В то время как все те же основные принципы, которые приводили в движение первые автомобильные двигатели, всё ещё используются и сегодня, современные моторы сильно эволюционировали, чтобы соответствовать требованиям мощности, экологичности и эффективности для выполнения потребностей современных водителей и, конечно же, законодательных рамок.
Подумайте о старых двигателях, как о волках и о современных, как о собаках. Оба вида животных имеют одно и то же наследие и схожие характеристики, но второй вид отлично выполняет свои функции в современных ситуациях, в то время как первые просто не смогли приспособиться к жизни в городе или пригороде; первые выполняют одну задачу: охотиться, чтобы выжить, вторые выполняют целый ряд задач и имеют свои подвиды для выполнения конкретных функций, как то: охота, охрана, участие в выставках и другие. Также и двигатели: от более ранних их версий требовалось всего немного - просто приводить в движение авто, чтобы то двигалось хотя бы не медленнее лошади, в то время как от современного двигателя требуется гораздо больше: быть тихим, расходовать мало и в то же время иметь достаточную мощь, чтобы соответствовать современным критериям, а, может быть, даже быть предметом гордости за свой автомобиль для его владельца.
Прежде чем мы поговорим о том, чем современные автомобильные двигатели отличаются от старых, необходимо понять основы того, как работает двигатель автомобиля. В любом случае принцип один: смесь бензина и воздуха воспламеняется в камере под названием цилиндр. В цилиндре поршень, который получает давление из-за взрыва, перемещается вниз, а затем снова вверх по инерции и под действием другого поршня, который находится в прямо противоположном расположении относительно первого. Поршень прикреплён к коленчатому валу. Когда поршень перемещается вверх и вниз, это заставляет коленвал вращаться. Коленчатый вал затем выходит на коробку передач, которой и передаёт это вращение, и далее коробка передаёт ходовой части, апогей которой - колёса машины. Звучит просто, не так ли? С современными двигателями всё абсолютно также, но есть огромная куча нюансов.
Между тем, современный бензиновый двигатель ещё очень далёк от идеала эффективности - только представьте, из всей имеющейся химической энергии в бензине только около 15 её процентов преобразуется в механическую энергию, которая в конечном счёте движет автомобилем. Статистика говорит о том, что ещё более 17 процентов энергии теряется вхолостую и колоссальные 62 процента теряется в двигателе за счёт тепла и трения.
На фото слева: старый двигатель Saab; на фото справа: современный двигатель Mini Cooper Современные двигатели имеют ряд технологий, чтобы сделать их более эффективными в работе. Например, технология непосредственного впрыска, которая смешивает топливо и воздух, прежде чем они будут перемещены в цилиндр, может улучшить эффективность работы двигателя на 12 процентов, потому что топливо сгорает более эффективно. Турбокомпрессоры и турбонаддув, которые используют сжатый воздух от выхлопной системы авто, делают эффективнее цикл сгорания. Сжатый воздух приводит к более эффективному сгоранию. Технология газораспределения и деактивации цилиндров являются такими новшествами, которые позволяют двигателю использовать только такое количество топлива, которое необходимо двигателю, аналогично повышая его эффективность.
С их повышенной эффективностью современные двигатели более мощные, чем их предшественники, при тех же данных рабочего объёма - даже по сравнению с двигателями , которые производились всего несколько лет назад. Так, Chevrolet Malibu 1983 года имел 3,8-литровый двигатель V-6, который выдавал всего 110 лошадиных сил. В 2005 году он оснащался уже 2,2-литровым рядным четырёхцилиндровым двигателем, который выдавал 144 лошадиные силы. А тот же Malibu 2011 года имеет в базовой версии 2,4-литровый четырёхцилиндровый двигатель с 166 лошадиными силами. Покупатели могут также получить 3,6-литровый V-6, который выдаёт 252 лошадиные силы. Но есть пример автомобиля с ещё более ошеломляющими показателями динамики: это Шкода Октавия с версией двигателя, оснащённого турбонаддувом - при рабочем объёме всего 1,8 литров её двигатель выдаёт целых 180 лошадиных сил.
Но одно из основных различий между современными автомобильными двигателями и "пожилыми" моторами заключается в том, что современные двигатели работают как бы в режиме "standby", в минимальном режиме, когда им не нужно разгонять машину. В старом 8-цилиндровом двигателе все восемь цилиндров работали независимо от того, находится автомобиль на холостом ходу или получает ускорение от педали акселератора так быстро, как мог бы. Кроме того, все восемь цилиндров получали такое же количество топлива в любой промежуток времени.
Сегодняшние двигатели имеют технологию, которая позволяет им работать умнее. Деактивация цилиндров - это система, которая позволяет некоторым цилиндрам в двигателе выключиться, когда они не нужны, например, когда автомобиль работает на холостом ходу или движется накатом, а педаль акселератора не нажата нисколько. Но когда необходима вся мощь мотора, то эти выключенные ранее цилиндры "просыпаются" и помогают остальным. Деактивация цилиндров помогает двигателям работать более эффективно, так как это означает, что двигатель использует только то топливо, которое необходимо, и прилагает только те усилия, которые необходимы для того, чтобы двигатель не заглох и чтобы производилось достаточно энергии для работы электроники, климат-контроля и прочих дополнительных функций машины.
