Термостат на 60 градусов для автомобилей
О холодных термостатах. Что такое хорошо, и что такое плохо.
Ребята, умоляю, перед прочтением этой статьи, возьмите себя в руки, и хотя бы частично переварите прочитанное, перед тем как на правах диванных экспертов бросаться в комментарии, пытаясь защитить концерн BMW AG и инженерную мысль. Есть, что высказать по делу и с техническими аргументами — добро пожаловать.
Если вкратце о том, что же меня сподвигло — общая туманность этой темы. Народ разбился на два лагеря, условные названия которых «инженерам виднее» и «включаю собственную голову». И самое печальное, что наше комьюнити ведь далеко не самое плохое, среди владельцев е38 не так много быдла, у кого настолько мало ума, кто купил е38 в честь лихих 90х и считает себя крутым бандосом после просмотра к/ф «Бумер». У нас на драйве прилично ребят, кто не откажет тому, кому нужна помощь советом, или делом. И обидно, когда люди путаются в том, что такое хорошо, и что такое плохо. Давайте начинать. Здесь я не буду философствовать о вечном, с моей стороны будут только технические аргументы, которые имеют самое непосредственное отношение к этой теме. Я буду подробно останавливаться на многих вопросах, которые могут, на первый взгляд, иметь косвенное отношение к теме заголовка. Но они необходимы для того, чтобы понять причины. Ведь холодный термостат — это следствие.
Чтиво будет не самое легкое и увлекательное, но я и не претендую писать всякий бред с целью засветиться на главной странице драйва с хрен пойми чем, лишь бы ставили лойсы и подписывались на мой канал.
Приятного прочтения.
Всем привет.
Признаться, я не очень хочу разжевывать понятные, вроде, вещи, но уж больно насущной стала проблема. У нас начинается лето, температура растет, нам становится комфортнее, чего не скажешь о наших автомобилях. Вот несколько на то причин.
-Учащение процессов конденсации и испарения влаги внутри полостей (внутренняя часть дверей, полость фар, фонарей, пороги и тд).
-Ускорение процессов окисления (температура как катализатор).
-Частичное снижение мощности (включенный кондиционер а также снижение плотности всасываемого воздуха).
-Повышенная нагрузка на двигатель ввиду меньшего интервала температур (речь о системе температура двигателя-температура окружающей среды).
Как следует из названия темы, более подробно я остановлюсь на последнем.
Почему же двигателю тяжело именно летом? А потому, что по законам термодинамики (раздел называется «теплообмен»), чем меньше интервал температур, тем медленнее идет теплообмен. А у двигателя есть свои режимы, в которых достигается оптимальная работа. Остановимся чуть подробнее на этих пунктах.
Во-первых, давайте расставим точки над «и» в понятии «температура двигателя».
Глава I. Температура двигателя.
Абсолютное большинство считает, что речь идет о стрелке на приборке. Это не так. Ребята, это температура «охлаждающей жидкости в контуре». Температура двигателя — это температура его рабочих частей. В первую очередь, нас интересует температура поршня и рабочей поверхности цилиндра. Так вот эта температура уже через две минуты работы двигателя достигает 250 градусов на боковой части, и 300 градусов на поверхности поршня. Дабы не голословить, прикладываю термограмму вышедшего на режим поршня.
Рабочая температура стенок цилиндра колеблется от 100 градусов ближе к коленвалу, до 150 градусов ближе к верхней части.
Также, под рабочей температурой понимается температура коленвала, шатуна и остальных деталей, работа которых рассчитана на усадку в зазорах, которая обеспечивается температурным расширением.
Поршни наши делаются методом отливки, либо ковки, если это афтермаркет с замашками на форсирование, и состоят из силумина. 250-300 градусов их рабочая температура, при которой они себя нормально чувствуют. В точках перегрева она доходит до 350, что нормально, но не то, чтобы желательно. После 450 градусов они начинают размягчаться, что неизбежно приведет к выходу двигателя из строя. Точка плавления силумина находится в районе 580 градусах, и при достижении значения температуры в районе 470 градусов — в точке локального перегрева поршень повреждается ввиду высокого рабочего давления в цилиндре, которое является достаточным для деформации поршня. Такое явление наблюдалось в моем м52, который мне достался с первым поршнем, стекшим в поддон от перегрева.
