Рейтинг надежности двигателей автомобилей: два литра проблем
Какой двигатель надежнее и долговечнее? Расставляем по местам восемь атмосферных бензиновых моторов объемом 2,0 литра.
Двигатель — основной и самый дорогостоящий агрегат, от его надежности во многом зависит, затратным ли окажется содержание автомобиля. Особенно это актуально для покупателей подержанных машин. Хотя бы потому, что обычно моторы начинают требовать внимания уже по истечении гарантийного срока — чаще у вторых или третьих хозяев. Именно им в первую очередь адресован наш рейтинг, подготовленный совместно с московской компанией ИНОМОТОР, которая около двадцати лет занимается профессиональным ремонтом двигателей.
Материалы по теме
Мы запланировали несколько сравнительных материалов, в которых рассмотрим двигатели разного объема. Начнем с атмосферных бензиновых двухлитровых моторов. Поскольку добротный капитальный ремонт — удовольствие недешевое, к мотористам почти не привозят агрегаты меньшей кубатуры: их восстановление обойдется дороже так называемого контрактного двигателя с пробегом, привезенного из-за границы. Поэтому статистика по таким моторам слишком скудна для сравнительного анализа.
В рейтинге представлены хорошо изученные и популярные двигатели, дебютировавшие 10–15 лет назад. Примерно в это время произошло значительное падение качества — существенно снизились ресурс моторов и их надежность. По большей части эти агрегаты ставили на автомобили предпоследнего поколения, многие из которых стали бестселлерами на вторичном рынке. Они накатали солидные пробеги, дав достаточно материала для размышлений о надежности.
Основной критерий при распределении мест — общий ресурс двигателей. Кроме того, оцениваем надежность их отдельных систем и элементов, а также качество изготовления деталей. Технологии ремонта мы подробно рассматривали в материале «Вторая жизнь» (ЗР, 2015, № 1). Практически все элементы моторов можно восстановить — вопрос лишь в экономической целесообразности. Подходы к ремонту двигателей, представленных в обзоре, идентичны, разница лишь в количестве деталей, требующих лечения. Поэтому в качестве дополнительного критерия сравнения рассматриваем стоимость и доступность запчастей.
В целом атмосферные бензиновые моторы объемом 2,0 л — довольно ресурсная и не самая проблемная группа; многие двигатели тех же семейств, но с бóльшим объемом, например 2,3–2,5 литра, значительно капризнее. Это справедливо и для «призеров» нашего рейтинга.
8-е место: BMW
zr.ru
Перспективы двигателей внутреннего сгорания
Лазеры вместо свечей зажигания
Еще недавно лазеры считались фантастическими приборами, о которых обычные люди узнавали из фильмов о марсианах. Но уже сегодня имеются разработки, направленные на замену привычных свечей зажигания лазерными устройствами. Традиционные свечи имеют один недостаток. Они не дают мощной искры, которая способна поджечь топливную смесь с большим количеством воздуха и малой концентрацией топлива. Повышение мощности приводило к быстрому износу электродов. Очень перспективно выглядит применение лазеров для воспламенения обедненной топливной смеси. Среди преимуществ лазерных свеч следует отметить возможность регулировки мощности и угла зажигания. Это позволит сразу не только повысить мощность двигателя, но сделать процесс сгорания более эффективным. Первые керамические лазерные приборы разработали инженеры в Японии. Они имеют диаметр 9 мм, что подходит для целого ряда автомобильных моторов. Новинка не потребует существенной доработки силовых агрегатов.Инновационные роторные двигатели
В ближайшем будущем из бензиновых двигателей могут пропасть поршни, распредвалы, клапаны. Ученые Мичиганского университета работают над созданием принципиально новой конструкции автомобильного мотора. Силовой агрегат будет получать энергию под действием взрывных волн, поддерживающих движение. Одной из основных деталей новой установки является ротор, в корпусе которого имеются радиальные каналы. При быстром вращении ротора топливная смесь проходит по каналам и мгновенно заполняет свободные отсеки. Конструкция позволяет заблокировать выходные порты, и горючая смесь не вытекает во время сжатия. Так как топливо попадает в отсеки очень быстро, происходит образование ударной волны. Она проталкивает порцию топливной смеси в центр, где происходит воспламенение, а затем и выхлоп отработанных газов. Благодаря такому оригинальному решению исследователям удалось сократить потребление топлива на 60%. Снизилась и масса мотора, что привело к созданию легкого автомобиля (400 кг). Достоинством нового мотора будет и малое количество трущихся деталей, поэтому ресурс двигателя должен увеличиться.
Разработка Scuderi
Сотрудники компании Scuderi подготовили свою версию двигателя будущего. Он имеет два типа поршневых цилиндров, что позволяет более эффективно использовать образующуюся энергию.
Уникальность разработки заключается в соединении двух цилиндров при помощи перепускного канала. В результате один из поршней создает компрессию, а во втором цилиндре происходит воспламенение топливной смеси и выброс газов.Такой способ позволяет использовать экономнее выработанную энергию. Компьютерные модели показывают, что расход топлива в двигателе Scuderi будет меньше на 50%, чем у традиционных ДВС.
Двигатель с тепловым разделением
Повысить КПД двигателя Scuderi удалось благодаря тепловому разделению мотора на 2 части. В обычном четырехтактном двигателе остается нерешенной одна проблема. Разные такты лучше работают в определенных температурных диапазонах. Поэтому ученые решили разделить двигатель на два отсека и поставить между ними радиатор. Работа мотора будет происходить по следующей схеме. В холодных цилиндрах будет происходить впуск топливной смеси и ее сжатие. Таким образом достигается максимальная эффективность в холодных условиях. Процесс сгорания и выхлоп газов происходит в горячих цилиндрах. Предположительно данная технология обеспечит экономию топлива в пределах 20%. Ученые планируют доработать данный вид мотора и добиться 50%-ной экономии.
