Шесть мифов о «воздушниках»: чем воздушное охлаждение круче жидкостного

                  Моторы-«воздушники» получили отставку совершенно зря. Достоинств у них столько, что любой новомодный турболитр с даунсайзингом в придачу позавидуют. И о многих плюсах воздушного охлаждения некоторые сегодня даже не догадываются.
 

На первый взгляд – взгляд потребителя, владельца семейной легковушки или целого коммерческого автопредприятия – преимущества двигателей с воздушным охлаждением лежат на поверхности:

  • «воздушник» конструктивно проще мотора с жидкостным охлаждением
  • он надежнее;
  • он дешевле в эксплуатации.

О минусах воздушного охлаждения все тоже как будто наслышаны, и напомнить о них здесь стоило бы лишь для соблюдения баланса аргументов. Но на самом деле есть только один значимый для потребителя недостаток мотора с воздушным охлаждением:

  • «воздушник» более шумный.

Все остальные минусы или давно потеряли актуальность, или всегда были досужими сказками. Так что есть повод поговорить об этих незаслуженно подзабытых агрегатах подробнее.

Из истории «воздуха»

porsche_911_carrera_4_coupe_us-spec_4.jpeg

Двигатель Porsche 911 Carrera 4


Да, было время, когда автомобильные моторы с воздушным охлаждением проигрывали собратьям с охлаждением жидкостным (тогда говорили – водяным, поскольку антифризы были понятием чисто теоретическим). Двигатели-«воздушники» получались менее мощными, перегревались летом и не прогревались зимой. Из-за температурных проблем ресурс такого двигателя был меньше, часто случались отказы. Но все эти вопросы были решены к 1950-м годам, когда воспрянувшая после Второй мировой Европа начала пересаживаться с велосипедов на компактные автомобильчики. Дешевые и неприхотливые «воздушники» начали массово применять не только на VW Beetle, но и на Citroen 2CV, Fiat 500, NSU Prinz и прочих автомобилях. И это мы еще не говорим о целой плеяде серийных заднемоторных спорткаров Porsche, 4-, 6- и 8-цилиндровые моторы которых вплоть до 1998 года охлаждались воздухом!


zaz_968a_zaporozhets_1.jpeg

Двигатель ЗАЗ-968А «Запорожец»



В то время как немецкий «Жук» с его обдуваемым воздухом оппозитником во всем мире мигом стал образцом простоты и безотказности, в нашей стране сложилось устойчивое и по сей день не искорененное предубеждение против моторов воздушного охлаждения. Дескать, они и греются безбожно, и ломаются через день, да и силенок у них маловато. Виноват во всем бедолага «Запорожец», которому пришлось отдуваться за честь всех «воздушников» перед лицом целого СССР. Вместе с сомнительным качеством сборки ЗАЗикам досталась мизерная по масштабам СССР сервисная сеть. Сам по себе мелитопольский силовой агрегат МеМЗ был неплох, но обслуживаемый в кустарных условиях, заправляемый «автолом» и ремонтируемый «на коленке», он в самом деле не был примером надежности. Поэтому прежде чем продолжить повествование, хочу попросить читателя ассоциировать понятие «воздушник» не с «Запором», а с «Жуком» или хотя бы с «Ситроен де шво». Так будет честнее.


мемз.jpg

Двигатель «Запорожец» МеМЗ-968


1. Он греется – неправда

На самом деле, температурные особенности моторов-«воздушников» можно отнести не к минусам, а к плюсам. Да, из-за меньшей теплоемкости и теплопроводности воздух не может так быстро отобрать тепло, как вода или антифриз. Но с другой стороны разница температур между стенками цилиндров и забортным воздухом больше, чем между теми же стенками и циркулирующей в системе охлаждающей жидкостью. Поэтому тепловой режим «воздушника» меньше зависит от погоды – то есть вероятность перегрева двигателя-«водянки» даже с самым большим радиатором в жару намного выше.


Схемы систем воздушного охлаждения.jpg

Схемы систем воздушного охлаждения


Еще одно очень важное преимущество «воздушника» – в три-четыре раза более быстрый прогрев после холодного пуска. Отсюда – и экономия топлива, и продление ресурса, и лучшая экология, и, наконец, удобство для водителя. Только у самых сложных «жидкостных» моторов образца 2010-х годов, имеющих три контура системы охлаждения, получается достигнуть подобных показателей прогрева.

