инфа про давление в системе охлаждения
Не секрет, что на работающем двигателе в системе охлаждения создается избыточное давление. В bmw e39 система охлаждения нормально функционируя имеет рабочее давление до 2.0 бар это почти 2 атмосферы. 1 бар = 0.98 атмосферы. Не мало да?
Начнем по порядку: Как вы думаете для чего в системе охлаждения создается давление?
Ладно ладно не буду томить и заставлять искать :P.
Давление в системе охлаждения создается как дополнительная мера препятствия закипания жидкости в системе охлаждения.
Дело в том что всем известно вода закипает при 100 градусах цельсия. Но вот далеко не все уже знают что вода может очень сильно менять свою точку кипения.
Вода при давлении в 2.0 атмосферы закипит уже не при 100 привычных градусах, а при 119 градусах цельсия. Не плохая разница да?
А если еще и учитывать что у нас залит хороший антифриз (в бмв заливайте только антифриз) температура кипения антифриза порядка 107-108 градусов цельсия. Итого если грубо взять и сложить получим что-то около 126-127 градусов температура кипения жидкости в системе охлаждения бмв е39 (bmw e39)
Именно поэтому градуировка шкалы в бмв е39 идет следующим образом
0 — 50 градусов — синяя зона
51 — 86 (87) градусов — зона выхода на рабочую температуру
88 — 93 градуса — идеальная рабочая температура двигателей бмв е39 (исключая bmw e39 535i и 540i для них эта температура 95-100 градусов цельсия)
94 — 115 градусов допустимая рабочая температура bmw 5 e39. Но с температурой выше 100 градусов уже нужно быть внимательным.
116 градусов и выше перегрев двигателя уже сидит рядом на пассажирском сиденье. После 115 градусов стрелка уже стремится к красной зоне.
Как посмотреть температуру двигателя через сервисное меню бмв е39 смотреть в 7-м тесте.
Можно ли на заведенном прогретом двигателе открывать крышку расширительного бачка?
Да можно.
Что может произойти?
Не аккуратно открывая можно получить ожог. ОЖ под давлением находиться и может обильно вылиться.
Если жидкость обильно выльется из системы охлаждения, то можно получить воздушную пробку, ее обязательно нужно будет прогнать перед дальнейшей эксплуатацией. Иначе можно перегреть двигатель и ремонт. Дорогой ремонт.
Если система охлаждения при открытии крышки будет нагрета до 116 градусов и больше, то можно и ожог получить при открытии крышки и двигатель перегреть, от туда истории про задиры. Но это считай уже когда перегретый двигатель и ты открываешь крышку, просто усугубишь положение вещей.
Если двигатель в полном порядке, то при аккуратном медленном открытии крышки ничего не произойдет, кроме спуска давления из системы охлаждения. Как только крышку закроешь назад давление постепенно восстановится.
Давление в охлаждающей системе: на что влияет и зачем нужно?
Большинство современных моделей авто укомплектованы двигателями внутреннего сгорания. Подобная конструкция далека от идеальной, поскольку большая часть произведенной энергии расходуется на удаление избыточного тепла от соприкасающихся деталей. Именно для этого в машинах предусмотрена установка специальной системы охлаждения. В ней в качестве охлаждающего реагента принято использовать специальную жидкость – тосол или антифриз. Данная жидкость циркулируя по системе выполняет охлаждение соответствующих агрегатов и препятствует чрезмерному нагреву трущихся деталей. О том, какое именно давление должно создаваться в системе охлаждения и как это происходит, разберемся в рамках данной статьи.
Как работает система?
Важно понимать, что в системе охлаждения двигателя специально никакое давление не создается. На силовые агрегаты автомобилей этот показатель не оказывает влияние. Для самого мотора крайне необходимо, чтобы все его составляющие были достаточно охлаждены. Как и любая другая жидкость, антифриз или тосол под воздействием высоких температур расширяются. В среднем показатель расширения охлаждающего реагента составляет 10-20%. Другими словами при циркуляции в системе уровень жидкости возрастает на эту величину и возникает давление. Жидкость, находящаяся в замкнутом герметичном контуре, давит на стенки радиаторов, патрубки и другие элементы внутри системы. Избыток давления в охлаждающей системе сбрасывается с помощью крышки расширительного бачка. Он, в свою очередь, при необходимости может подсасывать воздух из атмосферы в систему.
