Close
E-Mail:
Пароль:
Запомнить меня
Ваша корзина1 Закрыть

8 (812) 321-88-80
с 10:00 до 18:00 (MSK)
ON-LINE КАТАЛОГВЫГОДНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯНОВОЕ НА САЙТЕКОНТАКТЫОПТОВИКАМНаши партнерыФОРУМ
поиск


Главная > Статьи и обзоры > Снегоходы и квадроциклы > Каким будет двигатель для снегохода?
Каким будет двигатель для снегохода?
Существует ли идеальный мотор для снегохода? Возможна ли единственно верная комбинация экологически чистого, легкого по массе, мощного и надежного? С каждой новой разработкой вновь возрождается интерес — «вот он!» — мотор-надежда, двигатель-мечта.

Первый ответ пришел с электронным управлением впрыском топлива — решение представляло собой сектор газа, который точно дозирует топливо — воздушную смесь и экономично приготовляет ее с учетом атмосферного давления, влажности и температуры.

Затем появились системы прямого впрыска топлива DFI на двухтактных моторах — и выбросы окиси углерода сократились на 75% и даже более. Когда моторы с системой DFI вышли на рынок, высказывались мнения о желательности перехода на четырехтактные моторы, которые обеспечивают столь же низкие показатели выбросов, но безо всяких технологических ухищрений.

Когда двухтактные моторы DFI и новые четырехтактные моторы добрались до покупателя, оба типа моторов были сопоставимо экономичны и экологичны.

Клиенту понравился звук четырехтактных моторов, но их огромный вес был эквивалентен наличию дополнительного пассажира. И вот, чтобы улучшить отношение веса к мощности, появились небольшие четырехтактные моторы с турбо- и подобными нагнетателями: пришла пора новой революции. Может ли промышленность создать что-нибудь подъемное и мощное?

Что придумает комиссия по экологии в следующий раз?

Какие же существующие технологии отомрут, и какие придут на их место? На самом деле, конструкция мотора снегохода — это не что-то конкретное, как сказал один генерал 19-го века: «Ни один план еще не пережил столкновения с противником».

Наша промышленность сможет описать, как происходило развитие, и сможет истолковать это развитие, так что мы уже сможем понять события и, что они означают.

Достаточно нам вспомнить, что всего лишь несколько лет назад добавки MTBE были всем рекомендованы как спасение для атмосферы и заводы ценой в миллионы долларов были построены для производства этой добавки. Вскоре после того добавки MTBE были запрещены, поскольку их высокая растворимость в почвенных водах загрязнила тысячи гектаров земли. Человек — разумное существо, однако знание его не абсолютно — мы идем к знанию по пути проб и ошибок. Благодаря рекламе выбор делать легко и приятно, однако следует перевернуть и последнюю страницу инструкции, чтобы посмотреть на цену.

Появившиеся первыми, истинные карбюраторные двухтактные моторы прошли через 30 лет глубоких усовершенствований цилиндров и клапанов, что привело к росту их мощности и резко снизило потребление топлива. Сегодня такие моторы вырабатывают до 200 л.с. на литр собственного объема, тогда как максимальное потребление топлива снизилось с величины около 385 г/л.с. * час до 295 г/л.с. * час или на 20-25%. По сути дела, это удивительно мощные и легкие маленькие электростанции.

Система EFI

Система EFI на двигателях для снегоходов
В качестве первой реакции на появление жёстких экологических стандартов, в том числе и для двигателей снегоходов, были разработаны и в ограниченном количестве внедрены системы электронного управления подачей топлива (типа ETBI или EFI).

В таких системах карбюраторы были замещены системой регуляторов и форсунок. Огромное преимущество электронной системы управления подачей топлива в двигателе для снегохода в том, что количество поступающего топлива посредством электроники и датчиков в точности соответствует количеству воздуха, что обеспечивает оптимальное соотношение горючего и воздуха.

В карбюраторных двигателях для снегохода карбюратор настроен так, чтобы смесь была достаточно богатой для надёжной работы мотора в самой холодной прогнозируемой ситуации. Как следствие, разумеется, топливная смесь во всех остальных случаях становится переобогащенной, что на больших высотах над уровнем моря приводит к прямому выбросу несгоревшего топлива в окружающую среду.

С тех пор электронные регуляторы подачи топлива признаны весьма эффективным средством улучшения экологической обстановки, обеспечивая тем самым чистоту работы в сочетании с экономным расходом топлива с учётом атмосферного давления и температуры.

