Двухтактные подвесные лодочные моторы с низким уровнем выбросов DFI (непосредственный впрыск топлива) выпускаются с 1996 года, так что, похоже, эта технология уже устарела. Если только вы не лодочный Рип ван Винкль, как мой сосед, который решил, что в этом году он все таки заменит свой старый и надежный мотор V-4 мощностью 90 л. с. Совершенно удовлетворенный тем, что у него есть, он разъезжает в облаке двухтактных паров, не обращая внимания на десятилетний прогресс в технологии подвесных лодочных моторов.
Если вы попали во временную петлю и не в курсе трендов лодочного моторостроения, возможно, пришло время войти в курс дела с помощью краткого руководства по современному двухтактному подвесному двигателю для катеров и лодок.
Двухтактные подвесные лодочные моторы с DFI (непосредственным впрыском топлива) были разработаны в ответ на мандат EPA, требующий 75% сокращения выбросов выхлопных газов в период с 1998 по 2006 год. Со времен Оле Эвинруда почти все лодочные моторы использовали традиционную двухтактную силовую установку, которая была легче и дешевле в изготовлении, чем четырехтактный двигатель. В отличие от четырехтактного двигателя, двухтактный не имеет подвижных клапанов для герметизации камеры сгорания и управления потоком впуска и выпуска. В двухтактном двигателе поднимающийся и опускающийся поршень закрывает и открывает отверстия в каждом цилиндре, через которые топливовоздушная смесь поступает в камеру сгорания, а выхлопные газы выходят из нее.
Инжектор vs Карбюратор. Что Лучше? | Голос Бездока | MC Garage @MotorcyclistMag
Традиционный двухтактный двигатель производит очень высокие выбросы выхлопных газов, потому что свежий заряд топлива и воздуха, поступающий из картера через передаточные отверстия и в камеру сгорания, поступает, когда выхлопное отверстие еще открыто. Часть несгоревшей топливной смеси улетучивается вместе с выхлопными газами, создавая облако углеводородных выбросов, которые мы все привыкли считать само собой разумеющимися.
На самом деле, несгоревшее топливо часто улетучивалось по замыслу, чтобы гарантировать, что камера сгорания полностью очищена от отработанных газов. Это было особенно заметно на низких оборотах, когда до 40% топлива, поступающего в традиционный двухтактный двигатель, выходило несгоревшим. На своей самой эффективной скорости, как правило, от 4000 до 4500 об/мин, традиционный двухтактный двигатель все еще может выбрасывать до 8% своего топлива с выхлопом. Чтобы получить визуальное представление, посмотрите это видео о том, как работают двухтактные двигатели.
Всё это экологическое безобразие должно было прекратиться, согласно новым нормам EPA. Одной из альтернатив был прямой впрыск топлива (DFI – или Direct Fuel Injection), который использовался на четырехтактных двигателях в некоторых самолетах Второй мировой войны и ранних автомобилях с впрыском топлива. Направляя топливную форсунку непосредственно в камеру сгорания, момент подачи топлива должен быть рассчитан так, чтобы он происходил только тогда, когда движущийся двухтактный поршень закрыл впускное и выпускное отверстия. Выхлопные газы все еще можно убрать из цилиндра с помощью свежего воздуха, который подается из кривошипной камеры через перепускное окно, а также очень небольшим количеством масла, необходимым для смазки движущихся частей.
В двухтактном судовом двигателе внедрение непосредственного впрыска топлива представляет собой две существенные проблемы. При 6000 об/мин каждый оборот коленчатого вала занимает сотую долю секунды, а при такой частоте вращения двигателя момент закрытия впускного и выпускного отверстий составляет всего 0,0019 секунды. Таким образом, большая часть топлива, необходимого для полной мощности, должна быть доставлена в камеру сгорания за эту долю секунды. А чтобы обеспечить хорошее сгорание, топливо должно быть распылено на крошечные 100-микронные капельки – на самом деле это просто туман.