Каким должно быть давление?
В зависимости от марки автомобиля давление в системе будет разниться. Среднее значение этого параметра составляет 1,2-2 атм. В системе охлаждения оно меняется в зависимости от следующих причин:
Чрезмерное повышение давление может вывести из строя отдельные узлы системы. Как правило, выявить нарушение можно по таким признакам:
Если в процессе эксплуатации автомобиля данные нарушения периодически имеют место быть, то, скорее всего, неисправен предохранительный клапан. Устраняется такая неполадка путем замены пробки на радиаторе или расширительном бачке.
Почему важно поддерживать давление?
Поддерживать давление в охлаждающей системе важно по нескольким причинам. Во-первых наличие избыточного давления способствует повреждению компонентов системы, задействованных в ее работе. Высокое давление может привести к разрыву и деформациям многим из них, а это обойдется автомобилисту в довольно кругленькую сумму. Помимо уже сказанных выше последствий нарушение давления в системе может привести и к выходу из строя следующих деталей:
Иногда повышенное давление в системе приводит к неисправностям самого радиатора.
Смотрите видео о давлении в системе охлаждения:
Для чего нужно давление в системе охлаждения и нужно ли оно вообще
Давление в системе охлаждения автомобиля, и на что оно влияет – одна из популярных тем автомобильных интернет-холиваров, хотя по накалу страстей ей, конечно, далеко до «масляных тёрок» или дискуссий типа «греть – не греть». Тем не менее вопрос этот важный и интересный, и хотелось бы расставить в нем точки над i.
Температура кипения воды при атмосферном давлении – всем известные и каноничные 100 °С. Этиленгликолевого антифриза в тех же условиях – 105-107 °С. Но, поскольку при повышении давления температура кипения охлаждающей жидкости становится выше, в системе охлаждения двигателя целенаправленно создается давление около 1,2-1,5 атм. Благодаря этому предел кипения антифриза сдвигается к значениям 120-125 °С и даже выше, и «горячие» моторы (которых в последние 10 лет стало большинство) успешно поддерживают стабильную температуру без риска закипания охлаждающей жидкости в нормальных условиях.
Давление, превышающее атмосферное, – норма для систем охлаждения 99,9% современных двигателей. Его главная и единственная задача – обеспечить отсутствие кипения антифриза, если рабочая температура мотора выше, чем температура кипения охлаждающей жидкости при атмосферном давлении. Кипение порождает обильное парообразование, которое мешает лопастям помпы эффективно прокачивать жидкость, а пузырьки пара, встающие барьером между жидкостью и омываемой ей поверхностью, резко ухудшают теплоотвод. Два этих процесса тесно связаны, взаимно поддерживают друг друга и стремительно прогрессируют. Результат – быстрый перегрев двигателя, не сразу останавливающийся даже после глушения и по этой причине редко обходящийся совсем без последствий.
Собственно, рабочая температура двигателей внутреннего сгорания росла на протяжении всей их эволюции, и этот процесс продолжается и сейчас. Условно «этапы роста» можно обозначить так:
«80-85 °С» (давно ушедшие температурные характеристики, свойственные моторам середины ХХ века)
«95-105 °С» (характеристики, являющиеся нормой последние несколько десятилетий и по-прежнему актуальные для относительно простых двигателей)
«120-130 °С» (температуры, при которых работают самые продвинутые современные моторы, находящиеся на пике топливной экономичности и экологических норм)
Эти цифры – приблизительные, приведенные просто для понимания, о каких значениях идет речь. Встречаются и исключения, где «все наоборот», но они редки и лишь подтверждают правило.
