Что нужно знать о прогреве двигателя? Разбираем мотор по винтикам
Основная проблема холодного пуска — это большая разница температур между горящим газом и частями двигателя. Сразу после запуска металлические стенки начинают поглощать тепло. Поскольку все компоненты мотора изготовлены из разных материалов и обладают разной теплопроводностью, в ходе теплообмена металлы начинают "играть", другими словами — притираться. Когда температура алюминиевой ГБЦ приблизилась к рабочей, алюминий, вследствие своих физических свойств, начинает расширяться. При этом крепёжные винты, ещё не прогретые в достаточной степени, препятствуют расширению металла. Этот процесс создаёт значительное напряжение в конструкции.
Выпускные клапаны и поршни
То же самое с поршнями: их расширение больше в верхней части, которая поглощает тепло из рабочего газа. А, например, выпускные клапаны нагреваются быстро, но имеют коэффициент расширения ниже, чем у ГБЦ. После того, как температура стабилизируется, все компоненты мотора должны войти в режим работы, который был рассчитан на фазе проектирования. Таким образом, после прогрева рабочая температура двигателя перестаёт зависеть от температуры окружающей среды.
Не менее важны процессы, происходящие с холодным двигателем на уровне смазки. При низких температурах масло становится более вязким, значит, течёт хуже. Высокая вязкость масла приводит к увеличению давления во всей смазочной системе. Чтобы избежать чрезмерно высокого давления, масляный насос оснащён предохранительным клапаном. На “холодную” клапан открывается и выпускает избыточную часть смазки в поддон. Тот факт, что масло ещё слишком вязкое и его излишки стравливаются, приводит к тому, что смазке необходимо длительное время после пуска, чтобы добраться до всех компонентов мотора, смазать их и установить рабочее давление в системе. Именно поэтому первые несколько минут мы слышим, что двигатель работает шумно.
Таким образом, “на холодную” смазка в системе циркулирует в недостаточном объеме и довольно медленно. Существуют масла с низкой вязкостью, что заметно улучшает ситуацию, но не решают проблему полностью. Следует также отметить, что масло прогревается значительно медленнее, чем охлаждающая жидкость в радиаторе. Именно поэтому в гражданских автомобилях антифриз в системе охлаждения предпочтительнее, чем масляные радиаторы: при низких температурах износ деталей увеличивается, и с этой точки зрения быстрый прогрев выгоднее.
В прошлом автолюбители сталкивались с куда большими трудностями при прогреве мотора. После пуска карбюраторного ДВС необходимо было открыть “подсос”, заслонку, вследствие чего в камеру попадала обогащённая горючая смесь. Мотор работал неравномерно на чрезмерно высоких оборотах. С появлением инжектора топливо стало распыляться мельче и испаряться быстрее, практически не конденсируясь на металлических стенках. Кроме того, благодаря развитию электроники, сегодня топливо дозируется с ювелирной точностью даже в экстремально холодных условиях эксплуатации.
Как правильно прогревать мотор?
Двигатель должен прогреваться постепенно и в меру быстро. Стоять на месте с включённым двигателем более 1-2 минут, как это было во времена карбюраторных моторов, сегодня контрпродуктивно (а в некоторых странах даже запрещено): на холостых оборотах мотор прогревается медленнее, чем во время движения транспортного средства. Тем самым мы только продлеваем работу двигателя под нагрузкой. Педаль акселератора на автомобиле рекомендуется держать слегка нажатой (т.е. начинать движение плавно, размеренно переключая передачи). Чем выше обороты, тем больше сжигается топлива за единицу времени и выделяется больше тепла, следовательно, нагрев происходит быстрее. Такой режим, безусловно, способствует меньшему выделению выхлопных газов, т.к. катализатор должен работать при определённой температуре, чтобы выполнять свою прямую функцию. Чем быстрее он выйдет на рабочую температуру, тем лучше для окружающей среды.
Но важно не перестараться при старте. Чрезмерно резкое воздействие на педаль акселератора способствует аномальному термическому напряжению между металлическими стенками и горючей смесью. Слишком быстрое расширение металлу противопоказано. Здесь мы имеем дело с его “термической усталостью”, которая может привести к разрушению металла и трещинам. Скорость автомобиля должна быть низкой ещё и потому, что в момент прогрева в двигателе циркулирует недостаточное количество масла.
