двигатель\ легкий. Легкий двигатель

БЕНЗИН или ДИЗЕЛЬ

By David Pascoe

Часть I

Одним из наиболее часто задаваемых мне вопросов касается выбора типа двигателя – бензиновый или дизель. Я отвечаю, но правильно понять ответ на этот вопрос часто не позволяет всеобщее непонимание сущности этих двигателей. Большинство людей делают свой выбор, основываясь на популярных суждениях, зачастую далеких от истины, и не пытаясь вникнуть в суть вопроса. Я попытаюсь здесь развеять несколько мифов и дать несколько важных пояснений, которые дадут возможность правильно оценить все «за» и «против» того или иного двигателя.

Миф №1 -Дизели безопаснее бензиновых моторов. По тем или причинам, убеждение  в том, что бензиновые двигатели очень пожароопасны все еще жива, несмотря на то, что такие суждения часто поддерживаются просто сторонними наблюдателями пожаров на яхтах, произошедших лет тридцать назад. Фаты таковы, что современные бензиновые моторы очень безопасны, и шансы на пожар на борту по их причине меньше, чем шанс попасть в авиакатастрофу в течение всей вашей жизни. С точки зрения взрывоопасности дизели безопаснее, поскольку пары дизельного топлива не подвержены самовзрыву.Да, выхлопы бензиновых моторов представляют собой источник угарного газа, но большинство случаев такая опасность происходит не от главных двигателей, а от бензиновых генераторов. Причиной служат утечки выхлопа через неисправности или неудачной конструкции выхлопной системы, а также из-за скапливания  выхлопных газов за кормой судна, года там создается область пониженного давления при обтекании корпуса ветром с носа. Поэтому если вы планируете частые ночные стоянки с работающим генератором, то следует отдать предпочтение дизелю.Выхлоп дизельных двигателей содержат меньше СО, чем  бензиновых, но дизели вырабатывают сернистый газ, хоть и не опасный для жизни, но причиняющий головную боль и провоцирующий морскую болезнь

Миф №2 – дизельные двигатели могут работать многие годы до капремонта.Репутация дизелей как долгожителей заработана применением их на транспорте («дальнобойные» перевозки на тягачах и коммерческое судоплавание) и в качестве дизель-генераторов. Действительно, на коммерческом транспорте, сухопутном или морском, они работают без капремонтов тысячи часов, работают постоянно, или даже непрерывно, не выключаясь никогда, или очень редко. Не вдаваясь в технические объяснения, скажу, что именно эта непрерывная работа дает им долгую жизнь.Другая история на прогулочном флоте. Здесь дизели не только не работают постоянно, скорее они работают понемногу лишь время от времени. И такие случаи их «неупотребления» ведут к раннему «умиранию» дизеля. Причина такого исхода в коррозии. В двигателе, который не работает длительный период (неделя и более), все внутренние детали поражаются коррозией, что ведет к быстрому износу всех систем. Естественно, что такого не происходит с двигателями постоянно находящимися в работе. Двигатели лодок прогулочного флота почти никогда не приходят в негодность из-за естественного износа от трения деталей в процессе работы. Причиной чаще всего является коррозионный износ и отсутствие надлежащего сервисного обслуживания.Миф №3 – дизели экономичнее.Когда-то дизтопливо можно было приобрести в три раза дешевле, чем бензин, но сегодня его цена лишь на 10% меньше последнего. И даже при этом стоимость топлива в разрезе общих затрат на содержание и ремонт дизеля составляет незначительную долю. Для иллюстрации приведу два двигателя сравнимой мощности – бензиновый Crusader 350 л.с, и дизельный Caterpillar 3208, 340 л.с. Я видел счета за капитальный ремонт обоих моторов. Crusader был вынут из лодки и отремонтирован в мастерской, а Caterpillar ремонтировался на месте,  в корпусе яхты. Стоимость ремонта бензинового Crusader была $3411, а дизеля Caterpillar $8945, т.е. почти втрое дороже! Работал ли Caterpillar настолько дольше, чтобы можно было оправдать такую цену за ремонт?  Нет, не работал. Фактически он был лишь на 1 год старше бензинового мотора, и оба имели чуть больше 800 часов наработки. Детали дизельных моторов много дороже, и механики- дизелисты требуют за свою работу в среднем на 50% большую плату, чем их коллеги, занимающиеся бензиновыми моторами.

