Виктор Похмелкин, председатель Движения автомобилистов России:

«Наши люди откажутся от чего угодно, лишь бы купить машину»

- За последнее время российский автопром  распался на две части. Первая – это старый советский, сохранившийся еще с доперестроечных времен. По большому счету, в нем мало что изменилось: как он не был заточен на потребителя, так и остается «вещью в себе». Поэтому даже в условиях еще не вполне сформировавшейся рыночной экономики он все больше и больше теряет позиции, а спрос на эти изделия неуклонно падает. Так что та часть автопрома, которая связана с советской историей и не содержит иностранные инвестиции, будет попросту агонизировать. Тем более что будут ужесточаться требования и по экологии, и по безопасности машин. Если этому следовать, то волей-неволей придется повышать цену, а это уже выход из определенной ниши, в которой эти машины еще как-то пользуются спросом. Здесь сразу можно попасть в серьезную борьбу с зарубежными аналогами. Продукция другой части, в которой присутствуют инвестиции  (то есть производство иномарок на территории РФ), будет пользоваться спросом, и здесь есть определенные ресурсы для развития. Государству было бы глупо вмешиваться в эту сферу и защищать одну часть автопрома за счет другой, то есть пытаться продлевать агонию. Причем, это будет сопровождаться еще большей социальной напряженностью и экономическими неурядицами. Надо понимать, что в России своя специфика, и я бы не сказал, что автомобиль у нас – это не предмет первой необходимости. Многие наши люди откажутся от чего угодно, но купить машину готовы всегда — либо как только появится возможность взять кредит, либо истратив на автомобиль чуть ли не последние накопления.

Владимир Федоров, член Совета федерации от законодательного собрания Республики Карелия, начальник Главного управления ГАИ в 1990-2003 годах:

«Как такового у нас российского автопрома никогда и не было»

- Без привлечения иностранных технологий у нас ничего не выйдет. Меня очень смущает то, что все заводы опять кучкуются в европейской части России, а ведь давно пора охватить и Сибирь, и Дальний Восток, тем более что вполне достаточно мощностей бывших «оборонок» и специалистов. К сожалению, наш автопром пока не очень-то изменился. Но теперь к нему (так говорит и наш президент) надо причислять и те заводы на нашей территории, где производятся автомобили известных иностранных марок. Кстати, а кто нам раньше ставил тот же ГАЗ? Именно «Форд». ВАЗы – это «Фиат», а «Москвич» — это, извините «Опель». Как такового у нас российского автопрома никогда и не было. И, тем не менее, раз эти автомобили  производятся на нашей земле нашими людьми, значит, это наш автопром! Но, к сожалению, если говорить о традиционном советском автопроме, то мы не видим у него каких-то новых моделей. Как застыли «Жигули» на «десятке», так дальше никуда не едут… Мы десятками лет выпускали одни и те же модели, и это всегда было нашей бедой.

Игорь Юргенс, вице-президент РСПП

«Следуя заветам Полиграфа Полиграфовича Шарикова…»

- Помощь государства нашему многострадальному автопрому просто не знает границ! По-моему, этим средствам можно найти более достойное применение, а именно: нужно взять деньги и, следуя заветам Полиграфа Полиграфовича Шарикова, поровну поделить среди рабочих того же АвтоВАЗа. С тем, чтобы рабочие попробовали бы применить свои усилия уже в другой сфере деятельности. Ведь начальный капитал у них теперь будет, так что можно и свое дело открыть – хотя бы по производству автозапчастей для автомобиля «Жигули».

Сергей Глазьев, заместитель генерального секретаря ЕврАзЭС, доктор экономических наук, профессор,  академик РАН:

«Создать лучший в мире автомобиль»

- Надо поставить задачу: создать лучший в мире автомобиль (хотя бы в каком-то одном классе), и начать ее решать, как это делают, например,  китайцы. Все в мире используют новые технологии, вот и нам нужно делать это. Я думаю, что нам это по силам. Ведь есть же множество интересных проектов, начиная от стандартных автомобилей и заканчивая электромобилями с использованием технологий лунохода. Все это уже находится в опытных образцах, так что надо не пытаться латать дыры, а сразу брать курс на технику нового поколения.

АН-online

Porsche 914. От 0 до 100 км/ч за 12,5 секунд, а 1/4 мили за 18,1 секунды.

«914-й – не спортивная машина. Слишком мало мощности». Это написал авторитетный журнал Motor Magazine в 1973 году. Тогда такие слова дорогого стоили.

Chevrolet Corvette California (1980). От 0 до 100 км/ч за 8,0 секунд, а 1/4 мили за 16,3 секунды.

В 80-м, когда у всех Corvette стояли 5,7-литровые двигатели, выпустили ограниченную серию 5,0-литровых 180-сильных California. Зачем?

Ferrari Mondial. От 0 до 100 км/ч за 9,4 секунды, а 1/4 мили за 16,9 секунды.

Это на две секунды медленнее, чем самые слабенькие «корветы»-ровесники. Но это все равно Ferrari.

Mazda Miata. От 0 до 100 км/ч за 9,0 секунд, а 1/4 мили за 16,5 секунды.

Почти любой конкурент с приставкой GT – от Ford Escort до Chevrolet Beretta – делал Miata на прямой, но никто не мог так же проходить повороты как она.

Delorean DMC-12. От 0 до 100 км/ч за 10,5 секунд, а 1/4 мили за 18,0 секунд.

А все потому, что под капотом двигатель от Volvo.

1979 MG Midget. От 0 до 100 км/ч за 14,3 секунды, а 1/4 мили за 20,3 секунды.

Очень маленький, медленный, но на «змейке» автомобиль приводил в восторг любителей точной рулежки.

Это только несколько автомобилей, которые можно отнести к разряду «антиспорткаров». Если у вас есть свои варианты — отметьтесь в комментариях.

Самый большой вклад внес Волжский автозавод – 16 мая этого года с конвейера Волжского автозавода сойдет уже 27-миллионный автомобиль. Максимальное производство машин в нашей стране было отмечено в 1980 году – тогда было сделано 2 млн 199 тыс. машин. После развала СССР производство автомобилей сократилось. Однако 2011 год оказался весьма успешным – было сделано в общей сложности 2 000 800 машин.

Но в этом году мы можем поставить рекорд! «По нашей оценке, будет побит как рекорд СССР, так и российский, прошлогодний рекорд. В 2012 году будет выпущено более 2,2 млн единиц автомобильной техники (легковых, грузовых и автобусов)», — уверен директор агентства «Автостат» Сергей Целиков.

// Auto.mail.ru

Сейчас современный автомобиль содержит примерно 150 кг пластика. Но все основные элементы конструкции все равно производятся из металла: двигатель, трансмиссия, ходовая часть. Объясняется это довольно просто: нагрузка и жесткие температурные условия накладывают повышенные требования к прочности материалов.

Но потенциал пластикового автомобиля огромен. Отвлечемся на мгновение от автоиндустрии и подумаем о небе. Новый авиалайнер Boeing 787 уже проходит серию тестовых полетов. Разработчик обещает запустить новинки в серийную эксплуатацию в следующем году. При этом часть фюзеляжа и крыльев Boeing 787 сделана из композитных пластиков. Отсюда возникает вполне резонный вопрос: почему современная индустрия готова доверить жизнь 300 человек новым видам пластика при скорости полета до 1000 км/ч, а двигатели автомобилей до сих пор делают из расплавленного металла – по технологии, которой вот уже 6000 лет?

Ответить на этот вопрос лучше остальных сможет Матти Хольцберг. Именно этот человек потратил 30 лет своей жизни, чтобы отправить железные и алюминиевые двигатели по пути мамонтов – к полному вымиранию.

Матти Хольцберг потратил 30 лет своей жизни на популяризацию пластика. Сначала ученый сделал шатун из нового пластика и установил его в двигатель Austin Mini. Деталь прослужила всего 20 минут. Но останавливаться на этом Матти не желал. Позже он покрыл пластиковый шатун алюминиевой головкой. В таком виде продукция поступила в магазины, где успешно расходилась в 70-х годах. В 1979 году была основана компания Polimotor, в основные задачи которой входило создание двигателя с как можно большим количеством пластиковых деталей.

В 1980-х Хольцберг доказал, что пластиковые моторы достаточно прочны для использования в профессиональном автоспорте. Но убедить производителей так и не удалось: выигрыш в снижении веса и стоимости изделия, по их мнению, не перекрывает всех рисков.

Первый полимерный мотор был клоном 2,3-литрового четырехцилиндрового двигателя от Ford Pinto. Из пластика были сделаны блок цилиндров, поршни, шатуны, картер и большая часть головки цилиндра. Для изготовления головки поршня и вкладышей камеры сгорания (гильзы) все же пришлось использовать алюминий и металл. Коленчатый вал и клапаны сделаны также из металла. Вскоре в журнале Automotive Industries была опубликована статья «What… a Plastic Engine?» («Что… пластиковый двигатель?»). Два года спустя очередной выпуск Popular Science пошел в тираж с изображением мотора из пластика на обложке. Поводов для оптимизма хватало. Тот самый движок от Ford Pinto был еще доработан. Мощность доведена до 300 лошадиных сил, а масса снижена до 69 килограммов. Стандартные показатели родного мотора Ford Pinto скромнее: 88 л.с. и 188 кг. Почти троекратное улучшение по этим показателям!

