Температурное самоубийство: зачем современные моторы обречены на перегрев
Про рабочую температуру
У каждого мотора есть рабочая температура, и только при её достижении он работает правильно. После «прогрева» начинает максимально эффективно работать система управления впрыском, система смазки, система ГРМ и остальные подсистемы мотора.
Какой должна быть рабочая температура? Обычно она находится в узком диапазоне от 75 до 105 градусов почти для всех конструкций моторов. Правда, в последние годы для достижения маркетинговых показателей экономичности и экологичности моторы всё чаще заставляют работать при повышенных температурах от 115 до 130 градусов.
Это хорошо только для маркетологов, которые год от года отчитываются о том, что машины стали ещё немного быстрее и «чище». На ресурсе моторов повышение рабочей температуры сказывается исключительно негативно, ибо 120 или 130 градусов — это слишком много как для резиновых и пластиковых элементов навесного оборудования, так и для состояния поршневой группы.
Эрудированный читатель заметит, что 120-130 градусов — это температура холостых оборотов, а на ходу она обычно снижается до приемлемых 85-90. Что, безусловно, облегчает жизнь двигателю, но до поры до времени.
Конкретнее в проблеме разберёмся чуть ниже, а пока изучим, как охлаждаются современные моторы (спойлер: совсем не так, как ваш первый заднеприводный или переднеприводный ВАЗ).
Как работают современные системы охлаждения?
Они устроены значительно сложнее, чем те, с которыми знакомят на уроках в автошколе. Так, у всех ныне продающихся новых машин используется система охлаждения с несколькими скоростями вращения вентиляторов обдува радиатора или даже несколько вентиляторов с несколькими режимами работы. И управляется система не простыми термовыключателями, а через электронный блок управления, в зависимости от скорости, нагрузки, режима работы климатической установки и многих других факторов.
Почти на всех машинах используется регулируемый термостат, имеющий два диапазона работы за счет нагревательного элемента.
Что касается водяных насосов, то простая помпа с приводом от коленчатого вала пока лидирует по распространенности, но есть конструкции с регулируемым приводом или даже с электроприводом помпы.
Столь важную, и к тому же сложную систему необходимо контролировать. У большинства автомобилей есть контрольная лампа температуры, срабатывающая при перегреве, и
указатель температуры двигателя. Почти все автовладельцы считают достаточным условием отсутствия перегрева нахождение стрелки указателя в допустимой зоне, обычно «зеленой» или «желтой», и отсутствие сигнала аварийной системы о перегреве или нехватке антифриза.
Но система контроля тоже управляется электроникой, и старается «не напрягать» автовладельца «лишней» информацией о работе машины.
Так, почти всегда стрелочный индикатор и даже цифровые указатели температуры не отражают истинных показателей.
Стрелка будет показывать те же «примерно 90» и при температуре 85, и при температуре 125. В процессе работы машины стрелка может мертво стоять на месте, хотя мотор при работе в пробках будет прогреваться значительно сильнее, чем при движении по трассе. И лишь при настоящем перегреве, обычно при повышении температур до 130-150 градусов стрелка сдвинется с места, перед самым срабатыванием аварийного индикатора.
Единственным надежным способом контроля остается проверка рабочей температуры с помощью сканеров, через OBD-II интерфейс или иной способ доступа к служебной информации блока управления двигателем.
Что такое «штатный перегрев»
Как вы уже поняли, «штатная» работа системы охлаждения сейчас — понятие весьма условное. Даже при отсутствии мигающих красных индикаторов на приборной панели температура может быть уже далека от оптимальной.
Например, бензиновые моторы BMW настроены на работу при температурах 115-125 градусов, а реальная рабочая температура может быть еще выше, причём без всяких ошибок.
Да и у куда более простых Opel и VW моторы вполне штатно прогреваются до 115-120 градусов. От таких температур уже недалеко до «настоящего» перегрева, ведь системы охлаждения постоянно находятся под давлением и работают на пределе. Малейшее изменение параметров или утеря герметичности сразу приведут к более серьезной поломке.
