Данный материал задумывался очень давно, можно сказать с начала трудового пути, но весомый импульс к поднятию данной темы был недавно состоявшийся разговор о полной несостоятельности установки дополнительного отопителя на современные, бензиновые FSi –моторы … ) Но если в 2000 на автомобилях с MPi впрыском данный вопрос еще не обладал такой актуальностью, то сейчас, с введением непосредственного впрыска, тенденции облегчения ДВС, уменьшением себестоимости производства и жестких норм токсичности данный вопрос, по моему мнению, актуален как никогда . Именно сейчас, все чаще и чаще мы встречаем публикации в автомобильных журналах от различных экспертов, но они …всегда почему то в одной тональности, а именно :»греть не нужно, за Вас все продумали « . Прочитав мои прежние публикации, в том числе и по механике мотора Вы, я думаю, понимаете, что такие выводы должны быть, как минимум, обоснованы . Проработав очень много информации и отсеяв материалы «общего» плана с радикальными и бездоказательными утверждениями, Ваш покорный слуга столкнулся с дилеммой по материалам в которых поднимаются конкретные технические вопросы по холодному пуску, т.е. как с одной стороны утверждение правильное, так и с другой стороны находится ряд существенных положительных моментов .Некоторые материалы которые я встречал по этому вопросу просто заставляли задуматься об адекватности происходящего ))
Разумеется подобный "анализ" в виде доказательства только способствовал написанию материала .
Но выбрать нам «линию поведения» относительно пуска автомобиля все равно придется, так что опишем и «за « и «против «, а плохо или хорошо получилось -судить Вам . Итак начнем мы пожалуй с наиболее важных правил автомобилестроения .
Прошу прощения за «стену текста, без фото «))Итак начнем .
Постулат №1. При любом стечении обстоятельств подача масла к узлам трения в ДВС должна осуществляться своевременно и в полном объеме .
Правило соблюдаемое конструкторами любой техники, лучше подать к нагруженному подшипнику скольжения неочищенное масло, чем не подать никакого . Все верно, и именно поэтому, предохранительный (именно предохранительный, по моему мнению, если брать прямое назначение ) клапан масляного фильтра редко держит давление выше 1 Бар (Mahle), при рабочем давлении холостого хода при пуске холодного мотора минимум 2 -2,5 бара . В сети довольно часто встречаются материалы, что мотор вообще работает на неочищенном масле даже при рабочей температуре, это конечно не совсем так, поскольку в этом случае, на разогретом масле сопротивление фильтра грубой очистки (а именно так стоит воспринимать не многослойный бумажный фильтр в нем, разумеется если производится его регулярная замена ) становится намного меньше чем жесткость пружины предохранительного клапана, хотя я не исключаю того факта, что при повышении оборотов и производительности масляного насоса он все же открывается в определенный момент . Но тут же вопрос .частного порядка, в случае металлических перфорированных пластин в промежуточных фильтрах в масляных каналов у нас идет просто загрязнение …
А как быть в случаях сеточных мембранных гибких фильтров в каналах о которых уже писал на 2.0/1.8 TSi ?
Не надо же рассказывать о том, что неочищенное холодное масло имеет гораздо больше шансов продавить такую конструкцию (здесь то предохранительного клапана нет) при высоких оборотах ДВС (с попаданием части сеточного элемента непосредственно в подшипники), чем при первичном прогреве масла хотя бы до комнатной температуры на низких ? Напоминаю вязкость моего любимого и наиболее часто используемого масла (5W-40) при вполне «комфортном « прогреве от 36 до 100 градусов падает приблизительно в 6-7 раз .Можете представить какие соотношения будут с минусовыми температурами ? Отсюда вывод постулат работает для ДВС с обычными масляными каналами без сеточных фильтров, а вот с новой конструкцией возникают сомнения в его незыблемости при схеме «сел и поехал «.))