Для решения этой задачи были разработаны различные технологии: либо с помощью высокоскоростного электромагнитного инжектора, либо с помощью инжектора, сочетающего давление топлива и сжатого воздуха, либо с помощью топливного насоса очень высокого давления, питающего форсунки. В каждом случае топливные форсунки размещаются в головке блока цилиндров, рядом со свечой зажигания. Сопловой наконечник этих новых форсунок сконструирован таким образом, чтобы выдерживать суровые условия камеры сгорания. Современные компьютерные средства управления, используемые для определения времени работы инжектора, также являются ключевой частью любой системы DFI.
Каждая из этих систем DFI значительно снизила выбросы выхлопных газов, а также улучшила экономию топлива, особенно сильно это заметно на низких оборотах двигателя, где традиционный двухтактный агрегат был наименее эффективен. На троллинговой скорости двигатель с непосредственным впрыском топлива потребляет на 70% меньше бензина, чем карбюраторные или EFI-двигатели, предлагаемые ранее. Экономичность на 30-40% выше на крейсерской скорости и примерно на 10% лучше на полном газу. Двухтактные подвесные лодочные моторы с DFI также легче запускаются, менее шумные и обеспечивают более плавную работу, чем традиционные двухтактные моторы, которые они в конечном итоге должны заменить.
Одновременно с разработкой подвесных лодочных моторов с DFI на рынке появились и новые четырехтактные силовые установки. Новый четырехтактный двигатель также значительно сократил выбросы в соответствии с текущим мандатом EPA и обеспечил значительно улучшенную экономию топлива и более плавную работу. Однако более мощные четырехтактные моторы были более тяжелыми, зачастую на 45-50 кг. или более, по сравнению с двухтактными с DFI аналогичной мощности. Такое положение дел предоставило двухтактным лодочным моторам с непосредственным впрыском топлива заметное преимущество в производительности, особенно на рыболовецких судах и скоростных катерах.
На протяжении многих лет дальнейшее развитие сузило разницу в весе между четырехтактным и двухтактным подвесным лодочным мотором с непосредственным впрыском топлива. Но в диапазоне от 25 до 300 лошадиных сил двухтактный двигатель с DFI остается самым легким вариантом. Кроме того он зачастую дешевле, чем его четырехтактный собрат. На низких оборотах двухтактный мотор с DFI обычно выбрасывает меньше выхлопных газов и обеспечивает лучшую экономию топлива, чем аналогичный четырехтактный мотор, что особенно важно для рыболовов, которые проводят много времени на троллинге, или владельцев лодок, которым приходится часто ходить в экологичных районах, где действуют строгие нормы выбросов от работающих двигателей.
До недавнего времени несколько “традиционных” двухтактных моделей все еще были доступны для покупки в США, поскольку производителям подвесных лодочных моторов было разрешено усреднять выбросы двухтактных двигателей с выбросами гораздо более чистых моделей в их линейке моделей, но самые последние правила EPA ограничивали выбросы для всех подвесных лодочных моторов, и эти старые двухтактные двигатели больше не выпускаются для продажи на территории Северной Америке.
Источник: spyship.ru
Преимущество инжекторной системы на примере мотора «Tohatsu»
Системы впрыска топлива сегодня получают широкое признание как производителей, так и пользователей. В последнее время все большее число двухтактных моторов получают в качестве основного источника питания инжекторные системы. Как и зачем это делается, рассмотрим на примере современного мотора «Tohatsu» серии TLDI.
У дилеров «Tohatsu» сейчас можно приобрести сразу четыре его модели, оснащенные системой непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания — это 90/70 и 50/40. Серия 90/70 имеет рабочий объем цилиндров 1267 см 3 , серия 50/40 — 697. Все эти моторы трехцилиндровые, а их силовые агрегаты различаются только диаметром цилиндров и ходом поршней. Соответственно, они все созданы на базе двухтактных версий, оснащаемых обычной карбюраторной системой питания.
Как выглядит и как работает система подачи топлива в моторах семейства TLDI?
