Охлаждение конвертированных автомобильных двигателей.

Стационарный двигатель на катере обладает целым рядом преимуществ перед подвесными моторами. Экономичность, надежность, долговечность, возможность отбора большого количества электроэнергии, горячей и холодной воды — вот далеко не полный перечень преимуществ автомобильных конвертированных двигателей. Кроме того, имеется целый ряд не ярко выраженных, но в то же время важных достоинств, проявляющихся в критических ситуациях, а именно — удобный и быстрый пуск двигателя электростартером, защищенность его от волны, дождя и т. п.

Однако реализовать эти преимущества можно только при правильной эксплуатации и выборе температурного режима конвертированного двигателя. В процессе проектирования и доводки автомобильного двигателя зазоры в сопряжениях, толщины деталей, материалы и т. д. выбирают исходя из нормальной температуры охлаждающей воды, равной 80–90°, при этом разность температур на входе и выходе из рубашки двигателя не превышает 10°. Такой температурный режим следует поддерживать и у конвертированного для установки на катер двигателя. Особенно нежелательна работа двигателя с пониженной температурой охлаждающей поды, так как увеличивается механический износ деталей цилиндро-поршневой группы вследствие смывания смазки со стенок цилиндров за счет плохого испарения топлива и коррозионный износ. Последнее, объясняется тем, что при температуре охлаждающей воды менее 60–70° температура стенок цилиндров может оказаться ниже 80–90°, т. е. ниже точки «росы», что приводит к конденсации паров воды, содержащихся в продуктах сгорания. Растворение сернистых газов, также содержащихся в продуктах сгорания, в этом конденсате, приводит к образованию пленки электролита, что также способствует интенсивному коррозионному износу.

Попадание конденсата в масло увеличивает образование липких отложений (шлама), забивающего масляные фильтры и каналы, вплоть до полного прекращения циркуляции. Пониженная температура двигателя снижает экономичность и мощность двигателя за счет неполного сгорания топлива, увеличения затрат мощности на преодоление сил трения, связанных как со смыванием смазки, так и с увеличением вязкости масла. Так, при температуре охлаждающей воды, равной 50–55°, интенсивность износа увеличивается в 2 раза, а удельный расход топлива увеличивается на 5–10%; при температуре же охлаждающей воды 25–20° интенсивность износа увеличивается в 6 раз! В этом случае моторесурс автомобильного двигателя оказывается ниже, чем у подвесных моторов, хотя условия охлаждения у них (по температуре воды) будут одинаковыми.

Такой вроде бы парадоксальный результат объясняется тем, что разность температур между стенкой цилиндра и охлаждающей жидкостью у п.м. с двухтактным двигателем значительно больше, чем у стационарного четырехтактного. Это связано с большими литровыми мощностями и, следовательно, с большими удельными тепловыми потоками. Если у нефорсированных автомобильных двигателей величина этой разности составляет 65–15° (большие значения относятся к верхней части цилиндра), то у п.м. эти цифры выше (80–160°), т. е. температура поверхности цилиндра, как правило, будет больше температуры точки «росы» и, следовательно, коррозионный износ будет отсутствовать.

Следует отметить, что особенно заметно падает экономичность и мощность с понижением температуры у двигателей, имеющих подогреваемый водой впускной коллектор («Москвич-407» и «-412»). Поэтому конвертированные двигатели, в отличие от п.м., совершенно не приспособлены для охлаждения непосредственно забортной водой.

Повышение температуры охлаждающей воды за счет уменьшения ее расхода приводит к большим перепадам температур на входе и выходе из двигателя. Эта разность может достигать 60° против 5–10° при эксплуатации двигателей па автомобиле. При этом из-за низкой температуры воды на входе отдельные участки двигателя будут все-таки оставаться переохлажденными. С другой стороны, большой перепад температур охлаждающем воды приводит к деформациям деталей двигателя, их взаимному перекосу и, следовательно, повышенному износу.

При нагреве охлаждающей воды соли, растворенные в ней, выпадают в осадок, причем часть из них прочно пристает к стенкам блока. Наиболее интенсивно накипь образуется в местах, где температура охлаждающей воды максимальна, что еще более увеличивает температурные деформации, а следовательно, и износ двигателя.