Чтобы доказать миру прочность пластиковых двигателей, Хольцберг подписал соглашение с одной из гоночных команд International Motor Sports Association Camel Lights. Финансовая поддержка со стороны Amoco Chemical пришлась как нельзя лучше. Единственным провальным моментом в шести гонках 1984 и 1985 годов стал отказ шатунов. Деталь поставлялась сторонним производителем.

Несмотря на успех, разработками Хольцберга мало интересовались. Некоторое внимание проявляла компания Ford, однако ни к чему конкретному это не привело. Тем временем ученый начал использовать новые материалы. Например, фенольные смолы. Генри Форд использовал их для связывания волокон сои в своем экспериментальном кузове. Матти Хольцберг считал свое изобретение нормальным эволюционным явлением, когда автомобильная индустрия переходила от дерева, металла и стали к алюминию и новым пластикам.

По заявлению самого инженера, использование пластиковых деталей позволяет снизить массу алюминиевого двигателя примерно на 30%. Однако в борьбе за проникновение на массовый рынок вовсе не эффективная диета может стать залогом успеха. Пластиковые детали дешевле алюминиевых, а это уже более веский довод в головах боссов автомобильных гигантов.

Несмотря на многочисленные преимущества пластиковых двигателей, пока никто не рискует ставить их на конвейер. Мешает, прежде всего, консерватизм как производителей, так и покупателей, которые пока тоже не верят в то, что пластиковый двигатель может быть надежным. Прочность, надежность, долговечность и отказоустойчивость двигателей из композитных пластиков все еще необходимо проверять.

Однако на данный момент уже объявился главный партнер Polimotor. Это Huntsman Corporation. Вице-президент компании Джеймс Хантсмен уверен, что в ближайшем будущем мы увидим серийные двигатели, в которых большая часть деталей будут пластиковыми. Возможно, до полного перехода на электромоторы мы еще сможем поездить на новом поколении автомобилей, чья силовая установка будет собрана из композитных материалов.

Autoexpert

Уверены, что Вы не станете целиком полагаться на заверения продавца в автосалоне, что мотор приобретаемого Вами авто достаточно мощный и полностью Вас удовлетворит. Поэтому Вы приняли решение модернизировать свой двигатель и стоите перед дилеммой – провести оптимизацию для увеличения мощности или увеличить крутящий момент? Для того, чтобы потом не пожалеть о не правильном приобретении и выборе, рекомендуем ознакомиться со всем изложенным ниже.

С давних времён для строительства, перемещения грузов, а так же транспортировки людей человечество использовало всевозможные механизмы и устройства. С изобретением более чем 5 тыс. лет назад ЕГО ВЕЛИЧЕСТВА КОЛЕСА, теория механики претерпела серьёзные изменения. Изначально, роль колеса сводилась только к банальному уменьшению сопротивления (силы трения) и переводу силы трения в качение. Конечно, катить круглое гораздо приятней, чем тащить квадратное!

Но качественное изменение способа применения колеса произошло намного позднее благодаря появлению другого гениального изобретения ― ДВИГАТЕЛЯ! Отцом парового локомотива, чаще называют Джорджа Стивенсона, который построил в 1829 году свой знаменитый паровоз «Ракета». Но ещё в 1808 году англичанин Ричард Тревитик демонстрирует одно из самых революционных изобретений в истории – первый паровоз. Но к нашей всеобщей радости Тревитик сначала построил паровой автомобиль для уличного движения, а затем уж только пришел к мысли o паровозе. Таким образом, автомобиль является в некотором роде прародителем паровоза. К сожалению, судьба первооткрывателя Ричард Тревитика, как впрочем, многих инженеров, но не коммерсантов, сложилась печально. Он разорился, долго жил на чужбине, и умер в нищете. Но не будем о грустном…

Наша задача ― понять, что такое крутящий момент и мощность двигателя, и она значительно упростится, если вспомнить устройство паровоза. Кроме пассивного преобразователя трения из одного вида в другой, колесо стало выполнять еще одну задачу — создавать движущую (тяговую) силу, то есть, отталкиваясь от дороги, приводить в движение экипаж. Давление пара действует на поршень, тот, в свою очередь, давит на шатун, последний проворачивает колесо, создавая КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ. Вращение колеса под действием крутящего момента вызывает появление пары сил. Одна из них — сила трения между рельсом и колесом — как бы отталкивается от рельса назад, а вторая — та самая искомая нами СИЛА ТЯГИ через ось колеса передается на детали рамы паровоза. На примере паровоза заметно, что чем больше давление пара, действующее на поршень, а через него — на шатун, тем большая сила тяги будет толкать его вперед. Очевидно, изменяя давление пара, диаметр колеса и положение точки крепления шатуна относительно центра колеса, можно менять силу и скорость паровоза. То же самое происходит в автомобиле.

Разница в том, что все преобразования сил осуществляются непосредственно в самом двигателе. На выходе из него мы имеем просто вращающийся вал, то есть, вместо силы, толкающей паровоз вперёд, здесь мы получаем круговое движение вала с определенным усилием ― КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ. А МОЩНОСТЬ, развиваемая двигателем, ― это всего лишь его способность вращаться как можно быстрее, одновременно создавая при этом на валу крутящий момент. Затем вступает в действие силовая передача автомобиля (трансмиссия), которая этот крутящий момент изменяет так, как нам нужно, и подводит к ведущим колесам. И только в контакте между колесом и дорожным покрытием крутящий момент снова «выпрямляется» и становится тяговой силой.

Очевидно, что тяговую силу предпочтительно иметь наибольшую. Это обеспечит нужную интенсивность разгона, способность преодолевать подъемы и перевозить больше людей и груза. В технической характеристике автомобиля есть такие параметры, как число оборотов двигателя при максимальной мощности и максимальном крутящем моменте и величина этой мощности и момента. Как правило, они измеряются соответственно в оборотах в минуту (мин־¹), киловаттах (кВт) и ньютонометрах (Нм). Необходимо уметь правильно понимать внешнюю скоростную характеристику двигателя. Это графическое изображение зависимости мощности и крутящего момента от оборотов коленчатого вала. Наиболее показательной является форма кривой крутящего момента, а не его величина. Чем раньше достигается максимум и чем более полого кривая падает по мере увеличения оборотов (то есть мотор имеет неизменную тягу), тем правильнее спроектирован и работает двигатель. Однако получить двигатель, обладающий достаточным запасом мощности, высокими оборотами, да еще и стабильным КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ в широком диапазоне оборотов, непросто. Именно на это направлены применение наддува различных систем, электронного регулирования впрыска топлива, переменные фазы газораспределения, настройка выпускной системы и ряд других мероприяти

Давайте рассмотрим пример. Вам предстоит преодолеть подъем, а увеличить скорость движения (разогнать автомобиль перед подъемом) нельзя из-за дорожной обстановки. Для сохранения темпа движения потребуется увеличить силу тяги. Тут часто возникает ситуация, которая выглядит так, добавление газа не даёт прироста силы тяги. Это вызывает снижение скорости, а значит, и оборотов двигателя, сопровождающееся дальнейшим уменьшением силы тяги на ведущих колесах.

Так что же делать? Как поддержать большую тяговую силу при малой скорости движения, если двигатель «не тянет», то есть, не обеспечивает достаточный КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ? Вступает в действие трансмиссия. Вы вручную, или автоматическая коробка передач самостоятельно, измените передаточное число так, чтобы сила тяги и скорость движения находились в оптимальном соотношении. Но это дополнительные неудобства в управлении автомобилем. Напрашивается вывод: было бы лучше, если бы двигатель сам приспосабливался к работе в таких ситуациях. Например, вы въезжаете на подъем. Сила сопротивления движению автомобиля возрастает, скорость падает, но силу тяги можно добавить, просто сильнее нажав на педаль газа. Автомобильные инженера для оценки этого параметра используют термин «ЭЛАСТИЧНОСТЬ ДВИГАТЕЛЯ».

Под эластичностью двигателя понимается соотношение между числом оборотов максимальной мощности и оборотов максимального крутящего момента (об/мин Pmax/об/мин Mmax). Оно должно быть таковым, чтобы по отношению к оборотам максимальной мощности обороты максимального крутящего момента были как можно ниже. Это позволит снижать и увеличивать скорость только за счет работы педалью газа, не прибегая к переключению передач, а также ехать на повышенных передачах с малой скоростью. Практически оценить эластичность мотора можно путем проверки способности автомобиля разгоняться от 60 до 100 км/ч на четвёртой передаче. Чем меньше времени займет этот разгон, тем эластичнее двигатель.

