Czterosuw czy dwusuw na wtrysku. Jakie rozwiązanie lepiej sprawdzi się w offroadzie?

Autor: Krzysztof Tomaszek 2017.07.27, 14:22 Drukuj

Z wprowadzeniem elektronicznego wtrysku paliwa w dwusuwowych modelach enduro grupy KTM rozpoczyna się kolejny rozdział nierozwiązanego konfliktu ludzkości - dwusuw czy czterosuw, co jest lepsze w terenie? Jak układ sił ma się w roku 2017?

Scena offrodowa od zarania dziejów rządzi się swoimi prawami. Technika jazdy i wymagania sprzętowe są tak odmienne od pozostałych rodzajów jednośladów, że offroad stał się ostatnią ostoją silników dwusuwowych w motocyklowym światku. W czasach, kiedy ludzie w skórzanych spodniach już dawno zapomnieli jak robi się mieszankę, czterosuwy dopiero wkraczały w wyczynowe enduro i motocross. Stały się alternatywą dla przerośniętych dwutaktów tamtego czasu jak KTM SX 380 lub cała gama japońskich motocykli klasy 500, którymi żaden normalny śmiertelnik nie potrafił jeździć. Dlaczego? Po prostu były zbyt mocne, dzikie, nie do okiełznania dla przeciętnego motocyklisty. Począwszy od roku 1998, kiedy to pojawiła się pierwsza seryjnie produkowana Yamaha YZ400F mogąca walczyć na równi z dwutaktami (zdobywając tytuł w ówczesnej klasie 250 w USA w rękach Dough’a Henry’ego), nastąpiła zmiana dominacji na arenie offroadowej.

Dziesięć lat później, w czołowych seriach motocrossowych już nikt nie ścigał się dwusuwami, a japońscy producenci powoli wycofywali dwusuwy z oferty. Wyjątkiem pozostała Yamaha, która nadal sprzedaje YZ 125 i YZ 250, w formie niemal niezmienionej od 2006 roku. W trzech klasach Mistrzostw Świata Enduro, tylko jeden tytuł przypadł motocyklowi dwusuwowemu - Samul Aro zdobył go jadąc KTM’em EXC 300 w ówczesnej klasie E3. W międzyczasie wcześniej wspomniana Yamaha serii YZF schudła parę kilogramów i zyskała kilka koni mechanicznych. Także w 2008 roku Suzuki zaprezentowało nowego RM-Z’ta 450 - pierwszą crossówkę zasilaną wtryskiem paliwa, który jest głównym bohaterem tego artykułu. Większa moc, płynniejsze jej oddawanie i jej bardziej liniowa krzywa są kolejnymi ciosami wymierzonymi w dwusuwy, a wyścig na osiągi pomiędzy producentami wszedł na kolejny poziom. Zaczęły liczyć się sportowe wałki rozrządu i tytanowe zawory.

Przejdźmy do roku 2017 i nie wdając się w szczegóły, w tym czasie czterosuwy przeszły ścieżkę rozwoju rozkręcając się do nieosiągalnych dla dwusuwów prędkości obrotowych, zostały wyposażone w zmienne mapy zapłonu a nawet kontrolę trakcji. Ostatni bastion gaźników w czterosuwach odszedł wraz z modelem 2013 Yamahy YZF 250 i został zastąpiony fikuśną konstrukcją z cylindrem zwróconym „do tyłu” motocykla w roku 2014. Tymczasem dwusuwy mają się lepiej niż kiedykolwiek, mimo że w technologii dwusuwów zmieniło się relatywnie niewiele, zyskują na popularności i wzbudzają coraz większe emocje.

