Дизельные двигатели. В группе риска не только common rail

На фоне всех трансформаций, которые выпали на долю ДВС за время его существования, изменения дизеля, пожалуй, наиболее кардинальны. Речь не о технике — о смене сути, идеологическом, так сказать, перевоплощении. Созданные как сугубо утилитарные агрегаты, призванные тянуть лямку в самых суровых условиях либо как минимум экономить средства хозяина, под воздействием экологов и маркетологов в последнее время они не просто начали доставлять удовольствие от управления ими — стали утонченными «неженками» даже на технике, которая должна уметь существовать вдали от цивилизации. И дело тут не только в топливной аппаратуре, в common rail. C чем же придется иметь дело при покупке автомобиля с современным турбодизелем?

Читайте также на Дроме: «Топливная аппаратура дизелей: альтернативы нет, проблемы бывают»

Можно сказать, что дизели на протяжении практически всей своей истории несколько отставали в развитии от моторов, работавших на ином топливе. К примеру, первое теоретическое обоснование того, что горючая смесь способна воспламеняться от сжатия, было выведено в 20-х годах XIX века, но еще в самом начале того столетия уже сконструировали двигатель с «внешним» зажиганием и газообразным водородом в виде топлива. К 1897 году, когда Рудольф Дизель создал первый рабочий образец, несколько его коллег-конкурентов уже имели агрегаты, функционирующие на различных газах и бензине. Заинтересовались ли работой Дизеля промышленники? Безусловно, однако только те, что занимались производством техники, далекой от индивидуального употребления.

Быстро отказавшись от использования в качестве топлива угольной пыли (по сути, абразива), Рудольф Дизель пришел к легким фракциям нефти либо растительным маслам. Первый — одноцилиндровый — мотор был громоздок и тяжел, но развивал уже 20 л.с., отличался экономичностью, а КПД имел больше, чем у бензиновых установок. «Обрастая» цилиндрами при росте удельной мощности, он быстро заинтересовал судостроителей, в том числе военных. Именно с использованием дизеля в ВМФ связывают загадочное исчезновение в 1913 году на пути из континентальной Европы в Лондон его изобретателя. По одной из версий, выглядящей наиболее правдоподобно, конструктора устранила немецкая разведка — из-за опасений сотрудничества Дизеля с Британским адмиралтейством, рассматривавшим мотор для установки на подлодки

Как известно, к Первой мировой войне дизель прочно обосновался на флоте и в качестве стационарных силовых установок добрался до железной дороги. Чем отличался от своих потомков? Тем, что не имел привычного теперь ТНВД. Давление в топливной системе обеспечивал воздушный компрессор с приводом от коленвала, определявший невысокую оборотистость тех дизелей (например, первый рабочий образец Дизеля развивал менее 200 об/мин). Ее хватало для того, чтобы заряжать аккумуляторы на подлодках и в стационарном исполнении обеспечивать электроэнергией производства. Максимум, с учетом хорошего момента на «низах», дизели таскали локомотивы, но для автотранспорта, пусть даже грузового, не подходили.

Ситуация изменилась в 20-х годах, когда Роберт Бош модифицировал топливный насос и форсунки, что позволяло отказаться от воздушного компрессора. Дизели начали крутиться интенсивнее и заинтересовали, наконец, производителей автомобилей.

Первым грузовым автомобилем с дизельным двигателем стал пятитонный Benz-Gaggenau Typ 5K3 образца 1923 года. Хотя за год до этого тот же Benz выпустил двухцилиндровый 25-сильный мотор на тяжелом топливе для трактора. Грузовой двигатель развивал 45 л. с. при 1000 об/мин и объеме в 5,7 л. В 1927-м разработали первый 6-цилиндровый дизель — объемом 8,6 л и мощностью 75 л.с. Примечательна «четверка» еще двумя моментами — впервые было использовано обозначение OM (в данном случае OM5 — от немецкого Oel Motor, «нефтяной двигатель»), в будущем ставшее для дизелей Mercedes-Benz традиционным. И опять же впервые для приготовления горючей смеси в головке блока выполнили форкамеры — отделенные от камер сгорания объемы, где топливо смешивалось с воздухом и воспламенялось

Впрочем, для того, чтобы дизель перебрался на легковушки, понадобилось еще десятилетие с лишним.

