Роторно-поршневой двигатель (РПД) работает за счет преобразования тепловой энергии сгорающих газов в механическую при помощи ротора, совершающего вращательное движение вокруг неподвижного корпуса. Сейчас, по сути, единственная альтернатива ДВС без кривошипно-шатунного механизма – это именно «ротор», история которого началась еще в XVI веке, всего было выдано несколько тысяч патентов на постройку подобных механизмов, а первый практически пригодный образец появился лишь в 1957 году. Изобретателем этого мотора стал немец Феликс Ванкель, любивший конструировать что-нибудь интересное, самостоятельно изучивший теорию двигателестроения, но не имевший даже среднего технического образования. В 1927 году была опубликована концепция «машины с вращающимися поршнями» (названная DKM), а в 1936-м на нее был получен патент. Другая технология, предусматривающая иное вращение ротора, была названа KKM, именно по ней и строятся современные двигатели, называемые «ванкелями».
Сам Феликс Ванкель считал, что та конструкция, которая применяется сейчас не только в автомобилях, – это далеко не предел его мечтаний. Концепция KKM – уже шаг вперед по сравнению с первой технологией: изменился принцип вращения, из-за чего пришлось добавлять в конструкцию противовесы, зато ресурс от этого заметно повысился, а свечи располагались уже не на вращающейся детали, а на корпусе. Точно так же, как и в классических моторах, здесь используется четырехтактный принцип действия, то есть лишь одна из четырех операций является полезной для движения. Для воспламенения горючей смеси, равно как и в обычном бензиновом двигателе, применяется система зажигания, системы запуска и смазки также аналогичны тем, о которых мы рассказывали ранее. Из-за низкой степени сжатия топлива в РПД невозможно построить такой агрегат, питающийся соляркой. В отличие от уже описанных конструкций, «ванкелю» не нужен газораспределительный механизм, а количество деталей, уходящих на его изготовление, меньше на 35-40 %. «Ротор» практически не вибрирует при работе, он более компактен, а вес примерно в 2 раза меньше, чем у аналога с кривошипно-шатунным механизмом (в который, напомним, входят такие массивные детали, как поршни, коленвал и маховик).
Перейдем к конструкции двигателя. Описывая этот силовой агрегат, приходится пользоваться несколько другими понятиями, чем при рассказе о классическом бензиновом моторе. Деталь, сжимающая топливо (а здесь выполняющая и несколько других функций), называется не поршнем, а ротором, и представляет собой в поперечном разрезе равнобедренный треугольник с «зализанными» углами. Роль камеры сгорания выполняет статор, в разрезе выглядящий, как сильно скругленный прямоугольник, на одной из больших сторон которого имеются отверстия для впуска горючего и выпуска отработавших газов, а на другой – место для свечи зажигания. Саму пару «ротор-статор» называют не цилиндром, а секцией (в современных автомобилях применяют 2- и 3-секционные «ванкели»).
Ротор жестко соединен не только с валом, передающим полезную энергию коробке передач, но и с зубчатым колесом. В свою очередь, оно зацепляется с неподвижной шестерней, как бы «обкатываясь» вокруг той. Выходит, что внутри статора с попарно равными сторонами движется ротор, все стороны которого одинаковы, но при этом в зависимости от положения последнего в первом отсекаются совершенно разные объемы. Это связано с тем, что воображаемые углы подвижной детали вращаются не просто по окружности, а по сложной математической кривой – эпитрохоиде – «следу» одной окружности, катящейся по другой. О рабочем механизме двигателя мы говорим как о треугольнике потому, что практическое применение нашли трехгранные роторы. В силовых установках автомобилей, лодок, малых самолетов и других средств передвижения отношение радиусов шестерни и подвижного зубчатого колеса составляет 2:3. Работа РПД очень интересна: без использования ГРМ выполняется обычный 4-тактный цикл, но в одной секции одновременно происходит три операции. Например, когда в одном из отсеченных объемов за счет разницы давлений происходит впуск горючей смеси, во втором выхлопные газы выталкиваются в атмосферу, а в третьем – смесь сжимается перед воспламенением.
Таким образом, становится понятно, что и односекционный «ротор» способен приводить в движение легковой автомобиль (например, двигатель первой в мире серийной машины, в которой использовали новую конструкцию – NSU Spider 54 1964 года, – был именно односекционным, а первый действующий агрегат 1957 года развивал 29 л.с. при 17 000 об./мин.), но увеличение числа рабочих пар связано, в первую очередь, с желанием повысить ресурс, снизив обороты. Но одним из главных недостатков РПД является высокий расход масла (до 0,1 л на 100 км пробега), который связан с конструктивными недостатками герметизации камер сгорания. Она обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаемыми к стенкам статора центробежными силами, давлением газов и ленточными пружинами. Ресурс уплотнителей довольно мал из-за несовершенства используемых в наше время материалов. Не менее важным «минусом» считается высокий расход топлива – на легковом автомобиле он может достигать 20 литров на «сотню», а в связи с низкой степенью сжатия в окружающую среду попадает много несгоревшего горючего.
Это интересно! Роторный двигатель принес единственную за всю историю победу японскому автомобилю в классе прототипов на престижнейших соревнованиях на выносливость «24 часа Ле-Мана». В 1991 году Mazda 787B, оснащенная 2,6-литровым 4-роторным двигателем мощностью 700 л.с., завоевала награду, пройдя всю гонку со средней скоростью 205,333 км/ч. Зато «ванкель» более прост в ремонте, чем обычный ДВС, а его капитальный ремонт чаще всего сводится к замене всех уплотнителей в каждой из секций, а также роторов. Конечно, для механика, работающего с классическими моторами, ремонт новой конструкции займет много времени, но в Дальневосточном регионе достаточно грамотных специалистов, работающих с двигателями «Мазда» RX-серии. Раз уж упомянута эта линейка японских автомобилей, остановимся на них подробней. Вообще, первые модели Mazda с «роторами» появились в 1960-х годах, сейчас их продано уже более 2 миллионов по всему миру, а в Приморье в конце 1980-х стали привозить такие машины, как Mazda Cosmo. Сейчас популярными представителями класса у нас являются RX-7 и RX-8. Для этих спортивных машин нормой расхода масла считается 0,4-0,6 л на 100 км, но даже такие современные моторы очень требовательны к его качеству и составу. Двигатель Renesis, применяемый на выпускаемой ныне RX-8, «любит» только минеральное масло, от синтетики или полусинтетики быстро разрушаются уплотнители, значит, расход масла увеличивается, а ресурс силового агрегата резко снижается.
Итак, рассмотрен третий, последний из наиболее часто применяемых типов автомобильных моторов, стоящий в этом списке на последнем месте по степени востребованности, но не по сумме своих показателей. С одной стороны, «ванкель» опережает конкурентов с кривошипно-шатунным механизмом в отношении массы, размеров, простоты ремонта, но с другой – считается «грязным» в части выхлопа и неэкономичным. Но не стоит забывать, что классическому бензиновому и дизельному моторам уже больше сотни лет, а «машина с вращающимися поршнями» перестала считаться экзотикой лишь в конце XX века. Наука не стоит на месте.
Только представьте, что из-за одной или двух не горящих ламп наружного освещения или из-за «не подсвеченных» приборов с их важными данными может случиться авария… Нет, лучше уж заранее позаботиться о работоспособности и долговечности установленных в автомобиле ламп! Для начала познакомимся с устройством и принципом работы ламп накаливания, чтобы узнать, на что следует обращать внимание при выборе.
Законы физики
В лампах используется эффект нагревания нити накаливания, которая с точки зрения физики является проводником, при протекании через нее электрического тока. Нагрев вызывает электромагнитное тепловое излучение, которое становится видимым при достижении нитью температуры в несколько тысяч градусов Цельсия. В реальных условиях температура нити накаливания достигает 2300-2900 градусов, при этом лампы испускают свет, который кажется более желто-красным, чем естественный, дневной свет. Для того, чтобы проводник не плавился, его изготавливают из таких материалов как вольфрам и – гораздо реже – осмий, а для предотвращения окисления нити ее помещают в стеклянную колбу, заполненную нейтральным газом. Обычно это аргон, но если лампы несут особые функции или работают в необычных условиях, применяются и другие среды. Автомобильные лампы обычно делают бесцокольными, это связано с тяжелыми условиями их работы, а вот авторство используемого в быту цоколя с резьбой принадлежит знаменитому Томасу Эдисону.