Постулат №2.Поддержание оптимальных характеристик масляного клина при различных условиях эксплуатации в подшипниках скольжения валов ДВС -есть основа ресурса данных узлов и ДВС в целом
Вспоминаем нашего соотечественника профессора Петрова, которому первому удалось заложить основы теории смазки при жидкостном трении . Итак что у нас в теории …
При вращении цапфа 2 увлекает масло 1. В образовавшемся масляном клине создается избыточное давление, обеспечивающее разделение цапфы и подшипника слоем масла. 3 — эпюра распределения гидродинамического давления в масляном клине.
Напоминаю жидкостное трение это идеальное состояние при котором вращающееся тело, вал не контактирует с твердыми поверхностями в виде вкладышей, т.е. то состояние к которому стремятся все производители, но обратите внимание при пуске вал все таки лежит на вкладыше .))Так как же все таки зависит подъемная сил от интересующей нас вязкости ? Прямо пропорционально от скорости и вязкости и обратно от квадрата минимального зазора . Именно последнее обстоятельство и заставляет нас не нагружать излишне мотор на обкатке после сборки (сглаживания «пиков» шероховатости поверхности ), но с другой стороны это сила будет увеличиваться от давления (производительности ->скорости потока масла ), т.е. идеально это повышение оборотов до 1300 -1800 об/мин.
Величина же зазоров в подшипниках скольжения имеет большое значение для их работы. В очень малых зазорах не формируется масляный клин, поднимающий вал над вкладышем. Это приводит к перегреву подшипника. При слишком больших зазорах толщина масляного клина оказывается чрезмерной, в результате чего его несущая способность становится недостаточной( а последствия в новых «одноразовых» FSI моторах я уже показывал в предыдущих материалах). В процессе работы подшипника вал сначала приподнимается клином, а затем проваливается в него, ударяясь о нижний вкладыш в случае не стабильности подачи масла к подшипнику, и таким образом подшипник быстро изнашивается и пример такого «кавитационного» износа ниже .
Однако вопрос стоять или сразу двигаться остается … И тут лирическое отступление, Вы уже знаете, что система смазки может быть с «мокрым» и «сухим» картером, когда основной объем масла хранится отдельно от поддона ДВС (сокращение высоты ДВС), так вот та же система используется и в бронетанковой технике, и вспоминая юность, не прожав кнопку «МЗН» и не подняв давление в системе до 2 атм строго запрещалось запускать мотор, объяснялось именно тем, что нужно закачать масло систему в которой, между прочим, имелся штатный механический насос .Но меня всегда волновал вопрос разве такой «дейвайс» был бы вреден для обычных моторов ? Разве поднять вал перед его проворотом на гидродинамическом подшипнике, закачать масла в полости фазорегуляторов, подшипники турбин, распылить масла через форсунки на стенки цилиндров было бы вредно для ДВС ? Увы, не один производитель используя «мокрый» картер не пошел на такое усовершенствование, ведь мотору с « сухим « картером ( А8V12) она тоже не нужна, а разве сложно было бы сделать параллельную отключаемую систему, ведь централизованный канал подачи масла через масляный фильтр применяется на большинстве автомобилей ? Подключить внешнее воздушное охлаждения масла и выкладывать разноцветные радиаторы в качестве тюнинга конечно, гораздо проще )) Если мы начинаем двигаться, то на рабочем ходе поршня давление на верхний шатунный вкладыш увеличивается в разы, а вот производительность масляного насоса (напоминаю, »последнее веение « установка регулируемых масляных насосов ДВС на новых автомобилях, назначение которых состоит в снижении потерь КПД на перекачку масла, а суть, я уже описывал давление не увеличивается вплоть до 3500 об \мин .) остается на неизменном уровне, да в принципе запаса по давлению вполне хватает, но не стоит забывать, что вал в нулевое, геометрическое положение становится далеко не сразу, возникают круговые колебания которые в свою очередь отражаются и на масляном клине . В этом случае мы добиваемся экономичности, но как это отражается на процесс смазки поверхностей ? Думаю чем меньше температура « за бортом», тем хуже .
Постулат №3 При низких температурах масла образование мелкодисперсной смеси масла и картерных газов («масляного тумана» ) при работе ДВС затруднено .