Нас же сейчас интересует ранний период развития автопрома – те самые 80-85 °С. Как мы видим, эта температура ниже температуры кипения воды при атмосферном давлении, и тем более – ниже температуры кипения антифриза в тех же условиях. Стало быть, давление в системе охлаждения этим двигателям было не нужно? Совершенно верно – его там и не было! Староглиняные времена – эпоха моторов с открытой системой охлаждения! Пробки в радиаторах машин того периода, конечно же, были, но они не обеспечивали герметичность, а служили лишь для предотвращения разбрызгивания воды, когда автомобиль трясло на колдобинах. Все остальное не отличалось существенно от современных моторов: помпа так же крутилась и гнала своей крыльчаткой жидкость по кругу через рубашку двигателя и радиатор, а расширяющаяся при нагреве вода вытеснялась в компенсационный объем, которым служил верхний бачок не заполненного до конца радиатора.
Несмотря на приличную общую мощность, эти моторы работали в мягких условиях невысоких оборотов и небольшой мощности, снимаемой с каждого литра кубатуры. Блоки и головки были чугунными, массивными, с большими объемами масла в картерах, с крупными радиаторами и постоянно вращающимися крыльчатками охлаждения, установленными непосредственно на шкиве помпы или коленвала, без всяких термодатчиков и вискомуфт. Поэтому даже на максимальной нагрузке температура воды в системе охлаждения без давления не приближалась к ста градусам, и исправный мотор не кипел. И даже при начальной стадии неисправностей (не до конца открывающийся термостат, пониженный уровень жидкости, частично забитый радиатор и т. п.) проблема не вставала ребром сразу – у мотора имелся большой запас по «мясу», и довести его до изрыгания пара было не так-то просто.
Впрочем, обратной стороной медали и неотъемлемыми спутниками характеристик таких двигателей была топливная прожорливость и низкая экологичность. Эти два момента впоследствии потребовали проведения реформ в моторном инжиниринге, и двигатели стали уменьшаться в размерах, кушать меньше, отдавать с литра больше, а рабочая температура их возросла. Открытые системы охлаждения исчезли, уступив место герметичным – температура повысилась, и давление антифриза взяло на себя основную роль в защите его от закипания.
Соответственно, под капотом появилась такая деталь, как пробка расширительного бачка с тарированным клапаном, на который возлагалась большая ответственность – держать давление на строго обозначенном пределе. А при его превышении в случае неисправности в системе охлаждения – открываться и выпускать пар и антифриз наружу, дабы не полопались шланги и радиаторы.
Однако, несмотря на то что в работе системы охлаждения после внедрения давления ничего принципиально не изменилось, кроме смещения температуры в более высокую зону, многие автолюбители стали ошибочно считать давление необходимым условием для самых разных процессов. На автофорумах очень часто можно встретить высказывания, что если по причине неисправности или отсутствия пробки расширительного бачка в системе исчезнет давление, то не сможет нормально работать помпа, не откроется термостат, двигатель не наберет рабочую температуру (!) и тому подобные фантазии.
Это не так. Помпа гоняет жидкость и не знает, под каким она давлением или вообще без оного. На качество циркуляции влияет только целостность крыльчатки, натяжение ремня, чистота каналов в радиаторе и вязкость антифриза. Термостат открывается лишь от температуры охлаждающей жидкости и ни от чего иного. При достижении антифризом в зоне термостата температуры открытия термостата последний откроется, даже если помпа вообще не будет вращаться.Да, повышение рабочей температуры двигателей стало одним из неизбежных мероприятий, обеспечивающих современные требования к экологичности и экономичности. Но у системы охлаждения, работающей под давлением, имеются и два весьма существенных недостатка…
Первый – это повышенный риск утечек антифриза. Пока автомобиль новый, никаких проблем, разумеется, нет, но с возрастом в системе охлаждения начинают появляться слабые места. Ослабевают пружинные хомуты, теряют эластичность и покрываются трещинами резиновые патрубки. Пластиковые элементы (переходные соединители, штуцеры, корпуса термостатов и т. п.) становятся хрупкими и ломкими. А где тонко – там и рвется. Давление охлаждающей жидкости начинает выгонять ее наружу при первой же возможности. «Возрастная» система охлаждения непредсказуема в своих сюрпризах, цена которых весьма высока – если не «крякнет» от перегрева мотор, то уж на эвакуатор как минимум придется раскошелиться, поскольку без антифриза даже после остывания далеко не уедешь…
Второй недостаток отчасти является разновидностью первого. У современных моторов практически нет запаса по «мясу», куда ни ткни, не исключая и теплоемкость системы охлаждения. Повышенное давление ускоренно выгоняет антифриз на асфальт при появлении малейшей негерметичности, и там где старый мотор (даже с системой охлаждения, работающей под давлением, не говоря уже об открытой!) какое-то время держался бы, теряя жидкость постепенно, современный двигатель лишается ее опасными темпами. Вернее, темпы-то те же самые, но результат разный. Система охлаждения современного автомобиля B-класса вмещает вдвое меньше антифриза, чем даже у классического «жигуля», и если за полчаса каждый из автомобилей потеряет литр, то у первого это будет 10% потери, а у второго – уже 20%… Пропорционально падает «живучесть» машины, пропорционально же возрастает и риск последствий перегрева.
