Хороший эксперт – немного Шерлок Холмс
Автомобильный эксперт просто обязан быть любопытным. Хотя бы для того, чтобы в потоке «рядовых» поломок не пропустить «не рядовую», возникновение которой невозможно объяснить одной лишь «ошибкой в эксплуатации». Но при этом эксперт обязан быть дотошным, настойчивым и педантичным, как банковский ревизор – чтобы найти настоящую причину этой поломки.
Немного теории
Известно, что все дефекты можно условно поделить на две группы – эксплуатационные и заводские. Самые распространенные – это, конечно, эксплуатационные дефекты (или, более правильно, эксплуатационные повреждения или неисправности): они составляют абсолютное большинство случаев, с которыми приходится иметь дело. Заводские дефекты, напротив, очень редки – когда автомобиль выпускается большими сериями в условиях автоматизированных производств, вероятность ошибки очень низка. И все же ошибки время от времени случаются. Заводские дефекты обычно делятся на конструктивные и производственные. Конструктивные дефекты – это «системные ошибки». Проще говоря, как тщательно ни собирай двигатель с таким дефектом, как точно его ни изготавливай, все равно он выйдет из строя. Такие дефекты встречаются чрезвычайно редко – в «чистом виде» число их вообще ничтожное. Дело в том, что двигатель при разработке проходит большую серию испытаний, в ходе которых выявляются и устраняются явные просчеты. Так что, скорее, это даже не ошибки, а некоторые особенности конструкции, которые проявляются лишь в критических условиях реальной эксплуатации, не предусмотренных заранее. Например, если какой-то узел или деталь конструктор спроектировал бы чуть иначе, с бoльшим сечением или из другого материала, то двигатель не вышел бы из строя при каких-то отклонениях от обычных режимов. Производственные дефекты – это результат конкретных ошибок при изготовлении деталей или их сборке, в том числе от использования некачественных материалов, из которых они сделаны. Например, при термической обработке в детали возникла микротрещина. Или при обработке один из размеров чуть вышел за допуск. Такие дефекты при современных технологиях и тщательном контроле качества на всех этапах производства также встречаются очень редко. Их появление имеет вероятностный характер – как детали ни изготавливай и ни проверяй, а какая-то из них «с брачком» имеет шанс проскочить на сборку. И хотя подобные дефекты случаются существенно чаще конструктивных, но все равно – это очень незначительные доли процента от общего объема выпуска. Однако, несмотря на большую редкость, именно конструктивные и производственные дефекты и ставят перед экспертами самые трудные задачи...
Каждый раз – что-то новое…
При возникновении неисправности главная задача эксперта – определить причину данной конкретной поломки. Тогда сразу станет очевидно, кто виноват. Водитель, нарушивший плавила эксплуатации? Сервис, неправильно проводивший ремонт или обслуживание? Или производитель, выпустивший некачественный автомобиль? Проще всего определить эксплуатационные неисправности: их признаки давно изучены и хорошо известны. Существуют характерные нарушения правил эксплуатации и соответственно характерные для них поломки. Например, заехала машина в глубокую лужу, попала вода во впускную систему – имеем гидроудар со своими специфическими признаками, в первую очередь с погнувшимися шатунами. Заправился водитель некачественным бензином – и «вскрытие» покажет явные симптомы этого, например, поломанные поршни. И так далее. А вот выявить производственный дефект так просто не получится. Во-первых, признаки, которые есть на детали, могут подходить как для производственного дефекта, так и для повреждения в эксплуатации. Кроме того, производственные дефекты в подавляющем большинстве имеют случайный характер, в них нет специфических признаков, которые позволяют определить «типичную» причину – потому что таких «типичных» причин у производственных дефектов нет. Однако, как говорил классик: «Теория без практики – мертва». Поэтому разберем несколько конкретных случаев производственных дефектов двигателей и не забудем про методы поиска причин этих дефектов. А еще отметим – заводские дефекты не признают никаких границ или авторитетов и появляются как у самых знаменитых производителей, так и у их менее именитых конкурентов.