Вопрос важен прежде всего потому, что такие узлы как подшипники поршневых пальцев, поверхность поршневых гильз (а сними и поршневые кольца, »юбки» поршней ) на современных моторах смазываются исключительно «масляным туманом «, а когда масло и течет не охотно по наклонной поверхности, разбиваться на мельчайшие составляющие уж точно хорошо не будет )). На самом деле именно третий постулат и приводит к пресловутой фразе « один холодный пуск равен 100 км работы при рабочей температуре « конечно она, в некотором смысле, натянута «за уши «, но доля истины в этом изречении все таки есть .Теперь немного пробежимся по системам ДВС).
Система зажигания .
Одно из общеизвестных утверждений гласит :
«Известно, что запуск холодного двигателя, особенно в условиях пониженных температур, облегчается путем изменения искрового промежутка между электродами в сторону уменьшения от номинального. Однако при уменьшении искрового промежутка ниже 0,5 мм мощность двигателя значительно снижается.»
За подтверждением этого факта далеко ходить не надо, старые моторы с динамическим распределением зажигания («бегунком») и центральной катушкой зажигания, довольно неохотно ( например пассат Б3 ) начинают разгоняться не прогревшись, а уж о «амбрэ» из выхлопной трубы и говорить не приходиться . Разумеется производители повсеместно используя электронное зажигание в MPi и в дальнейшем в FSi –моторах, довольно давно решили этот вопрос путем регулирования угла зажигания и увеличения мощности искры, но .задумывались ли Вы о том факте, а почему собственно, используя ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ катушки зажигания, и возможность минимальных потерь в контуре высокого напряжения эти самые катушки приходиться менять по факту в десятки раз чаще одной, старой центральной ?)) Наверняка будучи обладателем современного автомобиля Вы сталкивались с этим событием ? Могу сказать одно, в свое время, будучи молодым и горячим адептом Пассат Б5 клуба и занимаясь вопросом массового выхода катушек у автомобилей VAG-группы (и БМВ, и Мерседес не отставали по этому вопросу) путем контрольного поперченного «распила « их )), я обратил внимание, что сама официальная доработка (лихорадочная я бы сказал одних замен насчитывается около 15 )чаще всего была связана с доработкой сердечника (чаще всего трещина проходила именно по нему и как следствие пробой вторичной обмотки ) и высоковольтной обмотки, причем у сердечника была и цельная и наборная конструкция из разных материалов, но к ощутимому увеличению ресурса катушки в целом не приводила . Данный факт говорит о том, что температурному расширению и функционированию катушки в разных температурных условиях конструкторам пришлось уделять особое внимание . Так стоит ли нагружать этот узел до прогрева свечи и стабилизации характеристик высоковольтного разряда ?Вопрос, также, пока не имеет однозначного ответа .
Система охлаждения .
А что тут может быть особенного, скажите Вы ? )) Да, со старыми схемами систем охлаждения в общем то ничего, Вы правы . Но, на новых моторах (ЕА888,1.2, 1,6 о которых писал ранее ) просматривается тенденция не просто управляемого бортовой сетью термостатирования, а полное отключение циркуляции ОЖ через головку блока цилиндров полностью(с установкой автономного отопителя, данный вопрос легко решается через байпасные клапана и термостат) . (В частности именно поэтому на месте, действительно разогрев до рабочей температуры не имеет никакого смысла для моторов с малым объемом, Вы просто этого разогрева не увидите и не почувствуете пока не сдвинетесь с места и не начнется циркуляция ОЖ через головку блока цилиндров, и блок управления ДВС увидев начало движение не даст команду на открытие большого круга, но ведь разогревается и другие описываемые элементы о которых уже упомянул ) .Запертая в ГБЦ жидкость является своеобразным «аккумулятором « тепла, добавляя свою теплоемкость к общей массе металле ГБЦ, в то же время равномерно распределяя тепло по верхней поверхности камеры сгорания -дело безусловно полезное, но, к сожалению, при такой регулировке, нет никакой возможности прогреть салон, отогреть стекла и т.д. Какой выход ?Разумеется включение разнообразных подогревов, сидения, стекла или элемента РТС в самой климатической установке (который является отдельной опцией, для него используется другой корпус ), т.е. дополнительно нагружаем бортовую сеть, ну это в принципе мелочи, хотя с учетом конструкции некоторых генераторов и блоков центральной электрики я бы так не сказал, кроме этого самый простой, казалось бы выход, — установка автономного отопителя наталкивается на проблему, а что собственно мы греем? )) Салон или мотор между которыми, образно, установлена преграда, т.е. для возможности полноценно прогреть оба описываемых элемента средствами автономного отопителя уже приходится устанавливать дополнительные элементы с учетом нормальной работы штатной системы ОЖ уже уже в обычном режиме с открытым большим кругом, а это далеко не просто, да и затратно . Такой конструкцией системы ОЖ ДВС производители наоборот, как бы вынуждают, владельцев начать движение как можно раньше .
