Водномоторные поиски и находки

ЧТО МОЖНО ВЫЖАТЬ ИЗ «СТОЛЕТНЕГО» ДЕДУШКИ «ВИХРЯ»?

Итак, остались мы у разбитого корыта. Скоро исполняется уже 50 лет, как выпускается самый популярный у нас «Вихрь». Двухтактный, допотопный анахронизм XXI века. Дымящий, коптящий, грохочущий, запрещенный с 2006 года во всем развитом мире.

С начала производства «Вихрей» в 1965 году в развитых странах сменилось несколько поколений подвесных моторов. Гордый ответ наших моторостроителей - несколько модификаций «Вихря» с цифрами мощности «25», «30» или с приставными индексами «Р», «Электро» и «Электрон», или же в комбинации цифр с этими индексами.

Не надеясь на промышленность, активно включились в наращивание мощности «Вихрей», энтузиасты-водномоторники. Появилось множество трехцилиндровых «Вихрей» на основе 20-х, 25-х и 30-х моделей, модифицировалось в двигателях все, что можно.

Активно участвовал в этом процессе и я. Навесив на транец своей «Казанки-2М» мотор «Вихрь-45», я понял, что это предел творчества в развитии мощностного ряда двухтактных ПМ на основе «вихревских» деталей. Наконец, расточив цилиндры до 76 мм можно добавить еще 10 л.с. и получить «Симбиоз-55».

Мог наращивать мощность ПМ на основе «Бийска-45М» до 60-80 л.с. Его мощный редуктор позволяет это сделать. Но ведь это тупиковый вариант! Расход топлива таких моторов перевалит за 20 кг в час и будет, мягко говоря, нерациональным при постоянном росте цен на бензин и масло.

Стало ясно, что необходимо идти по пути передовых фирм, конструкторы которых достигают успеха за счет внедрения новых технологий.

Итак, нужно идти по их пути. Но как? На транец навешивались поочередно мои «Вихрь-30к», работающий на керосине; «Вихрь-30лего» - с ремонтноспособностью в 4-5 раз высшей, чем заводской оригинал; «Вихрь-30ЭСЗ» - с двойной системой зажигания, позволяющей разгибать электроды свечей до 2,5 мм; «Вихрь-30РПЦ» с раздельной системой питания цилиндров и с двумя карбюраторами. Сначала с золотниковым газораспределением, а затем с более экономичным клапанным. Об этих экспериментах с «Вихрями-30», журнал «Катера и яхты» публиковал на своих страницах мои статьи.

Все это дало положительные результаты по экономии топлива, увеличению моторесурса, сокращению времени на ремонт и т.д. Это была своего рода «проба пера» и серия маленьких, но таких нужных побед над техническим отставанием!

Следя за работой передовых фирм и сравнивая их опыт с тем, что делают наши моторостроители я понял, что «наши» идти вперед не смогут ни в одной из областей моторостроения. Двухтактные ПМ - их предел.

Хронология перемен в моторостроении лодочных подвесных моторов подтверждает это. Действительно:

1973 год - топливный кризис, - первый тревожный сигнал для конструкторов всего мира, но только не для наших. Весь мир конструирует новые четырехтактные ПМ, но только не наши моторостроители.

2000 год - объявлено о введении новых жестких норм по сохранению окружающей среды с 2006 года. Подвесные моторы с впрыском топлива в цилиндры - ответ передовых моторостроителей. Но только не наших. Они гордо продолжают двухтактную серию. О новых нормах 2006, 2008 и 2012 годов они скромно себя не утруждают задумываться.




Спор двух конструкций, двух концепций, двух умов, двух конструкторов: штатный карбюратор расположен слева - поз.1, и прямоточный карбюратор расположен в передней части картера по общепринятой в мире схеме - поз.2.

Эксперимент проводится на картере будущего «Вихря-евро».