В высоко оборотистых двигателях для снегохода настройки форсунки карбюраторов и положение иголок в них меняются для компенсации смены атмосферных условий. Без таких регулировок топливная смесь от карбюратора будет поступать в мотор переобогащенной – в тёплую погоду и на больших высотах над уровнем моря, или обеднённой – в сильный мороз и при высоком барометрическом давлении.

В этом смысле электронное управление подачей топлива двигателя для снегохода работает подобно постоянно выполняемой регулировке карбюратора соответственно смене внешних атмосферных условий. Хотя в результате и мощность мотора возрастает, и снижается количество выбросов вредных веществ, но не решается принципиальная проблема двухтактных моторов – у них цилиндры продуваются и заполняются не чистым воздухом, как у дизельных моторов, а приготовленной топливо-воздушной смесью. Поскольку впускное и выпускное отверстия цилиндра открываются одновременно во время заполнения цилиндра, и в карбюраторных двигателях для снегоходов и в моторах с электронной дозировкой подачи, некоторое количество топлива выбрасывается через выпускное отверстие и загрязняет окружающую среду.

Явление DFI народу
Чтобы решить указанную выше проблему для двигателей снегоходов и лодочных моторов были созданы системы прямого впрыска топлива (DFI). Таким образом, были устранены выбросы топлива через открытое выпускное отверстие в цилиндре путём непосредственной подачи дозируемого количества топлива прямо в камеру сгорания сразу после того, как выпускное отверстие закроется.

Однако поскольку промежуток времени между закрытием выпускного отверстия и подачей зажигания очень мал, то требуется использовать специальные форсунки, создающие мелкодисперсную взвесь топлива, существенно отличающиеся от тех, что применяются в автомобильных системах электронного впрыска топлива.

Широко известны две системы электронного впрыска топлива – Orbital и Ficht. Обе они снижают выбросы окислов углерода на 75-80%, уменьшая при этом потребление топлива до уровня ниже аналогичного для четырёхтактных двигателей. Тогда как двухтактный мотор двигателя снегохода с хорошо настроенным карбюратором или с системой дозированной подачи топлива TBI может потреблять около 295 г/л.с. * час, оборудованные системой DFI моторы потребляют не более 205-250 г/л.с. * час.

Система EFI

Проблемы с DFI
Есть серьёзные препятствия широкому применению системы DFI как на подвесных лодочных моторах, так и на двигателях для снегоходов.

Большая часть подвесных лодочных моторов с ранними версиями системы Ficht испытывала проблемы при длительной работе в состоянии, пограничном между двумя характерными для этого типа моторов режимами: на малых оборотах существенная экономия получается от работы в режиме «порционного зажигания», когда подаётся топливный аэрозоль, богатый достаточно, чтобы сработало зажигание. Но в общем случае мотор работает на обеднённой смеси, тогда как на высоких оборотах вся подаваемая смесь насыщена топливом (режим «распределённого зажигания»).

В других же приложениях к моторам с системой Ficht относятся настороженно. К примеру, в автомобилестроении США, где первоначальный интерес к двухтактным моторам с системами DFI сменился неопределённым выжиданием ужесточения экологических норм, хотя множество мощных двухтактных моторов весьма успешно эксплуатируются в Европе и Австралии.

Полу — прямой впрыск

Полупрямой впрыск на двигателях снегоходов
Дополняет картину совместное творение инженеров Bombardier и Rotax – система полупрямого впрыска SDI, которая использует для изготовления двигателей снегоходов сравнительно дешёвые комплектующие. Результат при этом сопоставим с тем, что предоставляет система DFI.

Моторы SDI успешно эксплуатируются уже несколько лет на гидроциклах Sea-Doo и показывают хорошие результаты на двигателях для снегоходов. Основная причина успешной работы системы SDI в том, что разработчики двухтактных моторов обратили внимание на ключевой момент управлении состоянием цилиндров – необходимость разделения свежей смеси и отработанных газов – прежде всего направлением потоков воздуха в цилиндре.

Избирательно вводя капли топлива в этот поток, подальше от выхлопного отверстия, можно избежать попадания топлива в атмосферу.

И хотя двигатели SDI, установленные на ряде моделей снегоходов от компании Ski-Doo, оснащены значительно усовершенствованными, сравнительно с первыми системами Sea-Doo, устройствами впрыска, моторы Bombardier SDI в основе своей те ж, что и ранее. Инженеры компании уверены, что благодаря простому устройству мотора его дальнейшее совершенствование вполне возможно без коренной переделки.

