Смесеобразовательный блог (bmwservice) wrote,
Смесеобразовательный блог
bmwservice

Эволюция надежности

            Иногда мы рассуждаем про "вечность" конструкции, механизма или узла: например - цепи. Какова же надежность цепи как конструктивного решения? Необходимо понимать, что сама цепь это еще далеко не все... Помимо самой железки, в механизме (узле) еще много на что есть посмотреть и чему там сломаться... Как рядом, так и около. Как связанного, так и не очень.

Году в 1992, BMW изобрела редчайшую вещь в своей новейшей истории: реально вечный механизм ГРМ для V-образника, с грамотно распределенной нагрузкой: привод, ведомые звезды и компенсирующая опора... Хотя нет. Не совсем так все было...

На самом деле, все это еще в конце 80-х произошло. Инженеры ничего не придумали лучше, как взять и скопировать схему у "обычного" рядного двигателя:


А вот несколькими годами позже, действительно был предложен подлинно новый и надежный ГРМ для ДВС нового поколения:


Эта "галочка" уже не смотрится так нелепо, как цепь перекинутая через развал блока (вот бред же). "Острое" натяжение в прогибе развала блока контролируется пустышкой - бегунком-звездочкой. Цепь применена роликовая, двурядная. Перестраховщики, короче.

Непросто представить, что могло бы произойти досадного с таким убойным механизмом (двойная роликовая, кстати, также используется у простых как танк двигателей автомобилей Maybach, да и вообще - у многих современных "Mercedes"). Про Maybach чуть было тоже не сказал "современных", подразумевая те, которых с нами нет уже года так два тому...).

Mercedes, кстати, нагородил даже больше цепной арматуры, также действуя по принципу "много не мало" (бегунок, кстати, тут нагружен балансирным валом, от чего и страдает):


Все это хорошо, конечно, но очевидны технологические минусы: шумно, громоздко, дорого - железа бренчит слишком много, технологически такую схему можно и нужно модернизировать дальше. Тем более, место под муфты газораспределения тоже потребуется.

BMW заметно модернизировала двигатель уже буквально через четыре года от выпуска М60:


Звездочку выкинули и теперь U-образная направляющая встречает цепь своей... тонкой пластиковой планкой:



Прогиб, разумеется, подспрямили. Пластик-пластиком, скольжение-скольжением, но там под 110-120 градусов постоянно... Металлические направляющие, как на двигателях 70-х, уже не ставили.

А вот в то время просто брали металл и демпфировали резиной - и это было почти вечно:


Для восторгающихся (или наоборот) хочу уточнить, что в переходное время также пробовали и чистый пластик, так что скажите спасибо, что еще не вот так сделали на V8, как на фото ниже. Отметте тенденцию - с течением времени пробуют вообще все, что можно попробовать в реальной экслуатации. И все это пробуют прямо на потребителе, а оставляют то, что недорого и худо-бедно прижилось. А может быть как раз и стоило пробовать совершенствовать цельные пластиковые конструкции, чем клепать тонкий пластик на металлическое основание, как это происходит до сих пор?! Кто знает...


В общем, что получили: если V8 и V12 первых поколений могли спокойно ездить >300.000 км, то отжиги на V8 с пластиковой направляющей, это почти что гарантированный отвал (растрескивание) планки к 100-150 тысячам и тряска двигателя по фазам. Попробуйте найти пробежный M62 без меняного механизма ГРМ...

Неоспоримо и то, что даже на "правильных" ГРМ с унифицированным приводом, как и у любой другой сложной конструкции, всегда может быть потенциальная проблема. Общая жесткая цепь подобна постоянно подключенному полному приводу на асфальте - там же резину довольно быстро съедает - а тут вроде бы тоже ест, но уже металл.

А м
огут и муфты развалиться и даже сами цепи разные по качеству могут быть, но чтобы сложнейший и дорогой ремонт делать просто и исключительно потому, что только пластиковая плашка рассыпалась?!

Очевидное решение следующего поколения - возврат к обычной "прямой" петле.

Проще не придумаешь:


Теперь цепей две, они малошумные - пластинчатые. Наверное, это очень правильное решение, если говорить о шумности и стойкости к разрыву - нагрузка равномерно распределена по всей длине цепи, захват зубьев эффективен:


Но беда ждала таже самая: современные ДВС немало подросли в мощности, относительно двигателей первых поколений. Примерно в 1,5-1,6 раза. Когда-то с V8 снимали 300 л.с. и 400 Нм. Сейчас же 450 и 650, соответственно! Кроме того, современные, тянущие прямо снизу турбомоторы, диктуют резкую манеру езды типа "старт-стоп". Цепь тонковата будет для таких нагрузок. Почти такая же стоит на малолитражках Шкода и KIA. Во всем хороша - но постепенно металл течет, цепь растягивается. Выходим на те же самые 100+ тысяч км, но уже не по пластику направляющих - по целому набору окружающих запчастей, включая цепь.