Можно ли с этим бороться? Можно, но сложно… «Газелисты» со стажем, к слову, могут припомнить достаточно массовую историю конца 90-х, когда качество сборки было таким, что победить утечки антифриза даже рукастым водилам не удавалось месяцами. И только приоткручивание пробки расширительного бачка и перевод системы охлаждения в режим «без давления» позволяло избавиться от бесконечных синих луж на асфальте поутру… Но такой трюк прокатывал лишь с древними ЗМЗ-шными движками, прародители которых как раз спокойно работали без давления воды.
На современных авто во избежание перегрева переводить герметичную систему охлаждения в открытый вариант, к сожалению, нельзя. Поэтому, приобретая машину с возрастом 7-10 лет и/или с большим пробегом, крайне желательно провести полную замену всей системы охлаждения – как минимум всех резиновых шлангов, хомутов, большинства пластиковых деталей (переходных соединительных патрубков между шлангами и т.п.), термостата и пробки расширительного бачка. Вот только даже с использованием приличного неоригинала подобная процедура оказывается весьма недешевой, и редкие покупатели подержанных авто решаются на подобные превентивные меры без явных поломок…
Опрос
А ваша система охлаждения в порядке?
Стоит ли снижать давление в системе жидкостного охлаждения двигателя?
Доброго времени суток всем читателям и случайно заглянувшим.
Сразу хочу предупредить, что я в этой области не специалист, хотя инженерное образование (электрическое) когда то получал) Мы изучали много чего, не связанного с электрикой, и преподаватели не заставляли нас зубрить, а учили находить, извлекать нужную информацию и делать правильные выводы. Вот и сейчас, спустя 25 лет, рискну сделать так, как учили. Еще хочу предупредить, что малым числом букаф мне обойтись вряд ли удастся, но я буду стараться излагать коротко и доступно.
Довольно часто встречаю на страницах Drive2 записи о замене крышки расширительного бачка. Причем ставят на двигатели серии N от дизеля. Вместо 200 (2.0 Бар) ставят 140 (1.4 Бар). Есть разные версии по поводу того, зачем это делается. Основная — чтобы не срывало патрубки и не трескались расширительные бачки, не текли радиаторы. Но как-то читал и такую, в которой изначально инженеры BMW планировали установить крышку расширительного бачка с клапаном сброса на 1.2 Бар. Поняли, что этого не достаточно, и спешно заменили на крышку в 2.0 Бар. Вы это серьезно? Первые горячие двигатели у BMW стали появляться в 90ые годы. Вы правда думаете, что их считали на коленке, что не было испытаний и т.п?
