W naszym artykule o najbardziej niezawodnych silnikach prawie nigdy nie znaleziono nowoczesnych silników. Co więcej, wśród tych, którzy lepiej nie brać, nowa większość. Zbieg okoliczności? Nie sądzę.
Wydawałoby się, że wraz z rozwojem technologii silniki powinny stać się bardziej niezawodne i niezawodne, ale z jakiegoś powodu tak się nie dzieje. Wydaje się, że obserwujemy odwrotny trend.
Tak, zdaniem wielu garażowych „specjalistów”, wcześniej trawa była bardziej zielona, ale w tym konkretnym przypadku niestety mają rację… Powodów jest wiele, a efekt tych powodów nabiera kształtu, często wywołując żal innego właściciela. Spróbujmy bardziej szczegółowo rozważyć możliwe negatywne czynniki, dlatego silniki zaczęły się częściej łamać.
Pierwszy problem. Techniczne komplikacje
Prawdopodobnie źródłem wszystkich problemów są zaostrzające się wymagania dotyczące zużycia paliwa i przyjazności dla środowiska silników przy braku nowych pomysłów i projektów. W rzeczywistości wszystkie „innowacje”, które widzimy, to kompresory, turbodoładowanie, wtrysk bezpośredni, zmienny rozrząd i konstrukcje wielozaworowe. Wszystko to faktycznie pojawiło się w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych, a większość technologii zaczęła się rozwijać jeszcze w latach dwudziestych i trzydziestych (jak nie wspomnieć o doładowanym Mercedesie-Benz 770K z początku lat 30., uwielbianego przez szczyt III Rzeszy).
Wielką siłą napędową rozwoju silników tłokowych w pierwszej połowie XX wieku było lotnictwo, które znacznie przyspieszyło prace nad wtryskiem, wszelkiego rodzaju ciśnieniami i konstrukcjami wielozaworowymi. Na ziemi technologie te były stosowane znacznie rzadziej: w silnikach wyścigowych i niektórych szczególnie progresywnych samochodach, ale ich masowe użycie stało się możliwe dopiero wraz z pojawieniem się taniej i niezawodnej elektroniki na początku lat 90.
Film promocyjny:
Jednocześnie producenci samochodów zostali prawnie zobligowani do utrzymania pewnego tempa redukcji zużycia paliwa i zaczęli zaostrzać normy dotyczące emisji szkodliwych substancji. Początkowo wystarczyło wprowadzenie bezwarunkowo postępowych technologii. Wielozaworowe głowice cylindrów szybko wyparły konstrukcje dwuzaworowe, przede wszystkim dlatego, że nawet bez katalizatora wydech takiego silnika był czystszy.
Oczywiście liczba części w mechanizmie rozrządu i złożoność jego obsługi natychmiast wzrosły. Ale postęp w obróbce metali umożliwił skomplikowanie silnika prawie bez strat. Przełomem było oczywiście również przejście na elektroniczny wtrysk paliwa i zintegrowane systemy zarządzania silnikiem, które umożliwiły połączenie zarządzania wtryskiem, zapłonem, skrzynią biegów i procedurami obsługi silnika. Znacznie poprawiła wydajność silnika i zwiększyła niezawodność.
Choć wielu pamięta nieufność, jaką okazywano pierwszym wtryskarkom i rady doświadczonych „warsztatów”, którzy ostrzegali, jak trudno jest naprawić takie układy (czy zwykły gaźnik!). Historia postawiła wszystko na swoim miejscu: układy wtryskowe okazały się bardziej niezawodne niż stare układy zasilania, choć „na kolanie” naprawianie skomplikowanych urządzeń stało się naprawdę dużo trudniejsze.
Następną technologią, która została masowo wdrożona we wszystkich silnikach spalinowych, jest układ rozrządu: VANOS dla BMW, VVT-i dla Toyoty, i-VTEC dla Hondy itp. Z grubsza rzecz biorąc, umożliwiło to zmianę czasów otwarcia i zamknięcia zaworów dolotowych i wydechowych w zależności od prędkości obrotowej silnika, aby zapewnić dobrą przyczepność zarówno przy niskich, jak i dużych prędkościach. Innymi słowy, umożliwiło poprawę charakterystyk mocy silników bez uszczerbku dla sprawności.
W rzeczywistości projekt nie jest bardzo trudny do wdrożenia, okazał się zbyt nowy, a dla wielu producentów wcale nie był bezproblemowy: pojawiły się nowe części eksploatacyjne i nowy ból głowy dla właścicieli takich maszyn. Na przykład pukanie do zimnego, awarie i awarie systemu.