2. Он громоздкий – неправда

Внешне «воздушник» может казаться более массивным, поскольку его цилиндры и головки со всех сторон окружены кожухами-воздуховодами, да и вентилятор обдува с дефлектором обычно выглядит более чем внушительно. Но предметное сравнение габаритов двух моторов с одинаковыми диаметром цилиндров и ходом поршня, но разными системами охлаждения, говорит о том, что габариты если и отличаются, то как раз в пользу «воздушника» – зачастую он оказывается чуть компактнее. Но главное даже не это.


volkswagen_kafer_1100_8.jpg

Двигатель VW Beetle



Что касается размеров, справедливо будет принимать во внимание габариты не одного только двигателя, но и тех его неотъемлемых компонентов, которые крепятся отдельно, на кузове. Вот тут и проявляется неопровержимое преимущество «воздушника»: говоря современным языком, он выполнен в форм-факторе «моноблок», в то время как «водянка» имеет вынесенный на кузов громоздкий радиатор с вентилятором и системой шлангов. Которые, естественно, компактности силовому агрегату не добавляют.

3. Он ненадежный – неправда

На самом деле надежность двигателя с воздушным охлаждением существенно выше, ведь по статистике система жидкостного охлаждения служит причиной 20% всех отказов двигателя. А у «воздушника» как раз отсутствуют компоненты, обладающие низкой отказоустойчивостью: радиатор, термостат, помпа, трубопроводы, сальники и прочие уплотнения. Вентилятор и дефлекторы для обдува цилиндров воздухом устроены существенно проще, поэтому вероятность их отказа мизерна. Кстати, по этой же причине затраты на обслуживание «воздушников» также ниже.


Двигатель Porsche 911.jpg

Двигатель Porsche 911


4. Он шумный – правда

Что есть, то есть – шумит. И поделать с этим ничего нельзя. Точнее, идеи есть, но воплотить все их очень сложно. Беда в том, что у «воздушника» нет такой эффективной шумоизоляции, как двойные стенки рубашки охлаждения, заполненной водой или антифризом. И более того, все шумы мотора (механические, газообмена, горения) порой усиливаются ребрами цилиндров и головок. Поэтому конструкторы борются в первую очередь с источниками шумов, повышая жесткость деталей и применяя подпружиненные разрезные шестерни приводов, гидрокомпенсаторы клапанов, материалы с точно подобранным коэффициентом температурного расширения. Аэродинамические шумы вентилятора можно значительно уменьшить, но это дело нелегкое – нужны серьезные усилия конструкторов и технологов.


fiat_500_d_jolly_4.jpeg

Двигатель Fiat 500



5. Малый ресурс – неправда

В первые 50 лет автомобильной эры к воздушному охлаждению конструкторы относились легкомысленно – дует мощный вентилятор на оребренные цилиндры, да и ладно. Но такое охлаждение часто было неравномерным, с застойными зонами и местными перегревами. Цилиндры деформировались, нарушались установленные зазоры цилиндропоршневой группы, масло коксовалось и выгорало. В результате детали изнашивались более интенсивно, чем у моторов с водяной "рубашкой", которая более равномерно распределяла выделяемое через стенки цилиндров тепло и отбирала его. Но организовать ровный обдув воздухом всех горячих зон двигателя оказалось не так уж сложно, и со временем двигатели-«воздушники» получили рациональное распределение тепла.

Еще один нюанс, уже из области высоких материй: при воздушном охлаждении проще организовать более высокую температуру стенок цилиндров (независимо от их головок). «Лишние» 15-20 °C снижают потери на трение колец о цилиндры (масло-то на стенках более жидкое!), а также уменьшают их износ (в том числе и коррозионный) и замедляют старение масла за счет его меньшего окисления. Выше уже было сказано о том, что мотор с воздушным охлаждением работает в холодном состоянии в несколько раз меньшее время, чем мотор с водяным – а значит, и время интенсивного износа трущихся пар намного меньше.


autowp.ru_porsche_911_gt2_71.jpg

Двигатель Porsche 911 GT2



6. Он хилый – неправда

Причина для подобного обвинения есть, но суть проблемы такова, что ею можно пренебречь. Дело в том, что при увеличении нагрузки температура охлаждаемых воздухом цилиндров и их головок быстро повышается, а значит, повышается температура воздуха, поступающего в цилиндры. Отсюда – худшее весовое наполнение цилиндров рабочей смесью и кратковременное падение отдачи двигателя. Но исследования ученых-моторостроителей показывают, что разница коэффициента наполнения цилиндров у «воздушников» и «водянок» не превышает 3,5%. И это при 2 000 об/мин, а с ростом оборотов разница вообще стремится к нулю. Таким образом, теоретически существующую особенность эффективного наполнения цилиндров конструкторы решают за счет повышения рабочих оборотов двигателя. И, разумеется, данный вопрос вообще не касается наддувных двигателей воздушного охлаждения.