Mercedes-Benz 260D (слева) вошел в историю как первый легковой автомобиль с дизельным двигателем (в центре). Произошло это в 1936 году, и вполне объяснимо, что именно в Германии. Страна готовилась к войне, и экономичный дизель был как нельзя кстати. При объеме в 2545 «кубиков» OM138 развивал 45 л. с. на 3000 об/мин. Интересно, что за три года до этого дизельной «четверкой» объемом 3,8 л, развивавшей 80 л.с., пытались оснастить кабриолет Mannheim (справа). Агрегат оказался очень вибронагруженным, и вдобавок от его веса лопнула рама. Что же до OM138, то в 1938 году он получил свечи накаливания — тоже своего рода прорыв

Немцы первыми довели легковой дизель до конвейера, однако еще несколько производителей в это же время создавали подобные агрегаты, которые не дошли до массового производства.

Citroen Rosalie, Hanomag Rekord и Auburn 851. Французы в первой половине 30-х сконструировали 1,8-литровую «четверку» мощностью 40 л.с., которая так и не попала на серийные легковушки, но устанавливалась на небольшие грузовички грузоподъемностью 500–1500 кг. Немцы из Hanomag над дизелем работали еще с 20-х годов, но товарные образцы появились тогда же — в 1936-м. Существовало два варианта мотора объемом 1,6 и 1,9 л мощностью 30–35 л.с. Чуть позже представили дизельные «шестерки» объемом 2,4 и 3,0 л. Ни те ни другие не добрались до конвейера. За океаном развитием этой темы занимались не автозаводы — производитель двигателей Cummins, и тоже с конца 20-х. В 1935-м фирма представила Auburn 851 с 6,2-литровой 85-сильной «шестеркой». Дальше трех опытных экземпляров дело не пошло — у компании Auburn были свои проблемы, притом что американский потребитель больших и дорогих моделей не требовал экономичности, однако желал мощности

В результате даже немцы до Второй мировой не смогли полностью перевести на дизельную тягу свой разношерстный автопарк. На легкой технике для вермахта дизели вообще не появились, а на грузовиках они использовались наряду с бензиновыми моторами.

Тем не менее преимущества дизеля были понятны еще на примере Mercedes-Benz 260D. Так, называлась почти 50-процентная экономия топлива в сравнении с бензиновым аналогом, притом что солярка в Германии тогда стоила более чем вдвое дешевле бензина. Разница в мощности компенсировалась хорошей тягой на низких оборотах, а то, что подобная модификация оценивалась чуть дороже, возмещалось теми же расходами на солярку. В послевоенные годы с топливом было попроще, поэтому бензиновый мотор «рванул вперед». А дизель — все еще относительно тяжелый для легковушек, слабый, дорогой в производстве и плохо пахнущий — имел ограниченное распространение.

После войны первыми к производству легковых дизелей опять же пришли европейские производители. Вот дебютные (или одни из них) модели с ними: Peugeot 403 (1955 г.) и Mercedes-Benz 180 Ponton (1953 г.). Оба имели 1,8-литровые моторы, с которых получали 43–48 сил. На фото справа OM617 — первый 5-цилиндровый дизель Mercedes, появившийся в 1974-м и развивавший 80 сил

В сущности, все эти дизели мало чем отличались от довоенных образцов. Работы по организации эффективного смешивания горючей смеси (в форкамерах/вихрекамерах или непосредственно в камере сгорания, например, в выемках на днище поршней) и применение ТНВД различного типа (с одним плунжером либо с несколькими по числу цилиндров, соответственно, распределительного или рядного) не обеспечивали качественного изменения характеристик. Лишь корректировали по нюансам, определяя мягкость работы, лучшую экономичность, надежные пуски при отрицательных температурах или больший ресурс топливной аппаратуры. Принципиальный скачок по заряженности произошел позже и, как известно, был связан с применением турбонаддува. Здесь также по массовости применения лидировали европейские грузовые производители — в начале 50-х сразу несколько компаний наддув на выхлопных газах реализовали на моторах объемом около 10 л. Легковой турбодизель пришлось ждать до конца 70-х.

