Парусная Академия, обучение яхтингу, лого

Учебный центр «Парусная Академия»

CALL-центр: +7 (495) 946-8330
e-mail: info@yachtingacademy.ru | 5068330@gmail.ru

Центральный офис: Москва, Кутузовский пр. д 36, стр 3, вход 4, этаж 3, офис 312
Яхт-клуб «Орешка»: Московская область, деревня Болтино, Ореховая улица
Зарубежная морская база: Турция, Мармарис, Marmaris Yacht Marina


Полезные статьи для яхтсменов

Обучение яхтингу / Полезное. А-Я / Полезные статьи для яхтсменов

Как устроен дизельный двигатель яхты

Стационарный дизельный двигатель – самое дорогое устройство на борту яхты. Как он работает? Что должен знать о нем шкипер?

Современный дизель для парусной яхты мощностью 40 л.с. стоит 11.500 евро. За эти деньги вполне можно купить автомобиль. К примеру, «рено логан», у которого, кстати, силенок ровно в два раза больше. Такую разницу в цене производители объясняют небольшими объемами продаж дизельных моторов для малых судов.
Нельзя не заметить, однако, что этот аргумент имеет весьма существенные изъяны. Дело в том, что очень многие дизельные установки для яхт – это, по сути, моторы, в больших количествах выпускаемые для строительства и сельского хозяйства. Они всего лишь адаптированы к морским условиям. Кроме того, за прошедшие несколько десятилетий малые судовые двигатели не претерпели сколько-нибудь заметных изменений. То есть затраты на конструкторские разработки в цену тоже не входят. Производители утверждают, что никакая модернизация и не требуется. Нет, мол, никакой необходимости в электронном управлении, а соблюдение современных строгих нормативов по выбросам можно обеспечить и за счет существующих, проверенных временем механических систем.
Тем не менее факт остается фактом: стационарная дизельная электроустановка – чертовски дорогая вещь, самое дорогое устройство на борту очень многих яхт. Ее поломка – обычно серьезный удар по кошельку владельца. Поэтому четкое понимание принципов работы судового дизеля и особенностей его эксплуатации на борту яхты не помешают. Тем более что такие дизели сильно отличаются от автомобильных, подвергавшихся значительным усовершенствованиям за последние 15 лет. Прежде чем, обсуждать преимущества новых разработок для таких дизелей вроде системы впрыска Gommon Rail, стоит вспомнить их основные принципы работы.
Базовые знания весьма полезны: без них найти и устранить неисправность в дизеле очень сложно. И отсутствие значительного прогресса в судовом дизелестроении – это не так уж и плохо. Ведь все, что касается старых двигателей, вполне применимо и к новым моделям.

Впуск и выпуск – вниз вверх.

Принцип работы дизеля известен уже более ста лет. Поршень движется вверх в цилиндре и сжимает воздух находящийся в нем; распыленное в камере сгорания топливо самовоспламеняется от соприкосновения с сильно разогретым от сжатия воздухом. Резко возросшее давление газообразных продуктов сгорания движет поршень вниз. Через качающейся шатун усиление передается на вращающейся коленчатый вал. Таким образом, возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращение вала гребного винта.
Всасывание воздуха и отвод отработавших газов происходит через клапаны, расположенные над цилиндром. Открывание и закрывание клапанов в нужный момент обеспечивает кулачковый механизм распределительного вала, приводящийся в движение коленвалом.
Аналогичным образом работает привод топливного насоса высокого давления (ТНВД), именно он обеспечивает впрыск дизельного топлива в камеру сгорания в нужное время. Каждый цикл работы двигателя состоит из четырех тактов, отсюда и название - четырехтактный.
На судах часто применяются также двухтактные дизельные установки. Двухтактный двигатель проделывает за один оборот коленвала ту же работу, какую четырехтактный – за два: во время рабочего хода поршня происходит как выпуск отработавших газов, так и всасывание воздуха, а по инерции происходит только такт сжатия, завершающийся впрыском топлива в камеру сгорания. В теории такой цикл более эффективен. Однако для парусных яхт более важны такие фактора, как мягкость хода и низкий уровень шума и вредных выхлопов, и двухтактные дизели на них практически не применяются. Поэтому наш рассказ – только о четырехтактном дизеле.