Информация об изображении
40/50-сильные моторы «Tohatsu»
Любой современный мотор с системой впрыска топлива обязательно оборудован следующими агрегатами: «подъемным» насосом, извлекающим топливо из бака, еще одним насосом, создающим необходимое для работы давление в топливной магистрали, форсунками, регулятором давления и, разумеется, бортовым компьютером, «вшитое» программное обеспечение которого отвечает за создание качественной топливной смеси в любых условиях работы и осуществляет взаимодействие работы систем зажигания и впрыска топлива. «Tohatsu» TLDI — не исключение, но в отличие от многих современных двигателей в его системе впрыска используется низкое давление, составляющее около 5,5 атм. Это не только упрощает конструкцию двигателя, но и снижает ее общий вес. Еще одним достоинством системы впрыска с низким давлением воздуха является очень малый размер получаемых капель топливно-воздушной смеси — не более 10 мкм — что обеспечивает ее более полное и эффективное сгорание.
Компьютер двигателя сам по себе ничего не может — он получает данные, опираясь на которые задает агрегатам систем зажигания и впрыска необходимые условия работы. «Информаторами» компьютеров служат датчики, которые отслеживают такие параметры, как температура элементов двигателя, угол поворота рукоятки (или рычага) газа, уровень масла, угол поворота коленчатого вала, температура воздуха и т.д. Перерабатывая всю эту информацию, компьютер постоянно выдает решения о необходимом процентом соотношении топливно-воздушной смеси в данный момент, точном времени и количестве подачи ее в камеру сгорания, а также о моменте поджига смеси искрой. Для образования более качественной топливной смеси фирма «Tohatsu» применяет подачу воздуха в систему впрыска под давлением, которое образуется благодаря специальному насосу низкого давления. Подобное решение практически полностью исключает и зависимость работы двигателя от температуры и плотности атмосферного воздуха.
Если же говорить упрощенно, то в данном случае обычный двухтактный мотор «обвесили» системами впрыска и зажигания, присоединили к нему пару топливных насосов и воздушный насос, добавили форсунки и в итоге получили двухтактный мотор нового поколения.
Что дает система впрыска?
Информация об изображении
Схема работы системы впрыска
Во-первых, качество топливно-воздушной смеси, подаваемой системой впрыска, почти не зависит ни от давления воздуха, ни от его температуры и даже от влажности. В этом и заключается главное отличие инжекторных систем от карбюраторных, которые принципиально, в силу своей конструкции, «привязаны» к атмосферному давлению.
В инжекторном двигателе топливная смесь создается не механическим способом (путем перемешивания в карбюраторе струи топлива и потока воздуха), который далеко не идеален, а под контролем компьютера, который, в свою очередь, настроен таким образом, чтобы в зависимости от различных параметров процентное соотношение «воздух-бензин» было оптимальным для данного конкретного режима работы. Независимость качества топливной смеси от давления и температуры воздуха облегчает запуск двигателя в холодную погоду и улучшает его работу при высокой температуре воздуха.
Необходимо заметить, что теоретически настройку работы бортового компьютера можно менять, «перепрошивая» его новым программным обеспечением — но делать это крайне желательно только в условиях сервис-центра и только по рекомендации специалиста. Такие смены «про-шивок» в ряде случаев могут быть необходимы, например, при вынужденной работе в течение продолжительного времени на топливе, качество которого ниже рекомендованного. Кроме того, существуют версии «прошивок», позволяющих «придушить» двигатель, сделав его более «задумчивым», с одной стороны, и экономичным — с другой, или, наоборот, более «азартным», но прожорливым. Однако надо учитывать, что инженеры фирмы-изготовителя едят свой хлеб отнюдь не даром, и оригинальная настройка всегда представляет собой оптимальный (для потребительского двигателя) баланс между мощностью, экономичностью и моторесурсом.