Мотор Skyactiv-G от Mazda
Японская компания Мазда всегда стремилась создавать инновационные двигатели. Например, некоторые серийные автомобили оснащаются роторными силовыми агрегатами. Теперь конструкторы автоконцерна основательно занялись экономией топлива. Уже в следующем году планируется выпустить автомобиль с двигателем Skyactiv-G. Он будет первой моделью из семейства Skyactiv.
На малолитражной версии Mazda2 будет устанавливаться спортивный двигатель Skyactiv-G объемом 1,3 л. Распределять крутящий момент будет вариаторная коробка передач. Силовая установка отличается высокой степенью сжатия, благодаря чему достигается экономия топлива в пределах 15%. Разработчики утверждают, что средний расход бензина составит около 3л/100 км.
Оппозитный двигатель EcoMotors OPOC
Оппозитными моторами комплектовали свои машины разные автопроизводители. Данная конструкция не лишена изъянов, над которыми инженеры продолжают работать. Как известно, в оппозитном двигателе цилиндры расположены горизонтально, и поршни перемещаются в противоположных направлениях. Конструкторы EcoMotors разместили в каждом цилиндре по два поршня, которые направлены друг к другу. Коленчатый вал находится между цилиндрами, а для перемещения поршней в одном цилиндре используются шатуны разной длины. Такое расположение поршневой группы позволило снизить вес двигателя, так как не требуются массивные головки блока цилиндров. Существенно меньше и ход поршней в оппозитном агрегате, чем в традиционном бензиновом моторе. По мнению инженеров EcoMotors, автомобиль с двигателем OPOC должен потреблять около 2 л бензина на 100 км пути.Силовой агрегат Pinnacle
Еще одна перспективная разработка сделана на базе оппозитного двигателя. В моторе Pinnacle два поршня двигаются навстречу друг другу, находясь в одном цилиндре. Между ними и происходит воспламенение топливной смеси. Двигатель имеет два коленчатых вала и одинаковой длины шатуны. Данная конструкция позволяет получить колоссальную экономию энергии при низкой себестоимости силового агрегата. Предполагается, что эффективность бензинового двигателя удастся увеличить на 50%. По всей планете ученые ищут новые подходы к созданию мощных, экономных и экологичных моделей ДВС. Отдельные разработки выглядят достаточно перспективно, у других будущее не такое безоблачное. Однако только время рассудит, кто будет купаться во славе, а чьи разработки попадут на пыльные полки архива.Новые технологии в двигателях внутреннего сгорания
Опубликовано Мир науки и техники в 21 Июль, 2011 — 19:24.
На сегодняшний день двигатели внутреннего сгорания переживают не лучший период своей жизни. Постоянный рост цен на нефть, глобальное потепление, в котором винят и их тоже, а также растущие «зеленые» настроения в развитых странах не прибавляют авторитета двигателям внутреннего сгорания. Но, не смотря на все свои минусы, мы с ними не сможем распрощаться еще на протяжении многих десятилетий. Однако мы можем попытаться сократить немалые аппетиты наших любимцев, тратя меньше энергии на выделение тепла и выжимая из каждой капли топлива тот максимум, который позволяет нам физика.
И, правда, двигатель внутреннего сгорания совсем не безнадежен. В новых автомобильных разработках, и научных лабораториях по всему миру бензиновый двигатель испытывает что-то похожее на Ренессанс.
Защитники экологии не должны бояться этого возрождения двигателей внутреннего сгорания. Так как данные новшества не просто решительно уменьшают количество вредного топлива, они служат технологическим мостом, который приведет нас к полностью электрофицированому будущему.
Большинство таких технологий находиться все еще на стадии разработок, ожидая финансирования, или внедрены пока только в опытные образцы, для демонстрации своих возможностей. Не одно из данных решений не является панацеей, но каждое из них показывает, насколько меньше мы могли бы использовать топлива, делая автомобили намного эффективнее.
В прошлом веке бензиновые двигатели стали повсеместны, в этом столетии они станут еще и умными. Рассмотрим некоторые из новых технологий будущего двигателей внутреннего сгорания:
Двигатель Scuderi
Группа Scuderi представляет двигатель разделенного цикла – он делит четыре обычных поршневых цилиндра на два различных типа для более разумного использования каждой капли энергии, которую они могут выработать.
Принцип действия технологии заключается в соединение двух цилиндров между собой. В отличии от обычных двигателей, которые во время четвертого такта выбрасывают сжатые газы, двигатель Scuderi впрыскивает сжатый воздух во второй цилиндр, где проходит воспламенение и выхлоп.
Благодаря данной технологии мы можем использовать два цилиндра из четырех бесплатно. Как показывают компьютерные модели, двигатель Scuderi улучшает экономию по сравнению со своими обычными аналогами на 50 процентов.
Разделение двигателя на горячую и холодную части
Как и предыдущий данный двигатель делиться на две рабочие части, но по сравнению с Scuderi дополнительно использует температурами в разных частях, для достижения максимального КПД.
Большая проблема в обычном четырехтактном двигателе – первые два такта (впуск и сжатие) наиболее эффективны при холоде, в то время третий и четвертый такты работают лучше в холодных условиях. Как утверждают инженеры, если придерживаться данных требований, можно добиться до 40 процентов экономии. Просто отделив область высокой температуры радиатором.
Процесс проходит следующим образом: впуск и сжатие происходят в холодном цилиндре, гарантируя максимальную эффективность при этом, а сгорание и выхлоп сжатой в холодной части смеси происходят в горячем цилиндре. Данная технология дает до 20 процентов экономии топлива, но ученые надеются усовершенствовать систему и выжать из нее 50 процентов.