Технология газораспределения, в свою очередь, помогает современным двигателям работать "умнее". Без этой системы клапаны открываются для того же количества топлива в течение одинакового количества времени и с таким же зазором в любое время, как бы ни старался работать двигатель. Это порождает большие отходы топлива. С переменной газораспределения отверстия клапанов оптимизированы для типа работы, который двигатель делает. Это помогает мотору потреблять меньше топлива и работать намного эффективнее.
Современные двигатели имеют много технологий, которые помогают использовать меньше топлива, производя больше энергии, чем старые двигатели, но у них есть ещё одна вещь, которой пренебрегли "пожилые" двигатели - это партнеры.
Сегодняшние автомобильные двигатели - это не только сложные технологические достижения, но это целая цепочка узлов и агрегатов, работающих слаженно всеми компонентами таких высокотехнологичных достижений, которые помогают им лучше выполнять свою работу. Так, раньше двух-трёх передач в коробке было вполне достаточно, сегодня четырёх- и даже пятиступенчатые КПП уже устаревают - современные двигатели оснащаются современными коробками передач с семью и даже восемью скоростями. Чем больше число передач, тем лучше двигатель работает сразу в двух направлениях: во-первых, в более широком диапазоне скоростей можно достичь более разнообразных оборотов двигателя, а, значит, ускориться медленно или быстро в зависимости от желаемых потребностей; во-вторых, экономить топливо более эффективно за счёт тех же оборотов. Но даже если восьми передач в коробке не хватает, современные двигатели могут иметь "партнерские отношения" и вовсе с бесступенчатой трансмиссией (вариатором). В принцип работы вариаторов заложено бесконечное число передаточных чисел, что делает их в состоянии передать мощность двигателя на колёса наиболее эффективным способом в любом диапазоне скорости автомобиля.
Но главный партнёр, что позволил значительно повысить эффективность двигателя - это, конечно же, бортовой компьютер, "мозги" автомобиля, который управляет и переключением коробки (кроме механической коробки передач), и обогащённостью и количеством впрыскиваемой в цилиндры топливо-воздушной смеси, и ещё огромным рядом функций.
howcarworks.ru
Оказывается, есть такая проблема, что современные двигатели имеют малый ресурс и становятся все менее надежными. Не совсем понимаю, откуда такая точка зрения. Несколько лет владел 20-ти летней Daewoo Nexia - к двигателю претензии нет. Сейчас Шкода с классическим MPI Фольксвагена - все как часы. Конечно я слышал про проблемы двигателей с турбонаддувом, но лично не сталкивался. Есть еще какие то чуть ли не "одноразовые" двигатели с ограниченным ресурсом и не ремонтноспособные, но знаю про это все смутно и не на практике.
А ведь многие убеждены, что с развитием техники моторы должны становиться все надежнее и надежнее, но по какой-то причине этого не происходит. У них создается впечатление, что мы наблюдаем обратную тенденцию.
Какие же у них аргументы?
Проблема первая. Техническое усложнение
Наверное, корнем всех бед являются ужесточающиеся требования к расходу топлива и экологичности двигателей при отсутствии новых идей и конструкций. По сути, все «новшества», которые мы видим, — это компрессоры, турбонаддув, непосредственный впрыск, изменяемые фазы ГРМ и многоклапанные конструкции. Все это, вообще-то, появилось еще в пятидесятые-шестидесятые годы, а большая часть технологий начала развиваться еще в двадцатые-тридцатые годы (как не вспомнить тут любимый верхушкой Третьего Рейха наддувный Mercedes-Benz 770K начала 30-х).
Великим движителем прогресса поршневых моторов в первой половине 20-го века стала авиация, которая сильно ускорила работы по впрыску, всем видам наддува и многоклапанным конструкциям. На земле эти технологии применялись куда менее широко: в гоночных моторах и на отдельных особо прогрессивных машинах, но массовое их использование стало возможным только с появлением дешевой и надежной электроники в начале 90-х годов.
Тогда же законодательно обязали автопроизводителей поддерживать определенные темпы снижения расхода топлива и стали ужесточать нормы выброса вредных веществ. Поначалу хватало внедрения безусловно прогрессивных технологий. Многоклапанные головки блоков цилиндров быстро вытеснили двухклапанные конструкции в первую очередь потому, что даже без катализатора выхлоп такого мотора был чище.
Разумеется, тут же резко возросло количество деталей в механизме ГРМ и трудоемкость его обслуживания. Но прогресс в металлообработке позволил усложнить мотор почти без потерь. Переход на электронный впрыск топлива и интегрированные системы управления двигателем, которые позволяли свести воедино управление впрыском, зажиганием, трансмиссией, сервисными процедурами мотора, тоже, безусловно, был прорывом. Он значительно улучшил характеристики двигателей и увеличил надежность.
Хотя многие помнят недоверие, которым одаривали первые впрысковые машины и советы многоопытных «гаражников», предупреждавших о том, как сложно чинить такие системы (то ли дело простой карбюратор!). История расставила все по своим местам: системы впрыска оказались надежнее старых систем питания, хотя «на коленке» отремонтировать сложную технику действительно стало куда сложнее.
Следующая технология, которую массово внедрили на всех ДВС, — это система изменения фаз ГРМ: VANOS на BMW,VVT-i на Toyota, i-VTEC на Honda и т.п. Если грубо, то она позволяла смещать время открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, в зависимости от оборотов мотора, чтобы обеспечивать хорошую тягу и на малых, и на больших оборотах. Иными словами, она позволила улучшить мощностные характеристики моторов, не ухудшая экономичности.