Турбонаддув в легковом варианте впервые использовали в 1978-м на Mercedes-Benz E-Class в кузове W123. Конкретно — на двигателе, о котором мы уже упоминали — 3,0-литровой «пятерке» OM617. За несколько лет были получены три версии этого турбодизеля мощностью 111, 121 и 125 «лошадей». По сравнению с атмосферным мотором его модифицировали — появились масляные форсунки для охлаждения поршней снизу, клапаны с полостями, заполненными натрием для лучшего теплоотведения, усиленный коленвал и т.д. Спустя три года VW для Golf первого поколения предложил свой турбодизель. Он относился к серии EA827, имел объем в 1,6 л и вместо атмосферных 54 развивал 68 л.с.

Насколько дизели были распространены на других континентах, а именно в США и Японии? Мы знаем, что ни там ни там по разным причинам они популярностью не пользовались. Но и нельзя сказать, что их вовсе игнорировали. Правда, то, что рождалось в этих странах, имело специфические особенности.

К примеру, появившийся в 1959-м году дизель, ориентированный на Toyopet Crown (будущая Toyota Crown; слева), имел объем всего 1,5 л и мощность в 40 сил. Хотя тут, наверное, больше вопрос к самой модели, которой еще далеко было до того, чем она стала позже. Кстати, после первого поколения Crown о дизеле забыли на 12 лет. В Штатах послевоенный мотор на солярке представили только в 1978–85 гг. — в GM, а точнее, в подразделении Oldsmobile разработали линейку LF/LT/LS из пяти агрегатов, выполненных с американским размахом. Это были V6 и V8 (похоже, первые легковые дизели с подобным расположением цилиндров) объемом 4,3 и 5,7 л, которые устанавливались, например, на Oldsmobile Cutlass (справа). Мощностью они, правда, не отличались — всего 85–120 сил. Кроме того, репутацию дизелей подпортила некачественная солярка с водой и посторонними включениями, а они, в свою очередь, на долгие годы убили желание янки передвигаться на легковушках с таким типом двигателей

В целом в Японии от дизеля, как в США, не отказались. С 60-х он ставился на среднеразмерные Nissan и тем более широко использовался на легкой коммерческой технике и внедорожниках. Да и турбонаддув стал делом обычным лишь чуть позже, чем в Старом Свете — в 80-х. Другое дело, что за некоторыми исключениями (скажем, у Mitsubishi Lancer 2,0-литровый дизель был в конце 70-х) автомобили C- и D-классов стали иметь дизельные версии только в тех же 80-х. А иные фирмы (Honda, Subaru) обзавелись ими в историческом смысле совсем недавно. Хотя и в Европе были компании, до последнего сопротивлявшиеся дизелизации. BMW, запустившая моторы на солярке лишь в 80-х, а на некоторых моделях только в 90-х, показательный пример.

Дальше развитие продолжилось по пути перехода на электронное управление подачей топлива и непосредственный впрыск, а также увязки всего этого с турбонаддувом при обязательном использовании интеркулера. В середине 90-х появились дизели с четырьмя клапанами на цилиндр и common rail. И если первое — заслуга европейцев, конкретно Mercedes, то второе довели до конвейера японцы — в компании Denso создали такой тип топливной аппаратуры для двигателя грузовика Hino Ranger. Правда, на легковой дизель common rail пристроили опять же в Европе — Magneti Marelli и Alfa Romeo. С конца 90-х дизели пришли в автоспорт — в тот, где важна не только мощность, но и экономичность.