В подтверждение вышеизложенного, обратимся к результатам тестов автомобилей, проведенных в Европе:

• Audi А6 (двигатель 2,0 / 170 лс при 4300 об/мин / 280 Нм при 1800 об/мин)
• BMW 523i (двигатель 2,5 / 177 лс при 5800 об/мин / 230 Нм при 3500 об/мин)
• Mercedes E200 Kompressor Classic (двигатель 1,8 / 163 лс при 5500 об/мин / 240 Нм при 3000 об/мин)

Главным образом, рассмотрим характеристики Audi и BMW. Двигатель Audi, гораздо меньшего объёма и почти такой же мощности, практически не уступает баварцу в разгоне с места, но зато в замерах на эластичность и экономичность кладёт конкурента на обе лопатки. Почему это происходит? Потому что коэффициент эластичности мотора Audi 2,39 (4300/1800) против 1,66 (5800/3500) у BMW, а поскольку вес автомобилей приблизительно равный, жеребец из Мюнхена позволяет дать завидную фору своему соотечественнику. Причём эти впечатляющие результаты достигаются на топливе АИ-95.

Итак, подведём итог!

Из двух двигателей одинакового объема и мощности, предпочтителен тот, у которого выше эластичность. При прочих равных условиях такой мотор будет меньше изнашиваться, работать с меньшим шумом и меньше расходовать топливо, а также упростит манипуляции с рычагом коробки передач. Под все эти условия попадают современные бензиновые и дизельные двигатели с наддувом. Эксплуатируя автомобиль с таким мотором, Вы получите массу приятных впечатлений!

Autoexpert

Повторное циклическое нагружение обода колеса в процессе эксплуатации сказывается как на сопротивлении металла деформации, так и на физико-механических свойствах обода, снижая прочность и жесткость. При этом ряд элементов конструкции обода деформируются и получают дополнительное технологическое наследие. Искажение геометрии обода приводит к дисбалансу с вытекающими отсюда негативными последствиями. Рихтовкой водители пытаются восстанавливать геометрию обода, изменяя технологическое наследие металла.

Ободья колес изготавливаются из листового проката профилированием с применением операций холодной штамповки и сварки встык. Интенсивность деформаций металла в процессе изготовления ободъев колес на отдельных участках достигает 25-28%. Максимальное относительное удлинение материалов, используемых для изготовления ободьев колес, лежит в пределах 31-35%. Следовательно, технологическая наследственность ограничивает ресурс пластичности обода колеса в пределах 10-15%. Максимальное утонение в местах радиусных переходов от боковой стенки к середине центрального ручья составляет 20% от толщины исходного металлопроката согласно ОСТ 37.001.246-82. Это свидетельствует об отсутствии резервов пластичности металла для дальнейшего пластического формоизменения. Места правки будут обладать пониженной прочностью и жесткостью.

Кроме того, при производстве колес на промышленных предприятиях строго выдерживаются и контролируются геометрические параметры посадочной полки под шину и бортовой закраины обода. Контроль указанных параметров производится специальным мерительным инструментом, которого нет в мастерских.

Следовательно, рихтовка деформированных колес, с точки зрения дальнейшей эксплуатации чрезвычайно опасна и недопустима, так как может привести к разгерметизации шины и разбортировке колеса во время движения.

Autoexpert

Свеча зажигания – ровесница ДВС с принудительным воспламенением топливовоздушной смеси и, пожалуй, один из самых привычных (и для автолюбителей, и для автопрофессионалов) компонентов двигателя. Как и с большинством привычных нам вещей, мы обращаемся со свечей запросто, «на ты». Меж тем, если разобраться, свеча заслуживает уважительного отношения – это не только неотъемлемый элемент системы зажигания, но и весьма хитроумное устройство, вмещающее множество уникальных технологий.

Свеча «на Вы»

Свеча зажигания, без преувеличения, «экстремал» мира искровых моторов. Температура в камере сгорания в различные моменты рабочего цикла изменяется от 70 до 2000 и даже 2700°С. Давление при сгорании топливовоздушной смеси достигает 50–60 бар, при этом усилие, стремящееся «выплюнуть» свечу из свечного отверстия, доходит до 300 кГ. Тепловое и механическое воздействия – циклические, они изменяются с частотой до 50 раз в секунду. С такой же периодичностью на свечу поступает высокое (до 40 000 В) напряжение. Раскаленные продукты сгорания, содержащие фосфор, серу, свинец, оказывают сильное коррозионное воздействие на материалы электродов и изолятора. Вдобавок к этому электроды подвергаются искровой эрозии. Несмотря на такие «нечеловеческие» условия, свеча стабильно и в течение длительного времени выполняет свою основную функцию – транспортирует электрическую энергию внутрь камеры сгорания и преобразует ее в энергию искрового разряда, формирующего ядро пламени. Срок службы стандартной свечи в современном моторе превышает 20 тыс. км пробега, а свечей специальной конструкции – переваливает за 100 тысяч километров!

Если со знанием дела посмотреть на конструкцию свечи, можно увидеть, что в ней совмещено несовместимое: металлический корпус и керамический изолятор, биметаллический центральный электрод, керамический резистор и вновь – металлический сердечник. Материалы, из которых изготовлены эти детали, в несколько раз отличаются по способности к температурному расширению и не поддаются неразъемному соединению традиционными способами. Следуя обычной логике, такая конструкция должна была бы тут же развалиться от циклического нагрева. Однако она работает и выдерживает упоминавшиеся немалые нагрузки! Более того, детали соединены так, что центральный токовод обладает высокой электропроводностью. Места контакта центрального электрода с изолятором и изолятора с корпусом – герметичны и имеют низкое тепловое сопротивление. А чего стоит с высокой точностью изготовить ажурный алюмооксидный изолятор сложной формы, «обернуть» миниатюрный медный керн центрального (а в некоторых конструкциях и бокового) электрода в тонкую оболочку из никелевого сплава, лазером приварить к его торцу кусочек платиновой или иридиевой «иглы» диаметром в полмиллиметра? Но самое потрясающее, что все эти технологические чудеса происходят в особо крупносерийном производстве – ведущие компании изготавливают свечи сотнями миллионов штук в год! К примеру, один из «свечных заводиков» NGK производит 1,2 миллиона свечей ежедневно! Начинаешь понимать, что сто с лишним лет эволюции «свечной» отрасли промышленности не прошли даром.

Свечная эволюция

Говорят, что впервые свечи вместе с высоковольтным магнето были применены для зажигания смеси в двигателе в 1902 году. В последующие несколько десятилетий в их конструкции мало что изменилось. Существенные перемены начались в середине 80-х, одновременно с началом борьбы за экологию, отказом от этилированного бензина, увеличением степени форсированности моторов и стремительным прогрессом промышленных технологий. Именно тогда появились свечи с биметаллическим центральным электродом. «Вживление» в электрод сердечника из меди, обладающей высокой теплопроводностью, позволило расширить тепловой диапазон свечей, сделать их более термоэластичными. На этом стоит остановиться подробнее.

Тепловой режим свечи очень важен для исполнения ее основной, «зажигательной» функции. Он оптимален, если температура самой горячей ее части – кончика теплового конуса (юбки) изолятора, соседствующего с межэлектродным зазором, остается в пределах примерно от 450 до 800°С. Нижнюю границу диапазона называют температурой самоочищения. Название говорит само за себя: начиная с этой температуры происходит активное выгорание с поверхности изолятора углеводородных отложений – изолятор очищается. При меньшей температуре нагар накапливается, образуется электропроводный слой, который шунтирует (закорачивает) искровой промежуток – искрообразования не происходит. Если температура превышает верхний порог оптимального теплового диапазона, возрастает интенсивность износа электродов свечи. Более того, возникает опасность преждевременного воспламенения смеси (калильного зажигания) от раскаленного кончика изолятора, грозящая повреждением свечи и двигателя. Поэтому температура кончика изолятора не должна выходить из указанного поля допуска на любых режимах работы двигателя.

С увеличением литровой мощности двигателей теплонапряженность камеры сгорания возросла и выполнить это условие стало сложнее. Решением проблемы стало увеличение теплопроводности центрального электрода, что позволило интенсивнее отводить тепло от юбки изолятора. Свеча с биметаллическим электродом, которая быстро выходила на режим самоочищения и оставалась работоспособной в более широком диапазоне изменения тепловых режимов в камере сгорания – она стала термоэластичнее. Способность свечи отводить тепло характеризуется небезызвестным калильным числом. Чем оно больше, тем выше теплопроводность свечи, тем ниже температура теплового конуса изолятора при равной температуре в камере сгорания – свеча более «холодная». И наоборот, чем меньше калильное число, тем «горячее» свеча. Помимо теплопроводности центрального электрода калильное число зависит от его длины, площади поверхности (высоты) юбки изолятора, теплопроводности материала изолятора, вылета юбки относительно металлического корпуса. Варьируя эти параметры, получают изделия с различными тепловыми характеристиками. Увеличение теплового диапазона свечей позволило существенно сократить их ассортимент – границы применимости свечи с определенным калильным числом расширились.

Когда разработчики автомобилей озаботились увеличением межсервисных интервалов и сокращением объемов технического обслуживания, перед производителями свечей зажигания была поставлена задача увеличения ресурса их продукции. Основное препятствие, ограничивающее срок эксплуатации свечей – искровая эрозия электродов. Со временем она искажает первоначальную форму электродов и увеличивает межэлектродный зазор. Установлено, что с каждой пройденной тысячей километров расстояние между электродами из никелевых сплавов возрастает на величину от 3 до 10 мкм. Это постепенно приводит к повышению пробивного напряжения. Нагрузка на систему зажигания растет до тех пор пока не достигнет предела – искрообразование становится нестабильным.

