Современные двс – Современный мотор: меньше, мощнее – но не вечно…

Современный мотор: меньше, мощнее – но не вечно…

Если говорить о тенденциях современного мирового моторостроения, то двигатель внутреннего сгорания остается на лидирующих позициях, хотя справедливости ради надо отметить, что некие попытки «покуситься» на «святая святых» все же существуют – например, уже продается серийный электромобиль Tesla. Но поскольку нефтепромышленность сегодня является ключевой отраслью мировой экономики, доминирование двигателей внутреннего сгорания еще на многие десятилетия может остаться незыблемым.

Немного истории. Грустной…

Современные двигатели конструктивно практически мало изменились со времен «отцов-осно-вателей»: Николауса Августа Отто и Рудольфа Кристиана Карла Дизеля. Сегодня в ходу те же коленчатый вал, шатуны, поршни, цилиндры, клапаны, распределительный механизм.

Поэтому все новшества в двигателестроении опираются на новые материалы и технологии, в том числе связанные с электронным управлением.

Например, если еще 20 лет назад блок цилиндров почти повсеместно был сделан из чугуна, то сегодня чугунный блок встречается редко, плавно перейдя в разряд анахронизмов. В настоящее время блоки делают из алюминия, который и легче, и технологичнее. Сначала были проблемы с прочностью и жесткостью, но их постепенно решили.

Правда, полностью алюминиевые моторы действительно приживаются трудно – очень они чувствительны к смазке, охлаждению, зазорам. А вот алюминиевый блок с чугунными гильзами гораздо менее требователен в эксплуатации. Так что старый добрый чугун, который использовали Отто и Дизель, еще послужит…

Вообще надо отметить, что создание нового двигателя даже традиционной схемы – это процесс очень долгий. Вот и получается, что модельный ряд автомобилей меняется в среднем через четыре-пять лет, а мотор в нем нередко стоит от предыдущих моделей, а то и еще более ранних. И часто даже в новых двигателях используются узлы от старых – например, блок цилиндров. Так что двигатели «живут» долго – бензиновые в среднем 10-15 лет, а дизели легко «доживают» до 20 и даже 30 лет.

И еще. С сожалением приходится признать, что в России практически не было своих разработок двигателей – все бралось «оттуда», из-за границы. Причем часто даже то, что там отвергалось. Результат очевиден – сегодня передового двигателестроения у нас в стране просто не существует. Как и конструкторов для его возрождения.

Все началось с авиации… Авиадвигатель Rolls-Royce Merlin 40-х годов прошлого века с непосредственным впрыском

Успехи, неудачи и тенденции

В современном моторостроении существуют две основные тенденции: первая – сократить вредные выбросы, и вторая – снизить расход топлива. Это взаимосвязанные задачи: сокращая расход, мы автоматически снижаем выбросы.

Но если 10-15 лет назад «вредными выбросами» считались традиционные оксид углерода – СО, оксиды азота – NOx и углеводороды – СН, то сегодня в разряд основных перешел и углекислый газ СО2, создающий «парниковый эффект». И если учесть, что любое углеводородное топливо в конечном счете распадается на воду и углекислый газ – то уменьшить выбросы СО2 можно единственным путем: снижением расхода топлива.

Здесь надо принять во внимание и такой нюанс: КПД у двигателя внутреннего сгорания в целом лишь около 25-30%. Выходит, что только четверть бензина в ДВС тратится на движение – остальные три четверти просто вылетают в трубу. И греют окружающую среду. Поэтому инженеры-моторостроители борются за каждый «лишний» процент с помощью довольно сложных технических решений.

Верный способ – повысить удельные параметры двигателя: проще говоря, получить «одну лошадиную силу» с меньшего количества топлива. Например, одним из основных путей роста эффективности бензинового двигателя является повышение степени сжатия. При росте степени сжатия эффективность сгорания топлива в цилиндре повышается, а значит, возрастает коэффициент полезного действия (КПД) цикла – и двигателя в целом.

В частности, повышение основных параметров двигателей, в том числе путем увеличения степени сжатия, дают системы непосредственного впрыска бензина в цилиндр – впрыск сдвигает режимы детонации, убирает неравномерность подачи топлива и увеличивает наполнение цилиндров.

Когда мы еще были впереди планеты всей: форкамерно-факельное зажигание на Волге — прообраз современного послойного распределения заряда

На самом деле эта идея достаточно старая: непосредственный впрыск широко применялся на авиационных двигателях 40-х годов прошлого века. Инженерам требовалось добиться небывалой по тем временам удельной мощности 70 л.с. с 1 л рабочего объема двигателя при максимальных 2500-3000 об/мин. Сегодня это удельная мощность обычного автомобильного двигателя (хотя и при вдвое больших оборотах, так что авиационный уровень 70-летней давности все еще не превзойден современным автомобилестроением) – а тогда достичь их в авиации было возможно только с помощью непосредственного впрыска.

Но система подачи топлива была механической, т.е. сложной, дорогой и требовавшей постоянных регулировок, что было приемлемо в авиации, но никак не на автомобилях.

Форкамерно-факельный процесс
в двигателе Honda CVCC, такие
двигатели ставились на автомобили
Honda почти до конца 1980-х годов

Кроме того, механическое управление непосредственным впрыском было хорошо при низких оборотах, требовавшихся для тогдашних авиационных двигателей (воздушный винт все же!). А при их росте хотя бы до автомобильных 6000 об/мин механика уже не справлялась.

Собственно, «возвращение» к старой идее в 1990-2000-х годах стало возможным благодаря развитию электроники, позволившей реализовать управление непосредственным впрыском на высоких оборотах двигателя – с внедрением электронных компонентов появилась возможность управлять процессом горения, чего не было ранее.

Карбюратор, да и традиционные системы впрыска – так называемое внешнее смесеобразование, позволяли лишь смешать 15 кг воздуха с 1 кг топлива и подать смесь в цилиндры. И все. А вот электронное управление непосредственным впрыском в цилиндр дает возможность инженеру выбирать – когда вводить топливо, сколько вводить. И даже впрыскивать топливо за один цикл двигателя несколько раз.

Еще в 70-х годах ХХ века конструкторы для экономии топлива предложили использовать принцип «послойного» впрыска, реализованный в виде так называемого «форкамерно-факель-ного зажигания». Идея заключалась в том, что в специальной камере создается богатая смесь, которая при воспламенении от свечи создает факел, поджигающий бедную смесь, подаваемую непосредственно в цилиндр. Машины с такими двигателями (с аббревиатурой СТСС – Compound Vortex Controlled Combustion) разработала и длительное время производила японская Honda, и даже горьковский автозавод некоторое время выпускал «Волги» с форкамерными моторами. Но в итоге к середине 1980-х от этой идеи пришлось отказаться. Ведь приходилось готовить сразу две топливо-воздушных смеси: бедную, которой надо было много, и богатую, которой надо было мало. И подавать их раздельно – при этом в точные временные промежутки. А сложные карбюраторы (а тогда полноценного электронного управления еще не существовало) не прибавляли ни надежности, ни оптимизма по снижению себестоимости. Но основной удар был неожиданным – выяснилось, что помимо СО и СН оксиды азота тоже не слишком полезны. А здесь у «послойников» возникли новые проблемы…

Но всего через 10 лет, примерно к середине 1990-х годов, инженеры смогли вернуться к идее на новом уровне, чтобы с помощью электроники объединить в одном двигателе все три составляющие: непосредственный впрыск, управление процессом горения и послойное смесеобразование, что позволило поднять степень сжатия и выйти на новый уровень.