Таким образом, лучше всего начинать движение практически сразу после холодного старта, сохраняя низкую скорость и без спешки переключая передачи. Подачу газа стоит увеличивать пропорционально по мере прогрева двигателя. Конечно, начинать двигаться сразу можно только в том случае, если обледенелое стекло позволяет видеть дорогу.
Прогревать или не прогревать двигатель в мороз? Бывалые авиомобилисты уверены, что надо! Однако инструкции ко многим современным автомобилям говорят об обратном — прогрев на холостом ходу не рекомендован, предлагается прогрев «на ходу». Такую информацию можно найти на сайтах авторитетных изданий, сайтах оф.дилеров и на форумах от представителей автосалонов.
Основные аргументы против прогрева на холостом ходу:
1. Загрязнение экологии. Пока двигатель не прогрет, блок управления переобогощает смесь, что обеспечивает уверенный пуск и стабильную работу непрогретого двигателя. При этом токсичность выхлопных газов превышает нормы в разы. В Европе за «медленный» прогрев на стоянке штрафуют — экология превыше всего!
2. Экономия на топливе. Кое-где даже приводятся расчёты денежных потерь.
3. Старые стереотипы — в топку! Современные материалы, масла и инженерные решения шагнули далеко вперёд, поэтому « морозные старты» не страшны.
4. Медленный прогрев не оптимален: замедляется прогрев масла, покрываются нагаром свечи, возможен выброс несгоревшего топлива в нейтрализатор, что для него губительно и даже пожароопасно.
Исходя из всего этого можно сделать, казалось бы, очевидный вывод, что вопрос исчерпан и нет больше предмета для споров!
Но давайте, пока не будем торопиться с выводами, а копнём немного глубже …
Теория: что происходит с двигателем на морозе?
Детали современного автомобильного ДВС изготавливаются из разных материалов с разными коэффициентами температурного расширения. Из-за этого при низких температурах сопряжение деталей в двигателе становится далеко не оптимальным: либо появляются «опасные» зазоры, либо их практически нет. После запуска одни начнут греметь, другие — начнут работать с повышенным трением. Оба случая, без сомнения, ускорят износ двигателя.
Кроме этого на износ во многом оказывает влияние качество и вязкость моторного масла. Вязкость увеличитвается с падением температуры — при «холодном» пуске некоторые детали ДВС испытывают масляное голодание, что ускоряет их износ.
Отдельная и очень сложная тема — влияние термических напряжений на износ некоторых деталей и износ ДВС в целом, т.е.неоптимальный прогрев может привести к опасным перегревам некоторых частей тех или иных деталей, что неизбежно ускоряет износ ДВС.
А теперь внимание !
Увеличение оборотов двигателя при неоптимально сопряжённых трущихся деталях ещё сильнее увеличивает их износ и может стать причиной задиров и прочих деформаций.
В ещё непрогретом двигателе рост оборотов приводит к увеличению термического напряжения элементов цилиндропоршневой группы, что ещё быстрее приближает мотор к капитальному ремонту.
Увеличение оборотов в условиях масляного голодания приводит к резкому возрастанию сил трения
увеличению температуры этих поверхностей
тепловому расширению трущихся деталей. Финал: из-за неравномерного расширения этих деталей всё может закончится заклиниванием!
Тогда почему же повсеместно рекомендуют стартовать почти сразу после пуска двигателя?
Практика: стартуем сразу, экология важнее всего!
В общем виде алгоритм «быстрого» старта можно описать следующим образом:
1. Запуск и последующий прогрев ДВС на холостых оборотах в течении 0,5 — 2 минут.
2. Начало движения без резких ускорений на средних оборотах (2000-2500 об/мин.)
Пока всё более-менее логично: всё совершенствуется, законы физики постепенно покоряются гению конструкторов, да и забота об экологии играет немаловажную роль. Идём далее …
Мифы: взглянем на всё с изнанки
Перечитаем все доводы в пользу «быстрого» старта и попытаемся взглянуть на всё нестандартно.
Наблюдение №1. Во всех публикациях косвенно говорится следующее: пока двигатель не прогрелся, его следует хоть как-то поберечь (не нагружать полностью, держать средние обороты), а это однозначно подтверждает тот факт, что до момента прогрева двигателя трущиеся детали работают а неоптимальном режиме (быстрее изнашиваются). И если бы износ двигателя был бы реально незначительным, то и не было бы таких «остерегающих» рекомендаций — везде бы писали, что в мороз надо заводить и сразу давить в пол!
