Настоящее и будущее лодочный моторов фирмы «Джонсон»
«Люди должны быть не просто довольны «Джонсонами». Они должны ими гордиться, они должны чувствовать себя счастливчиками, угадавшими с выбором», — так руководство знаменитой американской корпорации ОМС в течение многих десятилетий формулирует критерий качества своей продукции. С 1993 г. «Джонсоны» вышли на российский рынок через официального дистрибьютора — московскую фирму «БГК». Специалисты этой фирмы рассказывают о прошлом, настоящем и будущем прославленного семейства лодочных моторов.
История братьев Джонсон как строителей лодочных моторов берет начало в 1903 году. Именно в том году четверо рыжих мальчишек из штата Индиана, старшему из которых было восемнадцать, поставили на 18-футовую гребную лодку свой первый одноцилиндровый 3-сильный мотор, работавший на 400 об/мин.
Удивительное семейство достойно хотя бы короткого общего рассказа. Дедушка знаменитых братьев был датским моряком-капитаном, отец — высококлассным кузнецом и механиком. В начале века Америка переживала бум «всеобщей моторизации». Тысячи молодых людей изобретали и строили невиданные до той поры двигатели и механизмы. Семья Джонсон жила неподалеку от реки Уобош и, наверное, так и должно было случиться, что первым созданием братьев был именно лодочный мотор.
Соседей, пожелавших превратить свои весельные лодки в самодвижущиеся, оказалось очень много, и братья начали собирать моторы один за другим. К 1905 г. они выпускали 2- и 4-цилиндровые двигатели мощностью до 12 л.с. Высокое качество с самого начала стало фирменной чертой продукции Джонсонов. Даже самые первые их моторы уже отличались необыкновенной надежностью. Есть свидетельство того, что один из них, сделанный братьями в 1905 г., находился в рабочем состоянии 60 лет спустя! К 1908 г. братья освоили выпуск целой серии 4-, 6-, 8- и 12-цилиндровых стационарных двигателей мощностью до 180 л.с. для скоростных лодок.
Джонсоны были исключительно талантливыми и деятельными людьми, одержимыми новыми идеями. Их успехи не ограничивались областью моторов для судов. В 1911 г. они совершили полет на первом в истории Америки моноплане собственного изготовления, отстав таким образом всего на несколько лет от братьев Райт. К 1921 г. Джонсоны неплохо продвинулись на автомобильном рынке, но в конце концов были вытеснены бурно развивавшейся компанией Генри Форда.
В том же 1921 г. компания «Джонсон Мотор» буквально взорвала американский рынок, выпустив 2-сильный подвесной лодочный мотор, плавно работавший на 2300 об/мин и обеспечивавший задний ход поворотом на 180°. Сделан он был с широким использованием алюминиевых сплавов, благодаря чему весил всего 35 фунтов. Чтобы правильно оценить это достижение, надо учесть, что в то время общепринятым стандартом на рынке являлись тяжелые моторы из чугунного литья и бронзы, которые развивали не более 900 об/мин и трясли при этом лодку ничуть не хуже, чем двигали ее.
С этого момента братья Джонсон захватили лидирующие позиции в отрасли с тем, чтобы не оставлять их уже никогда. Все последующие годы, вплоть до настоящего времени, были годами непрерывного совершенствования и развития моторов в погоне за скоростью, экономичностью и надежностью.
В 1927 г. «Джонсон Мотор» строит новый производственный комплекс в городе Уокеган, близ Чикаго, который в наши дни является штаб-квартирой корпорации «ОМС» (Outboard Marine Corporation).
«Джонсон Мотор» вошла в эту корпорацию в 1936 году, объединившись с фирмами «Эвинруд» и «Локвуд». Корпорация «ОМС» на долгие десятилетия становится крупнейшим в мире производителем лодочных моторов.
«Джонсон» — всегда «Джонсон»
В настоящее время корпорация «ОМС», оцениваемая в 18 млрд. долларов и объединяющая 18 производственных центров в США и еще 10 по всему миру, выпускает каждый второй лодочный мотор в мире. Слово «Джонсон» давно воспринимается как синоним слов «подвесной лодочный мотор».
