Какая температура в цилиндре бензинового двигателя

При какой температуре горит дизель и бензин

Видели в боевиках, как главный герой эффектно бросает зажженную спичку или зажигалку в пролитый на землю бензин, он разгорается и взрывает автомобиль злодея? Большинство таких сцен — фантазии кинорежиссеров. Чтобы топливо вспыхнуло в реальности, температура паров должна быть не меньше +250°C. Однако довести до таких показателей топливо на открытом воздухе невозможно. При этом в социальных сетях немало видео, где автомобиль загорается в пути без прямого воздействия огня. Разберем, из-за чего может вспыхнуть горючее и какие нормы должны соблюсти производители, чтобы не допустить самовозгорания горючего.

Что представляют собой бензин и дизельное топливо

Больше 800 миллионов водителей ездят на автомобилях с бензиновыми двигателями, 700 миллионов — с дизельными. Такими данными поделились эксперты Европейской Ассоциации автопроизводителей. С учетом того, что ежегодно с конвейера сходят не меньше 30 миллионов новых машин с бензиновыми и дизельными моторами, потребление топлива будет только расти.

Оба вида горючего состоят из сложных химических соединений, их получают после перегонки нефти при разной температуре с добавлением различных реагентов.

При какой температуре начинает испаряться бензин

Испарение указывает на уровень температуры, при которой топливо начинает смешиваться с воздухом. На показатель влияет ряд факторов:

• Объем добавленных в топливо присадок. Базовый набор формируется при производстве бензина. Состав зависит от климатических условий эксплуатации горючего (например, в зимнем добавок будет больше, чем в летнем), октанового числа и других характеристик. Некоторые водители также могут самостоятельно использовать присадки, стремясь увеличить мощность двигателя или снизить расход топлива. Примеси к бензину напрямую влияют на температуру испарения горючего.
• Атмосферное давление. Его повышение незначительно снижает температуру, при которой топливо становится газообразным.

Значение испарения особенно важно для бензиновых двигателей. При низком показателе испарения из топлива не выделяются пары, горючее не попадает в камеру сгорания и не воспламеняется от искры зажигания, так двигатель не заведется.

Средний показатель испаряемости горючего составляет +40. +50°C. Планку температуры увеличивают для южных регионов, где горячий воздух может увеличить нагрев топлива. А при производстве горючего для северных областей показатель испарения снижают. Это делают во время производства топлива. В нем оставляют больше легких фракций.

Испарение дизельного горючего зависит от его фракционного состава. Чем больше в нем легких компонентов, тем быстрее происходит процесс в камере сгорания. Перед впрыском паров горючего температура в машинном отсеке должна достигнуть +500. +600°C.

При какой температуре начинает кипеть бензин и дизель?

Температура кипения зависит от состава конкретного топлива. К примеру, бензин может начать закипать при температуре +50°C, а дизельное горючее нужно будет разогреть минимум до +180°C.

Производители горючего отслеживают параметры при перегонке 10, 50 и 90% сырья.

При испарении 10% топлива из него выделяются легкие фракции. Они влияют на пусковую способность двигателя. Чтобы мотор завелся зимой, температура выкипания первых 10% бензина должна быть не выше +55°C зимой и до +70°C летом.

Температурный пик наступает при перегонке 90% горючего. Оно может разогреваться до 180°C. Это необходимо, чтобы из сырья начали выделяться тяжелые фракции. Если температура кипения будет ниже, это пойдет на пользу двигателю — повысится устойчивость топлива к детонации, меньше будет скапливаться конденсата, химический состав бензина изменится минимально.

При какой температуре происходит вспышка бензина

Порог измеряют с помощью лабораторных исследований. Бензин наливают в небольшую емкость и начинают нагревать на электроплите. Как только температура увеличится на +1°C, к топливу на небольшом расстоянии подносят зажженную лучину или горелку и замеряют, когда вспыхнет бензин или же дизельное горючее. Параметры должны соответствовать требованиям ГОСТов.

Так, бензин может загореться при +40°C, а температура вспышки для дизельного горючего может колебаться в диапазоне +52. +96°C. Показатель будет варьироваться от типа двигателя автомобиля. Для моторов с низкой степенью сжатия температура вспышки должны быть +52. +60°C, для двигателей с высокой степенью сжатия температура должна быть не ниже +80°C, при этом показатель самовоспламенения должен быть минимальным.

Показатель горения дизеля и бензина

Температура горения показывает, сколько градусов может набирать топливо, если воспламенится. Стоит отметить, что на параметр горения не влияет октановое число горючего. Температура будет одинаковой и для АИ-92, и для АИ-100. Главное, что действует на показатель горения — степень сжатия топлива в двигателе. Чем выше значение, тем выше будет температура в цилиндрах, тем быстрее может начаться горение сырья. Как правило, в бензиновом двигателе температура горения составляет +900. +1100°C.

