Выбор двигателя : дизельный или бензиновый ?

Power options : Gas versus Diesel
D.Pascoe

Перевод

Один из наиболее часто задаваемых мне вопросов относится к выбору типа силовой установки - бензиновой или дизельной . В последнее время почта приносила мне на эту тему вопросов больше , чем на какую либо другую  . Мои затруднения с ответом на эти вопросы связаны с всеобщим непониманием сущности этих двух систем . Большинство людей делают свой выбор , основываясь на бытующих в народе представлениях , не вдаваясь в детали этого достаточно сложного предмета .  В данной статье я постараюсь развеять часть этих мифов и дать некоторые сведения  , на основании которых каждый может для себя решить о плюсах и минусах каждого варианта .

Миф №1: Дизель безопаснее бензинового . По тем или иным причинам страх взрыва бензина (что бывает крайне редко , но случалось несколько раз лет тридцать назад в довольно зрелищном виде) продолжает существовать . Факты же говорят о том , что бензиновый двигатель совершенно безопасен и у вас гораздо больше шансов погибнуть в авиакатастрофе , нежели в горящем бензине . Согласен  , что бензиновые двигатели представляют собой опасность в плане окиси углерода , но она в основном исходит от бензоэлектрогенераторов.

Дизель безопасней с точки зрения возможности взрыва по той причине  , что пары дизтоплива не  взрываются . Пока не появились системы турбонаддува с водяным охлаждением  ,  статистика сообщала нам о пятикратном превышении количества пожаров , связанных с дизелями по сравнению с бензиновыми. С появлением водяного охлаждения частота пожаров упала .

Гораздо важнее угроза отравления оксидом углерода . Дизельный выхлоп содержит гораздо меньше СО , нежели бензиновый , хотя дизельный и содержит двуокись серы , что может вызвать тошноту , но не связано с угрозой для жизни . Большая часть таких случаев отравлений СО связана с бензоэлектрогенераторами , а утечка из выхлопных труб главного двигателя и "вагонный эффект" находятся на весьма далеком втором месте . Если вы планируете часто стоять ночью на якоре с включенным генератором , дизель будет явно лучше .

Миф №2 : Дизель работает тысячи часов , пока не потребует серьезного ремонта . Дизельные двигатели пользуются заслуженной репутацией долговечных на основании их непрерывной работы в тяжелых грузовиках , генераторах и коммерческих судах . Дизель грузовика или теплохода может работать тысячи часов по той причине  , что как правило он работает непрерывно или выключаясь на очень короткие промежутки . Не вдаваясь в технические детали , именно это и является причиной его долговечности в таких ситуациях. Это совсем не означает , что с точки зрения календарных сроков он служит дольше . Дизель работает дольше в смысле часов  , но с точки зрения восходов и закатов он требует капремонта столь же часто .

При использовании на прогулочном судне дизель не только не работает непрерывно , он вообще редко когда работает . И в данном случае именно этот простой и ведет к его безвременной кончине . Причиной этого является коррозия . Простаивающий долгими неделями (не говоря о месяцах) двигатель начинает корродировать внутри , это затрагивает все детали и системы и степень их износа резко возрастает . Непрерывно работающий двигатель не дает образоваться большей части этой коррозии . Дизель на борту прогулочного судна практически никогда не выходит из строя по причине износа , он ломается от коррозии и прочих упущений в обслуживании .

Миф №3: Дизель более экономичен. С одной стороны , когда-то дизтопливо можно было приобрести в три раза дешевле бензина  , но если взглянуть на сегодняшние ценники береговых заправок , в лучшем случае разница будет в 10-20% . Причем стоимость топлива забывается  , когда дело доходит до техобслуживания дизеля и его ремонта . Могу продемонстрировать это на примере двух двигателей сходной мощности :  бензиновый Crusader (350 л/с) и дизельный Caterpillar 3208 (340 л/с) . У меня на столе лежат счета на оплату капремонта того и другого .  Crusader был извлечен из корпуса и перебран в мастерской , Caterpillar перебрали на борту катера. Стоимость : счет на Crusader -  $3,211.48 и на  Caterpillar -  $8,945.04 , практически в три раза выше . Отработал ли Caterpillar значительно дольше  , чтобы оправдать эту стоимость ? Ничего подобного . Caterpillar был всего на год старше своего бензинового собрата и на счетчике у того и другого было по 800 с небольшим часов. Запчасти для дизеля намного дороже и расценки работ для него в среднем на 50% выше чем на аналогичные для бензинового.

