По логике вещей, по мере развития техники, двигатели должны становиться все более надежными, однако, как видно из опыта, этого не происходит. Более того, создается устойчивое впечатление, что движение идет в обратном направлении.
Конечно, кто-то может сказать, что это не более чем брюзжание почитателей старины, однако в этом вопросе эти люди правы. Причин, для сложившейся в мире двигателей ситуации довольно много, и эффект от этих причин суммируется, выливаясь в разного рода проблемы с двигателями. В данной статье, мы попробуем подробно рассмотреть негативные факторы, влияющие на работу двигателя.
Первая проблема: Техническое усложнение двигателей
Пожалуй, корнем большинства проблем являются все более строгие требования к экологичности двигателей и расходу топлива на фоне отсутствия новых идей и конструкций. Можно сказать, что все наблюдаемые нами новшества – это многоклапанные конструкции, изменяемые фазы ГРМ, непосредственный впрыск, турбонадув и компрессоры. Все вышеперечисленное появилось уже в пятидесятых-шестидесятых годах прошлого века. Что касается большей части технологий, то они начали развиваться еще в 20-30-х годах (поневоле вспоминается обожаемый элитой Третьего Рейха наддувный Mercedes-Benz 770K).
Существенное влияние на прогресс поршневых моторов в первой половине двадцатого века, оказало развитие авиации, благодаря чему, ускорились работа по впрыску, многоклапанным конструкциям и всем видам наддува. В автомобилестроении, эти технологии, применялись только на самых прогрессивных автомобилях и гоночных моторах. Что же касается широкого применения этих технологий, то оно стало возможным только в 90-х годах, когда появилась дешевая и надежная электроника.
Примерно в то же время, законодательство обязало автопроизводителей поддерживать определенные темпы сокращения расхода топлива, а нормы выброса вредных веществ в атмосферу стало все более ужесточать. Сначала для этого было достаточно внедрить безусловно прогрессивные технологии. В это время двухклапанные конструкции были быстро вытеснены многоклапанными головками блоков цилиндров. Произошло это в основном по той причине, что выхлоп такого двигателя, был чище даже без катализатора.
Вполне естественно, что как количество деталей в механизме ГРМ, так и трудоемкость его обслуживания, сразу же резко возросли.
Несомненным прорывом были и такие новшества, как интегрированные системы управления двигателем, благодаря которым стало возможно воедино свести управление зажиганием, трансмиссией, впрыском, сервисными процедурами и переход на электронный впрыск топлива. Благодаря этому увеличились как характеристика двигателей, так и их надежность.
Правда, многие автолюбители со стажем, смогут вспомнить то недоверие, которым были встречены первые впрысковые машины и скепсис «гаражников», которые предупреждали, насколько сложно чинить подобные системы (в отличие от простого карбюратора, например). Однако, в конце концов, история дала всему заслуженную оценку: впрысковые системы оказались более надежными, чем старые системы питания, несмотря на тот минус, что отремонтировать сложную технику, что называется «на коленке», оказалось значительно сложнее.
Следующей технологией, которая была массово внедрена на всех ДВС, стала система изменения фаз ГРМ: i-VTEK на Honda, VVT-i на Toyota, VANOS на BMW и т.п. Говоря упрощенно, эта система позволила сместить время открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов в зависимости от того, каковы обороты двигателя, с целью обеспечить хорошую тягу, как на малых оборотах, так и на больших. Проще говоря, благодаря этому, без ухудшения экономичности двигателя, улучшились их мощностные характеристики.
Эта конструкция, хотя и не являлась очень сложной в реализации, но была слишком новой, а для некоторых производителей еще и довольно проблемной. Например, появились доселе незнакомые изнашиваемые детали и, как следствие, новые проблемы у обладателей таких авто, к примеру, поломки и сбои систем, и стуки «на холодную».
Затем пришла пора массового внедрения турбонаддува. Благодаря ему, в японском и европейском ездовых циклах замера расхода топлива, стало возможным использовать своеобразную лазейку. Паспортный расход топлива заметно снизился и одновременно с этим сильно улучшились динамические параметры автомобилей. Конечно же, автомобиль с турбонаддувом намного сложнее в эксплуатации, чем машины с атмосферными моторами, и даже незначительные нарушения в работе всех систем, представляют для таких машин определенную угрозу.
