Кажется, так было всегда, ещё когда мы были маленькими: собираясь в гости в холодное время года. папа оставлял нас с мамой одеваться. а сам выскакивал во двор заранее, чтобы прогреть двигатель. И этот процесс настолько хорошо врезался в память, что сегодня и мы сами оставляем своих собираться и выбегаем во двор, чтобы «погреть мотор». Но так ли это необходимо на самом деле? И есть ли от этой привычной и повторяемой из года в год процедуры реальный толк? Оказывается, от этого больше вреда, чем пользы. Неожиданно, неправда ли? Бывший дагрейсер, обладатель докторской степени по инженерии Университета Висконсина-Мэдисона Стивен Кьятти развенчивает миф о том, что якобы нужно разогревать машину зимой.Последние 26 лет Кьятти изучает двигатели внутреннего сгорания, т.е. моторы, которые сжигают жидкое топливо, чтобы получить энергию. В настоящее время он даже курирует работу Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе. Если кратко, то вывод эксперта такой: работа двигателя автомобиля на холостом году в мороз не только заставляет вас тратить лишнее топливо, но и вредит двигателю. Потому что когда мотор работает, а машина стоит, застывшее масло не успевает вовремя добраться до цилиндров и поршней. Результат - повышенная, недопустимая на них нагрузка. Как это работает В нормальных условиях ваш автомобильный двигатель работает на смеси воздуха и испарившегося топлива - возьмем для примера бензин. Смесь поступает в цилиндр, поршень сжимает ее - и это приводит к микро-взрыву, который и дает энергию двигателю. Но когда на улице холодно, бензин испаряется плохо. Изначально ваш автомобиль компенсирует это, добавляя в смесь больше бензина, поэтому поначалу двигатель и работает на повышенных оборотах. И вот тут начинаются проблемы. «Проблема в том, что когда в камеру сгорания попадает слишком много топлива, часть его остается на стенках цилиндра. - рассказывает Кьятти. - Бензин - отличный растворитель, и он реально смывает смазочные материалы со стенок, когда вы запускаете двигатель на морозе. Особенно это важно, если машина долго стояла на улице и не заводилась». Это приводит к недостаточному смазыванию поршневых колец и гильз цилиндров. А они имеют решающее значение для запуска цилиндров и поршней, т.е. для того, чтобы «вдохнуть жизнь» в двигатель вашего авто. Теперь еще раз и понятнее: главная проблема с морозом - в том, что из-за него загустеет масло. В итоге узлы трения работают «всухую», износ механических деталей в этом случае происходит значительно быстрее, чем обычно. Но в каком случае мотор прогреется быстрее - если ехать или если стоять? Вопреки распространенному мнению, работа мотора на холостом году не продлевает его жизнь, а лишь сокращает ее. Кстати, именно об этом говорят производители современных авто: ни один из них не рекомендует прогревать двигатель на стоянке. И еще. Если у вас автоматическая коробка передач, то прогревать нужно и ее. Разумеется, единственный способ это сделать - медленно ехать, мягко управляя педалью газа. Для этого достаточно пары десятков секунд: как раз столько обычно требуется, чтобы выехать со двора. Простое решение После того, как ваш мотор прогреется до 4,4 градуса по Цельсию, обороты начнут падать. И вы увидите это по шкале тахометра. Попутно вы заметите, что в салон стал поступать теплый воздух. Но не путайте тепло от радиатора с теплом двигателя! «Работа на холостом ходу заставит двигатель греться медленнее обычного. Это значит, что электроника машины будет продолжать активно насыщать цилиндры топливной смесью», - рассказывает Кьятти. Так что самый быстрый и лучший способ прогрева автомобиля - подождать секунд 30-60 после того, как вы завели мотор, и спокойно начинать движение. А можно и вообще не ждать. Главное при этом - не слишком активно нажимать на педаль газа в первые минуты движения. «Будьте нежны с автомобилем в первые 5-15 минут езды. Так вы избавите мотор от ненужного стресса», - рекомендует эксперт. Плюс ко всему, это банально невыгодно. Недостаточно прогретый мотор тратит минимум на 12% больше топлива, чем обычно. Если вы сильно давите на педаль газа сразу после выезда на дорогу, то просто тратите лишнее топливо, не получая никаких выгод. В этом нас уверяет инженер-механик из Массачусетского технологического института. Корни этого мифа Некоторые мифы весьма живучи, и этот не исключение. Основанием для него стала эпоха, когда все бензиновые двигатели были карбюраторными. Но еще в 1980-х стали использовать электронный впрыск топлива, который сделал это правило «5 минут» неактуальным. Ключевое отличие тут в том, что электронный впрыск топлива сам регулирует состав воздушно-топливной смеси, которая попадает в цилиндр. Карбюратор так делать не умел: в нем не было для этого специального датчика. Но так как машин с карбюраторами больше не делают, то и потребности в холостом ходу нет никакой.