Наблюдение №2. Считается, что медленный прогрев неоптимален и даже вреден для двигателя, а вот прогрев на средних оборотах и с умеренной нагрузкой — самое то, что надо! Но тогда возникает логический вопрос: почему автомобилестроители упорно не реализуют защиту от «дурака», от тех «дикарей», которые всё-ещё прогревают машины, — задрали бы холостые обороты при прогреве в мороз до средних и проблем бы стало меньше. Судите сами: прогрев был бы оптимальным и быстрым, экология страдала бы меньше — чем быстрее прогреется, тем быстрее токсичность выхлопа придёт в норму. Почему они так не делают?
Ответы на эти вопросы не так прозрачны и очевидны. Никто из автопроизводителей не хочет умышленно «убивать» своё детище собственными руками!
Более того, если у кого-то в мороз на холостом ходу наблюдаются обороты более 2000об/мин., то это считается неисправностью.
Наблюдение №3. А действительно ли ведётся борьба за экологию, если прогреваться на ходу? Ответ неоднозначен. Под нагрузкой с учётом переобогащённой смеси двигатель будет «гадить» ещё сильнее, чем на стоянке. Абсолютное количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу, будет больше, чем при «холостом» прогреве. Так в чём же заключается борьба за экологию?
А заключается всё в очень простой для понимания толпы вещи : не надо вонять под окнами у соседа, а надо поскорее от этих окон уехать.))). Вот только к экологии это не имеет никакого отношения. Подмена понятий — стандартный политический трюк!
Реальность : каждый видит свою правду
Прогрев на ходу в инструкции — возможно, это компромисс маркетинговых и производственных интересов в условиях жёстких законодательных ограничений.
Судите сами :
1. Если в «моде» бороться за экологию. То все волей-неволей будут на это обращать внимание. Если автопроизводитель «ширпотребных» машин заявит в открытую, что быстрый старт без прогрева вреден для его двигателей, то это будет негативно воспринято рынком, воспринято как признание в технической отсталости разработок. Никому такой «жирный минус» не нужен!
2. В новенькой машине с полностью исправными системами «убить» двигатель в течение гарантийного срока конкретно по причине его непрогревания в умеренные морозы практически не реально! Такое высказывание справедливо только при условии соблюдения всех (!) предписанных автопроизводителем инструкций. От сюда вопрос прогрева уже выглядит неактуальным.
3. Редко, кто покупает автомобиль на всю жизнь. Машины меняют достаточно часто. Таким образом, для таких водителей вопросы по настоящему бережного отношения к новенькому автомобилю уходят на задний план. А вот последующие хозяева этого авто могут быть «приятно» удивлены от внезапно всплывающих сюрпризов.
Кстати : специалисты СТО высказывают мнение, что с технической точки зрения прогревать двигатель надо однозначно! Прогревать без нагрузки пока температура ОЖ не поднимется до +40…+50*С, после чего начинать медленное движение без резких ускорений.
Заметьте, не 0.5 — 2 минут, не «пока снег счищаю с машины», а до определённой температуры.
Заключение : так греть или не греть ?
Для новенького авто на 3 года владения смысла в прогреве на холостом ходу нет, если только не хотите сберечь машину для следующих пользователей.
А вот если авто не новенькое или чаще трёх лет не получается менять, то прогревать двигатель конечно стоит! Каждый мотор индивидуален, поэтому каждый сам должен чувствовать, в какой момент можно аккуратно начинать движение, а в какой — давить газ в пол!
Логичным представляется прогревать двигатель на холостом ходу до того момента, пока он не начнёт работать ровно, без надрыва, без явных посторонних звуков. Альтернативный метод — прогреть до +40…+50*С, после этого можно начинать бережное и плавное движение, но не забывайте, что двигатель и трансмиссия всё ещё не прогреты до рабочей температуры и потому старайтесь избегать резких ускорений. Двигатель хоть и является «сердцем» автомобиля, но беречь от преждевременного выхода из строя надо и коробку передач, которая по своему устройству гораздо сложнее ДВС и ремонт её тоже дорог.
