Глава II. НА РОДНОЙ ЗЕМЛЕ...
В первой главе мы рассказывали о двигателях с непосредственным впрыском (далее - НВ-двигатели) с точки зрения производителя, теперь же посмотрим на них с точки зрения эксплуатации не в идеальных условиях японских островов (мы говорим здесь, в основном, о продукции японского автопрома), а совсем в другом мире, который начинается всего в нескольких сотнях километров к западу.
Экскурс в экономику
Экскурс в экологию
Открывая любой материал, хоть каким-то образом относящийся к НВ-двигателям, обязательно обнаруживаешь, что самая большая его часть отведена пространным рассуждениям на тему экологии - "двигатели GDI (FSI, D-4) позволяют существенно снизить выбросы вредных веществ", "зеленая технология будущего", "соответствуют ULEV"... и прочим аспектам, выдаваемым чуть ли не за главные достижения непосредственного впрыска. А вот если разбираться по существу...
У нас "зеленая" идея и проводившие ее бесноватые "экологи" полностью дискредитировали себя деяниями рубежа 90-ых, поэтому если и есть в их нынешних рассуждениях хоть какое-то здравое зерно, то доверия оно все равно не вызывает.
Хорошо вести разговор об экологии на полный желудок - тем, у кого в стране уже состоялась сплошная автомобилизация (даже скорее "транспортизация"), и теперь можно работать над качеством не в ущерб количеству, и, тем более, не в ущерб стоимости (Прим. Здесь "стоимость" - не выражение абсолютной цены продукта, а понятие о его "ценности" и доступности).
А здесь - иной деятель, обеспечив себя благами цивилизации (доставленными ему "неэкологичным" транспортом), садится в свой автомобиль (пусть и "неэкологичный", но ведь зато - свой), едет мимо мерзнущих на остановках или штурмующих маршрутки ("неэкологичные" и опасные) соотечественников, рассекает ряды не столь успешных коллег-автолюбителей (на совсем уже "неэколгичном" старье), а по прибытии, на совещании или с синего экрана - начинает безапелляционно изливать на слушателей: "вы должны", "снизить выбросы", "запретить въезд", "начать с себя", "альтернативы нет"... При этом прекрасно понимая, что реальных способов, как это сделать, не предлагается, что ресурсов на революционное улучшение - нет и не предвидится, зато вполне можно успешно демонстрировать бурную деятельность, разрушая существующую систему. Хорошо и легко рассуждать на тему вредных выбросов автомобилей тем, кто не должен думать о воплощении в жизнь их прожектерских фантазий.
Мы немного отступили от поставленной темы в социальную область, но об этом необходимо говорить.
Так вот, возвращаясь к двигателям, мы не будем углубляться в химию и физику процессов (в школе учились все), только напомним - при сжигании бензина в двигателе внутреннего сгорания, кроме прочего, выделяются:
- H2O (вода) - с ней все предельно ясно.
- CO2 (углекислый газ) - обязательный, неизбежный и окончательный продукт сгорания углеводородов.
- CO (угарный газ) - результат неполного сгорания (точнее, окисления) топлива.
- CH (углеводороды) - фактически остатки несгоревшего бензина.
- NOx (NO, NO2 и др. оксиды азота) - побочный продукт, результат окисления азота воздуха.
Три последних элемента - однозначно неполезны с позиций заботы о здоровье человека. Но... Там, где это считалось необходимым, с CO и CH уже давно научились успешно бороться при помощи обычных TWC-катализаторов (Three Way Catalyst - трехкомпонентный каталитический нейтрализатор), "дожигая" их до CO2 и воды и добившись вполне чистого выхлопа при умеренных затратах и приемлемой надежности.
С оксидами азота бороться тяжелее, что мы уже описывали в первой главе, тут требуются некоторые ухищрения - и для уменьшения образования, и для нейтрализации имеющихся. Но главная нестыковка - повышенное образование NO есть прямой результат обеднения рабочей смеси. То есть, как бы избавляясь от одних проблем, реально получают другие, более серьезные.