На параметры влияют и конструкция двигателя. Если он оснащен клапанами системы рециркуляции отработанных паров и газов, сгорание горючего может происходить и при +850°C. Если в моторе нет таких элементов, показатель сгорания паров горючего будет выше.

Дизельные двигатели также адаптируют под работу с топливом при высокой температуре. Процесс регулируют цилиндры, которые под высоким давлением впрыскивают сырье в камеру сгорания. Одновременно сюда попадает искра зажигания, которая воспламеняет горючее. По мере переработки топлива давление в цилиндрах увеличивается.

Сгорание дизельного горючего происходит от +1100°C. Если горючее находится не в баке, а на открытом воздухе, показатель температуры горения будет в пределах +800. +900°C.

Гарантировать, что все параметры качества топлива соблюдены, могут только официальные производители, которые берегут свою репутацию. Если в автопарке вашей компании много машин и вам некогда следить, каким горючим заправляют транспорт сотрудники, то есть выход — закажите топливную карту. Мы сотрудничаем с более чем 500 поставщиками горючего по всей России и странам СНГ. Среди наших партнеров «Газпромнефть», «Роснефть», «Башнефть», «Татнефть», «Сургутнефтегаз», Shell и другие крупные компании.

Наши карты действуют на более чем 16 000 АЗС. Сервисом удобно пользоваться: пополнять баланс в режиме реального времени, следить за расходами водителей. Все необходимые документы также будут всегда доступны онлайн.

Для наших клиентов действуют бонусные и скидочные системы. Обращайтесь к нам и оцените преимущества топливных карт!

Работа двигателя. Процессы горения и передачи тепла

У бензиновых двигателей после прохождения поршнем ВМТ давление и температура в цилиндре за счет сгорания топливо-воздушной смеси достигают максимума — давления порядка 3-6 МПа и температуры свыше 2500 К. Весь процесс сгорания происходит вблизи ВМТ, длится 4060° угла поворо­та коленчатого вала (ПКВ), объем камеры сгорания при этом изменяется мало. Именно поэтому бензиновые двигатели с искровым зажиганием в литературе называют иногда двига­телями с подводом тепла при постоянном объеме или двига­телями Отто (работающими по циклу Отто).

Для дизелей условно принимают, что часть теплоты под­водится при постоянном объеме, а часть — при постоянном давлении. Поскольку у дизелей степень сжатия существенно выше, чем у бензиновых двигателей (е = 21-22), то макси­мальное давление при сгорании также выше и достигает 5,5 МПа. При этом температура газов в цилиндре меньше и, как правило, не превышает 2000—5-2200 К.

Процесс сгорания топливо-воздушной смеси в двигателе очень сложен и до конца не изучен. При горении происходят химические реакции с выделением тепла и образованием продуктов сгорания. Процесс горения существенно зависит от большого числа физических явлений в цилиндре: от геоме­трии (формы) камеры сгорания до состава, скорости и на­правления движения смеси в цилиндре в данный момент вре­мени в данной точке.

Для осуществления процесса горения необходимо, чтобы количество топлива, подаваемого в цилиндр, строго соответ­ствовало количеству воздуха, поступающего в цилиндр на такте впуска. Соотношение количеств воздуха и топлива в смеси определяется коэффициентом избытка воздуха. где 15 — постоянный (стехиометрический) коэффици­ент для данного топлива — теоретически необходимое количе­ство воздуха (кг) для полного сгорания 1 кг топлива. При а = 1, когда количество топлива точно соответствует количеству воздуха, необходимому для полного сгорания этого топлива, состав смеси называют стехиометрическим.

При сгорании коэффициент избытка воздуха а смеси для бензиновых двигателей традиционных конструкций должен находиться в интервале от 0,70-0,75 до 1,05-1,15 в зависимо­сти от режимов работы двигателя. Для этого система питания двигателя должна строго дозировать топливо. Например, при разгоне целесообразно иметь, а меньше 1 («богатая» смесь и большой крутящий момент), в то время как для установивше­гося режима движения автомобиля желательно, чтобы а бы­ло близко к 1 (нормальная или слегка обедненная смесь, вы­сокая экономичность, а также приемлемая токсичность отработавших газов).

Для воспламенения и горения смеси у двигателей тради­ционных схем необходимо, чтобы топливо хорошо испарилось и перемешалось с воздухом еще на также сжатия, т. е. перед искровым разрядом. Это достигается внешним смесеобразо­ванием, т. е. подачей топлива заранее во впускной трубопро­вод (с помощью карбюратора или форсунок системы впрыс­ка). При этом топливо успевает практически полностью испа­риться перед воспламенением. После воспламенения смеси искровым разрядом образуется фронт пламени, распростра­няющийся по объему камеры сгорания.