Впрыск: как это происходит

Как работает дизельный двигатель яхты
Дизельный двигатель, воздушный фильтр, пульт управления

В конце второго такта, когда поршень поднялся и сжал воздух в соотношении 20:1 так, что он разогрелся до 900С, в камеру сгорания необходимо подать топливо. Причем его необходимо подавать под давлением, достаточно высоким для того, чтобы оно могло потеснить и без того уже сильно сжатый воздух. В обычных дизелях эту задачу выполняет топливный насос высокого давления (ТНВД). После впрыска распыленное топливо, воспламенившись от высокой температуры, сгорает практически мгновенно, образовавшиеся газы давят на поршень, и он совершает третий такт – рабочий ход.
Способ подачи топлива, при котором вся порция, необходимая для совершения цикла, сразу впрыскивается в камеру сгорания в верхней части цилиндра, называется «непосредственный впрыск». Несмотря на высокую эффективность (относительную простоту конструкции и низкий расход топлива), такой способ имеет существенный недостатки: двигатель работает жестоко – с повышенным шумом, подшипники шатунов и коленвала подвергаются повышенным нагрузкам. Но конструкторы давно нашли решение этой проблемы – непрямой, так называемый вихревой или форкамерный впрыск.

Дизельный двигатель, виды впрыска

Вихревая камера (форкамера) представляет собой небольшую сферическую или цилиндрическую камеру, воздух во время такта сжатия закручивается внутри ее с очень большой скоростью. Поэтому топливо очень хорошо перемешивается с воздухом, а топливо-воздушная смесь поступает в камеру сгорания постепенно. Двигатель работает мягче и тише, подшипники не испытывают повышенных нагрузок.

Дизельный двигатель, системы подачи воздуха и отвода отработавших газов
В другом варианте конструкции форкамеры топливо, впрыскиваемое через форсунку под относительно низким давлением, в дальнейшем распыляется посредством диффузора – нескольких узкий каналов, чьи форма и сечения подобраны так, что между цилиндром и форкамерой возникает значительный перепад давления. Распыленное топливо протекает по ним с очень большой скоростью, что также повышает эффективность смешивания топлива с воздухом и улучшает характеристики сгорания.
При этом форкамера (вихревая камера) должна быть достаточно разогрета, иначе процесс воспламенения топлива будет затруднен – дизельное топливо не такое летучее, как бензин. С этой проблемой сталкивался еще сам Рудольф Дизель больше ста лет назад.
Сегодня она решается с помощью мощных аккумуляторов, которые выдают достаточный ток для подогрева форкамеры посредством специальной свечи накаливания. В то же время дизели с системой непосредственного впрыска практически не нуждаются в предварительном нагреве. В камере сгорания обеспечивается более высокая степень сжатия и тем самым более высокая температура воздуха.

Глубокий вдох

Дизельный двигатель, газотурбинный нагнетатель, турбонаддув

Само по себе дизельное топливо не горит. Для его сгорания нужен кислород. Когда в первом такте поршень движется вниз, в цилиндре создается разряжение и воздух всасывается через открытый выпускной клапан. В двигателях, оснащенных системой турбонадува, уже во впускном канале создается повышенное давление, в цилиндр попадает больший объем воздуха, что способствует более полному сгоранию топлива в камере сгорания. Мощность и КПД двигателя возрастают. Обычно турбированные дизели яхт имеют мощность от 75 л.с.
Турбина, обеспечивающая дополнительную подачу воздуха, приводится в движение выхлопными газами. Их поток вращает крыльчатку, на валу которой уставлен нагнетатель, подающий воздух под давлением во впускной канал. Очень важно, чтобы воздух был чистым – от этого зависит срок службы всей силовой установки. Его может вывести из строя мельчайшая металлическая стружка, попавшая в цилиндр. Поэтому все двигатели оборудуются воздушным фильтром., при условии регулярной замены он надежно защищает от загрязнений.

