Действительно ли торможение двигателем снижает его ресурс?
Disclaimer.
Не особенно разбираюсь в двигателях, весь мой текст может быть полностью ошибочным, комментарии / поправки приветствуются.
Abstract.
Пусть у нас есть
стандартный бензиновый 4-тактный двигатель
с системой управления двигателем, полностью отключающей подачу бензина при торможении двигателем.
Предположим, мы начали этим двигателем тормозить.
Тогда
двигатель начнет засасывать внутрь цилиндров газы из выхлопного тракта. При этом, теоретически, грязь из катализатора может быть засосана в цилиндры двигателя.
У меня во friend-ленте возникла заметка с названием "Действительно ли торможение двигателем снижает его ресурс?" https://masterok.livejournal.com/11389731.html , и я призадумался - а что там, в двигателе, происходит?
Существует очень много разных систем торможения двигателем в зависимости от типа двигателя.
Штуковины с электромоторами способны генерировать электрический ток. Далее, как повезет. Можно подзаряжать батареи / отдавать энергию в сеть. Можно "тупо" рассеивать тепло на резисторах.
Дизельные грузовики тормозят двигателем совсем хитро. У них могут быть две специальные системы.
Первый вариант - "система декомпрессии". Поршень тщательно сжимает в цилиндре воздух, а потом (пока поршень немного не дошел до верхней мертвой точки), открывается клапан, и весь сжатый воздух выбрасывается куда-то из цилиндра. Энергия сжатого воздуха превращается в жуткий шум.
Второй вариант. Срабатывает специальный клапан, частично перекрывающий выхлопную трубу. То же самое, энергия расходуется на шум и свист воздуха, протискивающегося сквозь малый зазор клапана.
В этой заметке мы будем рассматривать бензиновые двигатели.
Стандартную шутку про "торможение номерным знаком, бампером, радиатором, и, потом, собственно двигателем" обсуждать не будем.
Лично мне не совсем ясно, прекращается ли подача топлива в двигатель при торможении двигателем.
В интернете утверждается, что это зависит от конкретной модели двигателя. Мол, может быть и так, и эдак.
Пример заметки
https://yandex.ru/q/article/o_potreblenii_topliva_pri_tormozhenii_729f3713/
Если верить автору, при торможении двигателем
Datsun On-Do 2014 года выпуска продолжал потреблять бензин;
Volkswagen Polo 2014 года выпуска - подача топлива через форсунки прекращалась.
Вот описание работы карбюратора жигулей тех времен, когда машины были карбюраторными.
https://vazclub.com/faq-po-karbyuratoru/ustroistvo/ekonomaizer-holostogo-hoda-ephh.html
Вкратце. При торможении двигателем (режим "принудительного холостого хода") подача бензина прекращается полностью.
Логика работы.
Если
педаль газа отпущена полностью (воздушная заслонка карбюратора закрыта, воздух идет в небольших количествах через "байпас холостого хода") и
обороты более 2000 об/мин., то
проходит команда на закрытие электромагнитного клапана подачи топлива.
Если
либо приоткрывается заслонка карбюратора,
либо обороты падают до 1800 об/мин, то
проходит команда на открытие электромагнитного клапана.
Разница в цифрах 1800 об/мин и 2000 об/мин возникла из-за желания проектировщиков устранить "дребезжание" системы в районе 2000 об/мин.
В результате чтения интернета у меня сложилось впечатление, что на многих бензиновых машинах на режиме торможения двигателем полностью перекрывается подача бензина в двигатель.
Рассмотрим именно такой автомобиль.
Что там будет происходить?
Для упрощения, нет перекрытия клапанов. Все клапана открываются / закрываются строго в "мертвых точках".
1) Впуск. Дроссельная заслонка сильно прикрыта, в цилиндр попадает очень мало воздуха. Абсолютное давление в цилиндре конце цикла впуска обозначим как P1. Это давление много ниже атмосферного.
2) Сжатие и 3) "рабочий ход". Совершенно ничего интересного. Воздух сработает как пружина. Из рассмотрения выкидываем.