Первыми создали серийные автомобили с такими моторами в компании Mitsubishi – они имеют обозначение GDI (Gasoline Direct Injection – «система прямого впрыска бензина»). За ними последовали и другие производители. В этих двигателях нет отдельной форкамеры – форсунка впрыскивает бензин в цилиндр под очень высоким давлением. А камера сгорания имеет такую «хитрую» форму, что в зоне у свечи оказывается богатая смесь, а в остальном объеме – бедная.

Казалось бы, все прекрасно: степень сжатия высокая, смесь бедная, как следствие, вредные выбросы заметно снижены, а экономичность улучшена. Но опять начались проблемы с оксидами азота. Дело в том, что традиционные трехкомпонентные нейтрализаторы убирают из выхлопа СО, NOХ и СН только у смеси обычного состава (15 кг воздуха на 1 кг топлива). А вот с возросшими при бедных смесях объемами оксидов азота они уже не справляются. Так что пришлось разрабатывать новые дополнительные катализаторы. Работают они хорошо, хотя требуют специальной жидкости в качестве «топлива». Но хорошо только в том случае, если в бензине нет серы. А если есть – то быстро «умирают». Ведь бензин с полным отсутствием серы пока еще редкость даже в богатых странах…

Поэтому автопроизводители от идеи послойного впрыска вынуждены были отказаться, а проблему уже построенной инфраструктуры по производству этих двигателей (и уже немало потраченных денег) решили путем «перепрошивки» электронного управления впрыском.

Теперь впрыск топлива осуществляется не тогда, когда поршень находится вблизи верхней «мертвой точки», а раньше. И пока поршень проходит весь путь до ВМТ, смесь успевает перемешаться до практически гомогенной.

Так что «попытка № 2» внедрения послойного смесеобразования и управления горением тоже сорвалась. Когда будет третья попытка, неясно. Но то, что она будет – вполне предсказуемо. Ведь уже создано достаточно много таких двигателей, они работают, хотя их возможности пока не реализованы полностью.

Еще одно направление повышения эффективности ДВС – системы регулирования фаз газораспределения. Они получили распространение недавно, в начале 90-х годов ХХ века, но сегодня двигатель без регулирования фаз уже смотрится каким-то анахронизмом.

Логика таких систем понятна – для эффективной работы двигателя при малых оборотах время (продолжительность) и момент открытия впускных и выпускных клапанов должны быть одни, а с повышением оборотов – другие. И сегодня существует много систем, которые регулируют не только время открытия клапанов, но и величину этого открытия. Что делает ДВС эластичным, а автомобиль с ним – экологичным, экономичным и удобным.

Если подводить промежуточный итог, то можно сказать следующее: современный бензиновый ДВС – обязательно с регулируемыми фазами, а лучшие его образцы имеют непосредственный впрыск. Для повышения мощности двигателей нередко используется наддув, который увеличивает количество воздуха, поступающего в цилиндры, и удельную мощность. Существуют две схемы наддува: газотурбинный, когда турбину для привода компрессора раскручивают выхлопные газы, и приводной, когда компрессор приводится непосредственно от двигателя. Приводные компрессоры тоже разные: объемные, винтовые, волновые и т.д. Но большого распространения такие системы так и не получили, хотя известны давно – в отличие от регулирования фаз газораспределения, непосредственного впрыска топлива и турбонаддува.

Ванкель и другие

В принципе, возможны альтернативы старой конструкции, созданной во времена Отто и Дизеля. Но создать работающий двигатель, способный на равных конкурировать с привычной схемой по всем показателям, очень сложно. Двигатели Стирлинга, Баландина и многих других оригинальных схем и решений не получили распространения и оказались на грани забвения.

И хотя новые идеи витают в воздухе, реализовать даже лучшие из них весьма проблематично. Например, роторно-лопастной мотор Вигриянова, который изначально планировалось устанавливать в «прохоровский» «ё-мобиль», пока так и не создан. И для того чтобы (возможно!) довести его до серийного производства, потребуется, по прикидкам, как минимум, 10 лет и весьма неограниченное финансирование. Причем несколько из этих 10 лет надо будет потратить на подготовку специалистов, способных его довести. А поскольку с «неограниченным финансированием», кажется, наступили проблемы, этот двигатель, скорее всего, света так и не увидит…

Роторно-поршневой двигатель Ванкеля стал, пожалуй, единственным примером внедрения в серийное производство ДВС нетрадиционной конструкции. Хотя двигателю данной схемы уже добрых полвека, и за это время многие производители, выпускавшие такие моторы, давно «сошли с дистанции» (последним стал АвтоВАЗ), он и по сей день ставится на автомобили Mazda. Причем компания так долго занимается этим двигателем и добилась таких его показателей, что уже вряд ли кто сможет сделать хотя бы такой же – по цене, надежности и эффективности. И потому он вряд ли когда-нибудь станет массовым.

Ремонт ремонту рознь

Современные двигатели гораздо более надежны, чем те, которые производились, например, 20 лет назад. В них не надо ничего регулировать, что-то менять – они работают без поломок как минимум до окончания срока гарантии.

Но есть нюанс – сегодня срок службы всего автомобиля стал значительно меньше, чем был ранее. Прошли те времена, когда машину покупали «на всю жизнь». Сегодня сложилась тенденция: люди хотят ездить на новой модели машины. И потому автомобили меняются в среднем через 3-5 лет. Соответственно автопроизводителям не имеет смысла делать машину, которая без поломок прослужит 20 лет. Вот и получается, что автопарк обновляется значительно быстрее, чем два-три десятка лет назад.

Так что время двигателей-«миллионников» давно «кануло в Лету» – их просто невыгодно

делать. Да и зачем? Ресурс мотора рассчитывается с учетом возможного пробега автомобиля: в среднем можно говорить максимум о 150 тыс. км.

Процесс непосредственного впрыска уже широко распространился, но пока использовать
все его преимущества не удается

Очевидно, ремонт двигателя должен продлить ресурс – но не до бесконечности, а до конца срока службы автомобиля (который тоже закладывается относительно небольшим – не более 10 лет). К чему это приводит? К тому, что некоторые ремонтные процессы становятся просто ненужными, а ремонтное оборудование «отстает» от современных двигателей.

Например, на старых моторах уровень нагрузки составлял 50 л/с с 1 л объема, а на современных (с наддувом) – вдвое больше. При такой разнице удельных мощностей и нагрузок на детали «старое-доброе» уже не работает – нужны новые технологии. Сегодня многие работы стало просто невозможно сделать без современного оборудования – шлифовального, расточного, хонинговального. Оно не слишком хорошо окупается, поэтому многие предпочитают работать по старинке. Но не тут-то было…

Так, для новых моторов нередко используются шатуны с «ломаными» крышками. Традиционные конструкции крышек шатунов, изготовленных отдельно, а потом собранных, для современных высоконагруженных двигателей не подходят – неточно и совсем недешево. И при ремонте традиционных шатунов всегда есть опасность нарушения соосности, что ведет к катастрофическим последствиям для мотора, хотя традиционные шатуны ремонтируются легко. А вот «колотые» – не ремонтируются вообще.

Еще пример – коленчатый вал на старом тихоходном двигателе можно было наварить и прошлифовать. Сейчас это невозможно даже представить: усталостные трещины очень быстро приведут к разрушению всего двигателя. Кроме того, ручная работа с большим количеством операций стоит дорого. А коленчатый вал легкового мотора – деталь массовая, а значит, и недорогая. И делать двойную, а то и тройную работу, чтобы восстановить деталь, которая потом быстро выйдет из строя, по крайней мере, экономически неэффективно.