Кардинальным решением проблемы эрозии стало использование в электродах драгоценных металлов: золота, платины, иридия, родия, а также соединений иттрия. Бесспорное достоинство перечисленной «экзотики» – именно повышенная стойкость против эрозии, которая позволила увеличить ресурс свечи в несколько раз. Прочие преимущества, которые иногда упоминаются в некоторых рекламных проспектах (вроде предварительной ионизации искрового промежутка, каталитического воздействия и т.п.), туманны и не всегда согласуются с теорией искрового разряда. Вначале «драгоценным» стал центральный электрод, поскольку он в наибольшей степени страдает от эрозии. Во всех системах зажигания (за исключением DIS ) на него подается отрицательный потенциал. Поэтому при искровом разряде его поверхность «бомбардируется» высокоэнергетичными ионами, в то время как боковой электрод «обстреливают» легкие электроны. Позже «для большей лучшести» эрозионно-стойкими начали делать оба электрода. Свечи типа «дабл экзотик» объективно нужны для применения в упоминавшемся выше исключении – в DIS -системах зажигания, где каждая пара свечей обслуживается одной «двухискровой» катушкой. Во-первых, в них свечи «искрят» вдвое чаще, чем в других, так что повышенные меры по увеличению ресурса им очень кстати. Во-вторых, половина свечей питается высоким напряжением обратной полярности, поэтому противостоять ионам приходится и боковому электроду. Впрочем, такими свечами комплектуются некоторые современные моторы с иными системами зажигания. Для этого у их разработчиков есть другие веские мотивы, которые не стоит оспаривать.

Еще одним, более заметным глазу способом повышения ресурса свечей стало увеличение количества боковых электродов. В многоэлектродных свечах искровой разряд возникает между центральным и одним из боковых электродов. Образно говоря, искра сама выбирает межэлектродный промежуток с наилучшими для нее условиями. Так как корпусные электроды работают попеременно, у центрального электрода используется более развитая боковая поверхность, а самих межэлектродных зазоров – несколько, негативное влияние эрозии многократно уменьшается. Эксплуатационная особенность многоэлектродных свечей состоит в невозможности регулировки величины зазора. Предельный вариант многоэлектродной свечи – так называемая свеча с блуждающей искрой. Роль бокового электрода выполняет бортик в форме кольца на торце резьбового корпуса. Межэлектродный зазор представляет собой кольцевую щель, в которой искра произвольным образом перемещается по кругу. Сделать свечу такой конструкции горячее проблематично – сплошной кольцевой электрод экранирует юбку изолятора от раскаленных продуктов сгорания. Не случайно она чаще применяется в спортивных моторах.

Дальнейшая борьба за увеличение ресурса свечей зажигания большого смысла не имеет – вечный «расходник» не нужен никому, ни автомейкерам, ни производителям свечей, ни сервисменам. Сегодня эта задача снята с повестки дня.

Девиз – эффективность и стабильность

В последнее время совершенствование свечей идет в направлении повышения эффективности и стабильности их работы в сложных условиях. Как ни странно, хуже всего приходится свечам обычного городского автомобиля – диапазон тепловых режимов в камере сгорания – шире некуда. Да, у спортивных свечей тепловые нагрузки значительно выше, но они стабильны. От них не требуется надежно, без сбоев работать при холодном пуске двигателя в условиях отрицательных температур, в режимах холостого хода и малых нагрузок или при частых кратковременных поездках и так далее. А именно такие режимы, характеризующиеся плохими условиями для смесеобразования и самоочищения изолятора, наиболее опасны для свечи. Несмотря на это, борцы за чистоту окружающей среды не делают моторостроителям никаких скидок, а, напротив, ужесточают требования к чистоте выхлопа. Требования к стабильной работе в условиях повышенного нагарообразования и надежному воспламенению до предела обедненных, недостаточно гомогенизированных топливовоздушных смесей повышаются. Какие меры предпринимаются для их удовлетворения?

Одной из первых мер стало увеличение размеров искрового промежутка. Из общих соображений понятно, что увеличение зазора и вызванное им удлинение искры повышает вероятность, что на ее пути окажется достаточно смеси для воспламенения. Если оно произошло, больший размер первоначального ядра ускоряет формирование и распространение фронта пламени по камере сгорания. В общем, то что нужно. Пробой большего искрового промежутка требует повышения напряжения и, соответственно, энергии искры. Последнее также до определенной степени способствует надежности воспламенения смеси – в сложных условиях есть разница, чем ее поджигать – «спичкой» или «факелом». Поэтому за последнюю пару десятков лет межэлектродные зазоры постепенно увеличились от долей миллиметра до миллиметра с лишним. Это стало возможным благодаря совершенствованию систем зажигания, энергия которых возросла почти в десять раз, а напряжение порядка 30000 В стало обычным делом. Дальнейшее повышение этих параметров проблематично, так как ускоряет эрозию электродов и требует кардинального усиления электроизоляции высоковольтных участков цепи зажигания.

Повысить надежность и эффективность свечей удалось путем оптимизации конструкции электродов. Они же способны оказывать негативное влияние на воспламенение смеси. Негатив вызывается двумя эффектами: экранирующим и подавляющим действием электродов. Экранирующий эффект создает боковой электрод (или электроды), который, как ни крути, является препятствием для смеси, поступающей к искровому промежутку. Подавляющее воздействие оказывают оба. Находясь вплотную к зародившемуся ядру пламени, имеющие высокую теплопроводность электроды «сосут» из него тепло, которого на начальной стадии не так много. Электрическая мощность искрового импульса составляет несколько десятков ватт, а тепловая – и того меньше.

Обойтись вовсе без бокового электрода нельзя, так же как нельзя сделать его тоньше по соображениям прочности. Поэтому для минимизации экранирования применяют способы, вытесняющие искровой разряд от оси электродов на их периферию. Для этого, например, в свечах NGK V-line на торце центрального электрода сделана насечка V-образного профиля. Поскольку при физических условиях, в которых работает свеча зажигания, разряд происходит по кратчайшему пути между электродами, удается исключить его привязку к центру электрода. Кроме того, несколько снижается напряжение искрообразования вследствие увеличения напряженности электрического поля на острых кромках, образующихся на торце электрода при его насечке. Это конструктивное решение запатентовано, поэтому остальным производителям свечей пришлось искать другие способы. И они нашлись: Denso разработала технологию U-groove – боковой электрод с продольной канавкой U-образного сечения, Beru освоила технологию Poly-V изготовления бокового электрода с четырьмя V-образными канавками.

Снижения подавляющего действия добиваются, уменьшая площадь контакта обоих электродов с областью воспламенения – срезают на конус боковой электрод или уменьшают диаметр центрального электрода. Последний способ нашел применение в современных свечах с электродами из экзотических металлов. Так что приварка к электродам тонких и сверхтонких (до 0,4 мм) наконечников из сплавов платины, иридия и т.п. – это не столько экономия драгметаллов (хотя и это важно для снижения стоимости изделий), сколько средство повышения эффективности свечи. Тем более что тонкий наконечник – еще и концентратор напряженности поля, повышающий стабильность искры.

В конструкции современных свечей используется ряд технологий для повышения надежности зажигания в условиях повышенного нагарообразования. Часть из них направлена на то, чтобы с помощью самой искры очищать кончик теплового конуса изолятора. Для этого межэлектродному зазору придается такая конфигурация, что искровой путь проходит вблизи поверхности изолятора и искра выжигает отложения. Так работает, например, технология полуповерхностного разряда. В свечах с дополнительным воздушным зазором и с «перехватывающим» электродом основной искровой зазор дублируется дополнительным, который перехватывает искру в том случае, если она «стекает» по поверхности изолятора. Тем самым, опасность пропуска зажигания уменьшается.

Тенденции и перспектива

Специалисты единодушно отмечают, что совершенствование конструкции свечей идет по пути их миниатюризации. На смену еще недавно распространенному стандарту свечей с резьбой М14 уже приходят новые – с более длинным резьбовым корпусом М12 и даже М10. Они требуют особо осторожного обращения – иначе можно легко повредить свечу или резьбу свечного отверстия. Миниатюризация – вынужденная мера, которая вызвана уменьшением свободного места для размещения свечи в своде камеры сгорания. Увеличиваются количество и диаметр клапанов, между ними вклиниваются инжекторы непосредственного впрыска топлива – свече приходится потесниться. Так что у производителей свечей есть возможность сэкономить на материалах. Вместе с тем, их задача усложняется – детали свечи становятся миниатюрнее, но требования к их точности, механической, электрической прочности и теплопроводности не снижаются, а наоборот, во многом ужесточаются. В ближайшем будущем свечам все чаще придется работать в моторах с турбонаддувом, в условиях повышенного давления и температуры, воспламенять сверхобедненные смеси и расслоенные заряды в двигателях с непосредственным впрыском. Решение этих задач требует дальнейшего улучшения тепловых и электроизоляционных свойств керамики, оптимизации конфигурации искрового пространства, разработки свечей специальной конструкции и высокой точности. Например, таких, которые могут обеспечить позиционирование искрового промежутка в камере сгорания с потрясающей точностью +/-0,2 мм, да еще и при определенной угловой ориентации бокового электрода.