Тепловой зазор и поршневые кольца на поршнях с уменьшенным трением .
И опять переходим к «частностям», ну а как иначе ?)) Мы уже разбирали механику поршневой группы новых немецких моторов и делали ударение на максимальное облегчение веса кривошипно –шатунной группы, и снижение сопротивления в мете контакта поршневых колец, убиранию кольцевой «юбки» поршня, оставляя у нее только не большие участки опоры поршня для остойчивости . А как здесь обстоят дела по нашему вопросу … Тепловой зазор при максимальном охлаждении достигает от, 0.8 до 1 мм, компрессионные поршневые из за малой толщины ( как линейной величины трения ) обладают пониженной упругостью . При пуске холодного мотора, данный узел прогревается не равномерно, так стоит ли давать на него даже минимальную нагрузку ? при стандартном поршне с полноценной (а не урезанной ) «юбкой « «толстыми « и широко разнесенными поршневыми кольцами такой вопрос и не стоял бы, поскольку нагрузка (и тепловая в том числе ) на поршневой палец и верхнюю шатунную шейку плавно «размазывалась» по всем элементам поршня . Действительно, останавливало нас, как и писал ранее, слишком примитивное управление процессами поддержания нормального сгорания ЭБУ на тот момент, не прогретый мотор (речь о моно-впрыске, первых версий последовательного и распределенного впрыска, с узкополосными лямбда -зондами ) просто не желал разгоняться и нормально работать )) Сейчас дискомфорта в движении, даже при полностью холодном моторе владелец не испытывает, не рывков не дерганий нет, поскольку ЭБУ ДВС имея в запасе богатый арсенал и датчиков и проработанных актуаторов вполне справляется с оптимальной корректировкой смеси даже в таких условиях .Но хорошо ли это для узлов ДВС ? Я уже писал о загрязнении, вполне стабильным по пробегу автомобиля, распылителей топливных форсунок, вкупе с внутренней рециркуляцией ОГ и добавлением регулирование процесса сгорания в условиях холодного пуска и движение под нагрузкой не этот ли процесс виновен в том, что имеем ? И опять однозначного ответа нет, как, собственно, и припятствия к немедленному движению на непрогретом моторе при минусовой температуре наружнего воздуха, добавляем понижение оборотов холостого хода при сильном «минусе» которое связано уже с требованиям к экологичности выхлопа ОГ . А если вспомнить вопрос склонности к загрязнению маслосъемных колец износу рабочей кромки, которое несомненно в большей степени будет проходить именно на не прогретых моторах, то опять вопрос о прогреве становится неоднозначным .
Работа гидравлических компенсирующих механизмов .