Цокольная автолампа
Модные в последнее время галогенные лампы отличаются от классических ламп тем, что в их буферном газе присутствуют пары галогенов – брома и йода, которые предотвращают испарение вещества с нити накаливания. Таким образом удается достичь сроков службы лампы в 2000-4000 часов. Другой важный плюс галогенных ламп – компактность, связанная с отсутствием вольфрама на стеклянной колбе, то есть, у таких источников света нет почернения стекла. А новейшей из внедренных в массовое производство технологий считается создание IRC-галогенных ламп. Колбы этих ламп имеют специальное покрытие, пропускающее видимый свет и задерживающее инфракрасное излучение. За счет этого уменьшаются теплопотери и увеличивается эффективность источника света. IRC-галогенные лампы потребляют энергии на 45% меньше своих галогенных «собратьев», зато служат до двух раз дольше.
Бесцокольная автолампа
В реальных условиях КПД лампы накаливания составляет примерно 5%, но даже столь малой цифры удается достичь только при должном качестве изготовления источника света и использовании подходящих материалов при изготовлении. Известно, что понижение подаваемого на лампу напряжения значительно снижает светимость, зато положительно сказывается на долговечности. Напряжение на клеммах аккумулятора обычной легковушки составляет 12 вольт, а включение световых приборов без запуска двигателя приводит к понижению этой характеристики. Поэтому известный еще нашим дедам способ заводить автомобиль зимой только после того, как пару минут погорели фары, чтобы «оживить» остывший аккумулятор, даже на современных автомобилях с их электронными системами не вызовет негативных последствий. А вот превышение номинального напряжения «на борту» для ламп наоборот губительно – при увеличении напряжения на 20% срок службы лампы уменьшается на целых 95%. Поэтому за состоянием электрооборудования автомобиля следует следить хотя бы с тем, чтобы не остаться без освещения.
И законы здравого смысла Теперь перейдем непосредственно к вопросу выбора качественных и долговечных автомобильных ламп. «Зачем нужно столько теории?», – спросят некоторые, на что мы ответим, что автолюбитель отличается от просто водителя не только умением управлять машиной, но и желанием разобраться в устройстве каждой ее детали. Прежде чем что-то приобрести, автолюбитель всегда обозначит все «за» и «против». Так сделаем и мы. Первым пунктом при выборе автомобильных ламп является их происхождение. Следует обращать внимание только на поставляемые в нашу страну официально и сертифицированные Госстандартом РФ изделия. Лучше всего доверяться производителям с громкими именами, в ассортименте которых нужную лампу найдет каждый – владелец отечественной, японской, американской, немецкой или любой другой машины, а также мотоцикла. При обращении к поставщику фирменных изделий в поисках нескольких разных автоламп не придется оббегать кучу торговых точек. Далее, качество свечения ламп. Оно напрямую зависит от уровня производства и применяемых технологий. В свою очередь, именно от этого фактора зависит безопасность в темное время суток. Некачественный источник света может давать либо слишком тусклое свечение, либо светить совсем не в том направлении, которое требуется. И только фирменное изделие выдаст приятное для зрения и максимально яркое освещение дороги. Всей дороги, а не только проезжей части – будут «подсвечены» и правая обочина, и дорожные знаки и указатели, и идущие по тротуару пешеходы. Словом, только качественные автолампы становятся настоящими «глазами» автомобиля. Один из главных параметров оценки качества ламп – яркость свечения. В случае с фирменным изделием одного из японских производителей (по данным самой компании, проводившей эксперимент) она составляет 1070 люмен на ближнем свете и 1690 люмен на дальнем, а подделка под этот товар способна выдать только 850 и 1285 люмен соответственно. На практике эти цифры означают, что с качественной лампой фара освещает дорогу на «ГОСТовском» расстоянии 20 метров на ближнем свете и на 60 метров на дальнем, а при использовании неизвестного изделия ближний свет ограничивается пятнадцатью метрами, а дальний не «дотягивает» и до сорока. В последнем случае машина получается «близорукой»… Нестабильность качества изготовлений ламп также может негативно отразиться на обстановке в салоне – слишком яркие «левые» источники света в подсветке приборов или в салонных плафонах способны отвлечь от ситуации на дороге, а наоборот тусклые лампы могут не дать разглядеть показания датчиков. Другой важный фактор при выборе автоламп – отсутствие возможности освещения «встречки». На это влияет такой параметр как размах освещения. Пучок света качественных автоламп направлен не к «горизонту» и прямо, а несколько ниже и правее (чтобы освещать ближнюю обочину). В случае с некондиционными изделиями нужное направление практически невозможно «отловить», значит, при использовании «левых» автоламп водители встречных машин наверняка будут «ослеплены», и кто знает, не станет ли это причиной серьезной аварии… Также известно, что поддельные автолампы не отличаются экономичностью. Только представьте, что всю ночь вы были в дороге, а генератору приходилось отдавать больше тока для питания электрооборудования, чем если бы на автомобиле стояли фирменные лампочки. Неудивительно, что после такой поездки генератор «прикажет долго жить», а силовые провода оплавятся… Вот и еще один аргумент в пользу качественных автоламп.
Качественные автомобильные лампы уж точно не подведут автолюбителей. К преимуществам подобных источников света относятся контроль качества при производстве, применение изготовителем новых технологий и широкий выбор изделий для каждой машины. Как мы уже говорили, от освещенности автомобиля напрямую зависит ваша безопасность на дороге. Зачем же ей пренебрегать?
Условно коробки передач можно разделить на два вида – те, с которыми нужный режим передачи тяги приходится выбирать вручную, и те, которые делают это самостоятельно. В последних задача водителя – указывать технике, заблокировать ли трансмиссию, двигаться вперед, назад, или перейти на «нейтраль» – то есть просто выбирать режимы P, R, N, D и другие. Для управления режимами привычной многим АКПП служит всего один рычаг (иногда – дополнительные клавиши). Но ведь и в машине с «вариатором» тот же самый рычаг! При этом не стоит думать, что эти совершенно разные коробки передач устроены сходным образом!
Принцип действия главного узла, который используется сейчас в CVT – Continuously variable transmission (постоянно изменяющейся трансмиссии), которую мы привыкли называть «вариатором», был описан… в 1490 году (!) знаменитым Леонардо да Винчи. А вот первые автомобили, в которых этот узел успешно применили, появился почти через 500 лет после этого – под известной сейчас «грузовой» маркой DAF когда-то производились и легковушки, и именно на одной из таких голландских моделей в 1958 году впервые в мире стал серийно применяться «вариатор». Со временем не только европейцы, но и японцы стали интересоваться этим оригинальным типом коробки передач, и когда в 1990 году в США в продаже появилась первая машина с CVT, ей стала именно японская Subaru Justy GL. Со временем CVT избавились от своих «детских болезней», и вот теперь очень часто автомобили с «вариаторами» вытесняют с первых мест в рейтингах продаж своих «автоматных» собратьев.
Задача любой коробки передач состоит в поддержании оборотов двигателя в том диапазоне, в котором езда окажется наиболее динамичной и экономичной, и, если «механика» и «автомат» постоянно переключают передачи, не давая двигателю выйти за пределы этой самой «зеленой» зоны, то «вариатор» позволяет вообще обходиться без передач. Поэтому нет рывков и толчков – переключений-то тоже нет! Это происходит благодаря постоянно изменяющимся при работе узлам. В зависимости от конструкции CVT может быть клиноременной, гидростатической или тороидной. Наиболее распространен первый тип. Основной узел клиноременного «вариатора» – два шкива и ремень, передающий вращение с ведущего шкива на ведомый. Расстояние между частями этих шкивов изменяется с помощью центробежной силы, гидравлического давления или натяжения пружин (назовем условно то, что заставляет расстояние между деталями изменяться, муфтой) в зависимости от условий движения. Если посмотреть на поперечное сечение шкива, мы увидим две плоскости, угол между которыми составляет примерно 40º. Между этими плоскостями вращается ремень в форме клина – такое сечение обеспечивает наибольшее трение и делает проскальзывание и потерю тяги невозможными. Когда муфта максимально увеличивает расстояние между частями шкивов, ремень «опускается» к наименьшему диаметру, и вал, на который насажен шкив, вращается быстро. Если же части шкива максимально сближены, ремень «выталкивается» на самый большой диаметр, и вращение вала наиболее замедленно.