Миф №4: Двигатель с меньшей часовой отработкой по счетчику лучше двигателя , у которого эта цифра выше . Не забывайте  , что счетчик включается и выключается с поворотом ключа зажигания  , хотя ход времени неумолим . Почему это имеет значение ? Потому что коррозия и внутренние разрушения прогрессируют  бОльшими темпами , когда двигатель простаивает , нежели когда он работает . Лодка шестилетнего возраста с парой сотен часов на счетчике говорит о том  , что ею почти не пользовались . Также это означает  , что скорее всего что внутренний износ и коррозия его будет выше  , чем у той лодки , что использовалась чаще . Недавний пример : 36' лодка пятилетнего возраста с 195 часами на счетчике , которой требуется ремонт головки блока цилиндров и турбонаддува на общую сумму в  $6,000 . 

Миф №5: У дизельного двигателя срок его службы составляет несколько тысяч часов . Совсем нет . Средний срок службы дизеля на борту прогулочного судна примерно 1500 часов до полного капремонта . Обычно лодка достигает этого за 8-10 лет , что означает примерно 150 часов в год . Если это вам покажется слишком мало , не забывайте  , что это работа в течение двух с половиной недель по восемь часов . Большинство лодок  не достигают этого за годы. Если вас это удивляет , могу удивить еще больше - у бензиновых двигателей срок до капремонта составляет в среднем примерно 900 часов .

Проблема легких двигателей . Существует прямая связь между сроком службы двигателя и весом блока цилиндров и его головки . Чем массивнее и тяжелее литье , тем дольше прослужит двигатель . В этом кроется одна из причин , по которым старые дизеля продолжают работать и работать , в то время как  те , что выпускаются в последние годы , пользуются репутацией одноразовых . 

Проблема легкого литья связана одновременно с прочностью и распределением тепла . Дизельные двигатели с компрессией в цилиндре порядка 350-550 фунтов производят огромную тепловую энергию в цилиндрах и головках . При нагревании литой детали она расширяется  , а когда толщина литья переменная , это может привести к образованию трещин . Это приводит к тому  , что чем тоньше литье  , тем оно слабее и более подвержено тепловым деформациям и образованию трещин . 

Одна из самых больших проблем связана с попытками приспособить легкие автомобильные двигатели для использования на борту судов . В силу более высоких нагрузок здесь выше тепловыделение , а стало быть и выше тепловые деформации литых деталей . И когда эти деформации имеют место ,  все жесткие допуски для движущихся деталей типа коленвала , подшипников  , пальцев  , поршней - все нарушаются . В конечном итоге  это и ведет к ранней кончине двигателя . По этой причине попытки приспособить высокооборотистые легкие автомобильные двигатели для морского использования приводят к тому  , что те имеют значительно более короткий срок службы . Одна из наиболее часто наблюдаемых поломок представляет собой трещину в головке блока цилиндров  , которая для конструкторов является первым местом , вес которого они пытаются снизить .  

Переобогащение . Другой причиной , почему мощные и легкие дизели не живут долго , является переобогащение . Когда вы берете автомобильный двигатель , от которого не требуется большой мощности для приведения своей нагрузки в движение  , и  увеличиваете его мощность  , то делаете это путем увеличения количества топливо-воздушной смеси . Помимо того , что при этом увеличивается тепловыделение , имеет место и другой побочный эффект : повышенный поток этой смеси  , впрыскиваемый в цилиндр , смывает с его стенок смазку . Это в равной степени относится к бензиновым и дизельным двигателям  . Основная причина поломок всех высокопроизводительных двигателей связана с поршнями . Следом идут поломки клапанов , которые испытывают повышенные тепловые и механические нагрузки . Для преодоления этих проблем  системы автомобильных двигателей должны быть полностью переделаны . К сожалению , часто этого не делается .

Почему ? Следует отдавать отчет , что рынок судовых двигателей довольно ограничен и не может приносить тех доходов  , что и автомобильный  . За долгие годы это стало своего рода проблемой для судовых двигателей всех типов , потому что конвертация судовых двигателей так и не достигает того , чтобы учитывались различные режимы эксплуатации . А вместе со звучащими  требованиями выпускать еще более эффективные и экологически чистые дизели проблема конвертации не обещает ничего хорошего . 

Малые суда и дизельные двигатели : Вопрос выбора между бензиновым и дизельным не является актуальным для судов определенного размера и веса . Я провожу черту произвольно примерно по границе в 16 000 фунтов и 35 футов . Я говорю произвольно , т.к. имеют место и прочие факторы типа характеристик корпуса , сопротивления его надводной части , но в общем случае можно руководствоваться этими цифрами . 