Последней технологией, которая стала массово (хотя и постепенно) внедряться, стал непосредственный впрыск топлива. С одной стороны, он дает возможность значительно повысить возможности двигателя, но, в то же время, требует использования сложных компонентов, имеющих ограниченный ресурс и очень уязвимых из-за жестких условий работы и точной конструкции. И, кроме того, что вероятность выхода из строя заметно возрастает, повышается еще и стоимость ремонта.
Однако, применение этих довольно старых технологий, в общем-то, проблемой не было, поскольку они во многом были отработаны задолго до того, как их стали массово внедрять на гоночных двигателях. И хотя во время перехода к массовому производству, случались просчеты и ошибки, в целом можно сказать, что эти технологии, безусловно, прогрессивны. Просто их внедрение происходило слишком быстрыми темпами и слишком массово, что было необходимо, чтобы вписаться в предусмотренные законодательством рамки. И только темпы роста экономичности новых двигателей не могли поспеть за ужесточением требований.
Вторая проблема: снижение потерь на трение
В процессе эволюции двигателя, довольно скоро появились и признаки чрезмерного усложнения, наподобие систем бездросельного впуска, а также неуклюжие попытки уменьшить внутреннее трение, что, по сути, достигалось за счет того, что узлы стали менее надежными. С одной стороны, чем меньше трение – тем выше КПД, но за счет чего? В первую очередь следует отметить, что многие подшипники скольжения в двигателе были попросту уменьшены в размерах. Также были уменьшены размеры звеньев цепей, распредвалов, вкладыши балансирных валов, размеры шеек коленвалов и поршневых пальцев…
Конечно, это сопровождалось тем, что металлурги создавали новые сплавы, благодаря чему, новые детали были более прочными. Вот только не всюду и не во всем. Например, двигатели стали значительно хуже переносить перегрузки.
Но такие «масляные» нововведения сделали то, что было вполне ожидаемо: чем жиже масло – тем менее стойкую к нагрузкам пленку оно имеет. К тому же, управляемый масляный насос мало того, что сложнее, но к тому же не обеспечивает запас по давлению на наиболее распространенных режимах работы мотора.
Третья проблема: Повышение рабочей температуры
Следует упомянуть и то, что в целях повышения экономичности и экологичности двигателя при малой нагрузке, была предпринята попытка повысить рабочую температуру двигателя. А чтобы избежать потерь мощности, были введены управляемые термостаты, позволившие двигателю несколько остывать под нагрузкой. Правда повышение температур чрезвычайно отрицательно отразилось на старении резиновых и пластиковых деталей двигателя, темпах износа масла и т.д. Одним словом, хлопот у автомобилистов прибавилось.
Кроме того, управляемые термостаты не в состоянии моментально понизить температуру двигателя, и зачастую температура мотора под нагрузкой оказывается выше оптимума, что приводит к детонации и ускорению износа. И хотя масло стали менять реже, каких-либо прорывов в технологиях его производства, тоже не произошло.
Четвертая проблема: Облегчение поршневой системы
Все другие причины уменьшения надежности двигателя, которые будут описаны ниже, в той или иной степени связаны с основным фактором, хотя могли бы развиваться и без его учета. Благодаря тому, что контроль над сгоранием топлива был передан электронике с обратной связью, стало возможным заметно облегчить поршневую группу и множество других частей двигателя. Это было достигнуто «благодаря» отказу от «запаса надежности», требовавшегося на случай тех или иных сбоев в работе систем контроля отличавшихся большей простотой. Но, увы, электроника тоже не вечна и к тому же, не всегда может корректно диагностировать ошибки в своей работе. А поскольку запас надежности у «железа» стал заметно меньше, то даже небольшое отклонение от параметров нормы может стать причиной выхода деталей из строя.