Выводим этапы закона технической эволюции ГРМ у BMW:

Сначала поэтапно, словами:

-1.Парк Юрского периода ДВС - шестеренки в ГРМ - почти вечно, но все остальное ниже критики. Минус один.
0. Отработали цепную технологию за десятки лет (простые и надежные рядные цепные моторы). Идеально и кондово. Это как бы ноль, точка отсчета.
1. Перенесли принцип без изменений в новую конструкцию, несколько упростив материалы (M73). Хорошо, но глупо. Это тянет на 2 балла по изобретательности.
2. Сделали новую конструкцию, по старым принципам надежности (и даже с перестраховкой) (M60). Очень хорошо, но дорого и бесперспективно по развитию. Это 4 балла с минусом.
3. Сделали новую конструкцию, по новым принципам технологии и экономии (М62). Полный провал. ГРМ на М62 не ходит больше гарантии - муфты, натяжитель. И все это эпически дорого. Это кол. Фейл. Слишком много нового на единицу площади и слишком "тонко" все, без запаса прочности.
4. Сделали новую-старую конструкцию, разделив старый механизм на две части, усугубив применением современных технологичных запчастей. Технологически и конструктивно все неплохо, но имеет ограниченный ресурс, в виду отсутствия запаса прочности. Это посредственно - три с минусом. Дорого и недолго. Сейчас живем именно в этой фазе.

А можно попробовать представить факты и вот так:



Вот еще вариант:


Спасибо, что напомнили про Audi. Моторы VAG это хорошая иллюстрация на тему, почему красивый самолет и громоздкие технические решения одинаково хорошо летят.


Теперь поговорим о другой разновидности эволюции: эволюция методом тыка. Эволюция, которую знакопеременно шторит во всех четвертях. Эволюция типа "как повезет". Такое тоже бывает, оказывается. Невинные эксперименты с цепями блекнут на этом фоне.

Лет 70 к ряду, блоки ДВС были чугунными. Чугун достаточно прочен, пластичен, технологичен и износостоек. Положенные 300-500 ткм на нем пройти было совершенно реально. А можно и 500, даже миллион. Потенциал есть. Износ прогнозируем и линеен. Между прочим, я лично считаю цифру 300.000 км "по городу" психологической планкой необидного капремонта. Это примерно 10 лет эксплуатации. Чугуниевых блоков с большими пробегами - очень много. Если вы и видели блок с рекордным пробегом, на который вам показывали пальцем - он-то как раз был или чугунный, или с чугунными гильзами (сейчас для нас это одно и то же).

Чего бы хотелось пользователям и инженерам (как они сами думают) - видимости большей надежности и прогресса. Запас качества прочности им подавай. В дело идет непосредственная борьба с износом - сражение за износостойкость. Брутальная битва - "в лоб". Чугунины и ее стабильных 300.000 км им вроде бы мало. Хотим больше!

В начале 90-х научились напылять чрезвычайно твердый карбид кремния на стенку цилиндра. Твердость увеличилась примерно в 1,5 раза. Износостойкость где-то рядом... Почти вечный блок. Результат - технология продержалась около двух лет, ее отозвали со всех рынков, по причине вроде бы "плохого топлива с серой". Золотистое покрытие часто отслаивалось кусками:



Я не отношу себя к "теоретикам никасила по картинкам в интернете", потому что лично и неоднократно его осматривал:


Лично проехал сотни тысяч км с таким двигателем и проеду еще много. Но главное, что "серы" во всех видах мотор скушал всяко больше, чем отозванные по гарантии блоки в США. Во всех возможных видах. И никаких проблем.

Истинная причина отказа от "вечной технологии" такова: дорого, бессмысленно, бессмысленно дорого, нетехнологично и слишком "сыро", чтобы дальше рисковать - сделали большую партию "премиум" блоков - не повезло. А это были дорогие моторы и дорогие проблемы их ремонта. Огромные убытки были получены почти на ровном месте. Кто-то будет еще рисковать "сендвичевыми" технологиями без гарантии получения надежной связующей покрытия?! Вторая попытка? ЗАЧЕМ? Слишком дорога оказалась проверка технологии и слишком непредсказуем и убыточен ее результат. Репутационные потери BMW такие словило в США, что до сих икает от последствий внезапного внедрения "революционных технологий" - никасиловую историю про BMW знают почти все владельцы BMW, а также невладельцы. И вы вот тоже.

С ГРМ все как-то проще, чем с полностью неисправным мотором, полученным в течение первого же года эксплуатации. Как только попробовали резко шагнуть сильно вверх - получили удар по шапке... С Alusil тоже такое было, на первых порах (да и сейчас в каком-то смысле присутствует, но не так ярко и растянуто во времени - смотрите на среднее состояние стенок цилиндров у моторов с пробегом).