Не буду сейчас прославлять немецких инженеров и охаивать дядю Ваню из гаражей. Русских Левшей никто не отменял и они всегда будут, но Вы уверены, что их много и попали Вы именно к нему? Недавно пытался убедить человека вернуть крышку на 2.0 Бар и в очередной раз встретился с непониманием. Цитата: «Не очень понимаю, как влияет пробка. Почему-то из каждого утюга вещают, что нужна 140ая, иначе бачки, а потом и пуканы бахают :)»
Ну я утюгам не очень то верю и имею другую точку зрения на сей счет. И не подумайте, что это рассуждения на основе короткой статейки в википедии. Есть и практический опыт. Даже если не считать горячим двигатель от переднеприводного семейства ВАЗ (хотя они реально горячее, чем были заднеприводные), то за последние 20 лет в семье побывало несколько BMW, и все с горячими двигателями. Один из них (740 Е38 М62) только в наших руках пробежал более 400000 км. Условия эксплуатации были разные. Были и дальние поездки, и толкание в пробках на жаре, все было. Было и срывание патрубков с радиатора, и обламывание этих же патрубков, но крышка оставалась штатной. Я считаю, что если в системе охлаждения все исправно, то крышка на 2.0 Бар никаких проблем не вызовет (конечно, если сама крышка исправна). А если есть проблемы с системой охлаждения, то крышка, рассчитанная на более низкое давление, может только скрыть проблему на некоторое время, и в конечном итоге привести к более сложному и дорогостоящему ремонту.
Итак, зачем и какое давление нужно поддерживать в системе охлаждения двигателя? Думаю, никто спорить не будет, что это зависит от множества факторов. От конструкции, особенностей и условий эксплуатации двигателя и до состава охлаждающей жидкости. Вот, что об этом пишут в учебниках:
Вода, обладающая значительной теплоёмкостью, равной 4,186 кДж/кг-К, является наиболее распространённой охлаждающей жидкостью. Температура кипения воды, при нормальных условиях равная 100°С, уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря. Так, на высоте 2500 м над уровнем моря атмосферное давление составляет 74,7 кПа, а температура кипения воды 91°С. Следовательно для работы двигателя в высокогорных условиях допустимая температура воды в системе должна быть около 70°С. Для компенсации этого недостатка прибегают к герметизации системы жидкостного охлаждения и увеличению расчетного давления в ней. При повышении давления в системе жидкостного охлаждения до 200000 Па (1500 MMHg или 2 Бар) температура возрастает до 119°С. Применение герметизированной системы жидкостного охлаждения позволяет увеличить температурный перепад и повысить благодаря этому эффективность теплообменных процессов. Практически это ведет к снижению количества охлаждающей жидкости, уменьшению потребной поверхности радиатора и сокращению теплопотерь в системе охлаждения.
Давайте попробуем разобраться с этим на примере двигателя N62.
Начнем с того, что температура ОЖ в N62 может достигать 115°, и это еще не авария. Вы даже не узнаете, что температура повысилась. В лучшем случае заметите небольшое отклонение указателя температуры вправо (у кого этот указатель вообще есть). Сейчас кто-то начал мне возражать, мол, есть же холодный термостат и температура не должна достигать таких значений. Почти согласен. А что, если в системе охлаждения есть небольшая неисправность? Грязный радиатор, неработающий на полную мощность вентилятор охлаждения и т.п., а Вы стоите в пробке на жаре. Уверен, что с такой задачей не справится даже полностью открытый навсегда термостат. Холодный термостат поможет позже и реже достигать высоких температур, но сотворить чудо он не может.
Но вернемся к 115°. Представим, что крышка расширительного бачка установлена на 1.4 Бар и она честно поддерживает заданное давление. При давлении 1.4 Бар вода начинает кипеть на 110°. У нас не вода, а охлаждающая жидкость. И если она качественная и правильно разведена из концентрата, то это поднимет температуру кипения почти на 10°. Вам не кажется, что много если? А Вы знаете, что есть на рынке ОЖ с добавлением метанола и т.п., у которых температура закипания ниже, чем у воды? Даже если ОЖ правильная, на стенках цилиндра со стороны ОЖ уже образовываются пузырьки газа и начинается кавитация. Пузыри серьезно препятствуют удалению избыточного тепла и возникают зоны локального перегрева, а кавитация медленно, но верно, разрушает стенки цилиндра со стороны ОЖ.