Те, кто более-менее понимает процессы внутри двигателя, знает, что температура газов, остающихся после сгорания бензина переваливает далеко за тысячу, и даже за две в зависимости от октанового числа и пакета присадок бензина, которым мы пользуется. И если стенки цилиндра у нас почти полностью омываются охлаждающей жидкостью, которая помогает им справляться с такими условиями эксплуатации, то вот у поршней доля куда более тяжкая. 30% от их охлаждения берут на себя маслофорсунки (если они исправны и их струя настроена правильно), которые поливают днище поршня в тот момент, когда он уходит в НМТ, тем самым смазывая палец и его рабочую втулку, и охлаждая поршень. И то, происходит это только при достижении определенных оборотов, когда маслонасос качает давление, достаточное для открытия шарикового клапана в маслофорсунке. Почему так мало? А потому, что у поршня есть жаровой пояс, который достаточно толстый. Сделан он таким для обеспечения надежности работы при такой высокой температуре и давлении в камере сгорания. Посему теплопроводностью он не блещет, тем более, что масла на него подается всего ничего. Плюс ко всему, свою порцию масла от получает только приблизительно 120 градусов из 360 грудсов от поворота.
Остальные же 70% охлаждения приходятся на кольца. Я уже чувствую, как бомбит у наших экспертов и ведущих инженеров, которые уже выкрикивают «ты чо дурак штоле?» и рвутся к клавиатурам вершить правосудие. Так вот реально положение дел таково, что через полный контакт группы поршень-кольца-стенка цилиндра действительно происходит бОльшая часть его охлаждения ввиду непрерывного омывания стенки цилиндра прохладной (относительно рабочей температуры поршня) охлаждающей жидкостью, а также при том, что связка поршень-кольца-стенка находятся в непрерывном контакте в любом положении поршня, как в ВМТ, так и в НМТ, ровно так, как и стенка омывается по всей вертикали ее расположения в блоке (за исключением промежутков между цилиндрами, там она не протекает, ввиду чего у нас неполное омывание цилиндров, к сожалению). Плюс ко всему, охлаждающая жидкость у нас циркулирует, забирая тепло и отправляясь к радиатору, чтобы отдать его атмосфере, в то время как масло у нас особо деть его никуда не может, и еле-еле распределяет его в картере, когда стекает с поршня, не говоря уже про то, что коэффициент теплообмена у масла достаточно посредственный, плюс высокая удельная теплоемкость.
Внимательный читатель уже чувствует, как плавно я подбираюсь к важности температуры охлаждающей жидкости для, казалось бы, абсолютно другого процесса, именуемого «сгорание бензина».
Напомню закономерность. Чем выше интервал температур — тем быстрее протекает теплообмен. Рабочая температура масла в двигателе у нас в районе 120 градусов. Желательно сделать ее поменьше, градусов 80 для более эффективного теплообмена, снижения деградации и разваливания масляной структуры. Кто скажет, что типа холодное и будут задиры — вперед в любую лабораторию, где исследуют рабочие характеристики масла (качество задержания, проникающая способность, прочность масляной пленки и тд). Но сейчас не об этом.
Средняя поддерживаемая штатно температура охлаждающей жидкости лежит от 95 до 107 градусов в зависимости от модификации нашей е38. Термостаты открываются при 92 и 105 градусах соответственно. Это, бесспорно много. Вспоминаем то правило термодинамики, которое я пытаюсь до вас донести. Чем прохладнее будет охлаждайка, тем менее нагруженным будет двигатель, тем дольше он проработает без снижения характеристик.
Теперь подбираемся к очень похожей на кудахтанье фразе «инженерам виднее, они не глупые люди». Бесспорно, не глупые. Проблема вся в том, что у них были, во-первых, связаны руки потому, что они исполняли ТЗ (техническое задание), во-вторых, никто перед ними не ставил цели создать «вечный двигатель», на корню похоронив маркетинг. В-третьих, уже в 90ом году были проведены испытания, по результатам которых была выявлена бОльшая экологичность (меньше выбросов) при бОльших температурах. У меня затерялись результаты этих исследований, но разница в объеме выбросов была что-то в районе 10%, когда подняли температуру охлаждайки с 82 до 95 градусов. Целых 10%. Вау-вау. Зато вот ресурс упал на куда более значительную величину, как и мощность двигателя. В конечном счете, ТЗ было исполнено, подтверждено соответствие экологическим стандартам, проведены предварительные испытания, которые закончились добром на начало производства, после чего, собственно, оно и началось.
