Автошколам и частным инструкторам

Вход или Регистрация

 
 
Начало Библиотека Устройство и эксплуатация Греть или не греть современный двигатель

Греть или не греть современный двигатель

Вопрос «Греть или не греть двигатель»  всегда остаётся актуальным. Попробуем разобраться с этой темой.

Гены российского водителя, закалённого продукцией отечественного автопрома, настойчиво советует: греем! Этому учили и папа, и автоинструктор. Но читая инструкцию к современным иномаркам, водители обнаруживают совершенно другой совет: садишься в холодную машину, заводишься и – вперёд!

Кому же верить?

Рассмотрим этот вопрос с учетом трёх факторов: экологического, экономического и ресурса двигателя. Поскольку вся работа мотора построена на компромиссах, проблема холодного пуска тоже не является исключением.

Как прогревается двигатель

Полностью прогретым двигатель считается тогда, когда все его рабочие жидкости и детали достигнут рабочих температур, то есть, перестанут меняться при фиксированном режиме работы. Быстрее всего нужной температуры достигает охлаждающая жидкость – её температуру мы можем промониторить по изменению положения стрелки на табло температуры. Одновременно с ней, практически так же быстро нагреваются детали, которые находятся в верхней части мотора (головка, цилиндры, поршни). А вот находящееся в поддоне масло нагревается намного медленнее. Как это можно определить? Те, на чьих автомобилях имеется бортовой компьютер, могли заметить, что даже после того, как охлаждающая жидкость набрала нужную температуру, расход бензина на холостых оборотах какое-то время продолжает уменьшаться. Это напрямую связано с температурой масла.  Нейтрализатор нагревается дольше всего, и только после его прогрева на рабочий уровень поднимается токсичность выхлопных газов.

Скорости прогрева всех частей двигателя зависят от того, в каком режиме он работает.

(ГРАФИК)

Сопротивление движению

Почему двигатель не любит мороз? Основная причина заключается в том, что на холоде любое моторное масло становится более густым и вязким, а при определённых температурах вообще перестаёт быть жидким. Для минеральных масел такая точка наступает при минус 20 – 25 градусов, для элитных синтетических – при минус 45 – 55 градусов. И если маслу не дать прогреться до жидкого состояния, узлам трения придётся работать практически «всухую», что приведёт к резкому увеличению мощности механических потерь, что потребует увеличения расхода топлива.

Но как быстрее вывести мотор на надлежащий уровень механических потерь? Если постоять и прогреться или если сразу после пуска двигателя стартовать?

Для ответа на этот вопрос проверим, сколько бензина потребит двигатель при одинаковом пробеге, но при различных алгоритмах прогрева. В качестве подопытного образца у нас имеется чистый «европеец» 2005 года выпуска, с рабочим объёмом в 1,6 литра и заявкой на евро-4. Эксплуатировался в России, но ремонтным работам, помимо стандартного техобслуживания, не подвергался. Испытывать будем три варианта прогрева: «дедовский», при котором сперва тщательно прогреем мотор и только после этого тронемся с места, «европейский» - будем стартовать при холодном двигателе и «комбинированный», который чаще всего используется сегодня автомобилистами: завёл мотор, смахнул снег с капота, расчистил подъезд или потянул время любым другим способом и – в путь, а мотор догреется уже в поездке. Температура за окном – минус 15, аккумулятор исправен и заряжен, в поддон залита хорошая синтетика. Проехать необходимо около пяти километров и пробки на нашем пути не предвидятся (хотя бы помечтаем!)

(РИСУНОК)

Итак, начинаем с дедовского способа. Запускаем двигатель, стрелка тахометра касается отметки «1200», мгновенны расход топлива, согласно показаниям компьютера, составляет 2,5 литра в час. Через минуту прогрева этот показатель равен 1,9 литра, через 10 минут – 1 литр. Приблизительно в это время заметные изменения в показателях бортового компьютера заканчиваются, стрелка на термодатчике де доходит даже до 50 градусов и останавливается намертво. Ждём для надёжности ещё 10 минут, видим, что расход топлива снизился до 0,8 литров в час, что пока ещё несколько больше, чем привычные 0,6, которые наблюдаются в случае полного прогрева всего двигателя. Похоже, лучших показателей достичь не удастся, поэтому можем ехать. Двигаемся на фиксированной третьей передаче, с разрешённой скоростью 50 км.ч, светофоров на дороге не встречаем. Согласно компьютеру, расход бензина составил 0т 6,4 до 6,6 литров на 100 км. 0,45 литра мы потратили на прогрев и 0,33 – на дорогу. Всего – 0,8 литра.

