Разнос двигателя — нештатный режим работы электродвигателя или дизеля, а также в некоторых случаях газотурбинного двигателя, при котором происходит неуправляемое повышение частоты вращения выше допустимой [1] . Такой режим у дизеля обычно наблюдается после холодного пуска или при резком сбросе нагрузки. Физические принципы работы карбюраторного двигателя не позволяют ему войти в разнос. Из электродвигателей к разносу склонны двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением (к которым, в числе прочих, относятся тяговые двигатели многих локомотивов, трамваев и троллейбусов) — двигатели параллельного или независимого возбуждения и асинхронные двигатели имеют жёсткую характеристику, исключающую разнос. Однако двигатели параллельного или независимого возбуждения также могут уходить в разнос при обрыве цепи возбуждения. [2]
Содержание
Причины разноса [ править | править код ]
Основных причин разноса дизельного двигателя три: неисправность топливного насоса высокого давления, попадание большого количества масла в камеру сгорания через неисправный турбо нагнетатель и неисправность форсунок. Разнос электродвигателей происходит при резкой потере нагрузки, при неисправности системы управления или при неисправности обмоток независимого возбуждения.
Неисправность топливного насоса высокого давления [ править | править код ]
В отличие от бензиновых двигателей, в которых регулирование подачи топливо-воздушной смеси для изменения мощности и оборотов двигателя осуществляется дроссельной заслонкой, дизельные двигатели управляются изменением количества топлива, подаваемого топливным насосом высокого давления (ТНВД) в камеру сгорания. ТНВД приводится от распределительного вала, и его производительность напрямую задает скорость вращения двигателя. Для поддержания заданных оборотов применяется центробежный регулятор, ограничивающий объём впрыска при увеличении скорости вращения. В случае заклинивания рейки ТНВД разрывается цепь отрицательной обратной связи, в результате чего двигатель в зависимости от положения регулятора может либо заглохнуть из-за недостаточного количества топлива, либо уйти в разнос.
Захват масла [ править | править код ]
В большинстве транспортных средств вентиляция картера двигателя выведена во впускной коллектор. На сильно изношенном двигателе газы прорываются через стенки поршня из камеры сгорания в картер, подхватывают масляный туман из картера и выносят его во впускной коллектор. Дизельный двигатель может работать на моторном масле, так как оно содержит даже больше химической энергии, чем штатное дизельное топливо, поэтому обороты двигателя начинают расти. В результате увеличения оборотов растёт и количество масляного тумана, захватываемого из картера, и образуется положительная обратная связь. Такой разнос дизеля ещё опаснее, поскольку количество подхватываемого масляного тумана оказывается достаточным для работы вообще без подачи топлива и обороты растут бесконтрольно, так как все штатные способы регулирования воздействуют на подачу из ТНВД, что приводит к тяжёлым авариям. Для защиты от работы на масле на некоторых дизелях (автомобильном ЯАЗ-204, тяжёлом Д49, стоящем на тепловозах, кораблях, передвижных электростанциях, и др.) во впускном тракте установлена воздушная захлопка, закрывающаяся по сигналу от предельного выключателя.
Дизельный двигатель также может уйти в разнос при прогаре поршня или при неисправности турбины (разрушение уплотнений вала или излом самого вала). При этом масло накапливается в интеркулере, о чём не всегда вспоминают при ремонте — в результате отремонтированный двигатель может вновь уйти в разнос. Нежелательное моторное масло может также попадать во впускной коллектор из протекающих сальников турбокомпрессора, от превышения уровня масла в картере или из-за других механических проблем. В транспортных средствах или стационарных объектах, где используются газодизельные двигатели, потребляющие природный газ, утечка газа также может привести к разносу из-за попадания его в воздухозаборник двигателя [3] . Аналогичная проблема есть и в местах, содержащих угольную пыль, поэтому все машины с дизельными двигателями, работающие в угольных разрезах, обязательно имеют фильтр угольной пыли.