4) То, что называется "выпуск". Открыли выпускной клапан, а давление-то в цилиндре P1!!! Оно же ни фига не повысилось - в цилиндре ничего не сгорело. Значит, в цилиндр затянет газы из выпускного тракта. Потом, по мере продвижения поршня к ВМТ, эти газы будут опять выброшены в выпускной тракт.
Если двигатель многоцилиндровый, то может повезти - из одного цилиндра сравнительно чистый воздух будет переброшен в другой цилиндр через выпускной коллектор.
Однако, в случае стандартной рядной "четверки", такого везения не будет. Цилиндр засосет в себя воздух издалека. То есть, начнется колебание воздуха вперед-назад в выпускном тракте. Предположим, в катализаторе есть грязь. На первом колебании цилиндр эту грязь не всосет. Но грязь сдвинется "вверх" по выпускному тракту. Дальше направление потока реверсируется, часть грязи сдуется обратно. А часть не сдуется. На следующем цикле часть грязи еще немного продвинется "вверх" по выпускному тракту и т.д.
В качестве оценки шансов загрязнения цилиндра нужно сравнивать объем цилиндра с объемом выпускной системы до катализатора.
В любом случае, мысль о том, что керамические абразивные частицы из катализатора могу быть заброшены обратно в цилиндр, меня как-то не радует.
Update 24.10.2024
Так как в комментариях возникли вопросы, решил расписать все подробнее.
Рассматриваем один цилиндр.
Все клапана закрываются / открываются в верхней / нижней мертвых точках ("ВМТ" / "НМТ"). Считаем, что клапана у цилиндра вверху, коленчатый вал внизу.
Пусть объем цилиндра = 1л
Пусть площадь поршня*ход поршня = 0.9л
Словосочетанием N литров воздуха будем обозначать количество воздуха, которое при нормальных условиях (нормальные температура и давление) занимает объем N литров.
0) Начало процесса.
Поршень в ВМТ. Только что был такт выпуска, в цилиндре атмосферное давление, комнатная температура и содержится 0,1л воздуха. Клапан выпуска только что закрылся.
1) Начался такт впуска. Открывается клапан впуска, и цилиндр пытается засосать в себя воздух из впускного тракта. Будь дроссельная заслонка открыта целиком, цилиндр засосал бы в себя в процессе впуска 0,9 литра воздуха.
Увы, в нашем случае дроссельная заслонка сильно прикрыта. Пусть цилиндру удалось засосать только 0,1л воздуха.
Итого, когда поршень доехал до НМТ, в цилиндре оказалось 0,1л+0,1л воздуха. Впускной клапан закрывается.
2) "Сжатие" и 3) "Рабочий ход". Все это произошло при закрытых клапанах, сгорания не было. Теплообмен со стенками мал. То есть, ничего интересного не случилось. Итог процесса (2,3) - оказались в том же состоянии, что и в конце (1).
4) Начинается "процесс выпуска". Открывается выпускной клапан - и, опаньки. Из клапана ничего выпускаться не желает. Потому как в литровом цилиндре находится только 0,2л воздуха при приблизительно атмосферной температуре.
В выпускном тракте давление приблизительно атмосферное. Так что, при открытии выпускного клапана, перетекание воздуха пойдет "в обратную сторону". Из выхлопной трубы в наш цилиндр затечет приблизительно 0,8л воздуха. В итоге в цилиндре окажется 1 л воздуха при атмосферном давлении. Далее поршень поедет вверх, и начнет этот воздух выдавливать в выхлопную трубу. К тому времени, когда поршень доедет до ВМТ, он выдавит в выхлопную трубу 0,9л воздуха. Выпускной клапан закроется. Пришли в состояние (0).
Резюме.
На каждом такте впуска цилиндр будет засасывать из впускного коллектора 0,1л воздуха.
На каждом такте выпуска цилиндр будет сперва засасывать из выпускного коллектора 0,8л воздуха, а потом выбрасывать в выпускной коллектор 0,9л воздуха.