Миф №4- двигатель с малым показанием счетчика мото-часов лучше, чем такой же с большими показаниями.Помните, что счетчик  включается с поворотом ключа зажигания, и выключается им же, тогда как всемирное время идет непрерывно, и его не остановить. Что это означает? Для начало то, что вы можете наблюдать дизели в почтенном возрасте с малой наработкой мото-часов, что означает большое время простоя без работы, что в свою очередь ведет к износу внутренних частей из-за коррозии, чего не будет у постоянно работающего двигателя такого же возраста с большой наработкой по счетчику мото – часов. Реально последний двигатель будет в лучшем состоянии. Как пример приведу вам случай с пятилетним дизелем с наработкой 195 часов, которому пришлось делать ремонт головки блока цилиндров и турбонагнетателя, что обошлось в $ 6000.

Миф №5 – наработка дизеля до ремонта составляет несколько тысяч мото-часов.Это совершенно не так. Средняя продолжительность работы дизелей прогулочного флота между капремонтами составляет в среднем 1500 часов. Обычно этот ресурс вырабатывается за 7-10 лет, или 150-200 мото-часов в год. Если вы удивлены, и вам кажется, что это малая цифра, то знайте, что ресурс бензинового двигателя до капремонта составляет в среднем 900 мото-часов.

Проблемы с двигателями легкого весаСуществует прямая связь между ресурсом двигателя и весом его блока и головки цилиндров. Чем тяжелее двигатель, толще отливки блока и головки, тем дольше он живет. По этой причине старые, тяжелые двигатели кажутся работающими и работающими, и современные дизеля на их фоне часто выглядят как товар «одноразового использования»Проблемы легких двигателей происходят от малой массы отливок, а следовательно малой прочности и плохому теплораспределению. Дизели, с их компрессией в цилиндрах порядка 22-25 кг/см2, вырабатывают огромное количество тепловой энергии внутри цилинров. Когда отливка блока и головки цилиндра нагреваются этим теплом, то они расширяются, и если толщина их стенок неадекватна, то вследствие больших механических напряжений происходит их деформация и образование микротрещин. Чем тоньше отливка, тем она слабее, и тем она более подвержена этому процессу.Это служит одной из основных проблем при конвертации легких автомобильных дизелей в морские. Поскольку нагрузки здесь значительно больше, генерируется больше тепла, и происходят большие деформации отливок. Когда вследствие чрезмерных тепловых деформаций коленвал, подшипники, поршни и стенки цилиндров меняют свою геометрическую форму, они работаю неправильно, с большими перегрузками, и рано выходят из строя. Поэтому конвертация автомобильных двигателей в морские редко бывает удачной, и, во всяком случае, такие двигатели служат на судах значительно меньший срок, чем на автомобилях, для которых они были сконструированы. Наиболее известные поломки легких дизелей в таких случаях – трещины в головке блока цилиндров.

Переобогащение топливомДругой причиной, по которой форсированные, легкие дизели не долго живут, является переобогащение топливом. Если вы возьмете автомобильный двигатель, который не сконструирован для постоянной тяжелой нагрузки, и потребуете от него работы на постоянно большой мощности, то этим вы естественно увеличите потребление топлива и воздуха. Это не только перегревает мотор, но имеет и другой отрицательный момент – часто и быстро поступающее большое количество топлива смывает смазочную пленку масла со стенок цилиндра. Это справедливо как для дизелей, так и для бензиновых моторов. Основной причиной выхода из строя высокооборотных форсированных двигателей является повреждение поршней наряду с проблемами с клапанами, которые работают в «стрессовом» режиме. Чтобы избежать подобных проблем эти системы автомобильных двигателей, приспосабливаемых  для моря, должны быть полностью переконструированы. К сожалению, часто этого не делается.Почему? Мы должны понимать, что рынок морских дизелей все же ограничен, по сравнению с рынком автомобильных моторов, и не генерирут того количества требований по модернизации двигателей, чтобы серьезно заинтересовать производителей, и с тенденцией производства все более форсированных автомобильных моторов, проблема их конвертации в морские все более усугубляется.

