Всем привет, вот та статейка про которую я говорил, жалко что без фоток.
Страсти по знойной печке.
Почти детективный опус из серии "Следствие ведут москвичеводы"
Посвящяется Александру Зиновьеву АКА Shadow from Omsk (ныне, увы - ниссановоду), и его славному бывшему АЗЛКу
Ну в общем так...
Был давно я наслышан о замечательной печке 41-го москвича, что одаривает она южным зноем посередь сибирской стужи, и приобретая оный агрегат 4 апреля 2004 года, предвкушал сие. Как раз на следующий день похолодало до -5°, выпал снег, и печка могла бы блеснуть... но оконфузилась. В машинке было лишь чуть теплее, чем снаружи. Где обещанный зной?
Причина конфуза оказалась банальной - радиатор (перегородка). Однако вылизав системы охлаждения-отопления до блеска, я получил лишь заурядную НОРМУ. То есть стало тепло как в нормальной ВАЗ-классике; теплее чем у нее было лишь на заднем сиденье (понятно почему). Значит, моя печка, даже если и греет сильнее ВАЗовской, то лишь настолько, насколько был больше прогреваемый ею объем. Но это, простите, не повод для того, чтобы визжать от восторга!
А я хочу, чтоб был Ташкент! (капризно дрыгнув ножкой)
При этом непонятно, сколько этот Ташкент должен быть в градусах. Может это и есть оно то самое? Перевозимый народ на холод особо не жаловался - на вопрос, тепло ли тебе девица (добрый молодец)? народ ответствовал, что "хорошо", "тепло", "нормально", "обыкновенно" - но я-то ждал, что будет "НЕобыкновенно"! Репутация 41-й печки обязывает - или зря чтоль слухи ходят? Однако все найденные в интернете отзывы о москвичовской печке были сугубо эмоциональны, цифр не было.
Поставил в салон термометр. Выяснилось, что разность температур между передней частью салона и окружающей средой достигает 37-39° для сибирских морозов это маловато будет: +5-+9° - не Ташкент далеко! Впрочем в наших краях и с этой печкой жить можно неплохо, ведь у нас обычно ниже -20° почти не бывает. Но я Ташкент хочу! Ну чтоб при наружних -25° внутри было б +25°, и я бы восседал в рубашечке с коротким рукавом. Во так!
Переделал термостат(*), и поставил печную электропомпу
Переделка термостата дала эффект настолько скудный, что я поначалу даже не верил глазам. Однако позже выяснилось (см. "О тщете переделки термостата"😉, что воспетых революций и не могло быть... воистину "эффект плацебо" велик и могуч. От помпы же эффект был хотя никак не революционный, но ощутимый - градуса 2-3; впрочем, до Ташкента это тоже далековато.
________________________________________
(*) у переделанного отходящая от радиатора печки ОЖ попадает не прямо в помпу, а в верхнюю секцию термостата; такая переделка была предложена еще в советские времена, и широко обсуждалась автомобильной общественностью.
По случаю также выяснилось,
что в настоящие русские морозы не прогревается двигатель. Когда в начале 2006 года на Расею снизошло -30° с гаком, то указатель температуры моего двигателя (2106) выше +65°- +67° не показывал, да и это достигалось лишь после достаточно длительного движения. Собственно, даже при -20° указатель доходил до +80° с большим трудом, хотя двигатель был основательно утеплен, и вообще меры (в частности - калибровка указателя) были приняты.
Озадачился я этим,
и попытался выяснить в чем дело. Сделанные тогда выводы, и последующее обсуждение можно освежить в памяти здесь. К мнению Shadow я отнесся сугубо серьезно: в самом деле - у него в сибири прогревается, а у меня в европе - нет! Парадокс меня настолько заел, что я посвятил ему две зимы, да и летом уделял ему некоторое время. На алтаре этой темы были принесены в жертву ПЯТЬ растерзанных термостатов (включая два импортных, имея в виду, что "курица - не птица, Польша - не заграница"😉, две помпы - не говоря уж о ворохе терморезисторов, термопар и прочего. От подробностей однако воздержусь, поберегу ваши нервы. Предупрежу лишь желающих это повторить, что удлиннять термопарный датчик температуры простыми проводами нельзя - он начинает пороть чушь. Я мерил температуру в разных точках двигателя откалиброванными миниатюрными терморезисторами.
Были получены выводы:
1. Температура в районе 4-го цилиндра почти не отличается от температуры на входе в двигатель, в то же время разность между температурой исходящей из двигателя ОЖ, и температурой входящей в него (далее - дельта), в некоторых режимах достигает 20 градусов, что несведущих может ввергнуть в изумление и растерянность.