Кто готов поручиться, что в конечном итоге это не приведет к задирам на стенках цилиндра раньше, чем с крышкой на 2.0 Бар? Но это еще не все. Кавитационные процессы начинают возникать и в насосе ОЖ.
И опять, лучше, чем написано в учебнике, мне мысль не выразить.
Одной из особенностей работы жидкостных насосов является образование паровоздушных пузырьков на линии всасывания насоса, когда статическое давление меньше давления парообразования. Образование паровоздушных пузырьков в лопаточном канале изменяет характер течения жидкости в нём и оказывает влияние на напорную характеристику насоса. Перемещение пузырьков в зону повышенного давления приводит к его «захлопыванию», сопровождающемуся шумом, и разрушению материала деталей насоса (явление кавитации). Давление, при котором возникает явление кавитации, определяется экспериментально и является одной из важных эксплуатационных характеристик насоса. При работе насоса в системе охлаждения необходимо обеспечить поддержание статического давления на входе в насос больше экспериментально определённого давления начала кавитации.
Следовательно, если принять 110° за температуру начала кипения при давлении в системе 1.4 Бар, то пузырьки на линии всасывания насоса ОЖ начнут образовываться еще раньше, так как статическое давление на линии всасывания насоса будет еще ниже. Это, в свою очередь, приведет к падению производительности насоса ОЖ, и как следствие, к еще большему перегреву.
Так что же хуже, треснувший расширительный бачок, сорванный патрубок, потекший радиатор или задранный цилиндр? Еще раз хочу отметить, что полностью исправный N62 (так же, как и М62) с штатной крышкой расширительного бачка на 2.0 Бар, при самом жестком издевательстве в жару (не на Бриллианте, есть другой автомобиль с этим двигателем) ни разу не подвел. Если случались поломки системы охлаждения, то они были следствием той или иной неисправности, или старости и износа элементов системы охлаждения. Тем же, кто категорически со мной не согласен, рекомендую перед тем, как кидать в меня какашками, хотя бы бегло просмотреть учебник, выдержки из которого я использовал в этой записи.
P.S. Прошло меньше суток с момента публикации записи, и я вынужден исправить неточность. Причем основной текст править не буду, чтобы было понятно, в чем неточность. Какое давление указано на крышке расширительного бачка, абсолютное или относительное? Честно признаюсь, что в момент написания думал абсолютное. Вернее, не задумывался над этим. Благодаря MrPerfekt и его комментариям, задумался. Получается, что совсем не логично указывать на крышке абсолютное давление. Но меняет ли это все кардинально? Думаю, нет. Если на крышке указано избыточное давление, то в системе с крышкой на 2.0 Бар будет поддерживаться давление 2.0 Бар плюс атмосферное. Значит, на уровне моря ОЖ в системе начнет закипать при температуре примерно 133°, а с крышкой 1.4 Бар при 126°. А что будет, если подняться на пару тысяч над уровнем моря? Опять же датчик читает температуру ОЖ в месте, где он установлен, а температура ОЖ непосредственно возле стенки цилиндра будет выше. Насос ОЖ так же не вращается с постоянной скоростью, а зависит от оборотов двигателя. С ростом оборотов насоса падает давление во всасывающем канале, а значит, возрастает вероятность кавитации. Если на крышке указано избыточное давление, это конечно немного отодвигает проблему, но не убирает ее полностью. В конечном итоге все сводится к доверию или недоверию проектировщикам. И если считать их некомпетентными, то зачем покупать их продукт? Готов признать, что случаются и ошибки, но они их исправляют, особенно критические. О чем свидетельствует периодическая замена деталей в каталогах. Мне кажется, если бы был просчет, то крышку расширительного бачка стали бы выпускать с другим давлением под тем же номером, как случилось, например, с термостатом. В любом случае, глубины моих знаний и понимания процессов не достаточно, чтобы делать вывод, поэтому я все же доверюсь инженерам BMW и оставлю крышку 2.0 Бар.
Всем здоровья, хорошего настроения и пусть двигатель вашего любимца обойдется без кавитации.