Теперь о CO2. Как все понимают, физически никакого революционного уменьшения образования углекислого газа в НВ-двигателях не происходит, имеет место только уменьшение расхода топлива - а значит, уменьшение количества его продуктов сгорания (само собой, за счет технологии НВ). И сама точка зрения зеленых далеко не бесспорна - во-первых, не доказана вредоносность CO2 для окружающей среды (речь ведь идет только о "глобальном потеплении"); во-вторых, принципиально не может быть доказана сама нежелательность возможных изменений (того самого "глобального потепления", тем более - для нас); в-третьих, поборникам снижения количества CO2 в атмосфере полезно будет сначала сравнить количество выбросов из автомобильных двигателей с выбросами из прочих источников (особенно у столь ими уважаемых заокеанских "друзей" с промышленными колониями, которые производят очень много "зеленых" деятелей на экспорт, но сами отнюдь не собираются следовать собственным советам); в-четвертых, красочные диаграммы "падения-роста-расхода-получения...", демонстрирующие "огромные" преимущества НВ-технологии, рассчитаны на плохообразованных, но впечатлительных жителей западной цивилизации, которые не замечают подмены шкал и баз отсчета, подмены абсолютных и относительных величин и прочих атрибутов манипуляций, когда желаемое выдают за действительное...
Японцы избавились от большинства глобальных и от многих бытовых проблем, с которыми приходится жить другим народам, поэтому для поддержания тонуса позволили себе выдумать себе врага хотя бы в виде "ужасного global warming". Нечто подобное (хотя скорее - чтобы номинально не отставать от дальневосточных конкурентов) изобрели для внутреннего пользования и в Европе... Но предлагать перенести эту игру на нашу землю - недальновидно и безответственно.
И снова придется вспоминать о социально-экономических аспектах. Про преимущества непосредственного впрыска мы все сказали в первой главе, о его серьезнейших недостатках будет сказано ниже, но про главный экономический тезис в его пользу - "экономию топлива", построение книги заставляет сказать в начале.
Нас, по счастью, еще не удалось загнать в ситуацию, когда приходится скрупулезно высчитывать каждый сожженный литр бензина и думать над тем, а стоит ли вообще ехать - такие мысли станут началом конца автомобилизации, от которой мы здесь отказываться не в праве.
Всем известно, что самый дешевый способ передвижения - это общественный транспорт, и он же намного выгоднее с позиций эффективности и затрат ресурсов (для перевозки единицы груза или пассажира на километр расстояния). Однако местные правители решают по-другому, и нынче доехать на общественном транспорте из точки A в точку B за приемлемую цену и разумное время становится все сложнее - тут и постоянный рост тарифов, и истребление автобусного парка, и отмена маршрутов, и прекращение строительства полноценного метро...
Но, думаю, понятно, что частный легковой автомобиль для большинства из нас - не средство получения прибыли (в определенных условиях и такси обойдется дешевле при том же пробеге), а средство удовлетворения потребностей, как материальных, так и моральных. И если принято решение удовлетворять их таким "неэффективным" способом, то надо быть последовательными до конца.
Когда на один и тот же уровень ставятся затраты на приобретение, затраты на эксплуатацию, затраты на ремонт, накладные расходы и ... величина экономии на бензине, пусть даже не по абсолютной величине, а отнесенные на пробег - это говорит об острой некогерентности мышления (несоизмеримости частей реальности).
Давайте попробуем пояснять на при-мерах (в силу нашей специфики, речь пойдет в основном о двигателях Toyota D-4)...
Каков на самом деле главный смысл НВ-технологий? Снизить расход топлива (в смешанном цикле) при сохранении или увеличении максимальной мощности. Особенно заметно это будет там, где машины много времени работают на холостом ходу, ползают по пробкам, где действуют и соблюдаются жесткие скоростные ограничения - в первую очередь речь идет о Японии. Только там воплощение таких стабильных/экономичных режимов стало относительно рентабельным. Почему относительно? Потому что разрывы между ценой покупки и ценой продажи, точнее, скорость обесценивания автомобиля в процессе эксплуатации, там настолько велики и разнообразны, что рассуждения об экономии на топливе из уст японского покупателя нового автомобиля - просто предел некогерентности. Речь может идти только о том, что цена "дополнительных" элементов двигателя будет покрыта экономией бензина за разумно-конечный пробег.
Вот как раз в японском испытательном цикле ("10-15 mode") и реализовались "до 30%" экономии (по данным производителя). И вновь здесь надо предупредить о подмене базы отсчета: когда удается заглянуть глубже и сравнить написанные рядом фирменные данные о расходе для одной и той же модели до и после внедрения D-4 (3S-FE и 3S-FSE на Corona Premio T210 и Vista V50), то экономия выходит поскромнее - максимум 20%.
Что интересно - когда эти же аппараты вышли на испытания в Европе, то довольно неожиданной стала существенная коррекция победных реляций - в евро-цикле, где большая роль отводится не только "пробочной" езде, но и нормальному передвижению, в том числе при значительной доле трассы, экономия стала очень уж малозаметной. К кому по манере езды ближе стоит наш водитель, думаю, понятно...