Вспомните, сколько лошадиных сил мог выдать VW Golf 1984 года на 1,8 литра? С карбюратором - 90, с впрыском на GTI – 105-115. По нынешним меркам очень скромные параметры. Для сравнения, двигатели 1.8 серии EA 888в настоящее время обладают мощностью в 182 л.с, и двукратный прирост крутящего момента. Благодаря внедрению новых технологий, стало возможным создавать двигатели с такой степенью форсирования, которая превышает параметры ДВС гоночных автомобилей тридцатилетней давности. И, конечно же, любое увеличение температур и нагрузок, автоматически приводит к более быстрому старению металлов и уменьшению ресурса в целом.
Пятая проблема: Недостаток времени для полноценного испытания двигателей
Если у узлов и был «запас надежности», то он выбран практически до конца. Из-за резкого ускорения роста требований, автопроизводителям, в особенности тем из них, кто входит в число лидеров премиального сегмента, пришлось отказаться от практики поэтапного внедрения новых технологий в старые двигатели и, соответственно, от постепенного улучшения конструкции. Теперь часто случается такое, что за непродолжительную жизнь той или иной модели в производстве, серии двигателей меняются дважды. Естественно, время тестирования тоже сокращается, как сокращается и число проведенных с новыми двигателями тестов.
Большая часть тестов сейчас выполняется на компьютерах, но, поскольку программное обеспечение зачастую имеет ошибки, то в итоге, в производство выходят конструкции, которые явно не были доработаны и их проблемы исправляют уже, что называется, «в процессе». Таким образом, пять или шесть регламентных замен материалов вкладышей и типов форсунок, поршневых групп и поршневых колец, является платой за «прогрессивность» двигателя.
Шестая проблема: сложность диагностики и более редкое ТО
Если заглянуть под капот современного автомобиля, а потом под капот вышедшего в 90-х «янгтаймера», то станет видно, насколько более компактными стали двигатели и насколько более плотно они теперь вписываются в моторный отсек. Никто не желает возить воздух, а требования к увеличению внутреннего пространства при сохранении компактных размеров автомобиля с течением времени только возросли.
Порой это сопровождается явным ухудшением работы узлов или их переусложнением. Однако, в любом случае, это приводит к усложнению диагностики и большим промежуткам времени, которое на нее затрачивается. Сервису теперь приходится больше полагаться в своей работе на электронные системы самодиагностики, а на подключение дополнительных приборов контроля и визуальный контроль – все меньше. Кроме этого, сервисные процедуры теперь проводятся реже, следовательно, возможность выявить проблему на ранней стадии тоже заметно уменьшается.
Седьмая проблема: неблагоприятные условия работы
Последним фактором, пожалуй, стало повышение средней нагрузки на двигатель. Поскольку новые автоматические трансмиссии созданы для уменьшения расхода топлива, они, как следствие, заставляют двигатель работать в таких режимах, при которых создается максимальная на данных оборотах нагрузка. С одной стороны благодаря этому экономится топливо, а с другой – это не проходит для агрегатов бесследно.
В заключение, остается сказать, что каждая из вышеописанных причин сама по себе погоды не делает, однако в общей сложности благодаря им создается устойчивое ощущение того, что у многих новых автомобилей постоянные проблемы с двигателями. Причем, больше всего проблем у наиболее прогрессивных производителей, тогда как у более консервативных их меньше. На самом деле, в целом количество отказов в гарантийный срок становится ниже, что является следствием работы систем контроля качества. Теперь автокомпании имеют возможность контролировать ресурс, и если число гарантийных проблем не выходит за пределы разумного, то не закладывать чрезмерный запас надежности. Также появилась возможность своевременно исправлять ошибки в проблемных сериях двигателей или же вовсе снимать их с производства, в случае, если исправить ситуацию малыми силами не получается. К огорчению автолюбителей, все, что выходит за пределы срока гарантии, уже находится вне интересов производителя. Вполне возможно, что по истечении гарантийного срока, машина проездит совсем недолго, а ее ремонт будет дорогостоящим, крупноблочным и потребует привлечения специального инструмента. А до той поры владелец автомобиля сможет наслаждаться им в полной мере – в конце концов, он и экономичнее и быстрее. Причем стоимость сэкономленного топлива может оказаться даже выше, чем возросшие траты на предстоящий ремонт двигателя, с которым рано или поздно столкнется автомобилист.