Двигатель Pinnacle
В данном виде двигателей поршни расположены противоположно друг к другу. Но в отличие от оппозитных двигателей, которые сейчас широко распространены, тут на одну головку цилиндра приходиться два поршня, соответственно взрыв горючей смеси происходит между двумя поршнями. При таком расположении поршней получается колоссальная экономия энергии, которая в привычных двигателях внутреннего сгорания тратиться на выделение высокой температуры.
Первые малолитражки с таким типом двигателей должны быть выпущены уже в 2013, а большие двигатели будут готовы к 2016. Инженеры ожидают увеличение эффективности данного двигателя до 50 процентов.
EcoMotors OPOC
Данная схема двигателя объединяет в себе конструкции известного многим оппозитного двигателя и описанного выше двигателя Pinnacle. В данной конструкции два поршня расположены в одной головке цилиндра, а два других находятся тоже вместе под углом 180 градусов.
В обоих цилиндрах сгорание происходит в центре, между поршнями, длинные шатуны соединяют наиболее удаленные поршни с коленчатым валом, который расположен посредине. Как и другие оппозитные двигатели, OPOC не нуждается в тяжелых головках цилиндров, снижая вес двигателя. Ход поршней в таком двигателе, меньше чем в обычных бензиновых двигателях.
Инженеры Ecomotors надеяться создать демонстрационный автомобиль с двигателем OPOC, который на 2 литрах топлива будет проезжать до 100км.
Двигатель на взрывных волнах
Поршни, клапана и распредвалы приводили в движение бензиновые двигатели на протяжении всего прошедшего столетия, но в будущем они могут оказаться ненужными. Исследователи Мичиганского университета разрабатывают новый вид бензинового двигателя, принцип действия которого базируется на взрывных волнах, которые поддерживают движение.
Концепция базируется на роторе, который содержит несколько радиальных каналов. Поскольку ротор вращается быстро, смесь топлива и воздуха поступает через серию каналов в его центре, заполняя отсек, в котором находиться ротор. Расположение отсеков и каналов в системе такое, что во время сжатия жидкости все выходные порты заблокированы, чтобы горючая смесь не могла вытечь. Смесь приливает в отсеки внезапно, производя ударную волну, которая сжимает оставшуюся горючую смесь дальше в центр. Дальше происходит зажигание и выхлоп, единственная проблема тут – это выбор времени.
Это, довольно радикальное решение, может сэкономить до 60 процентов топлива, а также дает возможность снизить общий вес автомобиля до 400 кг. Еще одним плюсом данного двигателя является то, что в нем мало движущихся частей, которые стираются в течении долгого времени.
Замена обычных свечей зажигания на лазеры
Лазеры стают все лучше, и теперь их можно использовать в двигателях внутреннего сгорания. В свечах, которые используются сегодня, есть одна проблема, для сжигания большего количества воздуха и меньшего количества топлива нужна сильная искра. Но если увеличить мощность искры, будут быстро изнашиваться электроды. Идеальным выходом из данной ситуации может быть использование лазеров. У лазеров есть большой плюс по сравнению с обычными свечами зажигания, их можно очень точно настроить: установить нужную мощность, угол зажигания, тем самым увеличив мощность и эффективность процесса сгорания.
Японские инженеры уже разработали керамические лазеры диаметром 9 мм специально для двигателей внутреннего сгорания. Такие нововведения будут достаточно эффективны и не требуют серьезных доработок в существующих двигателях.
Mazda Skyactiv-G
Mazda всегда славилась своими инновационными решениями. У них есть модели серийных автомобилей с роторными двигателями, а теперь они взялись за экономию топлива. Новый двигатель Skyactiv-G первый из серии Skyactiv и автомобили оборудованные данным двигателем будут выпускаться уже в следующем году.
Ожидается, что в конце этого года Мазда выпустит новую версию малолитражного автомобиля Mazda2. Она будет оснащена 1.3-литровым спортивным двигателем Skyactiv-G и вариаторной коробкой передач. У данного двигателя будет самая высокая степень сжатия, что довольно сильно будет повышать топливную экономичность — приблизительно на 15 процентов. В компании утверждают, что новая Mazda2 должна использовать чуть больше 3л бензина на 100 км.
mirnt.ru
Перспективы развития двигателей внутреннего сгорания
Эра двигателей внутреннего сгорания (ДВС) еще далека от заката — такого мнения придерживается достаточно большое количество и специалистов, и простых автолюбителей. И для такого утверждения у них есть все основания. По большому счету, существует только две серьезных претензии к ДВС — прожорливость и вредный выхлоп. Запасы нефти не безграничны, а автомобили являются одними из основных ее потребителей. Выхлопные газы отравляют природу и людей и, накапливаясь в атмосфере, создают парниковый эффект. Парниковый эффект приводит к изменению климата и далее к другим экологическим бедам. Но не будем отвлекаться.С обоими недостатками конструкторы и инженеры за последние десятилетия научились весьма эффективно бороться, доказав, что у ДВС есть еще неиспользованные резервы для развития и совершенствования.
Содержание статьи
Снижение расхода топлива
Существенное снижения расхода топлива было достигнуто благодаря внедрению в конструкцию ряда технических новшеств. Первым шагом стал переход от карбюраторных двигателей к впрысковым. Современные системы впрыска обеспечивают подачу топлива в цилиндры под высоким давлением, в результате чего происходит его тонкое распыление и хорошее смешивание с воздухом. В ходе такта сжатия топливо впрыскивается в камеру сгорания точно дозированными порциями до 5-7 раз. Использование наддува, увеличение числа клапанов, повышение степени сжатия также позволили более полно сжигать рабочую смесь. Оптимизация формы камеры сгорания, днища поршней, применение систем с регулируемыми фазами газораспределения способствовали улучшению процессов смесеобразования. В результате двигатель может работать на более бедных смесях, экономя топливо и снижая выброс вредных веществ.