Следующий вариант – как пишет книга, то бишь – инструкция. Садимся, заводимся и едем. Нельзя сказать, чтобы машине это понравилось: поначалу компьютер выдал расход более чем 10 литров. Потом показатели начали стремительно снижаться, но из-за небольшой дистанции заезда до полученных в первом варианте 6,5 так и не добрался, остановившись на отметке 6,8. В результате расход топлива составил 0,45 литров, плюс удалось сэкономить около 20 минут. Правда, на более длительных пробегах эта экономия времени не покажется столь внушительной.

РИСУНОК

Последний, комбинированный вариант: греем мотор поле пуска 5 минут, те временем отскребаем лёд со стекла. На старте расход на холостых оборотах составил 1,3 литра в час. В начале пробега полюбовались на цифру 7,6 на 100 км, которая к концу пути вернулась к отметке 6,6. В результате имеем расход топлива 0,55 литра. Хуже, чем во втором варианте, но лучше, чем в первом.

А как с экологией?

Естественно, производители заботятся вовсе не о нашем кошельке, когда в инструкции советуют не греть машину. Главный для них аргумент – экология. Ведь параметры токсичности Евро 4 достаточно жёстко ограничивают содержание вредных компонентов на пуске и в режиме прогрева. Давайте проследим, что происходит с уровнем токсичности до нейтрализатора (профессиональный сленг называет её «сырой») и после («сухая токсичность»).

При холодном пуске уровень сырой токсичности очень высок по причине необходимости в резком обогащении топливовоздушной смеси. Двигателю нужно испарённое топливо, а при низких температурах воздуха добиться испарения становится сложнее. К тому же, воздух в цилиндры тоже поступает холодный. Следовательно, для компенсации невысокой испаряемости бензина и низкой температуры воздуха топлива потребуется значительно больше. И далеко не всё оно испаряется, а то, что не успело испариться или испарилось, когда уже шёл процесс сгорания, «вылетает в трубу», образовывая те самые высокие уровни СО и СН. Для того, чтобы снизить негативное воздействия и предусмотрены каталитические анализаторы. Но проблема современных анализаторов заключается в том, что их эффективная работа возможна лишь в ограниченном диапазоне температур и со смесью определённого состава. Температура при этом не должна быть низкой, а воздуха в составе смеси должно быть ровно столько, сколько нужно для полного сгорания бензина, иначе эффективность от нейтрализаторов резко снизится.

Интересно, что в случае низких температур в процессе прогрева после нейтрализатора количество токсических веществ может оказаться выше, чем без оного. Как такое возможно? Скорее всего, такой эффект дают пары несгоревшего на первых пусковых оборотах бензина, который осаждается на сотах активных элементов катализатора. По мере разогрева нейтрализатора эффективность его работы возрастает и в горячем состоянии и рабочем составе смеси катализатор способен убрать практически всю токсичность. Если говорить другими словами, при прогреве и на пуске, если катализатор не имеет внешнего подогрева, токсичность мотора с нейтрализатором будет не слишком отличаться от токсичности двигателя без оного. В данном аспекте главной задачей водителя является как можно более быстрое приведение температуры активной зоны катализатора к рабочим показателям.

Нейтрализатор нагревается от потока отработавших своё газов, и чем больше их расход и выше температура, тем быстрее происходит этот процесс. Но когда процесс в катализаторе запустился, начинается его самопрогревание, поскольку при дожигании токсических веществ выделяется тепло. Поэтому в активной зоне работающего катализатора температура будет выше, чем у отработанных газов. Проведённый нами эксперимент показал, что даже если в боксе нормальная температура, в режиме минимальных оборотов на холостом ходу нейтрализатор не может выйти на рабочий режим. Тем более, этого не происходит на морозе. Получается, подавить токсичность двигателя в режиме прогрева на стоянке нереально. Выходит – нужно двигаться.

А насколько существенной является разница в выбросах? Изначально содержание в них СН является очень высоким и достигает отметки 1000 ppm. С прогревом мотора этот показатель начинает постепенно снижаться. Но даже после двадцатиминутного прогрева, когда охлаждающая жидкость достигла рабочих температур, уровень остаточных углеродов всё ещё остаётся высоким – примерно 180 ppm. Прогрев антифриза не обеспечивает необходимого прогрева нейтрализатора.

Попробуем теперь прогреть двигатель в соответствии со вторым вариантом, сразу дав ему рабочую нагрузку. Начало при этом будет таким же, но вот темпы окажутся другими: к концу заезда на выходе имеем показатели 15 – 20 ррм. Нейтрализатор заработал?