У современных машин случается такая неисправность, как «нормальный перегрев». Это когда система управления не может снизить температуру двигателя до оптимальной для данного режима движения, несмотря на задействование всех возможностей, но при этом температура все же меньше «аварийной», когда сработает аварийный датчик и система охлаждения не выдержит давления.
В некоторых случаях происходит локальное повышение температуры части мотора выше конструктивного максимума. Несмотря на кажущуюся «несерьезность» подобной неисправности, она, тем не менее, быстро разрушает двигатель, а водитель машины может даже не догадываться о причине всех неприятностей.
Большая часть автомобилей с регулируемой системой охлаждения возрастом более трех лет в той или иной степени подвержена подобному дефекту. При этом заметить отклонения в работе двигателя непрофессионалу сложно. Ведь индикатор температуры твердо указывает «норму», а то, что машина едет чуть хуже, что кондиционер хуже холодит, что расход топлива растет и понемногу расходуется масло, большая часть водителей не заметит.
Кстати, визит в сервис тут, скорее всего, не поможет, ведь в логах ошибок, скорее всего, будет пусто. А вот расхождение между желаемой и реальной рабочей температурой тем временем составляет до 30-40 градусов. Подобного рода проблемы просто заложены в конструкции современных европейских авто. Ради уже упомянутых выше показателей экологичности и экономичности на холостом ходу они «обязаны» разогреваться до 120-130 градусов. Это слишком много для работы под нагрузкой, а вот для стояния на месте в пробке — вполне допустимо. Но вот вы трогаетесь с места, да ещё желаете «прохватить».
Как следствие — детонация, повреждения поршней и выкрашивание покрытий гильз цилиндров на «цельноалюминиевых» моторах. А еще пониженное давление масла, а значит задиры и прихваты. Да и температура поршня и поршневых колец под нагрузкой резко растет, а масло коксуется. А с возрастом проблема разрастается, ведь из-за грязных радиаторов, проскальзывания ремней помпы, ухудшения теплопередачи от стенок ГБЦ, старения вентиляторов системы охлаждения и просадок напряжения рабочая температура двигателя постепенно перестает снижаться с «холостых» 130 до «ходовых» 90 даже при длительной работе под нагрузкой.
Таким образом «максимальная рабочая» температура становится просто «рабочей», и аварийный режим работы становится штатным для двигателя, со всеми вытекающими из этого последствиями.
Особенно плохо приходится машинам, которые много времени проводят в пробках.
Их система охлаждения большую часть времени работает в самом высокотемпературном режиме, и моторы такого обычно долго не выдерживают. Через несколько лет машина превращается в инвалида. С двигателем, уверенно расходующим литры масла, с неработающими катализаторами и половиной мощности от штатной. Да и коробкам-«автоматам» достается не меньше, ведь они обычно охлаждаются через теплообменник, а значит, температура масла в них еще выше, чем температура в системе охлаждения двигателя.
Нештатный перегрев и гибель мотора
«Классический» перегрев с клубами пара из-под капота, клинящим двигателем и другими фатальными последствиями хоть и является зачастую кульминацией такого вот «нормального перегрева», но встречается намного реже.
Если вовремя остановить двигатель, то, скорее всего, серьезных проблем получится избежать. В противном случае можно уже начинать выбирать между «контрактным» двигателем, ремонтом остатков старого или покупкой нового. Ведь коробление ГБЦ, нарушение геометрии блока цилиндров и нарушение резьбы болтов ГБЦ, задиры вкладышей и поршней — это лишь малая часть неисправностей, возникающих при сильном перегреве и утере антифриза.
Номинальной причиной подобной беды обычно является утечка жидкости из системы охлаждения. После чего растет температура различных узлов двигателя и температурный градиент между различными его элементами, вызывая поломки «железа».