Победная конфигурация двигателя прототипа для 24-часовых гонок в Ле-Мане: 5,5 л объема, 12 цилиндров, расположенных V-образно, и twin turbo. Вверху 646-сильный Audi R10 TDi, выступавший в 2005–08 гг. Внизу Peugeot 908 HDi FAP 2007–10 гг. с дизелем мощностью 730 сил

Прототип Mini All4 Racing команды X-Raid, участвующий в ралли-рейдах с 2011 года. У дизельной «шестерки» BMW объемом 3,0 л сравнительно (естественно, для спортивного двигателя) невысокая мощность — «всего-то» 320–330 л.с. Зато момент в 800 Нм развивается уже на 2100 об/мин, что должно помогать на зыбких грунтах. Кроме того, экономичность дизеля позволяет нести на себе меньший запас топлива

Развитие металлургических технологий еще до того, как дизели стали популярны в спорте, позволило получить достаточно жесткий компактный V-образный блок из алюминия. В 1997 году в Audi создали V6 (2,5 л, 150–179 л.с.), в 1999-м там же — V8 (3,3 л, 224 л.с.). С тех пор дизельный «V-образник» на легковушке или кроссовере перестал быть чем-то сверхординарным. Кстати, в первой и второй половине 2000-х изменили своим бензиновым предпочтениям и Honda с Subaru. В 2010-м у Mitsubishi появилось семейство дизелей 4N с системой изменения фаз газораспределения. А недавно на 4,0-литровом V8 Q7 Audi реализовала AVC — Audi Valvelift System, управление высотой подъема клапанов.

В Mitsubishi сначала получили 1,8- и 2,3-литровый моторы 4N13 и 4N14, которые устанавливаются на ASX, Outlander, Delica, Peugeot 408, Citroen C4 Aircross. В 2015 году появился 181-сильный 2,4-литровый дизель, с ним можно познакомиться, к примеру, на пикапе L200. Всю линейку объединяют алюминиевый блок, MIVEC и, естественно, четыре клапана на цилиндр

Без тени сомнения можно сказать, что дизели, впрочем, как и бензиновые моторы, в качестве основного тягового агрегата, то есть не в составе гибридных установок, в своем развитии достигли апогея или приблизились к нему. Дело не только в форсировке — в экологических нормах, которым следовать все сложнее и сложнее. «Дизельгейт» тому пример. Быть может, не зря японцы, оставив мотор на тяжелом топливе для моделей специализированных, на легковушках от него отказались, а силы и средства пустили на совершенствование всего того, что связано с «электро». Хотя что нам до экологии? Тут бы в эксплуатационном смысле переварить все то, что насочиняли современные инженеры.

Андрей Писарев

Руководитель СТО «Рудольф Дизель»,
стаж по специальности более 20 лет

— Разумеется, больше проблем доставляет топливная аппаратура. Правда, есть от применения common rail безусловные положительные стороны. Например, из-за отсутствия форкамер в головках и сильно температурно нагруженных от этого зон, а также при условии электронного управления процессом впрыска, ГБЦ теперь не трескаются, как на старых «механических» дизелях. Но common rail — не единственная составляющая, замену элементов которой нужно заносить в графу расходов на эксплуатацию. В конце концов, при определенном подходе — заправках на проверенных АЗС, установке дополнительного топливного фильтра, очищающего солярку лучше, чем штатный, использовании присадок — проблемы с топливной аппаратурой можно минимизировать. Но никуда, увы, не деться от нынешнего конструктивного подхода, где дизель, как и бензиновый агрегат, становится заложником эконорм и современной рыночной стратегии. Исправно служить должен во время гарантийного периода, после чего отправляться на свалку. И обеспечивать компании продажу новых автомобилей либо запчастей.

По поводу дополнительных топливных фильтров среди ремонтников существуют разные мнения. Кто-то предлагает установку неоригинального, как на фото, якобы имеющего лучшую степень очистки, нежели штатный. Другие отмечают, что и штатный, если он куплен в соответствии с рекомендациями производителя, не пропустит к аппаратуре инородные включения. А еще один барьер на пути топлива создаст нежелательную нагрузку для подкачивающего насоса. Иные варианты — установка второго заводского фильтра или «Сепара». Функция последнего в данном случае — отделять воду

Отсюда неисправности, ранее для дизелей не характерные. У 2,5-литровой «пятерки» VW Touareg наблюдаем износ кулачков распредвала до 100 тыс. км. То ли от недостатка смазки, то ли конструктивно этот узел выполнен перегруженным. На 4,2-литровом V8 Audi Q7 цилиндры, расположенные рядом с катализатором, склонны к задирам. На 2,7-литровом V6 Land Rover Discovery проворачивает вкладыши, лишенные замков. И у него же рвутся цепи, связывающие пару распредвалов в каждой головке.