Выгоды от применения дизеля растут в прямой пропорции к приводимому в движение весу  . Если коротко , то роль здесь играет слово "момент" . Мощность может характеризоваться как лошадиными силами  , так и моментом . Момент является мерой кинетической энергии , накопленной во вращении двигателя . Чем выше момент  , тем большее усилие требуется , чтобы замедлить его вращение или иными словами , для утяжеления его работы и такой двигатель выдержит повышенные нагрузки с меньшими напряжениями . Дизели обладают повышенным моментом по ряду причин . Одна из них - бОльшая масса : массивные детали обладают повышенной кинетической энергией . Но также у них степень сжатия в три раза превышает бензиновые , что тоже ведет к росту момента . Бензиновые двигатели выдают основную часть своей мощности на самом верхнем конце кривой оборотов , дизельные двигатели выдают ее при более низких оборотах из-за более высокого момента , который можно считать резервом по мощности на валу . 

Таким образом самое большое достоинство дизеля заключается в его способности выдерживать повышенные нагрузки с меньшими напряжениями в двигателе благодаря более высокому моменту . (Это верно только в отношении тяжелых судовых дизелей  ; маленькие и легкие двигатели типа стоящих в мелких грузовиках имеют гораздо меньше достоинств , потому что и момент там меньше). А когда речь идет о малых нагрузках , то эти преимущества и вовсе исчезают .  Также играет роль кинетическая энергия , которая накапливается в движущихся частях типа маховиков и которая помогает поддерживать нагрузку. Другой плюс в том  , что свою мощность дизель выдает при значительно меньшем потреблении горючего . Но это его преимущество сводится на нет гораздо более высокой начальной стоимостью самого двигателя. Единственное реальное преимущество имеет вид сэкономленного пространства под топливные баки , т.к. для дизеля они могут иметь небольшие размеры.  В остальных случаях весьма небольшое число владельцев сжигает достаточное количество дизтоплива , чтобы экономия  компенсировала высокие начальные затраты .

Когда лодка достигает границы 16, 000 фунтов или около 36 футов ,  она приближается к пределу  , до которого ее может с успехом двигать бензиновый двигатель . И дело тут не только в весе  , а и в сопротивлении воды движению крупного корпуса . Бензиновый двигатель начинает усиленно греться , в результате чего деформации приводят к его малому сроку службы . Речь идет о самых больших из существующих бензиновых двигателей , V-образных  8-цилиндровых с объемом 454 (перев. - наверное cu.in). Эти двигатели при 300-400 л/с  ведут себя очень хорошо до тех пор , пока не толкают слишком большую нагрузку . 

Объем двигателя является лучшей характеристикой двигателя в отношении его эффективной мощности . А отношение объема к мощности представляет собой самый простой способ узнать , насколько долго прослужит данный двигатель. Срок службы определяется железным правилом : чем больше мощности выжимается из блока , тем короче будет его жизнь . Блок объемом 350 , вырабатывающий мощность 260 л/с , проработает куда больше , чем такой же блок с мощностью в 350 л/с , независимо от вида топлива . Вот почему древний Detroit Diesel 6-71 при объеме в 465 и мощности 265 л/с будет работать практически вечно , но развалится в пределах 800 часов при мощности в 450 л/с. Для морского двигателя идеальным будет соотношение примерно 2:1 , но и при 80-90% по крайней мере это дало бы приличный срок службы.  При соотношениях 1:1 и выше двигатель можно считать высокоэффективным с весьма коротким сроком эксплуатации.

Обороты и вес . Играют роль и прочие факторы - обороты двигателя и его вес . Никуда не деться от того факта  , что высокооборотистые дизели имеют меньший срок службы. Именно поэтому низкооборотистые работают дольше. Но когда вы начинаете повышать мощность , это преимущество теряется , по ряду причин . Дизели  , работающие в диапазоне 3200-3600 об/мин являют собой легкие автомобильные двигатели , от которых не стоит ожидать долголетия при работе на борту . Судно на воде и автомобиль на колесах представляют собой абсолютно разные виды нагрузки . Легкий дизель не предназначен для таких нагрузок как приведение в движение тяжелого судна , что в той же мере касается и бензинового . 

Независимо от типа , к ним обоим применима одна аксиома : чем быстрее вы двигаетесь , тем дороже вам это обходится . Имеется в виду не только стоимость горючего , но и уменьшение ресурса двигателя . Я уже говорил , отчего высокоэффективные дизели имеют пониженный ресурс , но не упомянул , что мощные бензиновые двигатели преследует тот же рок .

Пара дизелей среднего веса легко потянет на 2000 фунтов больше чем пара бензиновых . Для лодки длиной 30 футов лишняя тонна веса даст значительное снижение скорости  . Поэтому с этой точки зрения  у бензинового двигателя имеется серьезное преимущество . Но в то время как всем известно  , что бензиновый быстрее , мало кто учитывает этот момент . Легкий дизель имеет преимущество перед своим более тяжелым собратом в плане скоростных потенциалов , но проигрывает при длительной работе и по ресурсу . 

