Қозғалтқыштың айналу жиілігін шектегіш құрылғысы

Кіріспе

Ішкі жанатын қозғалтқыштары бар заманауи көліктерге орнатылатын құрылғы.

Айналым шектегіші – ішкі жанатын қозғалтқыштары бар заманауи көліктерге орнатылатын құрылғы. Олар қозғалтқышты максималды айналу жылдамдығын шектеу арқылы қорғайды, бұл айналымдар минутына (RPM) өлшенетін шама. Айналым шектегіштері қозғалтқыш өндірушісімен алдын ала бапталады. Сонымен қатар, жеке контроллері орнатылып, қолданушының қалауынша RPM параметрін орнатуға мүмкіндік беретін қосымша құрылғылар да бар. Шектегіш көліктің қозғалтқышын өндіруші белгілеген шектен асып кетуіне жол бермейді, бұл шек тахометрде қызыл сызық деп белгіленеді. Қызыл сызықтың артында қозғалтқышқа зиян келтіруі мүмкін.

Операция

Лимиттерлер әдетте жану процесі үшін қажетті компонентті – отынды, ауаны немесе ұшқышты тоқтату арқылы жұмыс істейді. Компрессиялық тұтанумен жұмыс істейтін қозғалтқыштарда электрондық отын инжекторларын тоқтату үшін механикалық регуляторлар немесе лимиттерлер қолданылады. Шыршалы тұтанумен жұмыс істейтін қозғалтқыш отынды тоқтатуға немесе шыршаны тоқтатуға болады, ал кейбіреулері шырша уақытын өзгерту арқылы қозғалтқыштың қуатын азайтады. "Жүргізу" режиміндегі автоматты беріліс жағдайында қозғалтқыштың айналымдары берілістің таңдаған диапазонында қауіпсіз болып қалады. Тек "тұрақ", "бейтарап" немесе "механикалық" режимдерде қозғалтқыштың айналымдары артық болғанда ғана айналым шектегіші қажет болады. Көптеген көліктерде мыңжылдық басында тахометр болған жоқ. Бұл өлшегіш болмағандықтан қызыл сызықты көру мүмкін емес, бірақ толық автоматты берілісте қозғалтқыштың айналымдарына қатысты алаңдаушылық жоқ, себебі олардың айналу қаупі өте төмен. Дегенмен, механикалық берілісте қозғалтқыштың айналымдары "бейтарап" режимінде, жоғары жылдамдыққа тым кеш ауысу арқылы немесе төменгі жылдамдыққа тым ерте ауысу арқылы қызыл сызықтың шегіне жете алады. "Бейтарап" режимінде немесе тым кеш ауысқан жағдайда айналым шектегіші қозғалтқыштың айналымдарын қызыл сызықтан төмен ұстай алады. Егер механикалық беріліс тым ерте төмен жылдамдыққа ауыстырылса, көліктің жылдамдығы қозғалтқышты қызыл сызықтың шегінен асырып жібереді. Бұл жағдайда айналым шектегіші қозғалтқыштың қуатын азайтады, бірақ қозғалтқыштың айналымдарын қызыл сызықтың шегінен асып кетуіне кедергі келтіре алмайды. Ең нашар жағдай, мүмкін, жылдамдықтарды дұрыс ауыстыра алмағанда болады. Диаграммада көрсетілгендей, жоғары айналымдарда 2-ден 3-ке ауысып, орнына 1-ші жылдамдыққа түсіп қалуы мүмкін. Бұл қызыл сызықтың шегінен асып кетуге әкеледі және клапандық механизмнің немесе поршень білігінің бұзылуына байланысты қозғалтқышқа ауыр зақым келтіруіне ешқандай кедергі жоқ. Мүмкіндігінше жылдам әрекет ету қозғалтқыштың зақымдануын болдырмауы мүмкін. Көптеген кіші қозғалтқыштарда, мысалы, шөп шабу машиналарында жылдамдық регуляторы болады. Қозғалтқыштың айналымдары артқан сайын карбюратордағы дроссельдік клапан біртіндеп жабылады, осылайша қозғалтқышқа түсетін отын және ауа мөлшері азаяды, нәтижесінде қозғалтқыштың айналымдары тұрақтанады. Егер айналымдар қажетті деңгейден төмен болса, дроссельдік клапан автоматты түрде ашылады, қозғалтқышқа көбірек отын-ауа қоспасы түседі. Дроссельдік клапанды реттеу әдетте регулятордағы серіппе кернеуін реттейді, бұл өз кезегінде қозғалтқыштың қалауынша жылдам немесе баяу жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Кіші қозғалтқыштардың көпшілігінде тахометр болмағандықтан қызыл сызықты көру мүмкін емес, бірақ қозғалтқыштың айналымдарының артық болу қаупі көбінесе алаңдаушылық тудырмайды.