Коэффициент избытка воздуха а существенно влияет не только на экономичность и мощность, но и на состав отрабо­тавших газов. Например, если основная часть продуктов сго­рания — это углекислый газ СО2 и водяные пары Н₂0, то при работе на богатых смесях двигатель выделяет повышенное ко­личество оксида углерода СО, а также несгоревшие углеводо­роды C_nH_m (СН). На некоторых режимах продукты сгорания содержат также повышенное количество оксидов азота NO_x, что особенно характерно для двигателей с высокой степенью сжатия (оксиды азота образуются при высоких температурах).

Очень важное значение для состава отработавших газов имеет конструкция головки блока двигателя и особенно каме­ры сгорания — пространства между головкой и днищем порш­ня. От того, как организовано движение смеси по камере сго­рания перед и во время сгорания, сильно зависит количество вредных выбросов типа СО, NO_x и СН.

В конечном счете, все указанные факторы влияют и на ко­личество выделившегося при сгорания тепла — чем оно боль­ше, тем выше основные параметры двигателя. Например, двигатель, имеющий на определенном режиме большое коли­чество СО и несгоревших углеводородов СН в отработавших газах, вряд ли обеспечит на этом режиме хорошую мощность или экономичность. С другой стороны, сгорание должно так­же происходить в строго определенной фазе цикла — слишком раннее или позднее сгорание приводит к уменьшению давле­ния в цилиндре и, в конечном счете, к ухудшению основных параметров двигателя.

При сгорании в цилиндре выделяется большое количество тепла. Часть его уходит с отработавшими газами, другая часть передается в стенки головки и гильзу цилиндра, в пор­шень. Если бы конструкция поршня не позволяла от­водить тепло от днища, то поршень очень быстро бы распла­вился и прогорел. В самом деле, температура газа в камере сгорания превышает 1800-2000°С, в то время как рабочая температура деталей из алюминиевого сплава не должна быть больше 300-350°С. Для работы в таких условиях наибо­лее важна передача тепла через поршневые кольца в стенки цилиндра. При этом через верхнее кольцо уходит до 50-60% всего тепла, переданного из камеры в поршень, а через среднее — до 15-20%. Для того, чтобы обеспечить передачу тепла через кольца, необходимо точное (плотное) прилегание коль­ца к канавке поршня и к поверхности цилиндра. Дефекты кольца (плохое прилегание к цилиндру, поломки) и поршня (деформация или разрушение перемычек) приводят к сниже­нию потока тепла от поршня и, соответственно, к его перегре­ву с последующим разрушением. Другая часть тепла от порш­ня передается через его юбку в стенку цилиндра, а также че­рез палец в шатун и далее рассеивается в картере. Незначи­тельная часть тепла уходит в картер в результате вентиляции внутри поршневого пространства при возвратно-поступатель­ном движении поршня.

Тепловое состояние (т.е. распределение температуры) поршня в значительной степени зависит от его конструкции и материала. Эти факторы влияют на такие параметры, как за­зор между поршнем и цилиндром, износ юбки и др. Чем хуже отвод тепла, тем больше температура поршня, тем больше его тепловое расширение и тем больше необходимый зазор. Если зазор между поршнем и цилиндром окажется меньше, чем на­до, поршень в цилиндре может заклинить. При очень малом зазоре увеличивается трение юбки поршня о стенки цилинд­ра, из-за чего вместо отвода тепла может происходить его подвод (разогрев юбки от трения). После заклинивания и по­следующего остывания поршень, как правило, деформируется (сжимается по юбке), а на поверхности цилиндра появляются глубокие царапины (задиры), иногда со следами алюминия, перенесенного с поршня на материал гильзы.

При определенных условиях в эксплуатации бензиновых двигателей могут возникать нарушения процесса сгорания. К ним относятся детонация и преждевременное воспламенение.

Явление детонации широко известно. Внешние проявле­ния детонации — характерный стук, появляющийся при работе на низкооктановом топливе с увеличением нагрузки (т. е. при открытии дроссельной заслонки).

Суть детонации заключается в ненормально быстром (в сотни раз быстрее обычного) сгорания части смеси. При этом образуются ударные волны, с большой скоростью распростра­няющиеся по камере сгорания. В ударной волне происходит скачкообразный рост давления и температуры среды, в кото­рой распространяется волна. А это вызывает воспламенение смеси не в результате обычного распространения пламени (скорость порядка 20-30 м/с), а из-за ее разогрева в ударной волне, движущейся со скоростью более 1000 м/с.

Механизм возникновения детонации поддается изучению с большими трудностями. Опытным путем установлено, что компактные камеры сгорания с вытеснителями имеющие форму, близкую к сферической, менее склонны к образова­нию детонационных процессов, чем длинные и узкие камеры с острыми углами и выступами. Однако в каж­дом конкретном случае при разработке нового двигателя оп­ределить наилучшую форму камеры сгорания — дело очень от­ветственное, долгое и кропотливое.