О том, что не холодный мотор работает шумнее мотора при температуре ОЖ в 90 градусов говорить не стоит, понятно, что и температурные зазоры и густое масло запертое в гидрокоменсаторах вносит свою «долю» в проявление этого эффекта, но . опять частности, частности нас преследуют … По статистике, тот самый «перескок» цепи на старом натяжителе 1.8 \2.0 TSi происходит именно при холодном пуске, но что интересно, по личным наблюдениям, если владелец первый раз запустивший мотор увидев что он неустойчиво работает, троит, перезапускал (а иногда уже нет ) второй раз на Х.Х с тем же результатом, а потом попадал на ремонт, то менялся ТОЛЬКО рем.комплект цепи, если же, по «жигулевской» привычке он решил «прогазовать», «надавить на тапку « или начать движение в таком состоянии, вместе с цепным комплектом, неизменно, уже приходилось менять гнутые клапана Да, друзья мои, как уже описывал ранее, на данный момент все чаще начинают использоваться «энергосберегающие» масляные насосы когда при холодном пуске давление ограничивается не большой величиной, это экономично никто не спорит вкупе с принудительным ограничением оборотов программой ДВС при сильных минусовых температурах, но вспомните теорию удержания «масляного клина « … Повышение оборотов положительно сказывается на подъемной силе увеличивая скорость потока масла . Правда не стоит забывать тот момент, что нагрузка на поршень (и на верхний шатунный вкладыш, а значит и воздействуя и на масляный клин )при движении на малых оборотах возрастает значительно . И все таки это довольно важный параметр и можно успокоится ?
«Масляный туман « образуется только на горячем масле, крупные капли холодного масла оседают на поверхности цилиндров неравномерно, первое компрессионное кольцо не смазывается снизу, а сверху идет повышенная нагрузка от давления газа при рабочем ходе .Самый главный вопрос заключается в том, что если раньше повышенные обороты при прогреве (в районе 1500 об мин ) держались достаточно долго, то теперь время их работы на Fsi моторах, довольно часто исчисляется не минутами, а секундами . Вынуждая и как бы показывая, что владелец может уже и начать движение … Кто будет держать обороты в .»ножную» для дальнейшего прогрева ? Да конечно никто, сели и поехали .)) Но ведь, если пониженные обороты на холостом ходу вредны, как было показано, то пониженные обороты под нагрузкой вредны тем паче (тут уместно вспомнить на конструкцию подшипников распределительных валов и их ширину )! Как быть ? Как найти оптимальный баланс прогрева ДВС учитывая все аспекты которых мы коснулись раньше ? Ну, по моему самым разумным путем, когда и «волки сыты и овцы целы « )) будет просто установка автономного отопителя или внешний электрический подогрев ОЖ (гаражное хранение ), и совершенно без разницы на какой тип ДВС Вы его будет устанавливать . Скажу более на 1.8/2.0 TSi ; 1.4 TSi (140-150 л.с.) такая установка при условии суровых зим просто строго обязательна, а вот на моторы 1.2, 1.4 TSi, как писал выше установка без обходных контуров, термостатов (а значит и удорожание и сроки увеличиваются установки )смысла не имеет .
…
Не могу не коснуться некоторых мнений в статьях журнальных экспертов, который мне попадались при работе над темой …
«Аргументов у прогрева на ходу гораздо больше: во-первых, в движении мотор прогреется намного быстрее, равно как и салон автомобиля, во-вторых, вы потратите значительно меньше горючего на единицу пути (в режиме холостого хода расход топлива стремится к бесконечности), в третьих, вам и вашим соседям не придётся дышать токсичными выхлопными газами, которые зимой становятся особенно едкими и опасными.»
С точки зрения экологии убрать «чадящий» аппарат из под окон бесценно, тут даже и спорить нечего … Правда это не много не про FSi, но это мелочи, обратите внимание также на « значительное снижение расхода « топлива на Х.Х., на малых оборотах, под нагрузкой, при переобедненой смеси ( а тут надо вспомнить диапазон применения обедененной смеси на непосредственном впрыске -до 3500 об/мин ) и евро 4 минимум .Честно говоря процесс описываемой экономии для меня сомнителен .Важно с какой начальной температуры масла Вы начали движение, разница в прогреве салона в дальнейшем будет не существенна
Вот следующая цитата …
«Таким образом, по мнению ведущих автомобильных инженеров-специалистов, вся дополнительная порция топлива оседает на стенках цилиндров двигателя и может привести к дальнейшему вымыванию моторного масла.»