Так почему же?

Каждый, кто дочитал эту не самую простую статью до конца, вслух или мысленно уже задался вопросом: и по какой же причине от такого замечательного типа охлаждения отказались даже спецы из Porsche, которые одних только 911-х с «воздушниками» выпустили более 400 000 экземпляров? Причин много, и мы их рассмотрим в следующей статье. Но сразу скажем: мотор не виноват. Не все ведь в этом мире зависит от технарей и техники...


Читайте также:



 

Добавить комментарий

Для комментирования вам необходимо авторизоваться

Добавить комментарий

{{ file.name }}
{{ file.size / 1024 | number: 2 }} Кб
{{ file.progress() * 100 | number: 0 }}%
Прикрепить файл
Комментарий отправлен
12 комментариев
05.02.2016 22:28

ТАТРА, МАГИРУС - грузовики с воздушниками освоили весь север

1

06.02.2016 01:30
Pavel Kurlapov

во всем виноваты пройдохи-маркетологи и упыри-экологи. двухтактники тоже они погубили!!!

3

07.02.2016 15:15
Женя Пущин

интересная статья. автор продолжай. ждем вторую часть


07.02.2016 21:52
Михаил Тельнов

Согласен с комментарием Бориса..противоречия налицо


08.02.2016 02:05
Борис Игнашин

почти каждый пункт неправдавоздушники сходят со сцены потому что равномерный прогрев обеспечить невозможно, как раз из-за разной температуры воздуха и малой его теплоемкости, а вода-естественный стабилизатор температуры. А раз нет термостабильности то тут хуже условия работы поршневой группы, закоксовка колец при перегревах, недогрев зимой, непостоянство зазоров(причем вверху уже прихватывает, а внизу - зазор великоват). перегрев ГБЦ на воздушниках типичная проблема - охладить сам цилиндр на порядок проще, отсюда жесткие условия работы распредвала, клапанов да и мотор ограничен по форсированию. К тому же поставить 4 клапана на цилиндр целая проблема. Порше не зря отказалась от воздушников с масло-воздушным охлаждением.Масса воздушников больше, банально потому, что все зависит от площади металлической рубашки охлаждения, и она тяжелее, чем пустотелые радиаторы и блок.Маслу естественно в таком моторе тяжелее, экологичность ниже. Даже мотоциклы из-за этого переходят на комбосистемы, когда в системе охлаждения есть вода, она стабилизирует температуру, снаружи блока есть оребрение и в обычном режиме работы нагрузка на радиатор пониженная, что позволяет обойтись очень компактной системой. Но машины работают на малой скорости и для них такой вариант не годится.

1

08.02.2016 05:55
Art Mal

Дедовский запорожец было слышно за несколько километров от дома )) Возможно из за того что город был не шумный ) А так машина отличная , не подводила )


08.02.2016 16:40
Игорь

Это из-за прогоревшего глушителя. Выпускной тракт короткий, охлаждается плохо. Отсюда частые выходы из строя глушителей. Владельцы запорожцев, обычно, забивали на замену и ездили так - всё равно новый глушитель живёт недолго.

1

08.02.2016 10:15
Владимир Крылов

Статья привлекательна тем, что любой сундук при её прочтении может почувствовать себя специалистом, равным или даже превосходящим автора. Поддакнуть, поспорить. Что по мне, так, поскольку я сундук без претензий, то , не мудрствуя лукаво, доверяюсь решению инженеров и специалистов мирового автопрома. И поэтому в подобных статьях читаю лишь первый и последний абзацы. Чего и вам желаю. Хотя, впрочем, почему бы не побалагурить. Была бы тема близка. Но при этом стоит представляться, чтобы читатель поверил что ты действительно не глупее инженеров и управленцев профессиональных.


