Водномоторников, использующих подвесные моторы, можно условно разделить на три категории:
- владельцы моторов иностранного производства, обладающих более чем приемлемыми потребительскими качествами. При грамотной эксплуатации можно обойтись только плановыми ТО;
- профессионалы, которые могут перебрать лодочный мотор ночью со связанными за спиной руками и получить от этого удовольствие;
- остальные — те, кто мало понимает в ремонте лодочных моторов или понимает, но не желает заниматься ремонтом, а хочет просто ездить на отдых и рыбалку, не задумываясь о принципах работы двигателей внутреннего сгорания.
По наблюдениям, сделанным мною на протяжении последних трех сезонов на Саратовском водохранилище и лодочной станции "Прокат", первая и вторая категории вместе составляют не более 10-15% общего количества водномоторников. А что же остальные? Для этих остальных один из самых распространенных в России лодочных моторов является в буквальном смысле "вихрем враждебным". Пожалуй, ни о каком лодочном моторе не услышишь столько негативных отзывов, сколько о "Вихре". Перечислять их все до единого в рамках этой статьи не имеет смысла, любопытствующим советую почитать материалы "КиЯ" за последние 30 лет. Интересно, кстати, читали ли эти статьи представители завода?
Наверное, не менее 95% самарских водномоторников выросли на "Вихрях", и было неприятно видеть, как с каждым годом этот мотор становился все более и более проблемным для потребителей. И за родную Самару было обидно, и за всех, для кого мотолодка — главное увлечение всей жизни. Хотелось сделать из непредсказуемого "Вихря" ровный и надежный "Пассат".
Естественно, что для себя как для организации коммерческой мы ставили задачу модернизировать "Вихрь", исходя из экономической эффективности данного мероприятия. Можно, конечно, применить импортные комплектующие, заменить практически все узлы качественными аналогами, но стоимость таким образом "оттюнингованного" мотора превысит все мыслимые пределы и станет сопоставима с двигателем иностранного производства. Выбор потребителя при таком раскладе понятен. Поэтому задача была сформулирована следующим образом: при цене готового изделия, сопоставимой с розничной ценой заводского мотора (превышающей ее не более чем на 20%) добиться того, чтобы неподготовленный к тяготам и лишениям человек мог использовать модернизированный двигатель по принципу "завел, поехал, не сломался, вернулся с рыбой, завтра поеду еще". Из этого следовал ряд требований к доработанному мотору, а именно он должен:
- уверенно запускаться при любых погодных условиях;
- устойчиво работать на холостом ходу;
- иметь улучшенную ремонтопригодность;
- иметь нормальное включение нейтрали и реверса;
- быть несложным в обслуживании;
- иметь повышенные мощность и приемистость.
"Многие годы устранение конструктивных недостатков мотора "Вихрь" было массовым народным творчеством, — заметил О.В.Лобусов, — в меру своих способностей участвовал в этом и я. Около двадцати моих статей по мотору "Вихрь" было напечатано в журнале "КиЯ". Со временем я понял, что терапия здесь не поможет — нужно хирургическое вмешательство. Расхожее мнение о том, что "горбатого могила исправит", было отброшено".
Все работы по внесению изменений в конструкцию двигателя были распределены на три основных этапа.
1-й этап (осень 2002 г. — весна 2003 г.): модернизация непосредственно двигателя. На этом этапе была подготовлена документация, собран в сервисном центре ООО "ДСК" опытный образец, проведены обкатка мотора и испытания на гидравлической ванне и электрической тормозной установке в ОАО "СКБМ". Мероприятия по модернизации двигателя перечислены в табл. 1. Доработанные и измененные узлы двигателя представлены на фото 1, опытный мотор в сборе — на фото 2 и 3. Опытный мотор на обкаточном стенде и на электрической тормозной установке показан на фото 4-7.