Так поступают многие владельцы новых автомобилей, считая, что для современных моторов, в которые заправляются синтетические масла, не имеет значения, какой сезон на дворе, и нет разницы – хоть плюс двадцать на градуснике, хоть минус.
Между тем даже качественное синтетическое масло при низких температурах становится более вязким; еще больше густеют полусинтетические и гидрокрекинговые масла. Прокачиваемость масла по системе снижается, отчего холодному двигателю приходится работать в условиях дефицита смазки. От этого страдают в первую очередь цилиндро-поршневая группа, подшипники скольжения коленчатого и распределительного валов, а также турбины. Недостаточная толщина масляной пленки приводит к тому, что в деталях возникает трение металла о металл, провоцирующее их ускоренный износ. Это касается и коробок передач, особенно автоматических, поскольку трансмиссионные масла точно так же становятся более вязкими при минусовых температурах.
При работе холодного двигателя на холостом ходу и коробки на нейтральной передаче («паркинге») ухудшенная прокачиваемость масла наносит минимальный ущерб, который заложен в конструкцию. Но если сразу же после пуска мотора начать движение, особенно в «агрессивной» манере, с резкими ускорениями, то при недостатке смазки в быстро движущихся деталях будет возникать уже «нештатное» разрушающее трение, «съедающее» моторесурс.
Крайность вторая: «дольше греешь – дольше без ремонта»
Такое мнение распространено среди владельцев машин с уже основательным пробегом, а также у многих водителей с большим стажем, начинавших еще на советских автомобилях, в двигатели которых заливалось минеральное масло a la «М-8».
С позиций создания максимально щадящего режима для работающих при дефиците смазки трущихся деталей двигателя данный подход совершенно правильный, даже для новых автомобилей. Однако длительная (свыше 5 минут) работа двигателя на холостом ходу также несет проблемы, тем более, когда это происходит постоянно.
В моторе, работающем «на холостых», топливо-воздушная смесь поступает переобогащенной и не сгорает полностью, отчего происходит повышенное отложение нагара в камере сгорания, а также на свечах зажигания у бензинового и «замасливание» распылителей форсунок у дизельного. Для уже прогретого двигателя (автомобиля стоящего в пробке) этот эффект хоть и присутствует, но выражен не столь значительно и предусмотрен конструктивно. Однако у холодного двигателя, который в сильный мороз «на холостых» прогревается весьма медленно (особенно дизель), нагар в цилиндрах образуется гораздо более активно. Что со временем также ухудшит работу мотора и потребует ремонта.
Золотая середина: «5 минут, 2 000 оборотов»
Как рекомендуют техники СТО и инженеры-эксплуатационщики парков легковых автомобилей, нужно соблюдать правило «золотой середины». Не стоит сразу же ехать, как только завелся мотор, равно как не надо пытаться прогреть его на стоянке до 90 градусов.
Оптимальный вариант «зимней эксплуатации»: погреть двигатель в течение 3-5 минут, а затем ехать без резких ускорений, не раскручивая мотор свыше 2 000 об/мин, до тех пор, пока двигатель не прогреется до 80-90 градусов. (Именно такой метод прогрева нам рекомендовали специалисты сервисов официальных дилеров, в частности, Mazda и Volkswagen.)
