов износа в пробах масла. Нашли хром – стало быть, изнашиваются первые поршневые кольца; обнаружили железо – цилиндры и шейки вала; появилось олово – оно определит скорость износа вкладышей подшипников (поскольку входит в состав антифрикционного слоя); алюминий – следствие износа поршней и подшипников распределительного вала.
Двигатель отработал на заданных постоянных режимах с примерно одинаковой мощностью по 50 моточасов на каждом. Немного для ресурса, но мы получаем скорости износа, а дальше простой экстраполяцией оцениваем и примерный ресурс мотора. При этом обороты двигателя на циклах испытаний меняли от 1200 до 4000, то есть больше, чем в три раза. А потом нагрузку на мотор увеличили – и еще раз прогнали цикл. А потом – еще… Получилась объемистая таблица, где для каждой точки режима была записана своя скорость износа, причем разделенная по узлам – подшипникам и кольцам.
Так меняется средняя скорость износа первых поршневых колец двигателя при изменении режима работы(рис.1)
«Черные зоны» активного износа обнаружились сразу. Самые серьезные - когда на малые обороты накладывается большая нагрузка, и с высокой температурой масла. Скорость износа в таком режиме максимальна – как для подшипников, так и поршневых колец с цилиндрами. У двигателистов эта область называется ЗОНОЙ БУКСИРОВОЧНЫХ РЕЖИМОВ.
С ростом оборотов зона износа сразу стала уменьшаться и где-то при 1800 об/мин – исчезла. Все узлы трения «всплыли» на масляные пленки, прямой контакт между поверхностями деталей исчез – и с ним и скорость износа обратилась практически в ноль. Но надо понимать, что ноль скорости износа на графиках, не означает, что его нет, просто износ на этих режимах меньше погрешности измерения. На практике, конечно, не совсем так. Микрочастицы пыли, продуктов износа, сажи, проскочившие масляный фильтр, дадут какой-то износ и здесь.
А так – вкладышей шатунных подшипников (рис.2)
С увеличением частоты вращения коленчатого вала, зона износа снова начинает появляться и расти. В нашем случае – уже где-то с режимов 3800 об/мин при большой нагрузке, и дальше – прогрессирует. Причем, здесь износ подшипников и поршневых колец с цилиндрами ведет себя по-разному. Быстрее всего высокие обороты начинают чувствовать подшипники коленчатого вала. Почему? Дело в том, что с ростом оборотов резко увеличиваются нагрузки на подшипники – давление инерционных сил от оборотов зависит в квадрате. А вот кольца свой износ снова получают с больших частот вращения – где-то с 4500 об/мин, и там это связано в основном с ростом температуры масла.
Где же наиболее благоприятная зона эксплуатации мотора? У испытанных нами вазовских «восьмерок» (неважно, карбюраторных или впрысковых, восьми- или шестнадцатиклапанных), зона оптимальных оборотов, при которых мотор способен воспринимать любые нагрузки без какого-либо ущерба для себя, составляет примерно 2000…3000 об/мин. Тут мы учитываем, что исходное состояние двигателя может быть разным, да и моторные масла – тоже… Принцип простой – чем больше изношен двигатель, тем выше нижняя и тем ниже верхняя границы зон безызносной работы. Чем выше вязкость масла, тем с более низких оборотов можно безопасно грузить мотор. Но точных цифр нет – очень это индивидуально.
А как это соотнести с моторами другой размерности? Тут есть одна зацепка… В принципе, узлы трения мотора чувствуют не обороты, а линейные скорости перемещения поверхностей деталей. Есть такой параметр мотора – средняя скорость движения поршня, это произведение хода поршня на частоту вращения коленчатого вала, деленное на тридцать. Тот диапазон, который мы получили, примерно соответствует средним скоростям поршня 5…7 м/с. Это значит, что для «длинноходовых» двигателей, которых ход поршня больше диаметра, зона оптимальных режимов сместится в область более низких оборотов. Отсюда – и их «эластичность». У «коротокоходных» зона оптимальных режимов сместится в область более высоких оборотов.
Кстати, именно этот диапазон изменения средних скоростей поршня обычно закладывают для определения основных зон эксплуатации двигателей с большими ресурсами. Судовых дизелей, дизель-генераторов и т.д.
Так что – берите свою размерность, выполните элементарные действия, и приблизительно получите свой диапазон безопасных оборотов. Но это так, приблизительно…
А в целом, вывод понятен. Мотору вредны как низкооборотные режимы с тяжелыми нагрузками, так и экстремальные обороты."
АЛЕКСАНДР ШАБАНОВ,журнал "ЗА РУЛЕМ"
https://www.zr.ru/content/articles/9109 ... ish_choise

