Бензин как причина поломки
Без сомнений, некачественное топливо – одна из самых часто встречающихся причин поломки автомобильного двигателя. Но при этом и одна из самых сложных для выявления. Так, с одной стороны, кажется, что «выловить» такую причину и принять меры «по недопущению» совсем нетрудно. Но с другой стороны, поскольку это часто встречающаяся проблема, то на некачественное топливо нередко пытаются «списать» почти все поломки и неисправности мотора. Что превращает эту проблему в источник большого числа спекуляций.
Ни для кого не секрет, что у нас в стране бензин не везде и не всегда «правильный». Поэтому после проведения анализа топлива при экспертизе неисправности двигателя нередко выясняется, что в бензине есть отклонения некоторых параметров от предписываемых стандартами значений. В таких случаях многие эксперты с криками «Эврика!» спешат объявить виновником плохое топливо. И даже пытаются подвести под свои выводы некую наукообразную теоретическую базу. Хотя самая примитивная логика говорит: да, действительно, у топлива есть какие-то минимальные отклонения – в каком-то знаке после запятой. Но все они не имеют никакого отношения к данной поломке.
То есть топливо бывает с отклонениями, и часто – но на нем среднестатистический двигатель может прекрасно работать. Простейшим подтверждением чему служат тысячи и тысячи автомобилей вокруг, включая и сотни тех, которые были заправлены тем же самым «неправильным» топливом – скорее всего, ни один из них не сломался, в противном случае большинство топливных компаний давно бы разорились.
Другое дело, когда топливо-то в баке отличное, а вот двигатель взял и сломался… Тогда ищи не ищи лишнюю молекулу, а если ее нет, то причину нахрапом не взять – тут думать надо…
Дело «мастера» боится?
Причин у любой поломки двигателя может быть много – и в том числе из-за топлива. Только, к примеру, не того, которое в баке сейчас, а того, что было залито давно. Когда прошло несколько заправок качественным бензином, и машина проехала сотни, а то и тысячи километров, «плохой» бензин из бака уже выработался. Но для двигателя полученной когда-то порции «бензинового зелья» вполне могло хватить, чтобы через многие километры вдруг взять и «умереть» в одночасье.
Очевидно, связать некачественное топливо и поломку в таком случае очень сложно. А может ли топливо вообще привести к таким последствиям? И как оно должно при этом сгорать, чтобы так повредить поршень? Тут у исследователей причин повреждения полет фантазии становится поистине безграничным. Иногда кажется, что «бред сивого мерина в лунную ночь» при сравнении с некоторыми их заключениями – просто скучная истина. Потому что «заморачиваться» серьезным исследованием причин и последствий поломки обычно никто не хочет – сложно, долго, а потому дорого. И если возникает какая-то непонятная ситуация, то обычно говорят: «Все понятно! Это некачественный бензин!».
Поразительно, но настоящие «мастера своего дела» могут назначить бензин виновником поломки вообще без каких-либо исследований – на то они и «мастера». Например, если бензин долго хранился в неисправном автомобиле, то параметры его изменились, и исследование бессмысленно, так так невозможно установить, что было в баке на момент поломки. Вот и хорошо – значит, бензин был некачественный! Или наоборот, будем исследовать бензин в баке через добрую пару лет хранения автомобиля после поломки и, найдя повышенное содержание смол (а как ему не быть повышенным – при таком длительном хранении?), не моргнув глазом назначим его же виновником. В зависимости от мастерства и фантазии. Все же и так понятно…
Хотя на самом деле – ничего не понятно. Но «списывается» все на топливо, поскольку сложности мало кому интересны.
Действительно, огромное количество повреждений и поломок двигателя никакого отношения к топливу не имеют. Оно просто не может создать именно такие поломки именно в этом месте данной детали – как говорят в таких случаях, признаки поломки противоречат предполагаемой причине. Но для некоторых «специалистов» это – не факт. Коленвал сломался? Топливо виновато, шибко горело! Вкладыш коленвала провернулся? Опять же оно, родимое – знаем-знаем, там же детонацией «настучало»!
Собственно, для того чтобы «отделить зерна от плевел», и стоит рассмотреть основные ситуации, когда топливо (а сегодня мы говорим только о бензине) может повредить двигатель, а когда не может. И что оно может действительно повредить.
Эта ужасная детонация
Самый распространенный на практике случай: залитый на АЗС бензин имел низкое октановое число и вызвал в двигателе детонацию.