Europejscy producenci skrupulatnie dopieszczali swoje konstrukcje, czyniąc je wyrafinowanymi w swojej prostocie. Dwusuwy znalazły sobie niszę w realiach coraz bardziej popularnego Hard Enduro, znacznie bliższemu profilowi jazdy zwykłego użytkownika, gdzie najważniejszymi aspektami jest lekkość, łatwość prowadzenia i obsługi. W tym momencie jestem przekonany, że większość z was prędzej wymieni pięciu najlepszych zawodników Hard Enduro aniżeli pięciu topowych zawodników Mistrzostw Świata Enduro. Wielbiciele obu typów silników żyli w harmonii, tocząc jedynie w Internecie niekończącą się dyskusję na temat przewagi jednych nad drugimi. Do momentu, aż do gry dołączył wspólny wróg - normy emisji spalin, które ostatecznie zainicjowały wtryskową rewolucję w dwusuwach. Ale zaraz, jaką rewolucję?

O co w tym wszystkim chodzi?

Ludzie jako gatunek mają tendencję do kontrolowania wszystkiego. Podobnie jest w przypadku zasilania silników - to co wcześniej robiły prawa fizyki i proste urządzenie mechaniczne – gaźniki (dbając o to by ilość cząsteczek powietrza w stosunku do ilości benzyny w mieszance znajdowała się w zakresie od 12 do 14.7 do 1) zaczęto powierzać komputerom. Jak to w przyrodzie bywa, w grę wchodzi kilka zmiennych jak: temperatura powietrza, wysokość nad poziomem morza i wilgotność powietrza. Dlatego użytkownik silnika z gaźnikiem powinien być wyposażony w zestaw dysz, płaski śrubokręt, mapę topograficzną, termometr, higrometr i przede wszystkim wiedzę. Panowie w Suzuki (a potem w działach R&D pozostałych producentów motocykli) doszli w roku 2008 do wniosku, że ich typowy klient, zamieszkujący w Kalifornii, mało jest zainteresowany doborem odpowiedniej dyszy, a właściciele dwusuwowego RM 250 najczęściej na tor zabierają różaniec.

Gaźnik został zastąpiony jednopunktowym wtryskiem, który musi współpracować z pompą paliwa, kilkoma czujnikami i jednostką sterującą ECU z mityczną mapą zapłonu. Mówiąc w bardzo dużym uproszczeniu, jednostka sterująca ECU (czyli komputer) porównuje sygnały od czujników (ich ilość różni się w zależności od danej konstrukcji) temperatury powietrza oraz cieczy chłodzącej, położenia przepustnicy, położenia wału, obrotów silnika oraz nawet zawartości tlenu w spalinach z serią parametrów zawartych w mapie zapłonu. Jak sama nazwa mówi, mapa zapłonu jest wytyczną tego jak powinna przebiegać krzywa mocy, a ta z kolei jest silnie związana z ilością paliwa podawaną w danym momencie. ECU wysyła sygnał do wtrysku mówiąc jak długo i jak dużo paliwa ma zostać wtryśnięte do kolektora dolotowego. Aby zaszła ta cała wymiana informacji a pompa paliwa wytworzyła odpowiednie ciśnienie, potrzebne jest więcej prądu więc zmianie musiała ulec prądnica. Z inżynieryjnego punktu widzenia jest to bardziej skomplikowane w stosunku do gaźnika, ale użytkownik otrzymał układ zasilania, który jak każde urządzenie elektroniczne, jest totalnie bezobsługowy do momentu aż się nie zepsuje.

Największą zaletą wtrysku jest wspomniana bezobsługowość oraz fakt, że system sam dostosowuje dawkę paliwa do zmieniających się warunków w jakich porusza się motocykl. Dodatkowo przez ściśle odmierzane dawki paliwa, zmalało zapotrzebowanie na paliwo, poprawiła się reakcja na gaz, szczególnie w dolnym zakresie obrotów, wzrosła moc i na jakiś czas zmalało zainteresowanie organizacji ekologicznych. Co więcej, konieczność stosowania map zapłonu otworzyła możliwość zmian charakteru silnika przez dobór odpowiedniej mapy, a nawet nieograniczonych ingerencji w krzywą mocy dostosowując ją do upodobań ridera, jeżeli tylko wyposażyliśmy się w odpowiedni Power Tuner. Czterosuwy, które już dawno przestały kojarzyć się z maszynami rolniczymi, stały się jeszcze bardziej cywilizowane.