Малые лодки и дизельные двигатели.Выбор между бензиновым и дизельным двигателем становится однозначным когда размеры и вес лодки достигают определенного значения. Я провожу эту черту где-то в районе 8-тонных лодок и 35-футовой их длине. Существует несколько других факторов, кроме указанных, таких,  как гидродинамика корпуса и воздушное сопротивление его надстроек, но главным все же является вес.Дизели становятся лучшим выбором, и выбор этот напрямую зависит от массы судна, которую он через свою пропульсивную сисиему  (винт) должен перемещать с наибольшей эффективностью. Другими словами – нужен соответствующий крутящий момент, большой упор на винту. Лошадиные силы и крутящий момент – две различные характеристики мощности мотора. Крутящий момент представляет кинетическую энергию, вырабатываемую вращающимся коленвалом двигателя. Чем больше его крутящий момент, тем большая мощность со стороны потребуется чтобы остановить двигатель, или другими словами – тем при большей нагрузке ему работать «труднее», или – двигатель может толкать больший вес, работая легче, с меньшим напряжением, с меньшей нагрузкой. Дизели развивают больший крутящий момент по нескольким причинам. Одна из них, это больший их собственный вес – более тяжелые детали производят больше кинетической энергии. Другая, что они имеют компрессию в цилиндрах почти в три раза выше, чем бензиновые моторы. Последние развивают свою максимальную мощность на максимальных оборотах, в то время как дизели выдают большую часть мощности на оборотах еще далеких от максимальных (благодаря большому крутящему моменту), тем самым оставляя  большой запас в оборотах на случай повышенной нагрузки.Таким образом, дизели имеют огромное преимущество, когда нужно толкать судно большого веса, не перегружая при этом двигатель. Когда же речь идет о работе дизеля на легких лодках, где нет больших нагрузок,  это преимущество исчезает. Другое преимущество дизеля, что он развивает равную с бензиновым мотором мощность при значительно меньших расходах топлива. К сожалению, это преимущество где-то нивелируется высокой первоначальной ценой дизеля и дороговизной его сервисного обслуживания. Реальным преимуществом здесь может быть только экономия на размерах топливных танков, которые в случае с дизелем могут быть заметно меньше. При увеличении размеров лодки свыше 36 футов и ее веса более 8 тонн обслуживание их бензиновыми двигателями становится неэффективным. И тут главное не вес судна,  а большое сопротивление воды при движении в нем большого корпуса. Бензиновые моторы в этом случае начинают вырабатывать слишком много внутренней тепловой энергии и деформации частей мотора ведут к более частым ремонтам. Даже самые мощные бензиновые моторы в 320-350 л.с. работают хорошо, пока им не приходится толкать слишком тяжелые лодки.Объем двигателя (литраж, как мы говорим) это суммарный рабочий объем цилиндров мотора, и он наилучшим образом характеризует его способность к долговременной работе, особенно на большой мощности. Отношение объема двигателя к его мощности очень хорошо иллюстрирует его ресурс. Чем это отношение меньше, тем долговечнее двигатель, без разницы, бензиновый или дизельный. Если литраж взять в кубических дюймах, а мощность в лошадиных силах, то отношение 1:2 будет идеальным для морского дизеля.   Вот почему, к примеру, старый 6-71 Detroit Diesel, имея литраж 465 куб.дюймов, работает «вечно» на мощности 265л.с, но  «сгорает» на 6 - 800 часу работы на мощности 450 л.с.  Если соотношение близко к 1:1, то мы наблюдаем весьма форсированный мотор с коротким сроком между очередными ремонтами.

Обороты и весКроме вышесказанного такие факторы как  частота оборотов вращения и вес двигателя должны быть приняты в учет. Нет выхода из того факта, что высокооборотные дизели имеют более короткий срок службы. Низкооборотные живут дольше именно по причине малой скорости вращения коленвала и относительно медленных  движений в трущихся деталях. Но когда вы заставите такой двигатель работать быстрее, все его достоинства исчезнут. От работающих не оборотах от 3200 до 3600об/мин  легких автомобильных дизелей с хорошим межремонтным пробегом нельзя ожидать такой же долгой службы в морском применении. Судно на воде и автомобиль на дороге встречаются с совершенно другими нагрузками. Легкие дизели не предназначены постоянно толкать тяжелое судно в воде. Бензиновый, дизельный ли двигатель, все подчиняются закону, что чем быстрее вы двигаетесь, тем это больше вам стоит, и не только в смысле цены топлива, но и срока жизни мотора.Пара катерных дизелей среднего веса могут весить на тонну больше, чем пара бензиновых моторов. На 9-метровой быстроходной яхте лишняя тонна веса приведет к заметному снижению скорости. Имея в виду эту скорость, есть резон рассмотреть тот предел, где применение бензинового мотора имеет смысл. Можно подумать об установке последнего, что позволит достичь означенной скорости при меньшей его мощности, поскольку судно будет легче.