Работа вариаторной трансмиссии на низких скоростях
Теперь перейдем к терминологии, связанной и «вариаторами». Ведущий шкив также называют входным – он связан с коленчатым валом двигателя и с его помощью энергия входит в трансмиссию, а ведомый вал именуют выходным – преобразованная им энергия передается к карданному валу или к приводам. Далее, расстояние между центром шкива и местом контакта желоба и ремня называется радиусом основания делительного конуса. Когда части шкива – конусы – расходятся, ремень опускается, и радиус основания делительного конуса уменьшается. Когда части шкива сходятся, ремень поднимается, и радиус основания делительного конуса увеличивается. Соотношение радиусов основания делительного конуса входного шкива к выходному и определяет передаточное число. Когда один шкив увеличивает радиус, другой уменьшает свой радиус, чтобы поддерживать натяжение ремня. Для поддержания оборотов двигателя в «зеленой» зоне параметры CVT могут оказаться абсолютно любыми – поэтому про «вариатор» и можно сказать, что число передач в нем равно бесконечности.
Работа вариаторной трансмиссии на высоких скоростях
Долгое время трансмиссии CVT не пользовались большой популярностью в связи с недолговечностью ремней – ведь даже самый прочный резиновый ремень в таком режиме долго не выдержит. Но в последнее время была найдена альтернатива – ремни металлические. В них тонкие пластины из высокопрочного металла скреплены рядами стальных лент, число которых обычно равно 9 или 12. Кроме увеличившейся в сравнении с резиной прочности, металлические ремни работают гораздо тише.
Менее популярным, чем клиноременный, является тороидный «вариатор». Принцип его действия точно такой же, как и в уже рассмотренной конструкции, но аналогом ремня являются ролики или колеса, которые могут перемещаться относительно двух дисков, находящихся на одной линии и являющихся аналогами шкивов. Перпендикулярно дискам вращаются ролики, но для плавного изменения передаточного отношения ролики могут параллельно проворачиваться вокруг своих осей. Иначе говоря, простой поворот роликов позволяет изменить передаточное число: если ролики касаются ведущего диска в наиболее узкой области (возле его центра), то с ведомым диском они соприкоснутся в самой широкой его части и передадут максимальный крутящий момент при минимальной скорости.
Наконец, рассмотрим «вариатор», принцип действия которого отличен от двух предыдущих. Главными элементами гидростатической CVT являются ведущий и ведомый гидростатический насосы, соединенные шлангами или трубками. Ведущий насос преобразует энергию вращения двигателя, получаемую от коленвала, в поток жидкости. Эта жидкость поступает во второй насос, который преобразует полученную энергию потока жидкости обратно во вращательное движение, но в уже совсем другое.
Итак, мы познакомились с тремя популярными конструкциями постоянно изменяющихся трансмиссий. Чтобы оценить преимущества «вариаторов», представим себе следующую картину: поставим рядом два одинаковых автомобиля, один из которых оснащен трансмиссией CVT, а второй – «автоматом», и устроим гонки по прямой, своеобразный драг-рейсинг. Старт с места машины проходят одновременно, но при этом обороты двигателя той, на которой установлен «вариатор», остаются на одной и той же отметке, а у второй они постоянно увеличиваются. В момент, когда АКПП переключает передачу, оснащенный им автомобиль оказывается на втором месте. Таким образом, мы получаем не только экономию топлива, но и прибавку в динамике. Если наша «гонка» продолжится на подъеме, заметим, что «автоматная» машина резко теряет в скорости в начале подъема – трансмиссия просто не успевает адаптироваться для получения наибольшего крутящего момента. И другой важный плюс «вариаторов» – лучшие экологические показатели. Наконец, ответим на вопрос любителей иногда переключать передачи вручную: если число передач – бесконечность, значит, возможности переключать их нет? Как и многие АКПП, некоторые трансмиссии CVT имеют фиксированные значения передаточных отношений и позволяют почувствовать себя гонщиком.
Кстати, в последнее время появились даже восьмиступенчатые «автоматы» – несмотря на дороговизну таких изделий, их создание целесообразно, ведь конструкторы таким образом стараются приблизить характеристики механизмов именно к «вариаторам». Но, наверное, динамические характеристики АКПП никогда не смогут быть сопоставимыми с таковыми постоянно изменяющихся трансмиссий. Зато «автоматы» более распространены. Пока что…
Главная передача – это набор шестерен (обычно две, но на некоторых машинах может быть и не одна пара). Ее задачи – увеличение крутящего момента, получаемого на выходе из коробки переключения передач и изменение направления вращения, которое удобнее назвать поворотом вращения (он требуется, когда двигатель и ведущая ось расположены не параллельно, а под углом в 900, как это сделано в автомобилях с продольным расположением силового агрегата). Основные требования к главной передаче – низкий шум работы шестерен, а также наличие запаса прочности и жесткости при минимальных размерах и массе.
Наиболее проста в изготовлении и обслуживании цилиндрическая главная передача. Она применяется, когда не требуется изменения направления вращения (обычно она используется на переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя). Цилиндрическая главная передача представляет из себя пару шестерен, нарезанных на цилиндрических поверхностях. При этом зубья ведущей шестерни, передавая усилие, не трутся об зубья ведомой, а «катаются» друг по другу/ поскольку профили зубьев шестерен не прямоугольные, а эвольвентные, то есть, округлые и они напоминают синусоиды. Таким образом, в цилиндрических главных передачах трение скольжения заменяется щадящим механизмы трением качения, которое отбирает гораздо меньше мощности. Зубья ведущей и ведомой шестерен нарезаны не перпендикулярно оси вращения, а под углом к ней, то есть, шестерни в цилиндрической главной паре косозубые, а значит, они гораздо надежнее простых прямозубых.
Если кроме увеличения крутящего момента требуется еще и поворот вращения, обычно используют гипоидные главные передачи, в которых ведущая и ведомая шестерни расположены перпендикулярно друг к другу, а зубья нарезаются на поверхностях, имеющих форму гиперболоидов вращения. Гипоидные главные передачи несколько десятков лет назад вытеснили из легкового автомобилестроения конические узлы, имеющие массу недостатков, и постепенно вытесняют эти надежные элементы из автомобилестроения грузового (у гипоидных главных передач есть три существенных недостатка: во первых, они требуют дорогостоящих конических подшипников, во-вторых, при ремонте очень сложно добиться точности работы, и в третьих, они нуждаются в дорогостоящем противозадирном масле – если в редуктор гипоидной главной передачи не залить специальное масло, при включении задней передачи шестерни работают в «опасном» для себя режиме).
Если на автомобиле установлена гипоидная главная передача, она обычно одинарная, то есть, представляющая собой пару шестерен. А вот цилиндрические главные передачи нередко делают двойными – эти узлы изменяют крутящий момент в два этапа. Ведомая шестерня первой пары приводит в движение находящуюся с ней на одном валу ведущую шестерню второй пары, которая вращает свою ведомую деталь, непосредственно работающую с дифференциалом (об этом механизме – далее). Не следует путать двойные главные передачи с двухступенчатыми.
Вот и упомянут дифференциал – узел, который, получая вращение, преобразованное главной передачей, распределяет его между колесами. Зачем это нужно? Рассмотрим пример езды без него: заставим автомобиль поворачивать так, чтобы колеса отклонялись от прямолинейного движения одинаково, при этом они будут получать и одинаковое вращение. Известно, что колесо, находящееся на внутреннем радиусе поворота, проходит меньший путь, чем колесо, идущее по внешней (то есть, большей) траектории. Если же колеса получают одинаковое вращение, они вынуждены проходить одинаковое расстояние. Для переднеприводной машины это означает невозможность повернуть – съезжать с прямой придется «рывками» рулевого колеса. Если же ведущая ось задняя, колесо с внутренней стороны поворота будет пробуксовывать, ухудшая управляемость и приводя к ускоренному износу протектора. А дифференциал служит именно для получения разных угловых скоростей на ведущих колесах.