Таблица 1. Мероприятия по модернизации двигателя и ожидаемый эффект
| Конструкторские мероприятия, изменения элементов конструкции | Эффект |
| Картер выполнен из двух половин, с плоскостями разъема, параллельными оси вала | Снижение массы. Упрощение технологии сборки. Повышение точности сборки. Снижение стоимости изготовления |
| Коленчатый вал оставлен "родной". Щеки коленвала доработаны вытеснителями. Изменена конструкция стопорения стяжного болта коленвалов, штатный шплинт исключен. Удалены кольца привода золотников | Уменьшение вредного объема кривошипных камер
Снижение гидравлических потерь при вращении коленчатого вала Увеличение мощности и приемистости Улучшение пусковых свойств |
| Вместо игольчатого подшипника центральной опоры применены два шариковых радиальных подшипника №207, а вместо лабиринтного уплотнения — две уплотнительные манжеты (ВАЗ-2108) — по одной на кривошипную камеру каждого цилиндра | Уменьшение потерь на трение
Гарантированное уплотнение кривошипных камер Расширение возможности форсирования мотора Повышение мощности |
| Удалены золотники, золотниковые пружины | Снижение механических потерь. Уменьшение гидравлических потерь. Снижение вредного объема кривошипных камер. Повышение мощности. Снижение стоимости |
| Изменены полнопоточные клапаны на впуске в кривошипную камеру каждого цилиндра | Несимметричная фаза впуска (раннее открытие, позднее закрытие клапанов). Отсутствие выбросов топливо-воздушной смеси в карбюратор. Возможность осуществления резонансного наддува. Увеличение мощности. Снижение удельного расхода топлива |
| Установлены два доработанных штатных карбюратора, по одному на каждый цилиндр | Одинаковое наполнение цилиндров. Одинаковый состав смеси. Увеличение мощности |
| Применены беспоплавковые карбюраторы с циркуляцией топлива | Отсутствие поплавка, топливной иглы, рычагов, осей и других изнашивающихся деталей
Уровень топлива устанавливается при вводе мотора в эксплуатацию и не требует регулировки. При изменении климатических условий уровень топлива можно откорректировать за несколько минут. Снижение требований к уровню обслуживания. Двигатели с такими карбюраторами нечувствительны к негерметичности топливной системы |
| Обеспечено синхронное управление обоими карбюраторами | Точность и надежность управления |
| Применена шиберная пусковая заслонка-корректор топливовоздушной смеси блока карбюраторов, управляемая с места водителя | Обеспечение надежного пуска в любых условиях
Возможность регулировки состава смеси |
| Модернизировано пусковое устройство, обеспечивающее впрыск топлива за дроссельную заслонку одновременно в два карбюратора (праймер) | Надежный пуск в любых условиях |
Комплектация и сборка опытного мотора
"Из ящика" был взят стандартный "Вихрь-30Р" (заводской номер 6МН4514). Двигатель полностью разобрали, коленчатый вал распрессовали. Блок цилиндров оказался очень низкого качества: не совпадали окна гильз и блока по высоте и углу поворота, перепускные окна оказались разными по высоте. Говорить о правильности формы окон не приходилось. По оценкам наших специалистов, без "работы напильником" и исправления заводских дефектов ожидать от этого мотора больше 26 л.с. было нереально. Стопорное кольцо одного из поршней вынималось рукой, поэтому все стопорные кольца заменили своими (без усиков).
Шатунные шейки коленчатого вала были повреждены коррозией — пришлось направить их для гарантийной замены производителю — ОАО "СКБМ". Для укомплектования опытного двигателя разобрали еще один новый мотор. Шатуны в сборе переставили в доработанные оси и щеки коленчатого вала, отбалансировали конструкцию вместе с вытеснителями. Для подачи топлива и рециркуляции использовали два штатных топливных насоса, работающих в одну магистраль, что повысило общую надежность конструкции.
