Опасная температура для двигателя
Температурное самоубийство: зачем современные моторы обречены на перегрев
Кипящий антифриз в радиаторе, пар, стрелка температуры в красной зоне — симптомы перегрева мотора и его последствия в виде покоробленной ГБЦ мы вроде бы все отлично знаем. Причины тоже давно известны — засорение системы охлаждения, «мёртвый» термостат... Но так было 20 лет назад. Сегодня современные моторы обречены своими создателями на постоянную работу на грани перегрева, причём водитель, как правило, об этом узнаёт, когда уже слишком поздно. Сегодня разбираемся, как так получилось, и что такое «штатный 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. На некоторых машинах термостата вообще нет — он заменен на модуль золотниковых клапанов с электронным управлением. На многих премиальных машинах стоит «воздушный термостат» — жалюзи с электроприводом, улучшающие аэродинамику машины на высоких скоростях.
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». Моментально скинуть температуру до оптимальных «ходовых» 85-90 градусов невозможно, так что мотор какое-то время будет крутиться при весьма опасных температурах.
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
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.
Источник
Температура масла в двигателе: от чего зависит и какая норма
Принцип работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) таков, что результатом его работы является большое выделение тепла. Жар внутри мотора, особенно в его цилиндропоршневой группе, достигает 300°С и выше, если рассматривать дизельные двигатели. Поэтому температура масла в двигателе достигает больших колебаний по мере того, как смазочная жидкость перемещается по системе смазки внутри ДВС.
Основные функции моторных масел
Автомобильный мотор имеет множество узлов и деталей. Их поверхности постоянно соприкасаются, создавая между собой трение. Результат этого явления – повышенный износ. Кроме того, на трение тратится значительная часть КПД двигателя, который преобразуется в тепло.
Высокие температуры провоцируют расширение материалов, из которых изготовлены детали. Расширительные процессы сопровождаются уменьшением зазора между соприкасающимися поверхностями. Наступит момент, когда этот зазор попросту исчезнет, и ДВС заклинит – вот что произойдёт, если агрегат будет работать без моторного масла.
Моторное масло выполняет важнейшую функцию, без которой агрегат просто не сможет работать. Оно снижает коэффициент трения, образуя тонкую масляную плёнку между соприкасающимися поверхностями. Кроме того, смазка увеличивает КПД движка и уменьшает износ деталей, способствует меньшему выделению тепла, а также эффективно отводит его от трущихся поверхностей. Кроме этих функций реализуются и другие:
- Активно удаляются побочные продукты сгорания топлива – нагар, шлаки и другие отложения, благодаря детергентным (моющим) добавкам.
- Антикоррозийная защита предотвращает преждевременное разрушение деталей мотора от коррозии.
- Диспергирующие – стабилизирующие компоненты позволяют удалять микроскопические нерастворимые частицы, адсорбируя их в свой состав. Они находятся в состоянии взвеси и удаляются из рабочей жидкости фильтром.
- Смазывающий состав имеет приблизительно одинаковую вязкость при большом разбросе температур, что очень важно для нормального функционирования мотора. Это достигается применением модификаторов вязкости или загущающих присадок. Они повышают такой параметр, как индекс вязкости.
- Вспенивание жидкости – очень опасный процесс, приводящий к масляному голоданию деталей движка. Чтобы этого не случилось, к смазочному составу добавляют противопенные присадки.
- Депрессорные добавки обеспечивают малую вязкость и хорошую текучесть масляного состава при низких температурных показателях, что позволяет заводить мотор без проблем и хорошо его смазывать, пока не разогреется.
Устройство системы смазки
Наиболее удачные смазочные системы обеспечивают разную подачу смазки, зависящую от функциональных особенностей деталей. К самым ответственным узлам и деталям масло приходит под давлением. Менее нагруженные участки получают его путём разбрызгивания или естественной течи. Такие смазочные системы принято называть комбинированными.
Для обеспечения давления рабочей жидкости внутри магистрали применяется масляный насос. Испытывая такое давление, смазывающая жидкость из картера двигателя подаётся к масляному фильтру. Там она очищается и поступает к подшипникам, обеспечивающим вращение коленчатого вала. Дальше – к пальцам поршней, распределительному валу, коромыслам клапанов. Если есть турбина, масло потребуется её валу, на котором она вращается. Кроме того, происходит отвод тепла от внутренней поверхности поршней. Смазка уплотняет зазор между маслосъёмными, а также компрессионными кольцами поршней и цилиндрами мотора, не даёт им «залегать». Жидкость попадает туда, разбрызгиваясь из форсунок в нижней части цилиндропоршневого блока.
Далее смазка возвращается обратно к поддону картера. По дороге она разбрызгивается кривошипно-шатунным механизмом, создавая туман. Он смазывает все детали, которые обволакивает. Из тумана смазка конденсируется, возвращаясь к исходному состоянию и положению. Таким образом, цикл повторяется вновь и вновь.