В зимний сезон здравый смысл подсказывает нам, что, прежде чем отправиться в путь на автомобиле, мы изначально должны запустить двигатель и дать ему поработать на холостом ходу, т. е. до тех пор, пока мотор не прогреется. Но действительно ли это нужно? На этот счет существует много различных мнений, о чем автолюбители любят долго разглагольствовать и спорить часами. А на самом деле вопрос автомобилистами ставится интересный: нужно ли прогревать холодный двигатель, и особенно в зимний период времени? Оказывается, вопреки распространенному мнению, существует конкретный ответ: сам прогрев холодного двигателя перед поездкой никак не продлевает срок его службы. Вы удивлены?
Прочитав данную статью, вы будете знать, что длительный прогрев двигателя в зимнее время может привести к нехватке смазки внутри блока двигателя, а в результате частого прогрева двигателя зимой вы можете значительно понизить его ресурс из-за уменьшения качества смазки внутренних компонентов силового агрегата.
Если объяснить в двух словах, то двигатель внутреннего сгорания работает с использованием поршней, которые, в свою очередь, сжимают воздушно-топливную смесь (смесь воздуха и топлива) для последующего ее воспламенения свечой зажигания в камере сгорания. Воспламенение топлива - это малоконтролируемый мини-взрыв внутри камеры сгорания, в результате которого высвобождается энергия, как раз и «питающая» и приводящая в движение внутренние компоненты в двигателе.
Когда двигатель холодный, у бензина меньше шансов испаряться в достаточном количестве. Соответственно, получается, что при холодном моторе (например, после ночной стоянки автомобиля на улице в мороз) топливная смесь может оказаться не совсем подходящей для ее оптимального воспламенения.
Современные двигатели с электронным впрыском топлива имеют различные датчики, которые, в зависимости от температуры двигателя и от температуры на улице, подают сигнал блоку управления двигателем на дополнительный впрыск топлива в камеру сгорания. То есть, по сути, если в холодное время года бензин испаряется плохо, то электроника современного автомобиля автоматически подает на холодный двигатель в камеру сгорания больше топлива. И это будет происходить до тех пор, пока двигатель не прогреется до +4-5 градусов.
В итоге получается, что во время прогрева на холостом ходу двигателя в камеру сгорания попадает больше топлива, чем требуется тогда, когда мотор находится в прогретом состоянии. 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. Хотим напомнить, что бензин, являясь прекрасным растворителем, при запуске холодного мотора начинает быстро вымывать саму смазку двигателя со стенок цилиндров. Правда, с многими здесь можно согласиться, что в течение короткого прогрева двигателя на холостом ходу этот процесс вряд ли может сократить ресурс самого двигателя. Но если регулярно прогревать современный автомобиль как раньше, по старинке, то в течение длительного периода времени из-за постоянной нехватки внутри двигателя моторного масла ресурс его службы может существенно сократиться.
Например, от нехватки смазки в холодном двигателе страдают в первую очередь поршневые кольца и сами стенки цилиндров. Ведь из-за того, что излишний бензин, по сути, мгновенно растворяет , увеличивается выработка стенок цилиндров и поршневых колец.
Кроме всего не стоит забывать, что из-за увеличенной подачи топлива при прогреве двигателя существенно вырастает расход горючего.
Вот почему большинство автопроизводителей советуют в современных автомобилях не прогревать двигатель длительное время. Например, многие автомобильные компании рекомендуют водителям прогревать автомобиль прямо на ходу на небольших оборотах, а далее, как только мотор прогреется до 4 градусов, электроника автоматически переключит впрыск топлива в камеру сгорания двигателя на нормальное его значение. Кстати, возьмите на заметку, именно с этого момента в машине также снизится повышенный расход топлива, который обычно отмечается сразу после запуска холодного двигателя.
Обратите также внимание, что холостой ход на самом деле медленнее прогревает двигатель. Намного быстрее мотор может прогреться на ходу, в движении. Причем стоит отметить, что даже если спустя несколько минут после запуска холодного двигателя вовнутрь салона машины начнет поступать теплый воздух, это еще не означает, что двигатель автомобиля начал быстро прогреваться.