Po drugiej stronie barykady

Z technologicznej perspektywy, starcie dwusuwów z czterosuwami, przypomina pojedynek Ivana Drago z Rocky’m Balboa w „Rocky IV” przy czym zalane olejem dwusuwy od zawsze miały sympatię offroadowej publiczności ale za to absolutny jej brak u ekologicznego sędziego. Na szczęście w siedemnastej rundzie z narożnika KTM’a nadeszła długo oczekiwana pomoc - Transfer Port Injection.

Od wielu sezonów pojawiały się plotki o nadchodzącym do dwusuwów wtrysku. Ba, kilka lat temu Sherco nawet pokazało filmik z jady takiego modelu, tylko do dzisiaj ostało się w Internecie kilka zdjęć tego sprzętu, który łudząco przypomina rozwiązanie o którym zaraz będzie mowa. W międzyczasie Beta wprowadziła elektroniczny wtrysk samego oleju, mający odciążyć użytkownika z robienia mieszanki i pomóc w przejściu norm emisji spalin.

W 2016 roku zaczęło się szachowe posunięcie duetu KTM/Husqvarna - wprowadzono zupełnie nowe endurówki. Największą nowinką modelowych „siedemnastek” było zastosowanie w silniku wałka wyrównoważającego, który eliminował znacząco wibracje silnika. Po paru miesiącach i przetestowaniu nowych modeli na klientach, oficjalnie ogłoszono, że modele 2018 będą zasilane wtryskiem paliwa. Także wtedy w wywiadzie dla portalu Enduro21, dyrektor Sherco Marc Teisser, przyznał że posiadają dwusuwowy motocykl z wtryskiem ale czekają na ruch KTM’a i reakcję rynku.

Powoli karmiono nas szczegółami nowego rozwiązania aż wszystko stało się jasne w czerwcu bieżącego roku, kiedy nastąpiły po sobie prezentacje KTM’ów EXC 250i/300i oraz Husqvarny TE 250i/300i, o których możecie przeczytać w testach na łamach portalu. Znowu skracając i upraszczając, system TPI wtryskuje paliwo do kanałów płuczących w cylindrze, gdzie spotyka się mieszanką olejowo-powietrzną, która chwilę wcześniej przesmarowała wał korbowy. Podczas zasysania do komory spalania, następuje wymieszanie składników i w efekcie otrzymujemy spalanie bez krzty charakterystycznego obłoku spalonego oleju. Całość procesu dobrze obrazuje krótki filmik przygotowany przez markę Husqvarna:

Jak się okazuje, droga do tego rozwiązania zajęła czternaście lat. Aby rozjaśnić nieco ten proces przytoczę fragment rozmowy jaką odbyłem podczas prezentacji nowych Husqvarn z jednym z liderów działu R&D Florianem Schöberem.

K.T.: Czy wprowadzenie wtrysku paliwa było już przewidziane w modelach MY 2017?

F.S.: Zgadza się. Okres rozwoju i pracy nad tymi motocyklami zajął ponad dziesięć lat. Plusem z tak długiego okresu rozwojowego jest fakt, że wiesz dokładnie co musisz przygotować. Kiedy wypuściliśmy modele 2017 już wiedzieliśmy jakie części pojawią się w modelach 2018 - jakie wsporniki potrzebne są w ramie, czy stworzą w niej słaby punkt czy nie, czy możliwym jest wykonanie otworu w ramie, czy to spowoduje koncentrację naprężeń czy nie. Cała część projektowa i obliczenia związane z wtryskiem paliwa były zrobione w roku 2017 (modelowym roku [przyp. autora]). Wtrysk paliwa to nie jest dodatek tylko rozwinięcie konstrukcji już istniejącej.

