Još malo o dizel motorima i uticaju opterećenja

[Dule]

Ovako razmišlja mehaničar  Steve D'Antonio a nama će pomoći da shvatimo neke procese u samom motoru.

Nedavno sam pročitao recenziju čamca u kojoj se  recenzent hvalio da predstavljeni brod postiže krstareću brzinu koristeći samo deo snage motora pa bi motor trebalo da traje večno!!
To je pogrešan koncept jer neopterećen motor ili malo opterećen motor ima sve predispozicije da traje kraće i češće se kvari.
 
Komora za sagorevanje dizel motora je pakao. Temperatura može da dostigne i preko 530 ⁰ C. Zanimljivo je da je dizel motor i konstruisan tako da može da radi na relativno visokoj temperaturi pod velikim opterećenjem. Visok pritisak koji nastaje u komori za sagorevanje predstavlja samu filozofiju procesa paljenja: kompresovanjem vazduha povećava se njegova temperatura usled čega se pali naknadno ubrizgano gorivo.
Dizel motori treba da rade na 80 % snage 80% vremena. Kada ovako rade temperatura u motoru obezbedjuje efikasnost i dugovečnost. Nasuprot popularnom verovanju ni novi, elektrnonski kontrolisani motori, nisu izuzeti iz ovog pravila pa ni njima ne prija rad bez optimalnog opterećenja na duge staze.
 
Opterećenje motora im uticaj na temperaturu ulja koje igra glavnu ulogu u dugovečnosti i ispravnosti motora. Ako motor dugo radi bez optimalnog opterećenja ulje ne uspeva da se zagreje i zbog toga se stvara mulj na dnu kartera i na kraju prestaje podmazivanje ili se znatno smanji.

Kada već govorimo o radnim temperaturama moramo da znamo da postoji nekoliko oblasti u motoru koje rade na različitim temperaturama pod različitim uslovima opterećenja. Na primer, kada startujete motor i pokrenete ga na praznom hodi ili pri malim obrtajima primetićete da se kazaljka pokazivača temperature ne pokreće mnogo. Pokazivaće oko 60 ⁰C. Kada se motor optereti duže vreme pokazivaće oko 80 ⁰C ili malo više ako je zatvoren sistem hladjenja.

U početku opterećenja kada je temperatura rashladne tečnosti niska temperatura komore za sagorevanje je manja od optimalne. To dovodi do stvaranja viška čadji ili ugljenika koji se taloži na karike, dizne i ventile što su uslovi za smanjenje trajanja ovih komponenti.
Garež se taloži na ventile i ležište ventila pa dolazi do oštećenja ako motor radi bez opterećenja posebno dok je nov. Generatori naročito stradaju od toga jer su često neopterećeni u prvih 50 – 100 sati.
Čak i kad je opterećenje umereno, kada je rashladna tečnost dostigne normalnu radnu temperaturu temperatura ulja često ostaje manja od dovoljne za optimalan rad (osim ako motor nema termostat u hladnjaku ulja). Ovo je značajan i često previdjen aspekt kada je neopterećen motor u pitanju.
Posledice rada motora sa hladnim uljem su povećanje mulja  u ulju kao i nesposobnost ulja da ispari vodu koja se skuplja tako što deo izduvnih gasova prodje pored ventila u karter a u izduvnim gasovima ima vodene pare. Ako je ulje dovoljno zagrejano voda će ispariti i neće se skupljati u karteru. Mulj iz ulja se taloži na sve delove koji se podmazuju i vremenom dolazi do lošijeg podmazivanja vitalnih delova motora.
Suština je da treba izbegavati plovidbu sa nedovoljno opterećinm motorom. Ako to već radite poterajte ga i do 80 % opterećenja bar 15 minuta na svaka tri – četiri sata da zaustavite stvaranje mulja. Očistiće se i ležišta ventila kao i pečurka pa neće do taloženja gareži koja sprečava potpuno zatvaranje. I naravno, vršite redovno hemijsku analizu ulja. Prvim postupkom će se u komori za sagorevanje smanjiti naslage a drugi će vas na vreme upozoriti ako se pojave posledice nedovoljnog opterećenja motora.
Na slici se vidi taloženje čadji na ventilu što može dovesti do lepljenja ili propuštanja izduvnih gasova u prostor za ulje pa i do oštećenja ventila...