Шумный «немец»
В двигателе одного известного немецкого производителя возник прогрессирующий стук. Причем пробег был небольшой: всего около 20 тыс. км. Водитель сразу же остановился и вызвал эвакуатор. У дилера причину стука быстро определить не смогли и попытались ликвидировать его «малыми средствами»: поскольку стук шел откуда-то из клапанного механизма, то открыли клапанную крышку – все ли детали привода клапанов на месте? Но с клапанами все было в порядке, а стук продолжался. В общем, дело дошло до полной разборки клапанного механизма. Когда, наконец, сняли звездочку привода с одного из распределительных валов, то оказалось, что треснула одна из двух проушин чугунного фланца распредвала, к которому крепится звездочка. Болт отвернули – кусок фланца просто выпал. Собственно, это и была причина стука при работе двигателя. Стали разбираться в причинах этой поломки. Изучили звездочку – выяснили следующее. В конструкции звездочки предусмотрен центровочный штифт. Он предназначен для правильной ее установки и должен попадать в специальное отверстие (паз) на фланце распредвала. Так вот, оказалось, что длина этого штифта на несколько десятых миллиметра больше, чем глубина паза во фланце. И при затяжке крепежного болта штифт просто обламывает проушину фланца. Это пример явного производственного дефекта. Причины у него могли быть разные: либо штифт оказался длиннее, либо отверстие не досверлили. Но этот вопрос уже не очень интересен: в данном случае виноват производитель, не досверливший или не досмотревший. Данный производственный дефект оказался простейшим, потому что в моторе ничего не разрушилось, и простая замена распредвала, звездочки и пары прокладок восстановила его работоспособность. Но этот случай по последствиям не только самый простой, но и самый редкий. Обычно все бывает гораздо хуже...
Коварный «итальянец»
Двигатель итальянского производителя при пробеге чуть более 20 тыс. км оказался очень сильно изношенным, как будто прошел многие сотни тысяч километров. На поршнях были полностью изношены поршневые кольца, зазоры в замках колец уже составили миллиметры (при норме около полумиллиметра). Плюс огромный износ канавок. Износ колец, естественно, давал очень большой (и активно прогрессирующий) расход масла и дымность, а на вкладышах уже появился абразивный износ. Причин у такого износа существует несколько. В частности, одной из первых была версия, что начал разрушаться какой-то узел в двигателе – и стал источником абразивных частиц, которые потоком масла разносятся по всему двигателю. А забитый абразивом фильтр не справился с очисткой. Искали такой узел – и не нашли. В процессе поисков обратили внимание на то, что лопатки компрессора имеют явно выраженные признаки эрозии и износа. А это говорило о том, что в двигатель что-то попадало «с улицы» – скорее всего, пыль, песок, грязь. Стали смотреть воздуховоды – но все шланги и их соединения были герметичными. Наконец, дошли до воздушного фильтра. Его корпус тоже оказался в порядке: трещин нет, уплотнительная резинка не порвана, и крышка герметично прилегает. Но решили идти до конца – проверить, насколько крышка фильтра «придавливает» фильтрующий элемент, чтобы обеспечить его плотное примыкание. И выяснилось, что при закрытии крышки никакого «придавливания» не происходит: между крышкой и торцом фильтрующего элемента остается зазор, через который в двигатель и попадает пыль и песок. Зазор составлял всего около 1–1,5 мм, но этого вполне хватило… Поскольку фильтрующий элемент был штатным и оригинальным, то вывод только один: корпус фильтра был сделан с отклонением по высоте. Почему? Это уже вопрос к дилеру, а у того – к производителю. Этот случай можно считать достаточно простым для установления причины, но очень тяжелым по последствиям: двигатель проще поменять, чем ремонтировать, потому что в нем не осталось ни одного узла и ни одной детали, которые не были бы изношены.
Неожиданный «англичанин»
Двигатель английского производства вышел из строя (проще говоря, застучал) как-то неожиданно, но при сравнительно большом пробеге, превышающем 100 тыс. км. Владелец автомобиля обратился в сервис. Там двигатель разобрали, «автоматически» объявив – раз гарантия кончилась, то и ремонт будет «за деньги». Но владелец оказался дотошным и решил выяснить – в чем причина стука? А вот причину ему в сервисе назвать толком и не смогли. Дальнейшее изучение двигателя его автомобиля показало очень интересные факты. Что происходит, если владелец не следит за маслом в двигателе? Уровень его постепенно падает, и в какой-то момент вкладышам начинает его не хватать. Подача масла становится прерывистой – на поворотах, при разгонах или торможениях оно отливает от маслоприемника, насос «хватает» воздух. В результате возникает «масляное голодание» в подшипниках – и начинается непосредственный