Автомобильный двигатель на катере и лодке, яхте

Купить химию для быстрого отмывания лодки, яхты, катера, от водорослей и тины, мойка днища ниже ватерлинии.

Условия размещения статей смотрите здесь

Влияние режима работы на моторесурс и экономичность двигателя

Однако для получения большого срока службы двигателя соблюдения этих условий недостаточно. Неправильно выбранное соотношение между частотой вращения и моментом при заданной мощности может привести к сокращению службы двигателя в 3-5 раз.

Прогнозировать ожидаемый моторесурс двигателя 'И зависимости от снимаемой мощности и частоты вращения весьма сложно; он в большой степени определяется еще и качеством сборки. Исследования показали, что из 100 двигателей заводской сборки, эксплуатируемых в одинаковых условиях, примерно 10 имеют моторесурс, равный 50% среднего, а другие моторесурс, в 1,5 раза превышающий средний. Значительно больший разброс получается при ремонте и сборке двигателей в не заводских условиях. Оценка ожидаемого моторесурса двигателя на катере затруднена также тем, что большая часть опытных данных получена при эксплуатация его на автомобиле.

На рис. 2, д, е приведены обобщенные данные, полученные при эксплуатации двигателей заводской сборки ГАЗ-21 и УМЗ-412 в различных условиях (на серийных и спортивных автомашинах и катерах) и показывающие изменение моторесурса в зависимости от снимаемой мощности и частоты вращения.

Несмотря на то, что графики имеют ориентировочный характер, они позволяют сравнить моторесурсы двигателей на различных режимах работы и выбрать изнашиваются быстрее, чем уменьшаются нагрузки, действующие на поршень при сгорании топлива; к тому же увеличивается путь трения поршня, т. е. путь, проходимый поршнем за единицу времени.

Характер износа деталей двигателя зависит от нагрузки и частоты вращения. Так, у двигателей, работающих на автомобиле, необходимость в ремонте цилиндров и шеек коленчатого вала обычно возникает одновременно. Нагрузка двигателя на глиссирующем катере максимальна, а частота вращения близка к максимальной; температурные условия работы вкладышей при этом также очень тяжелые, а сочетания высокой температуры и максимальных давлений приводят к увеличению их усталостного износа. Малая толщина масляного слоя препятствует вымыванию из зазора продуктов износа, которые вдавливаются в поверхность вкладышей. Такие вкладыши, имеющие иногда незначительный собственный износ, способны вызвать в дальнейшем ускоренный износ шеек коленчатого вала.

Сочетание высоких давлений и максимальных температур на таких режимах ухудшает условия работы поршней и колец. Компрессионные кольца работают преимущественно в условиях полусухого и даже сухого трения, что приводит к их интенсивному радиальному износу. Кроме того, кольца изнашиваются по высоте. Это объясняется тем, что под действием знакопеременных нагрузок, действующих на поршень при изменении направления его движения, кольца попеременно поджимаются то к верхней, то к нижней плоскости канавки поршня. Это вызывает усталостный износ как самих колец, так и канавок поршня (причем, как правило, в большей степени). Такому износу подвержены высокооборотные двигатели, имеющие большую степень сжатия (например, УМЗ-412).

В еще более тяжелых условиях работают клапаны, особенно выпускные. Температура тарелки такого клапана может достигать 900 °С, причем существенно повышается температура стержня клапана. Ухудшается его смазка и, следовательно, увеличивается износ как стержня клапана, так и направляющей втулки. В результате через 350-600 ч работы на глиссирующем катере возникает необходимость проведения текущего ремонта двигателя (большие цифры относятся к двигателям большей мощности и заводской сборки). При ремонте приходится заменять кольца чаще всего из-за их износа по высоте, поршни - из-за износа канавок под кольца, коренные и шатунные вкладыши -из-за усталостных износов и наличия вдавленных в поверхность инородных включений; выпускные клапаны и их втулки - из-за износа в сопряжениях.