Если говорить об отдаленной перспективе, на смену привычным свечам зажигания, скорее всего, придут лазерные технологии. Оптическая «свеча», соединенная с источником лазерного излучения гибким световодом, будет направлять интенсивные лазерные импульсы в разные участки камеры сгорания, обеспечивая быстрое и максимально полное сгорание топливовоздушной смеси. По мнению исследователей, такими системами можно оснащать уже существующие бензиновые двигатели, что позволит сократить потребление топлива и улучшить экологию. Это не фантастика, известно, что уже разрабатывается лазерная система для двигателей Ford GDI следующего поколения.

Сергей Самохин

Autoexpert

Прочитав этот абзац в заключении одной экспертизы, посвященной исследованию причин поломки двигателя автомобиля Mazda 6, мы крепко призадумались. И было от чего – все наши попытки вспомнить хотя бы одно разрушение поршня от превышения допустимых оборотов из тысяч виденных случаев поломок, включая самые-самые форсированные гоночные моторы, как-то ни к чему не привели. Ну не удалось ничего подобного увидеть за 20 лет – что ж, бывает. Мы даже проверили специальные мануалы по дефектам поршней от мировых поршневых корифеев – фирм Mahle и Kolbenschmidt . Но и там таких случаев не нашлось. Почему-то…

Ладно, не исключаем, что всем нам, включая немецких товарищей, которые конструируют и производят поршни уже добрых лет 80, просто не повезло, а кому-то, наоборот, посчастливилось. Вот и описал коллега-счастливчик такой диковинный процесс – что тут такого?

Но за долгое время работы с моторами выработалась привычка – любые факты не брать на веру, пока они как следует не проверены. Особенно из заключений экспертов. Так и здесь. Что-то подсказывало, что превышение допустимых оборотов – не такой простой «зверь», которого эдакий «везунчик» с такой легкостью может схватить «за хвост». И мы решили этого зверя проверить, как говорится, «на вшивость».

Итак, поршень современного двигателя. Чтобы понять, как он может разрушиться, необходимо рассмотреть, как и чем он нагружен. Как известно, поршень соединен с шатуном с помощью поршневого пальца, сверху на него периодически действует давление или разрежение в цилиндре – силы давления (разрежения) от поршня передаются на шатун и вращают (тормозят) коленчатый вал. Кроме того, в определенные моменты шатун сам тянет или толкает поршень за палец – в зависимости от положения коленчатого вала на поршень действуют силы инерции. В результате действия сил давления и инерции при качании шатуна возникает сила давления юбки на стенку цилиндра, причем то с одной, то с другой стороны поршня.

Легко догадаться, что все нагрузки на поршень являются периодическими, а многие – вообще знакопеременными. То есть действуют то в одну, то в другую сторону. К примеру, то сжимают металл, то его растягивают. А это уже существенно. Потому что в отличие от постоянной силы переменные нагрузки вызывают такое неприятное явление, которое называется усталостью металла.

«Тайна века», или о чем эксперты предпочитают не вспоминать

Впервые с загадочным явлением, получившим название «усталостное разрушение», вплотную столкнулись конструкторы авиационной техники, когда в первой половине прошлого века жизнь заставила создавать чрезвычайно легкие и прочные конструкции. Оказалось, что многие узлы самолетов, выполненные из высокопрочных материалов, легко выдерживали постоянные нагрузки, в разы превосходившие эксплуатационные. Но затем, через многие часы полетов, происходило внезапное разрушение, причем максимальная нагрузка на детали была во много раз меньше допустимой и проверенной при испытаниях. А чем заканчивается такая поломка крыла, оперения или фюзеляжа самолета, комментариев уже не требует…

Дальнейшие исследования показали, что в металле в местах резкого изменения сечения (углы, переходы и т. д., получившие название «концентраторов напряжений») происходит зарождение трещин. Данный процесс, обусловленный накоплением дефектов в структуре материала под действием возникающих локальных растягивающих напряжений (интенсивность сил, действующих в данной точке сечения) , зависит как от геометрии и шероховатости поверхности, так и от свойств самого материала.

Появившаяся трещина начинает развиваться, причем весьма медленно, в течение многих тысяч и даже миллионов циклов приложения периодической нагрузки. При этом развитие трещины тоже не идет плавно – пройдя небольшое расстояние, трещина останавливается («отдыхает»), поскольку ее движение вызывает кратковременное уменьшение напряжений в материале. Однако затем процесс повторяется, трещина движется дальше, а сечение детали постепенно уменьшается.

Характерно, что усталостная трещина распространяется поперек зерен металла, что обуславливает характерный сравнительно гладкий вид сечения излома детали, на котором нередко видны концентрические линии – так называемые «линии отдыха», по которым происходит кратковременное замедление скорости распространения трещины. Более того, под действием переменной нагрузки трещина смыкается, что вызывает соударение материала и характерную полировку поверхности около места образования трещины. Однако, поскольку оставшееся сечение детали еще достаточно велико, действующие нагрузки пока не могут ее сломать – они только «двигают» трещину дальше.

Трещина растет до тех пор, пока оставшееся сечение детали оказывается слишком маленьким и уже неспособным удержать действующие нагрузки – происходит поломка в результате превышения предела прочности самого материала в оставшемся сечении детали. Это так называемая «зона долома» – в отличие от зоны распространения трещины здесь поломка происходит мгновенно и по границам зерен металла, что обуславливает характерную шероховатость и серый матовый цвет этой зоны.

Посмотрим на излом детали, разрушенной усталостью, – зона долома занимает иной раз десятую часть сечения. Это значит, что деталь, возможно, была сломана в результате действия весьма небольшой нагрузки, которая в те же десять раз меньше, чем могла бы выдержать целая деталь. Но выдержать кратковременно. А вот длительное действие малой, но переменной по величине и направлению нагрузки привело к разрушению. Хотя и не мгновенному, а через многие часы работы. И часто по большему сечению детали, где на первый взгляд деталь вообще не могла сломаться.

Проведенные в те далекие годы исследования показали, что для создания надежных конструкций мало знать предел прочности материала при постоянной нагрузке – так называемый предел кратковременной прочности. Постоянные нагрузки в реальных условиях встречаются намного реже, чем переменные. А для переменных нагрузок надо знать еще одну характеристику материала – предел усталости, равный по величине такой переменной распределенной нагрузке, которая приведет к поломке через заданное число циклов ее действия.

Когда все материалы начали исследовать на усталость, оказалось, что предел усталости любого материала значительно ниже предела кратковременной прочности. К примеру, для многих металлов – приблизительно вдвое. Да и то в идеальных условиях, когда нет концентраторов напряжений, о которых мы упоминали выше. Поэтому еще в те далекие времена, лет 65 назад, во все методики расчета прочности деталей самолетов ввели проверку на усталость. В результате многие загадочные случаи поломок авиационной техники постепенно ушли в прошлое. И не только авиационной – в автомобиле тоже немало узлов, которые работают на усталость.

Что для эксперта хорошо, для немца – смерть…

Но вернемся к нашим «баранам», т. е. к поршням. Раз на поршень действует знакопеременная нагрузка, то он тоже может быть подвержен усталости . К примеру, от детонации ломаются перемычки между канавками колец и даже появляются трещины на юбке поршней – типичный случай усталостного разрушения под действием нерасчетных переменных нагрузок. Но и расчетная нагрузка тоже не постоянная. Значит, при разработке двигателя конструкторы вынуждены учесть это и проектировать поршень так, чтобы напряжения в материале не превышали предела усталости. По меньшей мере , при нормальной работе . На практике же приходится обеспечивать еще меньший уровень напряжений – на величину так называемого запаса прочности, равного отношению предела усталости к максимальному напряжению (запас прочности задают равным как минимум 1,2-1,3). Это несложно – достаточно сечение с высокими напряжениями сделать немного толще. Или сгладить острые углы и переходы и повысить качество финишной обработки.

Посмотрим теперь, как чувствует себя поршень на режиме максимальных оборотов и при полностью открытой дроссельной заслонке. Очевидно, этот режим соответствует максимально допустимым нагрузкам на поршень. Для такого режима напряжения в материале поршня хоть и максимальны, но должны быть ниже предела усталости с учетом запаса прочности. Тогда максимальное напряжение в любом сечении поршня на этом режиме будет меньше предела кратковременной прочности алюминиевого сплава, из которого сделан поршень, эдак раза в два с половиной, если не в три.

Теперь вспомним, что с ростом оборотов нагрузки на детали растут пропорционально квадрату оборотов. Рассчитаем, насколько надо увеличить обороты, чтобы нагрузки на поршень выросли в 2,5 раза – именно в этом случае поршень сможет мгновенно разрушиться. Используя простой калькулятор, получим, что для такого разрушения поршня обороты должны вырасти не менее чем в 1,6 раза. Если учесть, что современные бензиновые двигатели имеют максимально допустимые обороты в среднем 6500 об/мин, сломать поршень «одномоментно» удастся только в случае, если превысить ни много ни мало… 10200 об/мин!

