СМЕРТЬ МОТОРУ ГРІТИ ЧИ НЕ ГРІТИ СУЧАСНИЙ ДВИГУН (частина 2)
Повністю прогрітий мотор буде тоді, коли всі його деталі та робочі рідини вийдуть на робочі температури, тобто при фіксованому режимі роботи перестануть змінюватись. Найшвидше прогрівається охолоджувальна рідина – це той процес, який ми бачимо щодо зміни положення стрілки на вказівнику температури. З нею ж прогріваються деталі верхньої частини двигуна (поршні, циліндри, головка) – темп практично той самий. А ось олія в піддоні гріється значно повільніше. Звідки видно? У кого є бортовий комп'ютер, зауважував, напевно, що навіть після досягнення нормальної температури рідини, що охолоджує, витрата палива на холостих може ще якийсь час зменшуватися. Це якраз і пов'язане з повільним прогріванням олії. І нарешті, найдовше гріється нейтралізатор, а разом з ним виходить на робочий рівень токсичність газів, що відпрацювали. Але всі швидкості прогріву залежать від режиму роботи двигуна.
Чому мотору не подобається мороз? Головна причина в тому, що будь-яка моторна олія густішає на холоді. А за певних температур взагалі може перестати текти. Мінеральні олії – вже за мінус 20…25 °С, кращі синтетики – за мінус 45…55 °С. У результаті вузли тертя працюють "всуху", різко зростають потужності механічних втрат, які вимагають зайвого бензину. Але коли двигун швидше вийде на нормальний рівень механічних втрат? Якщо стояти і грітися або якщо одразу після пуску вирушити в дорогу? Це дасть відповідь на питання про економію – адже зайві втрати потребують додаткового палива.
Перевіримо, скільки палива з'їсть звичайний упорсковий двигун при однакових пробігах, але різних алгоритмах прогріву. Трохи про пацієнта. Чистий «європеєць» 2005 рокувипуску, 1,6 л робочого об'єму, заявлено як Євро-4. Все свідоме життя провів в Україні, але, крім технічного обслуговування, нічого в ньому не робилося. Отже, три програми прогріву. Перший варіант - "дідівський": повністю прогріти мотор і тільки після цього поїхати. Другий – згідно з інструкціями сучасних автомобілів: «пустив та поїхав». А третій – це той, який найчастіше можна зустріти: завелися, змахнули сніг, помахали лопатою (загалом – потягли час), а догріваємо машину вже у поїздці. На вулиці – мінус 15. Акумулятор гарний, у піддоні – дорога синтетика. Пробіг - від стоянки до роботи: це близько 5 кілометрів, причому без заторів! Мріяти можна…
Отже, варіант 1. Пускаємось. Стрілка тахометра встановлюється на позначці «1200», комп'ютер показує миттєву витрату палива 2,5 л/год. За хвилину витрата знижується до 1,9 л, через 10 хвилин – до 0,9 л. Тоді ж видимі зміни на бортовому комп'ютері закінчуються - стрілка на покажчику температури не доповзає навіть до 50 градусів і встає намертво. Для надійності чекаємо ще 10 хвилин - витрата палива зменшується до 0,8 л/год, що поки більше, ніж звичайні 0,6, що спостерігаються при повному прогріванні всього двигуна. Найкращого результату досягти не вдається – поїхали! Їдемо на фіксованому режимі, третя передача, 50 км/год, світлофорів дорогою немає. Витрата на комп'ютері – 6,4…6,6 л/100 км. Усього витратили на прогрів 0,45 л, на дорогу – близько 0,33 л. Разом - близько 0,8 літра.
Варіант 2 – сіли, завелися і одразу поїхали. Машині це не дуже сподобалося, і вона спершу видала витрату більше 10 л. Потім він почав швидко знижуватися, але через короткий заїзд до колишніх 6,5 так і не доповз - зупинився на 6,8 л. Разом витратили всього 0,45 л. Плюс економія 20 хвилин дорогоцінного часу. Економія начебто є, алезначною вона здається тільки на малих пробігах.