К примеру, некоторые м30 запросто проезжали миллион (!) километров без ребилда. Сразу же к народным аргументам.
-Там же чугуниевый блок!
Дальше что? У вас часто блоки прогорают, или что? 🙂
-У чугуна с кольцами коэффициент трения меньше, что ведет к пониженному износу!
Тот, кто говорит такое, просто бредит наяву. Рабочая стенка цилиндра силуминового блока с покрытием алюсил, например, даже в сухом виде настолько скользкая, что ее отверткой-то поцарапать ой как непросто. И кольцо по такой поверхности скользит куда лучше, что логично. Особо отмороженных прошу мне показать исследования, либо тесты, которые показали иные результаты. Если бы блоки у нас силуминовые проходили расточку ввиду эллиптической выработки в три раза чаще, чем менялись кольца, я бы еще в это поверил, а так как у нас проточка блока проходит зачастую реже, чем замена колец — это просто смешно и нелепо.
-Раньше двигатели делали лучше.
Нууу, объективно тут есть правда, но лишь часть. Сравним м30 и м52, например. У обоих кованные коленвалы, у обоих кованные шатуны, у обоих поршни без усиливающих вставок, у обоих неполное омывание цилиндров. Разница между ними состоит в материале блока (что, ровным счетом, вообще ничего не значит), системе ГРМ, архитектуры камеры сгорания, и температуре открытия термостата. Совпадение?
Кстати, более низкая удельная теплопроводность чугуна у нас вообще никак не роляла, это при всем при том, у м30 заметно меньше основной радиатор. Был там косяк с тем, что датчик температуры находился в самом конце цикла, и когда стрелка начинала падать — это уже значило, что настала полная жопа. Но это лирическое отступление.
К еще одному аргументу касательно разности ресурсов м52 и м30 можно отнести бОльшую степень сжатия у м52. От этого у нас не гнет клапана, не выпиливает направляйки и тд, но это, бесспорно ведет к повышенному тепловыделению при сгорании бензина. А у нас, при всем при этом, еще выше задрали предел открытия большого контура. Такой вот подход в современных реалиях.
Вот мы и подобрались к концу первой, самой тяжкой главы. Резюмируя вышесказанное: чем больше интервал температур — тем быстрее теплообмен. Чем быстрее теплообмен — тем более низкая рабочая температура деталей двигателя. Чем ниже рабочая температура деталей двигателя — тем ниже их нагруженность. Чем ниже нагрузка на детали — тем выше ресурс. Все просто. И не надо язвить типа ну налей азота, пусть остынет. Кстати, в автоспорте применяется такое явление, как создание двойного контура вокруг радиатора и интеркулера. Суть такая, что вокруг них формируется емкость, куда накидывается лед, позволяя снизить температуру охлаждайки/воздуха, тем самым упростив себе жизнь.
Глава II. Рабочее давление в системе охлаждения.
Законы физики у нас таковы, что трактуют зависимость объема от температуры. Чем выше температура — тем ниже плотность. Как следствие, больше занимаемый объем. Хоть жидкости у нас не особо работают на расширение и сжатие, но все же работают. И это становится заметно при значительных объемах оных в наших двигателях, радиаторе, и прочих элементах контура. Инженеры не глупые люди, и, зная это явление, оставили в расширительном бачке место для работы на расширение, и рекомендуют заливать антифриз до отметки KALT.
Здесь вот еще какой нюанс есть. Далеко не везде используется безводный антифриз, и далеко не в каждом антифризе весь состав содержится в виде устойчивого комплекса, который не разваливается при высокой температуре. Частицы воды, а также частицы составляющих пакета присадок, зачастую оказываются на границе раздела фаз «жидкость-газ», вследствие чего начинают «парить» (не вскипать!). От этого растет объем, следственно, растет давление. В качестве предохранителя у нас пробка с клапаном на 2 бар для бензиновых двигателей, на 1.4 бар на дизельных. К счастью, вода у нас при рабочем давлении не закипает при 100 градусах, как в чайнике, и жести с диким расширением и полным коллапсом системы у нас не происходит при штатных параметрах системы охлаждения.