Широко применяется в современных автомобилях система старт-стоп, дающая заметную экономию топлива в городском режиме движения. Эта система автоматически выключает двигатель при остановке автомобиля. Запуск производится при нажатии на педаль сцепления (в автомобилях с механической коробкой передач) или при отпускании педали тормоза (в автомобилях с автоматической коробкой).
Система рекуперации энергии торможения, впервые появившаяся на гибридных автомобилях, постепенно перекочевала и на обычные. Кинетическая энергия замедляющегося автомобиля, которая раньше растрачивалась на нагрев деталей тормозной системы, сейчас преобразуется в электрическую и используется для подзарядки аккумулятора. Расход топлива снижается до 3%.
Важным обстоятельством является то, что улучшение технических характеристик двигателей происходит при неуклонном снижении их объема. Например, фольксвагеновский мотор 1,4 TSI, признанный лучшим двигателем 2010 года, при объеме 1390 куб.см развивает мощность до 178 л.с. То есть, с каждого литра снимается 127 л.с.! Удельный расход топлива за прошедшие 20-30 лет был снижен почти в два раза. А раз снижается потребление топлива, соответственно снижается и выброс вредных веществ, да и запасы нефти можно растянуть на больший срок.
Очистка выхлопных газов
Все вышеперечисленные меры снижают вредные выбросы, так сказать косвенно, за счет улучшения технических характеристик. Но есть ряд систем, назначение которых – непосредственно уменьшать количество вредных веществ в выхлопных газах.
Прежде всего это, конечно же, каталитический нейтрализатор и система рециркуляции выхлопных газов EGR. В нейтрализаторе вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах, вступают в химическую реакцию с веществами, нанесенными на его соты. В результате реакции вредные вещества разлагаются на безвредные составляющие.
Система EGR (Exhaust Gas Recirculation) имеет более «узкую» направленность. Она предназначена для снижения содержания оксидов азота в выхлопных газах на режимах прогрева и резкого ускорения, когда двигатель работает на обогащенной смеси. Принцип работы системы состоит в перенаправлении части выхлопных газов обратно в цилиндры. Это вызывает снижение температуры горения и, соответственно, концентрации оксидов азота.
При работе двигателя не все выхлопные газы попадают в выпускную систему. Часть их прорывается в картер. Для предотвращения попадания в атмосферу используется система вентиляции картера. Пары бензина так же, как и выхлопные газы, содержат вредные для человека вещества. Поэтому на автомобилях устанавливается система поглощения паров бензина.
Все вышеперечисленные системы универсальны, то есть используются как на бензиновых моторах, так и на дизельных. Однако выхлопные газы дизеля отличаются повышенной концентрацией оксидов азота и сажи. Поэтому в выпускной системе дизелей дополнительно устанавливается сажевый фильтр. В некоторых конструкциях может использоваться система SCR (Selective catalytic reduction) или, в вольном русском переводе, впрыск мочевины. Принцип работы: водный раствор мочевины впрыскивается в выхлопную систему перед катализатором. В результате химической реакции почти половина высокотоксичных оксидов азота превращается в обычный безвредный азот.
К слову говоря, успехи в совершенствовании дизельных моторов впечатляют. Не будем далеко ходить за примерами. Взгляните на таблицу: в ней представлены победители двух самых престижных мировых наград World Green Car of the Year (Зеленый автомобиль года в мире) и Green Car of the Year (Зеленый автомобиль года).
| Год | World Green Car of the Year | Green Car of the Year |
|---|---|---|
| 2006 | Honda Civic Hybrid (гибрид) | Mercury Mariner Hybrid (гибрид) |
| 2007 | Mercedes-Benz E320 Bluetec (дизель) | Toyota Camry Hybrid (гибрид) |
| 2008 | BMW 118d with Efficient Dynamics (дизель) | Chevrolet Tahoe Hybrid (гибрид) |
| 2009 | Honda FCX (топливные элементы) | Volkswagen Jetta TDI Clean Diese (дизель) |
| 2010 | Volkswagen Polo BlueMotion (дизель) | Audi A3 TDI Clean Diesel (дизель) |
| 2011 | Chevrolet Volt (гибрид) | Chevrolet Volt (гибрид) |
| 2012 | Mercedes S250 CDI BlueEfficiency (дизель) | Honda Civic Natural Gas (газ) |
| 2013 | Tesla Model S (электромобиль) | Ford Fusion (бензин EcoBoost) |
| 2014 | BMW i3 (электромобиль) | Honda Accord (бензин, гибрид) |
Видите? В одном конкурсе четыре раза побеждали дизели, в другом – дважды.
Перспективы ДВС
Суммируя сказанное можно утверждать, что в ближайшие десятилетия мы будем сосуществовать с двигателями внутреннего сгорания. Для этого есть весомые технические и экономические причины. Отлаженность технологии производства ДВС обеспечивает их сравнительно низкую стоимость. Совершенствование рабочего процесса позволило получить высокие характеристики и снизить вредные выбросы.
Рост продаж «зеленых» автомобилей во многом стимулирован правительственной поддержкой. Как только государство свертывает программу скидок на экологичные автомобили, спрос на них стремительно падает.
Многочисленные попытки создать достойную альтернативу ДВС пока не увенчались успехом. Если же даже принципиально новый двигатель вскоре появится, то для его внедрения в серийное производство понадобятся громадные капиталовложения и длительный промежуток времени.
Что выбрать: бензин или дизель?
Этот вопрос вызывает нескончаемые споры в среде автомобилистов. В помощь им специалисты Bosch разработали наглядную схему, демонстрирующую преимущества обеих типов ДВС и условия, при которых тот или иной из них предпочтительнее.
Дизельный автомобиль потребляет до 25% меньше топлива и меньше загрязняет окружающую среду, зато бензиновый имеет меньшую стоимость, его страхование и эксплуатация обходятся дешевле. Однако если годовой пробег превышает 15000 километров, покупать дизель выгоднее.