Разнос электрических двигателей [ править | править код ]
Разнос может возникать только у коллекторных электрических двигателей. У синхронных и асинхронных двигателей частота вращения всегда ограничена частотой тока питающей сети, а у бесколлекторных двигателей — управляющей электроникой. Происходит при резкой потере нагрузки: разрушение механической передачи (срезание приводной шпонки, обрыв приводного ремня), боксование колёс (на локомотивах), разрыв струи перекачиваемой жидкости (у электронасосов).
Разнос газотурбинных двигателей [ править | править код ]
У некоторых ГТД обороты не всех роторов контролируются регулятором оборотов, поэтому при разрушении компрессора низкого давления (обрыв лопаток, попадание птицы) приводящая его турбина низкого давления теряет нагрузку и может уйти в разнос. Возможна ситуация, когда обрыв вала от турбины к нагрузке произойдёт до точки, от которой приводится регулятор оборотов — например, у НК-8-2У обороты ротора высокого давления контролируются основным насосом-регулятором, обороты ротора низкого давления — ограничителем оборотов ОГ-8-4, приводимым через среднюю опору — то есть от задней опоры компрессора низкого давления. Поэтому многие современные двигатели оборудованы датчиками оборотов, стоящими непосредственно возле турбины (в «горячей зоне»), по данным с которых система защиты выключает двигатель при разносе последних ступеней турбины. [4]
Опасность разноса [ править | править код ]
Если не предпринимать каких-либо действий по выводу из разноса, двигатель приходит в негодность по одной из перечисленных причин:
- разрушение двигателя в результате повышенной механической нагрузки (центробежных сил);
- у дизеля — возгорание в выпускном коллекторе, перегрев и заклинивание двигателя;
- у электродвигателя — возникновение «кругового огня» вокруг коллектора.
Выведенный из разноса двигатель нуждается в капитальном ремонте, а иногда и вовсе не подлежит восстановлению. На летательном аппарате разрушение турбины может вызвать повреждение конструкции и аварию.
Вывод двигателя из разноса [ править | править код ]
Для вывода дизельного двигателя из состояния разноса необходимо срочно перекрыть подачу воздуха. Топливную магистраль перекрывать нежелательно, так как в случае попадания масла в цилиндр прекращение подачи топлива не поможет, а только отнимет время. Пытаться нагружать двигатель можно в машинах, у которых передача рассчитана на высокие нагрузки (на тепловозе). Включать высшую передачу и бросать сцепление на механической коробке передач бессмысленно, так как высокий крутящий момент дизеля разрушит трансмиссию [5] . На двигателях, оборудованных декомпрессионным механизмом (например, СМД-12, устанавливаемый на трактор ДТ-75) необходимо срочно ввести его в действие. На первых серийных советских дизельных грузовиках ЯАЗ-204 разнос двухтактного дизеля был весьма распространённым явлением, поэтому водители постоянно держали наготове ветошь, которую в случае разноса засовывали во впускной коллектор. Когда под рукой не было ветоши, в ход шли рукавицы и шапки-ушанки. Многие дизели имеют встроенные системы защиты от разноса.
Для вывода из разноса электрического двигателя необходимо немедленно отключить его от питающей сети.
Профилактика разноса [ править | править код ]
Профилактика разноса сводится к своевременному техническому обслуживанию: контролю работы ТНВД и центробежного регулятора, недопущению скопления масла во впускном тракте, своевременному ремонту цилиндро-поршневой группы, а также контролю состояния турбокомпрессора.
Самыми распространёнными двигателями на данный момент являются дизельный и бензиновый. Последний появился на свет гораздо раньше, однако сейчас его популярность падает. Дизельные моторы более производительные и экономичные. Однако, чтобы мотор соответствовал этим двум требованиям, нужно уметь правильно его эксплуатировать. Нельзя допускать разнос дизельного двигателя. Сегодня мы рассмотрим, что это за процесс и почему он возникает.
