Регистрация Войти
Вопрос

Может ли работа двигателя на нейтрали привести к поломке?

На днях я остановился на светофоре рядом с парнем, который ехал (как я полагаю) на отцовском «Мустанге» с двигателем 5.0. Когда загорелся зелёный, он резко нажал на педаль газа и выжал сцепление до упора. Это напомнило мне старый слух, который я услышал на форуме Civic много лет назад.



Ходили слухи, что работа двигателя на нейтральной передаче, когда он не нагружен, может привести к поломке. Я думаю, это можно сравнить с тем, как если бы вы выбросили руку, потому что у вас не было мяча. РЕДАКТИРОВАТЬ: спасибо Джейсону Си за информацию. Судя по всему, основной аргумент заключается в том, что давление масла не может соответствовать частоте вращения двигателя на холостом ходу.



Мне кажется, что этот слух был ложным, но я никак не могу понять почему. Итак, мой вопрос: может ли чрезмерный износ двигателя произойти из-за того, что вы разгоняете его до красной зоны на нейтральной передаче при полном газе, чего не произошло бы, если бы вы разгоняли его до красной зоны на 1–6-й передаче?
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/34816/can-revving-the-engine-in-neutral-cause-damage
1
+ Читать

15 Комментариев

  1. Да, это приводит к износу двигателя.


    Когда коробка передач находится в нейтральном положении, а двигатель «работает на оборотах» без нагрузки, вращающиеся детали двигателя ускоряются, создавая вращательные и поперечные силы с большей скоростью, чем предусмотрено производителем.


    Почему двигатель изнашивается? (неполный список):


    Расширение компрессионного кольца поршня


    При высоких оборотах двигателя поршневые кольца нагреваются гораздо быстрее. Поскольку их тепловая масса намного меньше, чем у гильз цилиндров, они расширяются с разной скоростью. Если компрессионные кольца расширяются слишком сильно, они создают повышенное трение о гильзы цилиндров, что приводит к их износу (снижению компрессии).


    В худшем случае концы компрессионных колец соприкоснутся, защемят гильзу цилиндра и, скорее всего, приведут к поломке поршня. Затем разлетятся металлические осколки, которые повредят головку и цилиндр.


    На очень холодном двигателе или при работе на обедненной смеси (недостаточное количество топлива) легче добиться большей температурной разницы между гильзой цилиндра и поршневыми кольцами.


    В некоторых ранних ограничителях оборотов использовался только перепуск топлива, из-за чего цилиндр мог «медленно» обесточиваться и на поршне образовывалась горячая точка из-за детонации.


    В отличие от других комментариев и ответов, система охлаждения НЕ может помочь, так как поломка поршня происходит в течение 4–10 миллисекунд после образования «горячей точки» на поршне или компрессионном кольце. (См. видео ниже, где указано время впрыска топлива в миллисекундах)


    Масляное голодание в мокрых отстойниках


    Чаще всего при продолжительных высоких оборотах головка блока цилиндров и сам блок не сливают масло с той же скоростью, с которой оно откачивается из поддона, в результате чего поддон остается пустым, как это часто бывает в двигателях Rover V8. Это очень распространенная проблема в двигателях, в которых не используется минимально необходимое количество масла. В двигателях, которые не обслуживаются, масляная система загрязнена и подвержена засорению при высоких оборотах.


    Это также может быть вызвано тем, что в блоке используются те же трубки для слива масла, которые также используются для вентиляции картера, что приводит к испарению масла. Однако для этого двигатель, скорее всего, уже должен быть перегрет.


    Некоторые плохо спроектированные масляные насосы (а также водяные насосы) могут аэрировать масло и не справляться с его перекачкой при слишком быстром увеличении числа оборотов.


    Следующие два пункта гораздо чаще встречаются в высокопроизводительных двигателях, в которых производитель настроил мощность так, что не осталось места для улучшений. На YouTube можно найти множество видео, на которых мотоциклы и итальянские суперкары набирают обороты без нагрузки и выходят из строя.


    Двигатели, которые могут многократно работать на ограниченных оборотах без каких-либо повреждений, как правило, имеют консервативно установленный предел оборотов или в них используется много высокопроизводительных деталей.