Не особенно разбираюсь в двигателях, весь мой текст может быть полностью ошибочным, комментарии / поправки приветствуются.
Abstract.
Пусть у нас есть
стандартный бензиновый 4-тактный двигатель
с системой управления двигателем, полностью отключающей подачу бензина при торможении двигателем.
Предположим, мы начали этим двигателем тормозить.
Тогда
двигатель начнет засасывать внутрь цилиндров газы из выхлопного тракта. При этом, теоретически, грязь из катализатора может быть засосана в цилиндры двигателя.
У меня во friend-ленте возникла заметка с названием "Действительно ли торможение двигателем снижает его ресурс?" https://masterok.livejournal.com/11389731.html , и я призадумался - а что там, в двигателе, происходит?
Существует очень много разных систем торможения двигателем в зависимости от типа двигателя.
Штуковины с электромоторами способны генерировать электрический ток. Далее, как повезет. Можно подзаряжать батареи / отдавать энергию в сеть. Можно "тупо" рассеивать тепло на резисторах.
Дизельные грузовики тормозят двигателем совсем хитро. У них могут быть две специальные системы.
Первый вариант - "система декомпрессии". Поршень тщательно сжимает в цилиндре воздух, а потом (пока поршень немного не дошел до верхней мертвой точки), открывается клапан, и весь сжатый воздух выбрасывается куда-то из цилиндра. Энергия сжатого воздуха превращается в жуткий шум.
Второй вариант. Срабатывает специальный клапан, частично перекрывающий выхлопную трубу. То же самое, энергия расходуется на шум и свист воздуха, протискивающегося сквозь малый зазор клапана.
В этой заметке мы будем рассматривать бензиновые двигатели.
Стандартную шутку про "торможение номерным знаком, бампером, радиатором, и, потом, собственно двигателем" обсуждать не будем.
Лично мне не совсем ясно, прекращается ли подача топлива в двигатель при торможении двигателем.
В интернете утверждается, что это зависит от конкретной модели двигателя. Мол, может быть и так, и эдак.
Пример заметки
https://yandex.ru/q/article/o_potreblenii_topliva_pri_tormozhenii_729f3713/
Если верить автору, при торможении двигателем
Datsun On-Do 2014 года выпуска продолжал потреблять бензин;
Volkswagen Polo 2014 года выпуска - подача топлива через форсунки прекращалась.
Вот описание работы карбюратора жигулей тех времен, когда машины были карбюраторными.
https://vazclub.com/faq-po-karbyuratoru/ustroistvo/ekonomaizer-holostogo-hoda-ephh.html
Вкратце. При торможении двигателем (режим "принудительного холостого хода") подача бензина прекращается полностью.
Логика работы.
Если
педаль газа отпущена полностью (воздушная заслонка карбюратора закрыта, воздух идет в небольших количествах через "байпас холостого хода") и
обороты более 2000 об/мин., то
проходит команда на закрытие электромагнитного клапана подачи топлива.
Если
либо приоткрывается заслонка карбюратора,
либо обороты падают до 1800 об/мин, то
проходит команда на открытие электромагнитного клапана.
Разница в цифрах 1800 об/мин и 2000 об/мин возникла из-за желания проектировщиков устранить "дребезжание" системы в районе 2000 об/мин.
В результате чтения интернета у меня сложилось впечатление, что на многих бензиновых машинах на режиме торможения двигателем полностью перекрывается подача бензина в двигатель.
Рассмотрим именно такой автомобиль.
Что там будет происходить?
Для упрощения, нет перекрытия клапанов. Все клапана открываются / закрываются строго в "мертвых точках".
1) Впуск. Дроссельная заслонка сильно прикрыта, в цилиндр попадает очень мало воздуха. Абсолютное давление в цилиндре конце цикла впуска обозначим как P1. Это давление много ниже атмосферного.
2) Сжатие и 3) "рабочий ход". Совершенно ничего интересного. Воздух сработает как пружина. Из рассмотрения выкидываем.