Детонация – вроде бы известный, но на самом деле сложный в физическом смысле процесс. Попробуем в нем разобраться, чтобы понять его опасность и последствия.
Итак, при движении поршня к верхней мертвой точке за счет роста давления в объеме цилиндра растет и температура смеси. Плюс к этому идет подогрев смеси от горячих стенок цилиндра. В этот момент срабатывает свеча – начинает распространяться фронт пламени, температура и давление в цилиндре быстро возрастают. Однако при нагреве в процессе сжатия может оказаться, что на периферии цилиндра, в районе пристеночных слоев, температура смеси оказывается слишком высока – выше, чем температура самовоспламенения топлива.
В результате почти одновременно со «штатным» и сравнительно медленным сгоранием, обусловленным нормальным распространением фронта пламени от свечи зажигания, происходит взрыв перегретой смеси в наиболее удаленной от свечи зажигания зоне. Этот взрыв имеет объемный характер и инициирует распространение ударной волны навстречу фронту пламени, что в свою очередь вызывает воспламенение смеси при повышении давления и температуры во фронте ударной волны. Далее, проходя по камере сгорания, ударная волна несколько раз отражается от стенок цилиндра, что и вызывает тот самый приметный стук в цилиндре.
Но самое главное, ударная волна, действуя вместе со своими отраженными волнами, резко увеличивает нагрузку на детали двигателя, создавая в них нерасчетные дополнительные нагрузки – в основном на поршень (на его края), на поршневые кольца и перемычки между ними. А поскольку в этих местах (между первым и вторым кольцами) сечения сравнительно тонкие, именно там чаще всего и происходит поломка.
Но сама поломка от детонации отличается своей собственной «хитростью». Для того чтобы что-то сломалось, усилия от одиночного взрыва смеси не хватит – таких взрывов потребуются десятки и сотни тысяч. За это время произойдет накопление дефектов в микроструктуре материала, образование и развитие усталостной трещины и, наконец, усталостная поломка как финальный аккорд длинного (сотни и тысячи километров пробега) процесса разрушения. Вследствие такой большой продолжительности и будет разорвана во времени прямая связь между причиной (топливо, вызвавшее детонацию) и последствиями (поломка), сильно осложнив жизнь «мастерам»-экспертам.
Если же поломка поршня в результате воздействия детонации не произошла (такое встречается), то это совсем не значит, что повезло – детонационные взрывы на периферии камеры могут здорово перегреть поверхность поршня на краях вплоть до плавления и выгорания там металла.
Без детонации – никак?
Но если для поломки от детонации требуются десятки или даже сотни тысяч ударов и оборотов коленвала, то вполне очевидно, что пара-тройка одиночных ударов никак не смогут повредить поршень. То есть детонация – это не кувалда, которая ломает двигатель с одного удара. Ломает его количество ударов. Тогда надо понимать, что детонация – это никакая не «чума» для двигателя внутреннего сгорания, в чем совершенно убеждены наши «мастера»-эксперты, а вполне нормальный рабочий процесс. Важно только правильно им управлять.
Сказано – сделано. Именно так, «по детонации», и работает система управления двигателем. Как это происходит? При появлении детонации характерный стук регистрируется датчиком детонации – и происходит автоматическая регулировка угла опережения зажигания, длительности импульса на форсунку и другие действия, чтобы на следующем обороте коленвала «убрать» этот нежелательный для двигателя эффект.
Вот и получается, что наличие детонации является не вредным и фатальным, а напротив, совершенно необходимым условием работы системы управления современным двигателем. Разумеется, если это делается правильно. Более того, если детонация исчезает, то система управления просто «слепнет», не понимая, что ей делать. И начинает двигать угол опережения на более раннее зажигание – до тех пор пока детонация не появится или не сработают какие-то другие программные ограничения.
То есть сама по себе детонация не является причиной поломки, поскольку нормальный двигатель рассчитан на ее появление. Скажем больше – в нормально работающем двигателе она просто должна быть. И точка.
Но что происходит, если в бак залить низкооктановый бензин? Сразу появляется детонация? Ничего, это – вполне нормальное явление, и система управления начинает в штатном режиме уменьшать угол опережения зажигания. Но через несколько оборотов коленвала угол становится «на упор»: уменьшить его уже нельзя, поскольку программных возможностей нет. А детонация остается – и вот это является опасным режимом работы двигателя. Который даже фиксируется в памяти блока управления – там записывается соответствующий код ошибки.