Информация об изображении
Рентген-схемы подвесного мотора «Tohatsu» и его камеры сгорания
Во-вторых, благодаря достаточно жесткому контролю со стороны компьютера и форме камеры сгорания, в которой сосуществуют форсунка и свеча зажигания, образуются точно рассчитанные завихрение и распыление топливной смеси, что улучшает сгорание топлива, значительно увеличивая энергоотдачу. В силу постоянного, но гибкого контроля за углом поворота коленвала со стороны компьютера, впрыск топлива в камеру сгорания и зажигание происходят в наиболее выгодный для данных условий работы момент. Все вместе взятое ощутимо влияет не только на стабильность работы двигателя и его долговечность (инжекторные двигатели гораздо меньше подвержены такому неприятному явлению, как детонация), но и на быстроту реакции двигателя на изменение положение рукоятки газа. Инжекторный мотор более чутко реагирует на действия водителя и быстрее выходит на максимальные обороты. Имея номинально столько же лошадиных сил, сколько и его карбюраторный собрат, TLDI за счет лучшего сгорания смеси обеспечивает более быстрый разгон в любых условиях, и даже при резком повороте рукоятки газа он не рискует захлебнуться от недостатка воздуха, что иногда происходит с карбюраторными моторами.
В-третьих, TLDI (и его аналоги других фирм), имея общий вес, сопоставимый с весом обычного двухтактного мотора (который порой в 1.5 раза меньше четырехтактного той же мощности), потребляют топлива меньше, чем двухтактные, а порой и четырехтактные двигатели. По крайней мере, «Tohatsu» позиционирует свой 90-сильный мотор как самый экономичный в классе и в своих пресс-релизах утверждает, что TLDI в режиме холостого хода, например, на 34% экономичнее четырехтактного аналога и на 78% — двухтактного карбюраторного. TLDI оказывается более экономичным по отношению к четырехтактным моторам и при работе под нагрузкой в самых различных режимах: при 1500 об/мин — на 35%, при 3000 об/мин — на 18%, при 4500 об/мин — на 24% (данные производителя). Фирма «Tohatsu» не конкретизирует, по сравнению с какими именно моторами производились расчеты, однако, даже если взять за основу некий среднестатистический четырехтактный двигатель, то и по теоретическим выкладкам получаются примерно такие же результаты.
Но мощность мощностью, разгон разгоном, а потребителя волнуют не в последнюю очередь надежность и ресурс. На воде любое новшество всегда воспринимается не сразу, а осторожно — жизнь-то дается всего одна. Однако системы впрыска, как показывает и автомобильная практика, и опыт использования четырехтактных подвесных моторов, по большому счету живут долго и отказывают редко (по статистике — ничуть не чаще карбюраторов). К примеру, описываемая система TLDI проходила «полевые» испытания в течение шести лет, прежде чем была предложена покупателям. Единственное заметное отличие — это высокие требования к маслу и топливу, а также более качественная профилактика самих систем впрыска и зажигания.
TLDI использует в своей работе не «микстуру» бензина с маслом, а (как, впрочем, и большинство современных двухтактников аналогичной мощности) впрыск масла, поэтому требования к моторному маслу завышены оправданно. Что касается бензина, то тут любая инжекторная система требует неукоснительного соблюдения рекомендаций изготовителя. Системы зажигания в последние годы производители научились герметизировать достаточно тщательно, так что большая часть процесса профилактики сводится к простому осмотру соединений, проверке свечей и внешнему контролю механических элементов. Датчики, поставляющие информацию компьютеру, как правило, обладают очень большим ресурсом (зачастую, большим, чем ресурс самого мотора), но и их не грех лишний раз проверить, особенно если есть подозрения в точности работы системы впрыска (ухудшается разгон, появляются признаки детонации). Короче, чуть больше внимания, применение чуть более качественных горюче-смазочных материалов — и проблемы растворяются сами собой, за исключением, разумеется, поправки на случайность, невезение и т.д.
Практически все двухтактные моторы, работающие с системами непосредственного впрыска, а таких довольно много, обладают низкими показателями по шумности и выбросу вредных веществ. И хотя у нас на это обращают пока мало внимания, однако при покупке такие характеристики могут играть определенную роль — многим приятно осознавать, что, эксплуатируя свой мотор, не наносишь большого ущерба природе.