При этом надо помнить, что просто замена одной детали, вышедшей из строя, не решает проблемы поломки двигателя в целом: такая локальная замена обычно предполагает «гарантию только до ворот». Современный высоконагруженный двигатель – это сложный комплекс, а потому его ремонт должен быть комплексным, с заменой всего «по кругу», чтобы даже самый экономный автовладелец не возвращался через каждые 10-15 тыс. км для замены очередной детали. Вот почему качественно отремонтированный мотор стоит всего лишь на 25-30% меньше нового. Но насколько такой ремонт выгоднее замены для владельца?

Так что современная тенденция в ремонте проглядывается – замена вышедшего из строя узла постепенно побеждает. Причем ремонт «в гараже на коленке» уже не удается. Поэтому неудивительно, что в последние годы значительно возросли требования к квалификации ремонтников, ощутимо выросла стоимость ремонта, а сам процесс стал сводиться больше к замене деталей, нежели к их восстановлению.

Есть и другая тенденция, когда производитель не дает запчастей вообще – только двигатель в сборе. И ремонтникам остается только поменять весь двигатель, вместо того чтобы его ремонтировать. А зачем чинить, если двигатели непрерывно усложняются, а квалифицированная ручная работа дорожает еще быстрее?

И наконец, «контрактные» моторы…

В заключение отметим: модные сегодня «контрактные» моторы становятся похожи на пресловутый «МММ». Нет в мире такой страны-«донора», где бы существовало столько двигателей с большим остатком ресурса. А поскольку двигатели современных легковых автомобилей рассчитаны на конечный и весьма ограниченный пробег, то покупка такого мотора давно стала лотереей – в которой, как известно, выигрывает один из тысяч. В лучшем случае.

А остальным предлагается раз в 10-20 тыс км купить очередной «билет» – пока не будет выбран их «лимит» на ремонт или замену мотора на новый.

  • Александр Хрулев, канд. техн. наук, директор фирмы «АБ-Инжиниринг»

abs-magazine.ru

Самые надежные моторы на современных машинах: наш рейтинг

   Все знают о том, что когда-то, в далекие 80-е и 90-е, существовали моторы-"миллионники", которые сотнями тысяч километров служили верой и правдой. Так, собственно говоря, и есть – мы не так давно составляли их рейтинг. Но есть достойные продолжатели дела "миллионников" и сегодня.

Считается почему-то, что современные машины одноразовые. Покатался три года, продал и пошел за новой. Но это как минимум преувеличение и обобщение. Действительно, есть неудачные двигатели, но это только часть рынка. Люди владеют машинами по 5-7 или даже 10 лет и, страшно сказать, покупают их подержанными! Значит, надежные моторы существуют. Вопрос: как их найти?

Какую машину и с каким мотором купить, чтобы он не только не ломался в течение гарантии, но и не подпадал под отзывные кампании, не требовал дорогих расходных материалов и специального сервисного оборудования. Бегал долго и счастливо, хотя бы и медленнее, расходуя чуть больше горючего, чем более прогрессивные собратья.

В разных классах машин свои лидеры, и, разумеется, более сложные и дорогие машины мало приспособлены для жестких условий эксплуатации, но и у них найдутся свои лидеры и отстающие по необходимому объему обслуживания и вероятности выхода из строя.

Renault 1.6 16v K4M


Малый класс

Начнем с класса В+, благо этот размерчик – один из самых распространенных в России. Сегмент бурно развивается, и машины в нем есть самые различные: и наши Калины-Гранты, и иномарки на любой вкус и кошелек. Почти все машины крайне практичны и особыми инновациями не обременены. Но это только в России, за рубежом такие авто часто оснащаются более прогрессивными моторами. К счастью, «привозных» машин мало, большая часть машин этого сегмента давно прижилась на российской почве и выпускается у нас, либо поставляется в специальных российских комплектациях.

Безусловным лидером является мотор K7M от Renault. Рецепт надежности прост: рабочий объем 1.6 литра и всего восемь клапанов, никаких сложностей. Привод ГРМ ремнем, гидрокомпенсаторов нет, простой чугунный блок, простой модуль зажигания, вообще никаких «новомодных» штучек. Ставятся такие моторы на «народные» Logan и Sandero и особых хлопот не доставляют. Там просто нечему ломаться, а качество исполнения отличное.


На фото: K7M


Второе и третье места, пожалуй, стоит отдать моторам ВАЗ-21116 и Renault K4M. Первый мотор тоже 1.6 и восьмиклапанный, простой и надежный. Но подводит временами качество сборки, качество проводки, да и машины с МКПП не самые надежные, потому что коробка не рассчитана на повышенный крутящий момент.

Шестнадцатиклапанный мотор K4M от Рено просто чуть сложнее устроен и чуть дороже. Не так легко переносит высокие нагрузки. Зато устанавливают его не только на Logan, но и на Duster, Megane, Kangoo, Fluence и другие машины.


На фото: ВАЗ-21116


Средний класс

Один из лидеров по надежности в С-классе уже есть – это упомянутый K4M от Рено. Но машины несколько тяжелее, чаще встречаются авто с АКПП, а значит, и требования к мощности чуть выше. Моторы 1.6 будут иметь заведомо меньший ресурс, чем двигатели с рабочим объемом 1.8 и 2 литра, а значит, стоит выделить моторы 1.6 в отдельную группу для тех, кому не нужно ездить быстро.

Наверное, самым простым, дешевым ресурсным мотором для машин в С-классе можно назвать весьма почтенного возраста Z18XER. Конструкция самая что ни на есть консервативная, разве что установлены фазовращатели и регулируемый термостат. Привод ГРМ ремнем, простая система впрыска и хороший запас надежности. Мощности в 140 сил хватает для комфортного движения таким нелегким машинам, как Opel Astra J и Chevrolet Cruse, а также минивэну Opel Zafira.


На фото: двигатель от Opel Astra J


Второе место по надежности можно отдать серии моторов от Hyundai/Kia/Mitsubushi G4KD/4B11. Эти двухлитровые двигатели – наследники знаменитого Mitsubishi 4G63, в том числе и по надежности. Не обошлось без системы регулировки фаз ГРМ, а в его приводе – вполне надежная цепь. Простая система питания и хорошее качество сборки, но цепной привод ГРМ сложнее и дороже, да и сам мотор заметно технологичнее, так что только второе место. Мощность моторов зато заметно выше, все 150-165 л.с. Этого более чем достаточно любой машине С-класса с любой нагрузкой, на трассе и в городе, с АКПП и с «механикой». Ставились такие двигатели на огромное количество машин, тут и Hyundai i30, Kia Cerato, Ceed, Mitsubishi Lancer и другие легковушки и кроссоверы выше классом: Mitsubishi ASX, Outlander, Hyundai Sonata, Elantra, ix35 и Kia Optima.

На третье место вполне может претендовать мотор Renault-Nissan MR20DE/M4R. Этот двухлитровый бензиновый мотор выпускается уже довольно давно, с 2005 года, а по конструкции тоже восходит к «славным предкам» F-серии из 80-х годов. Залог успеха именно в консерватизме конструкции и умеренной степени форсирования. В сравнении с лидерами у него менее надежная ГБЦ, иногда все же вытягивается цепь, но все же он позволяет разменять все триста тысяч километров пробега при аккуратной эксплуатации, да и цена запчастей не зашкаливает.