Межколесные дифференциалы называются симметричными, так как всегда распределяют крутящий момент поровну (при прямолинейном движении). Из чего же состоит дифференциал? Классический узел (то есть, не оснащенный блокировками) получает крутящий момент от ведомой шестерни главной передачи, и его конические шестерни (сателлиты) передают вращение шестерням полуосей. Когда автомобиль движется по прямой, сателлиты дифференциала не вращаются, а в случае начала поворота они приходят во вращение и перераспределяют крутящий момент. Но мы назвали такой дифференциал классическим и сказали о полуосях. Полуоси вращают ведущие колеса в том случае, когда подвеска зависимая, а при наличии независимой подвески полуоси заменяют карданными шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС). А кроме конических, массово также применяют цилиндрические и планетарные дифференциалы. Последние используют только в качестве межосевых, а цилиндрические изделия могут быть и межколесными.
Теперь о блокировках дифференциала – какой она бывает и почему без нее можно забуксовать даже на самом небольшом обледеневшем участке. Дифференциал работает так, что если одно из колес неподвижно, то второе вращается с частотой, вдвое большей, чем должно быть. Если одно из двух ведущих колес попадает на скользкий участок дороги (мокрый асфальт, лед, небольшая масляная лужа на автостоянке), сопротивление его вращению резко падает, уменьшается и сцепление с дорогой, а значит, колесо не в состоянии иметь необходимую силу тяги. Такое колесо начнет быстрее вращаться и пробуксовывать, в то время, как другое ведущее колесо, имеющее достаточное сцепление с дорогой, будет вращаться медленнее, потому что дифференциал передаст ему меньшую часть крутящего момента от главной передачи. Если сопротивление движению автомобиля превысит силу тяги у небуксующего колеса, то машина не сможет двигаться. Частота вращения буксующего колеса резко возрастет, а второе колесо остановится. Возникнет буксование автомобиля. Попытка водителя повысить силу тяги на колесах за счет увеличения подачи топлива приведет только к увеличению частоты вращения одного из колес. В этом и состоит основной недостаток дифференциалов без блокировок. Как же можно решить проблему? Повышенное внутреннее трение лежит в основе принципа действия самоблокирующихся дифференциалов. Простой конический дифференциал легко превратить в самоблокирующийся с помощью комплекта фрикционных шайб. Если же вместо шайб использовать электромагнитную фрикционную муфту, можно получить принудительную блокировку. Смысл блокировки сводится к жесткому соединению одной из полуосевых шестерен с корпусом дифференциала. Именно блокировка позволяет передать крутящий момент колесу, находящемуся на твердой поверхности.
Принудительные блокировки – удел серьезных внедорожников. Но водителям таких машин не стоит забывать о выключении блокировки после преодоления тяжелого участка пути – срок службы покрышек при долговременной езде с заблокированным дифференциалом резко сокращается, а самое главное – это возрастание нагрузки на ведущие оси и рулевое управление.
Так в общих чертах выглядит конструкция и принцип работы главной передачи и дифференциала. Об остальных деталях и механизмах автомобиля – тех, которые мы еще не рассматривали, в следующих номерах журнала AG.
Сразу напрашивается вопрос: «Зачем и когда лучше всего менять шины с летних на зимние?» Зимние шины кардинально отличаются от летних составом резинотехнической смеси. Они намного мягче, а протектор выше и имеет другой рисунок. Летняя шина тормозит лучше зимней, но только на сухом асфальте. А малейшая изморось превращает летние автошины в «лыжи», и, как следствие, тормозной путь увеличивается в несколько раз, что доказано многочисленными испытаниями. Также хочется обратить внимание на то, что шине необходима обкатка. Из-за технологической особенности на протекторе остается техническая пленка, и поэтому до обкатки свойства протектора не соответствует заявленным производителем. Первые 200-300 км рекомендуемая скорость не должна превышать 60-70 км/час, не следует резко тормозить и газовать. К тому же заранее покупать зимние автошины удобнее и выгоднее, т.к. чем ближе начало сезона, тем длиннее очереди в магазинах и выше цены.
Теперь поговорим о производителях зимних автошин. При современном изобилии торговых марок и моделей разобраться в них достаточно сложно. Поэтому, чтобы упростить этот процесс, основных производителей можно условно разделить на 3 группы.
К первой группе относятся компании, которые применяют премиальное ценообразование – помимо собственной стоимости в цену шин закладывается еще большие расходы на рекламу и стоимость бренда. Плюс это определенный маркетинговый ход: самое лучшее, по мнению потребителей, – всегда самое дорогое. Примеры таких компаний: Michelin, Bridgestone и Nokian.
Производители второй группы не могут позволить себе премиальное ценообразование в связи с недостаточной известностью на рынке и ограниченным бюджетом для различного рода рекламных продвижений. Они делают ставку на рациональный выбор потребителей и считают, что хороший товар всегда найдет своего покупателя. В качестве примера можно привести автошины Toyo, Yokohama и Hankook – оптимальное соотношение цены и качества.
К третьей группе относятся такие компании, как, например, Maxxis, Nankang и Federal. Они отличается относительно невысокой ценой, но и технические характеристики шин уступают шинам производителей первых двух групп.
Что касается автошин российских производителей, они, к сожалению, потеряли свою привлекательность для потребителей в связи с тем, что цены на них довольно высокие, а качество оставляет желать лучшего.
Многие дальневосточные покупатели отдают предпочтение японским шинам б/у. Эти шины поступают с внутреннего рынка Японии и отличаются хорошим качеством даже после пробега по Стране восходящего солнца. Но не стоит забывать, что при приобретении б/у шин присутствует элемент покупки «кота в мешке». Простому потребителю сложно определить «возраст» шины, а ведь после 5-7 лет происходит старение шины и ухудшаются ее эксплуатационные свойства. Еще необходимо обращать внимание на остаток протектора: износ зимней автошины не должен превышать 30%. Впрочем, при правильном выборе, шина б/у из Японии лучше новых отечественных и китайских шин.
В настоящее время, в условиях жесточайшей конкуренции в мире бизнеса не стоит забывать и о существовании подделок! Основным поставщиком «контрафакта» является, конечно, Китай. Внешне поддельные шины абсолютно идентичны оригиналам известных брендов. Обычно цена на подделки существенно ниже, но и качество соответствующее (состав смеси, качество корда и других, необходимых для изготовления шин, материалов оставляет желать лучшего). Шина, изготовленная из некачественных материалов, может попросту взорваться при движении. Если такое произойдет на скорости хотя бы 60 км/ч, удержать автомобиль на дороге будет очень тяжело. В качестве рекомендации можно посоветовать выбирать шины в известных магазинах города, которые дорожат своей репутацией, и где не возникнет сомнений в источнике происхождения шин. Не стесняйтесь, спрашивайте сертификаты, узнавайте, является ли магазин, в котором Вы собираетесь покупать шины, официальным представителем торговой марки. В общем, будьте бдительны! Опасайтесь подделок!!!
Еще один немаловажный показатель при покупке автошин – это цена. Обращаем внимание читателей на тот факт, что в этом сезоне все производители шин объявили о повышении цен на свою продукцию. Это связано с подорожанием каучука и стали. К началу сезона розничные цены могут подняться до 30%.
И напоследок пару слов о сервисном обслуживании, которое играет немаловажную роль при эксплуатации шин. Установка шин, балансировка колес, контроль диска, давление в шинах – все это влияет на безопасность движения. Например, при неправильной установке и балансировке шины, ее легко можно испортить. При повреждении корда – снаружи не будет видно никаких дефектов, но при эксплуатации на колесе не исключено появление грыжи, может постоянно выходить воздух, случается, такая шина взрывается при движении на скорости. Часто в придорожных мастерских установлено дешевое или старое, изношенное оборудование, и не соблюдаются технологические процессы шиномонтажа. В таких случаях есть большая вероятность повредить диски или шины. Поэтому обращайте внимание на состояние участка шиномонтажа. Делайте выбор в пользу опрятных участков. Обращайте внимание на качество оборудования и внешний вид специалистов.