2. "Более сильный" прогрев двигателя у Shadow объясняется во первых большей выработкой тепла его мотором (следствие большего потребления луца), но главное - другим местом установки датчика; у меня на 4-м цилиндре, а у него на выходе из двигателя. А пункт 1 гласит, что это совсем не одно и то же!
3. При морозе от -25° и ниже, для полного прогрева двигателя тепла действительно не хватает (особенно при экономичном режиме движения) - несмотря на все доработки и утепления; тепло уходит в основном в печку.
4. "Нижний" термостат при отрицательной температуре воздуха склонен "сваливаться вверх"; т.е. стабилизировать не входящую в мотор температуру, а исходящую из него. И это не бага (т.е. неисправность или заводской брак), а фича - то есть неизбежная особенность данной конструкции.
Подробно по пунктам
Пункт первый.
Максимальная (до 20°) дельта наблюдалась при бодром движении по трассе на 5-й передаче, также дельта была довольно велика (порядка 15°) при прогреве холодного двигателя. Эффекты не аддитивны - бодрое движение по трассе с холодным двигателем не повышает дельту более 20°. Но это максимум; при обычной эксплуатации дельта была существенно меньше - на трассе как правило не больше 10°, а в городе - от 5° и меньше, вплоть до нуля.
Закономерный вопрос - что считать температурой двигателя? Исходящую? Штатный указатель может показывать чуть за 60, а на выходе будет уже за 80, и термостат уже может начать открываться. Поставить датчик в выходной патрубок? Но это обманывать самого себя - глядя на указатель, будешь ожидать от печки полуденного зноя, а она будет чуть греть, ибо на нее будет подаваться с 4-го цилиндра чуть больше 60° Воистину многие знания - многие печали.
Пункт второй.
Моторы-то разные. У Shadow был УЗАМ-1800 под АИ-80, а у меня ВАЗ-2106. И расход луца у нас разный - у меня заметно меньше. Судя по расходу луца, тепла у меня вырабатывается примерно на 15% меньше, чем у Shadow. И это правдоподобно, т.к. мой двигатель даже летом к перегреву не склонен. А когда я организовал уменьшенную скорость вращения карлссона (при этом на него подается примерно в 5-6 раз меньшая мощность, чем в полном режиме, (подробности), то оказалось, что этого хватает для охлаждения мотора даже в жару - полный режим перестал включаться практически совсем.
У меня предельный перепад температур между двигателем и атмосферой достигал порядка 100 градусов (от -15° до +83°). Если бы теплота возросла на 15%, то перепад температур вырос бы настолько же, и составил бы 115°, то есть этот баланс тогда наступил бы при -32°- -35° мороза. Что и подтвердил эпизод героической борбы Shadow с -44 градусными морозами.
Пункт третий.
Это утверждение справедливо, разумеется для мотора 2106; для УЗАМа нижнаяя температура существенно ниже (см пункт 2). ВАЗ-классика в сильные морозы тоже прогревается чуть лучше - но это следствие меньшей мощности печки, и менее интенсивной вентиляции салона (из-за чего стекла у классики обмезают охотнее...).
Утепление двигателя практически ничего не дает (здесь Shadow оказался прав, а я в прошлом году - не очень) - только более медленное остывание на стоянке. До -25° основной теплосъем идет через основной радиатор (который вследствие пунктов 1 и 4 продолжает работать даже тогда, когда по указателю температуры не должен бы), и через радиатор печки. От -30° и ниже печной радиатор в одиночку уже способен снять с двигателя 2106 больше тепла, чем тот вырабатывает. Утепление основного радиатора также ничего не дает - возможно потому, что для эффективного охлаждения в мороз достаточно очень небольшого обдува радиатора, который полностью закрыть сложно. Поскольку наш радиатор стоит сбоку от двигателя, то закрывать радиатор для снижения прямого воздушного охлаждения мотора не требуется.
Пункт четвертый
Этот эффект особенно хорошо заметен при движении по свободной трассе, и иногда наблюдался уже при -2°, не говоря о более низких температурах. В совокупности с п. 1 и 2 также способен вызывать парадоксальное поведение стрелки указателя. К примеру - на подъеме температура (по указателю) падает, а на спуске - возрастает! Никакой мистики - при большой нагрузке возрастает дельта, а поскольку термостат работает в "верхнем" режиме, то он фиксирует исходящую температуру, и стало быть рост дельты приводит к снижению входящей, видимой на указателе.