В 1996 г. в каталоге «Джонсон» представлены 133 модели подвесных лодочных моторов мощностью от 2 до 250 л.с. Они делятся на моторы для спорта и отдыха, моторы для профессиональной эксплуатации, водометы и электромоторы для бесшумного маневра.
Около 90% продаж нашей фирмы «БГК» (Официальный дистрибьютор «ОМС» в России) приходится на моторы для спорта и отдыха мощностью от 3 до 150 л.с. Наибольшим спросом пользуются моторы от 3 до 15 л.с. — для надувных и других легких лодок, а также моторы от 30 до 115 л.с. — для крупных лодок и различных катеров.
Разнообразие моделей моторов «Джонсон» достигло таких пределов, когда описание их характеристик и устройства их узлов стало лишено практического смысла: так или иначе каждый, кто решил купить себе мотор, найдет среди множества «Джонсонов» именно то, что ему нужно.
Основной мощностной ряд моторов «Джонсон» выглядит следующим образом:
- Двухтактные карбюраторные: Одноцилиндровые: 2 и 3 л.с. Двухцилиндровые: 3, 4, 5, 6, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 45, 50, 55 л.с. Трехцилиндровые: 25, 35, 50, 60, 65, 70 л.с. Четырехцилиндровые с V-образным расположением цилиндров: 90, 100, 115, 125, 130 л.с. Шестицилиндровые с V-образным расположением цилиндров: 150, 175, 200, 225 л.с. Восьмицилиндровые с V-образным расположением цилиндров: 250 л.с.
- Четырехтактные: Двухцилиндровые: 8, 10, 15 л.с.
- Двухтактные с прямым впрыском топлива: Шестицилиндровые с V-образным расположением цилиндров: 150 л.с.
В диапазоне мощности от 10 до 65 л.с. имеются модели как с ручным запуском и ручным управлением, так и с электрозапуском и дистанционным управлением, причем все «ручные» модели могут быть легко преобразованы в «дистанционные» с помощью дополнительных стандартных наборов.
В диапазоне мощности от 4 до 55 л.с. все моторы выпускаются в двух исполнениях: под транец высотой 15″ (дюймов) и под транец 20″ (яхтенные моторы 8 и 10 л.с. имеют также исполнение и под транец 25″). Моторы от 60 л.с. и выше выпускаются под транец 20″ и 25″.
Почти все «Джонсоны» без исключения являются «чемпионами мира» по весогабаритным показателям, по экономичности и эффективности работы (в особенности на низких оборотах), по приемистости — мощному старту с места, по низкому уровню шума и вибрации.
Модели 1996 года от 10 до 130 л.с. с дистанционным управлением оснащены новой модульной системой контроля состояния двигателя — «SYSTEM CHECK». В отличие от прежних систем, она не только сигнализирует о наличии неисправности, но позволяет и моментально определить ее причину. Информация выводится на прибор с четырьмя индикаторами и сопровождается звуковыми сигналами определенного характера.
Надежность «Джонсонов» давно стала легендой. В материалах для широкого распространения корпорация «ОМС» не приводит цифру номинального расчетного моторесурса своих моторов, однако есть устная информация, что этот ресурс составляет 10 000 часов.
Фирма «БГК» пока не может подтвердить эту цифру, поскольку за три года работы никто из наших клиентов не успел приблизиться к этому рубежу. Однако можно констатировать, что пока ни по одному из более чем 400 двигателей, поставленных в Россию через «БГК», не было ни одного обращения по ремонту или замене деталей в гарантийные сроки. Более того,»БГК» вообще не зарегистрировано ни одного случая выхода мотора из строя по вине изготовителя. Единичные обращения наших клиентов ограничиваются необходимостью замены утерянных или поврежденных деталей (например, крыльчатки водяного насоса); есть несколько случаев замены элементов электросхем.