Limiters usually work by shutting off a component necessary for the combustion processes to occur, whether it be fuel, air or spark. Compression ignition engines use mechanical governors or limiters to shut off electronic fuel injectors. A spark ignition engine may also shut off fuel or stop the spark ignition and some just reduce the engine's power by changing the spark timing. In the case of an automatic transmission in "drive" mode, the engine RPM stays safely within the range that the transmission chooses. Only when over revving the engine in "park", "neutral" or "manual" modes is there any need for a rev limiter. These vehicles often did not include a tachometer until the turn of the millennium. Without this gauge, the redline cannot be seen but there is so little risk of excessive engine speed with fully automatic transmissions that engine RPM is not a concern. However, with a manual transmission engine RPM can redline in "neutral", or by shifting to a higher gear too late, or by shifting to a lower gear too early. In the case of "neutral" or shifting up too late, a rev limiter can easily keep engine RPM below the redline. If a manual transmission is shifted down too early, the speed of the vehicle will drive the engine over the redline. In this case, a rev limiter will cut engine power but it cannot prevent the engine's RPM from going beyond the redline. Perhaps the worst situation occurs when a shift is "missed". In the diagram shown, it is possible to be at high RPM and "miss" shifting from 2nd to 3rd and get 1st gear instead. This will result in exceeding the redline and there is nothing to prevent an engine from being severely damaged due to valvetrain failure or connecting rod failure. Using the clutch as quickly as possible may avoid engine damage. Most small engines, such as on lawn mowers have a speed governor. As the RPM of the engine increases, the throttle plate in the carburetor is gradually closed, reducing the amount of fuel and air admitted to the engine, until the engine RPM is stable. If RPM drops below the desired value, the throttle plate will automatically open, admitting more fuel/air mix to the engine. Adjusting the throttle generally adjusts spring tension on the governor, which in turn allows the engine to run faster or slower, as desired. While the redline cannot be seen on most small engines, due to their lack of a tachometer, the risk of excessive engine speed is not generally a concern.

Отынның бақылауы

Отын ағынын шектеу арқылы айналымдарды шектегіш құрылғылар жол машиналарында ең көп таралған, себебі олар түтін жүйесінің компоненттерін, әсіресе катализаторды аз тоздырады. Бұл жүйелер әдетте қозғалтқыштың аса жоғары айналымдарын отын инжекторларын өшіру арқылы төмендетеді және дизельді қозғалтқыштарда қолданылатын жалғыз тиімді жүйе болып табылады. Бұл өндірістік көліктерде сирек кездеседі, өйткені жүйе цилиндрге отынды жіберіп, содан кейін жанылмаған отынды бөліп шығарады, ол турбинада немесе түтін құбырында тұтандырылуы мүмкін. Бұл түтін температурасына әсер етіп, катализатордың мерзімінен бұрын тозуына себеп болуы мүмкін. Формула-1 ережелеріне сәйкес, Формула-1 қозғалтқыштары кішкентай көлемді, төмен салмақты және қысқа иінді болғандықтан 15 000 айналымға дейін жетуге қабілетті. Гидравликалық иінділері бар қозғалтқыштар (мысалы, Buick/Rover V8) өз конструкциясының арқасында айналымдарды шектегіш ретінде жұмыс істейді. Иіндік бос кеңістіктері қозғалтқыш майының ағысымен сақталады. Қозғалтқыш айналымдары жоғарылағанда май қысымы күрт өсіп, иінділер "қозғалып", клапанның ажырауына себеп болады. Бұл қозғалтқыштың қуатын күрт азайтып, айналымдардың төмендеуіне әкеледі.

Жарыс түрінде қолдану

Шамның тұтандыру уақыты тоқтатылған кездегі айналымдар саны тұрақты немесе, тиісті тұтануды басқару модульдері болған жағдайда, өзгермелі болуы мүмкін. Өзгермелі жылдамдықты тұтану модульдерін әртүрлі жағдайларда, мысалы, көшедегі жарыс, драг-рейсинг, трек жарысы және тас жолда жүру үшін қажетті айналымдар шегіне жылдам және оңай реттеуге болады. Көп сатылы тұтану модульдері айналымдар шегін күшейтіп басқаруға мүмкіндік береді. Бірінші сатысы көлік қозғалмай тұрғанда іске қосылғанда максималды қуат пен бақылауды қамтамасыз ету үшін айналымдар санын шектеуге қолданылады. Екінші сатысы іске қосылғаннан кейін, педальды толық басып, жылдамдық жинағанда жоғары айналымдар шегін орнату үшін қосылады.

Қозғалтқыштың қызыл сызықтан тыс зақымдануы

Өндірушілер арасында қозғалтқыштардың қызыл айналымдар шегін белгілеуде үлкен айырмашылықтар бар: 100-ден 12 000 айналымға дейін. Егер қозғалтқыш артық айналып кетсе, жиі "артық айналу" деп аталатын жағдайда, поршень мен клапан механизміне зиян келтіруі мүмкін, себебі клапан әдеттегіден ұзақ уақыт ашық қалады. Клапанның қалқып кетуі сығымдалудың төмендеуіне, қате жұмыс істеуге немесе клапан мен поршеньнің соқтығысуына алып келуі мүмкін. Сондай-ақ, қозғалтқыш коленвал мен поршень арасындағы білікті сызықты жыртып жіберуі де мүмкін. Осының салдарынан қозғалтқышты жөндеуге немесе толығымен ауыстыруға тура келеді.