Циклы №1..№3
|
Цикл №4
|
Подведем некоторую финансовую базу экономии. Можно даже прикинуть максимально возможную величину. Пусть автомобиль постоянно ездит в городском цикле, поедая 11 л/100 км. А его коллега D-4 - 9 литров (для европейских условий, так как в Японии традиционно разница в заявленном расходе между обычным и непосредственным впрыском - литр с небольшим (6/7, 7/8...)). Экономия на 10 тысячах км - 200 литров, за год - 500, на 100 тысячах - 2000. Чтобы перевести эти цифры в денежный эквивалент, "у них" достаточно приписать значок евро (или доллара), а у нас - получается 80, 200, 800$. Повторимся - это предельные значения экономии на бензине за счет непосредственного впрыска (для одной и той же модели, исправной и с правильными регулировками двигателя)...
Экскурс в технологию
Наполнив актив баланса, самое время разобраться с пассивом. Что дополнительно появилось в двигателе 3S-FSE, повлияв на его стоимость (не считая затрат на НИОКР)?
Начнем с того, что в двигателе ничего не исчезло, но появилось много нового.
1) ТНВД (насос высокого давления). Как будет видно из дальнейшего описания, это самая тонкая, чувствительная и опасная в плане последствий деталь. Максимальный его ресурс можно оценить в 100 т. км, реальный - еще меньше (60-70 т. км). И это - в идеальных японских условиях, а что уж происходит при питании нашим бензином (применительно к ТНВД он подобен суспензии шлифовальной пасты) - представить нетрудно, да еще после того, как основная часть ресурса была выработана самими японцами. Практика показала, что конец может наступать уже через 5-10 тысяч, ну а редкие отдельные экземпляры держатся никак не дольше, чем в японских условиях.
Заменять насос имеет смысл на новый, ну а во что это выливается - отдельный интересный вопрос. В то время как в Москве одни фирмы этот насос по каталогу оценивают примерно в 300$ и берутся поставить в течение 10 дней, то другие - уже в 600, а в Приморье, где казалось бы все должно быть гораздо проще и дешевле, в те же 600+доставка за половину от цены... И масштаб, и разброс цен впечатляют. А как минимум раз с заменой насоса предстоит столкнуться всем обладателям D-4, если, конечно, они не переложат эту заботу на следующего владельца.
А если не уследить за прогрессирующей кончиной ТНВД, пока он только начинает закачивать бензин в картер, повышая уровень образующейся бензо-масляной эмульсии, то можно легко попрощаться с движком в сборе.
С ТНВД на MMC GDI ситуация еще хуже - их отличает чрезвычайно высокая цена, в районе 1000-1200$ (зависит от модели и поставщика).
2) ETCS (Electronic Throttle Control System). В дополнение к простой и понятной дроссельной заслонке с тросиком и датчиком положения, было установлено электронное управление и электрпривод. Мало того, что привод и корпус заслонки являются единой поставляемой деталью, так еще и датчик TPS стал весьма "продвинутым" в техническом плане - формально его регулировка и настройка выполняется только при наличии фирменного сканера, поэтому в случае чего (а именно - вмешательства отечественных сервисменов), пытаться восстановить все можно только "методом тыка". А стоимость узла ETCS даже выше, чем ТНВД...
3) Форсунки. От старых проверенных форсунок осталась только одна - холодного пуска, а остальные - теперь принципиально новые, такие, как в дизельном Common Rail. То есть высокого давления и высокого напряжения.
4) Блок управления форсунками. Естественно, что в дополнение к обычному электронному блоку между ним и форсунками высокого давления понадобился "усилитель", преобразующий команды от ЭБУ двигателя (аналогичные обычному двигателю, только короче по времени) в более мощные управляющие сигналы.
5) Топливная магистраль высокого давления - уже не похожа на старый добрый топливный коллектор, а содержит полноценную топливную рампу.
6) SCV (сервопривод изменения геометрии геометрии впускного коллектора). В целом повторяя схему, принятую еще на двигателях LeanBurn, SCV использует электропривод клапана и датчик положения клапана - что-то вроде второй дроссельной заслонки.
7) Датчик давления топлива.
8) Свечи зажигания. Отдельная проблема - свои и существенно более дорогие свечи, с собственной маркировкой и зазором. Так как 3S-FSE не особенно-то и продавался за пределами внутреннего рынка, то их оригинал (например, Denso PK20GR8 или NGK BKR6EPA8) получается недешевым и труднодоступным.