Диапазон изменения температуры масляного состава
Рабочая температура масла изменяется в широких пределах – от окружающего воздуха до 180 градусов при прохождении цилиндропоршневой группы. При этом металлические поверхности поршней и цилиндров нагреваются до 300°С. Циркулируя по двигателю, масляный состав имеет свойство испаряться и угорать. Для того чтобы пары углеводородов не воспламенились внутри мотора, необходимо, чтобы их температура горения была выше той, до которой они обычно нагреваются. Эта способность определяется таким важным параметром, как температура вспышки масла.
Чтобы определить этот параметр, маслопомещают внутрь тигля. Затем его нагревают до тех пор, пока испарения не начнут вспыхивать от пламени. Температура тут же замеряется. Обычно она составляет от 220°С и выше. Этого достаточно, чтобы пары рабочей жидкости не загорались внутри мотора. Такой параметр не является критичным, поэтому производители не указывают на канистрах, какова температура воспламенения масла.
Кстати, дизельные пары вспыхивают при гораздо более низкой температуре, составляющей порядка 55–60°С. Имея эффективное водяное охлаждение, удаётся снизить верхнюю температурную границу работы масляного состава до 105–115°С, что является довольно существенным показателем.
Вязкостно-температурные характеристики
От вязкостных характеристик смазочных материалов зависит стабильность и эффективность их работы. Вязкость, а также индекс вязкости, одни из важнейших показателей, так как они изменяются при переходе от очень низких (-40°С) до высоких рабочих температурных режимов силового агрегата.
Согласно классификатору американского Общества автомобильных инженеров SAE, моторные масла бывают зимними (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W), летними (20, 30, 40, 50, 60), а также всесезонными, которые принято использовать повсеместно – например, 5W30 или 10W40. На диаграмме представлены температурные диапазоны использования тех или иных продуктов. Очень важным показателем является уровень вязкости в холодное время, а также температура застывания масла. То есть, например, смазка 0W30 позволит запустить двигатель при -40°С, обеспечивая его нормальную проворачиваемость. 5W30 сделает то же самое до -35°С и так далее.
Очень опасен для мотора перегрев смазочных материалов. Если состав будет нагреваться до +125°С и выше, он потеряет свою вязкость и не сможет образовывать масляную плёнку. Поэтому будет проникать в камеру сгорания сквозь кольца поршней, сгорая там вместе с топливом. Так образуются сажевые отложения, смазка угорает. Вот почему периодически требуется проверка уровня масляного состава. Бывает так, что несоответствие вязкости приводит к расходу смазочной жидкости до 1 литра на 100–200 километров пробега.
Очень важно использовать рабочие жидкости с той вязкостью, которую рекомендует производитель. Данный параметр можно определить по сервисной книжке, выдаваемой к каждому автомобилю.
Тепловой режим автомобильного мотора
При сгорании горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) выделяется тепло. Критические температуры, при которых возможно повреждение термически нагруженных деталей:
| Контролируемые точки | Температура, °C |
| Донышко поршня | 350 |
| У канавки верхнего компрессионного кольца | 250 — 260 |
| На внутренней поршневой поверхности (под камерой сгорания) | 220 |
| Цилиндр против верхнего поршневого кольца в момент окончания хода сжатия | 200 |
Температура жидкости в системе охлаждения задается в пределах — 80 — 90°C. Она поддерживается конструктивно: термостат, радиатор, включающийся по сигналу температурного датчика вентилятор принудительного охлаждения. Моторное масло при этом нагрето несколько выше — в среднем до 90 — 100°C.
Функции масла и режимы смазывания
Моторное масло выполняет следующие задачи:
- отводит тепло от зоны трения, способствуя снижению рабочей температуры;
- уносит механические частицы, предотвращая абразивный износ;
- нейтрализует агрессивную среду, препятствуя коррозионному изнашиванию;
- сдерживает прорыв газов, уплотняя рабочую камеру.
Существует 2 основных вида масляного взаимодействия: граничное и гидродинамическое.
- При первом режиме смазка поступает к трущимся поверхностям без напора и смачивает их, сокращая износ. Смазывающий продукт непрерывно обновляется разбрызгиванием или с помощью форсунок. Таким способом смазываются: шатунно-поршневая группа (включая поршни с кольцами), зубчатая цепь, рокеры, клапаны и ряд других деталей.
- Гидродинамическое смазывание — когда смазывающая жидкость подается в область трения от напорного маслонасоса. При этом образуется масляный клин, заставляющий внутреннюю деталь «всплывать» на масляной пленке, благодаря чему между поверхностями образуется зазор, исключающий прямой механический контакт. Пример — смазка подшипников коленчатого и распределительного вала.
Роль вязкости смазочных масел
Одной из характеристик моторного масла является его динамическая вязкость, измеряющаяся в сантистоксах. Этот параметр оказывает влияние на долговечность работы автомобильного двигателя и обычно указывается в мануале транспортного средства.
Кроме технических особенностей мотора на выбор вязкости смазочного материала оказывают и сезонные температуры эксплуатации. С повышением температуры вязкость масла уменьшается, с понижением — увеличивается. Поэтому для зимы она должна быть меньше, для лета — больше.