Для глиссирующих катеров, где требуется большая мощность, можно рекомендовать режим работы, соответствующий переходу на графике по заштрихованной области в направлении увеличения частоты вращения: для двигателя ГАЗ-21 - до 3100-3400, для двигателя УМЗ-412-до 4500 об/мин, что соответствует изолинии расхода 230 г/(л.с.ч) при мощности 55-60 л.е.; при этом срок службы до капитального ремонта составит 600-1000 ч. Текущий ремонт необходимо выполнять через 400-600 ч работы на этом режиме, что позволит заметно увеличить срок службы двигателя до капитального ремонта.

На водоизмещающих судах, как правило, удается добиться эксплуатации двигателя в оптимальном режиме, при этом происходит относительно равномерный износ большинства узлов двигателя. На таком катере часто выгоднее применять заведомо тяжелые гребные винты, что приводит к увеличению экономичности и моторесурса.

Сказанное можно пояснить примером эксплуатации двигателя ГАЗ-21. При винте, рассчитанном на достижение максимальной скорости 20 км/ч, с двигателя будет сниматься мощность 55 л, с. при 3200 об/мин (рис. 2, ж, сплошная линия). При этом расход топлива G будет равен 0,89 кг/км, пробег до капитального ремонта составит Д= 19 000 км, а до текущего ремонта 19000-0,55 < 10 000 км. Характер изменения кривых путевого расхода и моторесурса показывает, что при уменьшении скорости до 12-16 км/ч расход топлива снижается в 1,5-2 раза, а моторесурс увеличивается более чем в 2 раза. Если же этот катер эксплуатировать с гребным винтом, рассчитанным на крейсерскую скорость около 16 км/ч (диаметр такого винта будет на 20-30% больше диаметра винта, рассчитанного максимальную скорость),то расход топлива и моторесурс за счет изменения режима работы оптимизируется. Так, при скорости 14 км/ч (рис. 2, ж, пунктирные линии), снимаемой мощности 20 л. с. и частоте вращения 1500 об/мин расход топлива будет равен 0,42 против 0,48 кг/км, а пробег составит 60 тыс. км против 40 тыс. км. Учитывая, что КПД крейсерского винта будет на 10-15% выше, реальная экономия бензина составит 25-30% (максимальная скорость катера-. с <крейсерским> винтом, правда, уменьшится на 2-2,5 км/ч).

У двигателей автомобилей <Москвич-408> и <Жигули> BA3-2103 удельный расход топлива приблизительно такой же, как у двигателей УМЗ-412. Его можно оценить по данным рис. 2, б, считая, что одинаковые удельные расходы топлива соответствуют одинаковым значениям относительной мощности двигателей, Однако моторесурс этих двигателей будет меньше ресурсов двигателя УМЗ-412 на 15-25% (при одинаковых относительных мощностях). Широкому использованию этих двигателей (как, впрочем, и двигателя УМЗ-412) на катерах препятствует высокая степень сжатия, что обусловливает необходимость использовать дефицитный бензин АИ-93. Поэтому перед установкой на катер такой двигатель целесообразно дефорсировать по степени сжатия (довести ее до 7,0- 7,3), чтобы можно было работать на бензине А-76. Для этого под головку блока нужно установить две фирменные прокладки с промежуточной медной или латунной самодельной прокладкой толщиной 1,5 мм. Есть и другой, более сложный путь: учитывая, что при уменьшении степени сжатия нагрузки на головку поршня уменьшаются, можно ее подрезать. Для перевода двигателя УМЗ-412 на бензин А-76 можно подрезать головку поршня по сфере в центре на глубину 3 мм и по краям на 1 мм [28].

При дефорсировании двигателей высокооктановый бензин с большим содержанием тетраэтилсвинца будет заменен более дешевым и распространенным низкооктановым бензином, содержащим гораздо меньше свинца или совсем не содержащим его; кроме того, в продуктах сгорания уменьшится содержание окислов азота. С этой точки зрения применение дефорсированных двигателей следует признать целесообразным.