Так вот, нашему пластику (фланцы радиатора, корпуса термостатов у м52, например), резиновым патрубкам, а также тонкостенным радиаторам в целом, это давление с температурой — не пришей кобыле хвост. Полимеру, из которого состоит пластик, и каучуку, из которого сделаны патрубки, хорошо при 20-30 градусах, вообще прекрасно. Конечно, они рассчитаны на работу при 100 градусах и 2 бар давления, но это означает лишь то, что они могут. Насколько долго — другой вопрос. И чем ниже эта температура и давление (в пределах разумного) — тем дольше они прослужат, и тем ниже вероятность аварийного выхода их строя. Конечно, все мы не настолько бичи, что не можем позволить себе новый патрубок за 700р. Я вот купил себе комплект силикона, цена которого превосходит эту сумму в более, чем 10 раз. Речь о том, что это запланированная замена. Многие из нашего комьюнити сталкивались с тем, что в дальней поездке (с семьей на отдых, на работу, по делам, путешествия, в конце концов), когда ты в долбенях от дома, и у тебя есть планы, у тебя обламывает пластиковый фланец, лопается патрубок, либо же сам радиатор. Да, это не дорого, купить новый. Но насколько сильно это гадит тебе жизнь. Ибо вообще не кстати. Посему, снижение рабочей температуры (а заодно и давления) — это, своего рода, гарант, что ты не попадешь в передрягу там, где это ну вот совсем не кстати.
Глава III. Мощность двигателя.
Это, конечно, совершенно невесомый аргумент, по сравнению с предыдущими, но не осветить его было бы неправильно.
Сейчас речь пойдет о наполняемости. Кто в теме — молодец, кто нет — поясню. Понятие «наполняемости» складывается из многих факторов. Там и продувка, и архитектура выпуска, архитектура камеры сгорания, архитектура впуска. Про ламинарность потока, про необходимое разряжение и газодинамику выхлопа я рассказывать в этой статье не буду. Ограничимся на температуре. Суть вот в чем. Чем выше температура воздуха — тем ниже его плотность. То есть, в одной единице объема, при разных температурах будет разное количество молекул воздуха. Условно, чем ниже температура воздуха, тем больше молекул влезет в литровую бутылку. У нас то же самое. Чем прохладнее воздух, тем больше его влезет в объем нашей камеры сгорания. И на больше количество воздуха, которое любезно зафиксировал наш МАФ и подкорректировал датчик температуры, наши форсы с удовольствием наливают больше бензина, дабы достичь заветной стехиометрии топливно-воздушной смеси. Летом температура воздуха выше, наши тачки тупеют, и где-то грустит один спиди-гонщик. Причиной этому не только температура воздуха в атмосфере, но и парник, который создают коллекторы под капотом (но сейчас не об этом), еще и горячая охлаждайка, которая заметно горячее и без того теплого воздуха. Конечно, в плане форсирования двигателя, этот прирост не шибко будет заметен (зато с лихвой будет заметна разница между ресурсами «холодного» и «горячего» высокофорсированного двигателя, ага), ибо впускной коллектор отделен от ГБЦ тоненькой прокладкой, и внутри камеры сгорания все равно тепло, ибо сама поверхность достаточно горячая, клапана, плюс остатки выхлопных газов ввиду того, что идеальной продувки на наши штатные дефорсированные двигателя не завезли. Однако же, понижение температуры ОЖ снизит разогрев всасываемого воздуха в момент контакта со стенками канала ГБЦ и самой камерой сгорания. Это факт. 100л/c, конечно, не будет. От силы, одна, зато эластичность станет немного выше. Стрелка тахометра не так лениво будет ползти к красной зоне.
Глава IV. Разбор полетов и противоречий.
Тут я прокомментирую самые частые заблуждения.
Вроде как, я все осветил, что хотел.
Могу добавить то, что на момент написания этой статьи, 30.06.2017, у меня самого стоит термостат 71с уже полгода. В случае, если снизойдет манна небесная, изменится стандартная модель, или будет третье пришествие, я дополню эту статью о причинах и следствиях.
Спасибо тем, кто дочитал до конца это уныние, и особая благодарность тем, кто въехал в суть.