Однако что будет при этом с клапанами? Мы полагаем, что приблизительно в районе 7000-7500 об/мин клапаны уже перестанут полностью отслеживать профиль кулачков распределительного вала, а при 8000-8500 об/мин выпускные клапаны уже не успеют вовремя закрыться, и поршни с визгом врежутся в их тарелки. Результат предсказуем – скорее всего, тарелки, отломившись от стержней, просто вылетят в выхлопную трубу. Или упадут в поддон картера . Хотя, вероятно, вместе с обломками поршней.

Вот такая получилась печальная картина – «разрушения поршня от превышения двигателем максимально допустимых оборотов». Печальная – нет, не для двигателя, в котором «самопроизвольного» и «одномоментного» разрушения поршней не получается , а скорее, для горе-эксперта, выдержку из заключения которого мы привели в начале статьи. Несмотря на красивые картинки в его заключении, выдернутые из всевозможных учебников описания гипотетических процессов, химического анализа материала поршня и топлива, и даже цитирование им упомянутых выше немецких источников.

Последнее особенно важно – немецкие специалисты привели результаты исследований поломок поршней, описав массу всевозможных причин. Из которых нет ни одной, связанной с превышением допустимых оборотов. Почему – понятно. Зато некий эксперт, посмотрев эти книги (и не только эти), но увидев в них «фиги», блеснул эрудицией и открыл новые «закономерности». Которые с успехом и использовал …

Мы, конечно, понимаем, что в двигателе всякое может случиться. Но из всякого именно разрушение поршня от «превышения» – самое маловероятное. Если не сказать большего. Поэтому доказательство такой причины требует особой тщательности и учета всех сопутствующих факторов. При этом собственное мнение эксперта здесь будет второстепенным, поскольку доказательство весьма сомнительной гипотезы всегда должно подкрепляться самыми «железобетонными» фактами. Практика, тем не менее, показывает обратное…

Как еще эксперты умеют «превышать обороты»

О том, как иные эксперты хорошо научились выдавать «желаемое за действительное», мы уже писали не раз. И даже выявили некоторые закономерности подобной «экспертной» работы, когда почти любую поломку двигателя можно свести к гидроудару в цилиндре или некачественному топливу. Это чтобы владелец автомобиля всегда знал, что он заведомо неправ, поскольку сам ездил по лужам и сам наливал бензин. «Ты виноват уж тем, что хочется мне кушать» – помните?

Однако автомобильная жизнь периодически вносит коррективы, поскольку «почти» не значит «совсем». Например, в моторе гидроудар как-то не очень проглядывается, да и топливо оказалось «правильным» и ГОСТу соответствующим. Но надо же все равно поломку на водителя «повесить», иначе клиент-автоцентр может обидеться и в следующий раз на экспертизу не пригласить.

Мы полагаем, что именно по этой причине сравнительно недавно в экспертных заключениях появилась уже упомянутая новая «фишка» – превышение допустимых оборотов. Она полностью замыкает круг – теперь ловкачи от экспертизы, жонглируя попеременно гидроударом, «плохим» топливом и превышением оборотов, легко объяснят вам любую поломку. Независимо от реальной причины дефекта двигателя. Выше мы привели один из таких примеров. Еще один аналогичный – ниже, для полноты картины. Кстати, с таким же точно двигателем Mazda – Ford , что само по себе тоже наводит на весьма нерадостные для иных владельцев мысли…

Двигатель автомобиля Ford Mondeo разрушился почти так же, как и в предыдущем примере: обломки поршня были найдены в поддоне, а шатун пробил блок цилиндров. Тарелки выпускных клапанов этого цилиндра оказались там же – в поддоне, а остальные выпускные клапаны – гнутыми. Что дало основание экспертам, приглашенным автоцентром, сходу подготовить заключение, где было написано почти слово в слово: «…причиной разрушения деталей двигателя автомобиля «Форд» с технической точки зрения явилась нештатная (аварийная) работа двигателя – мгновенное повышение оборотов вращения коленчатого вала до величины большей критической». И это несмотря на целый ряд признаков, указывающих на полное несоответствие такого вывода действительной причине поломки, о чем эксперты предпочли промолчать. Однако владелец автомобиля, заранее предвидя предвзятый результат, не поленился и пригласил на экспертизу действительно, а не мнимо независимых экспертов. И обнаружилась удивительная картина…

Первое, что показал осмотр, – огромные выемки (цековки) на поршнях от контакта с тарелками выпускных клапанов. Их размер (15 мм длина и почти 2 мм глубина) был таков, что вначале даже показалось, что это заводские цековки. Однако сравнение поршней с аналогичными от такого же двигателя выявило, что эти выемки были просто «проедены» тарелками клапанов – на краях цековок даже образовались характерные следы пластической деформации металла.

С другой стороны, стержень клапана двигателя имеет весьма малый диаметр – всего 5,5 мм, и простой расчет показывает, что сила удара такого клапана в поршень не превысит и 100 кГ. При таком однократном ударе клапан сразу согнется и сделает на днище поршня только небольшую царапину, приблизительно в 50 раз меньшую по размерам, чем те выемки, что имеются на самом деле.

Далее, важно, что в двигателе данного типа звездочки на валах не имеют шпонок и удерживаются от проворачивания только силой трения на торцах от затяжки болтов. Вот с торцами и выяснилась главная проблема – все детали были «срублены из-под топора», т. е. резца, в то время как они должны быть шлифованы (иначе невозможно обеспечить их плотный контакт). А на поверхностях еще и мелкая стружка обнаружилась, от взаимного проворачивания деталей.

Не вдаваясь во все подробности данного случая, укажем только, что звездочка коленвала однажды слегка провернулась в момент включения стартера при холодном запуске, когда нагрузка на нее максимальна. При следующем запуске – еще. В какой-то момент мотор потерял мощность, затем тарелки выпускных клапанов слегка уперлись в поршни и появился стук. Однако клапаны, испытывая дополнительные и нерасчетные нагрузки при контакте с поршнями, при изгибе не имели остаточной деформации, поэтому двигатель продолжал работать. Дефект постепенно прогрессировал, цековки на поршнях росли под действием ударной эрозии, пока через 1000 км один из клапанов не разрушился от все той же усталости – на изломе стержня клапана картина развития трещины имеет классический вид усталостного разрушения. Ну а далее, попав между поршнем и соседним клапаном, тарелка заклинила распределительный механизм, что привело к сильному проворачиванию звездочки на коленвалу и деформации остальных выпускных клапанов на следующем обороте.

Очевидно, истинная причина поломки могла быть только в заводском дефекте двигателя и не имела никакой связи с пресловутым «превышением оборотов до величины больше критической». Тем более что превышени е оборотов не дает ни дополнительных сил, стремящихся провернуть звездочки на валах, ни глубоких цековок на поршнях. Ни с технической, ни с какой-либо еще точки зрения, хотя мы уже видим, что с «политической» точки зрения в двигателе можно придумать все что угодно. Вот ловкачи-эксперты и суетятся…

Как говорится, все это не было смешно, если бы не было так грустно. Поражает, как некоторые эксперты научились выдергивать из разных умных книг различные «теории», которые не просто далеки от практики, а прямо ей противоречат. Не утруждая себя ни проверкой своих фантастических гипотез, ни реальными исследованиями. Причинно-следственная связь, говорите? Интересно – кого и с кем? Можем, правда, предположить, что у иного эксперта в работе одновременно слишком много дел, вот и не хватает времени посидеть и подумать – проще открыть свои старые заключения и по-быстрому скомпилировать из них что-нибудь эдакое, наукообразное. Тем более ответственности за подобную халтуру у эксперта ровным счетом никакой.

Жизнь нынче трудная, мы понимаем. Смеем даже предположить, что ребята просто устали. Как металл – видите, даже он иногда устает. Но никакие трудности не могут быть оправданием непрофессионализму, ангажированности или откровенной халтуре. Поэтому мы намерены и далее информировать наших читателей о наиболее показательных случаях и тенденциях в моторной экспертизе.

Александр Хрулев, канд. техн. наук, директор моторного центра «АБ-Инжиниринг»

Autoexpert

Заряжать автомобильный аккумулятор необходимо от источника постоянного тока. При этом устройство, предназначенное для заряда одной 12-вольтовой батареи, должно обеспечить возможность увеличения зарядного напряжения до 16,0-16,5В, иначе зарядить необслуживаемую АКБ полностью (до 100%) не удастся.