В эксплуатации детонация наиболее часто возникает на низкооктановом топливе при малых и средних частотах враще­ния и больших нагрузках. Детонация изменяет характер проте­кания давления в цилиндре по углу поворота, резко увеличивает максимальное давление, температуру и нагрузки на детали дви­гателя. Последствия длительной работы двигателя с детонацией весьма тяжелы. В первую очередь это — поломка поршней и пор­шневых колец из-за ударных нагрузок. Наиболее подвержены поломкам перемычки поршней между канавками колец. Удар­ная волна, вызывая резкое повышение давления в зазоре меж­ду днищем поршня и цилиндром, бьет по верхнему поршневому кольцу. Удар передается на перемычку поршня, причем одно­временно не по всей окружности кольца, а в конкретной доста­точно узкой области, что облегчает поломку деталей.

Детонация вызывает не только поломку перемычек, но и перегрев и разрушение краев днища поршня (каверны на по­верхности), поломку поршневых колец. Последующий перегрев поршня обычно настолько велик (из-за уменьшения теплоотвода через кольца), что выгорает огневой пояс поршня от днища до верхнего и даже нижнего поршневого кольца.

После поломки деталей падает давление в цилиндре и мощность двигателя, увеличивается прорыв газов в картер (и давление в картере), расход масла. Результатом длительной работы двигателя с детонацией может быть также износ по торцу верхней канавки поршня и верхнего кольца, износ по­верхностей сопряжения поршня и поршневого пальца. Эти случаи встречаются довольно часто, но ускоренные износы не всегда удается связать с детонацией.

Режимы детонации ограничивают углы опережения зажи­гания на некоторых режимах. Это значит, что при увеличении опережения зажигания основные параметры двигателя повы­шаются, однако, работа на этих режимах недопустима из-за опасности поломки деталей. Электронные системы управле­ния двигателем точно отлеживают эти режимы, в том числе с помощью датчиков детонации.

На некоторых двигателях (TOYOTA, NIS­SAN) вместо одной свечи устанавливают две на один цилиндр. Такая конструкция является достаточно эффективной для уменьшения склонности двигателя к детонации при повышении степени сжатия за счет сокращения длины пути фронта пламе­ни по камере сгорания. Снижает вероятность возникновения детонации более низкая температура поверхностей камеры i сгорания и днища поршня. Это достигается интенсификацией i охлаждения камеры путем уменьшения толщины стенок, увеличения скорости течения охлаждающей жидкости у стенок и даже некоторым снижением уровня температуры охлаждающей жидкости (например, с 90-95°С до 80-85 0 С) за счет схемы и конструкции системы охлаждения двигателя.

У двигателей с впрыском топлива температура топливо-воздушной смеси на входе в цилиндр обычно меньше, чем у карбюраторных двигателей, поскольку у последних необходим подогрев смеси на впуске (иначе не будет качественного испарения и сгорания топлива). Поэтому двигатели с впрыском топлива при прочих равных условиях менее склонны к детонации, что позвопяет несколько увеличить у них степень сжатия. Аналогичное влияние оказывает промежуточное ох­лаждение воздуха у двигателей с наддувом.

Кроме детонации, на практике встречается явление преждевременного воспламенения, называемое также калильным зажиганием. При калильном зажигании происходит воспла­менение смеси не от искрового разряда свечи, а от нагретых до очень высоких температур (более 700°С) поверхностей ка­меры сгорания. В качестве таких источников воспламенения могут выступать электроды свечи зажигания, тарелка выпуск­ного клапана или частицы нагара, если нагар лежит на дета­лях достаточно толстым слоем.

Обычно калильное зажигание возникает из-за несоответ­ствия характеристики свечи, рекомендованной изготовите­лем автомобиля, в частности, когда для двигателя с высокой степенью сжатия использована «горячая» свеча от низкофор­сированного двигателя. При этом смесь в цилиндре самовос­пламеняется несколько раньше, чем происходит искровой разряд, но процесс сгорания протекает нормальным обра­зом. С ростом нагрузки и частоты вращения момент самовос­пламенения отодвигается в раннюю сторону, из-за чего теп­ловое и силовое воздействие на детали двигателя, особенно, на поршень, значительно возрастает.

Опасность калильного зажигания заключается в том, что на начальной стадии его практически невозможно отличить «на слух» от обычного сгорания, в то время как с течение вре­мени (обычно от нескольких десятков секунд до нескольких минут), когда у двигателя появляется посторонний звук и он начинает терять мощность, детали поршневой группы уже мо­гут быть повреждены. Вследствие этого на двигате­лях современных автомобилей замена свечей зажигания оказывается весьма небезопасной для двигателя, если ста­вятся первые попавшиеся свечи.

