Повышенное давление в системе охлаждения — это вынужденная инженерная мера, а не прихоть производителей. Еще три десятилетия назад большинство моторов работало по открытой схеме: к радиатору подключался расширительный бачок с клапаном, и при нагреве антифриз естественным образом вытеснялся в него, а при остывании возвращался обратно. Такая конструкция не требовала высокого давления, и температура кипения жидкости была относительно низкой.
Сегодня двигатели функционируют по условно закрытой схеме. Теперь на входе в расширительный бачок установлен клапан, а на самом бачке — отсекающий элемент. Это привело к росту как рабочей температуры, так и давления в контуре. Система стала более герметичной, что позволило поднять порог кипения охлаждающей жидкости и улучшить отвод тепла от критически нагруженных деталей.
Как изменились стандарты работы двигателя
Примерно 15–20 лет назад нормальной рабочей температурой мотора считался диапазон 95–98 градусов Цельсия, а давление лишь незначительно превышало атмосферное. Никто специально не пытался его повышать — оно возникало естественно из-за нагрева остатков воздуха в системе. Сегодня разработчики подняли температуру до 110–130 градусов Цельсия. Принято считать, что нижний порог характерен для новых машин, а верхний уровень в +130 градусов — удел двигателей с пробегом более 100 тысяч километров. Соответственно, чем старше мотор, тем выше в нем давление. По современным нормам в системе охлаждения должно поддерживаться 1,1–1,3 бара.
Повышенное давление — частая причина жалоб автовладельцев. Многие не понимают, зачем нужно было поднимать температуру и давление. Причем претензии вполне обоснованны: это и утечки антифриза через трещины в патрубках, и подтекания на соединениях, и ускоренный износ резиновых элементов. Однако инженеры руководствовались не капризом, а объективной необходимостью.
Кстати, если вам интересна история других культовых автомобилей, советую прочитать про Lotus Esprit — историю культового авто Джеймса Бонда.
Сейчас блок и головка становятся более горячими. Возникает парадокс: чем выше давление в контуре охлаждения, тем эффективнее отводится тепло от стенок блока. Еще одно объяснение, которое можно встретить на форумах, заключается в компенсации раздутия гильз. Некоторые знатоки обоснованно полагают, что избыточное давление помогает удерживать гильзу, предотвращая ее деформацию.
Да, такой эффект существует, но только в блоках с мокрыми гильзами. Под действием горячих газов гильза распирается изнутри, и толщина стенки в срединной части часто уменьшается до нескольких миллиметров. Разорвать гильзу не должно, так как давление в камере сгорания в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке составляет буквально пару атмосфер. Таким образом, противодавление антифриза может частично компенсировать раздутие, но это актуально лишь для очень старых и изношенных моторов.
Борьба с кавитацией и защита экологии
Основная причина повышения давления охлаждающей жидкости — попытка предотвратить кавитацию. Если жидкость (вода или антифриз) нагреть до температуры, близкой к кипению, поток начнет закипать прямо в блоке из-за шероховатой поверхности внутренней части рубашки охлаждения. Снижение скорости потока потребовало бы увеличения размеров радиатора и блока на 20–40 процентов, что недопустимо. Поэтому крайне важно поднять давление жидкости.
Кавитация возникает везде, где перегретая жидкость движется быстро и обтекает поверхности с множеством острых и шероховатых участков. Кавитационное кипение — это когда мельчайшие микропузырьки пара не вырастают в крупные пузыри, а схлопываются на поверхности металла. В точке схлопывания на доли микросекунды возникает давление в несколько сотен или тысяч атмосфер, что сравнимо с обработкой пескоструйкой. Закаленная сталь с твердым хромированным покрытием истирается как пластик, а нежные пластиковые крыльчатки помпы стираются полностью — от лопаток остаются лишь огрызки фланца.
Использование замкнутой системы с повышенным давлением также гарантирует защиту окружающей среды от выбросов антифриза. При резком увеличении давления клапан стравливает избыток в бачок. После выключения мотора и остывания блока давление падает до атмосферного, а не до пониженного уровня, как в старых моделях. Пониженное давление внутри блока привело бы к попаданию кислорода, и алюминий, чугун, резина начали бы окисляться и подвергаться коррозии. Таким образом, современная система не только повышает эффективность охлаждения, но и продлевает срок службы двигателя.