На фото: MR20DE


Младший бизнес-класс

В сегменте D+ тоже популярны двухлитровые моторы из числа лидеров надежности С-класса, и тут они смотрятся неплохо, ведь масса машин отличается уже не так сильно. Но большей популярностью пользуются сложные и «престижные» моторы большой мощности.

Toyota в первый раз встречается в этом рейтинге, но сразу на первом месте в своем классе.

Мотор 2AR-FE мощностью 165-180 л.с. и рабочим объемом 2.5 л устанавливается на один из бестселлеров сегмента D+, на Toyota Camry, и без сомнения является самым распространенным и надежным мотором в своем классе. Устанавливают их и на кросоверы RAV4, и на минивэны Alphard. Мотор достаточно простой, но залог успеха – в качестве исполнения и частом обслуживании машин Toyota.


На фото: двигатель от Toyota Camry


Второе место заслуженно получают моторы G4KE/4B12 компании Hyundai/Kia/Mitsubishi. Эти моторы рабочим объемом 2.4 литра и мощностью 176-180 л.с. устанавливаются на Kia Optima, на Hyundai Sonata, многие другие легковые модели и плеяду кроссоверов Mitsubishi Outlander/Peugeot 4008/Citroen C-Crosser. Конструкция близка к моторам G4KD/4B11, и точно так же они являются наследниками надежных моторов Mitsubisi. Конструкция без каких-то особых изысков в виде прямого впрыска, привод ГРМ цепью плюс фазовращатели. Хороший запас по мощности и ресурсу, не слишком дорогие запчасти – вот залог успеха.

А вот третьего места не будет. Турбомоторы на европейских машинах заметно сложнее в эксплуатации и потенциально уязвимее. Сравнительно надежные турбодизели все же требуют более высокого качества обслуживания. И третье место достается достаточно простым агрегатам, например, уже упомянутому Z18XER на Opel Insignia или Duratec Ti-VCT на Ford Mondeo, и если вам хватает их мощности и ездите вы спокойно, то они окажутся и самыми недорогими в эксплуатации.


На фото: G4KE/4B12


Старший бизнес-класс

Престижные седаны E-класса не относятся к машинам с малой стоимостью эксплуатации, да и моторы в этом классе сложные и мощные. И зачастую особой надежностью похвастаться не могут. Но и среди них есть лидеры и агрегаты с высокой надежностью.

Опять в лидерах Toyota, точнее Lexus, но вы же знаете, что компания по сути одна? Моторы 3.5 серии 2GR-FE и 2GR-FSE устанавливаются на модели Lexus ES и GS и на люксовые внедорожники Lexus RX. Несмотря на высокую мощность и малую массу, это очень удачный бензиновый мотор, в версии без непосредственного впрыска он считается одним из самых беспроблемных в своем классе.



На фото: 2GR-FE и 2GR-FSE


Второе место заслуженно занимает Volvo со своей рядной «шестеркой» B6304T2 объемом 3 литра. Первый в нашем рейтинге турбомотор оказывается в эксплуатации даже проще и дешевле дизелей. Во многом благодаря почтенного возраста конструкции с хорошим запасом прочности и сравнительно невысоким ценам на обслуживание.

К сожалению, безнаддувный мотор 3.2 больше не поставляется, он несомненно еще надежнее и мог бы претендовать на первое место в этой категории. Секрет успеха – в модульной конструкции двигателей. Это семейство производится с 1990 года по наше время в вариантах с четырьмя, пятью и шестью цилиндрами. Непрерывное усовершенствование конструкции и богатый опыт эксплуатации моторов хорошо сказался на надежности и стоимости эксплуатации.

За Infiniti, которые на третьем месте, в этом классе играет модель Q70 с легендарной «шестеркой» серии VQVQ37VHR объемом 3.7 литра и мощностью 330 сил. Залог успеха и в этом случае в качестве исполнения, славной и давней истории серии моторов и распространенности. Ставились такие моторы и на спортивные Nissan 370Z, и на внедорожники QX50 и QX70, и на более маленький седан Q50.


На фото: двигатель от Infiniti Q70


Лист машин Е-класса будет неполон, если не упомянуть непременный атрибут европейских городов – дизельный Mercedes E класса в кузове W212 и с мотором OM651. Да, это турбодизель, но в самой слабой своей версии, с обычными электромагнитными форсунками он способен доставлять минимум хлопот в эксплуатации. Да, такую машину полностью обслужить без дилерского сервиса невозможно, но, как показывает практика, простые комплектации да еще с ручной КПП на удивление надежны, недаром европейское такси для многих – именно дизельная «ешка».

Представительский класс

Тут рейтинга не ждите. Машина F-класса дешевой в эксплуатации не бывает, в современной машине такого уровня собраны все достижения техники последних лет, все самое сложное и дорогое оборудование. У них есть, конечно, свои лидеры и свои аутсайдеры, тем более что немецкие представительские седаны выпускаются в том числе и с весьма надежными дизелями, а корейские и японские премиальные марки делают упор на надежность бензиновых моторов и гарантию. Но сделать выбор между ними сложно, да и смысла это не имеет, в этом классе другие правила игры.



Читайте также:


www.kolesa.ru

Изучаем странные двигатели, застрявшие на обочине прогресса — ДРАЙВ

  • Войти
  • Регистрация
  • Забыли пароль?
  • user
  • Выход

Найти

ДРАЙВ

  • Наши
    тест-драйвы
  • Наши
    видео
  • Цены и
    комплектации
  • Сообщество
    DRIVE2
  • Новости
  • Наши тест-драйвы
  • Наши видео
  • Поиск по сайту
  • Полная версия сайта
  • Войти

  • Выйти
  • Acura
  • Alfa Romeo
  • Aston Martin
  • Audi
  • Bentley
  • Bilenkin Classic Cars
  • BMW
  • Brilliance
  • Cadillac
  • Changan
  • Chery
  • Chevrolet
  • Chrysler
  • Citroen
  • Daewoo
  • Datsun
  • Dodge
  • Dongfeng
  • FAW
  • Ferrari
  • FIAT
  • Ford
  • Foton
  • Geely
  • Genesis
  • Great Wall
  • Haima
  • Haval
  • Hawtai
  • Honda
  • Hummer
  • Hyundai
  • Infiniti
  • Isuzu
  • JAC
  • Jaguar
  • Jeep
  • KIA
  • Lada
  • Lamborghini
  • Land Rover
  • Lexus
  • Lifan
  • Maserati
  • Mazda
  • Mercedes-Benz
  • MINI
  • Mitsubishi
  • Nissan
  • Opel
  • Peugeot
  • Porsche
  • Ravon
  • Renault
  • Rolls-Royce
  • Saab
  • SEAT
  • Skoda
  • Smart
  • SsangYong
  • Subaru
  • Suzuki
  • Tesla
  • Toyota
  • Volkswagen
  • Volvo
  • Zotye
  • УАЗ

  • Kunst!
  • Тесты шин
  • Шпионерия
  • Автомобизнес
  • Техника
  • Наши дороги
  • Гостиная
  • Автоспорт
  • Авторские колонки

  • Acura
  • Alfa Romeo
  • Aston Martin
  • Audi
  • Bentley
  • BCC
  • BMW
  • Brilliance
  • Cadillac
  • Changan
  • Chery
  • Chevrolet
  • Chrysler
  • Citroen
  • Daewoo
  • Datsun
  • Dodge
  • Dongfeng
  • FAW
  • Ferrari
  • FIAT
  • Ford
  • Foton
  • Geely
  • Genesis
  • Great Wall
  • Haima
  • Haval
  • Hawtai
  • Honda
  • Hummer
  • Hyundai
  • Infiniti
  • Isuzu
  • JAC
  • Jaguar
  • Jeep
  • KIA
  • Lada
  • Lamborghini
  • Land Rover
  • Lexus
  • Lifan
  • Maserati
  • Mazda
  • Mercedes-Benz
  • MINI
  • Mitsubishi
  • Nissan
  • Opel
  • Peugeot
  • Porsche
  • Ravon
  • Renault
  • Rolls-Royce
  • Saab
  • SEAT
  • Skoda
  • Smart
  • SsangYong
  • Subaru
  • Suzuki
  • Tesla
  • Toyota
  • Volkswagen
  • Volvo
  • Zotye
  • УАЗ

www.drive.ru

самые надежные двигатели современности — DRIVE2

Какие двигатели самые лучшие — немецкие, японские или, может быть, американские? Мы составили рейтинг наиболее удачных моторов и раскрыли секреты их надежности и «неубиваемости».