Potem nastąpiło masowe wprowadzenie turbodoładowania. Pozwoliło to wykorzystać „lukę” w europejskich i japońskich cyklach jazdy do pomiaru zużycia paliwa i zmniejszenia paszportowego zużycia paliwa, jednocześnie znacznie poprawiając parametry dynamiczne samochodów. Oczywiście samochody z turbodoładowaniem są znacznie trudniejsze w obsłudze niż auta wolnossące, boją się nawet drobnych zakłóceń w działaniu wszystkich układów.
Najnowszą technologią, która jest stopniowo wprowadzana masowo, jest bezpośredni wtrysk paliwa. Znacząco zwiększa możliwości silnika, ale wymaga również zastosowania skomplikowanych podzespołów o ograniczonych zasobach i bardzo wrażliwych ze względu na precyzyjną konstrukcję i trudne warunki pracy. Oprócz zwiększenia prawdopodobieństwa awarii zwiększa również koszt napraw.
Jednak zastosowanie tych starych technologii w ogóle nie stanowiło problemu, na wiele sposobów zostały one opracowane na długo przed masowym wprowadzeniem do silników wyścigowych. Podczas przejścia do produkcji masowej zdarzały się błędy związane z błędami obliczeniowymi, ale generalnie są to technologie postępowe. Po prostu musiały zostać wdrożone zbyt szybko i zbyt masowo, aby pasowały do ram prawnych. Jedynie tempo wzrostu wydajności nie nadążało za zaostrzaniem wymagań.
Drugi problem. Mniejsze straty spowodowane tarciem
Wkrótce pojawiły się oznaki nadmiernej komplikacji, takie jak układ dolotowy bez dławienia i oczywiste próby zmniejszenia tarcia wewnętrznego - w rzeczywistości poprzez zmniejszenie niezawodności węzłów. Mniejsze tarcie oznacza większą wydajność, ale jakim kosztem? Po pierwsze, wiele łożysk ślizgowych w silniku zostało po prostu zmniejszonych. Zmniejszyły się rozmiary czopów wału korbowego, sworzni tłokowych, tulei wału wyważarki, wałków rozrządu i ogniw łańcucha …
Oczywiście hutnicy wytwarzali nowe stopy, a części stały się mocniejsze. Tylko nie wszędzie i nie we wszystkim. Silniki znacznie gorzej radzą sobie z przeciążeniem. Aby jeszcze bardziej zmniejszyć straty spowodowane tarciem w łożyskach i koszty energii smarowania, stosowano coraz cieńsze oleje, a ciśnienie oleju w układzie spadło.
Niestety cuda się nie zdarzają: cieńszy olej ma film mniej odporny na obciążenia, a sterowana pompa oleju jest nie tylko bardziej skomplikowana, ale także nie zapewnia rezerwy ciśnienia w najbardziej powszechnych trybach pracy silnika.
Trzeci problem. Wzrost temperatury roboczej
Ponadto, aby zwiększyć przyjazność dla środowiska i oszczędność przy niskim obciążeniu, próbowali zwiększyć temperaturę roboczą silnika. Aby nie tracić mocy, wprowadzili kontrolowane termostaty, które pozwoliły silnikowi lekko ostygnąć pod obciążeniem. Ale wzrost temperatury miał najbardziej negatywny wpływ na szybkość zużycia oleju, starzenie się plastikowych i gumowych części silnika … Generalnie dodawano kłopotów.
Ponadto kontrolowany termostat nie może natychmiast obniżyć temperatury silnika, a często temperatura pod obciążeniem jest również wyższa od optymalnej, co powoduje detonację i przyspieszone zużycie. I tak, zaczęli rzadziej wymieniać olej, ale przełom w technologii jego produkcji również się nie sprawdził, jednak był to temat dwóch oddzielnych artykułów.
Czwarty problem. Odciążenie grupy tłoków
Pozostałe przyczyny spadku niezawodności, które opisujemy poniżej, są w jakiś sposób związane z głównym czynnikiem. Ale jednocześnie mogli się rozwijać bez brania tego pod uwagę. Przeniesienie kontroli nad procesem spalania na elektronikę ze sprzężeniem zwrotnym pozwoliło na znaczne odciążenie grupy tłoków i wielu innych części silnika poprzez wyeliminowanie „marginesu bezpieczeństwa”, który był wymagany w przypadku jakichkolwiek awarii w działaniu prostszych układów sterowania. Niestety elektronika jest nietrwała i nie zawsze poprawnie diagnozuje błędy w swojej pracy. A zapas „sprzętu” pod względem niezawodności już się zmniejszył, a niewielkie odchylenie parametrów od normy może już prowadzić do awarii części.
