Причины и внешние признаки неисправностей механизмов и систем двигателя.

Неисправности кривошипно-шатунного механизма вызываются тем, что в процессе работы изнашиваются его детали, из-за чего увеличиваются зазоры между ними; ослабевают крепления головки блока цилиндров или повреждается прокладка головки блока, в результате чего нарушается герметичность камеры сгорания.

Увеличенные зазоры между деталями служат причиной посторонних звуков в двигателе. Кроме того, увеличение зазоров между цилиндрами, поршнями и их кольцами приводит к уменьшению компрессии, прорыву газов в картер и попаданию масла в камеру сгорания, вследствие чего пригорают поршневые кольца и интенсивно образуется нагар в камере сгорания. Увеличение зазоров между шейками коленчатого вала и вкладышами подшипников вызывает ухудшение их смазки, что может привести к выплавлению вкладышей.

Признаками неисправностей кривошипно-шатунного механизма являются: снижение мощности двигателя, посторонние стуки разного тона, повышенный расход топлива и масла, снижение давления масла, дымление, перегрев двигателя, калильное зажигание, неустойчивая работа на малых оборотах, уменьшение компрессии.

Неисправности механизма газораспределения возникают вследствие нарушения тепловых зазоров в приводе клапанов, износа деталей привода распределительного вала.

Увеличенный тепловой зазор вызывает частый металлический стук клапанов. При этом усиленно изнашиваются торцы стержней клапанов и сокращается время, в течение которого клапаны открыты. Если зазор мал или он вообще отсутствует, клапаны не закрываются, из-за чего снижается компрессия и обгорают кромки головок клапанов. При износе деталей привода распределительного вала изменяются фазы газораспределения, появляется посторонний шум (это относится, главным образом, к двигателю М-412, у которого может вытягиваться цепь привода).

Любая неисправность механизма газораспределения нарушает газообмен, что снижает мощность двигателя. Из-за незакрывающихся клапанов смесь с характерными хлопками воспламеняется и сгорает во впускном и выпускном трубопроводах.

Признаками неисправностей механизма газораспределения являются: снижение мощности двигателя, стуки привода клапанов и шум привода распределительного вала, хлопки в карбюраторе из-за малого зазора у впускных клапанов и выстрелы в выпускной трубе из-за малого зазора у выпускных, повышение расхода топлива, уменьшение компрессии.

Неисправности системы смазки обусловливаются нарушением ее герметичности и неисправностями элементов системы. Кроме того, нормальная работа системы смазки нарушается из-за несоблюдения правил эксплуатации (масло низкого качества, оно заправлено выше или ниже нормы) и других неисправностей двигателя (износ кривошипно-шатунного механизма, перегрев или переохлаждение). Наконец, система смазки может работать нормально, а указатель давления масла давать неверные показания.

К признакам неисправностей системы смазки относятся: повышенное давление масла из-за засорения маслопроводов и фильтра или постоянно закрытого редукционного клапана; пониженное давление по причине утечки масла, недостаточного количества масла в картере, неисправного масляного насоса, постоянно открытого редукционного клапана; перегрев масла вследствие засорения водо-масляного холодильника или недостаточного количества масла в картере; повышенный расход масла из-за его утечки, дымление двигателя вследствие чрезмерно высокого уровня масла, которое из картера попадает в камеру сгорания.

Неисправности системы питания относятся к карбюратору или к подаче в него топлива. Неисправности системы подачи топлива — это нарушение герметичности, что вызывает утечку топлива, либо производительности, что приводит к перебоям или полному прекращению подачи топлива из-за засорения топливопроводов, попадания в них воды, неисправности топливного насоса. Вследствие нарушения работы карбюратора образуются ненормально бедная или богатая горючие смеси.

Признаки переобедненной смеси следующие: хлопки в карбюраторе, потеря мощности и перегрев двигателя, затрудненный пуск, неустойчивая работа на малых оборотах холостого хода. Все эти явления связаны с замедлением и ненадежным сгоранием переобедненной смеси. Она догорает при открытом впускном клапане, воспламеняя смесь во впускном трубопроводе с характерным хлопком-вспышкой. Создается меньшее давление газов, но увеличивается площадь нагрева стенок цилиндра, из-за чего уменьшается мощность и возрастает температура двигателя.

