Количество вроде бы мизерное, но оно, так же как и радужные разводы на воде от капли бензина, вызывает всюду резкую реакцию обитателей берегов. К сожалению, именно эти мелочи часто оказываются соринкой в глазу, которая не позволяет увидеть истинных губителей природной чистоты вод. Они и обусловили волну ограничений и запрещений на эксплуатацию малых судов с подвесными моторами, которая захлестнула некоторые страны Европы в начале 80-х годов и еще раньше прокатилась по США.
Не удивительно поэтому, что стараясь сохранить сбыт своей продукции хотя бы на прежнем уровне, ведущие моторостроительные фирмы начали интенсивные поиски сокращения количества смазочного масла в топливной смеси, разработку новых марок масел, легко растворимых в воде и подверженных биологическому распаду. Появились и новые 4-тактные подвесные моторы, в которых система смазки отделена от топливной, дизельные подвесные моторы с выхлопом в воздух.
Заметим, что к началу 80-х годов большинство моторостроительных фирм, используя новые материалы и технологию, которые обеспечивают повышенную точность сопряжения деталей, работающих на трение, добились надежной работы моторов на топливной смеси с соотношением масла к бензину 1:50 (0,4 л масла на стандартный 20-литровый бак). Были созданы специальные масла для подвесных моторов, качество которых классифицировалось и контролировалось по стандартам В!А (Ассоциации лодочной промышленности США), которые приняты в большинстве европейских стран. Все это вкупе с применением электронных систем зажигания уже обеспечивало существенное сокращение выбросов в воду остатков масла.
В 1980 г. был сделан еще один шаг. Японская фирма «Сузуки», используя многолетний опыт проектирования мотоциклетных двигателей, впервые выпустила на мировой рынок три модели подвесных лодочных моторов мощностью 85, 115 и 140 л. с., которые были снабжены системой «Ойл инъекшн» — впрыска масла в картер без его предварительного смешивания с бензином. Новая система автоматически регулировала содержание масла в горючей смеси в зависимости от нагрузки. При малой частоте вращения коленвала двигателя и небольшом значении крутящего момента на гребном винте в цилиндры двигателя поступала смесь с содержанием масла 1:150 (всего 0,14 л на бак). Если же двигатель работал с полной нагрузкой на максимальных оборотах, масла подавалось в три раза больше — до соотношения 1:50. При этом исключалась работа двигателя на «бедной» (по содержанию масла) смеси, владелец мотора освобождался от забот по точной дозировке масла при заправке бака бензином и интенсивному перемешиванию смеси, исчез синий дым при запуске мотора. Исключалась также опасность замасливания и закоксовывания свечей зажигания при длительной работе мотора на пониженных оборотах (например, при буксировке другой лодки), что случается при использовании смеси с постоянным относительным содержанием масла. Достигалась ощутимая экономия дорогостоящего масла. Выброс углеводородов вместе с выхлопными газами оказался настолько малым, что его в условиях открытого водоема, имеющего естественный фон загрязнения, практически не удавалось обнаружить измерениями.
Достоинства японского изобретения были столь очевидными, что разработкой различного рода систем, дозирующих подачу масла в топливную смесь, занялись и другие фирмы. За прошедшие годы инженеры «Сузуки» внедрили «Ойл инъекшн» и на других подвесных моторах, выпускаемых фирмой: половина из 20 моделей, включенных в каталог 1987 г., снабжается этой системой. Надпись «Ойл инъекшн» наносится в этом году на капоты моторов мощностью от 40 до 200 л. с.
За 7 лет система «Ойл инъекшн» неоднократно усовершенствовалась и в моторах текущего сезона выглядит принципиально так. Под капотом мотора рядом с блоком цилиндров размещается прозрачный пластмассовый масляный бачок емкостью от 2 до 9 литров — в зависимости от мощности двигателя. Этого количества масла хватает для приготовления 100—450 л топливной смеси. Заполнение бачка маслом осуществляется через горловину, которую можно обнаружить, открыв небольшую крышку в верхней части капота.
Из бачка масло самотеком поступает через фильтр к масляному насосу, приводимому в действие через зубчатую передачу от коленчатого вала. Насос имеет выходные штуцера по числу цилиндров двигателя; по трубкам масло подводится к форсункам, установленным в картере каждого цилиндра. Непосредственно перед форсункой в маслопровод поступает сжатый воздух в виде мельчайших пузырьков, благодаря чему в картере образуется идеальный «масляный туман», обеспечивающий необходимую смазку трущихся деталей двигателя.
Чем выше частота вращения, тем большее количество масла впрыскивается в картер. Однако соотношение масла и бензина в смеси оставалось бы практически постоянным на всех режимах работы, так как с ростом оборотов увеличивается и подача бензина. Для обогащения смеси маслом на максимальном режиме в конструкции насоса предусмотрено устройство, изменяющее ход плунжера в зависимости от степени открытия дроссельной заслонки карбюратора. Чем больше «газ», тем больше ход плунжера и, соответственно, больше подача масла в картер, даже если частота вращения коленвала остается постоянной.