По сути, не очень сложная в реализации конструкция, она оказалась слишком новой, и у многих производителей отнюдь не беспроблемной: появились новые изнашиваемые детали и новая головная боль у владельцев таких машин. Например, стуки на холодную, поломки и сбои систем.
Далее было массовое внедрение турбонаддува. Он позволил использовать «лазейку» в европейском и японском ездовых циклах замера расхода топлива и снизить паспортный расход топлива, одновременно сильно улучшив динамические параметры машин. Разумеется, автомобили с турбонаддувом значительно сложнее в эксплуатации, чем с атмосферными моторами, они боятся даже незначительных нарушений в работе всех систем.
Последняя технология, которая постепенно внедряется массово, — непосредственный впрыск топлива. Он заметно повышает возможности двигателя, но и требует применения сложных компонентов с ограниченным ресурсом и очень уязвимых в силу точной конструкции и жестких условий работы. И, помимо увеличения вероятности выхода из строя, также увеличивает цену ремонта.
Но применение этих старых технологий в общем-то не было проблемой, во многом они были отработаны задолго до массового внедрения на гоночных моторах. При переходе к массовому производству бывали и ошибки с просчетами, но в целом это прогрессивные технологии. Просто их пришлось внедрять слишком быстро и слишком массово, чтобы вписаться в рамки законов. Только темпы роста экономичности не успевали за ужесточением требований.
Проблема вторая. Снижение потерь на трение
Вскоре появились признаки переусложнения вроде систем бездроссельного впуска и явные потуги на уменьшение внутреннего трения — по факту, за счет снижения надежности узлов. Меньше трения — выше КПД, но какой ценой? В первую очередь множество подшипников скольжения в моторе попросту уменьшили в размерах. Уменьшились размеры шеек коленвалов, поршневых пальцев, вкладыши балансирных валов, размеры распредвалов и звеньев цепей…
Разумеется, металлурги выдавали новые сплавы, и детали стали прочнее. Только не везде и не во всем. Моторы стали намного хуже переносить перегрузки. Чтобы еще больше снизить потери на трение в подшипниках и затраты энергии на смазку, стали использовать все более жидкие масла и уменьшать давление масла в системе.
К сожалению, чудес не бывает: более жидкое масло имеет менее стойкую к нагрузкам пленку, а управляемый масляный насос не только сложнее, он еще и не обеспечивает запаса по давлению на самых распространенных режимах работы двигателя.
Проблема третья. Увеличение рабочей температуры
Вдобавок для повышения экологичности и экономичности на малой нагрузке попытались увеличить рабочую температуру мотора. А чтобы не потерять в мощности, ввели управляемые термостаты, которые позволяли двигателю немного остывать под нагрузкой. Вот только повышение температур самым негативным образом сказалось на темпах износа масла, старении пластиковых и резиновых деталей мотора… В общем, хлопот добавилось.
К тому же управляемый термостат не может моментально уменьшить температуру мотора, и часто температура под нагрузкой тоже выше оптимальной, что вызывает детонацию и ускорение износа. И да, масло стали менять реже, а вот прорыва в технологиях его производства тоже не свершилось,
Проблема четвертая. Облегчение поршневой группы
Остальные причины снижения надежности, которые мы опишем ниже, так или иначе связаны с основным фактором. Но вместе с тем могли бы развиваться и без его учета. Передача контроля над процессом сгорания топлива электронике с обратной связью позволила заметно облегчить поршневую группу и многие другие части двигателя за счет отказа от «запаса надежности», который требовался на случай каких-либо сбоев в работе более простых систем контроля. К сожалению, электроника невечна и не всегда корректно диагностирует ошибки в своей работе. А запас «железа» по надежности уже стал меньше, и незначительное отклонение параметров от нормы уже может привести к выходу деталей из строя.
Знаете, сколько сил выдавал 1.8-литровый мотор VW Golf 1984 года? 90 — с карбюратором, 105-115 — с впрыском на GTI. Вполне «овощные» параметры, по нынешним меркам. Моторы 1.8 серии EA888 сейчас имеют мощность в 182 силы, а прирост крутящего момента и вовсе двукратный. Внедрение всех новых технологий позволило создать моторы со степенью форсирования, превышающей параметры гоночных ДВС тридцатилетней давности. А любое увеличение нагрузки и температур влечет за собой ускорение старения металлов и уменьшение ресурса в целом.
Проблема пятая. Нехватка времени на полноценные испытания моторов
Если «запас надежности» и был у узлов, то его до выбрали почти до конца. Резкое ускорение роста требований заставило автопроизводителей, особенно из числа лидеров премиального сегмента, отказаться от практики постепенного внедрения новшеств в старые моторы и постепенного улучшения конструкции. Серии двигателей теперь часто меняются два раза за короткую жизнь модели в производстве. Разумеется, сокращаются и время тестирования, и число тестов, проведенных с новыми моторами.
Большую часть тестов выполняют на компьютерах, а программное обеспечение, как вы все знаете, часто имеет ошибки. В результате выходят в свет явно недоработанные конструкции, проблемы которых исправляют уже «в процессе». Так что пять-шесть регламентных замен типов форсунок и материалов вкладышей, поршневых колец и поршневых групп — это лишь плата за то, что мотор вашей машины самый «прогрессивный».
Проблема шестая. Более редкое проведении ТО и сложность диагностики
Если попробовать заглянуть под капот современной машины, а потом под капот «янгтаймера» из девяностых, то будет хорошо заметно, насколько компактнее стали моторы и насколько плотнее их стали вписывать в моторный отсек. Возить воздух никто не хочет, а требования к росту внутреннего пространства при сохранении внешней компактности машины только возросли со временем.