Признаки, переобогащенной смеси: черный дым и выстрелы в выпускной трубе, снижение мощности и перегрев двигателя, повышенный расход топлива, отложение нагара на свечах, разжижение масла в картере, затрудненный пуск, неустойчивая работа на малых оборотах холостого хода. Богатая смесь так же, как и бедная, горит медленно и ненадежно. В отличие от бедной смеси богатая сгорает не полностью, обуглившиеся частицы топлива выбрасываются в виде черного дыма, а часть паров топлива, соединившись с кислородом воздуха, воспламеняется и сгорает в выпускной трубе со звуком выстрела. Остальные пары конденсируются на стенках цилиндра и стекают по ним в картер, разжижая масло.

Неисправности системы зажигания проявляются в слишком раннем или позднем зажигании, нерегулярном или полном отсутствии зажигания в одном или нескольких цилиндрах, отсутствии зажигания вообще.

Признаки преждевременного или запаздывающего зажигания следующие: потеря мощности, ухудшение экономичности и приемистости двигателя. Кроме того, при раннем зажигании наблюдаются стуки в двигателе, при позднем — перегрев двигателя и хлопки в карбюраторе, так как смесь догорает уже при открытом впускном клапане. Эта неисправность системы зажигания вызывается неправильной работой центробежного или вакуумного регуляторов опережения зажигания при условии правильной установки начального момента зажигания.

Признаки нерегулярного зажигания в одном или нескольких цилиндрах — перебои в работе двигателя, а полного отсутствия зажигания — неритмичная работа и затрудненный пуск двигателя. Причиной нерегулярного зажигания или его отсутствия в одном цилиндре чаще всего бывает неисправность свечи зажигания или ее цепи высокого напряжения из-за поврежденной изоляции свечного провода, плохого контакта этого провода с наконечником свечи или в гнезде крышки распределителя. Эта же неисправность одновременно в нескольких цилиндрах может быть вызвана ухудшением работы всей цепи высокого или низкого напряжения вследствие поврежденной изоляции центрального провода высокого напряжения, плохого его контакта в гнезде крышки распределителя или катушки зажигания, плохого крепления конденсатора, обгорания или окисления контактов прерывателя, механических повреждений прерывателя-распределителя, плохой работы катушки зажигания или конденсатора.

К признакам полного отсутствия зажигания относятся невозможность пуска или полное прекращение работы двигателя. Причиной являются неисправности в цепях высокого или низкого напряжения, например, отказы приборов системы или обрывы проводов, в результате чего прекращается функционирование системы зажигания.

Неисправности системы охлаждения — недостаточное или чрезмерное охлаждение двигателя, нарушение герметичности соединений и сальников.

Признаки неисправностей системы охлаждения: утечка воды из внутреннего контура и вследствие этого падение уровня воды в расширительном бачке, подтекание воды из внешнего контура, перегрев двигателя (проявляется в увеличении показаний указателя температуры воды, падении мощности, закипании воды внутреннего контура, интенсивном парообразовании из выпускной трубы), переохлаждение двигателя (низкая температура воды, недостаточная мощность).

Причинами перегрева двигателя могут быть недостаточная производительность внешнего контура системы (засорение водозаборника, кингстона или холодильника, неисправности насоса, засасывание им воздуха через неплотности соединений); неисправность элементов внутреннего контура, например, насоса или термостата; обрыв или пробуксовка ременного привода насосов из-за замасливания или слабого натяжения; образование накипи или недостаточное количество воды во внутреннем контуре. Перегрев может быть также вызван неисправностями систем смазки, питания, зажигания двигателя, а также плохим качеством масла или топлива.

Причинами переохлаждения двигателя могут быть заедание термостата в открытом положении или неисправность кингстона — не закрывается.

Неисправности в работе двигателя. Обусловлены неисправностями его механизмов и систем. Плохой запуск может быть вызван неисправностями систем питания (отсутствие подачи топлива, засорение карбюратора), зажигания (отсутствие искры на свечах) и обоих механизмов двигателя (слабая компрессия).

Перебои в работе двигателя в виде «вздрагивания», неравномерности выпуска, чаще всего вызываются неисправностями системы зажигания (свечей зажигания и их проводов, прерывателя-распределителя, конденсатора, изоляции проводов низкого напряжения) и системы питания (слишком малый или высокий уровни топлива в поплавковой камере, засорение жиклеров, подсос воздуха во впускном трубопроводе). Сравнительно редко встречаются неисправности механизмов двигателя (попадание воды в цилиндры, неплотное закрытие клапанов).

Внезапная остановка двигателя при пуске скорее всего вызвана неисправностью системы питания из-за прекращения подачи топлива или переобогащения горючей смеси. Если остановка произошла во время движения, то причиной чаще всего является неисправность системы зажигания или питания, реже — механизмов двигателя (нарушение смазки, ухудшение компрессии).