[ALK]

Откуда дровишки?)) динамический расчет?

[ustav]

Вроде исходная статья (Архив изданий За рулем 2009 март стр 150-152) написана по результатам эксперимента.

[Конструктор]

То есть получается оптимальное число оборотов при стабильном и не экстремальном движении 2500÷3500 оборотов.

[ustav]

А ускоряться на 4000об/мин это при максимальном крутящем моменте двигателя.

[Интервент]

Признайтесь, кто какие обороты держит при равномерном движении по прямой с лёгкими (не крутыми) поворотами.

Обычно от 2 до 3 тысяч. 2500 примерно соответствуют 80 км/ч.

Отправлено спустя 1 минуту 47 секунд:

Это характеристики износа двигателя ваз в зависимости от оборотов.

Есть один нюанс. В статье речь идет о двигателях семейства 2108-2110-2112.
А далее есть уточнение

Тот диапазон, который мы получили, примерно соответствует средним скоростям поршня 5…7 м/с. Это значит, что для «длинноходовых» двигателей, которых ход поршня больше диаметра, зона оптимальных режимов сместится в область более низких оборотов. Отсюда – и их «эластичность». У «коротокоходных» зона оптимальных режимов сместится в область более высоких оборотов.

У двигателя Нивы ход поршня больше, чем у ПП ВАЗов. То есть, если верить статье, для Нивы как раз подходят более низкие обороты.

[Просто Джон]

низкие обороты

совсем уж низзя, маслянное голодание коленвала под нагрузкой. 2500 средние рабочие обороты. Имхо...

[Интервент]

совсем уж низзя, маслянное голодание коленвала под нагрузкой.

Тут больше зависит от состояния маслонасоса и зазоров в нём. Но даже на новых насосах зазор между торцами шестерён и крышкой может быть на уровне 0,1 мм при норме 0,05-0,07. Я на своих моторах этот зазор всегда выводил до уровня 0,02-0,03 мм. Вроде мелочь, но эти доли миллиметра играют огромную роль.
А вообще, на инжекторных моторах не зря ведь перешли на 30-зубую шестерню промвала. Теперь маслонасос выходит на свою производительность раньше, чем в старом жигулевском моторе с 38 зубьями на шестерне.

[Просто Джон]

У меня товарищ любитель терзать мотор низкими оборотами... Все беЛзин экономит

[ustav]

Интервент,ошибка в рассуждениях!

Это значит, что для «длинноходовых» двигателей, которых ход поршня больше диаметра, зона оптимальных режимов сместится в область более низких оборотов. Отсюда – и их «эластичность». У «коротокоходных» зона оптимальных режимов сместится в область более высоких оборотов.

Каковы характеристики рассмотренных в статье двигателей ВАЗ 2108?

Видно,что у них ход поршня меньше диаметра цилиндра.
То же имеем для двигателей ВАЗ 2121,21213,21214,поэтому вывод статьи для них не нуждается в корректировке.

[Интервент]

Видно,что у них ход поршня меньше диаметра цилиндра.
То же имеем для двигателей ВАЗ 2121,21213,21214,поэтому вывод статьи для них не нуждается в корректировке.