Иногда это сопровождается явным переусложнением узлов или ухудшением условий их работы. Но в любом случае влечет за собой увеличение сложности и времени затрачиваемого на диагностику. Сервису приходится больше полагаться на электронные системы самодиагностики и меньше — на визуальный контроль и подключение дополнительных приборов контроля. К тому же сервисные процедуры стали проводить реже, а значит, и возможностей для выявления проблем на ранней стадии становится меньше.
Проблема седьмая. Неблагоприятные условия работы
И последним фактором, наверное, является увеличение средней нагрузки на двигатель. Новые автоматические трансмиссии создаются для снижения расхода топлива, а значит, они заставляют мотор работать в режимах с максимальной нагрузкой на данных оборотах. Все это экономит топливо, но не всегда безвредно для агрегатов. Новые АКПП позволяют легко и беззаботно использовать всю мощность мотора, а снижение шумности агрегатов делают процесс приятным и легким. Расплата, как всегда, надежностью.
Что в итоге?
Каждая из причин по отдельности погоды не делает, но в сумме они создают ощущение постоянных проблем с моторами у многих новых машин. У более консервативных производителей меньше, у самых прогрессивных — больше. На самом деле число отказов в гарантийный срок в целом снижается, и это следствие работы систем контроля качества. Теперь у автокомпаний есть возможность контролировать ресурс, не закладывать излишний запас надежности, если число гарантийных проблем не превышает разумный уровень, и вовремя исправлять ошибки проблемных серий моторов или снимать их с производства, если малыми силами исправить ситуацию не получается.
К сожалению, все, что за пределами сроков гарантии «и еще немножко», уже вне интересов концернов. Может оказаться так, что после гарантии проездит машина недолго и ремонт будет очень дорогим, крупноблочным и с привлечением специального инструмента. А пока покупатель может наслаждаться новой машиной — все же она быстрее и экономичнее. Причем разница в стоимости сэкономленного топлива зачастую может даже превысить возросшие траты на ремонт моторов в будущем.
Как вам такое мнение?
[источники]источникиhttp://www.kolesa.ru/article/pochemu-sovremennye-motory-lomajutsja-chasche-staryh-i-proverennyh-2015-02-23
Еще интересное про двигатели: вот вам "Убийца" дизеля, а вот интереснейший Двигатель Ванкеля. Кстати, напомню вам Самый странный двигатель, который вы когда-либо и Безтопливный двигатель работает, но никто знает как работает.
masterok.livejournal.com
Для большинства экологичных машин, таких как серийные электромобили, гибриды и автомобили на топливных элементах, главная движущая сила — это электрический двигатель. В основу работы современного электродвигателя положен принцип электромагнитной индукции — явления, связанного с возникновением электродвижущей силы в замкнутом контуре при изменении магнитного потока. Тесная взаимосвязь между магнитными и электрическими явлениями открыла перед учеными новые возможности. История электрического транспорта и всего электромашиностроения в целом начинается с закона электромагнитной индукции, открытого М. Фарадеем в 1831 году, и правила Э. Ленца, согласно которому индукционный ток всегда направлен таким образом, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Труды Фарадея и Ленца легли в основу создания первого электродвигателя Бориса Якоби. Современные электродвигатели, хоть и основаны на одном и том же законе, что и электромеханический преобразователь Якоби, но существенно от него отличаются. Со временем электрические моторы стали мощнее, компактнее, кроме того, их КПД значительно вырос. Коэффициент полезного действия современного тягового электродвигателя может составлять 85-95 %. Для сравнения, максимальный КПД двигателя внутреннего сгорания без вспомогательных систем едва ли дотягивает до 45 %.
Виды современных электродвигателей Электрические двигатели различаются по роду питающего напряжения: Двигатель переменного тока Двигатель постоянного тока по числу фаз питающей сети: Однофазный электродвигатель. С одной рабочей обмоткой, подключается к однофазной сети переменного тока; Двухфазный электродвигатель. Имеет две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90 градусов; Трехфазный электродвигатель. Подключается к трехфазной сети переменного тока, имеет 3 обмотки, магнитные поля которых расположены через 120 градусов. по конструктивному исполнению: Коллекторный. Переключателем тока в обмотках и датчиком положения ротора является тоже самое устройство — щёточноколлекторный узел. Работает преимущественно на постоянном токе, однако современные электродвигатели, так называемые универсальные коллекторные двигатели, могут одновременно работать на постоянном и переменном токе; Бесколлекторный. Вентильные двигатели постоянного тока выполнены в виде замкнутой системы с датчиком положения ротора, инвертором и преобразователем координат. по принципу работы: Синхронный электродвигатель. Электромеханическая машина, в которой ротор вращается синхронно с магнитным полем переменного тока; Асинхронный электродвигатель. Частота вращения ротора асинхронного двигателя переменного тока не совпадает с частотой вращения магнитного поля, которое создается током обмотки статора. и по способу возбуждения: с возбуждением от постоянных магнитов; с параллельным возбуждением; с последовательным возбуждением; с последовательно-параллельным. Тяговый электродвигатель для электромобиля
Электрический двигатель для современного электромобиля может быть как постоянного, так и переменного тока. Его основная задача — передача крутящего момента на движитель электромобиля. Основные отличия современного тягового электродвигателя от традиционной электромеханической машины являются большая мощность и компактные размеры, вызванные ограниченностью используемого пространства. В качестве характеристик тягового электромотора, кроме мощности и максимального крутящего момента, учитываются напряжение, ток, а также частота вращения. Мотор-колесо В последнее время в качестве двигателя для электромобиля инженеры используют систему мотор-колесо, правда, все чаще на концепт-карах. Исключением стал Volage – спортивный электромобиль, построенный силами Venturi и Michelin, который скоро поступит в продажу. Технология Active Wheel имеет ряд преимуществ. Все активные системы безопасности, такие как ABS, ESP, Brake Assist и Traction Control можно прошить в управляющий софт, после чего они смогут воздействовать на каждое колесо в отдельности. Добавим к этому мобильность системы и способность регенерировать энергию торможения.
