Известно, что детали двигателей часто выполняются из разнородных материалов: например, одна из сопрягаемых деталей — алюминиевая, а другая — стальная или чугунная. И если палец в поршне, распределительный вал в головке блока или корпусе при низких температурах будут иметь малые зазоры, то по мере прогрева из-за разности коэффициентов температурного расширения алюминия и стали (чугуна), зазоры станут больше.
Напротив, в паре поршень — чугунный блок цилиндров или гильза, зазор окажется большим. Далее при прогреве двигателя он уменьшится до рабочего, а в случае перегрева двигателя — и вовсе до нуля.
Очевидно, особенности изменения рабочих зазоров сильно повлияют на характер смазывания, трение и износ деталей. Рассмотрим эти вопросы более подробно.
Поршень обычно имеет номинальный зазор в цилиндре около 0,04 — 0,06 мм при температуре 20°С. Когда температура воздуха при запуске двигателя меньше, зазор увеличивается пропорционально разнице температур. Если мороз достигает 30°С, то зазор в цилиндре увеличится вдвое — до 0.08 — 0,1 мм.
т.е. прохождении верхней и нижней мертвых точек. А двигатель с изношенной поршневой группой, имеющей повышенные зазоры поршней в цилиндрах, станет после запуска работать шумно. И только после прогрева его шум станет меньше.
Конструкторы обычно стараются уменьшать «холодный» стук поршней, смещая палец на 0,5 — 1.5 мм от оси поршня. Тогда давление газов при сгорании создает на поршне силу, препятствующую удару юбки о стенку цилиндра при перекладке в верхней мертвой точке. Однако этот способ действует не на всех режимах работы двигателя и убрать полностью стук не может. Так как стук поршня появляется в случае удара юбки поршня о поверхность цилиндра. то это вызывает ускоренный износ деталей. Поэтому работа двигателя на таких режимах — верное средство заметно уменьшить его долговечность.
Но стук холодного поршня — еще не все проблемы. Как известно, чем холоднее на улице, тем более обогащенная топливная смесь должна поступать в цилиндры, чтобы обеспечить надежный запуск и работу двигателя. При этом избыток топлива, попадая в цилиндр в виде капель, смывает масло с его стенок. Это еще больше ухудшает условия работы поршня в непрогретом двигателе — в некоторых случаях возможно появление задиров на юбке поршня, поршневых кольцах и цилиндре, приводящих к увеличению расхода масла, падению компрессии. Правда, в современных двигателях эту проблему решают подбором материалов деталей, а также нанесением на них специальных покрытий.
Практика показывает, что если двигатель работает на холостом ходу, сильных ударов при перекладке поршня не возникает. Другое дело, когда непрогретый двигатель работает под нагрузкой, например, при разгоне и движении автомобиля. Именно на таких режимах и появляются обычно дефекты на рабочих поверхностях деталей.
Несколько иная картина возникает в других сопряжениях, например там, где алюминиевая деталь охватывает стальную или чугунную.
Так, поршневой палец устанавливается в отверстиях бобышек поршня с зазором примерно 0,01 мм при нормальной температуре 20°С). Если запуск холодного двигателя осуществляется при температуре -30°С, то зазор в соединении близок к нулю. Достаточно сразу после запуска дать двигателю большие обороты или начать движение, и может произойти следующее. Быстрое вращение пальца в отверстии без зазора и к тому же при недостаточной смазке (загустевшее масло не сразу начинает поступать к трущимся парам), приводит к заметному возрастанию трения. Это вызывает быстрый разогрев соприкасающихся поверхностей «тюнинг ваз 2107», а так как поршень не может нагреться сразу, то диаметр отверстий в первый момент не увеличивается, а уменьшается, в результате палец может заклинить в отвергни поршня.
Не менее опасная ситуация возможна и с подшипниками распределительного вала. Он наиболее удален от маслонасоса, и после запуска масло к нему поступит в последнюю очередь. При низких температурах и слишком вязком масле подшипники распредвала могут испытывать «масляное голодание» в течение нескольких десятков секунд после запуска. Результат будет зависеть от режима работы двигателя: при низких частотах вращения возможно заклинивание вала в подшипниках, а при высоких — их расплавление с серьезным повреждением вала и головки блока. Недостаточная смазка — одна из основных причин появления неисправностей при холодном запуске и прогреве двигателя.
«Рвать» непрогретый мотор что летом, что зимой – сознательно сокращать его ресурс. Дело в том, что большинство двигателей рассчитаны на рабочую температуру в районе 90 градусов Цельсия, а некоторые – и того выше. При этих температурах и масло обладает оптимальными кондициями, и тепловые зазоры между трущимися частями оптимальны. То есть двигатель лучше всего себя чувствует именно прогретым. Стоит иметь в виду, что даже 25-градусная летняя уличная температура для него – холодновато. А уж отрицательные температуры зимой – тем более. Поэтому мотор лучше все таки прогреть перед тем, как давать ему нагрузку, то есть трогаться с места.