Обкатка и испытания двигателя
Опытный двигатель надежно запускался при температуре минус 20°С с одного оборота и использовании любой из его пусковых систем (заслонка-корректор, впрыск топлива). Это стало возможно благодаря повышенному давлению — разряжению в картере в результате уменьшения вредного объема кривошипных камер.
Частота вращения коленчатого вала на холостом ходу у непрогретого необкатанного двигателя составила 1100 об/мин против 1500-1800 об/мин, считающихся официальной нормой для "Вихря".
В системе подачи топлива после пуска сразу появились пузыри. Выяснилось, что один из топливных насосов (новый, заводской) изначально не работал — порвана мембрана, внутри полно стружки, помята завальцовка клапана. На одном насосе мотор работал совершенно исправно. Бракованный насос заменили на "тюнинговый" большей производительности для работы с максимальным переливом.
Обкатка и испытания двигателя проводились в марте-апреле 2003 г на штатных стендах производителя "Вихрей" — ОАО "СКБМ" (завод им. Фрунзе).
Для обкатки двигатель смонтировали на гидравлической ванне, в качестве нагрузки подключили мулинетку — крыльчатку с гидравлическим сопротивлением, соответствующим максимальной нагрузке на данных оборотах. Обкатка производилась в течение 25 часов с постепенным повышением оборотов до 5000 об/мин при нагрузке, соответствующей мощности 30 л.с.
После этого определяли основные параметры на электрической тормозной установке по серийной технологии в соответствии со стандартной заводской программой ЛМ-32. При помощи электротормоза обеспечивалась частота вращения коленчатого вала двигателя 3300, 3500, 4000, 4600, 4800, 5000, 5200 об/мин при полном открытии дроссельных заслонок карбюраторов. При испытании измерялись усилие от крутящего момента и часовой расход топлива весовым способом.
По полученным данным мощность двигателя и удельный расход топлива определяли расчетным путем. Перед установкой подвесного лодочного мотора на электрическую тормозную установку очистили свечи от нагара и перебрали редуктор для замены вала гребного винта на технологический, усиленный для предотвращения разрушения его от нагрузок, превышающих эксплуатационные. Испытание проводилось на топливной смеси бензина А-76 и 6% масла "Новойл ДД". В процессе испытания выполнялась регулировка карбюраторов для достижения параметров в соответствии с требованиями технических условий на двигатель. Для определения расхода топлива весовым способом циркуляция топлива была неприемлема, и систему подачи топлива с беспоплавковыми карбюраторами и циркуляцией топлива пришлось демонтировать и установить два штатных карбюратора.
Основные результаты испытаний приведены в табл. 2 и на рис. 8.
Таблица 2. Результаты испытаний опытного двигателя при разных топливных жиклерах
| Частота вращения коленвала, об/мин | Показания МИС, кг | Температура головок верхн./нижн., °С | Мощность двигателя, Ne л.с. | Расход топлива, GT кг/ч | Удельный расход топлива, Ge кг/л.с./ч |
| Верхний цилиндр — 1.35 мм и нижний цилиндр — 1.2 мм | |||||
| 3300 | 2.85 | 50/55 | 17.96 | 8.39 | 0.467 |
| 3500 | 2.94 | 55/60 | 19.65 | 8.94 | 0.455 |
| 4200 | 2.98 | 60/60 | 23.90 | 10.68 | 0.447 |
| 4600 | 3.02 | 65/60 | 26.53 | 11.64 | 0.439 |
| 4800 | 3.08 | 65/60 | 28.23 | 11.93 | 0.423 |
| 5000 | 3.10 | 65/60 | 29.60 | 12.38 | 0.418 |
| 5200 | 3.10 | 65/60 | 30.78 | 12.69 | 0.412 |
| 5400 | 3.16 | 65/60 | 32.60 | - | - |
| Верхний цилиндр — 1.27 мм, нижний цилиндр — 1.09 мм | |||||
| 4200 | 2.92 | 50/60 | 23.42 | 10.09 | 0.431 |
| 4600 | 3.00 | 55/60 | 26.36 | 11.13 | 0.422 |
| 4800 | 3.06 | 55/60 | 28.05 | 11.56 | 0.412 |
| 5000 | 3.08 | 65/65 | 29.41 | 11.66 | 0.396 |
| 5200 | 3.08 | 65/65 | 30.59 | 11.99 | 0.395 |
| 5400 | 3.1 | 65/65 | 31.97 | 12.55 | 0.383 |
Прочерк означает, что замер почему-то не был произведен, а ведь это лучшие результаты по мощности!
