В конце 2000-х годов крупные производители автомобильных резинотехнических изделий Continental и Dayco представили технологию Belt-in-Oil, получившую простое название «ремень в масле». Тогда решение выглядело весьма перспективным: предполагалось, что оно позволит сделать двигатели эффективнее, компактнее и тише, а со временем станет распространённым элементом силовых агрегатов.
Однако широкое внедрение выявило серьёзную проблему. Производители, использовавшие «мокрый» ремень ГРМ, столкнулись с техническими неприятностями, отзывными кампаниями и репутационными потерями. Причина оказалась в том, что реальные условия эксплуатации заметно отличались от лабораторных испытаний.
Зачем вообще понадобился ремень в масле
В XXI веке автомобильным инженерам пришлось постоянно искать новые способы повышения эффективности двигателей из-за ужесточения экологических требований. Борьба шла буквально за каждый грамм вредных выбросов, поэтому даже небольшие конструктивные улучшения могли иметь значение.
Одним из таких решений стал ремень ГРМ, работающий непосредственно в моторном масле. Идея была связана прежде всего с повышением эффективности, но у неё имелись и другие потенциальные преимущества.
Цепной привод ГРМ отличается долговечностью и надёжностью, однако при работе с шестернями возникают сравнительно большие потери на трение. Ремень в аналогичных условиях работает эффективнее, благодаря чему его применение позволяло снизить выбросы углекислого газа на 1–2%.
Была и другая проблема. Цепь в то время считалась более шумной, а её размещение требовало дополнительного пространства под капотом. Обычный сухой ремень выигрывал по этим параметрам, но имел собственные недостатки. Поэтому инженеры попытались объединить преимущества двух решений, поместив ремень внутрь двигателя.
В теории конструкция действительно выглядела убедительно. Для Belt-in-Oil использовали специальный материал — гидрированный нитрильный каучук, рассчитанный на воздействие моторного масла и высоких температур. Сам ремень располагался непосредственно в блоке цилиндров.
Такое решение позволяло:
- экономить пространство под капотом;
- отказаться от сальников распределительного и коленчатого валов внутри механизма ГРМ;
- уменьшить потери на трение;
- получить заявленный рядом производителей ресурс более 200 000 км.
Последний показатель должен был сделать «мокрый» ремень сопоставимым по долговечности с цепью. Но именно эксплуатация показала, что лабораторные преимущества не гарантируют такого же результата на дороге.
Какие двигатели получили «мокрый» ремень
После успешных лабораторных испытаний технология достаточно быстро начала появляться на серийных автомобилях. Наиболее массовое распространение получили несколько семейств двигателей.
Речь шла о бензиновом трёхцилиндровом 1,2-литровом PureTech концерна Peugeot-Citroen-Opel, трёхцилиндровом 1,0-литровом Ford EcoBoost и четырёхцилиндровом 2,0-литровом дизельном Ford EcoBlue.
Кроме того, Belt-in-Oil использовала Honda на своих бензиновых двигателях VTEC Turbo объёмом 1,0 л.
На бумаге все эти моторы соответствовали первоначальной концепции технологии. Однако вскоре обнаружилось, что главный противник ремня находится не только под капотом, но и непосредственно в моторном масле.
Почему масло оказалось не единственной проблемой
Сам по себе «мокрый» ремень действительно обладал устойчивостью к воздействию моторного масла. Но в процессе эксплуатации масло далеко не всегда оставалось чистым.
Особенно это проявлялось на двигателях с непосредственным впрыском топлива. При определённых условиях концентрация топлива в моторном масле способна достигать 10%. Особенно неблагоприятным режимом становилась зимняя эксплуатация автомобиля на коротких расстояниях.
В результате в масляной системе формировалась смесь из топлива, конденсата и сажи. Именно такой «коктейль» негативно воздействовал на ремень и буквально разрушал его материал.
Дальше возникал уже целый каскад проблем. Частицы и продукты расслоения ремня попадали в систему смазки. Они могли забивать маслоприёмник и масляные каналы, после чего двигатель начинал испытывать недостаток смазки.
Последствия становились значительно серьёзнее обычного преждевременного износа ремня:
- ухудшалась подача масла к узлам двигателя;
- увеличивался износ деталей;
- загрязнялись элементы масляной системы;
- в отдельных случаях возникали проблемы с тормозами.
Последний пункт особенно характерен для двигателей PureTech. Современные малолитражные моторы не всегда способны создать во впускном коллекторе достаточное разрежение для работы вакуумного усилителя тормозов, поэтому в конструкции используется дополнительный вакуумный насос.
На PureTech этот насос приводится от распределительного вала и нуждается в постоянной смазке. Разрушающийся ремень мог засорить масляные каналы вакуумного насоса. В результате механизм перегревался и выходил из строя.
Именно эта проблема стала одной из причин масштабных отзывных кампаний автомобилей Peugeot, Citroen и Opel с двигателями PureTech.
Главная проблема — реальная эксплуатация
Лабораторные испытания показали, что технология работоспособна. Но дорожная эксплуатация предъявила к ней гораздо более жёсткие требования.
Оказалось, что «мокрый» ремень крайне чувствителен сразу к нескольким факторам. Для нормальной работы требовалось:
- своевременно проводить обслуживание;
- использовать моторное масло с подходящими характеристиками;
- заправлять автомобиль качественным топливом.
При нарушении этих условий ресурс заметно сокращался. Вместо заявленных производителями 200 000 км ремень на практике мог прослужить в два-три раза меньше.
Получался парадокс: технология создавалась в том числе ради ресурса, сопоставимого с цепным приводом, но в реальной эксплуатации преждевременный износ фактически лишал её значительной части первоначальных преимуществ перед обычным сухим ремнём.
От массового внедрения к отказу
Несмотря на все проблемы, технология успела получить очень широкое распространение. За период массового внедрения было произведено около 15 млн автомобилей с «мокрым» ремнём ГРМ, и многие из них продолжают эксплуатироваться.
Однако к концу 2010-х годов автопроизводители начали быстро отказываться от этой схемы. Одновременно на рынке появились готовые комплекты сторонних производителей, позволяющие переделывать некоторые двигатели под другой привод ГРМ.
В частности, двигатель PureTech можно сравнительно недорого переоборудовать на цепной привод и тем самым отказаться от проблем, связанных с «мокрым» ремнём.
Для российского рынка эта история оказалась менее масштабной. Такие двигатели у нас практически не встречаются, поскольку производители выводили на российский рынок автомобили с более простыми силовыми агрегатами.
История Belt-in-Oil хорошо показывает разницу между перспективной инженерной идеей и её поведением в реальной эксплуатации. В лаборатории материал ремня выдерживал масло и высокие температуры, а сама конструкция позволяла снизить трение, сэкономить место и рассчитывать на большой ресурс. Но в настоящем двигателе масло оказалось сложной смесью, в которую попадали топливо, конденсат и сажа.
В результате решение, которое должно было стать одним из направлений развития традиционных двигателей, принесло производителям гораздо больше проблем, чем ожидалось. Технология получила массовое распространение, но затем столь же быстро начала уходить с рынка.