Характеристика
Иногда вы слышите «дизель пошел в разнос». Что это значит? Разнос – это неконтролируемое увеличение оборотов коленвала двигателя, вне зависимости от положения педали акселератора. В большинстве случаев водитель не может управлять данным процессом. Коленвал вращается с большой скоростью, которая постоянно увеличивается.
Причины – ТНВД
Одна из основных причин данного явления – это неисправность топливного насоса высокого давления или рейки. В результате, горючее попадает в камеру сгорания без ограничений. Это неконтролируемый процесс. И чем больше его попадет в камеру, тем выше обороты двигателя. После этого газораспределительный механизм (зачастую, с цепным приводом) не успевает реагировать на эти изменения. В результате неправильных распределений фаз гнется коленчатый вал, впускные и выпускные клапаны. Последствия в большинстве случаев очень печальны. Что делать, если двигатель пошел в разнос?
Турбина
Дизель в разнос может пойти по разным причинам. Если это турбированный мотор, велика вероятность, что такое произошло именно из-за этого механизма. Данный элемент охлаждается за счет масла. Иногда происходят утечки. В результате механизм не в состоянии обеспечить наддув. Обороты двигателя непроизвольно увеличиваются. С их увеличением, масляный насос начинает быстрее качать смазку. В итоге она попадает в камеру сгорания. Из выхлопной трубы идет черный дым.
Почему только на дизелях?
Как показывает практика, в разнос уходит только дизельный двигатель.
Что делать далее?
Если вам или электронике удалось заглушить ушедший в разнос двигатель, ни в коем случае не заводите его повторно. Старайтесь покинуть место происшествия на эвакуаторе или буксире. Повторный запуск может спровоцировать усиленный разнос агрегата, заглушить который вы уже вряд ли сможете.
Как избежать неисправности?
Чтобы исключить серьезных последствий, нужно следить за работоспособностью ТНВД.
Регулятор
Регулировка ТНВД – обязательное мероприятие для каждого дизельного агрегата. Данный насос приводится в действие через редуктор от коленвала. Его работа зависит от текущих оборотов двигателя. Для их поддержания, используют центробежный регулятор. Что делать данный механизм? Благодаря ему производится автоматическая регулировка ТНВД. Устройство ограничивает подачу топлива при повышенных оборотах коленвала.
Дополнительна регулировка насоса
Если диагностика дизельных двигателей показывает, что приготовление смеси происходит неправильно, скорее всего, причина в ТНВД, и центробежный регулятор с этой функцией не справляется. Для этого используется специальный регулировочный стенд.
Заключение
Итак, мы выяснили, что собой представляет данный процесс. Регулярный ремонт и своевременная диагностика дизельных двигателей позволяет снизить риск данной неисправности. Как видите, последствия могут быть самыми опасными, вплоть до взрыва силового агрегата. Поэтому если мотор стал не контролировано увеличивать обороты и пропала тяга, немедленно прекращайте подачу воздуха в цилиндр. На небольших автомобилях это можно сделать собственной рукой – ладонью прикрыть заборный шланг.
Иногда, двигаясь по автомагистрали или городской улице, можно увидеть необычное зрелище: с трудом просматривающийся через клубы дыма грузовик, дорожный каток или легковой автомобиль, с истошным ревом извергающий из выхлопной трубы облака едкого чада. Бывалый шофер не удивится, отметив: «Движок в разнос ушел».
Почему двигатель уходит в разнос
Под разносом двигателя принято понимать резкое и неконтролируемое водителем увеличение оборотов до критических. Особенно опасно это во время движения, так как резкий и неожиданный разгон автомобиля способен легко спровоцировать аварийную ситуацию. Но даже при успешной остановке работающий на предельных оборотах мотор легко может разрушиться.