Недостаточная мощность двигателя может быть вызвана неисправностью систем питания, охлаждения (перегрев или переохлаждение), зажигания (плохая работа регуляторов опережения зажигания) и механизмов двигателя (недостаточная компрессия, малые тепловые зазоры в приводе клапанов).

Стуки в двигателе могут быть постоянного и временного характера. Постоянные стуки связаны с неисправностями кривошипно-шатунного механизма (увеличены зазоры между сопряженными поверхностями деталей) и газораспределительного механизма (увеличены тепловые зазоры клапанов). Временно возникающие стуки связаны с нарушением нормального процесса горения из-за детонации, калильного зажигания и могут быть вызваны неисправностями систем зажигания (раннее зажигание), питания (обедненная смесь), охлаждения (перегрев), а также низким качеством топлива.

Хлопки в карбюраторе и выпускной трубе могут быть вызваны неисправностями систем зажигания (позднее зажигание), питания (переобедненная смесь — вспышки в карбюраторе, переобогащенная— хлопки в выпускной трубе), газораспределительного механизма (малые тепловые зазоры у впускных клапанов — вспышки в карбюраторе, у выпускных — хлопки на выпуске).

Гребной винт

Важным звеном механической установки, от параметров которого существенно зависят скорость и экономичность хода судна, является гребной винт.

Устройство и принцип действия. Гребной винт состоит из лопастей и ступицы с осевым отверстием для гребного вала. Когда гребной винт вращается вокруг своей оси, его лопасти обтекает поток воды подобно тому, как самолетное крыло — воздушный поток. Возникает гидродинамическое давление на лопасти винта. Одна составляющая этого давления, направленная вдоль оси винта, образует упор; другая составляющая — момент сопротивления вращению винта.

При работе винта на поверхностях его лопастей, обращенных вперед по ходу движения судна, создается пониженное, а на обращенных назад — повышенное давление воды. Поэтому переднюю сторону лопасти называют засасывающей, а тыльную — нагнетающей.

«Тяговые» качества гребного винта. Их недостаточно характеризовать одним только упором. Мощность двигателя преобразуется в упор не полностью, часть ее тратится на преодоление силы сопротивления вращению винта. Поэтому важен также КПД винта, который равен отношению мощности, «вложенной» в упор, ко всей мощности, «поглощенной» винтом от двигателя.

Величины упора и КПД зависят от режима работы и геометрических параметров винта.

Режимы работы гребного винта. В процессе работы гребной винт вращается вокруг своей оси и перемещается в осевом направлении. Поэтому режим работы винта определяется его частотой вращения и скоростью поступательного перемещения. Упор и КПД винта зависят и от частоты вращения, и от скорости поступательного перемещения. Эти зависимости достаточно сложные, но в них можно выделить простые закономерности.

Максимальный упор развивает винт неподвижного судна, такой режим называют режимом на швартовах. С увеличением скорости упор в определенный момент становится равным нулю.

Этот режим называют режимом нулевого упора. Он может наблюдаться на буксируемом судне или на судне, идущем под парусом.

Совершенно не обязательно, чтобы в ходовом режиме винт имел упор, меньший, чем на швартовах: при постоянной скорости осевого перемещения упор растет с увеличением числа оборотов винта. Поэтому на движущемся судне упор может быть выше, чем на швартовах за счет более высокого числа оборотов винта.

В режиме на швартовах равна нулю скорость судна, в режиме нулевого упора — сам упор. В обоих случаях винт не совершает полезной работы — «вложенная» в упор Р мощность равна нулю, следовательно, равен нулю и КПД винта. Наибольший КПД достигается при определенном соотношении величин скорости перемещения и частоты вращения. Такой режим называют оптимальным. В этом случае винт работает наиболее эффективно, с наименьшими потерями мощности. У каждого винта множество оптимальных О режимов. Такой режим может быть при любой частоте вращения или при любой скорости осевого перемещения. Важно лишь, чтобы оставалось неизменным их отношение.

Частота вращения обычного гребного винта ограничена из-за опасности развития кавитации. Так называют физическое явление, когда на засасывающей стороне лопасти образуются и с силой «схлопываются» пузырьки пара. По мере увеличения частоты вращения возникают целые воздушные каверны возле лопастей, существенно влияющие на гидродинамические процессы, в результате чего уменьшаются и упор, и КПД винта.