[Miljan]

Veoma koristan tekst. Nikako ne mogu da ubedim ljude da je pogresno kad kazu da na vrh gasa vrte motor i tako ldu do krajnje destinacije. Motor MORA da se vrti na obrtajima gde mu je najbolje obrtni momenat. Samo tako ce se obezbediti dugovecnost motora. To da li ce potrositi  koji gram goriva vise je nebitna stavka.
Ja posto vozim na biljno ulje apsolutno kod automobila na primer izbegavam da mi motor duzi vremenski period radi na ler gasu. Nema sanse da je sagorevanje u tom slucaju isto kao kad radi pod opterecenjem. Kada kazem duze vreme mislim da radi u mestu po par sati kada se odmara u kolima. Rad na leru cekajuci na semaforu ili u nekoj guzvi se ne racuna.
Kod plovidbe rad u mestu je ok dok se organizujete za isplovljavanje ili pak prvi minut,dva nakon startanja motora. Verovanje da treba cekati da se motor zagreje i dostigne radnu temperaturu radeci na ler gasu je apsolutno pogresna. Ne treba ga odmah stisnuti punom snagom ali ce mu svakako vise prijati i brze ce se zagrejati ako ga zavezete pod normalnim opterecenjem. Nakon takve voznje i postizanja radne temperature slobodno dajte gas i uzivajte. I ne zaboravite,uvek ali uvek nadgledajte pritisak ilja i temperaturu. Obrtaje manje vise,njih registrujete i tako sto cujete.

[mesechar]

To nije nikakva misterija svaki dizel ima optimalni opseg broja obrtaja i tu ima najbolje sagorevanje i rasterecenost radilice kao i cirkulaciju ulja za podmazivanje.Moj mercedesov petak krmelja na malim obrtajima i to se oseca , na leru ima podrhtavanje koje samo ja osetim na brodu iako trosi kao upaljac  tek na rasponu od 1800 do 2200 zuji kao singerica..pritisak ulja na pokazivacu stoji na 4 bara i nema nikakvog mirisa sagorevanja

[Miljan]

Koliko ti potrosi mercedesov motor sa pet cilindara kada ga vezes za ponton,das komandu napred i pustis da vrti na 2000 obrtaja. Ne zanima me potrosnja nizvodno ili uzvodno. Zanima me potrosnja pod maksimalnim opterecenjem koje ovako najbolje mozes da simuliras.

[mesechar]

Miljane to nije maksimalno opterecenje nego havarija pontona :)
Nisam vrsio takvo testiranje naravno jer mislim da apsolutno nema smisla propela mi je proracunata da pogoni brod od dve do tri tone a ne da shlepa ponton .

[Miljan]

U redu

[Nidza]

  Da, o ovome se mnogo prica, ali evo malo tehnickih cinjenica.

  Tacno je za SVE motore da ne valja da se voze na leru i na vrh gasa zbog loseg podmazivanja i niske radne temperature sto utice jedno na drugo (ulje na niskoj temperaturi ima lose viskozne osobine pa samim tim ne podmazuje motor dobro dok se ne zagreje). Drugo, motor se dizajnira da radi na radnoj temperaturi tako da su zazori projektovani za te temperature, zato cesce dolazi do potrosnje ulja kod motora koji se voze ispod radne temperature. Takodje, tacno je da je za motor bolje da je opterecen i da ne radi dugo neopterecen. Opterecen motor brze dostize radnu temperaturu.

  Evo kako kazu preporuke proizvodjaca: Nakon paljenja motora, ostaviti ga u leru ili blago podignutom gasu, ali samo onoliko koilko je potrebno da se rad motora stabilizuje. Ne treba zagrevati motor u leru, sto je kod nekih velikih dizel motora i neizvodljivo jer kapacitet vodene pumpe za hladjenje prevaziliazi potrebe lera kako bi ta pumpa hladila dovoljno motor pod opterecenjem za koje je dizajniran. Dakle, nakon stabilnog rada motora, krenuti u voznju tj opteretiti motor, ali postepeno. Dakle, povecavate po malo gas kako temperatura raste i tako dok ne dostigne radnu utemperaturu koju je spcificirao proizvodjac. Nakon toga imate vecu slobodu izbora gasa, ali uvek pratite radnu temperaturu. Necu ni da pominjem pritisak ulja, podrazumevam da to svi ovde znate. Kada pricamo o radnoj temperaturi, tu se obicno misli na temperaturu vode motora, ali za ozbiljne primene motora, koristi se i instrument i merenje i temperature ulja. Zasto? Zato sto temperatura ulja brze raguje od temperature vode i pre se moze uociti kvar i izvrsiti prevencija. Pregrevanje je narocito kriticno kod dizel motora.