Удачи Вам на дорогах!
В XIX веке в Европе стали работать над созданием двигателя внутреннего сгорания. Многолетние усилия ученых и инженеров увенчались успехом. 9 мая 1876 года немец Николаус Август Отто запатентовал двигатель, оказавшийся настолько удачным, что без изменений выпускался 10 лет и был растиражирован более чем в 30 000 экземплярах. Дальнейшее совершенствование классических бензиновых моторов шло до 30-х годов прошлого века, когда они приобрели те черты, которые почти без изменений сохранились до нынешних дней. Из каких же важнейших деталей состоят эти двигатели?
Основой любого мотора, работающего на жидком топливе, считается блок цилиндров – массивная деталь, обычно отливаемая из чугуна или алюминия. Классической схемой считается отливка поверхностей цилиндров – рабочих полостей – или гильз вместе с остальной частью блока. К основе силового агрегата крепятся головка блока, коробка передач и другие агрегаты, а внутри устанавливаются поршневая группа и кривошипно-шатунный механизм. Основной причиной замены или ремонта узла считается естественный износ поверхности цилиндров. Также поломки могут быть вызваны плохим качеством масла или работой «движка» без него. Поскольку внутри блока цилиндров проходят каналы системы охлаждения, за температурой и уровнем антифриза нужно следить регулярно.
Над блоком цилиндров бензинового двигателя расположена его головка (ГБЦ), соединенная с деталями газораспределительного механизма. ГРМ – это механизм распределения впуска топливной смеси и выпуска отработавших газов, то есть именно его составляющие отвечают за своевременное поступление горючего в цилиндры и выхлоп. Основным элементом является распределительный вал, с помощью которого открываются и закрываются клапаны – впускные и выпускные. От кулачков распредвала к штангам механизма усилие передается толкателями, в свою очередь, штанги передают усилие к коромыслам, а последнее звено в этой сложной цепи – клапан. Нормальная работа мотора зависит от синхронизации вращения распредвала с вращением коленчатого вала при помощи ремня, или в большинстве случаев, цепи ГРМ. Существуют три варианта механизмов с изменяемыми для улучшения характеристик мотора фазами газораспределения – это известные на Дальнем Востоке VTEC от компании Honda и VVT-i от Toyota, а также Valvetronic концерна BMW. В зависимости от количества распредвалов в головке блока (один или два), различают механизмы SOHC и DOHC соответственно. Предотвратить выход двигателя из строя поможет своевременная замена цепи, а также иногда полезно слушать звук выхлопа своей машины – при нормальной температуре охлаждающей жидкости перебои в работе – верный признак износа деталей механизма.
Элементы системы охлаждения 4-цилиндрового двигателя
Благодаря двигателю внутреннего сгорания, тепловая энергия, выделяющаяся при сжигании топливной смеси, преобразуется в механическую, что позволяет автомобилю двигаться. При сгорании топлива возрастает давление в цилиндре, и поршень, представляющий собой «стакан», с которым соединен поршневой палец, перемещается вниз. Для предотвращения попадания масла в камеру сгорания служат маслосъемные кольца, а утечку горючего в систему смазки останавливают компрессионные кольца. Износ поршневых колец часто становится причиной повреждения стенок цилиндра, повышенного расхода масла и бензина. Для соединения поршня с коленвалом применяют шатуны, при сгорании паров топлива они передают энергию на вал, а при трех других тактах рабочего цикла с их помощью поршень переходит в нужное положение. Наконец, посредством коленчатого вала и маховика, поступательное движение элементов механизма преобразуется во вращательное. Кроме того, ремни, идущие от вала, приводят в движение и систему охлаждения, и генератор, а на некоторых автомобилях – еще и кондиционер.
Теперь о системах смазки и охлаждения, от которых зависит жизнеспособность двигателя. Без системы охлаждения невозможна работа мотора – менее половины энергии, получаемой при сгорании топлива, идет на совершение полезной работы, а остальная ее часть расходуется в виде тепловых потерь, и без своевременного отвода тепла двигатель может быстро выйти из строя. Обычно система охлаждения состоит из насоса (помпы), радиатора, вентилятора, расширительного бачка, рубашки (то есть протоков и каналов в блоке двигателя и его головки), а так же радиатора и вентилятора отопителя. Насос охлаждающей жидкости обеспечивает постоянную циркуляцию антифриза в системе: при прогреве – только через блок и головку, а при высокой температуре – включая радиатор. За режимы работы отвечает термостат, при его неисправности силовой агрегат перегревается или наоборот получает слишком холодную жидкость.
Последствия перегрева мотора могут быть непредсказуемыми, например, головку блока может «повести», а блок даже может треснуть. В этом плане довольно опасными считаются моторы с воздушным охлаждением, которое применяется все реже. Большое распространение такие силовые агрегаты получили на мотоциклах, а раньше применялись и на микролитражках. Качество их работы напрямую зависит от температуры воздуха «за бортом», то есть если на улице жарко – охлаждение минимально, и существует угроза поломки, а когда слишком холодно – непрогретый мотор работает с перебоями (если, конечно, заведется). Задачей системы смазки является подача моторного масла к трущимся деталям двигателя, частичного их охлаждения (на некоторых автомобилях используется даже масляный радиатор), унос частиц мелких примесей, а также очистка масла. Масло образовывает тончайшую и прочнейшую пленку на поверхности трущихся деталей и предотвращает прямой контакт их микронеровностей друг с другом.
Отличительными чертами бензинового мотора являются система зажигания и устройство, подающее в цилиндры смесь бензина и воздуха, в нашем случае это система электронного впрыска топлива. Впрыск, который также называется распределенным, заменил не экологичные и требующие ухода карбюраторы, которые появились еще в конце XIX века (их конструкция устарела, и рассматривать ее не будем). Инжекторный двигатель получает воздух через воздушный фильтр, а топливо – через насос высокого давления. Электроника определяет количество смеси, что положительно сказывается на расходе топлива.
На современных автомобилях применяется так называемая батарейная система зажигания, то есть та, которая получает электрический ток от внешнего источника – от аккумулятора при запуске мотора или от генератора в движении. Катушка зажигания представляет собой импульсный трансформатор, преобразующий напряжение в бортовой сети (12 или 24В) в высоковольтные импульсы для подачи тока к свечам (при работе двигателя напряжение в высоковольтной части электропроводки колеблется от 3 до 30 тысяч вольт). Для обслуживания нескольких цилиндров используется либо распределитель зажигания, либо несколько катушек, каждая из которых подведена к одной свече или к их паре. Задачей свечи является подача искры в нужное время, которое называют моментом зажигания.
Применяемые на современных автомобилях ДВС относятся к четырехтактным. Их рабочий цикл состоит из 4 операций, или тактов.
I такт (впуск). Поршень движется от верхней мертвой точки (в.м.т., крайнего положения) к нижней (н.м.т., другому крайнему положению). Через открытый впускной клапан из впускного газопровода в цилиндр засасывается свежий заряд горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха, который смешивается с остаточными отработавшими газами и образует рабочую смесь. Содержание выхлопных газов не превышает 20%, а если бы их не было, сгорание топлива происходило бы чересчур резко, такой процесс называется детонацией.
II такт (сжатие). Поршень возвращается в крайнее верхнее положение, оба клапана закрыты. Смесь сжимается, давление растет, и ее температура повышается до 200 — 400ºС.
III такт (рабочий ход). В конце сжатия возникает искровой разряд, топливо сгорает при температуре 1600 — 2200?С и давление в цилиндре резко возрастает, газы, образовавшиеся при сгорании топливной смеси расширяются, возвращая поршень в н.м.т., в результате чего энергия, полученная при сгорании, преобразовывается в полезную механическую работу.