Ну во-первых, разница между диаметром цилиндра и ходом поршня у Нивы все же меньше (82Х80 а у 2131 и вовсе 82Х83,8) а во-вторых, тут речь шла о линейной скорости поршня а она зависит от хода но не от диаметра. На самом-то деле диаметр поршня тут и вовсе не важен. Тот случай, когда лишняя информация только отвлекает от сути.

Вот и получается, что ход поршня у ПП моторов 71 а у Нивы 80, разница целых 12%. Соответственно, скорость поршня при одинаковых оборотах будет отличаться на эту же величину.

[ustav]

ИМХО если даже ход поршня Нивы на 12% больше,чем у 2108,то все равно такое же увеличение скорости движения поршня попадет в указанный в статье диапазон средней скорости 5-7 м/с.Поэтому выводы статьи для Нивы тоже годятся!

[genuimous]

Я так всегда и предполагал : ) Ниже 2000 он просто не тянет. Выше 4000 ревет и особо тоже уже не тянет, потому что 8-клаппаник. Был бы 16-кл, можно было бы крутить до 5000, а так толку ноль. Поэтому оптимальный диапазон 2000-4000 в зависимости от нагрузки. При прямолинейном движении 2000, на обгонах 4000. В "спортивном" режиме в районе 3000, но не ниже 2500. Так и езжу. При околонулевой нагрузке (замедление под небольшой сброс газа или езда без ускорения на низких передечах) можно опустить до 1500, но не ниже. Ниже 1500 можно только на 1й пониженной, иначе не тянет и подергивается. Любители езды на низких оборотах это советская школа. У таких двигатель 100 тык еле выхаживает. Также есть любители (оттуда же) разгонять машину и до светофора катиться на нейтрали. Это все пошло от старых карбюраторных машин с допотопными двигателями, которые боялись высоких оборотов (тем более масла нормального не было) и там не работал как следует режим блокировки подачи топлива при сбросе газа.

Еще можно обсудить с какой максимальной скоростью ездить. Мне видится что 90 максимум, дальше трансмиссия воет так что кажется нормально уже не смазывается. Мостам и раздатке каюк настанет, если гонять за 100+ по трассе?

ЗЫ: у нивовского двигателя степень сжатия пониже (9.3 против 9.9), за счет этого он должен быть менее прихотлив и спокойнее переваривать плохой бензин. Отсюда же наверное и повышенный расход, т.к. КПД ниже. Одно непонятно, для чего мозги настроили под 95й бензин? Там 92го за глаза. Даже 80й с натягом подойдет, если газульку гладить. Кстати вот вам и ответ про расход. У фордов степень сжатия 11. Потому-то они и потребляют 6-7 литров по трассе. А вовсе не из-за какой-то гипотетической трансмиссии. Если б Ниве дать более производительный двигатель, она бы и брала литров 9, а не 10. КПД при этом вырос бы на ~7%. Плюс улучшить допуски и чтобы масло было 5w30, вот 10% экономии и набежало бы.

ЗЗЫ: я вот помню дедовский москвич был с пониженным сжатием путем проставки, туда что только ни лей, все равно ехал. Дед лил 76й. Дед был дурак, потому что бензин покупал (в колхозах-то понятно, для чего это делалось), а расход был от 12 литров в цикле. За 70км поездки на дачу туда входила ровно 10л канистра. А он думал что без разницы. На деле же это 8% КПД.

[Интервент]

у нивовского двигателя степень сжатия пониже (9.3 против 9.9),

Степень сжатия поднять совсем не сложно, если на стандартном моторе 21213 прошлифовать плоскость ГБЦ на 1 мм и поставить стальную прокладку (она тоньше и к тому же прочнее), степень получится в районе 10,5. Запас толщины у этой головы большой, можно до 2 мм снимать вообще без проблем. Дальше тоже можно, но уже есть нюансы.

Мостам и раздатке каюк настанет, если гонять за 100+ по трассе?

Мостам точно нет. Даже на Жигулях мост выдерживает до 130-150 л.с. и езду далеко за 100, что уже неоднократно проверенно несколькими поколениями автогонщиков. А в Ниве мостов-то два, то есть, и нагрузка на каждый из них будет меньше.