Одно большое преимущество дизеляДля тех, кто собирается путешествовать на малых скоростях и далеко, одно великое преимущество дизеля всегда возьмет вверх над своим бензиновым конкурентом - это малое потребление топлива и большая дальность хода. Если дальность пробега не интересует вас, тогда это преимущество несколько теряет свою привлекательность. Конечно, это всецело зависит от скорости, на которой вы собираетесь путешествовать. Если намерены двигаться на такой же скорости, какую может обеспечить значительно более легкий бензиновый мотор, то преимущество дизеля может совсем растаять.Но все еще многие люди делают ошибку, думая, что если они экономят на топливе, то и общая стоимость использовании дизеля будет меньше. Это не верно, и становится очевидным, если вы прибавите стоимость использованного топлива к первоначальной цене самого дизеля. Средний владелец моторной яхты, использующий свою лодку на ходу под двигателем около 150 часов в год, едва ли получит заметное преимущество для дизелей, стоящих около $20000 или больше. При самой оптимистической экономии на дизтопливе около $0,1 на литр, нужно сжечь около 100 тонн топлива, чтобы получить реальную выгоду от покупки дизеля.Теперь вы должны понимать, почему небольшие, легковесные дизеля не обязательно являются лучшим выбором для малых лодок. То есть, конечно, если вы просто «хотите» дизель, как его хотят и имеют многие другие, то это другой вопрос, базирующийся не на самом рациональном резоне. И если вы все же решаете купить дизель на небольшую лодку., то должны помнить, что платите весьма значительную премию без гарантии получить какие-либо преимущества. Рассмотрите тот серьезный аргумент в пользу бензинового мотора, что он заметно дешевле, и в то же время эффективен и относительно недорог в обслуживании. Бензиновые моторы также надежны, как и дизеля.Поскольку сейчас мы говорим о «малых» лодках, и если вопрос стоимости их обслуживания вызывает у вас беспокойство, то подумайте дважды, прежде чем покупать большой двигатель и втискивать его в тесное пространство. Если чек на $1500-2000 за ремонт болезненно воспринимается вами, то подумайте, стоит ли устанавливать такой большой двигатель, что механик должен разобрать часть конструкции яхты, чтобы добраться до детали, которую нужно заменить. Такой случай произошел с моим товарищем. Потребовалась замена помпы охлаждения. Ремонтник вынужден был снять обивку, разобрать часть гальюна, и в конце-концов вырезать отверстие в палубе, где не было соответствующего сервисного люка. Когда все было снято, отремонтировано, а затем поставлено на место, мой товарищ постыдил механика за большую цену ремонта, но реально он сам был виноват, что не смотрел внимательно, что он покупал.Нужно остерегаться таких вещей на небольших  лодках, которые, кажется, имеют все, потому что машинное отделение здесь обычно напоминает убежище улитки, поскольку производитель стремится увеличить объем жилых помещений за его счет.  В таком случае ремонт двигателя всегда будет дороже, часто - намного дороже. Это особенно справедливо, когда рассматриваете бывшую в употреблении лодку. Если передняя и боковые стороны двигателя невозможно увидеть, и легко до них добраться, то много шансов на то, что могут быть незамеченные проблемы, и что обслуживание не проводилось. Когда осматриваете лодку с тесным машинным отделением, убедитесь, что есть способы осмотреть и достигнуть двигателя со всех сторон. Это кажется сначала несущественным, но превращается затем в большие расходы. Малые лодки с большими двигателями обычно сильно обижают своих хозяев.

Требования EPA, в частности стандартов по токсичности выхлопа двигателей, оказывают огромное влияние на производство дизельных моторов. Моторостроители пытаются производить моторы все более легкие, экономичные и «чистые». К сожалению, все эти благородные намерения транслируются в то, что моторы становятся все менее надежными. Почему? В частности потому, что от моторов «отрезают» так необходимые им массивные части отливок блоков и головок цилиндров, и во многих случаях заменяют их алюминиевым литьем. Алюминий пытались применять и в морском дизелестроении еще в конце 1960, это не сработало, и не будет работать и теперь, несмотря на лозунги «передовых технологий». Германский производитель трансмиссий Z-F пытался отливать алюминиевые корпуса реверс-редукторов, надеясь на технологический прорыв, но провыва не произошло, зато происходили взрывы их редукторов. Алюминий слишком слаб, чтобы справляться с такого рода нагрузками, слишком чувствителен к нагреву и слабо сопротивляется коррозии, чтобы быть приемлемым материалом для морского дизелестроения.

Продолжение следует

Перевод Сергей СВИСТУЛА.

опубликовано в урнале Фарватер