IV такт (выпуск, или выхлоп). При открытом выпускном клапане поршень движется вверх, выталкивая отработавшие газы в атмосферу. На современных двигателях в выпускной трубопровод встроены каталитические нейтрализаторы, заметно снижающие количество выбросов в окружающую среду. За своевременное открытие и закрытие клапанов отвечает именно ГРМ, а подача искры в нужный момент зависит от четкой работы системы зажигания.
За один рабочий цикл (четыре такта) ДВС коленчатый вал совершает два оборота. В трех тактах из четырех движение поршня обеспечивается энергией, запасенной маховиком, который жестко соединен с коленвалом и представляет собой диск с массивным ободом. Маховик запасает энергию, необходимую для продолжения вращения вала вне времени рабочего хода, при этом скорость вращения заметно не меняется. Из-за этой особенности, в классических бензиновых моторах (также называемых двигателями Отто), маховик должен быть очень массивным. Кроме того, для обеспечения наилучших условий работы двигателя, все его цилиндры в каждый момент работы находятся в разных тактах рабочего цикла.
Главной характеристикой любого двигателя является коэффициент полезного действия (КПД), то есть цифра, указывающая какая часть энергии, выделенная при сгорании топлива, превращается в полезную работу. Максимальный КПД для наиболее совершенных бензиновых силовых агрегатов составляет 44%. Значит механизм, с помощью которого мы можем перемещаться на самые далекие расстояния, еще далек от идеала. Это дает стимул для развития техники и появления альтернативных источников энергии.
Из чего сделано масло
У потребителей распространены представления о делении моторного масла на минеральное, полусинтетическое и синтетическое. Специалисты масленщики-химики разделяют масла проще – на минеральные и синтетические. Если минеральное масло имеет какую-то часть добавленной синтетики (как в базовом масле, так и в пакете присадок), они уже называют его синтетическим. Некоторые производители автомобильных масел используют этот прием как маркетинговый ход – зачастую на банке с небольшим процентом синтетики красуется надпись Synthetic, Fully Synthetic и прочее (законом это не запрещено). Чисто синтетических масел в мире не так много – есть они лишь у нескольких крупных производителей, таких как, например, Castrol. Минеральные масла получают из нефтепродуктов путем перегонки. Главная проблема минеральных масел – «длинные» парафиновые молекулы, которыми их наградила природа-мать, поэтому минеральные масла быстро теряют свои свойства при эксплуатации. Минеральные масла – это побочный продукт при получении бензина и других видов топлива. Максимально улучшить минеральные масла позволяет технологический процесс гидрокрекинг (буквальный перевод – «водород-ломать»), позволяющий изменять парафиновую молекулу. В настоящее время чисто минеральных масел на рынке практически нет. Свойства свежего минерального масла (в аналогичном классе) могут очень незначительно отличаться от свойств синтетического. Но в процессе эксплуатации характеристики у минерального масла ухудшаются гораздо быстрее, чем у синтетического.
Наивысший уровень в производстве моторных масел – синтетическое масло. Его тоже получают из нефтепродуктов, но уже подвергая их химической обработке. В результате на выходе создаются молекулы с заданными свойствами – полиальфаолефины (ПАО). Масла, состоящие из ПАО, лишены проблем минеральных масел. Из-за особенностей технологии производство любого синтетического масла, такого как, скажем, Castrol EDGE SAE 0W-40, существенно дороже и сложнее, чем минерального. Однако синтетическое масло имеет преимущества при работе двигателя в холодных условиях, кроме того, оно более устойчиво к воздействию высоких температур. Благодаря лучшей текучести и прокачиваемости, снижению трения во время пуска и прогрева двигателя даже при отрицательных температурах экономится топливо, двигатель работает более эффективно, кроме того, увеличивается его ресурс. Получается, если двигатель эксплуатируется «жестко» (большие пробеги, короткие зимние поездки, движение в пробках, в глубоком снегу, в песке, грязи, практикуется буксировка трейлеров, езда с малой и большой скоростью, если двигатель не отрегулирован или неисправен, т.е. льют инжекторы и форсунки, есть пропуски зажигания), альтернативы синтетике на данный момент времени не существует. И абсолютно неверно мнение, что в старый двигатель надо заливать масло попроще, подешевле, ведь это все равно, что кормить пожилого человека плохими продуктами и лечить какими придется лекарствами.
Производство высококачественных моторных масел требует больших затрат. Самым важным и дорогим этапом производства является испытание готовых образцов. Для этого строятся огромные лаборатории, закупается дорогостоящее оборудование, стенды для испытаний. Сastrol – одна из немногих компаний, имеющая лабораторную установку для производства и испытания товарной партии масла – 20 м3 (всем известно, если приготовить кастрюлю борща – он будет вкусный, но если варить по тому же рецепту в большом котле – неизвестно, что получится). Серьезные автомобильные корпорации и производители масел разрабатывают двигатели и масла совместно, заключая между собой стратегические соглашения, и рекомендуют автовладельцам заливать именно эти масла. С Castrol, например, заключили соглашения BMW, Jaguar, Land Rover, Volvo, Audi, Aston Martin, Honda, Ford, а также альянс Renault-Nissan. Поэтому на маслозаливных крышках этих автомобилей есть надпись «Castrol» (такие крышки есть только с логотипом Castrol).
Обычно автопроизводитель указывает просто минимальные требования к маслу. В процессе эксплуатации в любом масле накапливаются соединения, образующиеся из его компонентов в условиях высоких или низких температур работающего двигателя, а также продукты сгорания топлива и прочее. Когда этих примесей накапливается достаточно много, масло становится непригодным. В идеале следовало бы контролировать изменения свойств работающего масла в динамике, чтобы заменить его не раньше и не позже, а именно в тот момент, когда использовать его стало нельзя. К сожалению, на большинстве использующихся сейчас транспортных средств нет никаких приборов, способных выполнять такую функцию, и замену масла производят в зависимости от пробега в соответствии с рекомендациями производителя автомобиля, поэтому очень важно применять материалы с запасом рабочих свойств выше минимальных (запас карман не тянет). Также надо помнить – в дорожных пробках, к примеру, двигатель работает на холостых оборотах, что для моторного масла гораздо хуже, чем работа в режиме умеренной нагрузки и средних скоростей. Получается – пробег нулевой, а масло изнашивается. Так что лучше сменить масло немного раньше, чем предписано, а уж про то, чтобы ездить на исчерпавшем свой ресурс продукте, и говорить не приходится. Сроки замены масла и уровень его качества предписывает только производитель автомобилей. Сейчас некоторые европейские производители грузовых автомобилей снабжают свои двигатели датчиками, определяющими кислотно-щелочные, вязкостные, температурные и прочие свойства масла непосредственно на эксплуатируемой технике. Благодаря этому они контролируют состояние масла в любой момент времени, и, как только характеристики масла выходят за допустимые пределы, становится очевидной необходимость его замены. В Европе на наиболее перспективных моделях автотехники, соответствующих требованиям Евро-4, уже сейчас в выхлопной системе устанавливают сажевые фильтры DPF и системы селективного каталитического восстановления SCR. Жесткие экологические требования и новые конструкции автомобилей послужили причиной для создания нового европейского класса масел – ACEA C1,C2,C3. Castrol уже выпустил такие масла – Castrol Magnatec 5W-30 C3, Magnateс 5W-40 C3. При применении обычных масел (не С3) дорогостоящие системы DPF, SCR выходят из строя, и двигатель переходит в аварийный режим, позволяющий двигаться автомобилю со скоростью не более 60 км/ч.
Как работает масло
Моторное масло способствует эффективной работе двигателя и является главной его деталью, так как в шатунном подшипнике масло играет роль тела качения, которое в обычном подшипнике осуществляют ролики и шарики. При отсутствии масляного клина двигатель немедленно выходит из строя. При этом важно иметь заданную вязкость, которая долго не меняется. Масло выполняет множество важных функций, основными из которых является смазка и охлаждение.