Обе схемы в одинаковых условиях - поток смеси частично перекрыт: в одной - со штатным карбюратором, - на 40% противовесами, в другой - с передним прямоточным карбюратором, - осью шатуна со следами ремонта (кернения оси шатуна - от проворота противовеса).

Над подшипником находится впускной канал картера с фазой впуска 60° (остатки оппозитной схемы расположения карбюраторов - поз.З) как у «Вихря-20» и «Вихря-45». Теперь карбюраторы «Вихря-30» уже не выбрасывают топливо.


Это и стало толчком для меня в процессе создания мотора европейского типа - «Вихря-евро» из узлов и деталей все того же «Вихря-30».Для этого нужно было пройти путь передовой технической мысли, а не наших корифеев-моторостроителей, отвергающих все и вся.

Анализ показал: самый совершенный современный ПМ - то ли четырехтактный, то ли с прямым впрыском, - имеет те же узлы и детали, что и «Вихрь». Стало легче. Но надо начинать с 70-х годов, с новой компоновки мотора, которая отличается от компоновки имеющихся отечественных моторов.

Для понимания компоновки западных моделей ПМ и процессов, которые ее сопровождают, я решил заняться теорией и задал себе такие вопросы. Почему они делают так, а не как наши? В чем преимущество переднего расположения карбюраторов перед боковым? Почему их моторы экономичнее, быстроходнее и менее шумные? В конце концов, почему их моторы такие красивые и аккуратные?




Поршень еле тронулся к ВМТ, а входное отверстие штатного карбюратора перекрыто полностью противовесами, остается узкий промежуток между ними для прохода топливной смеси. В это же время ось шатуна отодвинулась вправо, открывая свободный путь для потока топливной смеси от переднего прямоточного карбюратора.

Еще один плюс переднего расположения карбюраторов: топливный поток омывает шатун с большой скоростью, хорошо проникает в смазочные отверстия к роликам шатунных подшипников, улучшая смазку.

Поз.4. Вклеенный золотник. Используется как простой заполнитель
объема картера.




Впускное окно штатного карбюратора по-прежнему перекрыто противовесами.

А для топливного потока из переднего карбюратора нет никаких препятствий. Топливный поток заполняет полость кривошипной камеры во всю мощь с полной скоростью и без помех.




Как и прежде, у левого впускного отверстия штатного карбюратора имеется помеха в виде противовесов.

Лишь под завершение продувки противовесы перекрывают переднее впускное отверстие переднего прямоточного карбюратора.

Но это уже не важно - кривошипная камера наполнена на 90% объема без помех и с хорошим качеством.




Левое впускное отверстие штатного карбюратора, наконец, открылось полностью, противовесы не мешают. Но это уже не важно. Продувка и наполнение кривошипной камеры окончена.

Топливная смесь из переднего карбюратора дозаполняет кривошипную камеру уже через пространство между противовесами в самом конце продувки!




Поршень нижнего цилиндра (справа) в НМТ. Через мгновение шатун откроет впускное отверстие и смесь без помех мощным потоком ворвется в кривошипную камеру (переднее расположение карбюраторов)…

При боковом размещении карбюраторов противовесы коленчатого вала на протяжении 90% времени заполнения кривошипной камеры топливной смесью находятся напротив впускного отверстия карбюратора, перекрывая его полезную площадь на 60%, и тем самым ухудшая КПД наполнения топливной смесью (левое верхнее отверстие).


Работы начал с проверки работоспособности карбюраторов «Вихря» при различном их расположении. В частности, интересно, как их КПД зависит от места расположения?

Для эксперимента на передней части картера сделал фланец и вкрутил две шпильки. На штатные шпильки, ввернутые на левой стороне картера, надел штатный карбюратор, а на шпильки на передней части поставил сделанный мной прямоточный карбюратор с крышкой из латуни (рис.1-5).