В несколько лучших условиях на первых порах будет работать двигатель, охлаждаемый забортной водой от штатной водяной помпы при наличии у пего термостата и сохранении перепускного канала (малого круга).

При прогреве двигателя термостат закрыт и вода циркулирует по малому кругу, пока не нагреется до требуемой температуры. После нагрева часть воды через приоткрывшийся термостат сольется за борт, а ее место займет холодная вода, которая и понизит температуру циркулирующей воды. При работе охлаждения по такой схеме тепловой режим в начальный период эксплуатации будет близок к оптимальному, однако интенсивное и неравномерное образование накипи приводит, так же как и в предыдущем случае, к тепловом деформациям гильз двигателя и, следовательно, повышенному износу. В дальнейшем, по мере увеличения толщины слоя накипи, которая, как известно, имеет очень низкую теплопроводность, двигатель начнет перегреваться и внешне на первых норах это будет не очень заметно, так как температура охлаждающей воды будет по-прежнему оставаться и норме (она в данном случае определяется характеристиками термостата).

Однако при увеличении толщины слоя накипи на стенках цилиндров до 1,5–2,5 мм температура внутренних зеркал цилиндров в верхней части повысится со 150° до 250–300°- т. е. достигнет предельно допустимой. При этом износ двигателя усиливается за счет разжижения масла, увеличения газовой коррозии и появляется вероятность его поломки из-за заклинивания и обрыва поршней, задиров зеркала цилиндров, поломки колец и т. п.

Определить, перегревается ли двигатель на катере, можно по следующим признакам: при резком открытии дроссельной заслонки при движении катера малым ходом детонационные «позванивания» прогретого двигателя проявляются значительно сильнее, чем холодного. При выключении зажигания двигатель продолжает в течение некоторого времени неустойчиво работать за счет самовоспламенения рабочей смеси от перегретых поверхностей поршня, головки цилиндра и свечи (правда, аналогнчные явления могут иметь место и при чрезмерном отложении нагара, но у двигателей, длительно работающих с перегревом, нагаробразование невелико), число оборотов двигателя несколько уменьшается по мере его перегрева и одновременно звук выхлопа делается более глухим. Если в этот момент резко скинуть газ до холостых оборотов, двигатель, имеющий нормальные зазоры между цилиндром и поршнем, как правило, глохнет и температура воды, находящейся в блоке, в течение 1–2 минут после остановки будет повышаться и может достичь даже температуры кипения, в то время как при нормальном тепловом режиме такое повышение температуры, как правило, невелико. Естественно, что последнее справедливо только для таких схем охлаждения, в которых охлаждающая вода остается в двигателе после его остановки. И, наконец, у двигателя, постоянно работающего с перегревом, часто пригорают кольца.

Принимая во внимание вышесказанное, одноконтурную схему охлаждения забортной водой с термостатом можно применять для водоизмещающих катеров, у которых двигатель работает на частичных нагрузках. У двигателей глиссирующих судов, которые работают на более напряженных режимах, термостат должен быть удален, а температура охлаждающей воды (~60°) будет поддерживаться при помощи регулирующего крана. Во всех случаях воду перед входом в двигатель необходимо предварительно подогревать, пропуская ее последовательно через охлаждаемый глушитель, коллектор, водо-масляный холодильник, и только после этого подавать на вход в штатный водяной насос.

При одноконтурной схеме охлаждения необходимо тщательно следить за толщиной накипи на стенках головки и цилиндров, удаляя ее по мере необходимости, как это рекомендуется в инструкции к двигателю. На интенсивности образования накипи влияет н жесткость забортной воды. Расчеты показывают, что при средней жесткости воды и температуре, равной 90°, слой накипи толщиной 1,5 мм может образоваться за 100–200 часов работы двигателя, а в соленой воде в несколько раз быстрее.

Несмотря на то что одноконтурные системы из-за своей простоты получили широкое распространение в любительской практике, их применение, на наш взгляд, не может быть рекомендовано, поскольку при этом не реализуются основные преимущества стационарного двигателя. В отличие от них, в замкнутой системе охлаждения пресная вода циркулирует так же, как и в двигателе, установленном на автомобиле, что позволяет обеспечить оптимальный тепловой режим.