Трение связано с любым механическим движением. В автомобильном двигателе оно нежелательно и должно быть снижено – энергии сжигаемого топлива предназначено тратиться на движение, а не на преодоление трения. Снижение трения способствует также увеличению ресурса работающих деталей и снижению расхода топлива. При граничном трении работающие без смазки, соприкасающиеся металлические поверхности быстро изнашиваются, происходит их разрушение с накоплением микроскопических металлических осколков на границе соприкосновения и нагрев до экстремально высоких температур (вплоть до сваривания деталей). Ведь на любой, даже тщательнейшим образом отшлифованной поверхности есть микроскопические выступы и неровности, величина которых зависит от класса обработки детали. Гидродинамическое трение (масляный клин) – идеальные условия для работы соприкасающихся поверхностей. В этих условиях между работающими деталями имеется защитный слой смазки. Необходимые условия для этого вида трения – соответствующая скорость и вязкость масла. Однако довольно часто встречается так называемое смешанное трение – промежуточное между граничным и гидродинамическим. Здесь моторное масло находится в сложных условиях, особенно в момент пуска двигателя. Его задача – обеспечивать защитный смазочный слой, сводя к минимуму трение и износ. Масляная пленка между цилиндром и поршнем, кроме того, должна выдерживать гигантское давление, создаваемое в камере сгорания при взрыве топливной смеси и при контакте кулачка распредвала с клапаном.
Моторное масло, кроме снижения трения, охлаждает работающие детали – это единственный агент, имеющий возможность отвести тепло от поршня и поршневых колец. К примеру, для форсированных моторов требуется дополнительное охлаждение путем впрыска масла через специальные каналы на днище поршня, а для охлаждения самого масла используются дополнительные масляные радиаторы.
В работе масла в двигателе огромную роль играет вязкость. Эта характеристика находится в сильной зависимости от температуры, что особенно важно в холодный период года. Сегодня вязкость моторного масла – любого, как минерального, так и синтетического – классифицируется по международной системе SAE J300. Самый низкий класс вязкости – SAE 0W, тогда как максимальный – SAE 60. Практически везде используются масла, предназначенные для круглогодичного использования, перекрывающие несколько классов вязкости. Их рабочий диапазон определяется двумя цифрами после букв SAE. К примеру, всесезонное масло Castrol EDGE SAE 0W-40 работает при пуске холодного двигателя, как SAE 0W, а при прогретом до рабочей температуры двигателе – как SAE 40. Оно позволяет не думать о запуске двигателя при температурах ниже 0º С, одновременно обеспечивая оптимальное смазывание деталей при экстремально высоких температурах. Практически вязкость масел, скажем, Castrol Magnatec SAE 10W-40, Castrol Magnatec SAE 5W-40,Castrol EDGE 0W-40, одинакова – ведь она характеризуется в данном случае цифрой 40. А вот пусковая температура, то есть минимальная температура, при которой эти масла обеспечивают бесперебойный запуск двигателя, характеризуется первой цифрой – то есть 10W, 5W и 0W соответственно. Понятно, что в таком режиме, даже в условиях очень сильного мороза двигатель работает 2-3 минуты, то есть до тех пор, пока не прогреется.
Масло базовое и присадки
Все имеющиеся сегодня в продаже всесезонные масла состоят из базового масла и добавленных в него присадок (их состав задает цвет свежего масла, цвет масла не стандартизирован и никак не говорит о качестве масла), улучшающих и дополняющих свойства базового масла. Одной из таких присадок являются так называемые загустители, добавляемые в базовое масло, свойства которого приблизительно соответствуют указываемому на готовом продукте низкому классу вязкости SAE. Загустители – самые быстро изнашиваемые присадки, поэтому, чем их меньше, тем масла стабильнее. Понятно, что для масла SAE50, 60 загустителей надо больше, чем для масла SAE 20, 30, 40. Поэтому сильно загущенные масла приходится чаще менять. Молекулы загустителей при низких температурах находятся как бы в скрученном в клубок состоянии и мало влияют на вязкость. При повышении температуры они расправляются, увеличиваются в объеме и, таким образом, в значительной степени компенсируют потерю вязкости базового масла в этих условиях. Еще одной присадкой современных масел являются дисперсанты. Дело в том, что в моторное масло неизбежно попадают продукты сгорания бензиновых или дизельных двигателей, остатки несгоревшего топлива, сажа; накапливаются в нем и продукты, образующиеся при старении самого масла. Дисперсанты препятствуют слипанию продуктов окисления, образованию шлама и осаждению смол на поверхности деталей, поддерживая коллоидные частицы во взвешенном состоянии до следующей замены масла. Имеются и присадки, обеспечивающие чистоту двигателя, – это детергенты – своеобразный «cтиральный порошок» для двигателя. Они, к примеру, нейтрализуют продукты окисления, образующиеся во время холодного пуска двигателя, а также предотвращают залипание поршневых колец. Присадкой являются и антиоксиданты, замедляющие процессы старения масла. При старении масла в нем протекают окислительные процессы с образованием отложений и шламов. Антиоксиданты нейтрализуют их в течение всего срока службы масла.
В среднем масло, заливаемое в двигатели, на три четверти состоит из базового масла и на одну четверть из присадок (т.е. в четырехлитровой канистре 3 литра – база, а 1 литр – это присадки, где около 80 процентов – примерно 800 мл – моющие и дисперсанты). Поэтому, если двигатель внутри сильно загрязнен шламами в результате неправильной эксплуатации, при применении некачественного масла или топлива специалисты Сastrol предписывают срочную замену масла на свежее качественное и уменьшение следующего срока замены. Необходимо помнить – очень важно поддерживать двигатель в чистоте, так как полностью отмыть его изнутри без разборки невозможно. Все пропорции масла профессионалы еще на стадии разработки нового продукта выверяют в лабораториях, оборудованных по последнему слову в науке, и тщательно тестируют. Благодаря этому удается создавать продукты, показатели которых не только соответствуют принятым международным стандартам API, ACEA, но и превосходят их, а в ряде случаев даже весьма существенно. Любое изменение соотношений компонентов из-за эффекта синергии (эффект синергетический – при смешивании разных веществ их свойства могут усиливаться или ослабевать) может драматическим образом изменить свойства масла даже в отношении тех характеристик, к которым добавляемая присадка, казалось бы, никакого отношения не имеет. В связи с этим никаких дополнительных присадок заливать в уже готовое масло производители категорически не рекомендуют. Маслу и так предстоит серьезная борьба с негативными процессами при эксплуатации, и нет необходимости нагружать его дополнительной работой. Более того, в случае, когда потребитель решил провести эксперимент на своем автомобиле и на свой страх и риск долил в масло какую-то присадку, производитель снимает свою гарантию на свойства продукта – ведь неизвестно, как добавляемые компоненты присадки будут взаимодействовать с уже имеющимися в масле веществами и как изменятся их характеристики. При этом понятно, что любые масла можно смешивать – это самые родственные вещества. Главное, делать это при необходимости и подбирать масла аналогичных классификаций.