Каждый «Джонсон», включая самые легкие 2- и 3-сильные, представляет собой целый набор уникальных, высокотехнологичных фирменных технических решений, точно выверенных, разработанных на основе громадного опыта исследований, испытаний и эксплуатации. Перечислять их нет никакой возможности.
Что значит — новый «Джонсон»?
Ограничимся описанием лишь одного из самых «уважаемых» в мире моторов «Johnson Ocean Runner» мощностью 225 л.с. при весе 206 кг.
Эта шестицилиндровая модель с рабочим объемом 3000 см3 предназначена для установки на морские глиссирующие мотолодки, используемые в основном для рыболовного спорта . Основное внимание при создании этой модели обращалось на надежность и выносливость двигателя, стойкость конструкции к воздействию морской воды в тропических условиях, экономичность и устойчивую работу на малых оборотах, когда лодка часами идет на малом ходу, буксируя выпущенные за борт рыболовные снасти.
Во время лова катера нередко удаляются на 100 и более миль от берега, в открытое море, где можно встретить довольно большую волну. Догоняя волну, лодка буквально начинает «карабкаться» на ее гребень, при этом вследствие возросшего сопротивления воды движению частота вращения двигателя падает, резко уменьшаются вращающий момент и скорость. Поэтому одной из задач конструкторов было достижение «приполненной» внешней характеристики двигателя в области малых частот вращения. Иными словами, было необходимо получить более высокие значения крутящего момента, чем развивает большинство карбюраторных подвесных моторов. Такая внешняя характеристика важна и с точки зрения повышения надежности больших мотолодок. Многие из них оснащаются двумя подвесными моторами, и владельцу, оказавшемуся далеко от берега со внезапно отказавшим двигателем, важно сохранить уверенность в том, что судно выйдет на глиссирование и под одним мотором, чтобы в кратчайшее время достичь порта-убежища.
Цилиндры двигателя расположены V-образно под углом 90° по три в ряд. Блок каждого ряда изготовлен в виде одной детали — литым из коррозионно-стойкого алюминиевого сплава по запатентованной фирмой технологии, что позволило избежать излишних разъемов, прокладок и большого количества крепежа. Такой блок и общая для трех цилиндров головка обеспечивают жесткость конструкции, уменьшают до минимума деформации при нагреве, что позволяет уменьшить величину допусков при сборке. А это, в свою очередь, приводит к снижению уровня структурного шума двигателя, уменьшению износа его движущихся деталей, увеличению моторесурса.
Одним из свойств алюминиевого сплава, использующегося для изготовления деталей мотора, является практически полное отсутствие коррозии в месте контакта этих деталей с выполненными из нержавеющей стали. Поэтому многие силовые детали — кронштейн для гидравлического рулевого устройства, вертикальный вал подвески, гребной вал и т.п. — изготовлены из «нержавейки». Антикоррозионная защита поверхностей мотора предусматривает 13 последовательных технологических процессов, включающих электрохимическую обработку, создание прочной оксидной пленки и нанесение эпоксидных и акриловых покрытий. В процессе подготовки тщательно обрабатываются острые кромки и углы с целью исключения выкрашивания покрытия и возникновения очагов коррозии.
Окраске подвергаются и внутренние полости выпускного тракта, где используется жаростойкое покрытие на силиконовой основе. Благодаря этому не выгорают и не выносятся с отработавшими газами некоторые экологически вредные составляющие алюминиевого сплава, а защищенные поверхности не корродируют. Не следует забывать, что процессы коррозии в выпускных системах подвесных моторов усугубляются содержанием в отработавших газах окиси углерода, повышенной температурой и впрыском сюда забортной воды из системы охлаждения, так что дополнительная защита явно способствует увеличению долговечности дорогостоящего двигателя.
Тщательно продумана защита от морской воды и самого двигателя, и системы зажигания: уплотнено соединение капота с поддоном; забор воздуха осуществляется через окна, расположенные в верхней части капота и снабженные брызгоотражателями; предусмотрен дренаж поддона с тем, чтобы под капотом не скапливалась способствующая коррозии влага.