Выбор подходящего типа двигателя зависит также от класса автомобиля. Современные бензиновые силовые агрегаты весьма эффективны в компактных автомобилях, а нынешние дизеля позволяют достигать низкого расхода топлива и дают удовольствие от вождения в больших универсалах. Бензиновые моторы обеспечивают завидную приемистость и динамику «горячим» спортивным автомобилям, а высокий крутящий момент дизелей как нельзя кстати подходит большим внедорожникам.
avtonov.info
Двигатель внутреннего сгорания: будущее есть
Очевидно, что двигатель внутреннего сгорания недостаточно экономичен и по сути имеет невысокий КПД. Это заставляет ученых искать альтернативы – в частности, создавать доступный электрический или водородный транспорт. Однако последние разработки показывают, что ДВС можно сделать по-настоящему эффективным. За счет чего это осуществимо и что мешает применять такие технологии на практике уже сейчас?
Двигатель внутреннего сгорания без преувеличения раскрутил мотор научно-технического прогресса. Автомобильный транспорт является важнейшим средством перевозки пассажиров и грузов. В США сегодня на 1000 человек приходится почти 800 автомобилей, а к 2020 году в России этот показатель составит около 350 машин на тысячу населения.
Подавляющее большинство из более миллиарда автомобилей на планете все еще используют двигатель внутреннего сгорания (ДВС), изобретенный в XIX веке. Несмотря на все технологические ухищрения и «умную» электронику, коэффициент полезного действия современных бензиновых двигателей все еще «топчется» вокруг отметки в 30%.
Самые экономичные дизельные ДВС имеют КПД в 50%, то есть даже они половину топлива выбрасывают в виде вредных веществ в атмосферу.
Естественно, говорить об экономичности ДВС не приходится, особенно если учесть, что современные автомобили сжигают по 10–20 литров горючего на 100 км пути. Не удивительно, что ученые по всему миру пытаются создать доступные электрические и водородные авто. Однако и концепция двигателя внутреннего сгорания не исчерпала потенциал модернизации.
Благодаря последним достижениям в области электроники и материалов, появилась возможность создать по-настоящему эффективный ДВС.
Экомотор
Инженеры компании EcoMotors International творчески переработали конструкцию традиционного ДВС. Он сохранил поршни, шатуны, коленвал и маховик, однако новый двигатель на 15–20% эффективнее, кроме того намного легче и дешевле в производстве. При этом двигатель может работать на нескольких видах топлива, включая бензин, дизель и этанол.
Рис. 1. В целом двигатель EcoMotors имеет элегантную простую конструкцию, в которой на 50% меньше деталей, чем в обычном моторе.
Добиться этого удалось с помощью использования оппозитной конструкции двигателя, в которой камеру сгорания образуют два поршня, двигающихся навстречу друг другу. При этом двигатель двухтактный и состоит из двух модулей по 4 поршня в каждом, соединенных специальной муфтой с электронным управлением.
Двигателем полностью управляет электроника, благодаря чему удалось добиться высокого КПД и минимального расхода топлива. Например, в пробке и других случаях, когда полная мощность двигателя не нужна, работает только один модуль из двух, что уменьшает расход топлива и шум.
Также мотор оснащен управляемым электроникой турбокомпрессором, который утилизирует энергию выхлопных газов и вырабатывает электроэнергию. В целом двигатель EcoMotors имеет элегантную простую конструкцию, в которой на 50% меньше деталей, чем в обычном моторе. У него нет блока головки цилиндров, он сделан из обычных материалов и издает меньше шума и вибраций.
При этом двигатель получился очень легким: на 1 кг веса он выдает мощность больше 1 л.с (на практике он приблизительно в 2 раза легче традиционного двигателя такой же мощности). Более того, изделие EcoMotors легко масштабируется: достаточно добавить несколько модулей и двигатель малолитражки превращается в мотор мощного грузовика.
Опытный двигатель EcoMotors EM100 при размерах 57,9х 104,9х47 см весит 134 кг и выдает мощность 325 л.с. при 3,500 оборотах в минуту (на дизтопливе), диаметр цилиндров – 100 мм. Расход топлива у пятиместного автомобиля с мотором EcoMotors планируется чрезвычайно низкий – на уровне 3–4 л на 100 км.
Экономия во всем
Компания Achates Power поставила себе цель разработать ДВС с расходом топлива 3–4,5 л на 100 км для автомобиля размером с Ford Fiesta. Пока их экспериментальный дизельный двигатель демонстрирует гораздо больший аппетит, но разработчики надеются уменьшить расход. Однако главное в данном моторе – исключительно простая конструкция и низкая себестоимость. Согласимся, что экономия на топливе мало чего стоит, если она обошлась ценой многократного удорожания мотора.
Рис. 2. Двигатель Achates Power имеет предельно простую конструкцию.
Двигатель Achates Power имеет предельно простую конструкцию. Это двухтактный оппозитный дизельный мотор, в котором два поршня движутся навстречу друг другу, образуя камеру сгорания. Таким образом отпадает необходимость в головке блока цилиндров и сложном газораспределительном механизме. Большинство деталей мотора изготавливаются с помощью несложных производственных процессов и не требуют дорогих материалов. В целом, двигатель содержит намного меньше деталей и металла, чем обычный.
В настоящее время на испытаниях мотор Achates Power демонстрирует экономичность на 21% большую, чем лучшие «традиционные» дизельные двигатели. Более того, он имеет модульную конструкцию, большую удельную мощность (соотношение вес/л.с.). Также благодаря особой форме верхней части поршня создается вихревой поток особой формы, обеспечивающий отличное перемешивание топливовоздушной смеси, эффективный теплоотвод и уменьшающий время сгорания.
В результате двигатель не только соответствует военным спецификациям армии США, но и превосходит по характеристикам двигатели, которые сегодня устанавливаются на боевую технику.