Варіант 3 - після пуску гріли мотор 5 хвилин, поки відскреб лід зі скла. Стартували з витрати на неодружених 1,3 л/год. Початок пробігу ознаменувався цифрою 7,6 л/100 км, до кінця заїзду повернулися на 6,6. Разом з урахуванням пробігу – 0,55 л. Краще, ніж у першому варіанті, але трохи гірше, ніж у другому. УДАР ПО ЕКОЛОГІЇ
Отже, «сира» токсичність при холодному запуску дуже велика. Причина – необхідність різкого збагачення паливоповітряної суміші. Паливо має бути випарованим, а при великому «мінусі» на вулиці випаровуватися воно не дуже й хоче. Та й повітря в циліндри надходить холодне, щільне. Отже, щоб компенсувати малу випаровуваність палива та низьку температуру повітря, треба лити бензину значно більше. А те, що не випарувалося чи випарувалося вже під час згоряння, летить у трубу. «ЦеО» і «ЦеАші» – дуже великі! І тиснути їх мають каталітичні нейтралізатори. Але біда більшості сучасних нейтралізаторів у тому, що вони працюють ефективно лише у вузькому діапазоні температур та складу суміші. Температура має бути високою, а склад суміші – стехіометричним, тобто повітря в ній має бути рівно стільки, скільки необхідно для повного згоряння палива. В іншому випадку ефективність різко падає. Цікаво, що при низьких температурах в процесі прогріву за нейтралізатором може спостерігатися вища концентрація токсичних компонентів, ніж на вході! Звідки? Швидше за все, це парить незгорілий на перших пускових циклах бензин - він "сідає" на стільниках активного елемента каталізатора. У міру його розігріву ефективність роботи зростає, і, нарешті, гарячий каталізатор при робочому складі суміші тисне практично всю токсичність. Іншими словами, на пускових режимах та при прогріві, якщо невикористовується сучасний каталізатор із зовнішнім підігрівом, токсичність двигуна з нейтралізатором не надто відрізнятиметься від його більш раннього побратима, такого не має. Тому головне завдання - якнайшвидше вивести температуру активної зони каталізатора в робочий діапазон.
Нейтралізатор гріється від потоку газів, що відпрацювали, і тим швидше, чим більше їх витрата і температура. Але коли процес у ньому пішов, він починає розігріватись і сам – допалювання токсичних компонентів йде із виділенням енергії. Тому температура в активній зоні працюючого каталізатора вище, ніж у газів, що відпрацювали. І наш експеримент показав, що навіть за нормальної температури в боксі, на режимі мінімальних оборотів холостого ходу, нейтралізатор не виходить на робочий режим! Тим паче на морозі. Тому придушити токсичність на режимі прогріву, якщо гріти двигун на стоянці, не вийде: отже, треба рухатися.
Тепер пробуємо погріти двигун відразу під навантаженням, моделюючи другий варіант прогріву. Початок – той самий, але темпи інші: під кінець заїзду на виході фіксувалося десь 15…20 ppm. Нейтралізатор заробив! Начебто відповідь є…
Але не все так просто! Ми дивилися відносні концентрації токсичних компонентів, а дихаємо ми їх абсолютними значеннями, тобто не пі-пі-емами, а грамами і кілограмами! Тобто ці концентрації треба помножити на витрату газів, що відпрацювали. На неодружених при прогріві він становив близько 15 кг/год, а от при русі, якщо брати в середньому, буде близько 80! Множимо одне на інше і отримуємо: при прогріванні на стоянці, разом з подальшою дорогою, ми нагородили природу кількістю грамів залишкових вуглеводнів, більшою практично вдвічі, ніж при русі відразу після пуску (4,5 грама проти 2,8).