А как же борьба за экологию ? … Относитесь к окружающим с уважением, по-человечески — завели, подождали минутку, сели, потихоньку отъехали от окон, остановились. Как видите, всё в Ваших руках — было бы желание!
Нужно ли прогревать машину зимой – вопрос, волнующий водителей отечественных и зарубежных марок автомобилей. В целях экономии топлива и времени начинающие автовладельцы отказываются от необходимого мероприятия. Однако профессиональные водители не начинают движение на холодном двигателе даже в тёплый период года. От того, как правильно силовой агрегат и коробку скоростей выводят в рабочий режим, зависит, как долго они будут работать до капитального ремонта.
Когда необходимо греть двигатель
В сервисных книжках указывают, что перед движением холодный двигатель следует прогреть. Но никто не уточняет количество времени, которое нужно на это затратить.
Среди водителей существует три основных мнения:
- Нужно греть мотор на парковке до рабочей температуры.
- Можно прогреть незначительный отрезок времени (2-3 минуты), используя освободившийся момент, чтобы очистить кузов от снега и льда.
- Разогревать машину нет необходимости, следует сразу ехать.
Мнение о том, что прогревать не нужно, бытует на Западе. Это связано с менее суровыми зимами, а также заботой об экологии – на холостых оборотах токсичность выхлопных газов выше.
Для принятия решения прогревать мотор или нет необходимо больше узнать о процессах, протекающих при работе силового агрегата непосредственно после холодного запуска. Современные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) – высокотехнологичные механизмы, преобразующие тепловую энергию сжигаемого топлива в механическую работу. Для получения высокого КПД конструкторы закладывают безукоризненную точность при изготовлении деталей.
Неравномерный нагрев во время холодного запуска приводит к разному расширению материалов. Если в это время дать двигателю полную нагрузку, тонкостенный алюминиевый поршень прогреется быстрее, чем массивная чугунная гильза блока цилиндров. При этом происходит:
- уменьшение радиального зазора;
- ухудшение условий смазки;
- появление задиров на поверхности поршня.
Кроме того, вязкость моторного масла при низких температурах увеличивается. Густая смазка плохо проникает к трущимся поверхностям. Когда последние работают при минимальных нагрузках во время прогрева, количества поступающего материала хватает для их смачивания. На повышенных оборотах разрывается масляный клин. Это приводит к интенсивному износу коренных и шатунных вкладышей, а также шеек распределительного и коленчатого вала.
Особенности прогрева
Прогревать автомобиль нужно всегда (даже летом). Продолжительность процедуры зависит от температуры воздуха. Применение сезонного масла позволит только улучшить смазку деталей холодного ДВС и облегчить его запуск. Нужные температурные зазоры можно получить только на прогретом до рабочего режима мотора. К тому же при движении находиться в холодном салоне некомфортно, а стёкла покрываются инеем.
Прогрев карбюраторного мотора
Состав смеси воздуха с горючим зависит от его температуры. Зимой бензин плохо испаряется, к тому же конденсируется в холодном впускном коллекторе. Заводят такой ДВС, используя подсос. В этом режиме в цилиндры поступает меньше воздуха и больше бензина для компенсации его потерь при конденсации. Карбюраторный двигатель прогревают до температуры охлаждающей жидкости около 40-50 °C не менее 10-15 минут, после можно не спеша ехать, пока мотор не начнёт стабильно работать.
Неопытные водители пытаются завести автомобиль. интенсивно работая акселератором, чего делать нельзя. Чрезмерное поступление бензина зальёт электроды свечей зажигания, в результате мотор невозможно будет запустить.
Инжекторные двигатели
Единое время прогрева для разных моделей указать трудно. Оно зависит от марки автомобиля, конструкции ДВС и его мощности. Производители указывают минимальный период работы двигателя на холостых оборотах около пяти минут. Состав топливной смеси регулирует бортовая электроника, она же повышает частоту вращения коленчатого вала на время прогрева до 1500 об/мин. Когда обороты установятся на отметке 800-1000 – можно трогаться. Однако температура ДВС за такой короткий промежуток времени не достигнет рабочих значений, а значит, в первые несколько минут двигаться следует потихоньку, на пониженных скоростях.
Прогревание автомобиля в холодное время не прихоть производителей, а необходимое мероприятие. Это поможет уберечь детали поршневой группы от интенсивного износа и продлить срок эксплуатации двигателя.
