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.
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.