контакт вкладышей по валу. Сначала на вкладышах появляются блестящие участки непосредственного контакта, потом они расширяются, начинаются перегрев, задиры, плавление. И затем – неизбежный стук или даже заклинивание. Но когда масла в двигателе мало, то, очевидно, возникает общее «масляное голодание» в двигателе. То есть не хватает масла везде, и признаки «голодания» проявляются в той или иной степени на всех вкладышах. А в случае с английским двигателем – только на одной коренной шейке вкладыши были повреждены и провернуты. А шатунные вкладыши еще двух шеек, которые питаются через отверстие в коленвале непосредственно от этой шейки, раскатались практически в фольгу. Но вот все остальные вкладыши в двигателе были в идеальном состоянии! Тогда вопрос – а каким образом владелец сумел так нажать на газ, где проехать или так упустить уровень масла, чтобы произошел такой избирательный износ? Или забилось отверстие в коленвале? Проверили – не забилось. Двигатель чистый, масло менялось по регламенту. Но неожиданный проворот вкладыша коренной шейки налицо. После этого проворота отверстия в блоке цилиндров и вкладыше перестали совпадать. И сразу же перекрылась подача масла на него и еще на вкладыши двух шеек. Кто это сделал? Владелец ключом зажигания и педалью газа никак не мог «добиться» такого локального повреждения. Но и в сервисе тоже не могли сделать так, чтобы в моторе отказал только один подшипник. Оставалось применить «метод исключения», чтобы найти причину. При сборке двигателя, когда зажимается крышка подшипника, вкладыш получает определенный натяг, которым он и удерживается на месте. И единственное объяснение поломки – в какой-то момент натяг вкладыша оказался недостаточным, и он провернулся. Причин может быть несколько. Либо материал вкладыша оказался не вполне добротным для определенных условий эксплуатации (а у нас в стране они всегда тяжелые), и со временем вкладыш немного деформировался. Либо изначально вкладыш оказался чуть за допуском, и натяг его был ослаблен. А возможно, на заводе немного «просадили» размеры отверстия под коренной подшипник в блоке цилиндров... В общем, найти конкретную причину было уже невозможно – отверстие под подшипник разбито, вкладыш сильно поврежден. Да, собственно, и не стояла такая задача – единственная возможная причина все равно «скрывалась» на производстве.
Загадочный «японец»
При пробеге около 50 тыс. км в двигателе японского производства появился прогрессирующий расход масла. Попытки дилера «малой кровью» выявить причину ни к чему не привели – пришлось разбирать двигатель. При разборке выяснилось, что причина расхода масла – в прогаре поршня и поломке верхнего поршневого кольца. А поскольку такое повреждение возможно от некачественного топлива, то владелец был объявлен виновником практически в «автоматическом режиме». Но, как известно, дыма без огня не бывает – при последующем детальном исследовании поломки никак не удавалось определить, что первично, а что вторично. Если поршень прогорел, то почему сломалось кольцо, сделанное из высокопрочной жаростойкой стали? А если вначале сломалось кольцо, то кто ж его сломал? Детонация? Но ей такая сталь практически не по зубам... Когда исследование причины неисправности практически зашло в тупик, решили очистить поршень от нагара – так, на всякий случай, для очистки совести. И обнаружили поразительную картину – поршень вовсе и не прогорел. Верхняя канавка была чрезвычайно сильно изношена (размыта) обломками кольца, и когда толщина огневого пояса стала меньше штатной в несколько раз, ее часть обломилась, не выдержав обычных рабочих нагрузок. А затем место поломки постепенно заволокло нагаром, да так, что и не отличить от банального прогара. Еще раз пришлось пересмотреть все детали – оказалось, что верхнее кольцо и не работало никогда в штатном режиме – на его сохранившихся обломках вообще не было следов приработки к канавке поршня и цилиндру. То есть кольцо было сломано изначально, еще при сборке двигателя. А как же двигатель так долго проработал без верхнего кольца? Его функции приняло на себя среднее кольцо, которое на этом поршне оказалось в состоянии чрезвычайно сильного износа по сравнению с аналогичными кольцами на других поршнях. И владелец, водитель не очень опытный, ездил осторожно и на «газ» почти не нажимал (как и на тормоз – колодки, поставленные еще на заводе, были изношены едва ли на треть), в противном случае «прогар» случился бы намного раньше. И заметил, что расход масла начал быстро расти, только в последней фазе разрушения, когда все детали уже подошли к своему критическому финалу. В итоге исследования «виновник» поломки коренным образом поменялся – производственный дефект нанес на детали такие специфические признаки, что не оставил владельцу никаких шансов повторить такую поломку в эксплуатации.