Конечно, есть и недостатки. Попробуйте впихнуть кучу механизмов внутрь маленького обода. Если это и получится, то вес колеса увеличится, а это плохо скажется на управляемости, повысится износ подвески, увеличится передача вибрации на кузов. Идеальный вес автомобильного колеса должен составлять 10-30 кг. Инженерам Michelin удалось вписаться в эти рамки – тяговый электродвигатель Active Wheel весит всего 7 кг, а остальная механика системы укладывается в 11 кг. Преимущества и недостатки электродвигателя Преимуществ перед ДВС у электродвигателя много: Малый вес и достаточно компактные размеры. К примеру инженеры Yasa Motors разработали мотор весом 25 кг, который может выдавать до 650 Нм. Долговечность, простая эксплуатация. Экологичность. Максимальный крутящий момент доступен уже с 0 об/мин. Высокий КПД. Нет необходимости в коробки передач. Хотя, по мнению специалистов, электромобилю она не помешает. Возможность рекуперации. Существенных недостатков у самого электродвигателя нет. Но есть большие сложности в его питании. Несовершенство источников тока не дают пока что массово использовать электродвигатели в автомобилестроении.
infoglaz.ru
Казалось бы, с развитием техники моторы должны становиться все надежнее и надежнее, но по какой-то причине этого не происходит. Создается впечатление, что мы наблюдаем обратную тенденцию.
Да, по мнению многих гаражных «спецов», раньше и трава была зеленее, но в данном конкретном случае они, увы, правы… Причин тому достаточно много, и эффект от этих причин складывается, зачастую порождая очередное «горе владельца». Попробуем рассмотреть возможные негативные факторы подробнее, из-за чего же моторы стали ломаться чаще.
Наверное, корнем всех бед являются ужесточающиеся требования к расходу топлива и экологичности двигателей при отсутствии новых идей и конструкций. По сути, все «новшества», которые мы видим, — это компрессоры, турбонаддув, непосредственный впрыск, изменяемые фазы ГРМ и многоклапанные конструкции. Все это, вообще-то, появилось еще в пятидесятые-шестидесятые годы, а большая часть технологий начала развиваться еще в двадцатые-тридцатые годы (как не вспомнить тут любимый верхушкой Третьего Рейха наддувный Mercedes-Benz 770K начала 30-х).
Великим движителем прогресса поршневых моторов в первой половине 20-го века стала авиация, которая сильно ускорила работы по впрыску, всем видам наддува и многоклапанным конструкциям. На земле эти технологии применялись куда менее широко: в гоночных моторах и на отдельных особо прогрессивных машинах, но массовое их использование стало возможным только с появлением дешевой и надежной электроники в начале 90-х годов.
Тогда же законодательно обязали автопроизводителей поддерживать определенные темпы снижения расхода топлива и стали ужесточать нормы выброса вредных веществ. Поначалу хватало внедрения безусловно прогрессивных технологий. Многоклапанные головки блоков цилиндров быстро вытеснили двухклапанные конструкции в первую очередь потому, что даже без катализатора выхлоп такого мотора был чище.
Разумеется, тут же резко возросло количество деталей в механизме ГРМ и трудоемкость его обслуживания. Но прогресс в металлообработке позволил усложнить мотор почти без потерь. Переход на электронный впрыск топлива и интегрированные системы управления двигателем, которые позволяли свести воедино управление впрыском, зажиганием, трансмиссией, сервисными процедурами мотора, тоже, безусловно, был прорывом. Он значительно улучшил характеристики двигателей и увеличил надежность.
Хотя многие помнят недоверие, которым одаривали первые впрысковые машины и советы многоопытных «гаражников», предупреждавших о том, как сложно чинить такие системы (то ли дело простой карбюратор!). История расставила все по своим местам: системы впрыска оказались надежнее старых систем питания, хотя «на коленке» отремонтировать сложную технику действительно стало куда сложнее.
Следующая технология, которую массово внедрили на всех ДВС, — это система изменения фаз ГРМ: VANOS на BMW,VVT-i на Toyota, i-VTEC на Honda и т.п. Если грубо, то она позволяла смещать время открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов, в зависимости от оборотов мотора, чтобы обеспечивать хорошую тягу и на малых, и на больших оборотах. Иными словами, она позволила улучшить мощностные характеристики моторов, не ухудшая экономичности.
По сути, не очень сложная в реализации конструкция, она оказалась слишком новой, и у многих производителей отнюдь не беспроблемной: появились новые изнашиваемые детали и новая головная боль у владельцев таких машин. Например, стуки на холодную, поломки и сбои систем.