У автовладельцев есть легенда. О двигателе, который-не-ломается. И даже не одна, а множество. Легенды эти обрастают со временем удивительными жизнеописаниями, порождают неутихающие споры на тему «немецкое против японского против американского».
Множество очевидцев готовы засвидетельствовать надежность того или иного мотора с пробегом в полмиллиона-миллион километров, нимало не смущаясь тем, что его происхождение скрыто во мраке веков, а наблюдается очевидцами он от силы несколько лет. Но легенды не врут: такие двигатели существуют. Мы объединили их в список, в составлении которого оказали посильную помощь автомеханики с солидным стажем работы.
Список оказался немаленьким — за последние несколько десятков лет автопроизводители сумели создать достаточно шедевров двигателестроения. И оговоримся, что в наш обзор войдут далеко не все моторы, а всего десять, наиболее известных и массовых. Тех, которые устанавливались на знаковые в свое время модели, побеждали в гонках. Своего рода знаменитости в мире автомобилей.

Дизели
Дизельные силовые установки традиционно числятся самыми надежными. Во многом благодаря тому, что еще лет десять назад сложно было представить себе машину со спортивным характером и дизельным агрегатом, да и сейчас дизели берут те, кому нужно много ездить, а значит, мотор работает в наилучших условиях. К тому же старые поколения двигателей имеют сравнительно простую конструкцию с хорошим запасом прочности.

Mercedes-Benz OM602
Семейство дизелей OM602, пятицилиндровых, с двумя клапанами на цилиндр и механическим ТНВД Bosch заслуженно держит пальму первенства по пробегам, стойкости к жизненным трудностям и числу оставшихся на ходу машин с ними. Выпускались эти дизели с 1985 по 2002 год — без малого двадцать лет.
Не самые мощные, от 90 до 130 л.с., они славились именно надежностью и экономичностью. У этого семейства были вполне достойные предки, поколение OM617, и вполне достойные наследники — OM612 и OM647.
Встретить такие моторы можно на Mercedes в кузове W124,W201(MB190), на внедорожниках G-class, на фругонах T1 и Sprinter и даже на более поздних W210. Пробеги многих экземпляров превышают полмиллиона километров, а рекордные — и вовсе за два. И если вовремя позаботиться о выходящих из строя топливной аппаратуре и навесном оборудовании, то конструкция не подведет.

www.drive2.ru

Современные двигатели: можно ли их починить?

Список операций, выполняемых при капитальном ремонте ДВС, долгое время сохранялся практически неизменным. Расточка и хонингование цилиндров, постелей коленвала и распредвала, восстановление плоскостей ГБЦ и блока, шлифовка и восстановление геометрии коленвала, замена втулок клапанов и восстановление геометрии седел, клапанов и втулок. Еще оставались мероприятия по ремонту серьезно поврежденных узлов и, конечно, замена элементов поршневой группы, поршней и колец, элементов ГРМ, помпы и уплотнений. Сложно? Современные двигатели могут потребовать вдвое больше операций.

Что мы называем «современным двигателем»? С уверенностью можно сказать, что это агрегат с регулируемыми фазами ГРМ, с регулируемой длиной впускного коллектора и катколлектором, часто в алюминиевом блоке, с балансирными валами, часто с турбонаддувом и непосредственным впрыском и обычно с пластиковым впуском. А у дизельных моторов почти наверняка будет система CommonRail и турбины с регулируемой геометрией. У моторов премиум-марок в дополнение окажутся регулируемые маслонасосы и отключаемые цилиндры, хитрая компоновка, электроприводы помпы и маслонасоса.

С определенной степенью вероятности ремонтных размеров поршневой группы у подобных двигателей не будет, только несколько размерных групп и ремонтные комплекты коленвала, а также возможность восстановления седел клапанов. Ремонт в этом случае потребует проверки значительно большего числа узлов и целого ряда точек их установки и крепления, а заодно и замены огромного количества навесного оборудования. Что придется сделать для восстановления надежной работы современного силового агрегата? И насколько список работ будет больше, чем у «классических» моторов из прошлого века?

Базовая операция при капитальном ремонте — это восстановление геометрии поршневой группы, а также работы над блоком цилиндров и коленчатым валом. Даже если блок чугунный или имеет чугунные гильзы, простая расточка обычно бесполезна: нет ремонтных размеров поршней и колец. Индивидуальный заказ, как правило, дорог и может не обеспечить нужного качества и ресурса. Остается только произвести гильзовку блока цилиндров. Эту же операцию придется проделать, если алюминиевый блок имеет технологии упрочнения стенок, не предусматривающие наличия ремонтных размеров и восстановления отдельной гильзы, такие как: напыление, alusil, FRM, nicasil и тому подобные покрытия с повреждениями хотя бы в одном из цилиндров. Для покрытий, наносимых с использованием плазменного напыления или гальваники, возможно локальное восстановление, но оно применяется редко.

Ряд легкосплавных блоков потребуют также целого набора операций по восстановлению резьбы для болтов, заворачиваемых с программируемой вытяжкой, или просто высоконагруженных соединений. Для блоков, изготовленных прессованием, обязательна проверка на микротрещины и герметичность. И конечно, обязательна промывка «рубашки» системы охлаждения. Для блоков цилиндров со встроенными балансирными валами также потребуется дефектовка и замена их подшипников или самих блоков валов.

Часто необходима замена крышки ГРМ или другие внешние элементы в связи с обновлением, улучшением характеристик и устраненными недостатками. А порой пластиковые детали просто не подлежат повторной установке из-за коробления поверхностей или растрескивания.

Ремонт головки блока цилиндров тоже потребует большего числа операций. Тут и чистка всех каналов от масляного шлама и нагара, и проверка на герметичность, и проверка посадочных мест всех клапанов, и тому подобные операции. Часто потребуется восстановление плоскостей, работающих с сальниками распредвалов, если они не выполнены в виде отдельной детали.

Работы с клапанами, их седлами и втулками часто осложняются тем, что эти элементы не ремонтируются, поскольку изготовлены из керамики или с помощью металлокерамической матрицы (MMC), и потому они вырезаются и заменяются на ремонтные целиком, даже при небольших нарушениях геометрии.

Начинка ГБЦ также подвергается серьезной ревизии. Так, замена распредвалов требуется все чаще, даже несмотря на внедрение схем ГРМ с отсутствующим трением скольжения, например на роликовых рокерах. Меняют или ремонтируют регуляторы фаз (фазовращатели) и их клапана управления, сальники систем подачи масла и фильтры. Часто требуют чистки и ремонта каналы системы EGR, если они выполнены непосредственно в теле ГБЦ или блока, как на моторе Mercedes M271. Меняются, дефектуются и чистятся также сопутствующие этой системе детали, клапаны EGR и теплообменники.