  Sto se tice preporuke da se motor vozi na broju okretaja na kom je maksimalni obrtni moment ja se sa tim ne mogu sloziti. Ima vise razloga. Prvi je zato sto ako pogledamo sve motore koji postoje kako beznince tako i dizele, to je vrlo sareno, da li biste preporucili vozacu sportskog auta da tako vozi, a ima npr benzinski motor 300ks/9000RPM, a maksimalni obrtni moment mu je na 8000RPM? Drugo, danas se snaga i dizela i bezninaca kontrolise cesto elektonski tako da imate isti agregat koji moze da ima maksimalnih 200ks, a moze da ima i maksimalnih 400ks. Vrlo je zanimljivo pogledati obrtne momente tih agregata. Cilj proizvodjaca je da imitiraju sto vise karakteristiku elektro-motora, iako to nije moguce u potpunosti - elektro motori imaju konstatni obrtni motor na svim brojevima okretaja. Nakon zavrsetka voznje, dobro je ostaviti par minuta motor u leru (do 5min maksimum) kako bi se postepeno ohladili pojedinacni elementi, to narocito prija turbinama na motorima koji ih imaju.

  Zato ja tvrdim sledece:

  Ako je motor opterecen i ima postignutu radnu temperaturu, mozete ga voziti u skoro celom opsegu od 20% do 80% i to ce mu najvise prijati. Ispod 20% su losija podmazivanja i eventualno problemi dostizanja radne temperature (pratite instrument, nekome ce to biti 15% nekome 40%), a na maksimumu je prosto brze habanje usled veceg broja eksplozija i veceg broja okretaja, veca je i potrosnja. U svakom slucaju ne treba da se bojite tih 100% jer je motor pravljen da radi u celom ospegu i molim vas nemojte da cuvate motor kada je glava u pitanju, ako bezite od nevremena, iskoristite tih 100%, mnogima je zafalilo sto nemaju 120% ponekad, pitajte narocito clanove sa mora.

  Ono sto ce vam jos neko reci kod dizela da nije lose ponekad ih provozati na punom gasu kako bi ste se resili tih karbonskih ostataka i procistili sistem goriva, to je tacno, ali samo ako se ne drzite gore opisanog uputstva, narocito ako vam motor dugo radi neopterecen i u leru. Ako motor vozite pod opterecenjem i u opsegu od 20-80% necete imati taj problem.

  Sve ovo se odnosi na ispravne motore i celokupni sistem motor-prenos-propeler.

  Ako imate preopterecen motor (npr prevelika elisa), imacete probleme sa motorm cak iako se svega pridrzavate. Najbolji test za preopterecenje motora je da se provozate na gasu od 100% (motor na radnoj temperaturi) i da proverite da motor dostize deklairsani maksimalni broj okretaja od strane proizvodjaca, ako ne dostize i imate kod dizela npr crni dim, znaci da je preopterecen (pretezak brod, prevelika elisa za tu tezinu, preslab motor,...), taj motor ce se cesto kvariti i nece imati dug vek, cak iako ako ga vozite na 50%. Ako dostizete tacno taj broj okretaja to je sto bi englezi rekli "sweet spot" ili optimalno. Ako imate veci broj okretaja, onda niste ugrozeni, ali ne iskoriscavate maksimalnu snagu motora, mozete npr povecati korak elise, u svakom slucaju, nije dobro pustati motor da se vrti iznad maksimalnog deklarisanog broja okretaja. Cesta greska je da ljudi urade test sa praznim brodom, odaberu elisu, a onda ubace tonu opreme i imaju preopterecn brod. Ubacite sve sto planirate i inace da vozite, uzmite rezervu pa onda trazite propeler.
 
  Statistika kaze sledece (kroz primer):
  Imate jedan isti motor, koji se koristi na ribarskom brodu, na brzom trajektu i na rekreativnom brodu. Na ribarskom brodu taj motor ima 250ks/1800RPM, na trajektu ima 300ks/2300RPM, a na jahti ima 350ks/2600RPM. Uzmite u obzir da je to isti dizel motor, ali je elektronski drugacije podesen. U ribarskom brodu traje najduze, zatim na trajektu, a najkrace na jahti. Kao sto neko rece vec, na jahti brzo strada od nekoriscenja (korozija), preopterecenja (pretovaren brod u odnosu na dimenzionisanu elisu), zbog cestih kratkih tura gde ne dostize radnu temperaturu. Da vidimo sta je onda razlika izmedju trajekta i ribarskog broda. Razlika je samo u gasu i kolicini habanja. Oba imaju isti motor, oba se koriste svakodnevno, oba postuju procedure i imaju redovne servise, ali za isto radno vreme, motor na ribarskom brodu je imao daleko manji broj eksplozija i rotacija u odnosu na trajekt, ako se uzme u obzir da oba voze na maksimalnom gasu (sto najcesce i jeste slucaj i oni i imaju motore koji su deklairsani kao industrial i predvidjeni da rade svom maksimumu neprekidno). Pa sta je onda razlika, razlika je sto je 100% ribarskog broda 80% maksimuma trajekta.