Выше 4000 ревет и особо тоже уже не тянет, потому что 8-клаппаник. Был бы 16-кл, можно было бы крутить до 5000, а так толку ноль.

Ситуацию можно кардинально изменить заменой распредвала и доработкой ГБЦ. Будет тянуть хоть до 7 тысяч. Хотя есть риск потерять в низах.

[genuimous]

Степень сжатия поднять совсем не сложно

Интересно. Если такая примитивная доработка столь эффективна, почему ВАЗ не внедрит у себя пиление голов? Уж пилить-то там умеют. Заодно должны мощность и момент подняться, что сильно бы улучшило конкурентноспособность изделия. Если они гидрокомпенсаторы вкрячили и под Евро-5 сертифицировали, то геометрию слегка подправить и вовсе плевое дело, наверное

[Колян69]

почему ВАЗ не внедрит у себя пиление голов? Уж пилить-то там умеют. Заодно должны мощность и момент подняться, что сильно бы улучшило конкурентноспособность изделия. Если они гидрокомпенсаторы вкрячили и под Евро-5 сертифицировали, то геометрию слегка подправить и вовсе плевое дело, наверное

Этим грешат специалисты УМЗ.

Со степени сжатия 7.2, они добрались до 10.6, что бы вкорячить нормы Е-5.

Это тупиковый путь.

Мало просто отстрогать ГБЦ, нужно ещё грамотно рассчитать РВ, каналы и ещё много чего ещё.

ХЗ, но с эвотеком вроде у УМЗ получилось.

Но там корейцы химичили.

[Интервент]

Интересно. Если такая примитивная доработка столь эффективна, почему ВАЗ не внедрит у себя пиление голов?

Потому, что ВАЗ действует по принципу "и так сойдёт". Это первая версия.

А вторая, что на ВАЗе прекрасно понимают, что Нивы часто эксплуатируются на убой, в таких условиях высокофорсированный мотор долго не проживёт т.к. при повышении степени сжатия возрастают требования к качеству топлива. И если обычная Нива может и на 92-м бензине ездить, особенно зимой, то со степенью 10,5 нужен только 95-й и то хороший. Но наши-то люди все-равно будут заливать, что Бог пошлёт

[genuimous]

Ну не знаю, в мануале написано лить 95й. Кто убьет двигатель, больше так делать не будет. А вот лишний литр экономии на сотню оценит любой, даже самый замшелый колхозник. На 10 тыс. пробеге это будет 5000 рублей экономии, а на 100 тыс. уже 50000 рублей. Сколько там двигатель в сборе новый стоит? : ) Гугл кажет что 90 тыр с доставкой. Ну а откапиталить кувалдой в гаражах так и вовсе 2 раза можно. Кроме того, судя по темам за углом, не очень заметно, что пониженное сжатие, чугуниевые детали и длинноходовость помогают двигателю жить дольше. Вероятно там, как сказал Колян, действительно есть технические причины. Ну или "поднимем пошлины, ничо делать не хотим".

Кстати ресурс Шохи заявлен в 125 тыс, ресурс Нивы почему-то 80 тыс. Может это с поправкой на сельскую местность. Но как по мне лучше мотору по гравийке катиться, чем дрыгаться в городе. Правда во времена шохи еще не было пробок.

[Колян69]

что пониженное сжатие, чугуниевые детали и длинноходовость помогают двигателю жить дольше.

Жить мотору дольше, как ни странно помогает снижение потерь на трение. А это маслице.
Чугуниевые детали это блок, но он не обязательно должен быть чугуниевым.
Он лишь повышает жёсткость конструкции.
Мотор может быть с люмениевым блоком, с сухой или мокрой гильзой.

Что до длинноходности, то тут примитивная физика, поршень таблетка, никак не способствует жизни мотора

Отправлено спустя 2 минуты 8 секунд:

И если обычная Нива может и на 92-м бензине ездить, особенно зимой, то со степенью 10,5 нужен только 95-й и то хороший

Совсем не обязательно. Важно что бы не было детонации.