Далее было массовое внедрение турбонаддува. Он позволил использовать «лазейку» в европейском и японском ездовых циклах замера расхода топлива и снизить паспортный расход топлива, одновременно сильно улучшив динамические параметры машин. Разумеется, автомобили с турбонаддувом значительно сложнее в эксплуатации, чем с атмосферными моторами, они боятся даже незначительных нарушений в работе всех систем.
Последняя технология, которая постепенно внедряется массово, — непосредственный впрыск топлива. Он заметно повышает возможности двигателя, но и требует применения сложных компонентов с ограниченным ресурсом и очень уязвимых в силу точной конструкции и жестких условий работы. И, помимо увеличения вероятности выхода из строя, также увеличивает цену ремонта.
Но применение этих старых технологий в общем-то не было проблемой, во многом они были отработаны задолго до массового внедрения на гоночных моторах. При переходе к массовому производству бывали и ошибки с просчетами, но в целом это прогрессивные технологии. Просто их пришлось внедрять слишком быстро и слишком массово, чтобы вписаться в рамки законов. Только темпы роста экономичности не успевали за ужесточением требований.
Вскоре появились признаки переусложнения вроде систем бездроссельного впуска и явные потуги на уменьшение внутреннего трения — по факту, за счет снижения надежности узлов. Меньше трения — выше КПД, но какой ценой? В первую очередь множество подшипников скольжения в моторе попросту уменьшили в размерах. Уменьшились размеры шеек коленвалов, поршневых пальцев, вкладыши балансирных валов, размеры распредвалов и звеньев цепей…
Разумеется, металлурги выдавали новые сплавы, и детали стали прочнее. Только не везде и не во всем. Моторы стали намного хуже переносить перегрузки. Чтобы еще больше снизить потери на трение в подшипниках и затраты энергии на смазку, стали использовать все более жидкие масла и уменьшать давление масла в системе.
К сожалению, чудес не бывает: более жидкое масло имеет менее стойкую к нагрузкам пленку, а управляемый масляный насос не только сложнее, он еще и не обеспечивает запаса по давлению на самых распространенных режимах работы двигателя.
Вдобавок для повышения экологичности и экономичности на малой нагрузке попытались увеличить рабочую температуру мотора. А чтобы не потерять в мощности, ввели управляемые термостаты, которые позволяли двигателю немного остывать под нагрузкой. Вот только повышение температур самым негативным образом сказалось на темпах износа масла, старении пластиковых и резиновых деталей мотора… В общем, хлопот добавилось.
К тому же управляемый термостат не может моментально уменьшить температуру мотора, и часто температура под нагрузкой тоже выше оптимальной, что вызывает детонацию и ускорение износа. И да, масло стали менять реже, а вот прорыва в технологиях его производства тоже не свершилось, впрочем, это было темой отдельных двух статей.
Остальные причины снижения надежности, которые мы опишем ниже, так или иначе связаны с основным фактором. Но вместе с тем могли бы развиваться и без его учета. Передача контроля над процессом сгорания топлива электронике с обратной связью позволила заметно облегчить поршневую группу и многие другие части двигателя за счет отказа от «запаса надежности», который требовался на случай каких-либо сбоев в работе более простых систем контроля. К сожалению, электроника невечна и не всегда корректно диагностирует ошибки в своей работе. А запас «железа» по надежности уже стал меньше, и незначительное отклонение параметров от нормы уже может привести к выходу деталей из строя.
Знаете, сколько сил выдавал 1.8-литровый мотор VW Golf 1984 года? 90 — с карбюратором, 105-115 — с впрыском на GTI. Вполне «овощные» параметры, по нынешним меркам. Моторы 1.8 серии EA888 сейчас имеют мощность в 182 силы, а прирост крутящего момента и вовсе двукратный. Внедрение всех новых технологий позволило создать моторы со степенью форсирования, превышающей параметры гоночных ДВС тридцатилетней давности. А любое увеличение нагрузки и температур влечет за собой ускорение старения металлов и уменьшение ресурса в целом.
Если «запас надежности» и был у узлов, то его до выбрали почти до конца. Резкое ускорение роста требований заставило автопроизводителей, особенно из числа лидеров премиального сегмента, отказаться от практики постепенного внедрения новшеств в старые моторы и постепенного улучшения конструкции. Серии двигателей теперь часто меняются два раза за короткую жизнь модели в производстве. Разумеется, сокращаются и время тестирования, и число тестов, проведенных с новыми моторами.
Большую часть тестов выполняют на компьютерах, а программное обеспечение, как вы все знаете, часто имеет ошибки. В результате выходят в свет явно недоработанные конструкции, проблемы которых исправляют уже «в процессе». Так что пять-шесть регламентных замен типов форсунок и материалов вкладышей, поршневых колец и поршневых групп — это лишь плата за то, что мотор вашей машины самый «прогрессивный».
Если попробовать заглянуть под капот современной машины, а потом под капот «янгтаймера» из девяностых, то будет хорошо заметно, насколько компактнее стали моторы и насколько плотнее их стали вписывать в моторный отсек. Возить воздух никто не хочет, а требования к росту внутреннего пространства при сохранении внешней компактности машины только возросли со временем.
Иногда это сопровождается явным переусложнением узлов или ухудшением условий их работы. Но в любом случае влечет за собой увеличение сложности и времени затрачиваемого на диагностику. Сервису приходится больше полагаться на электронные системы самодиагностики и меньше — на визуальный контроль и подключение дополнительных приборов контроля. К тому же сервисные процедуры стали проводить реже, а значит, и возможностей для выявления проблем на ранней стадии становится меньше.