Температура охлаждающей жидкости: какой должна быть

О чем речь? Температура охлаждающей жидкости является важным фактором, влияющим на работу и долговечность двигателя автомобиля.

В этой статье:

1. Какой должна быть рабочая температура двигателя
2. Как работают современные системы охлаждения
3. Какова нормальная температура охлаждающей жидкости прогретого двигателя
4. Как система охлаждения удерживает температуру в заданных пределах
5. Что такое «штатный перегрев»
6. Как сохраняют температуру двигателя оптимальной
7. Часто задаваемые вопросы о температуре охлаждающей жидкости

7 обязательных шагов для организации СТО
Шаг 5 упускают 68% предпринимателей

Какой должна быть рабочая температура двигателя

Нормальный рабочий диапазон температуры охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания – от +87…+105 °С. Но нужно понимать, что у каждой модели мотора существует собственная рабочая норма, при которой ДВС функционирует равномерно и оптимально. Современные силовые агрегаты функционируют в диапазоне +100…+105 °С.

Во время воспламенения рабочей смеси в цилиндрах температура в камере сгорания достигает +2500 °С, и главная задача системы охлаждения заключается в поддержании оптимального уровня нагрева конструкции ДВС, не превышающего установленных производителем значений.

Как работают современные системы охлаждения

В реальности охладительные контуры существенно сложнее тех моделей, которые изучаются на уроках в автошколах. Например, все современные автомобили используют систему охлаждения с несколькими скоростями вращения вентиляторов или же сразу несколько вентиляторов с различными рабочими режимами.

Управление системой осуществляется не элементарными термодатчиками-прерывателями, а посредством команд от электронного блока управления ДВС, который принимает в расчет скорость движения, нагрузку на коленчатый вал, режим работы климатической установки и многое другое.

Все автомобили (и старые, и новые) оснащены регулируемым термостатом. Он представляет собой нагревающийся элемент, который переключает режимы работы контура охлаждения двигателя. На некоторых автомобилях данный прибор отсутствует – в этом случае вместо него устанавливается модуль электронных золотниковых клапанов. На многих авто класса премиум устанавливаются так называемые воздушные термостаты – они имеют электропривод и улучшают аэродинамику автомобиля на больших скоростях.

Одним из самых распространенных водяных насосов является помпа, которая приводится в движение непосредственно коленвалом. Однако на рынке также можно встретить модели с регулируемыми приводами, а также насосы, оснащенные электроприводами.

Систему охлаждения необходимо контролировать. Большинство моделей авто оснащены индикаторами перегрева – на контрольной панели присутствует специальная лампочка и указатель температуры двигателя. Многие водители полагают, что если показатель находится в допустимой зоне, обычно обозначенной как «зеленая» или «желтая», и отсутствуют аварийные сигналы о слишком сильном нагреве или нехватке охлаждающей жидкости, значит, никакой опасности перегревания нет.

Но это не совсем так. Дело в том, что происходящие в системе охлаждения процессы весьма сложные в комплексе. Современные электронные блоки управления в состоянии отслеживать все параметры, но вот выводить на приборную панель абсолютно все получаемые результаты не будут (чтобы не перегружать внимание водителей ненужными данными).

Более того, стрелка будет показывать примерно +90 °С и для +85 °С и +125 °С. Во время работы автомобиля, стоящего в пробке, стрелка может оставаться неподвижной, даже несмотря на то, что двигатель перегревается сильнее, чем при движении по шоссе. Только в случае реального перегревания (обычно при температуре +130…+150 °С) указатель начнет двигаться, то есть непосредственно перед срабатыванием аварийной термической защиты.

Какова нормальная температура охлаждающей жидкости прогретого двигателя

Обычно водитель сразу же замечает различные серьезные неисправности и неполадки в работе системы охлаждения. Если двигатель не прогревается, это негативно сказывается на работе печки в зимнее время, что ведет к ухудшению комфорта эксплуатации транспортного средства.

Если имеет место перегрев двигателя, он определяется по индикации температуры на панели. Некоторые автомобили также оснащаются аварийными звуковыми сигналами, которые срабатывают при превышении температуры антифриза. Ну и, конечно, водителю трудно не заметить пар, выходящий из-под капота авто.

Мораль здесь очевидна – неполадки, предвосхищающие перегрев, проще вовремя предупредить и локализовать, чем потом устранять последствия. Однако не всегда проблемой является неконтролируемое нагревание. Намного труднее разобраться в ситуации, когда мотор прогревается не до конца. Также довольно часто заметны значительные колебания температурыохлаждающей жидкости – проблема, требующая более глубокой и сложной диагностики.