Я не считаю себя ведущим инженером, я просто .инженер )), но честно говоря сам процесс меня заинтересовал. У меня было много немецких ретро -автомобилей от карбюраторных ДВС на Кайхине, до Моно –впрыска на б3 и распределенного на Б5 могу в принципе представить сей процесс, хотя даже с переливающим карбюратором, текущей форсункой, или убитой свечой процесса жуткого вымывания не происходит, он просто не успевает происходить при пуске ДВС, если Вы только ПЫТАЕТЕСЬ завестись и делаете это долго –будет сие непременно, даже не спорю )), но вот при работающем ДВС излишки бензина очень быстро испаряются ( да да белый дым при активном испарении топлива, запах бензина в выхлопе есть, но речь то идет о состоянии стенок гильз цилиндров ), а капли вязкого, замерзшего масла на стенках растворить тоже не тривиальная задача, если же взять установку о FSi впрыске, то простите данное выражение перестает нести для меня даже скрытый, условный смысл, поскольку как раз переобеднение смеси (наряду с попыткой реализации цикла Миллера ) считаю своеобразным бичем данного впрыска .)) Хочу напомнить также, прежде всего, нас как владельцев автомобилей, интересует ресурс ДВС и АКПП, и сопутствующих их систем при таких холодных пусках . И именно в этом ключе я хотел рассмотреть данный вопрос в материале . Я понимаю, конечно, что данная тема, точно так же как и выбор масла, имеет бесконечное количество вариаций и мнений . У каждого найдутся и личные примеры своего выбора по этому вопросу (вплоть до «Жигулей» на которые «сел и поехал « и не заморачивался, а в дальнейшем и «отходила « без капиталки … И …«никого не встретил « как в известном мультфильме)) . Но, вот что я могу сказать Вам по своей личной статистике эксплуатации конкретно FSi моторов немецких производителей большой тройки . Все элементы поршневой группы, системы газораспределительного механизма, масляной системы, системы зажигания и топливной системы живут значительно дольше при пуске УЖЕ прогретого мотора . Этот факт подтверждается сразу на нескольких автомобилях и именно с проблемными моторами которые описывал …271 DE, 2.0 TSi, N13, N63 и т.д лишаются своих родовых болячек на БОЛЕЕ долгий срок по пробегу если, имеют либо гаражное (теплое) хранение, с прогревом через ТЭНы, либо используются автономные отопители (правда тут сильно зависит от того как они подключены ). Конкретный пример Пассат СС который с выпуском 2008 года 2.0 TSi к 145 тысяч не только не имел проблемы с поршневой и цепным комплектом, масложером (тут и другой фактор также сыграл 8 000 км замена масла с 50 (пятидесяти ) км пробега, и масло НЕ оригинал которые ему усердно советовали на ТО в ОД )), но и .внимание!, имел абсолютно ЦЕЛЫЕ сеточные фильтра во всех проблемных местах которые описывал ранее . На данном автомобиле отопитель включался по дефолту, т.е. всегда при пуске ДВС, кроме жарких дней в летний период .Сходные примеры имел и по фазорегуляторам 271 го мотора на Мерседесе, и на «новом» и «продуманном» моторе N13 на единичке БМВ . А ведь это все бензиновые моторы ! «Они же прекрасно заводятся»- скажите Вы .))» Вот еще буду тратиться !» — отвечу, дело Ваше . Если уже собираетесь обойтись без него тогда, вот мой Вам совет — дайте поработать мотору на БОЛЬШИЙ срок, чем Вам сообщит электроника при сбросе оборотов Х.Х…Пометите снег, подолбите лед на стеклах, покурите, поверьте эти минуты для Вашего ДВС (как и для АКПП, не забывайте в ГТР масло тоже совсем неплохо прогреть, а жиклеры и обратные клапана в плите клапанов Мехатроника прокачать не давая нагрузку в бустера фрикционов) просто бесценны, в особенности при с морозе за 10 — 15 . 5-6 минут работы ДВС в таком режиме не сильно выбьют Вас из графика, а проблем, поверьте, снимут в дальнейшем много . За сим откланиваюсь, прошу строго не судить, высказанное здесь сугубо личностное мнение, до новых встреч .
Денис Карпов