Такая деталь, как маслонасос, постепенно превращается в расходный материал. В целом ряде моторов их рекомендуется менять, не доводя до максимального износа, а уж после капремонта точно потребуется новый маслонасос, а заодно его цепь и блок балансирных валов в комплекте.

Такие элементы передовых двигателей, как электрические помпы и разнообразные соленоидные клапаны регулирования давления масла, требуют замены в обязательном порядке. Термостаты тоже превратились в расходный материал, причем менять придется чаще всего все вместе с патрубком, датчиками, системой подогрева и даже собственным приводным ремнем.

Серьезных работ почти наверняка потребуют впускная и выпускная системы. Помимо случавшихся и раньше трещин выпускного коллектора, новым моторам грозит поломка катализаторов. Эта дорогая деталь имеет ограниченный срок службы, а если мотор расходует масло или регулярно запускается при очень низких температурах, катализаторы выходят из строя куда раньше прогнозируемого срока. При повреждении они также способствуют быстрому износу поршневой группы, поставляя пыль сначала через EGR, а затем и непосредственно через выпускные клапаны. Сажевые фильтры у дизельных моторов тоже добавят хлопот при ремонте. Если прожиг невозможен, то потребуется их замена.

Впускной коллектор у очень многих моторов имеет изнашиваемые элементы вроде заслонок и их привода. Он может потерять герметичность из-за разрушения осей заслонок и даже протирания стенок. При установке требует обязательной чистки (особенно у машин с системами EGR), ремонта всех систем изменения геометрии или попросту замены. Добавляют расходов не меняющиеся отдельно от коллектора датчики. Удивительно, но дроссельная заслонка также постепенно переходит в разряд узлов с ограниченным сроком службы: датчики положения заслонки и электропривод все чаще не поставляются отдельно и не являются ремонтопригодными.

Топливная система современного мотора тоже устроена сложнее, чем карбюратор или даже распределенный впрыск, и требует большего внимания. Такие элементы, как насос ТНВД бензиновых и дизельных моторов, форсунки непосредственного впрыска, рампы с датчиками давления, зачастую потребуют серьезной проверки и ремонта, если нужна гарантия качественной работы силового агрегата.

Даже система вентиляции картера у современных моторов не так проста. У атмосферных двигателей появляются как минимум PCV-клапаны, требующие регулярной замены, а если двигатель с наддувом, то протяженность трасс вентиляции возрастает в разы — в них появляются клапаны и почти всегда присутствует так называемая маслоловушка.

Современные поршневые группы создают достаточно большой поток картерных газов, а требования к большим интервалам замены масла заставляют конструкторов улучшать газообмен в картере для предотвращения раннего старения масла. Как итог — большая нагрузка на систему вентиляции, низкий ресурс трубок, высокие требования к качеству ее работы и потери масла при неисправностях.

Каков итог?

Как можно увидеть, ремонт современного мотора представляет собой обширнейший комплекс сложнейших операций, которые многократно увеличивают стоимость не только из-за применения дорогих и высокотехнологичных узлов и компонентов, но и за счет заметно увеличившегося количества трудозатрат. Стоит учитывать и то, что все работы должны выполняться с очень высоким качеством механической обработки и использованием специальных сборочных материалов, приспособлений и при высокой чистоте. Так что стоит много раз подумать, прежде чем покупать по бросовой цене «под восстановление» современную машину с отметкой «требуется небольшой ремонт двигателя».

dvizhok.su

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

На протяжении многих десятков лет моторы изготавливали из самых обычных материалов — стали, чугуна, меди, бронзы, алюминия. Совсем немного пластика, иногда какие-то мелкие элементы, вроде корпусов карбюраторов, — из магниевых сплавов. На волне тенденции к всемерному облегчению конструкций и увеличению мощности при улучшении экологической составляющей состав материалов с тех времен заметно изменился. Из чего же сегодня делают двигатели? Разбираемся.

Большая часть автовладельцев наверняка знает главный тренд современного автомобилестроения: увеличение мощности двигателя при постоянном уменьшении его объема и массы. Секрет такого сочетания кроется в том числе в новых материалах и конструктивах. Ну и, разумеется, тщательной проработке всех элементов силового агрегата, а также уже не скрываемом отсутствии избыточных (читай: невыгодных) запасов прочности.

Как ни странно, всевозможные нанотрубки и прочий хай-тек, о котором постоянно говорят в СМИ, в моторостроении на самом деле почти не применяются. В серийных моторах самыми дорогими и сложными материалами являются кремнийникелевые покрытия, металлокерамический композит (например, известный как FRM у Honda), различные полимерно-углеродные композиции и постепенно появляющиеся в серийных двигателях титановые сплавы, а также сплавы с высоким содержанием никеля, например Inconel. В целом же двигателестроение остается очень консервативной областью машиностроения, где смелые эксперименты в серийном производстве не приветствуются.

Прогресс обеспечивается в основном «тонкой настройкой» и применением давно известных технологий по мере их удешевления. Основная масса серийных агрегатов состоит в основном из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — по сути, самых дешевых материалов в машиностроении. Однако тут все же есть место для новых технологий.

Самая крупная деталь любого мотора — блок цилиндров. Она же самая тяжелая. Долгие десятки лет основным материалом для блоков служил чугун. Он достаточно прочен, хорошо льется в любую форму, его обработанные поверхности обладают высокой износостойкостью. Список достоинств включает и невысокую цену. Современные моторы небольшого рабочего объема по-прежнему льются из чугуна, и вряд ли в ближайшее время индустрия полностью откажется от этого материала.

Основная задача в совершенствовании сплавов чугуна — это сохранение высокой твердости поверхности при улучшении его вспомогательных качеств, иначе это может привести к необходимости использования чугунных же гильз для блока цилиндров из более износостойкого сплава. Так изредка делают, но в основном на грузовых моторах, где эта технология финансово оправданна.

Алюминий в качестве материала блока применяется также очень давно и совершенствуется примерно в том же направлении. Усилия направлены в основном на улучшение возможностей его обработки, на снижение коэффициента расширения при сохранении необходимой пластичности материала, повышение необходимых аспектов прочности сплавов.

Также развиваются технологии использования вторичного алюминия низкой очистки. Для таких сплавов применяются технологии, отличные от литья, причем налицо тенденция к изготовлению из алюминия блоков цилиндров более компактных моторов. Например, двигатель Volkswagen серии EA211 сегодня имеет алюминиевый блок, который оказался на 40% легче чугунного.

Магниевые сплавы значительно менее популярны. Они легче алюминиевых, но имеют значительно более низкую коррозийную стойкость, не переносят контакта с горячей охлаждающей жидкостью, со стальными крепежными деталями повышенной температуры. На рядных шестицилиндровых блоках моторов BMW серий N52 и N53, например, из магниевого сплава выполнена только внешняя часть блока, «рубашка» системы охлаждения. Для сравнительно длинного блока шестицилиндрового мотора это дает выигрыш в массе порядка 10 кг по сравнению с цельноалюминиевой конструкцией. Также магниевые сплавы используют для блок-картеров моторов с отъемными цилиндрами. В основном это двигатели мотоциклов.

