Температурный режим двигателя

1. Как температурный режим двигателя влияет на его работу?
2. От чего зависит температурный режим двигателя?
3. Что влияет на температурный режим двигателя?

Моторы современных автомобилей являются более теплонагруженными, чем двигатели машин прошлых поколений. Это связано, в первую очередь, с ростом их коэффициента полезного действия (КПД). Чем выше рабочая температура силового агрегата, тем выше его КПД. Однако, современные конструкционные и смазочные материалы, применяемые в двигателестроении, не позволяют повышать температуру мотора более определенных значений. Именно по этой причине все моторы имеют систему охлаждения, которая поддерживает оптимальную для каждого из них рабочую температуру.

Если отбросить ДВС воздушного охлаждения, которые не получили широкого распространения в автомобильной технике, то основной для моторов большинства машин будет являться жидкостная система охлаждения. Она состоит из радиатора, патрубков, помпы и термостата, который отвечает за распределение потоков охлаждающей жидкости, переносящей тепловую энергию по большому и малому контурам.

Дополнительную нагрузку на систему охлаждения двигателя оказывают система кондиционирования. Устанавливаемый первым в кассете радиаторов конденсатор климатической системы передает тепловую энергию воздуху, который затем проходит через основной радиатор системы охлаждения. Негативное влияние на теплообмен оказывает загрязнение радиаторов, вызывающее рост сопротивления проходящему сквозь их соты воздуху и, следовательно, снижение эффективности съема тепловой энергии. Повысить температуру мотора могут и каталитические нейтрализаторы, которые расположены сразу за выпускным коллектором (катколлекторы). Рабочая температура данных элементов очень высокая, а эффективно экранировать идущую от них тепловую энергию не представляется возможным.

Не удивительно, что нормальной (штатной) рабочей температурой современного высоконагруженного двигателя и, соответственно, охлаждающей жидкости, которая залита в систему его охлаждения, является 100-102˚С. В ряде случаев, например при длительной работе мотора в режиме максимальной мощности, движении авто знойным летом в вялотекущей пробке и имеющихся проблемах с эффективным отводом тепла (засорение радиаторов), температура ОЖ в системе может превышать 110-115˚С. Для сравнения: у большинства машин прошлых поколений рабочая температура ДВС равнялась 85-95˚С.

Возникает резонный вопрос: почему, достигнув температуры большей, чем температура кипения (для большинства современных ОЖ она равна 105-110˚С), не происходит закипания охлаждающей жидкости? Дело в том, что система охлаждения является закрытой и находится под некоторым давлением, значение которого задается клапаном, установленным в крышке расширительного бачка. Согласно законам физики избыточное давление повышает температуру кипения охлаждающей жидкости. На практике порог закипания сдвигается до значений более 120˚С, а конкретная цифра определяется как величиной избыточного давления, так и типом ОЖ, ее химическим составом, физическими свойствами.

Несмотря на значительный рост нагрузки на систему охлаждения современных автомобилей, ее заправочный объем значительно (в 1,5-2,5 раза) снизился. Об этом, например, свидетельствует небольшая толщина современных радиаторов, а также уменьшение габаритов самих ДВС. Следовательно, для переноса одного и того же количества тепловой энергии охлаждающая жидкость должна циркулировать по системе более интенсивно, что приводит к ее ускоренному износу.

Для того чтобы обеспечить стандартные для многих бюджетных автомобилей интервалы замены ОЖ (90-120 тыс. км), необходимо, чтобы антифризы были изготовлены по передовым технологиям из качественных ингредиентов. Любая экономия здесь недопустима. Учитывая это, компания Sintec Lubricants, создавая свои охлаждающие жидкости, делает ставку на высококачественное сырье от лидеров отрасли и современные технологии, которые реализованы на предприятии. Только так можно гарантировать соответствие заданному уровню качества и перекрытие требований автопроизводителей по эксплуатационным свойствам ОЖ, обеспечить эффективность работы системы охлаждения в самых жестких условиях, минимизировать затраты на ее обслуживание и ремонт.

Что может нарушить тепловой баланс мотора? Во-первых, любые отклонения в работе ДВС. Они могут возникнуть из-за применения некачественного или несоответствующего по октановому числу бензина, а также сбоям в работе элементов системы питания или зажигания. Во-вторых, игнорирование операции по очистке радиаторов от загрязнения. В-третьих, отказ или нарушение нормального функционирования ответственных элементов системы охлаждения: клапана крышки расширительного бачка, помпы системы охлаждения, термостата.

Если клапан крышки расширительного бачка не обеспечивает создания в системе охлаждения требуемого давления, то это может привести к закипанию ОЖ при температурах близких к верхней границе рабочего диапазона. При чрезмерно высоком давлении (клапан не срабатывает) не исключено разрушение расширительного бачка, возникновение течей антифриза по соединениям патрубков и т.д.

Неисправности помпы – износ сальника, подшипника и / или кавитационное разрушение лопаток водяного насоса – приводят к снижению ее производительности и оборачиваемости жидкости в системе. Это влечет повышение температуры ДВС выше допустимых значений и выходу силового агрегата из строя.

Нарушение штатной работы термостата, например связанное с заклиниванием его клапана в открытом положении, приводит к тому, что ОЖ будет циркулировать по большому кругу обращения. В этом случае ДВС долго прогревается, а в холодное время года и вовсе может постоянно работать при температуре ниже штатной. Это негативно отразится на экономичности мотора, а также ускорит износ его деталей. Величина зазоров в парах трения зависит от температуры деталей, их составляющих. Если же клапан термостата заклинит в закрытом положении, то это приведет к циркуляции ОЖ по малому кругу и перегреву мотора, вплоть до его выхода из строя.        

Отметим, что эффективность работы системы охлаждения любого двигателя напрямую зависит от качества и своевременной замены охлаждающей жидкости. В частности, несоответствие ОЖ требованиям защиты от кавитации приводит к ускоренному разрушению лопаток насоса охлаждения, снижению производительности насоса и, соответственно, росту температуры мотора.

Если ОЖ не обеспечивает защиту деталей контура охлаждения от коррозии, то возможно их разрушение. Особенно это опасно по отношению к тонкостенным конструкциям радиаторов. Коррозионные процессы, сопровождаемые образованием большого количества окислов, приводят к уменьшению проходных сечений, а то и вовсе закупорке трубок радиаторов (основного и печки), ухудшению теплоотвода, перегреву мотора. Недостаточная защита деталей, изготовленных из полимеров, является причиной их набухания, размягчения или, напротив, охрупчивания. В результате патрубки, уплотнения и сальник помпы выходят из строя.

Вывод: система охлаждения двигателей современных автомобилей нуждается в регулярном обслуживании, диагностике работоспособности основных ее элементов, а также применении высококачественных охлаждающих жидкостей и своевременной их замене.