Топливо

Дизельный двигатель, топливный кран, фильтр грубой очистки с водоотделителем, топливный насос, фильтр тонкой очистки

ТНВД – топливный насос – доставляет топливо под высоким давлением к форсункам. Откуда оно подается? Правильный ответ - из бака. Однако между ним и форсунками имеется еще несколько устройств, очень важных для всей силовой установки. Прежде всего непосредственно у бака установлен запорный кран. Далее в топливопровод встроен топливный фильтр с крупноячеистой (грубой) сеткой. Он служит для предварительной очистки топлива. Иногда фильтр оборудуется сепаратором. С помощью смотрового глазка можно проверить уровень накопившейся в фильтре воды и при необходимости слить ее.
За ним стоит мембранный топливный насос, который приводится в действие кулачковым механизмом. Вращающийся эксцентрик обеспечивает перемещение мембраны, нагнетающей топливо. К цилиндрам всегда подается несколько больше топлива, чем необходимо. Излишки топливо отводятся по обратному трубопроводу в бак. Постоянная циркуляция топлива снижает шлакообразование.
Перед форсунками установлен фильтр тонкой очистки. Чистое топливо – один из важнейших факторов надежной и длительной работы двигателя. Чужеродные частицы опасны в первую очередь для топливного насоса высокого давления и самих форсунок, имеющих подчас филигранную конструкцию.

Топливная система дизельного двигателя яхты

Не стоит горячится

Очевидно, что при сгорании топлива в двигателе выделяется большое количество тепла. Кроме того, тепло выделяется и в результате трения движущихся частей, не смотря на наличие смазки. Правда, для них высокие температуры (в разумных предела, конечно) – благо: нагреваясь, масло становится более текучим и проникает в самые труднодоступные места. Но если температура выше 80С, оно становится слишком жидким, снижается его вязкость, масляная пленка на поверхности деталей теряет устойчивость. Последствия этого для двигателя могут быть самыми печальными. Предотвратить перегрев помогает система водяного охлаждения. Существует два типа систем охлаждения: одноконтурная и двухконтурная. Одноконтурные системы, где проточная забортная вода непосредственно омывает нагретые поверхности, сейчас практически не применяется. В наши дни на яхта устанавливаются двигатели с двухконтурной системой водяного охлаждения.

Дизельный двигатель яхты, одноконтурная система охлаждения
В двухконтурной системе забортная вода попадает в теплообменник, где охлаждает пресную воду или антифриз, циркулирующие во втором контуре и непосредственно охлаждающие двигатель. Двухконтурная система, конечно, сложнее. Для нее нужен второй насос, обеспечивающий циркуляцию во втором контуре, и упомянутый теплообменник.
Но не смотря на относительную сложность конструкции, эта система имеет существенные преимущества: в двигатель поступает не морская вода, агрессивная по отношению к конструкционным материалам, а специальная охлаждающая жидкость – смесь пресной воды и хладагента, не вызывающая коррозию металла и засорения осадками и накипью очень тонких каналов системы охлаждения. Кроме того, охлаждающая жидкость не замерзает при минусовых температурах, что также увеличивает срок службы и надежность двигателя.
Ко всему прочему внутренний контур такой системы очень быстро нагревается до рабочей температуры (как правило 80С), оптимальной с точки зрения расхода топлива, условий смазки и износа. В одноконтурной системе двигателю некоторое (довольно продолжительное) приходится работать при температуре ниже оптимальной. Кроме того, соленая вода, циркулируя, образует налет на стенках каналов системы охлаждения, их фактический диаметр с годами уменьшается, и двигатель начинает перегреваться.
Дизельный двигатель яхты, двухконтурная система охлаждения
Чтобы как можно быстрее разогреть двигатель до рабочей температуры, воды (независимо от типа системы) после холодного пуска сначала подается только на крупные его части и сразу же отводится. И только после достижения номинальной температуры срабатывает термостат, и вода начинает охлаждать весь двигатель.
У двухконтурной системы охлаждения есть еще одно важное преимущество. Если первый контур, подающий забортную воду, выйдет из строя, например, засорится, то двигатель перегреется не сразу, второй контур будет продолжать охлаждать его еще некоторое время. Если же двигатель охлаждается только забортной водой, то при выходе системы из строя его придется немедленно выключить, иначе не избежать дорогостоящего ремонта или замены всей силовой установки.