Серьезные производители выпускают масла, адаптированные к условиям региона. Также осуществляется контроль качества каждой партии выпускаемого масла, что делает не каждый производитель. Иначе говоря, качественное масло, предназначенное для Америки или Японии, непригодно для России, даже если оно заливается в один и тот же автомобиль. В автомобиль, эксплуатирующийся в России, необходимо заливать масло, предназначенное для российского рынка. Ведь при производстве масла учитываются не только климатические условия, но и дорожные и прочие характеристики региона. Скажем, наш бензин сильно отличается от японского, так как производится из более «грязных» сортов нефти (других нет) плюс старые технологии и заводы. А о том, что топливные характеристики чрезвычайно важны для работы масла, можно не говорить. Также очевидны различия в запыленности между нашими дорогами и японскими, да есть и масса других различий…
Приятели рассказали Виктору, что уже консультировались с самыми разными специалистами, но те только разводили руками… «Прямо какие-то заколдованные машины получились!» – в сердцах заметил владелец одного из авто, но Виктор, сам владелец крупного автосервиса, а в прошлом механик с большим стажем работы, похоже, догадался, в чем причины связанных с машинами неприятностей, и пригласил соседей по парковке на «экскурсию» в свой сервис… Мало кто из автомобилистов обращает внимание на состояние и сроки замены таких элементов как воздушный, топливный и салонный фильтры. И уж тем более при покупке новых «расходников» мы обычно берем первые попавшиеся подходящие по каталогу изделия. А зря! Оказывается, беды соседей Виктора по парковке были связаны именно с фильтрами. Владелец автосервиса мог бы рассказать о корнях проблем «на пальцах», но, чтобы автолюбители узнали обо всей серьезности ситуации и возможных последствиях установки некачественных фильтрующих элементов, лучше было показать все на наглядных примерах. Виктор дорожит своими клиентами, и поэтому в своей работе пользуется услугами крупной зарубежной компании-изготовителя фильтрующих элементов. В случае с масляными фильтрами, «пособиями» оказались загубленные автолюбителями двигатели, которые в одном из крупнейших в городе автосервисов специально сохраняют в назидание новым клиентам. «Видите, как у нас чисто? Без этого нормально работать невозможно!», – отметил эксперт, и после того, как увидел их оценивающие взгляды, продолжил: «Вот и в любом двигателе, современном или не очень передовом, отсутствие посторонних частиц является залогом продолжительной и устойчивой работы, и масляный фильтр здесь играет одну из первых ролей». Конечно, от качества масла и интервалов между его заменами зависит многое, но нагар, лаки, мельчайшие частицы металла и прочее без масляного фильтра просто «гуляли» бы по «сердцу» автомобиля. К чему это приводит, автомобилисты смогли увидеть на разукомплектованных моторах, расставленных вдоль стены сервиса: огромные задиры на зеркалах цилиндров, забитые отложениями масляные каналы и даже трещина в головке одного из блоков явились результатом использования некачественных фильтров.
Масляные фильтры, Германия
А возле двигателей на полочках собралась целая «коллекция» некондиционных изделий, собранная Виктором. В одном из некачественных фильтров отсутствует перепускной клапан, который должен обеспечивать движение масла при засорении фильтрующего элемента и не допускать масляного голодания. Другой забракованный экспертом «расходник» отличается малой площадью фильтрующего элемента, в результате чего такое изделие уж точно долго не прослужит, а если масло вовремя не сменить, так еще и «прикончит» силовой агрегат. Третий масляный фильтр, который механики сервиса между собой прозвали «решетом», вообще исполнял свои обязанности только на рекламном слогане на упаковке, ведь он пропускал частицы размером более 50 микрон, что не соответствует мировым стандартам. Минус четвертого забракованного изделия неспециалисту обнаружить крайне сложно, но минус этот очень важен: противодренажный клапан фильтра не держит масло, и при стоянке оно стекает в поддон, а когда двигатель вновь «оживает», наступает короткий период «масляного голодания». У некачественных масляных фильтров существует и масса других недостатков, может быть, не так отрицательно сказывающихся на ресурсе двигателя, но приводящих к повышенному расходу масла, его перегреву и прочему. Как не «нарваться» на такие забракованные специалистами фильтры? Ответ прост: пользоваться изделиями хорошо зарекомендовавшей себя марки. Хорошие и современные масляные фильтры рассчитаны на длительный срок эксплуатации и идеально подходят для двигателей с большим пробегом и моторов, работающих на качественном синтетическом масле. В самом деле, зачем переплачивать за хорошее моторное масло, зная, что некачественный фильтр прослужит гораздо меньше самого смазочного материала?
Топливные фильтры
Рассказав о важности таких элементов как масляные фильтры, Виктор обратил внимание своих знакомых-автомобилистов на значимость других фильтров, топливных. Если фильтрующий элемент не отличается качеством, посторонние частицы будут поступать из бака в систему питания, постепенно приводя ее в негодность, а если производитель сэкономил на полезной площади элемента, фильтр не будет отличаться достойным ресурсом. Результат один: вышедшие из строя форсунки дизельных двигателей, заклинившие топливные насосы и даже неремонтопригодные топливные системы в сборе автомобилисты смогли увидеть на стенде автосервиса. Напоследок Виктор рассказал знакомым о случае, когда по вине топливного фильтра без резинового уплотнения на входе горючее стало подтекать, и однажды под капотом случился пожар. Для автомобиля последствия оказались фатальными… Чтобы избежать подобных случаев и предотвратить повышенный расход топлива, специалисты обращают внимание автолюбителей на необходимость использования проверенных фильтров. Благодаря высокой культуре производства и применению качественных материалов, достойные фильтрующие элементы от именитых компаний обладают высокой тонкостью отсева посторонних частиц и способствуют снижению расхода топлива и уменьшают выбросы вредных веществ в атмосферу.
Воздушный фильтр
На расход топлива в большой степени влияет и состояние воздушного фильтра. У некачественных изделий проявляются и уже знакомые нам недостатки, такие как недостаточный отсев мелких частиц и малая площадь элемента, и довольно специфические минусы: части бумажного фильтрующего элемента у некондиционного «расходника» слипаются, ухудшая таким образом поступление воздуха в топливную систему и приводя к повышению расхода горючего (помните, какая проблема возникла у одного из знакомых Виктора?). А если размер корпуса воздушного фильтра отличается от требуемого даже на 1-2 миллиметра, можно смело утверждать, что с топливом смешается именно неочищенный воздух, и это отрицательно скажется на ресурсе «сердца» автомобиля. Во многих современных фильтрах складки бумажных частей фиксируются между собой не под воздействием высокой температуры, а под давлением воздуха, что исключает возможное слипание складок элемента. Было установлено, что изготовленный с использованием новой технологии воздушный фильтр служит на 10% дольше классических «расходников». Когда придете в магазин за новым «воздушником», не поленитесь спросить у продавца о технологии изготовления товара. Итак, причина повышенного расхода топлива в автомобиле одного из знакомых Виктора установлена. Отчего же у супруги второго приятеля случались приступы аллергии при езде в машине с закрытыми стеклами? Оказывается, и здесь дело в фильтре. В салонном фильтре. Когда эксперт спросил своего знакомого, давно ли тот менял этот элемент, и на изделие какого производителя была сделана замена, то получил в ответ лишь задумчивый взгляд собеседника и пожимание плечами. А ведь и салонный фильтр мелочью назвать никак нельзя! При использовании некачественных «расходников» у водителя может наблюдаться повышенная утомляемость, а интерьер авто приходится часто очищать от пыли. Причина кроется в плохом качестве отсева фильтрующего элемента. Фильтр будет служить слишком мало при малой полезной площади элемента. Наконец, если габариты «барьера» не соответствуют требуемым, воздух начнет поступать в салон в обход фильтра.
Салонные фильтры
Современные фильтры делятся на три группы. Первые (их принято называть стандартными) аналогичны тем, что устанавливают на автомобили на заводе, и они прекрасно справляются с любой дорожной пылью и сажей. Вторые – функциональные – также защищают от пыльцы, спор и бактерий. Они будут полезны водителям и пассажирам, страдающим аллергией или имеющим повышенную чувствительность к чистоте воздуха. Наконец, третья группа салонных фильтров – это функциональные и дезодорирующие элементы, иначе называемые угольными. Их фильтрующий элемент насыщен активированным углем, благодаря чему он отсеивает токсичные газы, азотистые и другие вредные вещества и не позволяет неприятным запахам проникнуть внутрь автомобиля. Автомобиль состоит из тысяч деталей. Разве можно считать хоть одну из них ничего не значащей? Нет, и уж тем более этого нельзя сказать о масляных, топливных, воздушных и салонных фильтрах, от которых во многом зависит состояние двигателя и других важных систем, а также самочувствие водителя и его пассажиров. О состоянии и интервалах между заменами фильтров забывать ни в коем случае нельзя, как нельзя забывать и о правильном подходе к выбору элементов.
…Спустя несколько дней, Виктор вновь увидел своих соседей по парковке. Оба были в хорошем настроении: автомобиль первого не только стал меньше «кушать», но и прибавил в динамике, а для второго очередная поездка с семьей на природу превратилась в настоящий праздник. Приятели поблагодарили «эксперта» за помощь и рассказали, что после проведенного им мастер-класса они тут же поменяли все фильтры в своих машинах на новые, качественные и долговечные. И всем советуют проделать то же самое!