Если уровень электролита доводить до нормы путем долива электролита, а не дистиллированной воды, автомобильный аккумулятор очень быстро выйдет из строя. Если совсем ничего не доливать, ресурс также существенно снизится. Однако, к сожалению, этим пунктом список возможных причин выхода из строя аккумулятора не ограничивается:
– Заряд повышенным током. Последствия: перегрев электролита, коробление электродов, реже – разрушение сепараторов, осыпание активной массы и т. п.
– Систематический перезаряд из-за неисправности системы «зарядки» автомобиля. Последствия: снижается уровень электролита, повышается его плотность, что ведет к сульфатации электродов.
– Перегрев автомобильного аккумулятора. В летнюю жару, если температура электролита превышает +35°С, процессы износа электродов активизируются.
– Загрязнение электролита. Автомобильный аккумулятор необходимо протирать чистой тряпкой. Если грязь попадет в электролит, то аккумулятор обречен.
– Долив недистиллированной воды. Электроды очень быстро теряют работоспособность, и автомобильный аккумулятор выходит из строя.
– Использование неспециализированного электролита из технической серной кислоты.
– Короткое замыкание. Оно может моментально вывести автомобильный аккумулятор из строя.
– Пониженное напряжение бортовой сети. Автомобильный аккумулятор систематически разряжается, плотность электролита снижена. Снижение емкости из-за низкой температуры, особенно в зимний период. Если вовремя не подзарядить автомобильный аккумулятор, он потеряет работоспособность. Поэтому даже необслуживаемые АКБ желательно эпизодически подзаряжать стационарной установкой.
– Замораживание автомобильного аккумулятора в сильные морозы ведет к снижению плотности электролита ниже допустимых значений. Корпус может дать трещину и электролит вытечет. Обычно такое случается, если доливают дистиллированную воду после постановки автомобиля на стоянку, из-за чего она не смешивается с электролитом, или оставляют глубоко разряженную АКБ на морозе после безуспешных попыток пуска двигателя.
– Использование мощного неспециализированного пускового устройства для запуска холодного двигателя. Автомобильный аккумулятор может «взорваться» из-за вскипания электролита и избытка выделяемых газов.
– Глубокий разряд стартерными токами. При затрудненном пуске, когда стартер перестает «проворачиваться», автомобильный аккумулятор разряжается до такой степени, что начинают коробиться и осыпаться пластины.
– Повышенная плотность электролита из-за снижения его уровня (по разным причинам). Если не доливать дистиллированную воду, аккумулятор выйдет из строя.

Autoexpert

Разновидности пневмосистем

Одноконтурная

Одноконтурная система является простейшей системой управления и используется для установки на одну ось. Подача воздуха происходит в оба пневмоэлемента, которые находятся в едином воздушном пространстве. Такая компоновка используется например на пикапах и легких грузовиках, где пневмоэлементы выполняют роль дополнительных упругих элементов для повышения грузоподъемности.

Этот тип системы может быть безресиверный, когда воздух в пневмоэлементы подается напрямую из компрессора и сбрасывается с помощью золотникового или элекроклапана. Или ресиверный, когда компрессор закачивает воздух в ресивер под давлением 120-200 psi (8-14 бар) и автоматически поддерживает этот запас, пополняя его по мере расходования. Управление подачей и сбросом воздуха при такой компоновке может осуществляться с помощью пневматической кнопки-клапана или, при необходимости электроклапаном.

При использовании системы автоматического уровня пола можно использовать как безресиверную, так и ресиверную компоновку, в зависимоcти от потребностей. Эта система отслеживает изменение клиренса по оси и вносит необходимые корректировки, увеличивая даление в пневмоэлементах или уменьшая его.

Двухконтурная

Двухконтурная система может устанавливаться как на одну, так и на обе оси автомобиля.

В случае установки на одну ось получается система с независимыми контурами на каждое колесо. В случае с пикапами, легкими грузовиками и прочими машинами, в которых перевозят грузы, помимо повышения грузоподъемности появляется дополнительная возможность скомпенсировать неравномерное распределение груза в кузове или багажнике. Также двухконтурная система лучше справляется с кренами при движении. Управляется такая система с помошью двух пневматических кнопок-клапанов или с помощью пневмораспределителей с электрическим управлением.

Также возможно использование автоматического уровня пола. Получается два независимых контура со своими датчиками и клапанами, которые контролируют каждый свой контур и при необходимости вносят корректировки.

Если двухконтурная система ставится на обе оси, то по сути получается две одноконтурные системы, каждая на своей оси. Управление аналогичное тому, которое используется в одноконтурных системах. Для удобства использования и облегчения контроля давления в контурах на такие системы устанавливается двухстрелочный манометр. Такая система предлагается нами как система начального уровня на две оси на большинство автомобилей.

Четырехконтурная

Четырехконтурная система устанавливается на обе оси автомобиля. В такой системе каждый пневмоэлемент является независимым от других и управляется отдельно. Системы этого типа бывают только ресиверные.

По управлению существует масса вариантов. Простые, с упралением пневматическими кнопками, с пневмораспределителями, управляемыми электропереключателями или с цифровыми контроллерами. Контроль клиренса может осуществляться по манометрам, цифровым индикаторам или контроллерами, работающими как по давлению в пневмоэлементах с индикацией на цифровом табло, так и по датчикам клиренса (таким контроллерам средства отображения вообще не нужны).

При установке четырехконтурной системы на пневмокнопках получается простая система без лишней электрики, но довольно медленная. Скорость подъема/опускания может варьироваться в пределах 5-15 сек. Без дополнительных функций, автоматики. Является неплохим бюджетным решением.

Система на пневмораспределителях позволяет существенно увеличить скорость подъема\опускания автомобиля (1-5 сек.) и также позволяет реализовать некоторые дополнительные возможности по управлению пневмоподвеской, такие как управление осями или всеми четырьмя стойками одновременно. Для любителей поиграться подвеской можно сделать инверсные раскачки, при которых когда одна сторона машины опускается, другая поднимается. Помимо этого можно сделать подъем машины в положение для езды онной кнопкой. Это позволит установить необходимый клиренс, в котором чаще всего передвигается автомобиль, без визуального контроля давления в пневмоэлементах.

При использовании в упралении цифрового контроллера можно получить самый широкий спектр возможностей управления пневмоподвеской. Помимо управления пневмостойками в ручном режиме контроллер автоматически следит за далением в ресивере, контролирует давление в пневмоэлементах или клиренс, отслеживает изменение загрузки, положение кузова и при необходимости вносит корректировки, а так же имеет одно или несколько предустановленых положений. Более подробно об устанавливаемых нами цифровых контроллерах можно почитать здесь.

Пневмоподвеска обеспечивает:

• постоянство высоты подножки или уровня пола при изменении нагрузки;
• минимальный просвет между кузовом (шасси) и осями;
• максимальную плавность хода при отсутствии значительных взаимных смещений подрессоренных и неподрессоренных частей автомобиля.

Применение пневмоподвески

Вариантов применения пневмоподвески очень много. Из чего будет состоять пневмоподвеска, какими характеристиками будет обладать и какой спектр функций управления будет иметь в первую очередь зависит от того, какого результата предполагается достичь. Повышение уровня комфорта, улучшение ходовых качеств, увеличение грузоподъемности, изменение клиренса для поездок по бездорожью – все эти задачи позволяет реализовать пневмоподвеска. Но все машины разные и задачи у них тоже разные. Рассмотрим основные направления применения пневмоподвески на автомобилях, которые нас окружают.

Городские автомобили

Городские автомобили, седаны, универсалы, минивены, являются основной частью автомобильного парка в любой стране. Эти автомобили предназначены в первую очередь для передвижения по ровным дорогам с покрытием и не рассчитаны на бездорожье. Конструкторы стараются сделать городской авто хорошо управляемым и при этом достаточно комфортным. Поэтому, как всегда, вместо желаемой универсальности мы получаем компромисс. Или машина низкая, жесткая, но хорошо управляется, или же достаточно высокая и комфортная, но при этом валкая и не располагающая к активной езде. В первом случае появляются проблемы, даже в условиях города, в виде периодических соприкосновений выхлопной системы и днища автомобиля с выступающими лежачими полицейскими. При этом уровень комфорта в салоне устроит далеко не многих. Да и на дачу съездить на таком авто превращается в неразрешимую проблему. Во втором случае порой не хватает отточенности и скорости реакций автомобиля на поворот руля. Да и сильное перераспределение масс во время интенсивного торможения заставляет авто «клевать носом», сильно снижая эффективность торможения.

Улучшить ходовые качества и расширить возможности городского автомобиля, получить универсальность вместо компромисса реально с помошью пневмоподвески. Здесь можно выделить несколько преимуществ.

Гибкость настройки подвески. Любую задачу можно воплотить в жизнь без ущерба для всех важных параметров, таких как управляемость, комфорт, безопасность.

Сам принцип работы пневматической подвески позволяет сохранить отличную управляемость как в режиме обычной езды по городу, так и при передвижении по плохому покрытию с увеличенным дорожным просветом. При этом во время езды по городу каждый может сам выбирать себе необходимую степень комфорта подвески, а на шоссе, где скорости выше, даже лучше будет опустить авто пониже для улучшения аэродинамики и более комфортного передвижения.

Но только съехав с шоссе на проселок можно одним движением увеличить дорожный просвет, при этом застраховав свою подвеску, пороги и днище от повреждений. А возвращаясь с дачи и прихватив с собой еще пару человек в салон и забив багажник до отказа вещами можно не беспокоиться о том, что на очередной неровности зацепится и оторвется глушитель. Особенно актуальна данная тема для владельцев универсалов, в багажник которого влезает на порядок больше груза.