Отличия яхтенного дизеля от автомобильного

Новые разработки коснулись прежде всего системы впрыска: количество топлива и момент впрыска зависят от числа оборотов и нагрузки. В малых судовых дизелях регулирование до сих пор механическое. ТНВД приводится в действие от коленвала. Когда достигается определенное давление в форсунке, она открывается и топливо поступает в форкамеру. Электроника для расчета объема подаваемого топлива и момента впрыска тут не нужна; поскольку нет системы зажигания, после запуска двигатель может работать и без аккумулятора. В то же время в форкамерных дизелях с механической системой впрыска топливо не всегда сгорает максимально эффективно – при различных режимах работы двигателя не всегда удается подать в нужный момент оптимальное количество топлива.
В дизелях легковых автомобилей эта задача решается с помощью электроники: на основании данных, полученных от многочисленных датчиков, она точно определяет, когда и сколько топлива должно поступить в цилиндр, и даже под каким давлением. Пьезофорсунки обеспечивают в тысячу раз более точный впрыск, чем обычные. При этом объем топлива для совершения одного рабочего такта может быть разделен на семь «порций». В результате обеспечивается более равномерное сгорание топлива даже в системах с непосредственным впрыском.

Одна труба на всех

Но настоящего прорыва в том, что касается равномерности работы дизельных двигателей с системой непосредственного впрыска, добилась Alfa Romeo, выпустившая первый двигатель с аккумуляторной системой впрыска (Common Rail). В этой системе давление впрыска не зависит от числа оборотов коленвала, поскольку создается в общей топливной магистрали (именно это и означает английское словосочетание Common Rail) внешним электрическим насосом, а уже из нее топливо распределяется между пьезофорсунками.
Современные дизели, оборудованные такой системой, развивают максимальный крутящий момент уже при низких оборотах. Эффективность сгорания топлива растет, расход уменьшается, уровень токсичности выхлопных газов снижается. Но для яхт крутящий момент не столь важен, как для автомобилей. Вероятно, по этой причине Common Rail пока не применяется на судовых дизелях.

Перспективы

Как считают эксперты, в яхтенных дизелях малой мощности (до 50 л.с.) в ближайшем будущем применение электроники не планируется. И это не страшно. Ведь механическая версия системы управления впрыском работает очень надежно, и в современные нормативы по выхлопам небольшие дизели укладываются и без электроники- благодаря низкому расходу топлива. К тому же работа дизеля с механическим управлением впрыском не зависит от электропитания, а никакая электроника без него функционировать не способна.
В общем, яхтенная техника хоть и не новая, но отработанная и надежная. Только дорогая…

Двигатель яхты, фильтр забортной воды, кран забортной воды, вентиляционный клапан,сброс охлаждающей воды
Дизельный двигатель яхты, сейлдрайв, реверс-редуктор, лепестковый сальник, соединительная муфта

  • Краткий экскурс в мир метеорологии-анализа и предсказания погоды
  • Контакты

    контакты парусной академии

    Телефон: +7 (495) 946 83 30             

    E-mail: 5068330@gmail.com
    info@yachtingacademy.ru

    Центральный офис: Москва, Кутузовский проспект, д. 36, стр. 3, подъезд 3, вход 4,  3 этаж, офис 312 А,B,C,D

    Время работы:Понедельник-Пятница, 09:00 - 23:00

    Офис в Яхт-клубе: Яхт-клуб "Орешка", МО, Мытищинский р-н, дер. Болтино, Ореховая ул.

    Время работы:  Понедельник-Пятница индивидуальный график и по расписанию занятий; в выходные с 9:00 до 21:00


    IYT Bareboat Skipper

    Чартерный капитан: шкипер IYT Bareboat skipper морской крейсерской яхты

    Match racing club tour

    Match racing club tour

    Рулевой парусной яхты

    Рулевой

    Moscow Sailing Academy

    IYT Moscow Sailing Academy

    Рулевой дневного плавания

    Курс: яхтенный рулевой дневного плавания

    Детская парусная школа

    Детская парусная школа

    Поиск по сайту:


    Клуб Матчевых Гонок

    Клуб матчевых гонок

    Организация и проведение Корпоративных регат

    Лучшая организация и проведение Корпоративных регат

    Мы на Фейсбук


    Партнер NEOCOM

    Компания NeoCommunication - Партнер Парусной Академии

    Принимаем к оплате

    Принимаем к оплате



    Учебный центр «Парусная Академия»

    CALL-центр: +7 (495) 946-8330
    e-mail: info@yachtingacademy.ru | 5068330@gmail.ru

    Центральный офис: Москва, Кутузовский пр. д 36, стр 3, вход 4, этаж 3, офис 312
    Яхт-клуб «Орешка»: Московская область, деревня Болтино, Ореховая улица
    Зарубежная морская база: Турция, Мармарис, Marmaris Yacht Marina