Теплолюбивый «китаец»
Этот дефект явился сочетанием производственных и конструктивных факторов – в подобных случаях, когда дефект носит комплексный характер, либо не удается однозначно указать на чисто производственную его причину, говорят о конструктивно-производственном дефекте. Объект – практически новая машина одного из китайских автопроизводителей, с пробегом около 9 тыс. км. Добротно сделанная, современный мотор – хорошая конструкция, немного напоминающая «тойотовскую». В общем, претензий по качеству изготовления как-то и не проглядывается... Но двигатель вышел из строя. Появились посторонние звуки, дымность, резко возрос расход масла. Владелец приехал к дилеру, стали исследовать – и нашли: проблема в юбках поршней. Все они оказались сильно задранными. Такие случаи известны – нередко они вызываются «масляным голоданием». А кто отвечает за такое «голодание»? Конечно, владелец, вовремя не уследивший за уровнем масла в двигателе. И все было бы просто, если бы не одно «но». Машина даже не успела пройти техобслуживание на сервисе. Да и сама по себе новая. А повышенный расход масла появился только в самый последний момент, а до этого его и быть не могло. Второй интересный момент – пострадали только юбки поршней и цилиндры, вкладыши были в нормальном состоянии. Так что «масляное голодание» получалось опять выборочным. Причиной такого избирательного дефекта могло быть топливо, если оно полилось в цилиндры «рекой» и смыло масло с цилиндров. Но проверка форсунок не дала никаких результатов: они работали штатно. Диагностика автомобиля тоже показала, что все исправно. И вообще, машина сама приехала на сервис – что уже практически исключает заливание двигателя топливом. Кстати, масло в двигателе было еще оригинальным, первой «заводской» заливки – оно не менялось, потому что время ТО еще не подошло. А какое масло было залито в двигатель на заводе – неизвестно, надо запрашивать. Запросили, оказалось «всесезонное», вязкостью 10W-40 по SAE. Ну масло и масло – общеупотребительное. В общем, ничего особенного. Тогда пошли другим путем: когда куплена машина, и когда случилась поломка? Оказалось, что автомобиль куплен в ноябре, а неисправность проявилась в январе. А где эксплуатировалась машина? В Сибири. А морозы там какие были в это время? Да около –35°С . Читатель уже догадался, что разгадка где-то близко? Потому что масло 10W-40 при таких температурах не применяется – нормально оно работает где-то до –20°С. Но должно быть и что-то еще... Потому что, когда двигатель выходит из строя, обычно есть несколько причин, которые «сходятся» в одном месте и в то же самое время. Каждая из них по отдельности не привела бы к катастрофическим последствиям. Но вместе взятые они образуют эффект синергии – и двигатель ломается. Стали смотреть, из какого материала сделан поршень, и из чего сделано покрытие его юбки. Один из главных компонентов алюминиевых «поршневых» сплавов – кремний. Его задача состоит не только в препятствии тепловому расширению при нагреве, но и в обеспечении низкого коэффициента трения пары «чугун – алюминий». Без кремния детали скользить «не хотят», и для нормальной работы его должно быть от 11 до 13%. А в сплаве «китайских» поршней кремния оказалось менее 8%. Идем дальше – сегодня поршни обычно делаются с покрытием, чаще всего содержащим такой антифрикционный материал, как графит. Покрытие с графитом резко снижает трение, и поршень может работать определенное время даже без масла. Это предохраняет поршень от появления задиров, например, при тяжелых пусках. Однако при исследовании оказалось, что в покрытии графита нет. Покрытие было похоже на «твердое анодирование» – т.е. на керамику. Поршень из алюминия с низким содержанием кремния – слишком мягкий. И для того чтобы повысить твердость, производитель, возможно, решил покрыть его керамикой. Но, хотя керамика и защищает поршень, однако по чугуну хорошими антифрикционными свойствами не обладает. Если есть смазка, такой двигатель работал бы нормально – в теплых краях. Но не при –35°С. При такой температуре масло 10W-40, естественно, сильно загустело, его подача затруднилась, а разбрызгивание и вовсе отсутствовало. Покрытие же по своей сути не является антифрикционным. Вот и задрались юбки поршней – двигатель вышел из строя. То есть здесь сошлись в одно время и в одном месте сразу четыре фактора – мягкий материал поршня, его слишком твердое покрытие, густое масло и сильные морозы. Убрать что-то одно – и опасность могла бы миновать. Например, если бы на заводе учли географические условия региона, куда отправляются автомобили, и залили бы другое масло, маловязкое, то вполне возможно, ничего такого и не произошло бы – и эти поршни с тем же покрытием работали бы без аварии.
Закономерность или случайность?
Напомним: любой из приведенных случаев проявился на конкретном автомобиле конкретной марки. И он не может быть характерным для другой марки машины – практически не удастся найти ничего похожего на иной модели другого бренда. Да и на той же модели одинаковые дефекты найти тоже весьма проблематично. И в этом суть – слишком мала вероятность их появления. И еще – случаи конструктивных и производственных дефектов очень и очень редки, и их легко пропустить среди потока эксплуатационных повреждений. Поэтому очень важно, чтобы у специалистов авторемонта не «замыливался глаз» и не возникало желание (в общем-то понятное) все свалить на автовладельца. Надо всегда помнить о том, что если «картина» хоть в чем-то не соответствует «набору» стандартных признаков эксплуатационных неисправностей (которые известны любому специалисту) – это повод задать себе вопрос: а что мог сделать автовладелец, как повернуть ключ и нажать на педаль, чтобы получить такой результат? И если такого ответа нет, то надо разбираться дальше.