Надеюсь, что хоть чем-то помог в этом споре, хотя все мы знаем, что переубеждать «опытных профессионалов», которые согласны с решениями инженеров, затея крайне сомнительная.
Напоследок снова крик души. Ребята, убедительно прошу, если есть что сказать по делу, с аргументами — добро пожаловать в комментарии. Хотя, я уже уверен, что пожалею, что не закрыл их. Тех же, для кого бнв — жемчужина инженерной мысли, и всякое дурачье с драйва и рядом не стояло с ними по интеллекту, и вообще сброд какой-то — пожалуйста, не надо тут жечь, если амбиций так много, а ума так мало.
Я сам по профессии инженер-химик, и уже не первый год. И я сам делаю свою машину, в том числе и двигатель, а не по советам «знакомых из автосервисов» оставляю им тачку, а так же живу по канонам их офигенных наставлений.
В этой статье я постарался быть максимально объективным, обосновывать все доводы с технической точки зрения. Я готов к дебатам, но, пожалуйста, давайте по делу и с доводами, иначе это все обо всем и ни о чем.
Опять про 60-85, про термостат и его замену. (А если точнее, неудачную замену..)
Anton_Mukhin
Участник
Доброго времени суток.
Так уж случилось, что с НГ начал мучаться с температурой. Двигатель прогревается минут 12-15, и это до 70 градусов, из печки дует не очень горячий воздух, до вентилятора можно нагреть только поддав газку.
Вопрос следующего плана, за 5 месяцев уже сменил второй термостат, первый был фирмы с названием на «W. «, второй который сегодня поставил BERT.
Что могу сказать, замена удовлетворения не принесла, как был диапазон от 60 до 85, так и остался. Кстати на 87 включается вентелятор. Термостат утром кипятил, замечено, что открываться он начинает от 89 градусов, полностью открыт на 96, закрытие происходит на 82, сейчас пойду старый достану и его кипять буду.
Есть несколько вариантов которые буду курить,
1. Термостат ориентируется особым образом, если нет то крышка передавливает его в открытом состоянии. (Рисок и схем установки не видел.)
2. Может быть у меня стоит неродная крышка термостата (та к которой патрубок идет).
3. Термостат нужно особым образом впердолить в его посадочное место (вроде встал без люфтов, правда с крышкой немного запарился при установке, может и сместил.)
За подсказки буду очень благодарен. Схема
PS. Кстати ни кто не знает как слить Антифриз, чтобы можно было повторно
использовать, а то чувствую, впереди еще не одно снятие установка, а терять на каждую по 200 р, не очень хочется.
С уважением,
Anton Mukhin
jafar2000
антирационализатор
Вадим-Лис
Просто заглянул
ObiVan
Просто заглянул
Anton_Mukhin
Участник
Если стоишь и мотор в районе 80-85, то у самой решетки больше 30 сек. руку не удержишь, см через 10 уже можно держать нормально.
Но если едешь, то т. падает и дует просто теплый.
Что еще заметил, после замены термостата печка стала заметно горячее, и в сервисе при установке старого термостата косо надели резиновое кольцо на крышку. Помпу меняли месяц назад, на оригинал.
Кстати про клапан, на Wahler есть стрелочка, на BERTe ее нет.
FORMUS
псих первогольфист
Вроде эта тема подходит для моего вопроса.
Не могу разобраться со своей системой охлаждения.
С недавних пор стала загораться красная «моргалка» перегрева.
Происходит это строго в определенный момент, когда стрелка указателя температуры доходит до середины, лампочка 1-2 секунды моргает, потом все нормально. Это происходит однократно, через 3-5 минут езды, как правило под нагрузкой на 3-5 передачах при сбросе газа. Стрелка указателя за середину практически не заваливается (на 2-3 мм максимум). Вентилятор радиатора включается. Поршневые газы вроде не пробивают в тосол, цвет нормальный, жидкость не уходит. Указатель вряд ли неисправен, т.к. четко видна системность в этом событии.
Мотор после капиталки (
Оракул
FORMUS
псих первогольфист
AKD2, огромное спасибо за подсказку, у вахлеров температура указана на корпусе.