На рис.7 изображен путь топливной смеси из карбюратора штатной схемы «Вихрей» при питании обоих цилиндров от одного карбюратора. Хорошо виден путь топливной смеси в кривошипную камеру с двумя поворотами по 90°. Здесь и происходит торможение потока, ухудшая КПД наполнения кривошипной камеры.

Так была подтверждена правота конструкторов передовых фирм и стала понятной целесообразность переднего расположения карбюраторов. Преимущество многокарбюраторных схем питания я попытался показать графически на рис.8.

У «Вихря-евро» по схеме рис.7 оба цилиндра запитываются от карбюраторов, расположенных в передней части картера (две окружности на осях шатунов - посадочные места клапанов). На золотнике нижнего картера отсутствуют ведомые пальцы. На противовесах они срезаны за ненадобностью. Золотники посажены на клей и привинчены винтами. Служат компенсаторами объема.

На рис. 8 представлена схема питания топливной смесью «Вихря-евро» с раздельной системой питания и двумя карбюраторами. В этой конструкции поток топливной смеси имеет прямолинейный путь наполнения без поворотов, что позволяет за одно и то же время наполнить кривошипную камеру с лучшим КПД, т.е. более полно.




1-малый ведущий палец, 2 - большой ведущий палец (изображение условно развернуто на 90°), 3-4 - места среза ведущих пальцев на «Вихре-евро», 5 - сложный путь подачи топливной смеси с большим сопротивлением всасыванию, 6 - плоскость приклеивания золотников (бывшее место износа от трения, влиявшее на работоспособность двигателя; теперь оно «вечно» износоустойчиво и не требует периодических восстановительных работ с разборкой двигателя), 7 - посадочное место карбюратора и блока клапанов нижнего цилиндра, 8 - посадочное место карбюратора и блока клапанов верхнего цилиндра.


Требуется в два раза меньше времени для заполнения кривошипной камеры по сравнению со штатной конструкцией. Такая схема не требует наличия золотников, впускных отверстий картера с углом 90°, что значительно упрощает конструкцию. Этот конструктивный анахронизм и является главным тормозом при продувке топливной смесью. Грамотные конструкторы на западе и востоке отказались от такой схемы еще в середине прошлого века. Лоббировали эту схему лишь Р.В. Страшкевич и О.В. Лобусов.




Окружность на оси коленвала в центре - посадочное отверстие штатного карбюратора (вид со стороны его крепления, слева); 1-3 - малые ведущие пальцы; 2-4- большие ведущие пальцы (и те, и другие удаляются); 5 - мощный прямоточный поток топливной смеси с малым сопротивлением всасыванию; 6 – блок впускных клапанов «Бийска-45» (разработан японскими конструкторами для мотоциклов. См. книгу «Топливные системы мотоциклов» под ред. Джона Робинзона); 7-8 - карбюраторы «Вихря-30» с регулируемыми жиклерами.


Последний продолжает доказывать совершенство бокового расположения карбюраторов: «Клапанные коробки на передней стенке мотора («Бийск» и иномарки) снижают мощность мотора на 2 л.с. по сравнению с расположенными попарно сбоку в «Изделии-40»,- заявляет он в «КиЯ», №202, 2006г. в статье технического нигилизма «Еще раз об «Изделии-40»,стр.149. Интересно следующее: по О.В.Лобусову одни и те же клапанные коробки не снижают мощность мотора только в «его» компоновке (а точнее в компоновке конструкторов «Кенига»)! А в мировой практике передового моторостроения они оказывается «снижают»! Но за счет каковых факторов происходит «снижение» - автор не удосужился объяснить.





1 - фланцы сегментные (текстолит плюс эпоксидная шпаклевка), 2 - удлиненные шпильки (блоки клапанов плюс карбюраторы «Вихря»), 3 - прижимные винты фланцев к картеру, 4 - сварные швы картера при оппозитной схеме расположения карбюраторов и блоков клапанов «Вихря-30РПЦ». 5.- новые отверстия блоков клапанов, 6 - крышки, закрывшие прежние отверстия блоков клапанов оппозитного расположения карбюраторов, 7 - соединительные фланцы картера.


