Медвежья услуга. Какие системы автомобиля снижают ресурс двигателя?

При разработке новых моторов инженеры преследуют несколько целей. Помимо характеристик мощности и крутящего момента, в техзадание вносятся требования по экономичности и по выбросам вредных веществ, которые порой даже важнее иных потребительских характеристик. Если автомобиль не соответствует экологическим стандартам Евро-8, то он просто не будет допущен в продажу в Европе и в США. Поэтому ради сокращения потребления топлива и во имя снижения выбросов вредных веществ в атмосферу приносятся в жертву те качества, которые еще в 1990-е годы были для автопроизводителей ключевыми. Это высокая надежность и большой ресурс силовых агрегатов.

Американцы отказываются от многоцилиндровых низкооборотистых исполинов, BMW ограничивает производство легендарных 6-цилиндровых рядных агрегатов, а мотористы Volkswagen снижают объем камер сгорания и выдумывают сложные системы впрыска и турбонаддува, чтобы добиться заявленных экологами требований. Однако эта погоня за экологичностью, приобретающая все более радикальные формы, оборачивается заметным снижением срока службы силового агрегата. Если раньше атмосферные V-образные «шестерки» могли выхаживать 300 тысяч километров без серьезного ремонта, то сейчас для аналогичных по мощности и моменту турбированных рядных «четверок» пробег в 100 тысяч считается большим достижением.

На какой ресурс рассчитаны современные двигатели? Подробнее

Снижение объема камер сгорания

Сокращение размеров моторов — это мейнстрим минувшего десятилетия. При уменьшении камер сгорания можно снизить выбросы вредных веществ, а заявленной мощности мотора добиваются увеличением степени сжатия, которая дает увеличение роста давления сгорания за счет улучшения скорости сгорания смеси. Однако степень сжатия нельзя повышать бесконечно. Она ограничена качеством топлива, а также материалами, из которых изготовлены рабочие механизмы поршневой группы. При росте степени сжатия на треть силы, действующие на поршень и подвижные части, увеличиваются в два раза.

Поэтому у малолитражных моторов есть предел размера. Опытным путем выяснено, что моторы меньше 1,2 л уже неэффективны даже при наличии турбонаддува и современной системы впрыска. Компактные 1,0-литровые агрегаты при высоких нагрузках испытывают трудности со сгоранием топлива и выбрасывают в атмосферу в 15 раз больше оксидов азота. Сейчас наблюдается обратный процесс в моторостроении. К примеру, GM откажется от 1,2-литрового дизеля, а в 2019 году концерн основательно обновит моторную линейку и не будет делать моторов меньше 1,2 л. VW заменит трехцилиндровый 1,4-литровый мотор 1,6-литровым «атмосферником», а Renault увеличит как минимум на 10% рабочий объем своего компактного 1,5-литрового дизеля.

Таким образом, с точки зрения сбалансированных потребительских качеств лучшими для легковых машин признаются 1,6-литровые 4-цилинидровые моторы. Они обладают неплохой тягой и вписываются в существующие экологические требования. Однако и у них есть недостатки.

Применение поршней с короткой юбкой

Чем меньше поршень, тем он легче, а значит, способен обеспечить большую эффективность и отдачу. Для снижения веса сокращают юбку поршня и уменьшают его ход за счет уменьшения плеча шатуна. А такая комбинация вызывает повышенные нагрузки на стенки цилиндров, в результате чего на высоких оборотах поршень время от времени пробивает масляную пленку и входит в соприкосновение с металлом цилиндров. В результате ресурс поршневой группы снижается.

Использование турбонаддува на малообъемных моторах

Наиболее распространен турбонаддув, который использует энергию выхлопных газов для вращения центростремительной турбины. Работает он таким образом: сидящее на вале колесо центробежного компрессора обеспечивает сжатие воздуха перед подачей в цилиндры. Температура в турбине растет и достигает около 1000 градусов. Нагрузки на детали растут, и чем больше литровая мощность мотора, тем выше его износ, ведь в автомобильной промышленности используются преимущественно недорогие металлы. Поэтому поломки турбоагрегата часто происходят на пороге 100 тыс км.

Турбокомпрессоры на бензиновых моторах редко ходят больше 150 000 км, а начавшая «хандрить» турбина вскоре может погубить и поршневую часть. Ведь турбокомпрессор может «выхлебать» весь запас моторного масла.

Как прогревать машину зимой? Подробнее

Отсутствие прогрева

Современные системы впрыска обеспечивают двигателю возможность начинать работу на обогащенной смеси без прогрева. Это правило очень хорошо выполняется бортовой электроникой при температурах выше нуля градусов. Однако при понижении температуры мотор уже с трудом справляется с заявленными производителем задачами. При холодном старте при минусовой температуре нагрузки резко возрастают, и мотору необходимо прокачать масло или прогреть детали поршней, цилиндров, шатуны, вкладыши и пр. хотя бы минут пять. Однако ввиду экологических требований производители оставляют эту рекомендацию без внимания. В итоге ресурс шатунно-поршневой группы снижается.

Система «старт/стоп»

Негативно отражается на моторе работа системы «старт/стоп». Это устройство было придумано и реализовано на немецких машинах для отсечения так называемого режима холостого хода, при котором в атмосферу выбрасывается большое количество оксидов азота. Система автоматически выключала мотор, как только скорость машины падала до нуля. Теоретически она должна экономить еще и топливо, но всего на 2-3%. Между тем вреда для двигателя система причиняет гораздо больше.

Дело в том, что любой мотор рассчитан на определенное количество пусков. И если в обычных условиях агрегат за 20-летний срок службы запустится и остановится около 100 тысяч раз, то с системой «старт/стоп» — уже около 10 миллионов. Каждое выключение мотора влечет остановку масляного насоса, который гоняет масло по внутренним каналам блока, и головки цилинров. А пуск после 2-3 минут остановки сопряжен с ростом нагрузок на шатуны и вкладыши, а также на иные трущиеся поверхности. Происходит кратковременное соприкосновение металлических поверхностей, вызывающее износ. Чем больше таких циклов, тем сильнее выработка трущихся частей. Таким образом, работа на холостом ходу гораздо полезнее, чем частые включения и выключения двигателя.