Все электрические соединения выполнены водонепроницаемыми; герметична и электронная бесконтактная система зажигания. На поддоне мотора имеется штуцер с винтовой пробкой, позволяющий подключать к нему любой садовый шланг с пресной водой для промывки системы охлаждения при неработающем моторе.
В системе охлаждения применен термостат, изготовленный из нержавеющей стали, имеющий защиту от засорения и обеспечивающий самоочищение от попавшего сюда планктона. В случае перегрева двигателя автоматически подается звуковой сигнал и так же автоматически «сбрасываются» обороты. Водозаборники системы охлаждения расположены на боковой части поверхности корпуса редуктора таким образом, что для подачи воды используется скоростной напор. Насос — самовсасывающий объемного типа; на его работе не сказывается попадание воздуха в водозаборник, например, при его оголении на волне.
Питание двигателя топливом осуществляется при помощи стандартной системы «VRO», внедренной «ОМС» на своих моторах еще в 1983 г. Ее главной частью является комбинированный маслобензонасос, дозирующий подачу масла в топливную систему в зависимости от режима работы двигателя. Топливная смесь поступает в коллектор, который распределяет ее между четырьмя карбюраторами, снабженными — по числу цилиндров — шестью диффузорами.
Каждый карбюратор имеет свои отдельные системы холостого и малого хода с жиклерами, расположенными вблизи дроссельных заслонок. Это позволяет дополнительным дозам топлива, поступающим из этих двух систем, лучше распыляться и смешиваться с молекулами кислорода в воздушном потоке, проходящем через диффузоры. В результате происходит лучшее окисление топливного заряда и, как следствие, обеспечиваются надежный запуск двигателя, его мягкая и бездымная работа на малых оборотах, повышается экономичность, что имеет важное значение при рыбной ловле. Жиклеры каждого карбюратора на заводе проходят тщательную калибровку с тем, чтобы максимально снизить расход топлива и на полных оборотах.
Снижению дымности и повышению устойчивости работы двигателя способствует специальная дренажная система, предусмотренная в картере. Она возвращает из картера остатки топлива, которые не поступили в камеру сгорания, в поток свежего топлива, входящего в карбюраторы. Благодаря этому снижается возможность замасливания и отложения нагара на электродах свечей зажигания, которая весьма велика при длительной работе двигателя на малых оборотах, обычных при рыбной ловле. Кстати, конструкторы предусмотрели меры и против того, чтобы при работе на холостом ходу, когда давление отработавших газов невелико, они попадали бы обратно в цилиндры и глушили двигатель.
Благодаря применению патентованной настроенной системы выпуска из трех цилиндров в один коллектор заметно повышен съем мощности с литра рабочего объема (76 л.с./л) и снижен расход горючего на всех рабочих частотах вращения коленчатого вала.
Двигатель «Johnson Ocean Runner» 225 л.с. имеет возвратно-петлевую продувку. Его цилиндры снабжены двумя дополнительными «пальчиковыми» продувочными окнами, наличие которых улучшает наполнение цилиндров рабочей смесью и процесс продувки. Это и позволяет повысить мощность и крутящий момент на валу на малых оборотах — «приполнить» кривую внешней характеристики двигателя и тем самым улучшить приемистость лодки в начальный период ее разгона и выхода на режим глиссирования.
Двигатель снабжен генератором, вырабатывающим постоянный ток 35 А (напряжение регулируется в зависимости от применяемого на лодке электрооборудования). Это позволяет питать любую электронную технику и приборы, которыми пожелает оснастить свое судно владелец: рыбопоисковые эхолоты, приборы спутниковой навигации, радиостанцию и т.п.
В целом в моторе «Johnson Ocean Runner» использовано более 40 запатентованных «ОМС» систем и устройств.
Снова вне конкуренции
Еще три года назад казалось, что двухтактные карбюраторные двигатели со всеми их достоинствами и недостатками, всегда будут оставаться единственной «формой существования» подвесных моторов. Однако, ужесточение требований по охране окружающей среды заставило конструкторов искать новые решения.