Идеальным, по мнению многих инженеров, является следующий алгоритм: запустить холодный двигатель, дать ему поработать 1-2 минуты (в это время можно очистить машину ото льда и снега) и только потом, на небольших оборотах, отправляться в путь. Правда, надо учитывать погодные условия: если на улице сильный мороз (более -10 градусов), то прогрев мотора на холостом ходу желательно увеличить как минимум вдвое.
Таким образом, из всего вышесказанного становится понятно, что не стоит безоговорочно прислушиваться к совету автопроизводителей, некоторые из которых в своих рекомендациях нередко заявляют, что двигатель вообще не нужно прогревать. Просто нужно помнить, что трогаться сразу после запуска автомобиля в зимнее время чревато для мотора лишней нагрузкой.
Но и затягивать холостой ход двигателя во время прогрева также не стоит. Мы уже сказали, что для этого достаточно 1-2 минуты (при небольшом морозе), затем можно плавно и медленно трогаться, двигаясь на небольших оборотах. Для полного прогрева двигателя автомобиля во время движения, в зависимости от температуры воздуха, потребуется всего в среднем от 5 до 15 минут.
Откуда же взялся миф, что перед поездкой нужно всегда прогревать двигатель до рабочей температуры?
Прогрев двигателя до рабочей температуры в былые годы был обязателен для всех автомобилей, оснащенных карбюраторной системой впрыска. Напомним, что карбюратор в старых машинах смешивал бензин и воздух, создавая, тем самым, топливную смесь для двигателя. К сожалению, карбюратор не имел датчиков, которые есть сегодня во всех современных автомобилях с электронной системой впрыска. Соответственно, из-за отсутствия датчиков в карбюраторных машинах во время прогрева автомобиля количество топлива, смешиваемого с кислородом, не регулировалось. В результате, чтобы отправиться в путь на старой машине в зимнее время, необходимо было полностью прогреть мотор до рабочей температуры.
Вот почему до сих пор существует устойчивый миф, что все автомобили (даже новые) непременно нужно полностью прогревать перед эксплуатацией зимой.
Но если вы не являетесь владельцем старой карбюраторной машины, то вам нет никакой необходимости полностью прогревать свой автомобиль перед поездкой. Лучше всего будет, если вы после запуска двигателя дадите ему несколько минут, чтобы набрать небольшую температуру, а далее уже отправитесь в дорогу.
Не повредит ли движение на непрогретой машине гидроусилителю?
А как быть с гидроусилителем? Ведь он также использует смазку для работы рулевого усилителя и на морозе тоже имеет свойство замерзать. Как быть, если долго автомобиль прогревать нельзя, а ехать с непрогретым гидроусилителем тоже опасно?
На самом деле это не является проблемой, поскольку трансмиссионное масло гидроусилителя прогревается очень быстро. Да, конечно, в первую минуту после запуска холодной машины зимой руль будет очень тяжелым, ведь в гидроусилителе при холоде масло будет густое. Но после того как вы тронетесь с места и проедете всего 1-2 минуты, рулевое колесо станет легким и трансмиссионное масло гидроусилителя полностью прогреется.
Единственное, в первые минуты движения машины вам не стоит делать рулевым колесом резких движений, надо быть осторожным, так как руль в это время будет тяжелым. Кстати, если вы будете долго греть автомобиль на холостом ходу, то не рассчитывайте на быстрый прогрев жидкости в гидроусилителе. Особенно тогда, когда во время прогрева вы не двигаете рулем. Дело тут в том, что из-за отсутствия движения рулевого колеса насос гидроусилителя не качает нужное количество жидкости и, соответственно, сам процесс прогрева трансмиссионного масла гидроусилителя будет идти очень медленно.
Возможно советы не прогревать любые автомобили - это чей-то заговор?
Существует мнение (особенно среди многих автолюбителей, а не среди профессионалов), что рекомендации автопроизводителей по поводу необязательного прогрева двигателя после его запуска - это не что иное, как глобальный заговор самих автопроизводителей, направленный против всех автовладельцев транспортных средств с целью уменьшения сроков владения автомобилями из-за преждевременного выхода из строя самих силовых агрегатов. Конечно же, эта версия не выдерживает никакой критики.