Простой способ
Американская компания Transonic Combustion решила не создавать новый двигатель, а добиться внушительной (25–30%) экономии топлива с помощью новой системы впрыска.
Высокотехнологичная система впрыска TSCiTM не требует радикальных переделок двигатели и, по сути, представляет собой набор инжекторов и специальный топливный насос.
Рис. 3. Процесс сгорания TSCiTM использует непосредственный впрыск бензина в виде сверхкритической жидкости и специальную систему зажигания.
Процесс сгорания TSCiTM использует непосредственный впрыск бензина в виде сверхкритической жидкости и специальную систему зажигания.
Сверхкритическая жидкость – это состояние вещества при определенной температуре и давлении, когда оно не является ни твердым телом, ни жидкостью, ни газом. В таком состоянии вещество приобретает интересные свойства, например, не имеет поверхностного натяжения, и образует мелкодисперсные частицы в процессе фазового перехода. Кроме того сверхкритическая жидкость обладает способностью быстрого переноса массы. Все эти свойства крайне полезны в двигателе внутреннего сгорания, в частности, сверхкритическое топливо быстро смешивается, не имеет крупных капель, быстро сгорает с оптимальным тепловыделением и высокой эффективностью цикла.
Электронный клапан
Компания Grail Engine Technologies разработала уникальный двухтактный двигатель с очень заманчивыми характеристиками.
Так, при потреблении 3–4 литров на «сотню», двигатель выдает 200 л.с. Мотор с мощностью 100 л.с. весит менее 20 кг, а мощностью 5 л.с. – всего 11 кг! При этом Grail Engine, в отличие от обычных двухтактных моторов, не загрязняет топливо маслом из картера, а значит, соответствует самым жестким экологическим стандартам.
Сам двигатель состоит из простых деталей, в основном изготавливаемых способом отливки. Секрет выдающихся характеристик кроется в схеме работы Grail Engine. Во время движения поршня вверх, внизу создается отрицательное давления воздуха и через специальный углепластиковый клапан воздух проникает в камеру сгорания. В определенной точке движения поршня начинает подаваться топливо, затем в верхней мертвой точке с помощью трех обычных электросвечей происходит зажигание топливно-воздушной смеси, клапан в поршне закрывается. Поршень идет вниз, цилиндр заполняется выхлопными газами. По достижении нижней мертвой точки поршень опять начинает движение вверх, поток воздуха вентилирует камеру сгорания, выталкивая выхлопные газы, цикл работы повторяется.
Рис. 4. Секрет выдающихся характеристик кроется в схеме работы Grail Engine.
Компактный и мощный Grail Engine идеально подходит для гибридных автомобилей, где бензиновый мотор вырабатывает электроэнергию, а электромоторы крутят колеса.
В такой машине Grail Engine будет работать в оптимальном режиме без резких скачков мощности, что существенно повысит его долговечность, снизит шум и расход топлива. При этом модульная конструкция позволяет присоединять к общему коленвалу два и более одноцилиндровых Grail Engine, что дает возможность создания рядных двигателей различной мощности.
Новые модели авто появляются каждый год – но по каким-то причинам на них не стоят вышеописанные экономичные и простые двигатели. Действительно, двигателями новой конструкции интересуются все: от вездесущего инвестора Билла Гейтса до Пентагона. Однако автопроизводители не спешат устанавливать новинки на свои машины. Видимо, все дело в том, что крупные автоконцерны сами производят двигатели и, естественно, не желают делиться прибылью со сторонними разработчиками.
Но в любом случае жесткие экологические стандарты и электромобили заставят автопроизводителей внедрять новые технологии, гораздо более важные для здоровья людей и всей планеты, чем мультимедийные системы и дизайнерские изыски.
Автор: Михаил Левкевич.
nanonewsnet.ru
Какой ресурс у двигателя: иномарки и отечественные авто
Как правило, вопросом, какой ресурс у двигателя того или иного автомобиля, задаются водители, которые планируют приобрести машину на вторичном рынке. Другими словами, данная тема больше волнует покупателей подержанных автомобилей. Вполне логично, что после приобретения авто б/у далеко не каждый захочет тратиться на капитальный ремонт двигателя через 30-50 тыс. км. пробега.
По этой причине желательно знать, сколько в среднем способен выходить тот или иной двигатель, то есть когда агрегат нужно ремонтировать с учетом особенностей и практической эксплуатации. В этой статье мы поговорим о том, какой ресурс закладывают производители современных ДВС, а также сколько такие двигатели выхаживают у среднестатистического водителя.
Читайте в этой статье
Средний срок службы современных моторов
Начнем с того, что еще продолжает оставаться на слуху информация о сверхнадежных двигателях старых иномарок, для которых при должном обслуживании и уходе вполне реальной цифрой до капремонта была отметка в миллион километров.
С учетом ряда изменений в мировой политике, глобализации производства и постоянного ужесточения экологических норм, крупные зарубежные автопроизводители больше не стремятся разрабатывать и оснащать свои автомобили такими надежными двигателями (миллионниками и даже полумиллионниками).
Причина проста – чтобы «намотать» такой солидный пробег, среднестатистическому водителю с годовым пробегом около 30 тыс. км. нужно будет ездить на одной машине не менее 15 лет, чтобы пройти 500 000 км. За это время автомобиль безнадежно устареет в плане оснащения и безопасности, силовой агрегат больше не будет вписываться в актуальные экологические стандарты и т.п.
Если же по какой-либо причине владелец не расстается с машиной и продолжает ее эксплуатировать, тогда источником дополнительной прибыли являются продажи запчастей. Другими словами, сокращать ресурс моторов и других узлов также выгодно в экономическом плане.
С учетом данной информации становится понятно, что для большинства современных иномарок усредненной цифрой ресурса ДВС можно считать отметку около 300-350 тыс. км. Что касается отечественного автопрома, показатель составляет около 150-200 тыс. км.