Информация об изображении
Рекламный плакат компании «Tohatsu»
В принципе, многие производители по вполне понятным причинам пытаются сегодня продлить жизнь двухтактным моторам и применяют в них системы электронного впрыска топлива. В мелочах конструкции таких моторов могут отличаться, однако основной принцип остается тем же самым. И если судить по реакции заинтересованных лиц, у моторов типа TLDI и его аналогов большое будущее. Тот же «Mercury» выпускает серию под названием «OptiMax», достаточно схожую не только по основной идее, но и по сути. А вот, к примеру, «Selva» выпускает мотор «Bull Shark», оснащенный системой LPDFI, которая заметно отличается от TLDI — она не является системой непосредственного впрыска топлива в камеру сгорания.
В следующих номерах «КиЯ» мы рассмотрим системы впрыска других фирм.
Источник: www.barque.ru
Двухтактные лодочные моторы против четырехтактных
По статистике от 70 до 80 процентов всех проданных подвесных лодочных моторов являются четырехтактными. Означает ли это, что двухтактные моторы занимают только второе место? Это как посмотреть! На протяжении многих лет 2-х тактники имели не лучшую репутацию неровно работающих, загрязняющих атмосферу двигателей. Все это изменилось.
Большинство больших 2-х тактных лодочных моторов с морально устаревшей конструкцией были сняты с производства, на смену им пришли двухтактные инжекторные лодочные двигатели с прямым впрыском топлива, а также 2х-тактные моторы с отдельным масляным впрыском, причем в самом широком диапазоне лошадиных сил. Эти новые движки не только потрясающе экономичны, но и разгоняют судно как сумасшедшие.
Принцип работы двухтактных двигателей с прямым впрыском топлива очень понятен. Впускной и выпускной клапаны открываются и закрываются при помощи юбки поршня при его движении в цилиндре. В отличие от двухтактных двигателей прошлого поколения, в которых топливо подавалось через карбюратор в камеру сгорания в произвольных дозах, а его избыток в результате попадал в выхлоп, современная конструкция топливной системы обеспечивает впрыск топлива в точном количестве и в необходимое время.
Конструкция лодочных моторов с прямым топливным впрыском не предусматривает ни картерного масла, ни масляного фильтра. Вместо этого точно отмерянная струя масла смазывает кольца и подшипники, попадает в камеру сгорания, после чего выходит вместе с выхлопными газами. Очевидно, что при каждой заправке бензобака требуется также и дозаправка масла, хотя, в случае с Evinrude E-TEC с его крупногабаритным масляным баком, масло можно заправлять гораздо реже. Количество масла, попадающее в камеру сгорания, является настолько мизерным, что практически не влияет на уровень выбросов. Тем не менее, расходы на моторное масло неизбежны.
Mercury OptiMax, Evinrude E-TEC, Nissan TLDI и Yamaha HPDI – это все инжекторные лодочные моторы, но каждая марка гордится своим собственным методом впрыска паров топлива в камеру сгорания. Предметом соревнования здесь является способ создания высоконапорной струи топлива, состоящей из капелек микронного размера, что позволяет подвергнуть большую поверхность воздействию кислорода.
Очевидно, что чем больше впрыснутого топлива в результате сгорания превращается в тепловую энергию, тем более эффективной и чистой является работа двигателя. Количество энергии, выделяемое при сжигании одного литра бензина, прямо пропорционально количеству километров пробега и обратно пропорционально токсичности выхлопных газов. Когда на бортовой компьютер поступает команда с пульта управления, топливо мгновенно вбрасывается в камеру сгорания, в место того, чтобы (в отличие от карбюраторных двигателей) ждать, пока его втянет ваккум. Реакция дроссельной заслонки незамедлительна. 
Со всеми этими конструктивными компонентами, 4-тактники, как правило, весят на 10-20 процентов больше эквивалентных 2-тактников. Для двигателей с конфигурацией V-6 это дополнительное утяжеление от 22 кг до 45 кг.