Стандартная система для городского автомобиля выглядит так:

• 4 пневмоэлемента, установленных вместо пружин. Вид и характеристики пневмоэлементов могут различаться из-за особенностей устройства подвески конкретного автомобиля.
• Компрессор средней производительности. Характеристики компрессора и ресивера подбираются в зависимости от желаемой скорости работы системы и общего расхода воздуха. Как правило во время повседневной эксплуатации не требуется постоянного изменения дорожного просвета, поэтому достаточно иметь запас воздуха на 1-2 цикла отработки. Быстрого пополнения запасов воздуха для такой системы не требуется.
• Электромеханические пневмораспределители, обеспечивающие стабильную работу системы, а также позволяющие разместить управляющие кнопки в тех местах, где это необходимо. Также они необходимы для системы с дополнительными датчиками или цифровыми контроллерами, управляющими функциями подвески.
• Управление системой. Обычное управление подобной системой состоит как правило из 2х сдвоенных или 4х одиночных датчиков давления (манометров) и 4х переключателей, управляющих каждым пневмоэлементом. Такая конфигурация занимает мало места и выполняет все возложенные на нее задачи. К тому же всегда есть возможность добавить дополнительные функции по управлению подвеской без применения разного рода электронных устройств. А это в первую очередь надежность, простота обслуживания и доступность небольшая стоимость деталей.

Характеристики элементов пневмоподвески

Существуют два типа пневматических упругих элементов: с переменной эффективной площадью, зависящей от перемещения опорных фланцев элемента; поршневого типа, у которых в процессе деформации эффективная площадь остается постоянной.

Наибольшее распространение получили резинокордные двойные пневмобаллоны, которые устанавливаются между опорными фланцами (пластинами) подвески и крепятся к ним с помощью винтов, при этом буртики оболочки зажимаются между фланцами, герметизируя внутреннюю полость. Кольцо ограничивает радиальное расширение, обеспечивает правильное складывание оболочек при сжатии, способствует повышению несущей способности и износостойкости баллона. Собственная частота колебаний при увеличении статической нагрузки несколько уменьшается, тем медленнее, чем выше давление газа, а потому плавность хода не может быть одинаковой.

Пневматический упругий элемент целесообразно применять в двух случаях: когда подрессоренная масса при загрузке автомобиля меняется в широких пределах (задние подвески грузовых автомобилей, в том числе седельных магистральных тягачей, автобусов, прицепов), или когда к плавности хода предъявляются особые требования, для выполнения которых необходимо регулирование характеристики подвесок. В этом случае параллельно пневмобаллонам часто устанавливают дополнительные пневморезервуары, обеспечивающие более пологую характеристику упругого элемента.

Внедорожники

В повседневной жизни к «внедорожникам» причисляют огромное количество автомобилей различного назначения, с самыми разными возможностями и любых размеров. Одни из них действительно утилитарные «Внедорожники» с большой буквы, другие – роскошные «спортсмены», третьи – удобные и практичные «паркетники».

Разумеется, все конструкции подвесок внедорожников имеют как свои преимущества, так и серьезные недостатки. Основные и важные для производителя (но не для владельца!) преимущества – простота конструкции и низкая цена. Что касается недостатков то их список куда больше. Основная проблема заключается в том, что подвеска внедорожника должна одновременно обладать взаимоисключающими свойствами. С одной стороны для увеличения проходимости и обеспечения комфорта на бездорожье подвеска должна быть довольно мягкой, с большим дорожным просветом, длинным ходом и допускать большую разницу хода колес на одной оси. Но подобные свойства буквально напрочь лишают автомобиль управляемости на высокой скорости на обычном шоссе! Кроме того, автомобиль больших размеров просто обязан обладать высокой грузоподъемностью. Но в таком случае подвеска должна быть более жесткой и упругой и допускать минимальные крены. И здесь каждый автопроизводитель находит свой компромисс, решая приоритетные задачи. В итоге одни внедорожники довольно комфортны и обладают высокой проходимостью, но попросту опасны при передвижении по городу и шоссе, а другие чересчур жесткие в обычной эксплуатации, но позволяют сравнительно безопасно перевозить по шоссе грузы и буксировать тяжелые прицепы.

Возможно ли что-то улучшить не меняя машины? Возможно! И именно здесь пневмоподвески проявляют свои основные преимущества. Пневмобаллоны позволяют в любой момент изменить клиренс автомобиля в зависимости от его загрузки и дорожных условий. Для перевозки груза и пассажиров достаточно немного поднять давление в пневмобаллонах и автомобиль вернется в штатное положение относительно дороги а подвеска при этом станет немного более жесткой, подстраиваясь под изменившуюся нагрузку и компенсируя ухудшение управляемости и плавности хода. Сразу после разгрузки дополнительный воздух можно стравить и вернуться к штатному положению.

На внедорожники мы предлагаем базовые двух или четырехконтурные системы, в зависимости от конструкции подвески автомобиля и пожеланий хозяина.

Двухконтурная система устанавливается на заднюю ось автомобиля. Это функциональная, наиболее бюджетная система которая включает в себя следующие элементы:

• 2 пневмоэлемента, установленных для поддержки рессоры или же вместо пружины.
• Компрессор небольшой производительности. Так как в обычных условиях не требуется постоянного изменения жесткости задней оси и клиренса, такой компрессор в связке с небольшим ресивером (картинка) сможет обеспечить проведение необходимых корректировок не ожидая, пока будет достигнуто нужное давление.

4х контурной системы добавляется соответственно еще пара пневмоэлементов на переднюю ось и манометр с кнопкой.В результате получаем достаточно полезную и функциональную систему с простым управлением. При этом заметноповышаем степень комфорта и управляемость автомобиля.

Коммерческий транспорт

Все подобного рода автомобили как правило имеют высокий центр тяжести, и в загруженном состоянии становятся валкими, склонными к опрокидыванию.

С помощью пневматической подвески можно значительно улучшить ситуацию. Путем установки дополнительных пневмоэлементов на заднюю ось становится возможным корректировать положение кузова даже при максимально допустимой загрузке, при этом придавая необходимую жесткость задней подвеске, а так же возможность устранять перекосы кузова, при неравномерной загрузке по бортам. Это дает отсутствие пробоев в подвеске и меньшую нагрузку на рессоры и другие узлы подвески автомобиля. Также более правильно распределяются массы между осями и управляемость, а следовательно и безопасность, при передвижении не страдает.

Еще один немаловажный фактор – это цена комплекта. Для коммерческого транспорта возможна установка простейшей системы, которая позволяет реализовывать необходимые функции и при этом вполне бюджетна.

Подобная система состоит из:

• 2 пневмоэлементов, устанавливаемых на заднюю ось для дополнительной поддержки рессор или вместо пружин.
• Небольшого компрессора для создания необходимого давления в системе. В данной системе используется безресиверная схема, что позволяет упростить установку и значительно удешевить стоимость комплекта.
• Блока управления, состоящего из манометра и кнопок для регулировки давления в пневмоэлементах.

Тюнинг

Пожалуй, одна из самых интересных областей применения пневмоподвески. Сюда можно отнести как подъем, так и опускание автомобилей. Направлений тюнинга великое множество. Основное – это, конечно, занижение автомобиля и придание этим ему необычного и привлекающего внимания вида. Существуют целые культуры, посвященные этому виду тюнинга, такие как, например, Lowrider Style, популярный в основном в Америке, или WIP Style, появившийся и очень распрострененный в Японии.

В любом случае в этом варианте применения пневмоподвески используются нестандартные решения, призванные любой ценой достичь желаемого результата и порой связанные с глобальными и не очень переделками подвески, ходовой части и кузова автомобиля. Подход к подобным проектам всегда сугубо индивидуален и применяемые решения все время обновляются и видоизменяются. Но в итоге получаются очень красивые, интересные и необычные автомобили, которыми можно любоваться на всякого рода выставках, шоу, и, если повезет, встретить такой автомобиль просто на улице.

Преимущества пневмоподвески

- Пневмоподвеска имеет большую энергоемкость в основном рабочем диапазоне и при больших прогибах, обеспечивая снижение амплитуды колебаний, уменьшение количества энергии, поглощаемой амортизаторами, упрощают регулировку. При этом в подвесках со стальными упругими элементами прогрессивная характеристика достигается только за счет сильного усложнения конструкции; легкость автоматического регулирования жесткости и динамичного хода подвески в соответствии с условиями нагружения, что позволяет получить большую плавность хода и улучшить другие эксплуатационные качества.

- При одинаковых размерах упругого элемента пневмоподвеска позволяет иметь высокую степень унификации для автомобилей разной грузоподъемности со значительной разницей в величине подрессоренных масс;

Пневмоэлементы имеют чрезвычайно высокую долговечность, недостижимую для стальных упругих элементов.

Постоянное положение кузова облегчает обеспечение правильной кинематики пневмоподвески и рулевого привода, снижается центр тяжести автомобиля и, следовательно, повышается его устойчивость.

При любой нагрузке обеспечивается надлежащее положение фар, что повышает безопасность движения в ночное время; точная регуляция тормозных усилий на колесах в зависимости от изменения нагрузок на них.

Autoexpert