В любом случае меры по устранению неравномерности в работе системы охлаждения мотора необходимо принимать как можно скорее, поскольку такие проблемы обычно активно прогрессируют. И следует помнить, что компромиссы в данном вопросе неприемлемы: даже незначительные тепловые отклонения от нормы будут крайне негативно сказываться на ресурсе двигателя.

Важно понимать, что подавляющее количество силовых агрегатов рассчитаны на диапазон +80…+90 °С после полного прогрева. Это является нормальной температуройохлаждающей жидкости для прогретого двигателя.

Стоит отметить, что в системе охлаждения силовых агрегатов машин в качестве рабочей жидкости вместо обычной воды (которая давно уже не применяется) используется тосол. Он представляет собой разбавленный дистиллированной водой концентрат жидкости с подходящими теплотехническими свойствами. Тосол – это антифриз, то есть жидкость, имеющая крайне низкую температуру замерзания (ниже -40 °С) и высокий градус кипения (при нагреве от +108 °С и выше). Кроме того, она имеет смазывающие и антикоррозионные свойства.

Датчик перегрева обычно настраивается так, чтобы предупреждение срабатывало уже при +100 °С. Так что, если на панель выводится соответствующий сигнал, двигатель необходимо остановить, поскольку дальнейшая его работа неизбежно приведет к нагреву охлаждающей жидкости выше точки кипения, что может привести к перегреву и необходимости сложного и дорогостоящего ремонта. Кроме того, существует риск переклинивания различных элементов мотора, к примеру, вероятны:

• деформация головки блока цилиндров;
• изменение геометрии самих цилиндров;
• появление трещин в блоке или головке и др.

Как уже было упомянуто ранее, двигатель может не достигать рабочей температуры, оставаясь недостаточно прогретым. Это не так опасно, как перегрев, но данная проблема также требует устранения. Чтобы выяснить возможные причины, необходимо обратить внимание на систему контроля температуры.

Как система охлаждения удерживает температуру в заданных пределах

Давайте начнем с того, что при запуске холодного агрегата помпа начинает гонять охлаждающую жидкость по контуру. В последнем можно выделить два канала – большой и малый круг:

Малый круг

По нему осуществляется циркуляция жидкости внутри блока цилиндров и головки блока.

Большой круг

Он связан с подачей жидкости непосредственно в радиатор охлаждения. Поступление тосола в большой круг контролируется термостатом. При холодном моторе клапан закрыт, но по мере нагрева жидкости датчик посылает команду на открытие клапана, позволяя антифризу поступать уже в радиатор на охлаждение.

Когда жидкость достигает температуры +80…+90 °С, термостат открывается полностью, в итоге антифриз начинает циркулировать по большому кругу. При остывании клапан термостата начинает закрываться сначала частично, а потом и полностью. Так и работает схема регулирования нагрева в системе охлаждения двигателя.

В любом ДВС для контроля состояния антифриза предусмотрен датчик, активирующий вентилятор воздушного охлаждения. Свойства охлаждающей жидкости (ОЖ) таковы, что ее кипение при атмосферном давлении начинается при температуре +108…+110 °С. Однако еще до достижения данного уровня нагрева в контуре активно образуются паровые пробки, предшествующие кипению, что, разумеется, нарушает нормальную работу системы охлаждения. В результате перегрев мотора вероятен даже до достижения критической температуры.

Для предотвращения данной угрозы и ликвидации паровых пробок из каналов системы предусмотрен расширительный бачок, оснащенный клапанами, срабатывающими в зависимости от уровня давления. Если последнее в контуре превышает заданное значение, то открывается выпускной клапан, образующийся пар устремляется в расширительный бачок. Одновременно с этим в контуре понижается давление, что активизирует дополнительное парообразование при той же самой температуре. Иными словами, от излишков пара с помощью расширительного бачка избавиться можно, но полностью устранить проблему подобных пробок можно, лишь понизив температуру в контуре.

При остывании мотора объем ОЖ сокращается, в результате образуется разрежение – срабатывает клапан расширительного бачка, жидкость оттуда добавляется в контур.

Следует понимать, что выход такого клапана из строя неизбежно приводит к понижению температурного порога в системе. Больше не будет адекватной реакции на избыточный рост давления, а значит, при перегреве возможен не только клин двигателя, но и разрыв элементов системы:

• патрубков;
• радиатора;
• различных соединений.

Что такое «штатный перегрев»

У моторов различных моделей системы охлаждения настроены на работу в отличающихся режимах, поэтому обычно говорят, что так называемый штатный режим – это весьма условное понятие с размытыми границами. И даже если на приборной панели нет никакой тревожной индикации, в контуре охлаждения ситуация может быть весьма далека от идеальной. Примеры:

• моторы BMW (бензиновые) «штатно» работают в диапазоне от +115 до +125 °С, однако реальная температура тосола в системе может быть намного выше, причем в различных частях контура она разная;
• двигатели производства Opel и VW могут работать в оптимальном режиме даже при температуре +115…+120 °С и выше.