При этом важно понимать, что на ресурс двигателя огромное влияние также оказывает целый ряд индивидуальных условий. В одних случаях силовой агрегат может с легкостью пройти и 500-600 тыс., тогда как в других капремонт необходимо делать уже через 100 тыс.
При этом другие владельцы предпочитают лить самую дешевую смазку, меняя масло даже позже определенного регламентом интервала. Становится понятно, что ресурс силового агрегата сильно зависит не только от качества изготовления мотора, но и от самого водителя.
Также важно понимать, что современный двигатель стал мощнее и одновременно экономичнее своих предшественников. Это значит, что силовой агрегат форсируют всеми доступными способами (турбонаддув, изменение фаз газораспределения и т.п.) при этом рабочий объем не увеличивается.
За последнее время моторы стали намного более оборотистыми, технологичными и сложными, увеличилась степень сжатия, была повышена температура термостатирования, двигатели стали работать на сверхобедненных смесях (например, моторы GDI) в целях максимальной экономии топлива и т.п.Параллельно с этим снизился вес силового агрегата, более прочные материалы (например, чугун) уступили место облегченным алюминиевым сплавам, на поверхности стали наносится особые покрытия (Никасил, Алюсил и т.д).
Другими словами, с небольшого по объему агрегата сегодня снимается максимум мощности и крутящего момента. Вполне очевидно, что такой ДВС постоянно испытывает большие нагрузки, причем даже в штатных режимах. Если сравнить двигатели нового поколения со старыми моторами с большим рабочим объемом, предшественники потребляли больше топлива, однако были менее тепло и механически нагруженными, в их конструкции использовались проверенные временем прочные материалы, что и обеспечивало увеличенный ресурс.
Хотя сегодня технологии производства деталей и точность изготовления и сборки шагнули далеко вперед, общие мировые тенденции все равно подтолкнули авто производителей к выпуску так называемых «одноразовых» моторов, которые должны отработать заявленный гарантийный период (100-150 тыс. км. пробега), после чего еще пройти отрезок, который как раз и упирается в среднюю отметку около 300 тыс.
Отметим, что данное утверждение справедливо для атмосферных двигателей. Если говорить о турбированных версиях (особенно бензиновых ДВС), большая мощность при скромном рабочем объеме сокращает их ресурс как минимум на треть, то есть до 200 тысяч километров до ремонта. Что касается турбодизелей, средней отметкой для них можно считать показатель около 300-350 тыс. км.
Еще важно понимать, что дальнейший ремонт «одноразового» двигателя может быть даже не предусмотрен заводом-изготовителем (нет возможности расточить блок цилиндров, в каталогах запчастей отсутствуют ремонтные поршни, кольца и т.д). Конечно, в ряде случаев вопрос решается гильзовкой блока у квалифицированных специалистов, однако сумма восстановления агрегата получается довольно значительной.
Плучается, полностью и качественно отремонтировать современный двигатель с большим пробегом может оказаться экономически нецелесообразным решением, так как стоимость ремонта может дойти до 30-40% от общей стоимости всего подержанного авто.
Полезные советы
Итак, с учетом приведенной выше информации становится понятно, что атмосферный бензиновый мотор современной иномарки имеет средний ресурс около 300 тыс. км. При этом уход, грамотная эксплуатация и своевременное профессиональное обслуживание позволяет продлить жизнь двигателя до 400-450 тыс. км.
Исключением можно считать разве что маленькие форсированные ДВС. Например, трехцилиндровые агрегаты на компактных малолитражках с объемом около 1.0 литра служат, в среднем, 150-180 тыс. км. Дело в том, что такие моторы часто перекручивают, чтобы не отставать от потока и динамично поддерживать заданный темп.
Если говорить о турбированных бензиновых двигателях, в этом случае пробег от 130-160 тыс. км. уже является поводом к серьезным размышлениям при покупке подержанного автомобиля. Однако на турбодизели это не распространяется, так дизельный мотор изначально имеет больший ресурс по сравнению с бензиновым.
Теперь давайте рассмотрим ресурсы двигателей иномарок, таблица наглядно иллюстрирует средние показатели срока службы двигателей на отечественных авто и машинах иностранного производства различных брендов.
| Ваз | 150-200 тыс.км. |
| Nissan/Mazda/Mitsubishi | 250-500 тыс.км. |
| Toyota | 350-550 тыс.км. |
| Hyundai/Kia | 200-250 тыс.км. |
| Opel/ Chevrolet | 200-300 тыс.км. |
| Peugeot/Renault | 250-400 тыс.км. |
| Mercedes/BMW | 300-600 тыс.км. |
| VW/Audi/Skoda | 250-550 тыс.км. |
| Ford | 300-500 тыс.км. |
Также стоит отдельно упомянуть бренд Subaru. Оппозитные моторы этого производителя способны проходить, в среднем, 250-350 тыс. Также заслуживает внимания и роторный двигатель Mazda, который служит всего 50-100 тыс. км.
Напоследок хотелось бы отметить, что приведенные выше данные являются средним показателем. На практике часто можно встретить модели ВАЗ (например, 2110, Калина, Приора), пробег которых составляет 250 тыс. км. и двигатель не нуждается в ремонте.
Также наглядным примером являются как бюджетные модели Renault Logan, Chevrolet Aveo/Lacetti, ЗАЗ Lanos и Hyundai Accent/Solaris, так и более дорогие Mitsubishi Lancer, Mazda 3-6, BMW 3-5 серии, VW Polo/Golf или Toyota Corolla, где пробеги составляют по 250-350 тыс. км и двигатель работает без явных проблем.
Как видно, при должном уходе и обслуживании практически любой современный атмосферный бензиновый мотор с рабочим объемом от 1.4 до 1.8 литра пройдет около 250-300 тыс. км. При этом чем проще силовая установка конструктивно, а также во многих случаях чем меньше мощности было снято с каждого «кубика» объема, тем больше окажется ресурс ДВС.