И последним фактором, наверное, является увеличение средней нагрузки на двигатель. Новые автоматические трансмиссии создаются для снижения расхода топлива, а значит, они заставляют мотор работать в режимах с максимальной нагрузкой на данных оборотах. Все это экономит топливо, но не всегда безвредно для агрегатов. Новые АКПП позволяют легко и беззаботно использовать всю мощность мотора, а снижение шумности агрегатов делают процесс приятным и легким. Расплата, как всегда, надежностью.
Каждая из причин по отдельности погоды не делает, но в сумме они создают ощущение постоянных проблем с моторами у многих новых машин. У более консервативных производителей меньше, у самых прогрессивных — больше. На самом деле число отказов в гарантийный срок в целом снижается, и это следствие работы систем контроля качества. Теперь у автокомпаний есть возможность контролировать ресурс, не закладывать излишний запас надежности, если число гарантийных проблем не превышает разумный уровень, и вовремя исправлять ошибки проблемных серий моторов или снимать их с производства, если малыми силами исправить ситуацию не получается.
К сожалению, все, что за пределами сроков гарантии «и еще немножко», уже вне интересов концернов. Может оказаться так, что после гарантии проездит машина недолго и ремонт будет очень дорогим, крупноблочным и с привлечением специального инструмента. А пока покупатель может наслаждаться новой машиной — все же она быстрее и экономичнее. Причем разница в стоимости сэкономленного топлива зачастую может даже превысить возросшие траты на ремонт моторов в будущем.
<br />&amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;a href=»http://polldaddy.com/poll/8678490/»&amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;Какой мотор предпочтете: более мощный и экономичный или простой, но надежный?&amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;/a&amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt;<br />
www.kolesa.ru
Каждый двигатель, который используется в современных автомобилях, имеет свои особенности, достоинства и недостатки. При этом подобные установки могут быть использованы в том числе и в таких системах, как ветровые электростанции. Потому следует хотя бы примерно разбираться в том, как могут работать те или иные модели.
Например, отдельно стоят инжекторные и карбюраторные двигатели. В карбюраторных двигателях процесс приготовления смеси происходит в самом карбюраторе. Это специальное устройство, в котором действуют аэродинамические силы, за счёт которых топливо внутри установки смешивается с потоком воздуха.
Если говорить об инжекторных двигателях, то впрыск топлива в воздушный поток осуществляется с помощью специальных форсунок. К ним топливо подаётся под давлением, электронный блок управления осуществляет дозирование. Обычно это подача импульсного тока, которая открывает форсунку. В старых моделях используют специальную механическую систему. Одноцилиндровый дизельный двигатель, например, тоже не исключает подобную схему работы.
Ещё в 97 году появились первые подобные разработки. Использование специальных инжекторов, которые позволяли впрыскивать топливо непосредственно в систему сгорания, стало основой для этой технологии. Вместе с использованием современного компьютера это решение стало по-настоящему революционным. Благодаря такой системе можно было точно дозировать топливо в тот момент, когда поршень перекроет все окна при обратном движении.
Кроме того, в полости коленвала теперь отсутствовало масло, так что чистое масло ничем не смывается, поступая внутрь. Благодаря этому можно уменьшить затраты на эксплуатацию. Именно благодаря этой технологии впервые появились двухтактные двигатели, обладающие экономичностью и хорошим уровнем выброса, но при этом малого веса, с кривой мощностью и совершенной динамикой разгона.
Из-за возрастания требований к чистоте выхлопа произошёл частичный переход от классических карбюраторных двигателей к инжекторным моделям. Установка современных нейтрализаторов выхлопных газов произошла по этой же причине. Постоянство состава выхлопных газов , идущих в катализатор, способна была обеспечить только система впрыска топлива, которая контролируется программой блока управления. Именно такое постоянство обеспечивает стабильную работу самого катализатора.
gifka.net
Попался мне тут на днях красивый маркетинговый материал о последних разработках одной из известных японских марок, называть которую я не стану. И натолкнули меня эти красноречивые заявления на давно вертящиеся в голове мысли о техническом и технологическом "прогрессе" в автомобилестроении
Даже не столько в автомобилестроении, сколько в двигателестроении для обычных серийных авто, которые спокойно можно (или можно было) купить в автосалоне. Вопросы развития технологий в областях активной безопасности и всяческих «рюшек» для комфорта я не рассматриваю. За последние годы системы обеспечения активной безопасности действительно сделали огромный шаг вперед – доведение антиблокировочной системы тормозов практически до совершенства, массовое внедрение систем курсовой устойчивости, контроля рядности и дистанции, прогнозирования опасных ситуаций и так далее. Но сейчас не об этом. Я о двигателях – как о сердце любого автомобиля.Реальные показатели современных бензиновых двигателей иногда хуже моторов80-90-х годов
Если отбросить всю эту приправленную приторными ароматом лирику о высоких технологиях, мы столкнемся с голыми фактами. А, вернее, цифрами. И именно они и порождают тот самый единственный вопрос, который вертится у меня в голове уже не первый месяц: почему сегодня, при всей этой технологичности, революционности и «распиаренности» конструкций и технических решений, реальные показатели современных бензиновых двигателей находятся не то, что не выше, а зачастую даже ниже двигателей разработки конца 80-х – начала 90-х годов прошлого столетия? Да-да, машин, которым, по мнению многих, давно пора на свалку истории. И я говорю даже не о каких-то легендарных спортивных автомобилях, а о вполне серийных гражданских машинах.
