Для чего нужно давление в системе охлаждения и нужно ли оно вообще

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...