  Malo sam rastegao, ali nadam se da sada imate dovoljno faktora da sami sve zakljucite i sami donesete odluku kako cete voziti svoje motore kako bi najduze trajali. Na zalost, vecina nas ne moze da iskoristi prednost da motor stalno radi i da se stalno vozimo , a sto bi svi mi najvise voleli :).
 

[zankiki]

Cenim da motori u brodovima rade u mnogo boljim uslovima nego u automobilima. Brod uglavnom pokrenemo, zagrejemo 5-10 minuta dok se spakujemo i spremimo da isplovimo, i onda vozimo konstantno na istim obrtajima. Uglavnom je na brodovima motor izabran tako da se 90% vremena vozi na 40-50-60% gasa.

Verujem da većina nas isplovi barem 1-2 puta nedeljno tako da ni priče o koroziji nema...

[Nidza]

  Tacno je da motori na brodu traju duze nego kod auta, pogotovo kada je sve projektovano kako treba, a narocito u vecim brodovima.

  Kljucna stvar trajnosti je u opteretnom obrtnom moentu (dakle onom koji motor treba da savlada, ne u onom koji motor moze da generise), a koji je posledica prirode propelera u vodi. Maksimalni momenat motora se meri na dinamo masini tako sto se motor prvo zagreje na radnu temperaturu, a zatim krece proces merenja snage i momenta tako sto se osovina motora koci sve vecom i vecom silom (opteretni obrtni moment se povecava), a motoru se dodaje gas da savlada tu silu i tako sve dok se ne dodje do sile nakon koje motor vise ne moze da poveca snagu, dalje kocenje bi usporavalo motor i smanjivalo mu snagu, gubici postaju ogromni. Taj trenutak je tenutak maksimalnog obrtnog momenta (malo sam laicki objasnio ovo, ali nadam se da je zato razumljivo). Zasto sam objasnio ovo? Zato sto takva vrsta opterecenja moze da se desi kod auta/kamiona - natovaren kamion na uzbrdici, a to se kompenzuje menjacem, tako da se uvek podesi da je broj okretaja motora u zoni maksimalnog obrtnog momenta. Kod broda nijedan motor nikada ne moze dostici svoj maksimalni obrtni momenat iz karakteristike zato sto je opterecenje potpuno drugacije - opterecenje postoji od momenta ukopcavanja u napred (i tada je minimalno) i gotovo linearno raste sa povecanjem gasa, tako da je najveci opteretni moment kod broda zapravo na maksimalnom broju okretaja (moze se naci i formula na netu i u literaturi koga vise zanima). Dakle, kako elisa ubrazava u vodi i otpor linearno raste. Na brodskom motoru se sve desava glatko i nema trzaja i cimanja, zato i kopce duze traju i jednostavnije su na brodovima nego menjaci na kolima/kamionima. Ne znam da li je i danas slucaj, jer je tehnolgija materijala dosta napredovala, ali nekada su iz ovih razloga radilice za brodske motore bile ojacane u odnosu na automobilske, jer na njima opterecenje nikad ne prestaje pa moze pre doci do zamora samog materijala iako samom motoru nista ne fali.

  Sto se korozije tice, tu su mnogo pogodjeniji moreplovci nego reko ili jezero-plovci. Ako plovis 1-2 puta nedeljno, za tebe nema zime. Najproblematicniji su oni koji plove par meseci sezonski, a zatim stoje par meseci, tada je bitan proces konzervacije. Pored toga, dobar motorni prostor broda moze biti znatno prijatnije mesto od istoga u autu, ali lose projektovan moze biti uzasan.

[Dule]

Ono što je najvažnije je da se prate temperature. Kada motor postigne radnu temperaturu, ako mu je temperatura ulja (ovo treba istaći) i temperatura izduvnih gasova u okvirima dozvojenog, neće biti problema ni ako se plovi na minimalnom broju obrtaja. Zato i postoje termostati za ulje u nekim brodskim motorima. A mogu i da se dodatno ugrade.
Niska temperatura izduvnih znači da nema potpunog sagorevanja i čadj će se hvatati na delove motora. Oblak je imao ovaj problem dok nije ugradio termostat. 
Niska temperatura ulja ne dozvoljava da ispari voda, talože se čvrste čestice i stvaraju gustu masu koja začepljuje kanale.


Idealna temperatura ulja bi trebala da bude 95 stepeni C. Može da se proverava i IC meračem preko kartera.
Idealna temperatura izduvnih je oko 400 stepeni C. Može da se ugradi sonda a može da se meri i IC meračem.
Motor mora da se često proverava. Treba znati šta proveravati ali i optimalne vrednosti. Bez repera provera je samo gubljenje vremena.