А ось третій варіант – колими трохи погрілися, а потім поїхали – дав ще більше зниження абсолютного викиду СН: до 2,1 г. До речі, в цьому варіанті при русі за 5 км шляху ми викинули трохи більше грама СН, що близько до норм Євро-4. Цифри дуже показові і в цілому зрозумілі. При русі на холодному моторі ми досить довго працюємо на високій токсичності, при цьому витрати відпрацьованих газів великі. Та й обдув нейтралізатора холодним повітрям під час руху теж гальмує його прогрів. При прогріванні на стоянці нейтралізатор так і не виходить на штатний режим, зате на початку руху на великих витратах швидше починає ефективно гасити токсичність. А при короткому початковому прогріві мотор і на стоянці не встигає неабияк «нашкодити», і при прогріві в русі працює значно краще: адже він уже набрав якусь температуру. Ось результат.
Але що ми не врахували. Смердючий на стоянці автомобіль огортає хмарою диму простір навколо себе, і там жити гидко ... А рухається як би розмиває своє «добро» по простору. Глобально - виходить порівнянно, а в окремо взятій точці - збитки від одного автомобіля, що рухається, в рази менше. Але ж на стоянці одночасно пихкає один-два екіпажі, а по дорозі їх повзе юрби… СМЕРТЬ МОТОРУ…
Про те, що при пуску та прогріві різко зростає знос двигуна, не писав лише лінивий. Нещодавно бородатий професор з екрану переконував народ, що один холодний пуск дорівнює 100 км пробігу! Йому, звичайно, видніше, тільки ми ніколи не стали б давати подібних точних цифр – вони зовсім різні. І мотори різні, і температури за бортом, і масла, залиті в піддон, та й пробіг, з яким порівнюють, також може бути або за містом, або в міських пробках. Тому, на наш погляд, справедливіший еквівалент від 20 до 200 км: головне –тенденція. І важливо, що рух без прогріву не дає деталям двигуна підготуватись до прийому великих навантажень. Їм доводиться погано – і не лише підшипникам.
Є в моторі така деталь - поршень, а у нього на бічній поверхні нарізані канавки, щоб ставити поршневі кільця. Так от ці канавки найбільш чутливі до навантажень і першими руйнуються, коли ті стають надмірними. І тут саме така ситуація. Якщо відразу стартувати та ще побуксувати трохи, вибираючись із кучугури, навантаження на мотор стануть відразу більшими. Теплові потоки від робочого тіла розігрівають днище поршня швидко, а зона канавок стосується холодного циліндра, який трохи тепліший за антифриз. Виникають великі перепади температур, і з ними – поміркована напруга. А поршень без канавок – вже не поршень… І чим краще прогрітий двигун, тим менша небезпека такого лиха.
А що ж автовиробники? Вони всі знають, але ресурс мотора їх, щиро кажучи, не хвилює. Мотор повинен відходити гарантійний термін, потім бути проданий і відправлений кудись у третій світ. Інакше ринок затовариться. Звідти й танцюють рекомендації – екологія первинна, економія теж десь там, а ресурс – кому він цікавий?
Ми вважаємо, що саме третій варіант є найкращим. І щодо економії палива він прийнятний, а щодо токсичності – взагалі найкращий. Попередньо підігрітий двигун готовий приймати навантаження та добре захищений від зносу. До речі, фактично ми найчастіше і дотримуємося цієї рекомендації: мотор гріється, поки відскребається скло і змітається сніг.
І ще ... Раптом доведеться різко газонути на зовсім холодному моторі - мало, як складеться обстановка на дорозі? І ось тут нескладно влетіти в зовсім погану ситуацію - клапани можуть зависнути і зустрітися з поршнем, або перевернуть вкладишіколінчастого валу. А будь-яка СТО спише на неправильну експлуатацію двигуна. Отже – у гарантії відмовити! У багатьох моторів від таких ситуацій рятує відповідне блокування у програмі керування двигуном, але воно є не у всіх. А ось попередньо прогрітий мотор і такий знущання знесе без наслідків.
Загалом, гріємо! Тільки трохи і по-швидкому.