Разумеется, здесь очень многое зависит от давления в системе охлаждения, потому что любое его неконтролируемое изменение немедленно приведет к серьезной поломке.

У современных автомобилей (даже новых моделей) часто можно встретить ситуацию «нормального перегрева». В данном случае электронный блок управления задействует все возможные алгоритмы, направленные на понижение температурыохлаждающей жидкости в контуре, но при этом не может привести нагрев тосола к оптимальному значению (для данного режима езды). ДВС в данном случае еще не перегрет и аварийный датчик «спокоен», но вот давление внутри системы весьма близко к критическому.

Иногда возможен локальный нагрев на некотором участке контура уровня конструкционного максимума. Не стоит думать, что это пустяк. Любая запредельная температура увязана с повышенным давлением, а эта «парочка» запросто может быстро уничтожить весь ресурс мотора (причем для водителя такая проблема будет откровенным сюрпризом).

Подавляющая часть всех автомобилей, чей срок эксплуатации превышает три года, так или иначе, страдает от латентных проблем с системой охлаждения. То есть все индикаторы на приборной панели демонстрируют нормальные показатели, но при этом присутствуют некоторые неудобства:

• двигатель не выдает расчетной мощности;
• падает показатель приемистости;
• установка климат-контроля не может охладить салон в жару;
• стабильно, хоть и несильно, подрастает уровень расхода топлива.

Что же делать в таком случае? Стандартный визит в сервис, к сожалению, не поможет – оперативная диагностика обычно ограничивается считыванием счетчика выявленных ошибок, а так как при этом двигатель работает штатно, то и в логах ошибок не будет никаких записей. И это при том, что разница между рабочей температурой мотора, прописанной в пользовательской инструкции, и реальным нагревом ОЖ начинает превышать 40 градусов.

Надо отдать должное автопроизводителям – они закладывают планомерный рост температуры работы моторов в конструкции (ради более высоких показателей экологичности и экономичности). В итоге тосол может быть разогрет до +120…+130 °С: для работы с нагрузкой это многовато, а вот для стояния в городской пробке в самый раз. Да, бортовые компьютеры успешно справляются с управлением моторами при такой фоновой температуре, но пока избыточный нагрев антифриза не будет ликвидирован, водителю придется управлять машиной при весьма опасных показателях.

Какой должна быть оптимальная температура работы двигателя

Мы уже рассказывали, как опасен перегрев двигателя. Вкратце – при избыточной температуре и сопутствующем ей расширении металлов, из которых изготовлены детали двигателя, нивелируются предусмотренные его конструкцией зазоры, и пары трения начинают механически воздействовать друг на друга, производя задиры и, в конечном счете, приводя к заклиниванию.

С другой стороны, двигатель, не достигший рабочей температуры, неспособен работать эффективно: полностью сжигать топливо, развивать заложенные его создателями динамические и мощностные характеристики. Про то, как важно прогревать машину, мы тоже писали – остается лишь определить диапазон температур, «комфортный», то есть оптимальный для автомобильного мотора.

ЧТО ТАКОЕ РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА

Известно, что в рабочих камерах двигателей внутреннего сгорания нередки температуры 1000°C и выше, в связи с чем детали, соприкасающиеся с ними – поршни, клапаны – могут нагреваться до 400 и более градусов. Однако под рабочей температурой ДВС понимают не эти значения, а нагрев штатной системы охлаждения – именно она защищает мотор от перегрева, вызывающего термические деформации.

Основные типы охлаждающих систем двигателей внутреннего сгорания:

1. Воздушное охлаждение. Мотор охлаждается потоками воздуха, поверхность оснащается дополнительными металлическими ребрами – радиатором, для лучшего теплоотвода. Иногда используется вентилятор, принудительно нагнетающий дополнительный воздух. В автомобилях применяется редко, больше – в двухтактных моторах мототехники.
2. Жидкостное охлаждение. Происходит за счет помещения цилиндров внутрь гидравлической оболочки – «рубашки», в которой циркулирует охлаждающая жидкость, движимая водяным насосом. Дополнительное охлаждение происходит в радиаторе, размещенном в передней части автомобиля, от встречных потоков воздуха и при помощи вентилятора, вращающегося постоянно или включающегося при повышении температуры.

Несмотря на то, что исследованиями в области термодинамики еще в XIX веке было доказано, что КПД ДВС повышается вместе с увеличением рабочей температуры, конструкторы вынуждены согласовывать ее значение с параметрами субстанции, охлаждающей двигатель. Наибольшая рабочая температура у двигателей воздушного охлаждения – их радиаторы могут нагреваться до 200°C и больше. Наименьшая – у судовых моторов, охлаждаемых забортной водой.