K.T.: Jak bardziej skomplikowany jest silnik TPI od zasilanego gaźnikiem?

F.S.: Modyfikacje konieczne do wprowadzenia wtrysku paliwa nie były tak duże. Oczywiście potrzebowaliśmy kilku czujników, dostarczających danych wejściowych których potrzebuje jednostka sterująca do obliczenia czasu wtrysku, ilości paliwa i tym podobnych. Użyliśmy czujników sprawdzonych w naszych modelach czterosuwowych, nie wszystkie, ale część z nich. Użyliśmy pompy paliwa, która także jest już wypróbowana. We współpracy z firmą Dellorto zaprojektowaliśmy zupełnie nową przepustnicę, tak aby była jak najprostsza. Czujnik jak się w niej znajduje także pochodzi z naszego modelu czterosuwowego, jedynie część aluminiowa jest nowa. Design jest mniej więcej taki sam jak w czterosuwie więc znamy jego słabe punkty i wiemy, które obszary wymagają uwagi.

Nowe i powiedzmy „ryzykowne” elementy czyli ECU i przepustnicę chcieliśmy utrzymać w jak najprostszej formie. W rzeczywistości nowy silnik jest bardziej skomplikowany, ale nie powiedziałbym aby był bardziej „ryzykowny”, gdyż awarie zdarzają się także w silnikach z gaźnikiem.

K.T.: Jaka jest Twoim zdaniem przyszłość dwusuwów? Czy TPI to tylko przejściowe rozwiązanie czy zostanie z nami na dłużej? Zrozumiem jeżeli nie będziesz mógł odpowiedzieć.

F.S.: Na pewno muszę dobrać odpowiednie słowa…. Nie jest sekretem ani żadnym kłamstwem jeśli powiem, że próbowaliśmy wielu różnych rozwiązań, innych pozycji, innych metod pracy, które próbowaliśmy przez długi czas na każdym etapie. Poświęciliśmy także bardzo dużo czasu na testy osiągów tego rozwiązania (TPI). Całkowicie wierzymy w to rozwiązanie, ponieważ zapewnia ono najlepsze osiągi. Teraz po oficjalnym wypuszczeniu na rynek tych modeli każdy może je wypróbować, a my będziemy mogli je optymalizować, poprawiać osiągi, zapewnić większą przyjazność użytkownikowi.

To wtrysk paliwa daje nam teraz wiele możliwości, tak jak w czterosuwach - jeśli porównamy konstrukcje gaźnikowe z obecnymi. Teraz dwusuwy są na tym samym poziomie co czterosuwy - maja takie same możliwości i w to dzisiaj wierzymy.

Wiedza tego gościa zrobiła na mnie duże wrażenie i uwierzyłem w jego słowa, a po jeździe nowymi Huskami już całkowicie pozbyłem się obaw przed wtryskiem w dwusuwie, a zachwyciłem się płynniejszym oddawaniem mocy, mniejszym spalaniem paliwa i przyszłymi możliwościami ingerencji w mapy zapłonów oraz wprowadzeniem kontroli trakcji, która bardzo dobrze działa w białych i pomarańczowych czterotaktach.

Producenci doskonale wiedzą, że wojna zbrojeń na osiągi musi skręcić także w stronę łatwości obsługi, gdyż użytkownicy mają coraz mniej czasu oraz chęci na grzebanie przy swoich motocyklach, a więcej czasu chcą poświęcić na samą jazdę. Przy okazji wprowadzenia wtrysku paliwa, KTM/Husqvarna odebrała argument zwolennikom czterotaktów, że „jedynie leją benzynę do zbiornika, zmieniają olej w silniku co parę godzin i co jakiś regulują zawory, nie muszą się martwić o zabranie dodatkowego oleju do mieszanki na dłuższe wypady, a pewnie i tak nie będą musieli tankować”. Nowe dwusuwy z Mattighofen potrafią dokładnie to samo a możemy zapomnieć o regulacji jakichkolwiek zaworów, napinaczach łańcuszka rozrządu, wałkach i innych ruchomych elementach z głowicy czterosuwa. Jest to mocny argument. Także w kontekście remontu silnika, który wykonuje się często w sprzętach terenowych.