4) То, что называется "выпуск". Открыли выпускной клапан, а давление-то в цилиндре P1!!! Оно же ни фига не повысилось - в цилиндре ничего не сгорело. Значит, в цилиндр затянет газы из выпускного тракта. Потом, по мере продвижения поршня к ВМТ, эти газы будут опять выброшены в выпускной тракт.
Если двигатель многоцилиндровый, то может повезти - из одного цилиндра сравнительно чистый воздух будет переброшен в другой цилиндр через выпускной коллектор.
Однако, в случае стандартной рядной "четверки", такого везения не будет. Цилиндр засосет в себя воздух издалека. То есть, начнется колебание воздуха вперед-назад в выпускном тракте. Предположим, в катализаторе есть грязь. На первом колебании цилиндр эту грязь не всосет. Но грязь сдвинется "вверх" по выпускному тракту. Дальше направление потока реверсируется, часть грязи сдуется обратно. А часть не сдуется. На следующем цикле часть грязи еще немного продвинется "вверх" по выпускному тракту и т.д.
В качестве оценки шансов загрязнения цилиндра нужно сравнивать объем цилиндра с объемом выпускной системы до катализатора.
В любом случае, мысль о том, что керамические абразивные частицы из катализатора могу быть заброшены обратно в цилиндр, меня как-то не радует.
Update 24.10.2024
Так как в комментариях возникли вопросы, решил расписать все подробнее.
Рассматриваем один цилиндр.
Все клапана закрываются / открываются в верхней / нижней мертвых точках ("ВМТ" / "НМТ"). Считаем, что клапана у цилиндра вверху, коленчатый вал внизу.
Пусть объем цилиндра = 1л
Пусть площадь поршня*ход поршня = 0.9л
Словосочетанием N литров воздуха будем обозначать количество воздуха, которое при нормальных условиях (нормальные температура и давление) занимает объем N литров.
0) Начало процесса.
Поршень в ВМТ. Только что был такт выпуска, в цилиндре атмосферное давление, комнатная температура и содержится 0,1л воздуха. Клапан выпуска только что закрылся.
1) Начался такт впуска. Открывается клапан впуска, и цилиндр пытается засосать в себя воздух из впускного тракта. Будь дроссельная заслонка открыта целиком, цилиндр засосал бы в себя в процессе впуска 0,9 литра воздуха.
Увы, в нашем случае дроссельная заслонка сильно прикрыта. Пусть цилиндру удалось засосать только 0,1л воздуха.
Итого, когда поршень доехал до НМТ, в цилиндре оказалось 0,1л+0,1л воздуха. Впускной клапан закрывается.
2) "Сжатие" и 3) "Рабочий ход". Все это произошло при закрытых клапанах, сгорания не было. Теплообмен со стенками мал. То есть, ничего интересного не случилось. Итог процесса (2,3) - оказались в том же состоянии, что и в конце (1).
4) Начинается "процесс выпуска". Открывается выпускной клапан - и, опаньки. Из клапана ничего выпускаться не желает. Потому как в литровом цилиндре находится только 0,2л воздуха при приблизительно атмосферной температуре.
В выпускном тракте давление приблизительно атмосферное. Так что, при открытии выпускного клапана, перетекание воздуха пойдет "в обратную сторону". Из выхлопной трубы в наш цилиндр затечет приблизительно 0,8л воздуха. В итоге в цилиндре окажется 1 л воздуха при атмосферном давлении. Далее поршень поедет вверх, и начнет этот воздух выдавливать в выхлопную трубу. К тому времени, когда поршень доедет до ВМТ, он выдавит в выхлопную трубу 0,9л воздуха. Выпускной клапан закроется. Пришли в состояние (0).
Резюме.
На каждом такте впуска цилиндр будет засасывать из впускного коллектора 0,1л воздуха.
На каждом такте выпуска цилиндр будет сперва засасывать из выпускного коллектора 0,8л воздуха, а потом выбрасывать в выпускной коллектор 0,9л воздуха.