09.02.2016 11:19
Алексей Кокорин

Автор материала попросил передать ответы на комментарии. Ответы ниже.Borys Rabinovych 07 февраля в 15.41Какое-то противоречие. При повышенной температуре масло меньше окисляется. Неверно. При более жидком масле уменьшается трение. Это с каких же дел? При жидком масле нарушается масляная пленка и возникает полусухое трение. Последствия очевидны.Автор: - Borys, спасибо за внимание к материалу и комментарий! Чтобы развеять ваши сомнения, позвольте детализировать приведенные мной выкладки из теории ДВС. 1. При более высокой температуре в цилиндре на его стенках не образовывается конденсат из продуктов сгорания, а это снижает коррозионный износ цилиндра. Также совместно с конденсатом в цилиндре при горении могут образовываться ангидриды, которые служат причиной окисления масла и усиливают коррозионный износ. 2. При более жидком масле снижаются потери на трение, поскольку масло становится менее вязким (помните ведь: современные энергосберегающие масла – это синтетика малой вязкости?) Масляная пленка нарушается при перегреве, ненормальном температурном режиме, мы же говорим о нормальном. Борис Игнашин 08 февраля в 02.05 ответить 0 почти каждый пункт неправдавоздушники сходят со сцены потому что равномерный прогрев обеспечить невозможно, как раз из-за разной температуры воздуха и малой его теплоемкости, а вода-естественный стабилизатор температуры. А раз нет термостабильности то тут хуже условия работы поршневой группы, закоксовка колец при перегревах, недогрев зимой, непостоянство зазоров(причем вверху уже прихватывает, а внизу - зазор великоват). перегрев ГБЦ на воздушниках типичная проблема - охладить сам цилиндр на порядок проще, отсюда жесткие условия работы распредвала, клапанов да и мотор ограничен по форсированию. К тому же поставить 4 клапана на цилиндр целая проблема. Порше не зря отказалась от воздушников с масло-воздушным охлаждением.Масса воздушников больше, банально потому, что все зависит от площади металлической рубашки охлаждения, и она тяжелее, чем пустотелые радиаторы и блок.Маслу естественно в таком моторе тяжелее, экологичность ниже. Даже мотоциклы из-за этого переходят на комбосистемы, когда в системе охлаждения есть вода, она стабилизирует температуру, снаружи блока есть оребрение и в обычном режиме работы нагрузка на радиатор пониженная, что позволяет обойтись очень компактной системой. Но машины работают на малой скорости и для них такой вариант не годится.Автор: Борис, спасибо за вдумчивый подход к содержанию статьи. Позвольте ответить на ваши суждения. Будучи журналистом (хоть и с техническим образованием), а не ученым-двигателистом, писал я материал не «из головы», а опираясь на публично доступные основы теории ДВС. Из которых следует, что равномерный прогрев цилиндра обеспечивать моторостроители научились – за счет подбора материалов цилиндра и головки, формы оребрения, дефлекторов системы обдува. Насчет малой теплоемкости воздуха вы правы, и я тоже пишу об этом, но при правильном расчете мотора этот фактор уже не определяющий. Так что проблемы с закоксовкой, недогревом, перегревом, неравномерными зазорами и т.п. существовали в пору разве что НАМИ-1, к середине ХХ века они были решены. О сложности форсировки и создания модификаций «воздушников» я упоминаю в тексте, это факт, да. Вопрос сравнения массы «воздушников» и «водянок» неоднозначен, поскольку во многом зависит от конкретной модели двигателя. Не стоит забывать, что к массе мотора с водяным охлаждением нужно относить массу антифриза, радиатора, шлангов и расширительного бачка.С мотоциклами автомобили я бы сравнивать не стал, поскольку у мотиков охлаждение не принудительное, а набегающим потоком. Поэтому и пробуют делать у них охлаждаемые жидкостью головки и цилиндры с привычным воздушным охлаждением.Естественно, что к каждому двигателю нужно подбирать соответствующее масло – и тогда ему будет не тяжело и не легко, а так, как положено при его в общем непростой судьбе. :)

2

10.02.2016 09:09
Garri Hakobyan

Я когда-то разбирался с электронным зажиганием (принципом,...) и пытался просчитывать как меняется угол зажигания от температуры в том числе для избежания детонации и макс КПД, так вот скажу, что воздушная сист охл. не сможет эффективно держать двигатель в нужном режиме, вы же всю машину в радиатор не станете превращать, из чего следует, что сжатие в цилиндре будет меньше, с запасом на перегрев, то есть будет очевидно выше расход топлива, а при перегрузках и детонациях ресурс ниже, да и ресурс двигателя очевидно от более высокой и менее равномерно охл. движка будет ниже, правда это для бензинового движка, может у дизеля лучше будет, там принцип другой...

1

07.02.2016 15:41
Borys Rabinovych

Какое-то противоречие. При повышенной температуре масло меньше окисляется. Неверно. При более жидком масле уменьшается трение. Это с каких же дел? При жидком масле нарушается масляная пленка и возникает полусухое трение. Последствия очевидны.


04.05.2016 05:20
Евгений Тапыев

Забыли об еще одном достаточно известном и одном из самых интересных легковых "воздушников" - Chevrolet Corvair, 6-цилиндровый оппозит, 2,3-2,7 л, и один из первых серийных турбонаддувов


Новые статьи

Популярные тест-драйвы

Обсуждаемое