Dzinēja darbība tukšgaitā

 
 
 
  Kādēļ dzinēja apgriezieni tukšgaitā ir tieši tādi, kādi tie ir, kādēļ tie mainās, un kādiem nolūkiem tie tiek uzturēti?
   
 
   
 

Pirmajiem iekšdedzes dzinējiem neeksistēja jēdziens par apgriezieniem tukšgaitā. Dzinēju darba diapazons bija visai neliels − aptuveni 250...450 apgr./min un apgriezieni tukšgaitā faktiski sakrīt ar darba apgriezieniem.

Dzinējos tika izmantoti degļa karburatori, kuriem arī bija visai neliels darba diapazons, kuri stipri pārplūda pie vājas maisījuma plūsmas, tādēļ tos regulēja tikai darba diapazonam.

Situācija mainījās 1916. gadā, kad automobilī Packard Twin Six parādījās karburators ar žikleriem un vadāma aizdedzes apsteidze. Tas ļāva atrisināt divus uzdevumus.

Pirmkārt – ievērojami pieauga jauda, jo darba apgriezieni sasniedza 3000 apgr./min. Otrkārt – pateicoties īpašas degmaisījuma sagatavošanas sistēmas ieviešanai, parādījās apgriezieni tukšgaitā, jo ar šīs sistēmas palīdzību izdevās panākt stabilu dzinēja darbību pie nelieliem apgriezieniem. Laika gaitā tukšgaitas apgriezienu uzturēšanas sistēmas kļuva sarežģītākas.
   
 
   
 
   
 

Viens no pirmajiem automobiļiem, kuram eksistēja jēdziens par dzinēja tukšgaitas apgriezieniem, bija Packard Twin Six Town Car. Jāpiezīmē, ka tas bija arī viens no pirmajiem automobiļiem ar V12 tipa dzinēju. 88 ZS motors ar tilpumu 7,0 litri ne tikai ļāva automobilim sasniegt tolaik fantastisku ātrumu: 130 km/h, bet izcēlās arī ar klusu un vienmērīgu darbību.

   
 

Kādēļ nepieciešami tukšgaitas apgriezieni?

Lai dzinēju varētu noslogot, nepieciešams, lai tas jau pirms tam stabili darbojas, citādi tas vienkārši noslāps. Eksistē noteikts minimālo apgriezienu slieksnis, kuru apiet nav iespējams – šeit darbojas fzikas likumi.

Problēmu iespējams atrisināt, izmantojot, piemēram, papildus dzinēju, kurš strādās iekšdedzes dzinēja vietā, līdz tas sasniegs vajadzīgos minimālos darba apgriezienus. Hibrīdauto šo funkciju pilda elektromotors.

Citiem vārdiem sakot – tukšgaitas apgriezieni ir tie apgriezieni, pie kuriem motors var uzņemt slodzi. Zemāki apgriezieni ir iedarbināšanas apgriezieni.

Kādēļ apgriezieni tukšgaitā nav pastāvīgs lielums?

Atbilde ir vienkārša: lai uzturētu stabilu dzinēja darbību. Jo pilnīgāka degvielas padeves sistēma, jo mazāk manāmas šīs svārstības.

Tie, kas braukuši ar “Žiguļiem”, atceras papildus iesūknēšanas rokturi, kuru vajadzēja izvilkt, startējot aukstu dzinēju. Kad rokturis izvilkts, tiek padots bagātināts degmaisījums.

Sasilstot dzinēja darbība stabilizējās un papildus iesūknēšanas rokturi vajadzēja iestumt atpakaļ. Mūsu dienās vadītājam vairs nav jāveic papildus darbības, jo visu automātiski regulē elektronika.

Principā nekādas vadītāja speciālas darbības vairs nebija vajadzīgas pat ne pēc inžektoru, bet pēc elektronisko karburatoru parādīšanās.

Jo tālāk, jo vairāk papildaprīkojuma parādījās un pastiprinājās arī prasības
attiecībā uz ekoloģiju. Tukšgaitas apgriezieni palielinās, ieslēdzot papildus slodzi, piemēram, kondicionieri.

Situācija aukstās iedarbināšanas laikā: dzinējs jau uzsilis, bet elektronika vēl kādu brīdi var saglabāt paaugstinātus tukšgaitas apgriezienus, lai uzsildītu lambda zondes.

Vēl viens tukšgaitas apgriezienu izmaiņas cēlonis – automobiļa vecums. Laika gaitā tukšgaitas regulatori un droseļaizvari ar elektropiedziņu piesārņojas, pasliktinās sveču un sprauslu darbība, caur EGR sistēmu sāk izplūst gāzes, fāzes regulēšanas sistēma sāk darboties neprecīzi, bet cilindros var parādīties atšķirīga kompresijas pakāpe. Šī iemesla dēļ apgriezieni sāk “peldēt”: lieku reizi samazinās zem slodzes vai tieši pretēji – paaugstinās

Vai tukšgaitas apgriezienu skaitu var samazināt?

Pašreizējo stingro prasību ietvaros attiecībā uz izplūdes gāzēm dzinēja vadības bloks katrā konkrētajā situācijā cenšas uzturēt minimālos tukšgaitas apgriezienus.

Dažkārt automobiļos ar automātisko pārnesumu kārbu tiek izmantots sekojošs risinājums: ja nav slodzes no transmisijas puses, tukšgaitas apgriezieni ir zemāki. Tikko tiek ieslēgts režīms Drive, tie pieaug.