Разнос дизельного двигателя как правило опаснее, чем у бензиновых агрегатов. Это связано с различным механизмом регулировки оборотов:
- Бензиновые двигатели имеют количественное регулирование: водитель, изменяя положение дроссельной заслонки, регулирует сопротивление впускного тракта и, соответственно, количество горючей смеси условно постоянного состава, попадающей в двигатель. Давление в конце такта сжатия при этом варьируется в широких пределах: от 12 бар при резком открытии газа на низких оборотах до 1-2 бар при сбросе газа на высоких оборотах для обычного двигателя наподобие ВАЗовского;
- Дизельные моторы должны иметь постоянное высокое давление в цилиндрах (более 20 бар) для обеспечения самовоспламенения впрыскиваемого топлива, поэтому ограничение поступления воздуха для них неприемлемо и приводит к остановке двигателя. Регулировка оборотов осуществляется количеством подаваемого топлива, и, соответственно, качеством смеси. Такой механизм называют качественным регулированием.
Узнайте здесь, как сделать подсветку днища автомобиля, чтобы не попасть под действие штрафа.
Таким образом, для резкого увеличения оборотов двигателя, работающего на бензине, необходимо каким-то образом быстро увеличить как подачу воздуха, так и соответственно подачу топлива, чтобы сохранить способность топливной смеси к воспламенению от искры. Согласитесь, это трудновыполнимое условие. Кроме того, бензиновый двигатель легко заглушить отключением зажигания (карбюраторные двигатели, конечно, способны работать на калильном зажигании при перегреве электродов свечей зажигания, но это — редкость, требующая крайне грубой ошибки при подборе свечей).
Для поддержания же работы двигателя, работающего на тяжелом топливе, никакие электрические цепи не нужны, и даже путь поступления топлива в цилиндры не важен — именно поэтому даже современные дизели с электронным впрыском Common Rail могут уйти в разнос на выключенном зажигании, когда форсунки не распыляют ни миллиграмма горючего. Не принципиален и состав горючего: высокая степень сжатия позволяет воспламенять самые, казалось бы, неподходящие для этого вещества: моторы старых тепловозов на угольных разрезах уходили в разнос даже от взвеси угольной пыли в воздухе из-за неэффективных воздушных фильтров.
Вот мы и пришли к истинной причине, по которой уходят в разнос именно дизельные моторы и почему их при этом трудно заглушить: разнос возникает из-за самопроизвольного поступления во впускной коллектор способных к воспламенению в цилиндрах двигателя жидкостей, а именно — моторного масла. При этом отключение подачи топлива (перекрытие электроклапана, управляемого замком зажигания, на старых дизелях или отключение насоса и ЭБУ впрыска на современных) не приводит к остановке мотора — пока он вращается, масло продолжает поступать во впуск… и он продолжает вращаться, пока поступает масло. Этот замкнутый цикл может прерваться только разрушением двигателя от критически высоких оборотов или масляного голодания.
- Масло попадает во впускной коллектор двумя путями: либо через вентиляцию картера (но для увеличения его выноса этим путем до критических величин нужна серьезная неисправность наподобие разрушения поршня), либо через неисправный турбокомпрессор. Второй вариант наиболее част и опасен: масло подается в турбину под давлением, а значит, через неисправные уплотнения сможет попадать в двигатель в таком количестве, что он разовьет обороты, далеко уходящие в красную зону тахометра. Не остановленный вовремя двигатель неминуемо разрушится из-за клина шатунных или коренных вкладышей при исчерпании объема моторного масла — на высоких оборотах это приводит к обрыву шатунов, способных легко пробить блок цилиндров. Кроме того, масло при этом скапливается в интеркулере — даже если Вы вовремя остановите двигатель, мотор и после ремонта сможет снова уйти в разнос, если забыть промыть интеркулер.
Другой причиной ухода в разнос дизельного мотора может стать неисправность ТНВД на старых автомобилях с механическим управлением — в этом случае мотор перестает сбрасывать обороты при отпускании педали газа, но отключение подачи топлива его останавливает. Этот вариант, хоть и не менее неприятен (ремонт ТНВД достаточно дорог), но не несет таких разрушительных последствий.