Хотя полноценная система DFI и увеличивает стоимость двигателя для снегохода на 20-30% от первоначальной (это же справедливо и для дизельных моторов), то система SDI обойдется в сумму, сопоставимую с ценой карбюраторных устройств.

А не ввести ли в конструкцию каталитические конверторы?
Моторы с карбюраторами или с управляемой подачей топлива выбрасывают в выхлопные клапаны слишком много окиси углерода, чтобы здесь можно было поставить каталитический конвертор: чем больше окислов углерода катализатор будет сжигать, тем сильнее он будет раскаляться. А вот на двигателях для снегоходов с системами DFI и SDI, к выхлопным отверстиям которых поступает сравнительно мало окиси углерода, катализаторы вполне успешно смогут дополнительно очистить выхлопные газы, если вдруг экологические законы ещё более ужесточатся.

В то же самое время четырёхтактные двигатели для снегоходов соответствуют требованиям экологического законодательства даже на базе карбюраторной подачи топлива, однако ужесточение природоохранных требований может потребовать более точной регулировки подачи топлива или электронных самонастраивающихся устройств его впрыска.

Более того, процесс сжигания топлива в четырёхтактных моторах проходит более глубоко, нежели чем в двухтактных. Более высокая температура сгорания топлива обычно производит больше нитратов, тогда как пониженная температура сгорания в двухтактных моторах (из-за холостого движения выхлопных газов в камере сгорания между циклами) имеет следствием образование меньшего количества этих самых нитратов. Любое изменение, повышающее температуру в камере сгорания (большая степень сжатия, турбонаддув и т.п.), также повышают выход окислов азота.

Достоинства четырёх тактов на двигателях для снегоходов
Четырёхтактные моторы имеют очевидные преимущества. Благодаря чёткому разделению всех четырёх событий, происходящих в цилиндре – впуск, сжатие, сгорание и выпуск – легко предотвратить попадание свежей порции топлива в систему отвода выхлопных газов с образованием ядовитых окислов углерода.

Правильная настройка клапанов двигателя для снегохода помогает решить экологическую проблему даже с использованием карбюратора – мы можем это видеть на примере снежного вездехода Yamaha RX-1.

Смазочное масло отделено от камеры сгорания, а распредвал и другие смазываемые части мотора используют масло, проходящее закрытый цикл, благодаря чему срок службы этих узлов и деталей весьма продолжителен. Поршневые кольца эффективно отсекают масло от попадания в камеру сгорания. Поскольку большинство среднего класса четырёхтактных моторов развивают различное давление над поршнем, тяговые характеристики 4-тактных моторов разнятся, что позволяет подобрать мотор к нуждам каждого отдельного пользователя.

…и недостатки таких двигателей для снегохода
Четырёхтактные двигателя для снегохода платят за свои достоинства почти 40%-ным увеличением веса и размеров сравнительно с двухтактными моторами той же мощности.

Те, кто купят снегоход Ямаха RX-1 со 140-сильным мотором, легко в этом убедятся. Мощность и приятный тихий звук двигателя для снегохода – большое достоинство, однако помните, что тяжёлые машины гораздо хуже в движении по рыхлому снегу.

На что же расходуется лишний вес? Прежде всего, это сама моторная часть двигателя для снегохода – клапаны, цилиндры, маховики поршней и их смазочное окружение. Не так очевиден дополнительный вес, необходимый для обеспечения четырёхтактного движения поршней в их верхней точке при максимальном сжатии среды, чтобы они не остановились в своей верхней мёртвой точке.

Если повысить скорость вращения распределительного вала двигателя снегохода, то возникающая от вращающихся противовесов и шатунов поршней сила возрастает пропорционально квадрату частоты вращения. Чтобы удержать эти вращающиеся массы, требуется дополнительное количество металла, прочные цилиндры и массивные опорные подшипники.

Сравнение мощности двухтактных моторов с четырёхтактными одновременно должно учитывать возрастание массы двигателя для снегохода или скорости вращения распредвала – или и то, и другое одновременно. Для обеспечения необходимой скорости движения поршня при максимальных оборотах вала обычно увеличивают количество цилиндров с коротким ходом.

Все это однозначно приводит к увеличению массы.