Двигатели современных автомобилей преимущественно оснащены жидкостной системой охлаждения – она, во-первых, наиболее стабильно, а во-вторых, при ее помощи легче реализовать схемы отопления салона и нагрева навесного оборудования, а также релевантного контроля температуры двигателя. Другое ее название – водяная система, и не спроста. Долгое время, до изобретения незамерзающих антифризов, в качестве охлаждающей жидкости использовалась обыкновенная вода.

Именно от ее параметров отталкивались конструкторы двигателей, когда рассчитывали рабочую температуру двигателей, составлявшую у карбюраторных двигателей, используемых в прошлом. Кипение воды происходит при 90-100°C в зависимости от давления атмосферного воздуха, поэтому рабочей температурой ОЖ в большинстве двигателей до сих пор считается 85-90 градусов.

РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА СОВРЕМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Между тем, эффективность работы ДВС, прямо пропорциональная его рабочей температуре, состоит не только в повышении мощности, но и в снижении вредных выбросов. Поэтому, по мере изобретения специальных охлаждающих жидкостей с расширенными температурными характеристиками, показатели рабочей температуры конструктивно стали повышаться.

В идеале, жидкость для охлаждения двигателя должна решать несколько задач:

• не замерзать при отрицательных температурах окружающего воздуха;
• кипеть при большей, чем вода, температуре;
• быть химически нейтральной к материалам деталей, с которыми она соприкасается (металл, резина, пластмасса).

Кроме низкого порога кипения, использование воды для охлаждения имело еще ряд минусов: способствовало коррозии металлических деталей двигателя и отложению солей в системе охлаждения. Первые антифризы (незамерзающие ОЖ) были созданы еще в 20-х годах ХХ века из смеси воды и глицерина, в пропорции примерно 1 к 2. Жидкость имела прекрасные температурные характеристики, замерзала при -40 и кипела при 290°C, но обладала очень плохой текучестью, соответственно, плохо и медленно перемещалась по системе.

Проблему пытались решать при помощи этанола, метанола, солей и прочими способами, но полноценной заменой глицерина стали двухатомные спирты: сначала этиленгликоль, а значительно позже – пропиленгликоль. Именно на их основе и производятся все современные антифризы. Любопытно, что в чистом виде температурные характеристики этих спиртов весьма скромны, но стоит добавить в них воды – они улучшаются в разы.

Хотя упор (и это видно даже из названия – antifreeze) делался больше на незамерзающие свойства жидкости, температура кипения разбавленного этиленгликоля тоже оказалась выше, чем у воды – в среднем, 110-115°C. Поэтому даже поздние карбюраторные двигатели, разработки 70-80-х годов, уже имели рабочую температуру больше 100 градусов, то есть, могли использовать в качестве ОЖ только антифриз. По мере роста экологических требований, оснащения автомобилей катализаторами, электронными датчиками, а также повышения качества антифризов рабочая температура продолжила повышаться.

Сегодня не редкость двигатели, где допустима рабочая температура в 120-130°C – правда, преимущественно на холостом ходу, в движении она снижается. Тем не менее, такая ситуация предъявляет повышенные требования к условиям эксплуатации – в первую очередь, исправности всех систем автомобиля.

КАК СОХРАНЯТЬ ТЕМПЕРАТУРУ ДВИГАТЕЛЯ ОПТИМАЛЬНОЙ

Чем выше рабочая температура двигателя, тем сложнее уберечь двигатель от перегрева. Начать нужно с профилактических мер:

• постоянный контроль уровня и состояния охлаждающей жидкости;
• регулярная и своевременная замена ОЖ;
• контроль работы и своевременная замена помпы (при замене ремня или цепи ГРМ, согласно инструкции по эксплуатации);
• контроль работы термостата;
• визуальный осмотр патрубков, хомутов, радиатора охлаждения и отопителя на предмет течей.

Кроме этого, необходим постоянный мониторинг прочих систем двигателя, способных оказывать влияние на его температуру: системы зажигания, смесеобразования, выхлопной системы. Для этого желательно приобрести OBD-сканер, показывающий ошибки, возникающие при работе ЭБУ, а также температуру в разных частях ДВС: например, впускном коллекторе. По характеру ошибок можно определить, какому из узлов нужно уделить внимание.

Сигналом о том, что с рабочей температурой не все в порядке, может стать частое включение вентилятора, растрескивание патрубков, масляное запотевание и прочие симптомы. Если вы не уверены в своих силах – проведите диагностику на СТО, например, на любой из станций сети умных автосервисов Wilgood. Наши квалифицированные специалисты вернут вашему автомобилю оптимальную рабочую температуру, а вам – спокойствие и уверенность.