В наиболее используемых всесезонных маслах содержатся специальные компоненты — вязкостные присадки, призванные обеспечить требуемую вязкость при повышенной температуре. Кроме того, необходимо поддерживать в определенных пределах и рабочую температуру масла.
Негативные явления в ДВС из-за нарушений теплового режима
Причиной старения моторного масла являются окислительные процессы элементов углеводородной группы, происходящие в масляной основе. При этом выделяются продукты реакции в виде различных отложений: нагары, лаки, шламовые осадки. Наибольшее влияние на это оказывают температурные условия.
Нагар — это твердая субстанция в виде сажи, являющаяся продуктом окисления углеводородов. Сюда же входят несгоревшие элементы топлива (железо, свинец), а также различные механические примеси. Нагар вызывает всевозможные нарушения нормального рабочего процесса (детонацию, калильное зажигание и некоторые другие).
Лак — результат окисления масляной пленки, покрывающей контактирующие поверхности, под действием высокой температуры в камере сгорания. До 80% его объема занимает углерод, остальное — кислород, водород и зола. Лаковое покрытие ухудшает теплопередачу через масляную пленку и приводит к опасному перегреву поршня и цилиндра. Наиболее опасно отложение лака в поршневых канавках, приводящее к залеганию колец вследствие «коксования». Последнее представляет собой симбиоз нагара и лаковой пленки.
Шламы — смесь продуктов низкотемпературного окисления углеродных соединений с водными и эмульсионными загрязнениями. Причинами их возникновения являются: недостаточная температура двигателя, низкое качество масла, особенности конструкции мотора, а также режим эксплуатации.
Оптимальная температура смазочной жидкости
Советские ученые из НАМИ определили наиболее благоприятную температуру работающего двигателя, при которой износ деталей является минимальным. Как для карбюраторных, так и для дизельных моторов нужно, чтобы температура масла в нормально работающем двигателе находилась в интервале 70 — 80°C.
Для достижения указанных значений охлаждающая жидкость на современных двигателях в нормальных условиях эксплуатации не нагревается выше 80 — 90°C. С учетом этого, оптимальной температурой масла считается 90 — 105°C, или на 10 — 15 градусов горячее охлаждающей среды.
Недостаточная рабочая температура
Если масло холоднее 90°C, эффективность работы двигателя снизится, с одновременным уменьшением его ресурса. Поршневые юбки, охлаждаемые смазывающей жидкостью, расширятся меньше, чем при расчетной температуре.
Из-за увеличения тепловых зазоров между поршнем и цилиндром уменьшится компрессия, а значит — снизится эффективность рабочего процесса. Кроме того, смазка начнет разбавляться горючим, что приведет к образованию сажи и увеличению расхода топлива.
Еще одним негативным следствием недостаточно нагретого масла является выделение кислот из отходов рабочего процесса. В цилиндрах двигателя всегда присутствует влага, попадающая с атмосферным воздухом. При нормальном температурном режиме вода почти полностью испаряется.
Когда масло недостаточно горячее, условия для образования кислот становятся благоприятными. Кислотные составляющие способны реагировать с легкими металлами, в результате чего двигатель не прослужит ожидаемого срока.
Чем опасен перегрев масла
Избыточный нагрев смазочной жидкости намного опаснее предыдущего случая. До того как рабочая температура масла не выходит из допустимых границ, детали, работающие в гидродинамическом режиме смазывания (шатунные и коренные шейки коленвала), не имеют механического контакта между собой.
После нагрева масла выше 105°C, вязкость его уменьшается, и оно становится более текучим. При этом под действием нагрузки масляный зазор теряет свою несущую способность, и взаимодействующие детали вступают в соприкосновение.
С этого момента за счет трения начинают разогреваться трущиеся детали, а тепловой зазор между ними сокращается. Повышающаяся температура масла приводит к его окислению, теоретически это можно выявить с помощью лабораторного анализа. Когда масло нагревается выше 125°C, оно становится настолько текучим, что просачивается сквозь маслосъемные кольца и проникает в рабочую полость цилиндра, где и происходит его угар.
Из-за увеличивающегося расхода масло приходится доливать, при этом все масляные присадки обновляются, и результаты анализа оказываются недостоверными. Двигатель начинает усиленно изнашиваться, но это часто списывают на плохую работу смазочной системы.
И только после поломки мотора можно обнаружить, какая причина способствовала печальному исходу. При масляном голодании был бы поврежден маслонасос, а на поршнях могли быть задиры. А в этом случае насос исправен, но задраны шейки коленвала.
Заканчивая статью, хотелось бы посоветовать водителям, желающим сохранить здоровье своего железного «коня», не допускать длительной езды на больших оборотах, следить за температурой моторного масла, своевременно производить его замену и заливать проверенный продукт с рекомендованной автопроизводителем вязкостью.
"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453
Новости
-
Отзывы о Питер-АТ
Спасибо нашим клиентам за отзывы о нас:
-
Акция на ремонт вариаторных трансмиссий
-
Замена масла в двигателе в подарок
При замене масла в АКПП замена масла в двигателе бесплатно! -
Клиенту на заметку
-
Контрактные АКПП в СПб