Подумайте хорошенько, зачем это производителям автомобилей? Даже если допустить, что им это как раз и было нужно, то вряд ли таким образом они пытались бы уменьшить ресурс у своей автопродукции. Ведь существует множество других, причем менее заметных, способов сократить ресурс пробега автомобилей.
Ещё лет тридцать назад необходимость в прогреве двигателя зимой никем не оспаривалась. В мире доминировали автомобили с карбюраторным двигателем, для которых прогрев был жизненно необходим. С появлением инжектора в моду среди автомобилистов вошёл принцип «сел и поехал». Автопроизводители такой подход поддерживают и даже пропагандируют, настойчиво уверяя в техническом совершенстве современных двигателей. Однако остаются водители, которые верны старым принципам.
Немного из теории двигателей
Автомобильный двигатель, несмотря на научно-технические достижения, принципиально не изменился. Так считают сторонники обязательного прогрева. Двигатель представляет собой набор трущихся деталей, взаимодействие которых невозможно без смазки. Недостаток и (или) плохое качество масла увеличивают трение между деталями, что в крайнем случае ведёт к заклиниванию механизмов. В работающем двигателе масло циркулирует в блоке цилиндров через полости, каналы и трубки. После остановки мотора масло стекает в нижнюю часть - поддон картера.
При запуске двигателя масло под давлением работающего насоса распределяется по блоку цилиндров, но этот процесс идёт неравномерно. Нижние механизмы, например, коленвал получают смазку раньше, верхняя зона наполняется маслом секунд через тридцать. Но так протекает процесс в нормальных условиях. При минусовой температуре масло теряет вязкость, и циркуляция смазки в блоке цилиндров замедляется.
Для качественной смазки масло должно охватывать все компоненты двигателя
Компенсировать этот негативный момент поможет только прогрев, а его продолжительность будет зависеть от конкретных температурных условий. По мере разогрева двигателя циркуляция масла улучшится, но оптимальных значений достигнет только на рабочих оборотах при движении автомобиля. Поэтому нормальной практикой считаются короткий прогрев на холостом ходу в течение 1–2 минут и начало движения в щадящем режиме.
Водительская практика
Несмотря на простую теорию, объясняющую работу двигателя при запуске, на практике автомобилисты придерживаются весьма разных подходов к прогреву. Одни стартуют сразу; другие греют машину 2–3 минуты; третьи «кочегарятся» по полчаса. При этом каждый водитель, как ему кажется, имеет единственно правильную позицию и готов отстаивать эту правоту часами.
Аргументы против прогрева
Противники прогрева в основном применяют следующие доводы:
- Инжекторный двигатель - высокотехнологичное изделие. Электронный блок управления сразу подбирает нужный режим работы двигателя исходя из температурных условий.
- Преждевременный износ. При прогреве двигателя, в первые минуты после запуска, в цилиндры подаётся сильно обогащенная воздушно-топливная смесь, что приводит к образованию нагара на свечах зажигания и поршнях.
- Дополнительный расход топлива на прогрев.
- При работе двигателя на холостом ходу токсичность отработанных газов выше, чем в движении.
- Инструкции по эксплуатации автомобилей ничего не говорят о необходимости прогрева.
Чрезмерные выбросы выхлопных газов в зимнее время вряд ли порадуют жителей больших городов
Аргументы за прогрев
Не меньше доводов приводят и любители «погреться»:
- Регулярный прогрев продлевает срок жизни двигателя.
- Прогретая машина позволяет водителю комфортнее чувствовать себя за рулём.
- Замёрзшие стёкла отогреваются только при длительном прогреве.
- Снижается расход бензина при движении.
- Лучше прогревается коробка передач.
Сторонникам чересчур усердного прогревания двигателя наверняка пригодится автоодеяло
В конечном итоге прогревать машину или нет - выбор каждого водителя. Специалисты же советуют всё же уделять время прогреву, но делать это в течение лишь 3–5 минут. При этом движение нужно начинать в щадящем режиме, не нагружая мотор максимальными оборотами.