Дополнительная мощность двигателя снегохода
Когда требуется мощность, о простоте конструкции можно забыть. Чтобы подать нужное количество воздуха на высоких оборотах вала, время задержки срабатывания клапанов должно быть увеличено – включая период такта выпуска отработанных газов, когда впускные клапаны уже открыты, а выпускные ещё не полностью закрылись.

Итак, четырёхтактный мотор начинает работать подобно двухтактному, поскольку смесь вводится в камеру сгорания не движением поршня (который стоит почти неподвижно у своей мёртвой точки), но волной разрежения, распространяющейся от выпускного клапана. В идеальном случае волна разрежения от выпускного клапана должна остаться в камере сгорания. Эта волна высасывает отработанные газы из цилиндра и засасывает свежую порцию топлива из мгновенно открывающегося впускного клапана.

В общем, этим движением начинается такт впуска топливной смеси, а отработанные газы, уходящие наружу из камеры сгорания над поршнем, находящимся вблизи своей мёртвой точки, не разбавляют поступающую топливо-воздушную смесь. Это могло бы снизить устойчивость работы двигателя снегохода на холостом ходу.

А теперь плохие новости: если увеличить время срабатывания клапанов для повышения мощности двигателя снегохода, то свежее топливо начнёт попадать в выхлопную систему, как это происходит на карбюраторных двухтактных моторах. Для предотвращения подобного явления четырёхтактные моторы следует оснастить системой электронного впрыска топлива, чтобы топливный аэрозоль не поступал в камеру сгорания до тех пор, пока не закроется клапан выпускного отверстия.

В точности, как и в двухтактных моторах, некоторое снижение оборотов ведёт к обращению волны разрежения в камере сгорания, в результате чего снижается тяга двигателя снегохода. Более того, обращённая волна разрежения возвращается к клапану, задавливает отработанные газы обратно в цилиндр и даже может выдавить газы в карбюратор.

В итоге, регистрируется плоская полка на диаграмме тяги, которая отмечается обычно при оборотах, составляющих 70% от максимальных для этого мотора.

Как облегчить четырёхтактный двигатель?
Один из возможных способов снижения веса четырёхтактного двигателя для снегохода – создание мотора меньших размеров той же мощности с устройством принудительной подачи воздуха (турбонагнетатель). Грубо говоря, мощность такого двигателя для снегохода прямо пропорциональна давлению в его глушителе, так что если увеличить вдвое давление на выходе из глушителя при полных оборотах мотора с помощью нагнетателя, можно смело ожидать двукратного роста мощности мотора.

Разве что, необходимо будет пожертвовать некоторым увеличением веса, который придётся на долю нагнетателя – примерно 7 кг. Двигатели снегоходов Polaris 750 с двумя и Cat 660 с тремя нагнетателями являются классическим образцами такого подхода.

Успешность этого способа снижения веса двигателя для снегохода зависит от надёжности работы мотора в целом с увеличенной подачей воздуха, поскольку, чем больше давление подачи воздуха, тем больше такой мотор похож на двигатели 80-х годов в автомобильной Формуле-1.

Соответственно, должен быть решён ряд сопутствующих проблем
Во-первых, для предотвращения детонации следует снизить степень сжатия в двигателе снегохода. Это увеличит расход топлива при не полностью открытой заслонке дросселя. Попутно должна быть решена проблема охлаждения рабочей поверхности поршня, для чего форсунками можно подавать масло к нижней поверхности головки поршня, что в свою очередь потребует установки более производительного масляного насоса и, очень возможно, создать систему управления подачей масла.

Во-вторых, поскольку рост давления воздуха увеличивает пиковое давление в камере сгорания, должна быть увеличена прочность и надёжность уплотнений головок цилиндров. Чтобы предотвратить проблемы с уплотнениями, современные гоночные четырёхтактные моторы изготавливаются с рёбрами жёсткости, которые винтами крепятся на головку цилиндра.

Третья проблема относится к нагреву. Хотя проблемы с охлаждением выпускных клапанов редки на четырёхтактных двигателях с водяным охлаждением, если такие моторы работают в условиях высоких нагрузок, перегревающиеся выпускные клапаны начинают изготавливать из разного рода экзотических сплавов вроде никелевого и организуют «целевое охлаждение». Это означает создание системы высокопроизводительных форсунок для подачи охладителя непосредственно к самому разогретому узлу двигателя.

