Трение, ч.3 (релиз 1.0, 28.11.2020)
ЧАСТЬ 1: https://bmwservice.livejournal.com/343703.html
ЧАСТЬ 2: https://bmwservice.livejournal.com/343809.html
Ранее я неоднократно задавал (в различных формулировках) совершенно риторический вопрос: вот вы уже много лет носите свои баночки в лабораторию, в надежде откопать-таки "лучшее масло" - стало быть, обрели прекрасное хобби на всю жизнь и можно за вас только порадоваться. Но представьте вдруг, если это наконец-таки случится: насколько плохо будет чувствовать себя МП!
Это же чудовищно: обнаруженное "лучшее" масло будут подделывать в сто тысяч раз чаще (страх купить подделку, при наличии сверхценной идеи, многократно перекроет страх эксплуатации на "нелучшем" масле), а могут же так и вообще снять с производства, да не просто из маркетологических побуждений обновления линейки, а с мыслями типа "ну а зачем же делать то, что сделает-таки двигатель почти вечным" - того и гляди, теория заговора инспирирует заказные убийства лучших в мире масляных барри.
Именно по этой причине, уверяю, МП не выгодно обретение философского масла - надежда обретения мгновенно сменится страхом потери. В действительности, вы же понимаете, надеюсь, что я совсем не волнуюсь за физическое и психическое здоровье наших МП - им ничего более страшного не грозит, в смысле ухудшения текущего вялотекущего состояния.
Но сейчас мы посмотрим на все ту же тему немного с другого ракурса: скажите, если и масла и двигатели беспрестанно совершенствуются (как минимум - меняются), то как можно было бы отследить количественный и качественный прогресс снижения износа в цифрах?!
Хорошо, вот вам пример очередной формулировки Проблемы "со стороны мотора":
1.ДВС ВАЗ типа "21083", один распредвал, слабая степень форсировки, сносное (но безусловно не лучшее) качество изготовления, архаичный ГРМ, минимально возможная металлоемкость (в смысле фактически наличествующих пар трения).
2.Достаточно современный компактный двигатель без турбины, типа BMW N46 - аж три приводных вала, гибридные пары трения в ГРМ, чрезвычайно сложный (на фоне классического) гидропривод ГРМ - сплошь дополнительные пары трения! А степень форсировки выше почти в два раза.
3.Любой ваш вариант, без экстрима. Предлагайте.
Задаю вопрос: разные моторы, поколения, материалы, пары трения, производители, нагрузки и так далее - что сможете сказать по предполагаемой разнице?! Даже так: мы вообще в праве ожидать, что ну хоть чуть-чуть будут какие-то иные цифры, примерно аналогичные разнице анализов крови жирафа и лягушки?
Правильным вашим действием будет отнюдь не попытка лихорадочно найти хотя бы три реальных примера в Сети, где при наличии равных условий (нет доливов, равный пробег, при примерно равной средней скорости, одна лаборатория и так далее) вы сможете увидеть все те же цифры. Нет. Не найдете и не увидите. МП вообще мало озабочены проблемой достоверности и логики измерений - разочек что-то там измерили и уже бегут-спотыкаются делать выводы.
Суровая правда: одно произвольное измерение по единственной точке за всю историю жизни двигателя и готово-на-гора-принимай-страна десятки страниц обсуждения о плохости, или хорошести того или иного масла. При этом их совершенно не беспокоит, что все цифры вокруг похожи как близнецы - стоит только высунуть нос в соседнюю ветку и сравнить.
Но смысл моего вопроса в другом. Решение задачи может допускать, но вообще не подразумевать практической реализации и не сосредотачиваться на исследовании бесконечного множества частных решений.
Я прошу иное: допустим, МП анализирует все известные ему особенности конкретного мотора, после берет другой, сравнимый, но совершенно иной по поколению/инженерным решениям. Ну и что-то там нам изрекает, типа "примененные технические решения предполагают снижение продуктов износа в -дцать раз, по сравнению с...", или "продукты износа алюминия, по причине использования... должны снизиться". И так далее. Вот это было бы весьма интересно послушать!