Другими словами, простой двигатель будет дольше ходить до серьезного ремонта при грамотной эксплуатации по сравнению с высокотехнологичным форсированным атмосферным или турбированным силовым агрегатом. При выборе подержанного автомобиля данную особенность также необходимо обязательно учитывать.
Читайте также
krutimotor.ru
Почему современные автомобильные двигатели ненадежны // ОПТИМИСТ
≡ 7 Февраль 2018
А А А
Почему ненадежны современные моторы?
Нынешние силовые агрегаты не блещут надежностью. Казалось бы, технологии становятся все более совершенными, но на запасе прочности ДВС это не сказывается. Почему «убийц» двигателей сейчас на порядок больше, чем раньше?
Проблема №1. Усложнение
Жесткие нормы расхода горючего и показателей экологичности сыграли с автопроизводителями злую шутку. Требования растут, а инновационных идей, способных в корне изменить конструкцию ДВС – раз-два и обчелся.
Если покопаться в истории, выяснится, что непосредственный впрыск, компрессоры, изменяемые фазы ГРМ, да и турбонаддув – это придумки еще XX века. Механический наддув и вовсе использовался в моторах Mercedes-Benz еще в 1930 годах.
В 1990-е на конструкторов повесили ярмо в виде требований снижения расхода горючего и контроля выброса вредных веществ. Сначала беды ничего не предвещало. Технологии, разработанные еще «дедушками», справлялись с новыми сложными задачами. Например, вместо головок блока с двумя клапанами на цилиндр автопроизводители успешно внедрили многоклапанные.
Но со временем проявились и минусы. Количество составных узлов и деталей в ГРМ увеличилось, а это привело к усложнению и удорожанию обслуживания мотора.
Затем автопроизводители стали использовать электронный впрыск горючего. А заодно внедрили и различные электронные системы управления мотором. Они позволяли «передать в одни руки» контроль за впрыском, трансмиссией и зажиганием, что позволило существенно «прокачать» показатели моторов.
Много надежд возлагалось на систему изменения фаз ГРМ. С этой «фишкой» экспериментировали такие мастодонты автомобилестроения, как Toyota (VVT-i), Honda (i-VTEC), BMW (VANOS).
Все перечисленные системы умели, ориентируясь на обороты двигателя, изменять время открытия впускных и выпускных клапанов. На практике это позволяло разжиться приличной тягой и на больших, и на малых оборотах.
Ничего заоблачно сложного в конструкции вроде бы не было. Но на практике система изменения фаз стала головной болью и создателей, и автовладельцев. Ресурс ее оказался достаточно скромным. Начиналось, скажем, с безобидных стуков «на холодную», а заканчивалось выходом из строя всей системы.
С поголовным засильем турбонаддува тоже не все так радужно, как хотелось бы. Авто, чьи моторы «прокачены» турбиной, сложнее и дороже в эксплуатации и ремонте, чем машины с «атмосферниками».
Сейчас автопроизводители активно проталкивают «в народ» систему непосредственного впрыска топлива. Она повышает КПД силового агрегата, но оборачивается усложнением системы питания, и снижением общего «запас прочности» двигателя.
Самое интересное, все эти устройства были вполне надежными ровно до той поры, пока не пошли в массовое производство. Они без особых проблем эксплуатировались на «штучных» гоночных моторах, но именно выйдя «в народ» стали проявлять себя с негативной стороны.
Проблема №2. Меньше трения
Старания конструкторов снизить внутреннее трение в ДВС также обернулось ухудшением в плане надежности. Ведь подшипники скольжения они банально уменьшили в размерах. Затем очередь дошла до поршней, поршневых пальцев, распредвалов, шеек коленвалов и далее по списку.
Никто не спорит: появляются новые, более прочные сплавы, которые применяются для деталей моторов. Но факт остается фактом: уменьшенные силовые агрегаты стали бояться перегрузок и реагировать на них соответствующим образом.
Проблема №3. Увеличение рабочей температуры
Чтобы повысить показатели экономичности и экологичности, производители стали поднимать и рабочую температуру двигателя. А чтобы оптимизировать температурный режим, пошли на ухищрения – и раздельные контуры охлаждения головки и блока цилиндров, и «умные» термостаты. Но и здесь чуда не произошло: высокая температура пагубно влияет на масло, ускоряя процесс его «старения». Плюс к тому, детали двигателей, выполненные из пластика и резины, стали в условиях высокой температуры быстрее «умирать».
Проблема №4. Экономия времени
Автопроизводители практически перестали выделять время на всестороннее тестирование своих детищ на стендах и предсерийных образцах. Ради экономии они ограничиваются компьютерным моделированием, но этого оказывается недостаточно для выявления конструктивных недочетов. В итоге с конвейера сходят недоработанные механизмы, «косяки» которых становятся головной болью владельцев авто.
Проблема №5. Неблагоприятная обстановка
Что бы кто ни говорил, современному силовому агрегату приходится пахать по-настоящему. Моторы работают в жестких городских режимах, да еще в паре с новыми АКПП, которые всеми силами стараются снизить «аппетит» машины. Это приводит к перегрузке двигателей. Да, «горючку» такой подход экономит, но силовым агрегатам приходится расплачиваться за это – в том числе, своим «долголетием».
Итоги
Понятно, что причин снижения надежности гораздо больше. Просто останавливаться на всех нет смысла. Каждая из них сама по себе не так страшна, но в комплексе они представляют реальную угрозу для ДВС.
Да, концерны, которые не стремятся быть впереди планеты всей в плане технологичности, производят куда более надежные силовые агрегаты, чем «продвинутые» конкуренты. Но будущее все же принадлежит конструктивно сложным моторам, и с этим, увы, ничего не поделать.
Метки: авто • автомобили • интересно • машины • ненадежность • транспорт
Комментарии:
oppps.ru