Система снабжается аварийной сигнализацией, предупреждающей работу мотора без смазки. Когда уровень масла в бачке окажется ниже положенного, на пульте водителя зажигается сигнальная лампа, затем дается звуковой сигнал. Через 10 секунд после этого частота вращения двигателя автоматически сбрасывается примерно до 2500 об/мин, что позволяет водителю избежать аварийной ситуации. Предусмотрена также кнопка возврата, нажав которую, можно идти еще в течение получаса на полных оборотах после предупреждающего сигнала — именно на такое время рассчитано остаточное количество масла в бачке.
Предусмотрен датчик аварийной сигнализации и в масляном фильтре: если система функционирует нормально, то давлением масла мембрана в верхней части фильтра прижимается к контактам и на пульте горит зеленая лампа. Если давление упадет или же сетка фильтра забьется грязью, зеленая лампа гаснет и загорается красная.
Заметим, что двойной сигнал — световой и звуковой — подается и в случае неисправности системы охлаждения двигателя или превышения максимально допустимой частоты вращения коленвала.
Система «Ойл инъекшн» в настоящее время считается вполне надежной и экономичной. Правда, она имеет недостаток — нелегко бывает залить масло в бачок на плаву лодки.
Вопрос о внедрении подобных систем на моторах малой мощности пока не стоит: инженерам «Сузуки» удалось добиться их надежной работы на смеси, приготовленной традиционным способом — смешиванием масла с бензином в соотношении 1:100 (всего 0,2 л на бак) непосредственно в бензобаке.
В 1983 г. американская корпорация «ОМС» выпустила первые «Эвинруды» и «Джонсоны», снабженные системой «VRO» (Variable Ratio Oiling), дозирующей подачу масла в топливную систему в зависимости от режима работы двигателя. Отдельный масляный бак емкостью 6,8 л (этого количества достаточно для расходования 340 л бензина на полном ходу лодки) располагается внутри лодки рядом с бензобаком. Отсюда масло забирается по шлангу насосом, который скомбинирован с бензопомпой диафрагменного типа, работающей от пульсации давления в картере двигателя. Для рабочих ходов бензопомпы используется как повышенное давление в картере, так и разрежение, а благодаря специальной конструкции ход диафрагмы несколько увеличен по сравнению с обычными топливными насосами такого типа.
Диафрагма бензопомпы связана штоком с «плавающим» поршеньком маслонасоса, производительность которого в 50—150 раз меньше, в зависимости от режима работы двигателя. При малой частоте вращения коленвала поршенек маслонасоса приводится в движение толчками бензина, создаваемыми диафрагмой. При повышении частоты вращения, когда амплитуды колебаний давления в картере и диафрагмы увеличиваются, рабочий ход поршенька происходит за счет упора в него штока, связанного с диафрагмой. Ход поршенька увеличивается, соответственно возрастает и производительность маслонасоса. Количество масла в смеси варьируется от 0,6 до 2%.
Масло смешивается с бензином в топливном трубопроводе перед поступлением смеси в карбюратор, что в некоторой степени является недоработкой конструкции. Если, например, лодка шла на полной скорости и карбюратор снабжался соответственно богатой маслом смесью, то при сбрасывании оборотов в его поплавковой камере еще в течение некоторого времени будет находиться эта богатая смесь. Мотор будет работать с дымным выхлопом, с увеличенным расходом масла.
Как и мотор «Сузуки», «Эвинруды» и «Джонсоны» снабжаются системой аварийной сигнализации, правда, исключающей работу мотора после предупреждающего сигнала: двигатель через несколько секунд автоматически глохнет.
В текущем году «ОМС» снабжает системой «VRO» все модели своих моторов мощностью от 40 до 300 л. с. Масляный бачок, находящийся в лодке, удобен для заправки, но к мотору необходимо подключать уже два шланга.
Для моторов мощностью от 9,9 до 30 л. с. «ОМС» в прошлом году внедрила усовершенствованный топливный бак «Аутобленд», в котором автоматически приготавливается рабочая топливная смесь в соотношении 1:100. В корпусе бензобака монтируется резервуар для масла емкостью 1,4 л с отдельной заправочной горловиной. Этого количества масла достаточно для шести заправок бензином (каждая — по 20,3 л).
Через заборник бензин поступает в нижнюю часть масляного резервуара, где имеется запорный клапан и калиброванный жиклер для ввода масла. При работе топливной помпы, расположенной на моторе, за счет возникающего в трубопроводе разрежении клапан открывается и через жиклер в смесительную камеру поступает дозированное количество масла. При увеличении расхода бензина возрастает и истечение масла через жиклер.
В масляном резервуаре имеется поплавковый датчик уровня масла. Когда здесь остается 0,47 л масла, срабатывает световой сигнал, а если масло израсходуется полностью, поплавок опускается вниз и перекрывает клапан на бензопроводе.