Истинные же причины обычно кроются в «нормальном перегреве» на протяжении длительного времени, старении материалов системы охлаждения, постепенной деградации возможностей радиатора, поломке помпы или ее привода. К счастью для многих автовладельцев, серьезные неисправности проявляют себя заранее, например, на очередном ТО, или срабатыванием датчиков уровня антифриза перед появлением сильной течи системы охлаждения и срабатывающей лампочкой аварийного перегрева под нагрузкой.
И что же делать?
Если у вас современный автомобиль, пробег которого уже перевалил хотя бы за 50 000, но вы собираетесь проездить на нём ещё долго и счастливо (а может вообще купили бэушный вариант с пробегом 100+), то вам пригодятся советы, как избавить машину от штатного перегрева.
В следующей части статьи мы расскажем про оптимальный режим езды и некоторые конструктивные доработки двигателя, которые помогут избежать перегревов и исключительно положительно скажутся на его ресурсе.
Нормальная температура охлаждающей жидкости прогретого двигателя: какой должна быть
Система охлаждения современного двигателя представляет собой комбинированное решение, которое объединяет в себе жидкостное и воздушное охлаждение. При этом основной задачей всего комплекса устройств является поддержание рабочей температуры двигателя в строго заданных пределах.
Другими словами, температура мотора не должна быть слишком низкой или высокой. В первом случае, когда двигатель не выходит на рабочую температуру, страдает экономичность, выхлоп становится токсичным, теряется мощность, уменьшается ресурс и т.д. Во втором, когда мотор перегревается, возникает детонация, двигатель может быстро выйти из строя или заклинить.
Становится понятно, что от качества работы системы охлаждения напрямую зависит нормальная температура охлаждающей жидкости прогретого двигателя. Далее мы поговорим о том, какая температура ОЖ является нормой для прогретого силового агрегата, а также почему указанная рабочая температура тосола или антифриза может отклоняться от нормальных или оптимальных показателей.
Содержание статьи
Какова нормальная температура охлаждающей жидкости прогретого двигателя
Как правило, различные серьезные сбои и отклонения в работе системы охлаждения немедленно фиксируются водителем. Если двигатель не прогревается, тогда в зимний период плохо работает печка, понижается комфорт эксплуатации ТС.
Если же возникает перегрев мотора, это можно определить по указателю температуры на приборной панели, на многих авто срабатывает аварийный звуковой сигнал, из-под капота может просто пойти пар и т.д.
В подобных ситуациях проблема очевидна, неполадки легче локализовать и устранить.
Однако более сложной ситуацией является такая, когда двигатель прогревается, но не до конца, также ДВС может перегреваться, но только частично. Достаточно часто водители отмечают и значительные колебания температуры ОЖ без видимых причин.
Так или иначе, но данную проблему нужно устранять, так как поломки в системе охлаждения имеют свойство прогрессировать, причем достаточно быстро. Ресурса двигателю такие отклонения от нормы, даже незначительные, тоже не добавляют.
Прежде всего, нужно понимать, что для большинства двигателей оптимальным температурным диапазоном применительно к прогретому мотору (когда двигатель полностью вышел на рабочую температуру) является отметка от 80-и до 90 градусов по Цельсию. Это и есть нормальная температура охлаждающей жидкости на прогретом моторе.
Также отметим, что рабочей жидкостью в системе охлаждения является тосол или антифриз (только вода на современных и других авто уже давно не используется). Указанный тосол/антифриз представляет собой смесь концентрата и дистиллированной воды.
Антифризы обладают антикоррозийными, а также смазывающими свойствами.
Смесь концентрата и воды обычно замерзает при температурах около -40 и ниже (в зависимости от пропорций), а кипение происходит при нагреве от 108 градусов по Цельсию. При этом на большинстве автомобилей датчик температуры покажет перегрев тогда, когда температура ОЖ будет достигать около 100 градусов по Цельсию.