В 1993 г. на Боденском озере, которое окружают берега трех стран — Швейцарии, Австрии и Германии, были введены в действие нормы по выбросам углеводородов, окиси углерода и окислов азота, полностью исключившие возможность использования всех существовавших в то время двухтактных подвесных моторов. Европейское Сообщество намерено распространить эти нормы на большую часть Европы. В 1995 году в США принят закон, вводящий в силу аналогичные ограничения начиная с 1998 г.
Под угрозой потери рынка все ведущие производители лодочных моторов приступили к новым разработкам. Некоторые из них, прежде всего «Хонда», резко увеличили число четырехтактных моделей, включая двигатели большой мощности.
Специалисты «ОМС» приняли для себя иную стратегию:
- выпустить ряд четырехтактных моделей, но не мощнее 15 л.с., поскольку у более мощных четырехтактных моторов соотношение мощности и веса становится явно неблагоприятным;
- выпустить ряд двухтактных моделей от 20 до 175 л.с., оснащенных принципиально новой системой прямой инжекции топлива;
- выпустить ряд двухтактных моделей сверх 175 л.с., оснащенных принципиально новой системой раздельной прямой инжекции топлива и воздуха.
Идея прямой инжекции топлива не только давно реализована в автомобильной промышленности, но уже применена и фирмой «Меркюри» для двухтактных лодочных моторов. Однако то, что сделала «ОМС», не имеет аналогов в мире.
Дело в том, что в моторе «Меркюри» инжектор установлен на месте карбюратора и впрыск топлива, как и при работе с карбюратором, производится в картер. Инжектор прекрасно решает подачу оптимальной дозировки топлива на всех режимах, но в отношении остальных характеристик работы двигателя особой разницы нет. Точно так же масло уносится с топливом в камеру сгорания, затруднен холодный запуск, в цикле есть фаза, когда впускные и выпускные отверстия в камерах сгорания оказываются открытыми одновременно.
Корпорация «ОМС» в своей конструкции для первого мотора новой серии мощностью 150 л.с. использует впрыск топлива не в картер, а прямо в камеру сгорания. При этом, в отличие от процесса, обычного для двухтактного двигателя, обеспечивается следующее:
- топливо под высоким давлением распыляется очень мелко, что обеспечивает максимальную полноту его сгорания;
- благодаря особой геометрии камеры сгорания и поршня топливо распыляется послойно, образуя зоны богатой и бедной смеси, воспламеняющиеся одна за другой, причем бедная смесь воспламеняется не от свечи, а от пламени богатой смеси;
- соотношение воздух-топливо в камере сгорания варьируется в очень широких пределах, что обеспечивает существенную экономию топлива, в особенности на малых оборотах, и высокую приемистость двигателя;
- в момент впрыска все отверстия в камере сгорания закрыты, благодаря чему выброс несгоревшего топлива исключен;
- масло подается непосредственно на смазываемые узлы и не выносится в камеру сгорания.
Технология прямого впрыска разработана и запатентована немецкой фирмой «Ficht», 51% акций которой принадлежат корпорации «ОМС». Первая модель с прямым впрыском «Джонсон» 150IL, уже выпущенная в серию в США, обеспечивает по сравнению с обычной 150-сильной моделью снижение расхода топлива на 30% и расхода масла в 5 раз. Показатели по нормируемым выбросам вредных веществ вписываются в самые строгие нормы, планируемые в США и в Европе на несколько лет вперед.
В 1997 г. корпорация «ОМС» выпустит в серию аналогичные «Джонсоны» мощностью 90 л.с.
Поскольку «ОМС» не планирует продажу лицензий другим производителям, моторы с маркой «Джонсон» уже в который раз оказываются вне конкуренции.
Вся долголетняя история «Джонсонов» очень похожа на добрую сказку, в которой смелые мечты в конце концов воплощаются в поражающую воображение реальность.
Очень хочется верить, что и о наших российских моторостроителях когда-нибудь тоже будут рассказывать нечто подобное.
Источник