Tomēr, neskatoties uz visām pielietotajām viltībām, pazemināt tukšgaitas apgriezienus zemāk par noteiktu vērtību nav iespējams. Vispār jau tas nav arī īpaši nepieciešams: motors no tā diezin vai kļūs “ekoloģiskāks” un, ja
arī kļūs, tad visai nenozīmīgi.

Samazinoties apgriezieniem, pasliktinās cilindru attīrīšanās no izstrādātajām gāzēm, tiek apgrūtināta svaiga degmaisījuma ieplūde, aug zudumi no pārplūdes, krītas jauda, un pieaug aizdedzes izkritumu apjoms.

Bet arī tas vēl nav galvenais. Jo zemāki apgriezieni, jo zemāks eļļas spiediens un tās padeves apjoms. Šo problēmu dažkārt risina ar elektriskā sūkņa palīdzību, kurš netiek piedzīts no dzinēja, bet arī tā nav izeja no situācijas: viss atduras pret fzikas likumiem.

Zemāk par noteikto slieksni slīdes gultņi iziet no šķidrās berzes režīma. Tas nozīmē, ka neveidojas eļļas starpslānis un metāls sāk berzties pret metālu.

Eksistē vēl vesela virkne ierobežojošu faktoru. Pārāk liela pagriezienu krišanās var novest pie dzinēja pārkaršanas, jo īpaši – daudzcilindru dzinējos vājās dzesēšanas šķidruma plūsmas rezultātā.

Elektroniskais sūknis arī šo problēmu nespēj pilnībā atrisināt: ja dzinēja apgriezienu skaits nav pietiekami augsts, arī ģenerators nespējnodrošināt nepieciešamo jaudu un iespējama akumulatora izlāde.

Komplicētas konstrukcijas

Jau pieminētajiem “Žiguļiem” un tamlīdzīgiem automobiļiem tukšgaitas apgriezieni bija apmēram 900 apgr./min, bet mūsdienu automašīnām tie sasniedz pieļaujamo apakšējo robežu: ap 500 apgr./ min. Šeit parādās vēl kāda problēma – pieaug vibrācija.

Dzinēja vibrācija pie zemiem apgriezieniem saistīta ne tikai ar darba procesa nestabilitāti. Iekšdedzes dzinēja piekares sistēma spēj dzēst svārstības tikai noteiktā frekvenču diapazonā.

Jo apgriezieni zemāki, jo grūtāk slāpēt vibrāciju. Turklāt paralēli vibrācijai, kura tiek novadīta uz virsbūvi un pazemina komforta līmeni, eksistē arī griezes vibrācija, kura postoši iedarbojas uz transmisiju.

Ekoloģiskās prasības pārspēja visus šos argumentus un vibrāciju slāpēšanai sāka izmantot papildus ierīces, piemēram, divmasu spararatus, pēc tāda paša principa darbojošos dempferskriemeļus, un tā tālāk.

Protams, var izmanīties vēl nedaudz pazemināt apgriezienus tukšgaitā, tomēr ar to saistītie izdevumi būs ievērojami, savukārt iegūtais efekts un starpība − visai nenozīmīgi, tādēļ vienkāršāka un izdevīgāka ir hibrīdauto shēma: elektromotors kopā ar iekšdedzes dzinēju.
 
 

Tukšgaita - 75 apgr./min?

   
 

Tas nav joks – motori ar šādiem parametriem ir reāli eksistējuši. Vai mūsdienu ekologiem un motoristiem te būtu ko apskaust? Ne gluži. Runājot
par minimālajiem pieņemamiem tukšgaitas apgriezieniem − apmēram
500 apgr./min, ar to ir domāti mūsdienu dzinēji.

Starp citu – vecos liela tilpuma un zemas forsāžas pakāpes dzinējus, kuriem papildus slodzi neradīja dažādi papildagregāti, bez problēmām varēja noregulēt uz visai zemiem tukšgaitas apgriezieniem.

Viens no tādiem piemēriem ir kravas automobilis ZIS-5 (1933.-1958. g.), kas bija aprīkots ar pārveidotu amerikāņu sešcilindru motoru Hercules-WXB, konstruētu 1920. gadu beigās.  
   
 
   
 

Lai varētu attīstīt lielāku vilkmi, dzinējs tika deforsēts. Klusais motors bija viegli iedarbināms aukstā laikā, varēja darboties ar zemas kvalitātes benzīnu vai petroleju un attīstīja vilkmi pie nelieliem apgriezieniem, nodrošinot 250...300 Nm jau pie 1000...1200 apgr./min.

Ar šādu motoru aprīkots, piekrauts kravas auto ar piekabi pat uz dubļaina lauku ceļa buksēja, bet pārliecinoši virzījās uz priekšu, kā tanks.

Zinošs mehāniķis, regulējot karburatoru, patiešām prata iegūt sevišķi zemus tukšgaitas apgriezienus - apmēram 75 apgr./min, un turklāt pie visa tā dzinējs darbojās gandrīz nedzirdami.

Tikai pārējie dzinēja raksturlielumi diezin vai iepriecinātu mūsdienu motoristus: dzinēja ar darba tilpumu 5,5 litri attīstītā jauda bija 73 ZS, kuru tas attīstīja pie 2300 apgr./min.
 
 
 
 
 

sagatavots: brauc.com; car-use.lv ®