В этом случае двигатель нужно глушить, так как дальнейший нагрев приведет к закипанию жидкости в системе охлаждения. Кипение ОЖ может стать причиной сильного перегрева двигателя, в результате чего мотору может потребоваться сложный и дорогой ремонт. Также существует риск заклинивания силового агрегата, деформации привалочных плоскостей БЦ и ГБЦ, появления трещин в блоке или головке и т.д.
Еще, как уже было сказано выше, двигатель может не выходить на рабочую температуру, то есть все время оставаться холодным или недостаточно прогреваться. Последствия не так страшны, как перегрев, но неисправность все равно нужно устранять.
Чтобы разобраться с возможными причинами, следует уделить внимание особенностям работы системы охлаждения и контролю за температурой.
Как система охлаждения удерживает температуру в заданных пределах
Начнем с того, что после запуска холодного двигателя помпа (водяной насос) принудительно заставляет ОЖ циркулировать по каналам системы охлаждения. При этом каналы можно разделить на большой и малый круг.
Малый круг ‑ циркуляция происходит внутри блока цилиндров и ГБЦ. Большой круг — жидкость попадает в радиатор охлаждения. За открытие большого круга отвечает термостат, который на холодном ДВС полностью закрыт. По мере нагрева жидкости термостат начинает открываться, после чего тосол или антифриз попадает в большой круг.
К тому моменту, когда жидкость прогреется до 80-90 градусов, термостат будет полностью открыт и жидкость начнет циркулировать только по большому кругу. После того, как температура понизится, термостат частично или полностью закроется.
В двух словах, это и есть схема регулирования рабочей температуры двигателя и ОЖ.
Параллельно на двигателе установлен датчик контроля температуры охлаждающей жидкости. Этот датчик, при необходимости, задействует воздушное охлаждение, посылая сигнал на включение вентилятора.
Что касается свойств ОЖ, кипение в условиях атмосферного давления начинается при 108-110 градусах. Однако перед началом кипения в системе начинают образовываться паровые пробки, которые нарушают работу системы охлаждения ДВС. В результате может произойти перегрев мотора.
Чтобы минимизировать риски, в систему интегрирован расширительный бачок, который также имеет специальные клапаны. Если давление в системе растет выше заданных пределов, тогда открывается выпускной клапан. Так удается избавиться от активного образования пара.
Еще после нагрева (во время остывания двигателя) объем ОЖ также уменьшается, в системе образуется разрежение. В этом случае открывается впускной клапан, чтобы уравнять разницу давлений.
Важно понимать, что поломка выпускного клапана приведет к тому, что температурный порог кипения ОЖ в системе будет снижен. Если клапан полностью заклинит, тогда избыточное давление может стать причиной разрыва патрубков и повреждений радиатора, течей антифриза и т.д.
Подведем итоги
Как видно, рабочая температура охлаждающей жидкости на прогретом двигателе не должна быть выше или ниже средней отметки в 80-90 градусов. Более точную информацию можно получить, изучив мануал к конкретному автомобилю.
Дело в том, что современные высокофорсированные ДВС отличаются крайне высокой температурой термостатирования, что также нужно отдельно учитывать. Еще нужно помнить о том, что на многих авто указатель температуры на панели приборов отображает несколько усредненные показатели.
Чтобы точно знать, каков нагрев ОЖ и мотора в тех или иных условиях, рекомендуется устанавливать отдельный цифровой датчик температуры двигателя. Отметим, что система охлаждения обязательно нуждается в регулярном обслуживании. Антифриз или тосол нужно менять своевременно, так как жидкость имеет ограниченный срок службы (как правило, 2-3 или максимум 4 года для новейшего поколения антифризов) и постепенно теряет свои заявленные свойства.
Также нужно знать, какие типы тосолов и антифризов можно смешивать между собой. Во время замены ОЖ следует производить промывку системы охлаждения разными способами. Еще специалисты рекомендуют в обязательном порядке менять термостат одновременно с регламентной заменой помпы. Такой подход позволяет в дальнейшем избежать возможных сбоев в работе данного устройства и дополнительных внеплановых работ по его замене.