Но всё не так просто! Ведь мы сравнивали относительные концентрации токсических веществ, тогда как дышать нам приходится абсолютными их значениями, которые измеряются в граммах и килограммах, а не в ррм. То есть, указанные концентрации следует умножить на количество израсходованных газов. Если говорить о холостых оборотах при прогреве, оно составляет примерно 15 кг/ч, а при движении этот показатель будет равен 80. Получается, что прогрев на стоянке и дорога привели к выбросу в атмосферу почти в 2 раза больше вредных компонентов, чем если бы мы начали движение сразу после пуска (4,5 грамма и 2,8).

А третий вариант – движение после короткого прогрева – показал ещё большее снижение выброса в абсолютных показателях: до 2,1 грамма. При этом, за 5 км дороги выброс в атмосферу составил немногим более 1 грамма СН, что является близким к нормам Евро-4.

Приведенные цифры являются весьма красноречивыми. В случае движения на непрогретом   двигателе достаточно долго мотор работает с высокой токсичностью, при этом высоки показатели отработавших газов. Причём, обдув нейтрализатора во время езды холодным воздухом тормозит его прогрев. В случае прогрева на стоянке нейтрализатор не может выйти в штатный режим, но в начале движения при больших расходах топлива начинает гасить токсичность быстрее. В случае же короткого начального прогрева двигателя на стоянке тот не успевает заметно испортить атмосферу при холостых оборотах, да и во время движения работает заметно лучше, поскольку успел набрать определённую температуру.

Правда, мы не учли один немаловажный факт: автомобиль, стоящий на стоянке, выбрасывает все токсины в одном месте, в котором находиться становится, мягко говоря, не очень приятно. А в движении машина распределяет выхлопные газы на значительном пространстве, что делает воздействие менее заметным. С другой стороны, портить воздух на стоянке могут одновременно 2 – 3 машины, тогда как на дороге их в десятки раз больше

 

ГРАФИК

А как же мотор?

О том, что в случае пуска двигателя без прогрева его износ резко возрастает, не известно разве что первоклассникам. В этом убеждают нас инструкторы в автошколах, об этом пишут в учебниках и говорят с экранов телевизоров. Естественно, нельзя грести все автомобили под одну гребёнку: они имеют разные двигатели, работают при разных внешних температурах, на разном топливе и маслах, эксплуатируются в условиях загородных трасс или городских пробок. Поэтому давать однозначный ответ на вопрос, с каким пробегом можно сравнить холодный пуск двигателя, будет некорректным. Если свести к общему знаменателю мнение авторитетных специалистов, то износ двигателя при пуске мотора без прогрева можно сравнить с пробегом на дистанцию от 20 до 200 км, в зависимости от прочих условий.

Движение без прогрева не даёт возможности деталям мотора подготовиться к предстоящим нагрузкам. В первую очередь страдают подшипники. Отдельное слово следует сказать о поршне, на боковых поверхностях которого имеются канавки для установки поршневых колец. Именно эти канавки являются наиболее чувствительными к нагрузкам и первыми подвергаются, когда нагрузки становятся чрезмерными. Холодный старт, к которому иногда присоединяется буксование, когда автомобиль пытается выбраться из сугроба, приводит именно к таким непосильным нагрузкам. Потоки тепла от рабочего тела очень быстро разогреют днище поршня, а канавки контактируют с холодным цилиндром, температура которого лишь немногим превышает температуру антифриза. Большие перепады температур влекут за собой запредельные напряжения, приводящие к разрушению канавок и выходу из строя всего двигателя. И чем двигатель прогрет лучше, тем меньше шансов «нарваться» на подобную неприятность. Особенно высок риск возникновения подобно ситуации, если автомобиль сразу же выезжает на трассу, требующую скоростей и манёвров, к которым автомобиль в силу указанных выше причин ещё не готов.

Почему же производители об этом умалчивают? Может быть, они не  в курсе? Как бы не так! Всё-то они знают! Но дело в том, что величина ресурса мотора их абсолютно не волнует. Главное, чтобы он отъездил гарантийный срок, после чего может спокойно ломаться и заменяться на новый. Если этот процесс затормозится, то авторынку грозит затоваривание. Именно это является причиной столь недальновидных рекомендаций автопроизводителей.

Так греть или не греть?

По мнению специалистов, наиболее предпочтительным является третий вариант. Он вполне приемлем по экономии топлива, а если говорить о токсичности выхлопов, то он является самым экологичным. Кроме того, прогретый мотор готов к нагрузкам и защищён от преждевременного износа. Да и с точки зрения рационального распределения времени этот вариант наиболее выгоден: двигатель греется в то время, когда водитель производит другие необходимые манипуляции: очищает стёкла от намерзания, расчищается дорога, сметается снег с капота.