"Можно считать, что задачи, поставленные нами для первого этапа модернизации, выполнены, — рассказал главный конструктор Олег Лобусов, — максимальная мощность двигателя, полученная при испытаниях на электрической тормозной установке ОАО "СКБМ", составила 32.6 л.с при частоте вращения коленчатого вала 5400 об/мин. При клапанной системе впуска максимальная мощность смещается в область более высоких оборотов, что видно из внешнескоростной характеристики на рис. 8 — уходящая вверх прямая опытного мотора и загибающаяся около 5000 об/мин кривая стандартного "Вихрь-30Р". Следует также отметить, что стандартная кривая приведена для некоего "идеального" мотора, а отнюдь не для тех, что сейчас сходят с конвейера.
Что касается удельного расхода топлива, то он составил 0.383 кг/л.с./ч. Из-за отсутствия у испытателей ОАО "СКБМ" опыта в подборе жиклеров для двухкарбюраторных схем подачи топлива явно занижена мощность и увеличен удельный расход топлива. На классическом "Вихре" расположение одного карбюратора между двумя золотниками, работающими по очереди, предполагает разный состав смеси в верхнем и нижнем цилиндрах. Это и пытаются скомпенсировать при подборе жиклеров. В верхнем цилиндре (ВЦ) смесь обедняется — ставят больший жиклер, в нижнем цилиндре (НЦ) смесь обогащается — ставят меньший жиклер. Поскольку на каждый цилиндр установлен свой карбюратор, впускные тракты имеют совершенно одинаковую форму, длину, их оси лежат в параллельных плоскостях, степень сжатия в обоих цилиндрах одинаковая, следовательно, и производительность жиклеров должна быть равной. Но даже в этих условиях показатели получились достаточно высокие, особенно если учесть совершенно негодный блок цилиндров базового мотора".
2-й этап (лето 2003 г.) ходовые испытания. В ближайшее время будут проведены ходовые испытания двигателя с тщательным подбором жиклеров и доводкой всех параметров, а также опробованы:
- новая головка блока цилиндров, устраняющая неравномерность нагрева верхней и нижней части блока с вихревой камерой сгорания;
- настоящий настроенный выхлоп, когда каждый цилиндр будет иметь свою "трубу";
- распределенный выхлоп, позволяющий убрать из потока уголок выхлопа и снизить сопротивление подводной части на уровне пограничного слоя.
Все новые узлы устанавливаются на любой мотор простой заменой старых. Мощность двигателя в конце этапа планируется довести до 35-36 л.с.
3-й этап (лето — осень 2003 г.) дальнейшие направления модернизации. Предстоит:
- увеличить объем цилиндров до 520 см3 за счет увеличения диаметра цилиндров до 76 мм;
- создать новую подводную часть высокого гидродинамического качества с равнопрочными подшипниками переднего и заднего хода, правым и левым вращением винта;
- обеспечить выхлоп через ступицу;
- унифицировать гребной вал под европейский винт;
- изготовить новый капот и разъемный поддон;
- поставить новый дейдвуд.
Планируется, что мощность двигателя после третьего этапа модернизации составит 40 л.с., поэтому его и стали шутливо называть модернизированный мотор — "Изделие-40".
При успешном завершении всей программы модернизации — на что есть все основания рассчитывать — мы планируем организовать серийное производство узлов и агрегатов для самостоятельной модернизации уже имеющихся у водномоторников моторов "Вихрь".