У этого дизеля Disco, кстати, разрабатывавшегося совместно Land Rover, Ford, Jaguar и PSA, мудреный привод ГРМ. С фронта располагается зубчатый ремень, приводящий по одному распредвалу в каждой ГБЦ. А с тыльной стороны двигателя от этих валов цепями вращается еще пара (механизм DOHC). Так вот, ремень живуч, но коротенькие цепи, оснащенные, между прочим, натяжителями, растягиваются и рвутся

При пробеге около 100 тысяч растягивается цепь и на мерседесовском 2,1-литровом OM651 (CLA, GLA, A-Class, B-Class) — в итоге может перескочить. А на ниссановском YD25 (Nissan Pathfinder, Navara) был случай, когда она рвалась чуть за 150 тысяч. У дизелей BMW серии N ломаются оси заслонок вихревых каналов, и заслонки попадают прямиком в цилиндры. 1VD-FTV, что устанавливается на TLC200, по модной тенденции одноразовый. После износа гильз и вкладышей, что способно произойти до 200 тыс. км, блок можно выбрасывать. Знаю, что некоторые сервисы предлагают гильзовку, но, как правило, без гарантии. На этом фоне чистка EGR, которую, в зависимости от пробега и условий эксплуатации, нужно проводить порой чуть ли не ежегодно, выглядит мелочью и по деньгам, и по затраченному времени. Словом, к современным дизелям нужно относиться так же, как к соответствующим бензиновым моторам. Автомобили с ними приобретать при пробеге прилично так до 100 тыс. км. Или, в противном случае, быть готовым к очень серьезным тратам, иной раз сопоставимым со стоимостью машины.

 

Виктор Ивашкевич

Технический директор СТО «Политех-Автоград»,
стаж по специальности более 10 лет

— Нельзя сказать, что common rail напрямую влияет на надежность и ресурс дизеля, его ЦПГ. Но вот косвенно… Ведь наряду с турбонаддувом это элемент, определяющий мощность современных дизелей, по которой они вплотную приблизились, а в ряде случаев даже превосходят бензиновые моторы. Впрочем, существует одна неприятная особенность, больше характерная именно для дизелей с common rail. Если какая-то форсунка начинает сливать в цилиндры топливо — не сильно, так, что это не видит система — то последствия обычно бывают катастрофическими. Из-за высокого давления и температуры происходит не просто прогар поршня — оплавляется все его днище, уродуя попутно зеркало цилиндра. На дизелях с механической аппаратурой, даже форкамерных, такое тоже встречается, но очень редко.

Но это уже, так сказать, эксплуатационная ситуация. Современный дизель и без внешних воздействий способен подкидывать шокирующие сюрпризы, поскольку за редким исключением спроектирован без возможности ремонта. А еще так, повторюсь, словно это не агрегат для сермяжной техники — гоночная установка, у которой надо было получить максимальную отдачу, цели же добиться приличного ресурса не стояло. Яркий пример — «восьмерка» 1VD-FTV на TLC200. Ее чугунный блок сильно облегчен, восстановление производителем не предусмотрено, примеры гильзования есть, но не все они удачные. Мы тоже возьмемся, однако без гарантированного результата. Так называемый короткий блок новым стоит под 500 тыс. рублей... Между тем, уже есть случаи проворота коренных вкладышей, даже деформации самого блока, критического износа в паре поршень–зеркало цилиндра, растяжения и обрыва правой цепи ГРМ, которая приводит, в том числе, насос ГУРа. Последнее происходило при пробеге около 100 тыс. км, а в целом ресурс 1VD лежит в пределах 150–200 тыс. км.