Вот наш термостат в условиях зимне-морозного движения по трассе, когда нижний клапан приоткрыт чуть-чуть. Обратим внимание на конструкцию тарелки байпасного клапана. Она несимметрична - со стороны выходного патрубка имеется экранчик, закрывающий ОЖ кратчайший путь со входа на выход; ОЖ направляется им так, чтобы обеспечить эффективное обтекание ею термочувствительного элемента (ТЧЭ). Это разумное решение, гарантирующее недопущение перегрева двигателя. Но при этом поток "сверху" оттесняет тонкую струйку холодной ОЖ из радиатора (на рисунке - голубого цвета) от ТЧЭ. ТЧЭ "видит" лишь почти исключительно верхнюю температуру, и реагирует соответственно - как обычный верхний термостат. Эффект возникает при малом открытии нижнего клапана, и очень низкой температуре ОЖ, проходящей сквозь него. В городе он мало заметен из-за малости дельты, выравнивающей температуры по двигателю. Замечу, что если бы датчик температуры стоял в выходном патрубке, то этот эффект был бы не виден, и я пребывал бы в блаженном неведении. Летом же, когда нижний клапан открыт сильно, потоки хорошо перемешиваются, и термостат действительно работает как "нижний".
Вообще, странная штука - нижний термостат! Ясно же, что хорошо размешать потоки прямо в нем нереально; надежно можно опираться только на один (верхний). Но тогда получается что летом, когда полезнее иметь верхний термостат, он работает более-менее "как положено" - как нижний; а зимой, когда полезнее нижний, он про свои нижние обязанности забывает, и работает как верхний. Зачем тогда вообще делают нижние термостаты - для меня загадка. Со всех сторон целесообразнее было бы поставить честный верхний термостат на повышенную температуру (скажем - 90-92°). Единственное объяснение приходит в голову, что свойства церезина (для ТЧЭ) не позволяют изготовить недорогой термостат на 90-92 градуса, и единственным способом поднять температуру движка оказалось установка этого же 80-градусного термостата как нижнего (см рис. ниже).
Попытки улучшить размешивание потоков установкой разного рода завихрителей ничего не дали; видимо для этого конструкцию термостата нужно было бы изменить очень основательно, к примеру - вынести ТЧЭ далеко в выходной патрубок, или вообще применить электронное управление (что для этого мотора уже блажь). Ввод ОЖ из печки (пресловутая переделка; на рис. трубка зеленого цвета) тоже мало на что влияет, и вот почему:
О тщете переделки термостата
Вспомним теорию. Слева показаны схемы систем охлаждения с ВТ и НТ. Видно, что с одним и тем же термостатом средняя температура ОЖ в системе будет отличаться на величину дельты (на рисунке дельта условно принята равной 10°). В системе с нижним термостатом ОЖ будет горячее, с верхним - холоднее.
Справа утрировано показаны системы охлаждения со штатной (сверху), и переделанной (снизу) схемой включения радиатора печки. Для вящей наглядности не изображены байпасный контур и основной радиатор, а радиатор печки показан включенным последовательно в основной круг циркуляции, хотя на самом деле он лишь добавляет холодную ОЖ в эту точку (а не охлаждает всю ее). Это сделано, опять же - для большей наглядности.
На правом рисунке хорошо видно, что относительно радиатора печки термостат в штатной схеме включения будет "верхним" - т.е. поддерживающим на уровне своих 80° исходящую температуру мотора; входящая же будет холоднее из-за влияния печки. На переделанной же схеме термостат является относительно радиатора печки "нижним" - он анализирует истинную температуру ОЖ из печки, и как ему и положено, поддерживает на уровне своих 80° входящую в двигатель температуру. Вот, казалось бы, иддилия! Вынужден вас разочаровать...
Теоретически...
Понятно, что эффект от этой переделки не может быть более дельты, ибо суть сей последней - в возвращении заблудшего "в верхах" термостата "вниз". В городе средняя величина дельты составляет порядка 4 градусов, на трассе порядка 8; до 20° доходит лишь иногда. Именно на столько градусов могла бы в идеале подняться температура ОЖ после переделки, но на практике даже этот идеал труднодостижим. И собственно говоря, даже 4° - это отнюдь не революция; в салоне при таком догреве ОЖ прибавилось бы градуса два. Казалось бы - уж на трассе-то эффект будет ОгОгО! Не тут-то было...
Практически...
1. Штатная схема включения печки "повышает" термостат лишь частично, пропорционально отношению теплосброса основным радиатором и печкой - стало быть переделка может влиять на температуру лишь в пределах этой доли от дельты. Когда основной радиатор тепло совсем не сбрасывает, то эффект от переделки мог бы быть полной дельтой, если бы не ограничение 2. Если же основной радиатор работает на всю мочь, то сравнительно скромный теплосброс печкой при всем желании на картину сильно не повлияет. Склонность же термостата сваливаться "вверх" приводит к тому, что основной радиатор сбрасывает прилично, больше чем печка. Особенно это сказывается на трассе, а потому теоретические 8-10 градусов греют более виртуально.