    Деформация шатуна (conrod)


    Некоторые шатуны могут растянуться/изогнуться при чрезмерном увеличении оборотов. В худшем случае это приведёт к увеличению дисбаланса сил на коленчатом валу и подшипниках (при более высокой степени сжатия требуется всего 10 тысяч). Если в двигателе жёсткие допуски, это также может привести к загибанию клапанов.


    Деформация коленчатого вала


    Коленчатый вал или блок цилиндров не рассчитаны на такое внезапное увеличение внутренней силы (аналогично гармоническому дисбалансу). Достаточно всего одного-двух микрометров (0,0254–0,0508 миллиметра), чтобы коленчатый вал повредил коренной подшипник.
    Это распространённая проблема в высокопроизводительных двигателях и двигателях для автоспорта, поэтому в блок цилиндров добавляют рёбра жёсткости и перемычки.


    Если вам интересно, как выглядит «катастрофический» отказ двигателя на 11 000 оборотах в минуту под нагрузкой на динамометрическом стенде, посмотрите https://www.youtube.com/watch?v=1LkxGx5WJzA и перейдите к 15:55, где компания Cosworth аккуратно исследует предел возможностей своего 4-цилиндрового двигателя с турбонаддувом в ходе исследований и разработок для «Формулы-1».

  1. Не слушайте всякую чушь, которую здесь несут... Если двигатель прогрет до рабочей температуры, можно давать ему высокие обороты, не приближаясь к красной зоне. И не держать его на высоких оборотах в течение длительного времени... Я так отношусь к своим машинам, и они до сих пор как новенькие.

  1. В зависимости от года выпуска и модели ограничитель оборотов не позволит вам разогнать двигатель до максимальных оборотов на нейтральной передаче. Он отключит двигатель до того, как обороты могут нанести ему вред. Обычно он отключает двигатель на 4000 оборотах в минуту — в зависимости от года выпуска, марки и модели.

  1. По моему скромному мнению, лучше раскрутить двигатель до высоких оборотов под нагрузкой (когда поршень в верхней точке такта амортизируется большим количеством топливно-воздушной смеси), чем раскрутить его до тех же оборотов без нагрузки. В двигателе без нагрузки с относительно небольшим количеством топливно-воздушной смеси поршень в верхней точке такта полностью останавливается на шатунных подшипниках. В «нагруженном» двигателе большой заряд и, следовательно, высокое давление сжатия амортизируют движение поршня.

  1. Это действительно в основном слухи, но с некоторыми подробностями.



    Температура



    Основная проблема связана с охлаждением. Если вы будете газовать на месте, радиатор будет получать меньше воздуха, а значит, будет хуже охлаждать охлаждающую жидкость. Обычно вентилятор направляет воздух к радиатору, если автомобиль движется недостаточно быстро (например, если вы застряли в пробке). Это означает, что двигатель будет работать при более высокой температуре. Проблема усугубится, если у автомобиля уже есть проблемы с охлаждением.



    Ненужный износ



    Вторая причина заключается в том, что вы запускаете двигатель и, естественно, изнашиваете его, не передвигая автомобиль. Двигатель изнашивается под воздействием ряда факторов, и один из самых важных — это количество оборотов, которые он совершает в течение срока службы. Это всё равно что проехать на автомобиле больше километров, чем показывает одометр.