Интересно другое: а что было дальше? Дальше был Alusil/Silumal, который 99% "видеоблоггеров" и им сочувствующих до сих пор с Никасилом путает (проверьте сами). Прикол в том, что это "покрытие" настолько же мягкое, насколько мягок сам силуминовый блок (примерно раза в 4 мягче чугуна), что реально царапается буквально ногтем - золой из масла: на этом конкретном фото хорошо видны крупинки золы, которыми расцарапано покрытие - смотрите:




Чугун, к слову, по Роквеллу оценивается по шкале "C" - среднетвердой. Предел шкалы - 69 единиц. Чугун почти что на краю этой шкалы и находится. Для Никасила там нет места - условно его твердость считают равно примерно 90-100 единицам с пробой "С". Так вот, для Алюсила на этой шкале места нет тем более - он вообще продавливается буквально иголкой. А теперь самое интересное. Прямо невероятное. Чудо.

Если золой вы алюсил не исцарапали, ну или даже исцарапали, но неглубоко же - все равно. Главное - не искрошили чем-то твердым, перегрели, чтобы совсем уж убили... то износа на алюсиловом блоке не будет вообще.

Сам пористый слой имеет глубину в пределах погрешности измерения - всего 1-2 сотки. Риски чем-то твердым вы, разумеется, легко нанесете. Но сама стенка, в местах нормального контакта, не изнашивается совсем! Именно потому, что как выяснилось методом тыка и проб на потребителе, нужно делать именно суперскользко, а не супертвердо!

Убийственно НЕТВЕРДЫЙ алюсил - оказался почти что ВЕЧНЫМ. А вы с инженерами только что хотели сделать стенку ОЧЕНЬ ТВЕРДОЙ. Потому что так правильно и "надежно".




Тем не менее, по причине паразитной мягкости и повреждений поверхности, не имеющих отношения к нормальному трению, от Алюсила уже отказываются в пользу... напыления железа на силумин. Некоего странного гибрида технологии чугуна и никасила, если можно так сказать. Чем он эксплуатационно лучше чугуна - фактически ничем, но посмотрим...
Технологичнее в производстве - нет сомнений. Но не в ремонте. Ждем, в общем.

Разберем произошедшее:

1.Годами производилась хорошо отработанная и доведенная до совершенства конструкция. С линейными характеристиками старения. Прочная. Стойкая к особенностям внештатной эксплуатации. Почти что безупречная. В гильзованном варианте даже "современная". Ремонтопригодная. Всячески надежная.

2.Захотелось большей прочности и лучших характеристик. Использовали революционное покрытие. Но в процессе внедрения, были получены колоссальные проблемы и убытки из-за несовершенства и неотработанности реально новой технологии. Стало реально плохо, как никогда. Внезапно оказалось, что мер по борьбе с такой засадой нет. Ни технических, ни экономических. Рестарт мог стоить еще дороже. "Дорабатывать" без проверки на кроликах невозможно, а кролики объединяются со страховщиками и уж грозят судами. Суды - убытками и банкротством. Продавать машины даже могут запретить.

3.Внезапно: только что все устремления были направлены в сторону гипертвердости, а взамен сделали чрезвычайно(!) мягкое и непрочное покрытие, но очень скользкое. И оно реально оказывается почти что вечным! Вот только чрезвычайно неустойчивым к побочным факторам эксплуатации - очень и очень непрочным. Теперь его корябает золой, перекладкой поршня при перегреве блока, детонацией и вообще чем попало, что не относится к режиму "идеальной эксплуатации". Покрытие также не прощает ошибки в поршневой. Худо-бедно автопроизводители протянули алюсиловую тему почти что 20 лет... Многие сейчас ездят на корябанных и зашарпанных блоках, но это сейчас не является основной проблемой двигателей. Меж тем - были бы условия идеальными - блок вообще был бы вечен.

4.Сейчас вернулись к тому, с чего начинали. Другим способом, но вернулись к тому же чугуну почти. Сверхтехнологично вроде бы, но реальные преимущества пока не ясны и не очевидны. Ждем.

Только что был рассмотрен пример развития технологии "отбалды", умозрительно и "наощупь". Захотели слишком твердое и прочное - результата нет и факторы противодействия внедрению оказались непреодолимы. Тут же делаем... совершенно противоположное: реально на 180 градусов технологию разворачиваем. И... получается! Но факторы противодействия приходят с другой стороны. Тоже отбрасываем. И делаем почти тоже самое, с чего начинали, но другим способом - и вроде бы пока устаканилось... фактическое топтание на месте, с точки зрения практики эксплуатации.

P.S.Материал рекомендуется к чтению фанатам мирового технического гения, в воображении которых, обложившиеся компьютерами инженеры буквально спят и видят, как бы сделать ваш автомобиль понадежнее, и уверенной поступью, видя все на сто шагов вперед, освещая дорогу прожектором знаний, твердым шагом идут к намеченной цели по ранее спланированному их предшественниками пути...)
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 148 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →