Эволюция надежности двигателей BMW

Иногда мы рассуждаем про «вечность» конструкции, механизма или узла: например — цепи. 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, но лезть-то все равно потребуется…

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 контролируется пустышкой — бегунком-звездочкой. Цепь — 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 года так два как 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 U-образная направляющая встречает цепь теперь 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 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 — пробуем вообще все в реальной экслуатации и на потребителе, а оставляем 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 металл. Могут и муфты развалиться и даже сами цепи разные по качеству могут быть, но чтобы сложнейший и дорогой ремонт делать просто и исключительно потому, что пластиковая плашка рассыпалась?! Ничего подобного.

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 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! 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 по 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 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, слишком «тонко» все.
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 запас прочности. Это посредственно, три с минусом. Дорого и недолго. Сейчас живем именно так — в этой фазе.

А можно попробовать представить факты и вот так:

Вот еще вариант:

Спасибо, что напомнили про Audi. Моторы VAG 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.

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. И даже достаточно. А можно и 500, даже миллион. Это реально. Потенциал есть. 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 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 — то есть «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», неоднократно его осматривал:
[Видео]

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. 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 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».

С ГРМ все как-то проще, чем с полностью неисправным мотором в течение первого же года эксплуатации. Как только попробовали резко шагнуть сильно вверх — получили удар по шапке…

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 мягкое (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:

[Видео]

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 около 90-100 единиц пробой «С». Так вот, для Алюсила на этой шкале места нет тем более — он вообще продавливается буквально иголкой. А теперь самое интересное.

Прямо невероятное.

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 — само покрытие имеет глубину в пределах погрешности измерения — 1-2 сотки. Риски чем-то твердым вы, разумеется, нанесете. Но само покрытие 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 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..
Это 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.
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 надежнее, и уверенной поступью, видя все на сто шагов вперед, твердым шагом идут к намеченной цели…)

 

источник — bmwservice