Личное мнение автора - греть машину нужно. Свою порцию негативных факторов машина успеет получить в автомобильных пробках. И холостой прогрев в течение 5–10 минут вряд ли ухудшит состояние двигателя. А вот хорошо разогретый автомобиль повысит удовольствие от вождения.
В потоке разноречивых мнений российскому автовладельцу сложно сделать правильный выбор. В ряде стран мира работа двигателя на холостом ходу ограничена законодательно по экологическим соображениям. В России это пока частный вопрос автомобилиста. Но какой бы выбор ни сделал водитель, важно помнить о людях, которые живут рядом.
Полностью прогретым мотор будет тогда, когда все его детали и рабочие жидкости выйдут на рабочие температуры, то есть при фиксированном режиме работы перестанут меняться. Быстрее всего прогревается охлаждающая жидкость - это тот процесс, который мы видим по изменению положения стрелки на указателе температуры. С ней же прогреваются детали верхней части двигателя (поршни, цилиндры, головка) - темп практически тот же. А вот масло в поддоне греется значительно медленнее. Откуда это видно? У кого есть бортовой компьютер, замечал, наверное, что даже после достижения нормальной температуры охлаждающей жидкости расход топлива на холостых может еще какое-то время уменьшаться. Это как раз и связано с медленным прогревом масла. И наконец, дольше всего греется нейтрализатор, а вместе с ним выходит на рабочий уровень токсичность отработавших газов. Но все скорости прогрева зависят от режима работы двигателя.
СОПРОТИВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЮ
Почему мотору не нравится мороз? Главная причина в том, что любое моторное масло густеет на холоде. А при определенных температурах вообще может перестать течь. Минеральные масла - уже при минус 20…25 °С, лучшие синтетики - при минус 45…55 °С. В итоге узлы трения работают «всухую», резко возрастают мощности механических потерь, которые требуют лишнего бензина. Но когда мотор быстрее выйдет на нормальный уровень механических потерь? Если стоять и греться или если сразу после пуска отправиться в дорогу? Это даст ответ на вопрос об экономии - ведь лишние потери требуют дополнительного топлива.
Проверим, сколько топлива скушает обычный впрысковый двигатель при одинаковых пробегах, но разных алгоритмах прогрева. Немного о пациенте. Чистый «европеец» 2005 года выпуска, 1,6 л рабочего объема, заявлен как Евро-4. Всю сознательную жизнь провел в России, но, кроме технического обслуживания, ничего в нем не делалось. Итак, три программы прогрева. Первый вариант - «дедовский»: полностью прогреть мотор и только после этого поехать. Второй - согласно инструкциям современных автомобилей: «пустил и поехал». А третий - это тот, который чаще всего можно встретить: завелись, смахнули снег, помахали лопатой (в общем - потянули время), а догреваем машину уже в поездке. На улице - минус 15. Аккумулятор хороший, в поддоне - дорогая синтетика. Пробег - от стоянки до работы: это около 5 километров, причем без пробок! Помечтать-то можно…
Итак, вариант 1. Пускаемся. Стрелка тахометра устанавливается на отметке «1200», компьютер показывает мгновенный расход топлива 2,5 л/ч. Через минуту расход снижается до 1,9 л, через 10 минут - до 0,9 л. Тогда же видимые изменения на бортовом компьютере заканчиваются - стрелка на указателе температуры не доползает даже до 50 градусов и встает намертво. Для надежности ждем еще 10 минут - расход топлива уменьшается до 0,8 л/ч, что пока больше, чем обычные 0,6, наблюдаемые при полном прогреве всего мотора. Лучшего результата достичь не удается - поехали! Едем на фиксированном режиме, третья передача, 50 км/ч, светофоров по дороге нет. Расход по компьютеру - 6,4…6,6 л/100 км. Всего потратили на прогрев 0,45 л, на дорогу - около 0,33 л. Итого - около 0,8 литра.
Вариант 2 - сели, завелись и сразу поехали. Машине это не очень понравилось, и она для начала выдала расход больше 10 л. Потом он начал быстро снижаться, но из-за короткого заезда до прежних 6,5 так и не дополз - остановился на 6,8 л. Итого израсходовали всего 0,45 л. Плюс экономия 20 минут драгоценного времени. Экономия, вроде, есть, но внушительной она кажется только на малых пробегах.