Кста, на мой мотор по этке идут 2 термостата: на 87 и на 80 градусов
(указано «diesel industrial engine», как понимаю, для больших нагрузок).
Решил пока поездить так, а ближе к зиме вернуться к этому вопросу.
Пониженная температура конечно не хорошо, но не думаю что это сильно повлияет на износ ЦПГ и повышение расхода топлива, и будет способствовать большей надежности головки блока. Если это не так, то аргументируйте.
Если что где не так, негерметичность или трещинка, то это быстро проявится.
Какие термостаты бывают по температуре
Какие термостаты бывают по температуре. Устройство и принцип работы.
Любой автомобиль внутреннего сгорания должен охлаждаться. В противном случае он просто перегреется и выйдет из строя. А вы будете вынуждены тратить большую сумму, чтобы купить мотор. Стоит отметить, что охлаждение может быть разным. Но наибольшей популярностью пользуется охлаждение при помощи жидкости.
Если мотор охлаждается таким образом, то он оснащается специальным прибором – термостатом. От этой небольшой детали зависит очень много:
Если по какой-то причине он неисправен, то ваш мотор либо перегреется, либо, наоборот, его температура не поднимется выше 70 градусов.
Когда мотор холодный, то через него проходит антифриз (в некоторых случаях водители заливают тосол либо воду). Когда же температура поднимается до рабочей, то открывается специальный клапан.
С помощью термостата вы можете прогреть двигатель быстрее, что значительно уменьшит износ его деталей, и, соответственно, продлит срок службы. При этом сокращается количество вредных выхлопов, выбрасываемых в атмосферу.
Если вы хотите, то вы даже можете провести небольшой эксперимент, в ходе которого посмотрите, как он работает. Для этого его нужно положить в кастрюлю либо металлическое ведро и налить туда воду. Далее поставьте это на огонь и ждите, пока вода нагреется. По мере того как вода прогреется до определённой температуры, откроется клапан.
Сразу хотим сказать, что подобный эксперимент проводите только с новым термостатом, который вы в дальнейшем не будете устанавливать в машину.
Устройство и принцип работы
Классический термостат изготовлен из двух видов металлов:
Этот элемент работает за счёт цилиндра, расположенного со стороны двигателя. В нём находится шарик, изготовленный из воска. При нагреве он начинает плавиться, тем самым раскрывается клапан.
Материалом для шарика выбран именно воск, поскольку он способен расширяться, а под действием высоких температур он переходит из твёрдого состояния в жидкое.
Штырь вставлен в цилиндр с воском и соединён с клапаном. По мере того как воск начинает нагреваться и плавиться, то он расширяется и выдавливает штырь, который и открывает клапан. После того как клапан открылся, через радиатор начинает поступать антифриз. Когда вы выключаете двигатель, то он начинает остывать, и, соответственно, воск начинает застывать и постепенно становится твёрдым.
Градация по температуре открывания клапана
И вот мы подошли к главному: какие бывают термостаты по температуре. Стоит отметить, что на машинах, которые эксплуатируются в наших широтах, клапан должен открываться при 82 либо 88 градусах Цельсия. Правда, они непригодны для более жарких стран.
Дело в том, что на один и тот же двигатель могут устанавливаться разные термостаты, которые открываются при разных температурах. Чаще всего они делятся на 4 категории:
Дело в том, что выбор термостата зависит от того, в какой климатической зоне вы проживаете, или, точнее сказать, где эксплуатируется машина.
К примеру, если на машине эксплуатируемую в Африке, установить термостат, у которого клапан открывается при 82 градусах, то антифриз не успеет пройти по большому кругу. Из-за этого двигатель закипит практически мгновенно, и вы попросту не уедете даже со двора. Именно поэтому для одного и того же двигателя выпускается 4 вида термостатов, открывающихся при разных температурах. В Японии или Финляндии устанавливают те экземпляры, которые открываются при температуре 76 градусов. Северные страны чаще всего устанавливают (как говорилось выше) термостаты, открывающиеся при температуре 82 или 88 градусов. В жарких странах они должны открываться при температуре 92 градуса. Даже на отечественные Жигули идут термостаты трёх либо четырёх видов.
Заключение
Термостат хоть и маленькая деталь, но очень важный элемент любого двигателя. Если он плохо работает, то вы попросту не выедете со двора или задержитесь у обочины.