9) NO-катализатор. Хотя система нейтрализации оксидов азота и не столь изощренная, как на PSA HPi, но, тем не менее, дополнительный сдвоенный накопительный катализатор практически сразу на выпуске присутствует. По заявлениям производителей, такая система обходится примерно на 300$ дороже обычной. С одной стороны обратной связи с ЭБУ по NO нет и у нас никто не будет огорчаться по поводу его выхода из строя, но с другой - обычный кислородный датчик, стоящий далее по ходу выпускного тракта, может реагировать неадекватно на неизменный состав газов.
10) VVT-i (система изменения фаз газораспределения). Все усовершенствования последних лет собрались в одном двигателе...
11) EGR (система рециркуляции отработавших газов). Этот дизельный атрибут пришел и на бензиновые двигатели для внутреннего японского рынка, причем не в простом вакуумном варианте, а со сложным четырехканальным принципом работы и электронным управлением.
Так что уже сейчас видно, что баланс инноваций и выгоды от них даже в японских условиях очень шаткий, а в наших - цена ремонта берет верх (не стоит забывать, что для двигателей D-4 запчастей б/у (контрактных) не только мало, но и, в силу "одноразовости" и сложности конструкции, они часто бесполезны. В отрицательную часть баланса необходимо добавить еще и затраты сил, нервов и времени на поиски ремонтников и запчастей.
И очень странно слышать от казалось бы грамотных людей, дескать двигатель-то замечательный, да только вот мы с нашим бензином такие убогие. Всегда вспоминается притча про "коня в вакууме" - если этот мотор может реализовать свой потенциал только в идеальных (наверное, японские можно считать таковыми) условиях, а на другой почве (что российской, что штатовской, и даже европейской) приходит в негодность, то значит не только и не столько условия плохи - а что-то не так в самой технологии.
Отдельное замечание по сере в топливе. Что ее высокое содержание негативно влияет на двигатель с НВ, стало уже теоремой, однако за многократным повторением потерялся смысл этого явления - договорились уже до повышенной абразивности бензина из-за этой причины. На самом деле, хоть сера не полезна и на стадии ее путешествия от бака до форсунки, но реально во вредную субстанцию она переходит при сгорании, "забивая" активный слой NO-катализатора (см. главу 1), а заодно образуя кислотный состав с водой (конденсатом) выхлопа. В основном по этой причине иностранные производители долго тянули с поставками НВ-двигателей на российский рынок (пока этим не занялись всерьез серые дилеры). Ну а насчет абразива, то и его хватает - песок, пыль, ржавчина, вода, солярка, железо- и марганецсодержащие присадки в избытке попадают в бензин уже на стадии распределения и продажи (левые АЗС с левым персоналом, контрактные наливники, две цистерны на четыре сорта топлива и т.д...). А как влияет содержание серы на экономичность - европейцы честно признали: в их NO-катализаторах с обратной связью для очистки от серы при работе на обычном бензине практически постоянно будет использоваться режим обогащения смеси (какая уж тут экономия).
Вот такое переусложнение конструкции ради экономии 20-30% бензина и снижения выбросов в отдельных режимах. Вообще-то, у этой проблемы есть и другие решения: во-первых, простое уменьшение рабочего объема, во-вторых, раз сложность исполнения и надежность двигателя больше не волнует - то пожалуйста, Европа массово пересаживается на дизеля (Common Rail с турбонаддувом и электронным управлением), радикально выигрывая в тяговых характеристиках и в экономии топлива.
Второй существенный минус - ТО и ремонт. Далеко не каждый, даже специализирующийся на "японцах", сервис берется за НВ-двигатели, в том числе (и даже особенно) официалы. А из тех, кто берется - нет никакой гарантии качественной работы (хотя... если у дилеров с последовательной заменой всех мало-мальски подозрительных деталей на новые по соответствующему прейскуранту, то...).
Многие приобретают такой автомобиль, совершенно не задумываясь над его эксплуатацией, даже не разбираясь, что это за двигатель, а лишь практически наугад ткнув по каталогу в современный автомобиль с мощным двигателем и дорогой комплектацией. На возможные проблемы у них стандартное решение - покататься и продать. Естественно, не стоит удивляться плохой ликвидности движков D-4 на вторичном рынке.
А теперь посмотрим, что говорят о непосредственном впрыске дальневосточные профессионалы авторемонта...