На ваш немой вопрос "а не слишком ли это сложно для типичного МП" отвечу - это смотря какая разновидность МП!
Вот же, не мешает вроде бы:
Думаю, еще не менее чем десяток таких цитат можно там наковырять: пибсы и шмибсы на уровне тонких масляных технологий (интернет-то все стерпит) - на экране монитора действуют вполне уверенно...
Но почему вы думаете, что реальные технологии не будут действовать на результат со стороны двигателя? Может и туда тоже своего "пибса" насыпать?
То есть, один процент какой-то химической дряни бухнуть в масло - все действует и все снижается, а один распредвал аж на два заменить, несколько гидравлических пар трения убрать/добавить - так ничего и не видно будет?!
Вот об этом хотелось бы послушать, даже не углубляясь в невозможность любым мне известным МП за многие годы осуществить столь нехитрый эксперимент... Да что там - они и пибса этого все никак не могут насыпать, раз все анализы одинаковы до сих пор.
Меж тем, предлагаю возразить Блогу следующим: если это (не важно по какой причине) МП так за десятилетия и не сделано, то это совершенно не значит, что этого не существует.
Блестящая логика, восхищаюсь: поди, в общем, в очередной раз сам сделай "правильно" и на нескольких моторах. Чтобы в очередной раз увидеть 10-20 ppm...
Нет, сейчас мы поступим заметно проще, как уже многие десятилетия тому назад делали прадеды МП...
...а сами МП так по-прежнему и делают...
...но... ровно наоборот, уцепившись вот за этот любопытный тезис:
Видите, еще 70 лет назад в ходу были все те же потрясающие методики. Да, тогда (а масла были преимущественно без присадок) это было худо-бедно актуально и даже свежо. Теперь эту методику самое время развернуть на 180 градусов: забываем про показательный чермет, оставляем все остальное, интересное. Почему так правомерно поступить - сейчас рассмотрим подробнее.
ФАКТ: В СОВРЕМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ ПОЛНО СПЛАВОВ АЛЮМИНИЯ (цветмета - силумина), чего даже близко не было в автомобилях того периода. БЛОК ЦИЛИНДРОВ может быть целиком из силумина, включая поверхность гильз. Основные исполнительные механизмы - алюминий. ГБЦ - сплошной алюминий в парах трения!
То есть, я предлагаю поступить ровно наоборот: время чисто "железных" моторов прошло, пришло время моторов из цветмета. Не считаете ли вы, что методику анализа пора совершенствовать? Ок, вижу, что не считаете.
В 1950 году у нас не было компьютеризованных лабораторий с ICP на каждом углу, но уже тогда было известно, что в масляной отработке содержится около 70% железной стружки. Все остальное - накрошенный откуда-то цветмет.
Отлично, значит сейчас мотор, условно, прибавил заметное множество алюминиевых пар трения, которых тогда и в помине не было. И что, мы по-прежнему будем смотреть на ЖЕЛЕЗО, серьезно?!
Существует какое-то магическое свойство масляных отработок: что ты ни делай с двигателем, цифры всегда одинаковы. У "Победы" и у Бугатти Вейрон. Все едино. МП, вероятно, совершенно обрадованный тем фактом, что хоть его масло и не самое лучшее в мире (это только мечтах), но цифры-то очень успокаивающие получаются, и он в очередной раз отправляется в лабораторию... а там...
Ну а что там может быть: 10-20 ppm, которые уже тогда были "70%" так и остались примерно 70%. Итого, например, 10-20 железа дают нам 5-10 ppm ожидаемого содержания цветмета. СЕЙЧАС. Теперь вопрос: ну и сколько цветмета в современных отработках?!