Вариант 3 - после пуска грели мотор 5 минут, пока отскребали лед со стекол. Стартовали с расхода на холостых 1,3 л/ч. Начало пробега ознаменовалось цифрой 7,6 л/100 км, к концу заезда вернулись на 6,6. Итого с учетом пробега - 0,55 л. Лучше, чем в первом варианте, но немного хуже, чем во втором.
УДАР ПО ЭКОЛОГИИ
Понятно, что нежелание автопроизводителей греть автомобиль вызвано вовсе не заботой о нашем кошельке. Главный аргумент - экология. Ведь современные нормы токсичности Евро-4 и выше накладывают жесткие ограничения на содержание токсических компонентов на пусковых режимах и в период прогрева. Вот и посмотрим, что будет с токсичностью до нейтрализатора (на профессиональном сленге она называется «сырой») и после (это «сухая» токсичность).
Итак, «сырая» токсичность при холодном пуске очень большая. Причина - необходимость резкого обогащения топливовоздушной смеси. Топливо должно быть испаренным, а при большом «минусе» на улице испаряться оно не очень-то и хочет. Да и воздух в цилиндры поступает холодный, плотный. Значит, чтобы компенсировать малую испаряемость топлива и низкую температуру воздуха, надо лить бензина значительно больше. А то, что не испарилось или испарилось уже в процесс , летит в трубу. «ЦеО» и «ЦеАши» - ну очень большие! И давить их должны каталитические нейтрализаторы. Но беда большинства современных нейтрализаторов в том, что они работают эффективно только в узком диапазоне температур и состава смеси. Температура должна быть высокой, а состав смеси - стехиометрическим, то есть воздуха в ней должно быть ровно столько, сколько необходимо для полного сгорания топлива. В противном случае эффективность резко падает.
Любопытно, что при низких температурах в процессе прогрева за нейтрализатором может наблюдаться более высокая концентрация токсических компонентов, чем на входе! Откуда? Скорее всего, это парит несгоревший на первых пусковых циклах бензин - он «садится» на сотах активного элемента катализатора. По мере его разогрева эффективность работы растет, и, наконец, горячий катализатор при рабочем составе смеси давит практически всю токсичность. Иными словами, на пусковых режимах и при прогреве, если не используется современный катализатор с внешним подогревом, токсичность двигателя с нейтрализатором не слишком будет отличаться от его более раннего собрата, такового не имеющего. Потому главная задача - как можно быстрее вывести температуру активной зоны катализатора в рабочий диапазон.
Нейтрализатор греется от потока отработавших газов, и тем быстрее, чем больше их расход и температура. Но когда процесс в нем пошел, он начинает разогреваться и сам - дожигание токсических компонентов идет с выделением энергии. Поэтому температура в активной зоне работающего катализатора выше, чем у отработавших газов. И наш эксперимент показал, что даже при нормальной температуре в боксе, на режиме минимальных оборотов холостого хода, нейтрализатор не выходит на рабочий режим! Тем более на морозе. Поэтому подавить токсичность на режиме прогрева, если греть мотор на стоянке, не получится: значит, надо двигаться.
А какова разница в выбросах ? Начальное содержание СН очень высоко, под 1000 ppm, что, впрочем, ожидаемо. По мере прогрева мотора оно начинает медленно снижаться. Но даже после 20 минут прогрева, когда температура охлаждающей жидкости уже вышла на рабочий уровень, содержание остаточных углеводородов остается высоким - около 180 ppm. -то прогрелся, а вот нейтрализатор холодный, работает неэффективно.
Теперь пробуем погреть мотор сразу под нагрузкой, моделируя второй вариант прогрева. Начало - то же, но темпы другие: под конец заезда на выходе фиксировалось где-то 15…20 ppm. Нейтрализатор заработал! Вроде бы ответ есть…
Но не все так просто! Мы смотрели относительные концентрации токсических компонентов, а дышим-то мы их абсолютными значениями, то есть не «пи-пи-эмами», а граммами и килограммами! То есть эти концентрации надо умножить на расход отработавших газов. На холостых при прогреве он составлял около 15 кг/ч, а вот при движении, если брать в среднем, будет около 80! Множим одно на другое и получаем: при прогреве на стоянке, вместе с дальнейшей дорогой, мы наградили природу количеством граммов остаточных углеводородов, большим практически в два раза, чем при движении сразу после пуска (4,5 грамма против 2,8).