Получается, 20-25 лет "прогресса" привели лишь к... усложнению конструкции ненужными, в конечном счете, вещами. Зачем нам нужен такой прогресс? Ах, да, конечно же! Чуть экологичности добавили. Но давайте же перейдем к конкретным цифрам. Маркетологи умалчивают о том, на каких оборотах достигается мощность и как долго она доступна
На что способен современный бензиновый атмосферный двигатель объемом 2.0 литра? По усредненным показателям он способен развивать 150 л.с. и около 200 Нм крутящего момента с расходом топлива в городском режиме порядка 10-12 литров 95-го бензина. Притом эти цифры являются своего рода нормой для всех автопроизводителей – что европейских, что японских. Но каждый из них, при этом, заявляет о своих собственных революционных технических и технологических решениях, позволивших добиться столь впечатляющих показателей. Если вдруг показатели мощности или момента переваливают за этот «общепринятый стандарт», то об этом вовсю кричат маркетологи, заведомо умалчивая о том, на каких оборотах достигается эта мощность и как долго она доступна. То есть даже не упоминают об эластичности мотора. Давайте теперь посмотрим, что же собой представляет, скажем, немецкий «старичок» – серийный 2.0-литровый 16-клапанный двигатель разработки конца 80-х - начала 90-х годов, который серийно ставился на многие модели концерна Volkswagen в 90-е годы.
Но сперва я позволю себе сделать небольшое историческое отступление. Дело в том, что данный двигатель, в угоду маркетингу, дабы не конкурировать с другим двигателем этой же марки, пошел на конвейер в программно-дефорсированном виде. В нем изменили программу работу двигателя, понизив, таким образом, мощность и крутящий момент, ничего не меняя в «железе».Так вот, в серийном исполнении (то есть в том виде, в котором он пошел на конвейер) этот двигатель развивал 150 л.с. и 180 Нм крутящего момента. Это официальные цифры и они вполне конкурентоспособны с современными «высокотехнологическими» моторами. Реальные же замеры на динамометрических стендах (да-да, замеры 20-летних моторов с пробегами в не одну сотню тысяч километров) показывают порядка 160 л.с. и 190 Нм. Ой… Даже дефорсировать толком не смогли. 
Это – реальные цифры, подтвержденные графиками замеров стандартных моторов без каких-либо «инновационных и революционных» технологий. Немного технических подробностей: степень сжатия «каких-то» 10.5:1, абсолютно неспортивная компоновка блока двигателя (соотношение диаметра цилиндра и хода поршня), отсутствие каких- либо систем изменения фаз газораспределения и геометрий впускной и выпускной систем. Единственным технологическим ухищрением (со скидкой на время разработки двигателя) является фазированный впрыск топлива. При этом кривая зависимости мощности от оборотов практически прямая - без провалов и резких скачков с холостых оборотов вплоть до отсечки. Кривая крутящего момента еще интереснее и представляет собой то, чем всячески гордятся современные моторостроители – она имеет практически равномерный рост до 4000 оборотов в минуту и ровную «полку» с околомаксимальным значением момента дальше.
Некоторые технологически старые моторы имеют лучшую эластичность, чем современные агрегаты
Я снова отвлекусь на дефорсированность двигателя. Как я уже упоминал, в процессе понижения мощности изменения коснулись лишь программы управления двигателем. Около 180 лошадиных сил и 210 Нм крутящего момента – это уже не шутки для атмосферного двигателя, обладающего чудесной эластичностью (в отличие от небезызвестных японских чудо-моторов с показателями «100 л.с. с 1 литра объема»). Такое повышение мощности, правда, влечет за собой ощутимое понижение рабочей температуры двигателя, что вполне объяснимо с точки зрения физики – повышение КПД влечет к уменьшению выделения тепла. Выпускная система, кстати, настроена тоже достаточно интересно: удаление катализатора на этом двигателе никакого прироста ни к мощности, ни к моменту не дает. Оглянемся теперь на современные тенденции к всяческому снижению расхода топлива. В городском цикле современного мегаполиса вполне реально укладываться в 9 литров на 100 километров пути, не особо ограничивая себя в нажатии на педаль газа, которая, кстати, тросиковая, что приводит к намного более острой реакции мотора на изменение нажатия педали.
Сложная конструкция новых моторов и использование легких материалов не делают их надежнее
Ну и последний вопрос, который хотелось бы отметить – это надежность и моторесурс. Алюминиевый блок двигателя, всевозможные фазовращатели, натяжители, насосы высокого давления, поршни особо-хитрой формы, форсунки непосредственного впрыска, другие «технологически необходимые» детали надежности и долговечности не добавляют - хотя бы из-за чрезмерной сложности конструкции и непостижимого количества деталей. А если еще и учесть, что у каждой из этих деталей есть свой, четко спроектированный разработчиками срок службы, то картина становится еще более печальной. Особенно явно это понимаешь, сравнивая современный двигатель с тем самым «старичком», который превосходит своего «внука» по эксплуатационным показателям, надежности, простоте конструкции и, соответственно, доступности и легкости обслуживания и ремонта.Так где – я не первый раз задаю этот вопрос - где и зачем нужны все эти высокие технологии, непосредственные впрыски, изменяемые фазы газораспределения и прочая «шелуха»? К чему нас привели двадцать лет прогресса? К многократному усложнению конструкции, падению эксплуатационных характеристик и моторесурса, да еще и многократному увеличению сложности обслуживания и ремонта… Зачем нам такой прогресс? Источник: autoportal.ua
www.mashinomania.ru