Я вот реально вгуглил первое попавшееся:
Делим 14 пополам и получаем... 7?! Снова?! Спустя 70 лет? Первая попавшаяся? От современного мотоцикла BMW и 5000 км и снова?!
Нет-нет, не надо спешить показывать мне, что вам удалось найти какие-то аномальные отработки, где количество цветмета (свинца, например, или, чего доброго, МЕДИ) вдруг (страшно представить!) внезапно сравнялось и перестало составлять треть от обнаруженных самыми современными методиками металлов отработки... Давно читаю маслопрофессионалов и уверовал, что кто ищет - всегда найдет.
Вчитайтесь в смысл предложения: современные ДВС существенно изменились и в них сплошь понатыканы алюминиевые сплавы. Например, в алюминиевом блоке, с алюминиевым же покрытием, то и дело снуют туда-сюда алюминиевые же поршни, распредвалы крутятся в алюминиевых ложементах, а роторы алюминиевых муфт газораспределения вертятся туда-сюда, чиркая по алюминиевым же статорам.
Мне довольно трудно сказать, откуда вдруг вы внезапно наберете, например, значимую по своей аномальности горстку МЕДИ или СВИНЦА, а вот откуда должно существенно прирасти АЛЮМИНИЕМ - только что подробно мотивировал и ниже еще куда подробнее будет.
Вот я и прошу вас сейчас найти те анализы, где именно это (алюминий) внезапно и массово стал хорошо виден. А принципиальная новизна моего предложения сводится к тому, что смотреть на количественные показатели износа не столь интересно, как на качественные.
Качественные же показатели (например, предложенный критерий соотношения чермет/цветмет из книги 1952 года) тем и интересны, что им все равно (ну почти) на множество внешних факторов. Они не должны по законам логики зависеть ни от абсолютного количества металлов в отработке, ни от количества масла в картере, типа пробега, типа мотора и даже от совершенного долива, которым МП частенько злоупотребляют в своих "исследованиях". И вот если что-то должно быть видно, то уж ЭТО - да ну в полный рост!
Не исключено, что умудренный опытом десятилетий исследований матерый МП вам возразит: ну так вот же, алюминия потому так МАЛО в отработке, на грани погрешности ICP, что...
...очевидно, "инженеры, в тесном сотрудничестве с поизводителями масел..." полностью решили проблему трения у алюминия. Допустим. И вот об этом сейчас подробно и поговорим - случай в высшей степени показательный обещаю, но сначала немного истории.
В природе существует так называемое поколение моторов "BMW N" - "New generation", стартовавшее аж в 2001 году и производившееся года так до 2015...
В этом поколении, очевидно, самые распространенные двигатели - BMW N42 (43,45,46) и BMW N52 (53,54,55). У серии V-образных моторов все то же самое, если что. Факт: указанная мной в дальнейшем тексте ключевая техническая деталь касается 99% генерации двигателей N - фактически миллионов моторов.
Но чтобы было совсем понятно, нам не обойтись без рассмотрения особенностей анних (первых) моделей, с которых и произошел переход на принципиально новые типы муфт газораспределения: от уплотняемых РЕЗИНОЙ, на уплотняемые МЕТАЛЛОМ. Первая генерация на ковейере пробыла лет так пятнадцать и все там было более-менее хорошо, кроме очевидно низкой износостойкости РТИ, которые постоянно вертят туда-сюда в горячем масле...
А именно:
Суть ремонта данных узлов, надеюсь, понятна даже не владельцам BMW: чаще всего - муфту извлекаете, резиночки уплотнений муфт меняете (если сумели купить) и дальше поехали.
И стоит это копейки и еще тысяч на сто вполне хватит.
Подробнее уже столько раз было ( даже тут), что повторяться вообще нет никакого смысла - желающих за подробностями отправляю в гугл.