«Аутобленд» избавляет владельца мотора от необходимости пользоваться мерным сосудом при каждой заправке бака бензином, от взбалтывания смеси в баке. Исключается работа мотора на смеси, бедной маслом, что чревато серьезными повреждениями двигателя. Удобно, что бак соединяется с мотором одним стандартным шлангом.
Позже других систему дозированного приготовления топливной смеси начала внедрять фирма «Меркюри». Только в 1985 г. на 6-цилиндровых моторах «Блэк Макс» мощностью от 135 до 210 л. с. появилась система, названная «механическим компьютером», а в прошлом году начали выпускаться «Меркюри» мощностью от 35 до 115 л. с., оснащенные системой «Аутолаб».
По конструкции «механический компьютер» является гибридом «VRO» и «Ойл инъекшн». Правда, специалисты «Меркюрн» считают, что впрыскивание масла в картер нецелесообразно, так как не обеспечивает равномерной смазки всех цилиндров. Поэтому масло подается в бензонасос перед карбюратором.
Здесь предусмотрены два масляных бака: расходный емкостью 2 л, установленный под капотом мотора, и основной 13,5-литровый, располагаемый в лодке. Масло из основного бака в расходный поступает под действием избыточного давления топливо-воздушной смеси в картере двигателя, для чего картер соединяется с воздушной полостью маслобака дополнительным шлангом. Из расходного бачка масло самотеком поступает в насос, приводимый в действие от коленвала двигателя через зубчатую передачу.
«Сердце» «механического компьютера» — масляный насос, изготавливаемый по японской лицензии. Он имеет плунжер, который совершает колебательные движения вдоль своей оси под действием толкателя и ступенчатого кулачка на приводном валике. Ход плунжера зависит от того, по какой шейке ступенчатого кулачка следует толкатель, а это определяется положением дроссельной заслонки карбюратора. Таким образом, как и в моторах «Сузуки», производительность насоса растет пропорционально частоте вращения коленвала и увеличивается по мере открытия дросселя. При минимальных оборотах производительность маслонасоса составляет около 80 см3/ч; на полном «газу» — она повышается до 1700 см3/ч (этот показатель зависит, конечно, от мощности двигателя).
Толкатель снабжен спиральной нарезкой, входящей в зацепление с неподвижной гайкой в корпусе насоса. Поэтому совершая поступательные движения, он одновременно вращается вокруг продольной оси и сообщает вращение плунжеру, который периодически открывает и закрывает заборное и выпускное отверстия в корпусе маслонасоса.
Зубчатая передача сделана из нюлатрона — стойкого к износу материала, состоящего из бисульфида молибдена и нейлона; передаточное отношение — 2:1.
Информация об изображении
Принципиальная схема дозирующей масляной системы и ее расположение на ПМ «Меркюри»
Как и другие системы, «механический компьютер» снабжен системой сигнализации, срабатывающей при падении уровня масла в расходном бачке до 1,2 л. В случае поломки рычажной передачи от дроссельной заслонки к кулачку насоса пружинка автоматически устанавливает кулачок на максимальную подачу масла.
Принципиальная схема дозирующей масляной системы и ее расположение на ПМ «Меркюри»
Система «Аутолаб» впервые была применена японской фирмой «Ямаха» на 4- и 6-цилиндровых подвесных моторах в 1984 г. Сейчас ею снабжаются моторы мощностью 40 л. с. и выше. Это устройство дозирует подачу масла в топливную смесь в соотношении от 1:200 до 1:50. Основной маслобак емкостью 11,5 л устанавливается в лодке. Встроенным в бак диафрагменным электронасосом масло перекачивается в расходный резервуар емкостью 0,85 л, расположенный на двигателе под капотом. Когда масло в резервуаре израсходовано, смонтированный здесь датчик включает насос на основном баке, и резервуар вновь заполняется. В случае перерыва поступления масла мотор автоматически останавливается. Предусмотрена также световая и звуковая предупреждающая сигнализация в момент, когда в основном баке остается менее 1,5 л масла, и «самосброс» оборотов двигателя через 10 секунд после этих сигналов.
В остальном система принципиально устроена так же, как на моторах «Сузуки» и «Меркюри».
Усовершенствование процессов приготовления топливной смеси коснулось в основном моторов большой мощности, которые особенно чувствительны к качеству смазки и расходуют большие массы топлива в единицу времени. Специалисты считают, что благодаря внедренным системам автоматического дозирования масла подвесные моторы большой мощности уже сегодня удовлетворяют самым строгим требованиям экологической чистоты.
На очереди — создание подобных, но более простых и дешевых систем для моторов средней и малой мощности. Одной из первых «ласточек» явился, например, 4-сильный «Меркюри», выпущенный в 1987 г. с системой «Аутолаб».
Примечания
1. См., например, статью Ван Донкелаара «Подвесные моторы и чистота водной среды» в «КиЯ» №110.