    В любом случае оба фактора лишь незначительно снижают износ двигателя, если только вы не будете постоянно крутить руль в течение 30 минут, а затем проезжать по 5 миль в день. Может показаться, что у автомобиля небольшой пробег, но двигатель износится гораздо раньше, чем другие аналогичные двигатели.
  1. Аргумент о быстром нагреве несостоятелен. При обычном ускорении двигатель будет выделять гораздо больше тепла при гораздо меньшем расходе охлаждающей жидкости по сравнению с оборотами на нейтрали.
  1. Что касается вашей Integra, то вы прогрели машину до 210 градусов за 20 секунд, а это значит, что двигатель нагрелся гораздо быстрее, чем если бы вы ехали на более низких оборотах. У вас есть две (очень незначительные) проблемы: быстрый нагрев во время работы (все ли кольца, поршни и прокладки расширяются с одинаковой скоростью?) и работа двигателя при более высокой температуре.
  1. У меня такое чувство, что, хотя люди и ищут общий ответ на этот вопрос, на самом деле он очень специфичен для конкретного автомобиля. Я надеюсь, что в ответах будет подробно описано, как различные конструктивные особенности двигателя влияют на результат, если такое влияние действительно есть. Система сухого картера — хороший тому пример.
  1. @JasonC, спасибо за информацию, я добавил её в вопрос. Как только я прочитал ваш комментарий о масляном голодании, я подумал, что смогу найти ответ, взяв в качестве примера двигатель Toyota/Yamaha 1LR-GUE V10 от Lexus LFA, поскольку он может разогнаться с холостых до 9500 оборотов за 0,6 секунды, но при этом использует систему с сухим картером, которая более или менее устраняет эту проблему.
  1. Я проверю скорость нагрева при обычной езде и сравню показатели, хотя это всего лишь предположение, что более высокая скорость нагрева за такой промежуток времени может привести к поломке. Но я могу хотя бы записать и сравнить показатели. 210 — это не самая высокая температура, которую я наблюдаю в этой машине. При агрессивной езде она держится на уровне 220, а при обычной — 200. В следующий раз, когда я поеду, я выложу журнал температур. Это будет интересный тест. :)
  1. @JasonC Возможно, я не так внимательно прочитал вопрос, как вы, но я понял, что автор имел в виду езду на более высоких, чем обычно, оборотах, например использование более низкой передачи или продолжение движения на повышенных оборотах после остановки автомобиля. Как я уже упоминал в начале вопроса, эти проблемы незначительны, и обычно другие привычки сокращают срок службы двигателя сильнее, чем это.
  1. (Кстати, недавно я диагностировал проблему с охлаждением в своей машине — Honda Prelude 2001 года выпуска, пробег 190 000 миль. После того как я её устранил, я провёл несколько тестов. После того как температура охлаждающей жидкости на холостом ходу достигла стабильных 90 °C, я удерживал обороты на уровне 6500 в течение примерно 20 секунд, и температура охлаждающей жидкости стабилизировалась на уровне 99 °C, что соответствует обычным рабочим характеристикам и сопоставимо с температурой, достигаемой при обычной езде. Я был бы рад провести и другие экстремальные тесты, если вы что-то придумаете. В любом случае на следующей неделе я поставлю новую прокладку головки блока цилиндров.)
  1. Продолжение: Часть "ненужного износа" кажется разумной, хотя это своего рода гарантированное по умолчанию следствие любого из этих типов действий, поэтому я не уверен, стоит ли на это указывать, если вы не выполните некоторые расчеты, которые показывают %-ное ожидаемое сокращение срока службы. Например. если вы поддерживаете 5000 оборотов в минуту вместо 800 на холостом ходу в течение 10 секунд, это 700 дополнительных оборотов в двигателе с ожидаемым сроком службы в сотни миллионов, что довольно несущественно.
  1. Я не сомневаюсь в вашем ответе, но лично мне хотелось бы увидеть что-то помимо того, что уже есть. В связи с этим: не могли бы вы привести хотя бы базовые расчёты теплопередачи/потока воздуха, чтобы подтвердить утверждение о том, что вентиляторы не справляются с охлаждением на определённых оборотах (вы можете привести пример автомобиля для наглядности), и если да, то на каких оборотах вам придётся работать, чтобы выделялось достаточно тепла для повреждения?
  1. Я бы хотел увидеть убедительный ответ, основанный на законах физики. Я потратил последние 20 минут на чтение бесконечных споров на эту тему на форумах, и там есть убедительные, но необоснованные теории с обеих сторон. Я надеюсь, что в любом из опубликованных ответов будет проведён более тщательный анализ. Теории причинения ущерба, похоже, сосредоточены на превышении предельных оборотов (но afaik определенные или даже все типы ограничителей делают это фактически невозможным) или на несоответствии давления масла быстрому увеличению оборотов (но внутреннее ощущение, что когда обороты стабильны, это спорно). Теории против включают меньшую физическую нагрузку на связи.
Вы уже ответили на этот вопрос