Борьба за чистоту выхлопа двигателя для снегохода
Если комиссия правительства США по экологии продолжит свою деятельность, то требования к уровню выбросов будут ужесточаться. Естественно полагать, что требования к двигателям для снегоходов в части уровня выбросов не будут отставать от аналогичных требований к моторам автомобилей.

Для четырёхтактных моторов это может означать обязательное внедрение впрыска топлива, катализаторов, воздушных насосов и, возможно, со временем, обеднённого сжигания. Может показаться странным, но форсунки для автомобильного обеднённого сжигания топлива и зонной подачи топлива – те же самые, что были в своё время созданы для высокоскоростного аэрозольного впрыска топлива на двухтактных моторах типа DFI!

Если допустимый уровень нитратов будет снижен, то четырёхтактные моторы начнут проигрывать в этом параметре двухтактным собратьям, как было указано выше. Это значит, что однажды на четырёхтактные двигатели для снегоходов придётся ставить полностью автоматический трёхходовой автомобильный катализатор для дожигания выхлопа.

Будущее за дизельным двигателем для снегохода?
Инженеры автомобильной промышленности США внимательно изучают опыт Европы, где 40% новых автомобилей продаются с небольшими, но высокоэффективными турбо-дизелями. Изменения в экологическом законодательстве могут привести к аналогичным изменениям на рынке автомобилей в США, однако в несколько иных пропорциях, поскольку экономическая эффективность моторов Дизеля на 30-40% выше, чем у бензиновых аналогов. Такие дизельные моторы, благодаря усовершенствованным системам впрыска топлива, в эксплуатации ни в чем не уступят бензиновым. Соответственно, и мы можем вполне обоснованно предсказать появление дизельных двигателей на снегоходах.

Все выше сказанное показывает, насколько трудно инженерам прогнозировать тенденции будущего развития двигателей для снегоходов. Нет простого, очевидного ответа…

Вот почему производитель Bombardier все время как бы «сидит на двух стульях», занимаясь и двухтактными, и четырёхтактными двигателями для снегоходов. С тех пор, как эта корпорация приобрела известного моторостроителя – компанию Outboard Marine (производителя подвесных лодочных моторов Evinrude и Johnson), вместе с покупкой корпорация получила и права на технологию прямого впрыска топлива Ficht, ранее принадлежавшие OMC.

Ранние версии системы Ficht с форсунками, управляемыми магнитными катушками, которые устанавливаются на моторных лодках, в настоящее время дополнены форсунками с ультразвуковыми генераторами, которые обеспечивают большую эффективность управления подачей топлива на высоких оборотах двигателя. Именно такие системы могут появиться на двигателях для снегоходов.

С другой стороны, будущее самих четырёхтактных двигателей для снегоходов видится совершенно неплохо. Всего лишь за один год появление снегохода Yamaha RX-1 привело к тому, что на 25% возросло количество потенциальных покупателей, которые изменили своё отношение к четырёхтактным моторам и собираются приобрести в будущем снегоход именно с таким двигателем! Мы с любопытством ожидаем от инженеров компании Ямаха новых предложений.

Жизнь разработчика новых систем и аксессуаров для снегоходов – постоянный поиск нового, наполненный открытиями и озарениями. Напротив, рекламные службы крупными мазками рисуют для обывателя ясную картину происходящего под броскими слоганами, вроде «Вот оно, будущее!». Давайте не будем простаками и попробуем внимательнее вглядеться в контуры двигателя для снегохода завтрашнего дня.

По материалам публикаций в интернет
Перевод Павла Дмитриева

Распродажа
Спиннинг Medium Jerk 57120 (170 см, до 120 г)
1 750.00 р.
2 100.00 р.
Спиннинг MYSTIC Sportmax 70L (213 см, 3-15 г)
4 160.00 р.
4 990.00 р.
Катушка Риоби Fishing Safari
8 116.57 р.
16 234.42 р.
Спиннинг Mystic Fury JT 806 (259 см, 3-17 г)
4 500.00 р.
6 310.00 р.

Рассылка новостей

 
Ваше имя
 
E-mail
Подписаться
Отписаться
ON-LINE КАТАЛОГ | ВЫГОДНЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ | НОВОЕ НА САЙТЕ | КОНТАКТЫ | ОПТОВИКАМ | Наши партнеры | ФОРУМ
Главная страница | English version | Корзина | Вход/регистрация | Зачем регистрироваться?
© 2000-2014 Badger
info@badger.ru