Такая разница в весе может значительно затруднить управление судном, поэтому многие производители лодок были вынуждены модифицировать устаревшие корпуса, чтобы идти в ногу со временем. Четырехтактные подвесные лодочные моторы в основном являются инжекторными. Карбюраторными, как правило, остаются только моторы небольшой мощности. Ни для кого не секрет, что прототипом 4-тактных инжекторных (FI) лодочных двигателей были сложные многопортовые системы, применяемые на автомобилях и мотоциклах. С одной форсункой на цилиндр, стратегически точно расположенной относительно впускного клапана, FI-четырехтактники могут похвастаться чрезвычайно четким откликом дросселя (приёмистостью).
Смазка поршневой группы 4-тактных лодочных моторов происходит путем прокачивания масла через каналы двигателя. Также как на скоростном мотоцикле, жизненно важна замена масла и фильтра каждые 100 часов работы. В противном случае вы рискуете, что грязная смазка уничтожит шейку коленвала. Таким образом, можно с уверенность сказать, что четырехтактные лодочные моторы весьма чувствительны к качеству масла.
Помимо технических различий, 2-тактные и 4-тактные моторы с прямым впрыском топлива, отличаются и по ряду других характеристик. Так, на низких оборотах двухтактники работают более устойчиво и обладают большей приемистостью благодаря преимуществу конструкции поршневой системы, когда поршень перемещается при каждом повороте коленвала, тогда как у четырехтакников он только «собирается с силами», так как для каждого цикла ему необходимы два поворота коленвала. Для компенсации этого недостатка некоторые производители лодочных моторов применяют более низкое передаточное отношение зубчатой передачи. Чем ниже передаточное число, тем больше крутящий момент, а, следовательно, меньше и различие между 2-х и 4-х тактными моторами.
Уникальной особенностью лодочных моторов Меркури является то, что корпус редуктора не только не влияет на работу двигателя, а, напротив, обеспечивает его наддув. Да, вы не ослышались. Также как у несущейся ракеты, у 4-тактного Mercury Verado струя охлажденного воздуха (плотная и до отказа насыщенная кислородом) под давлением нагнетается в камеру сгорания. Нагнетание воздуха обеспечивает высочайшее значение крутящего момента от холостого хода до самого нижнего диапазона оборотов. 
Экономия топлива, как для двухтактных с прямым топливным впрыском, так и для четырехтактных подвесных моторов, достигает от 10 до 80 процентов по сравнению с 2-х тактными моторами десятилетней давности. В зависимости от оборотов и загруженности судна, его пробег на крейсерской скорости увеличивается на 30 процентов.
Со своей стороны, Honda наградила свои подвесные лодочные моторы необыкновенно хитроумным газораспределительным механизмом, варьирующимся по времени. Опережение или запаздывание момента зажигания, когда клапаны открываются и закрываются по отношению к коленвалу, способствует либо низкому, либо высокому крутящему моменту и мощному ускорению. 
При прочих равных, двухтактный инжекторный мотор стоит меньше и разгоняется заметно быстрее, чем четырехтактный. Что касается уровня шума, и вопреки восприятию, инжекторные 2-тактники работают на несколько децибел тише. Нам только кажется, что они более шумные. Это потому, что 4-тактники звучат с более гармоничной частотой.
Самая большая разница между конкурирующими технологиями измеряется ускорением. 2-тактные инжекторные моторы имеют наилучшее соотношение лошадиной силы к весу, поэтому быстрее выводят лодку на глиссирование. А это немаловажно для большинства судов. Но даже это правило меняется по мере развития технологий.
Новейшие подвесные лодочные моторы Yamaha семейства V6 потеряли в весе 112 килограммов по сравнению с предыдущими моделями. Поэтому совсем не удивительно, что они разгоняют лодку так же быстро, как и эквивалентные по мощности двухтактники.
Независимо от того, какой бренд или тип подвесного мотора в конечном итоге вы выберите, в нашем магазине вы сможете купить лодочной мотор, а также моторные масла и необходимые аксессуары по наилучшей цене.
Источник: www.motocontinent.ru