Возможно, кто-то услышит эту детонацию. А возможно, и не услышит: сегодня звукоизоляция автомобилей находится на довольно высоком уровне. И вот здесь кроется вся сложность и опасность ситуации: например, водитель приглушил музыку в салоне, услышал стук – и принял меры. Но оказалось, что уже поздно: усталость металла сделала свое «черное дело», и какой-то из поршней уже сломан. Причем до момента наступления поломки ничто, как говорится, «не предвещало»…
Иногда на краях поршня, там, где и возникают детонационные взрывы, может появиться эрозия – и поверхность будет буквально «изъедена» кавернами. Такой эффект наблюдается чаще на турбированных двигателях. На «атмосферниках» эрозия не успевает проявиться: раньше рушатся перемычки колец, двигатель теряет компрессию, резко возрастает расход масла, и эксплуатацию такого двигателя прекращают, потому что он уже явно неисправен.
Некоторые «мастера»-эксперты убеждены: детонация настолько зла, что рушит все подряд, даже свечи зажигания. Аргумент, надо сказать, «так себе» – как бедной свече повредиться, если детонация возникает в самом дальнем «углу» камеры, наиболее удаленном от свечи? И нужны уникальные условия, чтобы такое повреждение все-таки произошло…
Та же история и с клапанами: во время возникновения детонации они закрыты и, как говорится, «и в ус себе не дуют», лежат спокойно в седле. Конечно, если они не герметичны, то их может «пристукнуть» и даже «прижечь», но в ином случае им ничего такого явно «детонационного» не грозит.
Вкладыши коленвала, конечно, тоже испытывают некие удары от детонации, однако она «бьет» через большое количество деталей: поршень, палец, шатун. И чтобы повредить вкладыш, необходим удар такой зубодробительной силы, который впору сравнить с ударом кувалды даже не по, а через наковальню – такой разрушил бы всю шатунно-поршневую группу, прежде чем смог бы достать до вкладыша. Возможен ли такой удар на практике, предоставим решить читателю самостоятельно в качестве «домашнего задания».
«Чума» XXI века – масляная?
Как известно, при работе двигателя попадание топлива в масло совершенно неизбежно. И ничего удивительного в этом нет: когда топливо-воздушная смесь впрыскивается во впускной коллектор (в двигателе с распределенным впрыском) или попадает сразу в цилиндры (в двигателе с непосредственным впрыском), то часть неиспаренного топлива в виде небольшого количества мелких капель неизбежно останется на стенках цилиндра. А поскольку цилиндры имеют не идеальную зеркальную поверхность, а заданную шероховатость с рисками (так называемый «хон»), то кольца при движении поршня вверх пропустят мимо себя часть топлива – и на последующем ходе поршня вниз оно теми же кольцами будет сброшено в картер.
Этот процесс может развиваться крайне быстро: при скорости 60 км/ч всего 1 км пробега за 1 мин – и 3000 оборотов двигатель сделал. А допустим, автомобиль проехал 100 км, тогда двигатель совершил уже 300 тыс. оборотов! И если за один оборот коленвала в картер попадают (в виде капель, паров) какие-то доли миллиграмма топлива, то после такой не слишком длительной эксплуатации разговор может идти уже о граммах и даже килограммах…
И все бы ничего, поскольку бензин быстро испаряется и выходит из картера через систему вентиляции туда, куда ему и положено – обратно во впускную систему и цилиндры двигателя. Если бы не одно «но» – взаимодействие топлива с моторным маслом при определенных условиях может запустить целую цепочку «нештатных» химических реакций и оказаться для этого масла фатальным. То есть попадание топлива в масло может в конечном счете привести к поломке двигателя. Почему?
В течение многих лет эффект очевидного и неизбежного попадания топлива в масло не вызывал никаких проблем. Однако в последние годы с повышением степени сжатия в цилиндрах современных двигателей и изменением рецептуры масел появилась проблема, которая напрямую связана с качеством бензина и его взаимодействием с моторными маслами. Это критическое изменение свойств моторного масла вплоть до загустевания масла и превращения в мазеобразную, иногда практически резиновую, субстанцию, быстро получило в народе заслуженное прозвище – масляная «чума».
…Однако более подробно об этой проблеме мы здесь говорить не будем – о ней можно прочитать, перевернув еще одну страницу.