Jeśli chodzi o aspekt niezawodności, osobiście nie znam ani jednego przypadku żeby w czterosuwie zepsuł się któryś z czujników współpracujących z ECU przez co motocykl by stanął. Znam za to mnóstwo przypadków poważnych awarii wynikających z zaniedbania czynności serwisowych, złego serwisowania i niedopatrzenia/niechlujstwa użytkownika. Spodziewam się ataku za to zdanie, ale moim zdaniem obecne sprzęty, nie ważne czy dwu- czy czterosuwowe przy wykonywaniu podstawowych czynności serwisowych zgodnie z zaleceniami są odporne na nasze amatorskie próby bycia jak Johnny Walker albo Ken Roczen.

Z kolei jeżeli obawiacie się nowego, spytajcie kogoś jeżdżącego na skuterach śnieżnych o zasilanie ich silników. Wtrysk paliwa w tamtych potężnych dwusuwach, które też nie mają lekko, jest stosowany od dobrej dekady. O mnogości rozwiązań jakie można znaleźć w skuterach śnieżnych można by napisać osobny artykuł. Na obronę producentów motocykli powiem, że zdecydowanie łatwiej jest wprowadzić taką technologię w ponad stukonnym silniku pojemności 900 cm³niż w małym silniczku, gdzie walczy się o każdy kilogram i nie specjalnie w smak jest obciążać go dodatkowym układem.

Nowe zagrożenie na horyzoncie

Walka dwusuwów z czterosuwami będzie trwać nadal i w tej walce każdy ma swoje racje. Mnie natomiast cieszy sam fakt pojawienia się czegoś nowego w zdominowanym przez jednocylindrowce offroadzie. W przeciwieństwie do innych gałęzi rynku motocyklowego, w terenie wieje straszną nudą. Relatywnie mała rzesza odbiorców i księgowi skutecznie wyplewili różnorodność z konstrukcji dostępnych w sprzedaży. Możemy już tylko wspominać nietuzinkowe motocykle jak Aprilia RXV 450 albo Husaberg serii FE z lat 2009-2012 z cylindrem pochylonym pod kątem 70^o. Uśmiercenia tego ostatniego Stefanowi Piererowi nigdy nie wybaczę! Dlatego z radością patrzę na wysiłki Yamahy w mniej radykalnych próbach centralizacji masy w motocyklach serii YZF, FX i WR.

Kiedy w nieskończoność można by debatować nad zaletami i wadami obu silników, do walki powoli dołącza się nowy, niezwykle groźny zawodnik - silnik elektryczny. O ile pojawienie się kilka lat temu w sprzedaży elektrycznego KTM’a Freeride E nie zmieniło zbyt wiele, wschodząca na zachodzie Alta Redshift MX, będąca owocem start-up’u powstałego w Kalifornii, z osiągami na poziomie czterosuwowej 250 może w niedługim czasie ostro namieszać. Bardzo mnie ciekawi jaka będzie reakcja japońskich i europejskich producentów na tego nowego gracza. KTM właśnie postawił przyczółek w USA oferując w sprzedaży wspomnianego Freeride E. Japończycy wydają się w tym momencie bezbronni po tym jak KTM przyłapał ich z opuszczoną gardą i od kilku lat swoimi offroadówkami całkowicie zdominował europejskie i amerykańskie rynki. A może to tylko pozory. Pozostaje nam czekać i patrzeć, bo żyjemy w bardzo ciekawych czasach i już niebawem pojedynek „dwusuw vs czterosuw” może przybrać formę „dwusuw vs czterosuw vs elektryk”, przy czym tylko ten ostatni nie jest na cenzurowanym.

Źródła: