Дмитрий Заруцкий
Carpe diem, quam minimum credula postero!

Нужно ли прогревать двигатель зимой: физика процесса

Нужно ли прогревать двигатель зимой: физика процесса
Надо ли прогревать двигатель зимой © The Drive

Нужно ли прогревать двигатель автомобиля зимой? Шоферское сообщество оказалось разбитым на два лагеря с противоположными мнениями на этот счет. Причем, среди сторонников большинство аргументирует свою позицию чем-то в духе «деды грели – и мы будем», а среди противников – «производитель не требует, значит не надо».

Лишь немногие углубляются в научные размышления и отстаивают свою позицию с точки зрения физики. А так как ДВС – сложная система, то и физико-химических процессов внутри него параллельно протекает множество. В двух словах их не описать. Поэтому давайте попробуем разобраться, нужно ли прогревать автомобиль зимой, проанализировав, что там происходит внутри мотора при его холодном запуске.

Процессы, протекающие в двигателе после холодного старта

После запуска двигателя, вместе с коленчатым и распределительным(и) валами, начинают также работать насосы, прокачивающие топливо, масло и антифриз. Изначально, до достижения рабочих температур, их узлы и детали пребывают не в идеальном рабочем состоянии. Ведь все зазоры между ними спроектированы с учетом температурных расширений, для постоянной работы в нагретом состоянии.

В процессе сгорания топливо выделяет энергию, львиная доля которой (от 2/3) в виде тепла вылетает в выхлоп и передается деталям движка. Детали прогреваются, зазоры приходят в норму. Жидкости (масло, антифриз) становятся более «жидкими» (т.е. текучими), так как на морозе они густеют. Бензин, благодаря нагреву элементов топливной системы, эффективнее разбрызгивается форсунками, лучше испаряется и смешивается с воздухом для образования ТВС.

После прогрева, когда температура мотора достигает 60-90 градусов, масло и антифриз приобретают оптимальные кондиции, работая наилучшим образом. Бензин сгорает полностью, мотор может развивать максимально возможные мощность, момент и КПД. И все бы хорошо, но есть и нюансы.

Две стороны медали

В карбюраторных ДВС управление смесеобразованием было чисто механическим. Карбюратор с помощью жиклеров дозировал подачу бензина, а педаль газа управляла дросселем, который регулировал приток воздуха и интенсивность испарения топлива. В итоге, при холодном запуске стартеру приходилось «попотеть» для разгона движка. Ведь холодный бензин хуже испаряется, а его доза ограничена пропускной способностью жиклеров. Мотор заводился и работал ровно только после того, как детали камер сгорания немного прогревались за счет сжатия.

В современных ДВС с инжектором подачей топлива управляет электроника. Считывая показания различных датчиков (ДМРВ, лямбда, датчик кислорода и т.д.), ЭБУ дозирует топливо с помощью форсунок, пытаясь достичь оптимального соотношения воздуха и бензина (в идеале 14,7:1).

Но если бензин холодный, плохо испаряется и горит – на выходе получается слишком много несгоревшего кислорода. В некоторых моторах система «думает», что смесь бедная и увеличивает подачу бензина, для достижения стехиометрического соотношения. В итоге бензина слишком много, он не сгорает, и в первое время оседает по стенкам цилиндров.

Неиспаренный бензин может смывать масляную пленку © Forums (VWvortex)
Неиспаренный бензин может смывать масляную пленку © Forums (VWvortex)

Будучи хорошим растворителем, топливо смывает масляную пленку. А ведь масло, пока оно холодное, хуже течет, масляной помпе тяжелее прокачивать его в системе, обеспечивая смазку трущихся деталей. На выходе получается, что холодный инжекторный движок некоторое время работает с дефицитом смазки, ускоряющим износ деталей ЦПГ. Именно по этой причине некоторые производители авто указывают в руководствах по эксплуатации, что двигатель не нуждается в прогреве.

Стоит также учитывать, что в процессе прогрева двигатель авто работает на холостом ходу, с минимальной энергоотдачей. При этом он расходует мизер топлива, но и мощность на выходе никакая. Под нагрузкой обороты растут, расход бензина увеличивается, но и мощность (количество выделяемой энергии за единицу времени) поднимается. А чем больше выделяется энергии – тем скорее греются детали мотора.

График зависимости мощности (красный) от оборотов © Shareit-pc
График зависимости мощности (красный) от оборотов © Shareit-pc

Обороты насосов, прокачивающих масло и антифриз, часто напрямую зависят от скорости вращения коленвала. То есть, чем выше обороты мотора, тем быстрее циркулируют (и прогреваются) жидкости в нем. Прогреваясь, они отдают тепло деталям, обеспечивая равномерный их нагрев. А это еще один аргумент в копилку того, что под нагрузкой движок достигает рабочих температур быстрее, чем если прогревать его на холостом ходу.

С другой стороны, есть и негативные моменты. Если сразу после старта на морозе нажать «тапку в пол», движок начнет выделять много тепла, но жидкости первое время не смогут обеспечить своевременное его распределение. В итоге легкие алюминиевые поршни, шатуны, клапаны, сразу станут горячими, расширятся сильнее, а толстостенные цилиндры и головки будут намного холоднее и расширятся меньше. Трение увеличится, но масло будет прокачиваться «с натягом», пока не нагреется. Это скажется на ресурсе запчастей явно не лучшим образом.

"Давать жару" на холодном моторе не стоит © BuyaCar
"Давать жару" на холодном моторе не стоит © BuyaCar

Так надо ли греть двигатель зимой, или нет?

Как можно увидеть, в процессе прогрева холодного мотора автомобиля протекают как положительные, так и негативные явления. С одной стороны, без резких нагрузок мотору легче, тепло потихоньку распределяется, детали не испытывают чрезмерных стрессов, и поэтому стоит греть.

С другой – электроника может сыграть злую шутку, под нагрузкой тепло выделяется и распределяется быстрее, так что двигатель переживает стрессовый «переходный период» (пока температуры всех узлов не сменятся с отрицательных на положительные) меньше времени. А чем меньше стрессовое воздействие – тем меньше ускорение износа. Не зря ведь некоторые производители авто говорят, что прогрев не нужен.

Исходя из вышесказанного, сделать однозначный вывод, нужно ли прогревать автомобиль зимой, невозможно. Моторы разные, конструкция разная (у кого-то блок алюминиевый, а у кого-то чугунный), жидкости разные (один льет импортную синтетику, а другой – самую дешевую минералку без присадок), из-за чего все индивидуально.

Однозначно можно сказать лишь одно: не стоит сразу после запуска холодного двигателя сильно нагружать его. Резкие перепады температур точно не пойдут на пользу, так как сократят ресурс агрегата. Если машина стоит в снегу – не стоит газовать резко, пытаясь с пробуксовкой выехать из него. Пусть лучше уж чуть погудит на холостых, пока вы будете подчищать снег из-под колес или обметать стекла.

Можно прогреть мотор, пока чистите снег © Met Office
Можно прогреть мотор, пока чистите снег © Met Office

Не лишним будет прогреть двигатель устаревшего автомобиля, а также мотор, в который залиты дешевые жидкости. Ведь самые бюджетные масла и антифризы больше склонны к сгущению на холоде, и для выхода на оптимальные параметры работы с ними уходит больше времени.

Современным же моторам, заправленным хорошим синтетическим маслом и низкотемпературным антифризам, прогрев не обязателен. Если производитель говорит «не нужно» – значит, не нужно. Можно смело езжать сразу после запуска. Главное при этом не напрягать мотор, держать умеренные обороты.