Одно большое преимущество дизелей . Если вы собрались в неторопливое путешествие , тут у дизеля есть большое преимущество перед бензиновым . Он потребляет меньше горючего , оно стоит дешевле и его хватает на бОльшие расстояния . Если расстояние имеет значение , тут дизель не имеет конкурентов . Естественно , это зависит от той скорости , с которой вы собрались путешествовать . Если вы хотите двигаться с той же скоростью , как и на бензине , тогда даже это преимущество исчезает . 

Многие все еще ошибаются  , полагая  , что раз затраты на горючее меньше , то и стоимость эксплуатации в целом тоже меньше . Это окажется совершенно не так , когда вы посчитаете , сколько должны сжечь дешевой солярки , чтобы компенсировать повышенную стоимость самогО дизеля . Средний владелец лодки накручивает за год 150 часов , не получая никаких выгод от дешевизны топлива или низкого потребления . Никаких - когда цены на дизель начинаются примерно с $20 000 . Даже если быть оптимистами и считать , что будем иметь экономию в полдоллара за галлон , мы имеем примерно 40 000 галлонов только в точке перелома. 

Теперь вам должно стать понятней , почему небольшой и легкий дизель не всегда представляет собой удачный вариант для малого судна . Конечно , это не относится к случаю , когда вы желаете иметь непременно дизель , подобно большинству людей  , однако по рациональным соображениям это не так необходимо . Аргументы в ползу бензинового таковы  - он недорогой , эффективный , и дешевый в эксплуатации . И с учетом всех факторов по надежности они нисколько не уступают дизелям  .

Если же вы все еще упорны в своем желании поставить дизель на лодку длиной 28-32 фута  , учтите  , что платите при этом весьма ощутимую разницу в цене и имеете за нее довольно  незначительную выгоду .

А так как разговор у нас идет о небольших катерах ( небольших по меркам некоторых) и для вас имеет значение стоимость эксплуатации , то хорошо подумайте  , прежде чем покупать катер , у которого большого размера двигатель втиснут в маленькое пространство . Если для вас окажется морально тяжело подписать чек на полторы-две тысячи $ за казалось бы банальное техобслуживание ,  лучше учесть заранее , не придется ли механику разобрать часть лодки , чтобы заменить водяной насос . Один из моих клиентов недавно жаловался именно на подобную ситуацию. Для замены насоса механику пришлось демонтировать часть камбуза , удалить установленную намертво обивку  , и в довершение всего проделать отверстие в палубе  , т.к. люк не был предусмотрен. А после того , как он все сделал , ему пришлось все возвращать на свои места . Мой клиент считает , что столь высокая цена ремонта лежит целиком на совести механика  , однако на самом деле он сам в этом виноват  , потому что не обратил на это внимания при покупке.

Учтите , что всегда наступает расплата за лодку , у которой казалось бы есть все , т.к. дополнительное пространство было получено ценой сокращения объемов машинного отделения или отсека . Когда двигатель оказывается с трудом втиснут на свое место , далее вам будут гарантированы повышенные расходы на его обслуживание  , а временами и весьма ощутимые. В особенности на это следует обращать внимание при покупке подержанного катера. Если передняя и задняя стороны двигателя скрыты от обзора и к ним отсутствует доступ , то при возникновении там неполадок они окажутся незамеченными и следовательно упущенными . Вероятность того , что серьезная неисправность будет заблаговременно обнаружена и ликвидирована , мала . При осмотре катеров с таким размещением двигателей абсолютно всегда обнаруживается куда больше проблем , чем в случае двигателей , у которых имеется доступ со всех сторон . Эти казалось бы мелочи в итоге выливаются в большие доллары . Нет ничего хуже небольшого катера с большим дизелем .

Тенденции : Современные нормы нанесут серьезный удар по дизельным двигателям . Требование делать их более легкими , более эффективными и чистыми на практике будет означать двигатель менее надежный . Почему ? Потому что это будет достигнуто ценой снижения количества чугунного литья  , и во многих местах уже сейчас его заменяют алюминиевым литьем . Производители морских двигателей уже однажды предпринимали попытку использования алюминия в конце 60-х ; тогда у них ничего из этого не вышло , не выйдет и теперь , несмотря на раздуваемый шум по поводу "улучшенных технологий" . Немецкая фирма Z-F , выпускающая редуктора , пробовала делать из алюминия их корпуса . Этот эксперимент им дорого обошелся . Алюминий слишком слаб для такого рода нагрузок , слишком чувствителен к температуре и коррозионно нестоек , чтобы быть достойной заменой . Поскольку новые нормы вступают в действие  , я предсказываю счастливое будущее выпуску старых двигателей.

Рейтинг@Mail.ru
На главную страницу
Rambler's Top100