Czy wiesz, ile mocy wyprodukował 1,8-litrowy VW Golf z 1984 roku? 90 z gaźnikiem, 105-115 z wtryskiem w GTI. Dość „roślinne” parametry według dzisiejszych standardów. Silniki 1.8 serii EA888 mają teraz moc 182 sił, a wzrost momentu obrotowego jest nawet dwukrotny. Wprowadzenie wszystkich nowych technologii umożliwiło stworzenie silników o stopniu doładowania, który przekracza parametry wyścigowych ICE sprzed trzydziestu lat. Każdy wzrost obciążenia i temperatury pociąga za sobą przyspieszone starzenie się metali i zmniejszenie zasobów jako całości.
Piąty problem. Brak czasu na pełne testy motoryczne
Jeśli „margines bezpieczeństwa” znajdował się w węzłach, to został wybrany prawie do końca. Gwałtowne przyspieszenie wzrostu wymagań zmusiło producentów samochodów, zwłaszcza wśród liderów segmentu premium, do porzucenia praktyki stopniowego wprowadzania innowacji w starych silnikach i stopniowego ulepszania konstrukcji. Serie silników są obecnie często zmieniane dwukrotnie w krótkim okresie eksploatacji modelu w produkcji. Oczywiście skraca się zarówno czas testowania, jak i liczba testów przeprowadzanych z nowymi silnikami.
Większość testów jest wykonywana na komputerach, a oprogramowanie, jak wszyscy wiecie, często zawiera błędy. W efekcie publikowane są wyraźnie niedokończone projekty, których problemy są już naprawiane „w trakcie”. Czyli pięć lub sześć rutynowych wymian typów wtryskiwaczy i materiałów tulei, pierścieni tłokowych i grup tłoków to tylko zapłata za to, że silnik Twojego samochodu jest najbardziej „progresywny”.
Szósty problem. Rzadsza konserwacja i złożoność diagnostyczna
Jeśli spróbujesz zajrzeć pod maskę nowoczesnego auta, a potem pod maskę „youngtimera” z lat dziewięćdziesiątych, będzie wyraźnie zauważalne, o ile bardziej zwarte stały się silniki i o ile gęstsze zaczęły pasować do komory silnika. Nikt nie chce przewozić powietrza, a wymagania co do powiększenia przestrzeni wewnętrznej przy zachowaniu zwartości zewnętrznej maszyny tylko z czasem rosły.
Czasami towarzyszy temu wyraźna nadmierna komplikacja jednostek lub pogorszenie ich warunków pracy. W każdym razie pociąga to za sobą wzrost złożoności i czasu spędzanego na diagnostyce. Usługa musi bardziej polegać na elektronicznych systemach autodiagnostycznych, a mniej na kontroli wizualnej i podłączaniu dodatkowych urządzeń sterujących. Ponadto procedury serwisowe stały się rzadsze, co oznacza, że jest mniej okazji do zidentyfikowania problemów na wczesnym etapie.
Siódmy problem. Niekorzystne warunki pracy
A ostatnim czynnikiem jest prawdopodobnie wzrost średniego obciążenia silnika. Nowe automatyczne skrzynie biegów mają na celu zmniejszenie zużycia paliwa, co oznacza, że wymuszają pracę silnika z maksymalnym obciążeniem przy danej prędkości. Wszystko to oszczędza paliwo, ale nie zawsze jest nieszkodliwe dla jednostek. Nowe automatyczne skrzynie biegów pozwalają na łatwe i beztroskie wykorzystanie całej mocy silnika, a obniżony poziom hałasu jednostek sprawia, że proces jest przyjemny i łatwy. Zwrot, jak zawsze, z niezawodnością.
Jaki jest wynik finansowy?
Każdy z powodów z osobna nie wpływa na pogodę, ale w sumie stwarzają poczucie ciągłych problemów z silnikami w wielu nowych samochodach. Im bardziej konserwatywni producenci mają mniej, tym bardziej postępowi mają więcej. W rzeczywistości liczba awarii w okresie gwarancyjnym jest generalnie zmniejszona, co jest konsekwencją systemów kontroli jakości. Teraz firmy motoryzacyjne mają możliwość kontrolowania zasobów, nie nakładania nadmiernego marginesu bezpieczeństwa, jeśli liczba problemów gwarancyjnych nie przekracza rozsądnego poziomu, i korygowania błędów w problematycznych seriach silników na czas lub wycofywania ich z produkcji, jeśli nie można naprawić sytuacji niewielkimi siłami.
Niestety wszystko co jest poza okresem gwarancji „i trochę więcej” jest już poza interesem koncernów. Może się okazać, że po gwarancji samochód nie będzie długo jeździł, a naprawa będzie bardzo droga, wielkoblokowa i przy zaangażowaniu specjalnego narzędzia. W międzyczasie kupujący może cieszyć się nowym samochodem - wciąż jest szybszy i bardziej ekonomiczny. Co więcej, różnica w kosztach zaoszczędzonego paliwa często może nawet przewyższać zwiększone wydatki na naprawy silnika w przyszłości.
Autor: Boris Ignashin