После проделанной фотосессии по изучению влияния коленчатого вала на расположение карбюраторов и клапанных коробок на картере Вы можете теперь и сами сделать выводы, при каком расположении их работа будет иметь более высокий КПД наполнения.

А посему «Меркурии», «Хонды», «Карнити», «Сузуки», «Эвинруды» и прочие иномарки, а также отечественные «Москва» и «Ветерок» имеют переднее расположение карбюраторов, обеспечивающее лучшее наполнение кривошипных камер картера топливной смесью и, главное, равномерное - в отличие от «Вихря».

И лишь два конструктора в мире отрицают то, что понятно всем!

Естественно, при однокарбюраторной схеме у ПМ «Москва» и «Ветерок» настроить цилиндры для оптимальной работы невозможно. Но все же КПД наполнения кривошипных камер у них выше, чем у «Вихря». Ведь у «Вихря» распределение топливной смеси по цилиндрам неравномерно, поскольку происходит в вертикальной плоскости, а не в горизонтальной как у «Москвы» и «Ветерка», где всасывающие каналы расположены справа и слева от карбюратора.

И еще одно преимущество многокарбюраторных схем питания: при оснащении каждого карбюратора регулируемым жиклером возможна точная настройка каждого цилиндра по потребляемому топливу. При этом отпадает необходимость разборки-сборки двигателя для восстановления поврежденных поверхностей трения золотников. Картер «Вихря-евро» становится «вечным», не требующим ремонтно-восстановительных работ!

Теперь, уяснив все преимущества новой схемы компоновки карбюраторов и раздельной системы питания, можно приниматься за переделку.

Основной задачей по переносу карбюраторов на переднюю часть картера является создание на его поверхности опорных фланцев и ввинчивание удлиненных шпилек для крепления блоков клапанов «Бийска» и штатных карбюраторов «Вихря».

Поскольку данный картер использовался для оппозитного варианта установки двух штатных карбюраторов «Вихря» на созданном мной «Вихре-30РПЦ» с раздельной системой питания цилиндров с применением аргоно-дуговой сварки, пришлось использовать технологию наклеивания текстолитовых сегментов. Чтобы не создавать лишних внутренних напряжений в металле картера, это делалось с помощью автомобильной шпаклевки, поскольку она более устойчива к вибрации за счет введенного в нее пластификатора.

Технология изготовления сегментов очень проста (рис.9):

1.Текстолит подбирается немного толще, чем ширина фланцев для соединения частей картера.

2. На электроточиле одна сторона фланца подгоняется под диаметр, равный диаметру картера, и наклеивается на картер согласно рис.9.

3. После высыхания автошпаклевки фланцы для страховки закрепляются на картере (также на автошпаклевке) прижимными винтами фланцев (поз.З), которые в него ввинчиваются по заранее нарезанной резьбе в текстолите фланца и металле картера.

4. После ввинчивания впотай прижимных винтов (поз.З) поверхность сегментных фланцев (поз.1) притирается до уровня соединительных фланцев картера (поз.7).

5..Новые отверстия под блоки клапанов (поз.5) изготавливаются либо фрезерованием, либо сверлением с последующей подгонкой диаметров вручную напильником (я делал по дедовской технологии).

6. Затем по штатным размерам карбюратора сверлятся отверстия и нарезается резьба М6 (поз.2).

7. Шпильки длиной 80 мм вкручиваются и контрятся также автошпаклевкой (поз.2).

8. По размерам получившихся фланцев вырезаются паронитовые прокладки, которые надеваются на шпильки 80 мм («чистый размер» + 15 мм на часть, ввинчиваемую в резьбу).

Фланцы готовы. Монтаж клапанов и карбюраторов производится как обычно. Итак, за работу товарищи!

«Вихрь» умер. (Дa здравствует «Вихрь»-eвpo»!