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов. Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах. Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые. А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам. А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна. А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело. Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии. Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

В технологии FRM материалом матрицы служит алюминий, а MMC получается в процессе заливки гильзы из волокнистого материала на основе карбоновой нити в алюминиевый блок. Использование углеродного волокна более технологично. К тому же матрица получается намного более толстой, чуть более мягкой, намного более упругой и абсолютно интегрированной в материал блока. Отслоение, как это происходило с Nicasil, попросту невозможно. Задиры и локальные повреждения в силу структуры материала ему почти не страшны, а в случае износа цилиндр можно расточить благодаря большому запасу по толщине.

Минусы у такого покрытия тоже имеются. Во-первых, немалая цена, во-вторых, жесткое отношение к поршневым кольцам, поскольку его структура плохо «настраивается». Тут не создать полноценной сетки хона, правда, масло хорошо удерживается в волокнах и без того. Края волокон очень жесткие, и даже сверхтвердые кольца имеют ограниченный ресурс, а поршень в местах контакта интенсивно изнашивается при малейшем биении, что подразумевает использование поршней с минимальным зазором и очень короткой юбкой. К тому же покрытие очень маслоемкое. В итоге у моторов постоянно наблюдался повышенный расход масла, что на определенном этапе не позволило выполнять жесткие экологические требования.

Впрочем, сейчас эта проблема уже не актуальна, новые катализаторы и новые поколения малозольных масел позволяют об этом не беспокоиться. Ну и, разумеется, цена нанесения покрытия такого типа заметно выше, чем у алюсила или чугунных гильз, но все же меньше, чем у Nicasil-подобных материалов.

Покрытия MMC разных типов также используются в целом ряде деталей двигателей. Например, в седлах клапанов в ГБЦ, упрочнениях крайних постелей распредвалов, особо нагруженных местах креплений элементов конструкции. Это позволяет широко применять цельноалюминиевые детали и снижать массу конструкции за счет упрощения. Некоторые детали двигателей могут иметь крупные элементы из MMC, например клапаны. Но это и сейчас удел не серийных конструкций.

Титановые сплавы также давно пытаются использовать в конструкции машин. В двигателях этот прочный, легкий и очень эластичный материал с превосходной химической стойкостью применяется очень ограниченно в силу высокой стоимости. Но можно найти серийные конструкции с деталями из титана. Титановые шатуны, например, давно устанавливаются в моторах Ferrari и тюнинговом подразделении AMG. Еще титан — неплохой выбор для пружин, шайб, рокеров и прочих элементов ГРМ, деталей теплообменников EGR, а также разных крепежных элементов. Кроме того, он используется для производства рабочих элементов высокопроизводительных турбин, а иногда —— для производства клапанов и даже поршней.

Теоретически детали из высококремнистых титановых сплавов с высоким содержанием интерметаллидов и сицилидов могут применяться в двигателях, но у большинства титановых сплавов наблюдается серьезная потеря прочности уже при температурах свыше 300 градусов — изменение пластичности в больших пределах и большой коэффициент расширения, что не позволяет создавать из них долговечные детали с низкой массой. Ограниченное применение имеет в двигателестроении и 3D-печать из титановых сплавов, например для создания выпускных систем на спорткарах.

А вот покрытия из нитрида титана — одни из самых популярных средств упрочнения поршневых колец. Этот материал отлично работает по кремниевому упрочненному слою гильз цилиндров. Его же используют как напыление на фаски клапанов, в том числе титановых, на торцы толкателей клапанного механизма и другие узлы двигателя. Начиная с 1990-х годов использование этого метода упрочнения неуклонно возрастает, и он вытесняет хромирование, азотирование и ТВЧ-закалку. Также нитрид титана является перспективным типом покрытия для гильз цилиндров: он может наноситься методом PA-CVD (плазмохимическое осаждение из газовой фазы), а значит, такие технологии могут стать серийными в ближайшее время, если будет спрос на новые износостойкие покрытия цилиндров.

Уже упомянутая 3D-печать также активно применяется для создания высокопрочных и высокоточных жаростойких деталей сплав Inconel. Это семейство никельхромовых жаростойких сплавов давно служит материалом для создания выпускных клапанов, верхних компрессионных колец, пружин и даже выпускных коллекторов, корпусов турбин и крепежного материала для высокотемпературного применения.

В последние годы, в связи с развитием технологий 3D-печати и активным использованием в них Inconel-сплавов, мелкосерийные ДВС все чаще обзаводятся деталями из этого очень перспективного материала. Рабочий диапазон деталей из него минимум на 150–200 градусов выше, чем у самых жаростойких сталей, и доходит до 1200 градусов. Как материал упрочнения сплавы Inconel используются серийно уже достаточно давно, так, в моторах Mercedes-Benz покрытие из Inconel применяется на моторах серий M272/M273.

Пластмассы также продолжают внедрять в конструкции двигателей. Выполненные из пластика элементы системы впуска и охлаждения — дело уже привычное. Но дальнейшее расширение номенклатуры маслостойких и теплостойких пластмасс с низким короблением позволило создать пластмассовые картеры ДВС, клапанные крышки, направляющие, корпуса малых конструкций внутри двигателя. Концепты моторов с блоком цилиндров из пластмассы, а точнее, из полимерно-углеродных композиций, уже были представлены публике. При незначительно меньшей прочности, чем у легких сплавов, пластик в производстве обходится дешевле и значительно лучше перерабатывается.

Каков итог?

Изучение вопроса применяемости материалов в двигателестроении показывает четкую направленность: для снижения массы и улучшения других характеристик применение каких-то суперматериалов либо не особо требуется, либо невозможно в принципе в силу физических и химических свойств. Развитие технологий идет путем эволюционным — усовершенствования как самого производства, так и традиционных материалов, реорганизации рабочего процесса и конструкторской оптимизацией. Так что даже в среднесрочной перспективе мы вряд ли увидим революцию в производстве ДВС, скорее речь будет идти о постепенном отказе от этого типа двигателя в принципе в пользу электротехнологий, хотя и там пока не наблюдается бурного технологического прорыва.

dvizhok.su

Бензиновые двигатели и их устройство

Принцип работы бензинового силового агрегата состоит в следующем: небольшой объем топливной смеси поступает в камеру сгорания, там происходит ее воспламенение и взрыв, в результате которого высвобождается определенная энергия. В двигателе внутреннего сгорания таких взрывов происходит несколько сотен за минуту.

Расширяющийся в камере сгорания газ давит на поршень (М), который при помощи шатуна (N) вращает коленвал (P).

Цикл работы бензинового двигателя состоит из следующих этапов:

• Впускной такт. В этот момент начинается движение поршня вниз, происходит открытие впускного клапана. В цилиндр поступает топливовоздушная смесь.

• Сжатие. Поршень начинает двигаться вверх, тем самым сжимает смесь в цилиндрах, что необходимо для выделения большей энергии при последующем взрыве.

• Рабочий такт. Когда поршень поднимается до верхней мертвой точки в цилиндре, в работу включается свеча зажигания и поджигает топливную смесь. После взрыва поршень движется уже вниз.

• Выпускной такт. После достижения поршнем крайней нижней точки, происходит открытие выпускного клапана, через который продукты сгорания и уходят из камеры.

После выхода продуктов сгорания начинается новый цикл работы ДВС.

Результат работы силового агрегата – получение вращательного движения, которое оптимально подходит для проворота колес машины. Достигается это за счет использования коленчатого вала, который и преобразует линейную энергию во вращение. 