Кстати, этот тойотовский дизель здорово напоминает европейские моторы, например, V6 объемом 2,7 и 3,0 л, устанавливаемые на Discovery и Range Rover. На первом, как говорил коллега, проворачивает шатуны. На более объемном двигателе по «щекам» ломается коленвал.

Видимо, подошло время развенчивать очередной стереотип — о ресурсном тойотовском дизеле. Хотя и до этого 1VD-FTV преподносил нетипичные ранее сюрпризы. Так, доступ к двум его турбинам возможен лишь при демонтаже двигателя с автомобиля

Приходилось сталкиваться с мерседесовским OM646 — одноразовый и без возможности шлифовки коленвала. Правда, последнее характерно для многих современных дизелей. На 2,2-литровом моторе Renault Master (серия G-Type — прим. авт.) на 110 тыс. км был обрыв шатуна. У 2,0-литрового дизеля Renault Espace турбина расположена между агрегатом и моторным щитом и температурно нагружена. Со временем крыльчатка начинает задевать за корпус, отчего сам дизель идет вразнос.

Исключения есть. Например, мицубисиевский 4M41, если не принимать во внимание электронную топливную аппаратуру (не common rail, он появился года с 2006-го, уже на Pajero четвертого поколения), не переваривавшую нашу солярку, — хороший, надежный агрегат. У 4D56 до 2007 года при значительных пробегах деформировался блок и ломался коленвал. Впоследствии это устранили, но сделали хлопотным обслуживание — чтобы добраться до свечей накаливания, надо демонтировать впускной коллектор с клапанной крышкой. Зато известны примеры, когда при пробегах под 300 тысяч 4D56 всего лишь планово обслуживали. Еще живой на подобных пробегах и ниссановский YD25. Неожиданно понравился 2,4-литровый Ford Duratorq, устанавливаемый на Transit и Land Rover Defender. Притом что крепеж у него одноразовый (тоже общее место многих нынешних ДВС) и цепь ГРМ однорядная, на него есть ремонтные размеры и цены невысоки. 1KD-FTV, еще недавно устанавливавшийся на TLC Prado и Hilux, заслуживает даже лучшей оценки. Слабое место у него, по большому счету, лишь одно — турбина с изменяемой геометрией, у которой от нашего топлива выходит из строя привод этой системы (для современных дизелей обычное дело). А само «железо» мотора, весь низ — от 1KZ. Ходит долго, капиталится. Остается только помечтать, какой бы двигатель вместо 1VD мог получиться из 1HD — с common rail и двумя турбинами.

Покупать дизельный автомобиль нужно с минимальным пробегом. А в случае ремонта не особо рассчитывать на б/у двигатели из Японии и Европы. В основном сейчас попадается откровенный утиль. Конечно, полностью отказываться от такого варианта оживления машины не стоит. Однако больше здесь нужно полагаться на удачу или помощь друзей-знакомых, которые посмотрят и выберут агрегат на месте.

Само собой, это не все примеры того, с чем сейчас может столкнуться владелец дизельной машины. На упомянутом 2,5-литровом моторе Touareg есть случаи износа блока до 100 тыс. км. На 2,2-литровом дизеле Freelander от заклинившего ТНВД рвался ремень ГРМ и лопался выпускной распредвал. У «четверок» VW, что во второй половине 2000-х устанавливались, например, на Passat, становится круглым шестигранный валик привода масляного насоса. 3,0-литровый OM642 в свое время страдал раскрашивающимися сварными швами выпускного коллектора, чьи частички попадали в турбину. В общем, подобно современным бензиновым двигателям срок жизни дизеля теперь определяется гарантийным периодом, а после для обеспечения его работы могут понадобиться столь же серьезные вложения. Нет, даже еще большие. Ведь топливная аппаратура для дизелей обычно дороже, чем элементы непосредственного впрыска у «бензинок».

Предыдущий материал на тему дизельных двигателей: «Топливная аппаратура дизелей: альтернативы нет, проблемы бывают»