2. Вышеупомянутый верхний поток в термостат зажимает не только поток снизу - из основного радиатора, но и обижает холодную ОЖ из печки. Этот поток размешивается в районе ТЧЭ лишь частично, что тоже уменьшает эффект переделки.
3. В штатной схеме ввод ОЖ из печки производится напрямую в помпу, где имеется максимально возможное разрежение. В термостате разрежение немного меньше, и переключив сюда ввод из печки, мы слегка уменьшаем циркуляцию через нее, тем самым уменьшая и без того невеликую пользу от роста температуры ОЖ. Без приборов это незаметно, но это есть. Впрочем, при наличии электропомпы это не актуально.
Практика показала неплохое соответствие теории - температура двигателя результате хваленой переделки возрасла чуть-чуть: на трассе - градуса два-три (едва заметно) а в городе - ну может 1-2 (в пределах ошибок измерений), тепла в салоне прибавилось тоже чуть (ну может градус, или около того). Неспроста ни один советский автозавод эту переделку не внедрил, хотя технологически она бы ничего не стоила - при сборке нет разницы, на какой патрубок натягивать шланг печки. Надо полагать, овчинку сочли не стоящей выделки.
Но Ташкенту по-прежнему хочется!
Сначала я хотел перейти на честный верхний термостат на 90 - 92 градуса, но обнаружилось, что таковых просто нет в продаже; по крайней мере - среди приемлемых по цене и конструкции. Самый горячий был на 85°, что для верхнего мало. Потому-то я и предположил невозможность изготовления церезиновых термостатов на высокие температуры.
Кое-что однако придумал.
Суть такова - забор ОЖ для печки сделан с выходного патрубка, где ОЖ имеет максимально возможную в двигателе температуру. Слив охлажденной в печке ОЖ оставлен в термостат. Чтобы обеспечить перепад давлений между забором в печку и сливом из нее, в байпасный шланг вставлена дроссельная шайба с отверстием 9 мм, которая к тому же окорачивает бесчинства верхнего потока в термостате, облегчая выполнение им "нижних" обязанностей.
Наиболее сложным было вколхозить трубку забора в выходной тройник; хорошо еще, что у ныне выпускаемых тройников есть прилив для какого-то датчика - в него-то я и встроил 14-мм трубку, на которую напаял сверху 16-мм штуцер для шланга. Спасибо TERRA_INC за совет использовать холодную сварку; применил какой-то "Белый Титан", вроде надежно.
Результат таков: Термостат стал гораздо менее охотно сваливаться вверх (до -10° не сваливается совсем, до -15° - редко), а влияние переделки термостата усилилось, т.к. ОЖ из печки стала полноправным членом его верхней секции, да и термостат нынче "внизу". Теперь указатель температуры на зимней трассе радует взор летними значениями вплоть до наружного мороза в -15°. Правда на совсем пустой и чистой трассе термостат может опять "свалиться", но теперь это редко, а до -10° совсем не бывает. В среднем можно говорить о росте температуры ОЖ примерно на 5° на трассе, и 2-3° - в городе. При большем морозе уже видимо просто не хватает тепла.
Благодаря росту общей температуры двигателя, а также отбору на печку самой горячей ОЖ, салоне стало теплее тоже примерно на 4-5 градусов во всех режимах, что хорошо ощутимо, хотя до вожделенного Ташкента и не дотягивает. Ездить в рубашечке при -25° не получается, и видимо не может получиться, т.к. при -25° мотору уже и самому не хватает тепла. В рубашечке можно ездить до -15-16°, с трудом - до -18°, что тоже неплохо.
Закономерный вопрос - а что будет в летнюю жару?
Думаю, все будет хорошо. В жару очень быстро откроется большой круг, и влияние моей дроссельной шайбы сильно уменьшится (вплоть до нуля), причем это влияние будет скорее на пользу - уменьшив циркуляцию через байпас, она тем самым усилит циркуляцию через основной радиатор. А через печку ОЖ циркулирует так и так.
Во всяком случае пока никаких нехороших признаков не наблюдается, хотя уже бывали довольно теплые деньки. К тому же идея дросселирования байпасного шланга не нова, и давно испробована - в ЗР в советское время была довольно большая статья, где мужик предлагал специательный зажим, дозированно зажимающий этот шланг. Предлагалось это с целью увеличить циркуляцию через печку. Я на старой машине два года круглогодично ездил с такой шайбой, и тоже ничего не заметил, ни в плюс, ни в минус.
Но на всякий случай будем присматриваться.
Приложение. Схема штатной и переделанной системы охлаждения 2141 с мотором 2106