Иными словами, первое поколение VANOS страдало от "просчитанности до чердака и специально разработанных для двигателя маслел" совершенно особым образом - уплотнения съедала химически агрессивная горячая жидкость - синтетическое масло - и вдобавок еще и ожидаемо плющило трение (сама уплотняемая нагрузка). Давление масла в таких системах достигает 6 атм, а вращать (и уплотнять) приходится довольно тяжелые чушки металла.
Примечательно, что деградацию резины в таком случае никакой анализ не покажет - это форма углерода и даже не факт, что сама резина буквально изнашивалась (истиралась), возможно больше деградировала (деформировалась).
Мне вот даже интересно: среди исследователей разного рода отработок, какое выработалось отношение к проблемам такого рода: ни маслоотражательные колпачки, ни, тем более, активные элементы уплотнений на анализах металла никак не видно, но попасть с ними можно на весьма дорогой ремонт. Вот как это вообще, если анализ элементов износа - единственный, но вот такие случаи, как вышерассматриваемый - средний ремонт двигателя безусловно обеспечит. Ценность анализа в чем? Годами сдавать анализы и после все равно существенно ремонтировать мотор?
Так вот, проблема стала заметно интереснее, с момента выхода уже упомянутого поколения "N" - это примерно 2001 год, когда состоялась премьера массового двигателя N42, где VANOS стал полностью металлическим, но с двумя кардинальными, особо важными сейчас отличиями.
Первое:
Даже не нужно быть особо инженером, чтобы изумиться самонадеянности "немецких инженеров": вот честно скажите, представив умозрительную модель износа муфты, основа подвижности которой - тонкие металлические пластины, которые под значительной нагрузкой постоянно шпыняет туда-сюда давлением масла... не будет ли там что-то изнашиваться постоянно, когда подпружиненная пластина буквально "на излом" работает между трех поверхностей трения, минимальный износ которых обязан обеспечить снижение быстродействия сразу по двум причинам: самим фактом утечки и увеличением трения из-за возрастающей шероховатости поверхностей.
Благодаря относительной распространенности двигателей, рекомендую ознакомиться с данным трудом - это почти полностью избавляет меня от необходимости доказывать очевидное.
Настоятельно просил бы не читать далее, не ознакомившись с этой ссылкой - там все исчерпывающе поясненено толковым русским языком.
Не далее, чем четыремя годами позже, BMW представила очередную инкарнацию этого устройства, которое было избавлено от многих проблем. Система ротор-статор в ГРМ моторов типа N52:
И у этой, в целом более удачной системы тоже было два поколения, однако самую главную проблему ТРЕНИЯ решить так и не удалось, что хорошо видно, если сфотографировать поверхность трения со вспышкой:
Но это еще половина беды, есть ситуация и поинтереснее: конструкция распределительного вала теперь предполагает наличие разделенной уплотняющими кольцами области - указанная стрелкой секция - одна из выделенных камер-каналов гидравлического управления муфтой (дренажная):
...изначально пара трения кольцо-ложемент была биметаллическая (разнотвердая, не в пользу ложемента!), последствия чего (ступенька) хорошо видны на фотографии:
BMW в дальнейшем заменила стальные кольца на кольца с анодированным антифрикционным напылением (N42-46) и даже фторопласт (N52-55):
Ну а теперь закономерные вопросы: перед вами чрезвычайно известная и тотальная проблема, признанная производителем, который попытался (и даже не раз) ее исправить. Проблема должна характеризоваться совершенно явным повышением "индикаторного" алюминия в масляной отработке. Алюминий даже не стоит пытаться сравнивать с закаленным чугуном - он царапается (повреждается) буквально иголкой, что хорошо видно на фотографиях.
Вот у меня в который уж раз возникают закономерные вопросы к масляным специалистам:
1.Ну и как там у моторов серии "N" (ну или моторов BMW-PSA - с аналогичной конструкцией ) с аномальным содержанием алюминия в отработке и где бы на это можно было бы посмотреть?!
2.Спасают ли "разработанные в тесном сотрудничестве с производителем двигателей масла" от фактического износа крайне важных узлов?!