Узнайте, каков принцип работы дизеля и как поступить, если двигатель пошел в разнос (видео)
Как остановить ушедший в разнос мотор?
Впервые со склонностью дизельных двигателей советские водители столкнулись после войны, благодаря широкому распространению скопированного с американского двигателя GMC конца 30-х годов двухтактного дизельного мотора ЯАЗ-204. За почти сорок лет, что он стоял на конвейере, им оснащалось множество разнообразной техники: грузовики ЯАЗ (Ярославский Автомобильный Завод), ЗИЛ и МАЗ, дорожные катки и даже катера.
Двухтактный цикл, по которому работал этот дизельный агрегат, потребовал применения нагнетателя для принудительной продувки цилиндров. В его роли выступал мощный двухроторный компрессор типа «Рутс», ныне часто встречающийся возвышающимся над капотами американских тюнингованных масл-каров. Низкое качество шестеренчатых уплотнений редуктора компрессора (в те времена привычные нам резиновые сальники были экзотикой, их роль выполняли малоэффективные фетровые набивки) часто приводило к попаданию моторного масла в цилиндры и уходу мотора в разнос.
Частота этого явления привела к тому, что перед нагнетателями на заводе устанавливались специальные аварийные заслонки, предназначенные для глушения мотора вручную. Именно этот способ является единственным, позволяющим остановить взбесившийся дизель — если нельзя остановить поступление топлива, остается только перекрыть поток воздуха.
Отсюда родом и известные шоферские байки о «Камазах», способных проглотить фуфайку — для остановки ушедшего в разнос двигателя нужно забить в воздухозаборник какую-либо плотную ткань, у дальнобойщиков, зачастую, ту самую фуфайку. Попытки остановить большеобъемный мотор зажатием тормозов на включенной передаче часто приводят к тому, что мотор, ушедший на режим пиковой мощности, продолжает тащить автомобиль вперед, сжигая сцепление.
Итак, порядок действий при потере контроля над двигателем:
- При резком неконтролируемом росте оборотов мотора немедленно выключите передачу и зажигание, и по возможности переместитесь на обочину.
- Включите аварийную сигнализацию и откройте капот, если это необходимо для доступа к воздухозаборнику.
- Закройте воздухозаборник любым доступным куском плотного материала. Ни в коем случае не пытайтесь закрыть его рукой, это может привести к серьезным травмам! Если же у Вас есть углекислотный огнетушитель, направьте его раструб в воздухозаборник и откройте кран — мощный поток негорючего газа заставит мотор захлебнуться и остановиться.
- До места ремонта автомобиль можно доставлять тольо на буксире или эвакуаторе: не пытайтесь его повторно завести!
Как правило, при своевременной остановке ушедший в разнос дизель не получает повреждений (если, конечно, причиной поступления масла в цилиндры двигателя не стало разрушение поршня) и после ремонта или замены турбокомпрессора без проблем может эксплуатироваться дальше.
Как уже упоминалось, дизельный двигатель не просто не нуждается в наличии дроссельной заслонки, она даже вредна для его работы. Вместе с тем, удивление у многих знакомых с принципами работы дизельных двигателей вызывает ее наличие у современных автомобилей со впрыском Common Rail, причем эта заслонка имеет только электрическое управление от ЭБУ впрыска.
На самом деле ее основное назначение — создавать локальную зону разряжения во впускном коллекторе после выхода турбокомпрессора в рабочий режим для правильной работы системы рециркуляции отработавших газов (EGR). Одновременно с этим, при выключении зажигания она автоматически закрывается, осуществляя плавное глушение двигателя без характерного для дизелей с механическим ТНВД «взбрыка» и предохраняя мотор от ухода в разнос. Поэтому, если Ваш автомобиль оснащен именно таким мотором — считайте, что эта статья для Вас носила исключительно познавательный, а не практический характер.