А вот третий вариант - когда мы немного погрелись, а потом поехали - дал еще большее снижение абсолютного выброса СН: до 2,1 грамма. Кстати, в этом варианте при движении за 5 км пути мы выбросили чуть больше грамма СН, что близко к нормам Евро-4.
Цифры весьма показательны и в целом понятны. При движении на холодном моторе мы достаточно долго работаем на высокой токсичности, при этом расходы отработавших газов большие. Да и обдув нейтрализатора холодным воздухом при движении тоже тормозит его прогрев. При прогреве на стоянке нейтрализатор так и не выходит на штатный режим, но зато при начале движения на больших расходах быстрее начинает эффективно гасить токсичность. А при коротком начальном прогреве мотор и на стоянке не успевает изрядно «навредить», и при прогреве в движении работает значительно лучше: ведь он уже набрал какую-то температуру. Вот и результат.
Но что мы не учли. Смердящий на стоянке автомобиль окутывает облаком дыма пространство вокруг себя, и там жить противно… А движущийся как бы размывает свое «добро» по пространству. Глобально - получается сопоставимо, а в отдельно взятой точке - ущерб от одного движущегося автомобиля в разы меньше. Но ведь на стоянке одновременно пыхтит один-два экипажа, а по дороге их ползет толпы…
СМЕРТЬ МОТОРУ…
О том, что при пуске и прогреве резко растет , не писал только ленивый. Не так давно бородатый профессор с экрана убеждал народ, что один холодный пуск равен 100 км пробега! Ему, конечно, виднее, только мы никогда не стали бы давать подобных ТОЧНЫХ цифр - они совсем разные. И моторы разные, и температуры за бортом, и масла, залитые в поддон, да и пробег, с которым сравнивают, тоже может быть либо за городом, либо в городских пробках. Поэтому, на наш взгляд, справедливее эквивалент от 20 до 200 км: главное - тенденция. И важно, что движение без прогрева не дает деталям двигателя подготовиться к приему больших нагрузок. Им приходится плохо - и не только подшипникам.Есть в моторе такая деталь - поршень, а у него на боковой поверхности нарезаны канавки, чтобы поршневые кольца ставить. Так вот, эти канавки наиболее чувствительны к нагрузкам и первыми разрушаются, когда те становятся чрезмерными. И здесь именно такая ситуация. Если сразу стартовать да еще побуксовать малость, выбираясь из сугроба , нагрузки на мотор станут сразу большими. Тепловые потоки от рабочего тела разогревают днище поршня быстро, а зона канавок касается холодного цилиндра, который чуть теплее антифриза. Возникают большие перепады температур, и с ними - запредельные напряжения. А поршень без канавок - уже не поршень… И чем лучше прогрет двигатель, тем меньше опасность такой беды.
А что же автопроизводители? Они все знают, но их, честно говоря, не волнует. Мотор должен отходить гарантийный срок, затем быть продан и отправлен куда-нибудь в третий мир. Иначе рынок затоварится. Оттуда и пляшут рекомендации - экология первична, экономия тоже где-то там, а ресурс - кому он интересен?
ВСЕ-ТАКИ ГРЕТЬ!
Мы считаем, что именно третий вариант является наиболее предпочтительным. И по экономии топлива он приемлем, а по токсичности - вообще лучший. Предварительно подогретый двигатель готов принимать нагрузки и хорошо защищен от износа. Кстати, фактически мы чаще всего и следуем этой рекомендации: мотор греется, пока отскребаются стекла и сметается снег…И еще… Вдруг придется резко газануть на совсем холодном моторе - мало ли, как сложится обстановка на дороге? И вот тут несложно влететь в совсем плохую ситуацию - клапаны могут зависнуть и встретиться с поршнем, или провернутся вкладыши