 

Устройство и основные детали бензиновых ДВС  

Цилиндр – важнейшая часть бензинового мотора, в котором происходит движение поршня, вызванное взрывом топливной смеси. В описанном выше примере речь идет об одном цилиндре. Такое устройство может иметь двигатель моторной лодки или сенокосилки. В моторах же автомобилей цилиндров больше – три, четыре, пять, шесть, восемь, двенадцать и более.

Расположение цилиндров в ДВС может быть следующим:

— рядным:

— V-образным:

— оппозитным (цилиндры горизонтально располагаются друг напротив друга):

Каждое расположение цилиндров имеет свои плюсы и минусы, из которых складывается характеристики тех или иных двигателей и затраты на их производство.

Поршень (М). Эта деталь выполнена в виде металлического цилиндра, двигается вверх-вниз внутри цилиндра уже двигателя.

Клапаны. Могут быть впускными (A) и выпускными (J). Открываются они в различные такты работы двигателя. Через впускные подается топливовоздушная смесь, через выпускные выходят выхлопные газы. В моменты сжатия и сгорания топлива все клапаны закрыты.

Свечи зажигания (К). С их помощью подается искра, которая необходима для воспламенения топлива. Правильная работа двигателя подразумевает точный момент подачи искры (раннее или позднее зажигание – неисправности). На каждый цилиндр двигателя приходится минимум одна свеча.

Поршневые кольца (М). Являются скользящим уплотнением между поршнем и стенкой цилиндра.

С их помощью выполняются следующие функции:

• топливовоздушная смесь не проникает из камеры сгорания в картер во время работы ДВС;

• препятствуют проникновению моторного масла из картера в камеры сгорания.

В автомобилях, страдающих повышенным расходом масла, его угар в 90% случаев происходит из-за износа поршневых колец. Понять, что кольца изношены можно замеряв компрессию двигателя на СТО. Но, стоит понимать, что в случае закоксовки маслосъемных колец компрессионные кольца могут быть в порядке, а значит — и компрессия будет в норме, хотя кольца уже пора менять.

Коленчатый вал (Р). С его помощью поступательные движения поршней преобразуются во вращательное движение. К коленвалу крепится маховик, который необходим для запуска двигателя — бендикс стартера своими зубьями вращает именно его венец. К маховику крепится и корзина сцепления. На другом конце коленчатого вала находится шкив. Шкив вращает посредством ременной или цепной передачи привод ГРМ. Некоторые конструкции двигателей имеют дополнительные шкивы, которые используются для вращения навесного оборудования.

Картер (G). В нем находится коленвал и некоторое количество моторного масла.

Шатун (N). Служит для соединения между собой коленвала и поршня.

Распределительный вал (I). Его задача заключается в своевременном открытии и закрытии выпускных и впускных клапанов.

Гидравлические компенсаторы (на схеме не обозначены). Применяются не на всех моторах, служат для автоматической регулировки зазора между распределительным валом и клапанами. В случае же их отсутствия, зазор регулируется при помощи специальных шайб, и проводить эту процедуру необходимо на СТО на определенном пробеге двигателя.

Блок цилиндров (F). Самая большая часть двигателя, его основа. Может быть как чугунным, так и алюминиевым. Верхняя часть блока содержит головку (D) и клапанную крышку (B). Рабочие отверстия блока это и есть цилиндры двигателя. 

 

Навесное оборудование. 

На вышеуказанной схеме оно не обозначено, но стоит чуть подробнее описать его. Все навесное оборудование состоит из отдельных самостоятельных устройств или элементов различных систем. Это, прежде всего:

Генератор. Служит для превращения механической энергии в электрическую, необходимую для питания бортовой сети автомобиля и зарядки АКБ. Заведенный автомобиль питает свою электронику от генератора.

Стартер. Пуск автомобиль осуществляется с его помощью.

Инжектор или карбюратор. Эти устройства служат для приготовления топливовоздушной смеси. Карбюратор уже не используется на относительно новых автомобилях. Теперь производители используют топливную рампу с форсунками и инжектор.

ТНВД. Топливный насос высокого давления используется и на некоторых бензиновых двигателях. Его задача – нагнетать под давлением определенное количество топлива и регулировать момент и количество его подачи.

Турбокомпрессор (турбина). Осуществляет принудительную подачу воздуха в цилиндры, чем увеличивает его мощность.

Водяной насос (помпа) системы охлаждения. Отвечает за циркуляцию антифриза по системе. Стоит отметить и термостат системы охлаждения, который пускает антифриз по малому или большому кругу (в зависимости от степени нагрева ОЖ).

Компрессор кондиционера. Отвечает за циркуляцию хладагента в системе кондиционирования.

Насос ГУР (гидроусилителя руля). Перемещает жидкость ГУР по системе рулевого управления.

Различные датчики, регуляторы и устройства. Датчики давления масла, массового расхода воздуха (ДМРВ), РХХ (регулятор холостого хода), положения дроссельной заслонки, сама дроссельная заслонка, ДПКВ (датчик положения коленвала), ДПРВ (датчик положения распредвала) и т.д. Вышеуказанные устройства контролируют работу силового агрегата, корректируют подачу воздуха, передают информацию на различные ЭБУ и приборную панель.

  

Классификация бензиновых ДВС 

Кроме вышеуказанной классификации бензиновых автомобильных двигателей по расположению цилиндров они могут различаться и по:

• Способу смесеобразования (инжекторные и карбюраторные).

• По количеству цилиндров (четырех, восьми и т.д.).

• По степени сжатия (высокой или низкой степени).

• С турбонаддувом и без наддува.

• Роторные двигатели. Не получили распространения, употребляются на единичных моделях авто (например, автомобили Mazda серии RX).

Про разновидности компоновок двигателей можно узнать ЗДЕСЬ.

 

Срок службы и капитальный ремонт бензиновых моторов 

Чаще всего эти вопросом задаются автомобилисты, приобретающие машину на вторичном рынке. Никто не хочет «попасть» на скорый капремонт или вовсе на замену мотора в ближайшем будущем. Так какой же ресурс современного бензинового ДВС?

До сих пор на слуху многих автолюбителей информация о старых сверхнадежных импортных двигателях («миллионниках»), которые могут легко отходить до капитального ремонта 300-500 тысяч км, а после него – еще столько же.

Теперь же ситуация в корне поменялась. Современные производители (особенно бюджетных авто) не ставят своей целью максимального увеличения ресурса двигателя выпускаемых моделей. Да и цена автомобилей с такими силовыми агрегатами вышла бы из категории «бюджетной».

К тому же, многие недорогие ДВС не имеют ремонтных запчастей, а значит капитальный из ремонт с расточкой цилиндров, шлифовкой головы и т.д. провести не представляется возможным.

Ресурс современных бензиновых двигателей это 150-300 тысяч, после чего некоторые из них можно «капиталить», а некоторые придется и вовсе — менять.

На продолжительность работы ДВС не последнее влияние оказывает качество технического обслуживания и стиль вождения того или иного водителя (кто-то любит крутить холодный мотор до отсечки, кто-то подолгу греет двигатель на холостых оборотах, что также вредно и т.д.).

Современная тенденция увеличения мощности двигателя без изменения его объема привела к использованию турбонаддува. Небольшой легкий двигатель с турбонагнетателем работает постоянно с повышенной нагрузкой, что способствует его быстрому износу. Стоит понимать, что при прочих равных ресурс атмосферного ДВС выше, чем у такого же, но с турбиной. Роторные двигатели и вовсе служат всего 80-120 тысяч км. Одно можно сказать точно – чем меньше «лошадей» снято с кубического см мотора, тем больше его ресурс.

 

Устройство двигателя внутреннего сгорания в видео:

autoportal.pro

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о