Осознанный тюнинг двигателя.
Это ощущение впечатляет даже опытных и ко всему привычных гонщиков. Отпускаешь (или сбрасываешь) сцепление и уже по первым пройденным метрам чувствуешь: поголовье подкапотных "лошадей" существенно увеличилось. В глазах – огонек, в душе – трепет и легкое волнение. Медики называют это эйфорией. Пусть так. о эйфория иногда заканчивается слишком быстро. Увеличенный ценой немалых финансовых затрат табун чахнет на глазах, лошадки хиреют и спотыкаются, а то и гибнут "оптом" в клубах белого дыма. Обидно.
Не претендуя на лавры Чернышевского и Герцена, оставим вопросы вроде "Что делать?" и "Кто виноват?" классикам литературы. Главный вопрос этой статьи проще, банальнее и практичней: "Как избежать?"
✔ А все-таки…
Извечные русские вопросы в данном случае тем более бессмысленны, что ответы на них весьма просты и неутешительны. Что делать с "заболевшим" мотором, поможет решить диагностика, а вот кто виноват… В случае если автомобиль не попадал в руки гаражным "левшам", "тюнингующим" современные моторы при помощи кусачек и паяльника (в интернет-конференциях полно рецептов в духе "тут оторвать, там закоротить"), а прошел доработку в серьезной фирме, не один год работающей на рынке, виноватым зачастую оказывается сам владелец.
Дело в том, что любой стоковый (серийный) мотор – вне зависимости от его характеристик и "целевой аудитории" – соткан из компромиссов. Как и всякий продаваемый на рынке продукт, его создают не одни только фанаты лошадиных сил и ньютон-метров. Напротив, под капотом любого автомобиля – от Punto до Impreza WRX – живет результат консенсуса доброй сотни специалистов: от инженеров до маркетологов, от экологов до пилотов-испытателей. И где бы автомобиль ни продавался – хоть в Штутгарте, хоть в Адлере (с соответствующим качеством топлива) – на него дается гарантия, то есть производитель берет на себя определенные обязательства. Что, собственно, и означает наличие определенного конструктивного запаса. Именно из этого самого запаса и можно выжать дополнительные лошадиные силы, не прибегая к глубоким конструктивным переделкам двигателя.
Так что, господа, хотите мощности, момента, драйва – будьте готовы чем-то жертвовать. Более того – отдавать себе отчет в том, что отказываясь от компромиссов (и конструктивного запаса), вы перекладываете ответственность за здоровье и долголетие мотора на себя. А производитель может выдохнуть. И отказать вам, скажем, в гарантийном ремонте.
✔ В поисках отдачи
Главное заблуждение относительно работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в наши головы закладывают школьные учителя физики. Это они морочат голову детям, рассказывая о том, что топливно-воздушная смесь в цилиндре "взрывается". Проходят годы, дети вырастают, покупают себе эти самые ДВС, наиболее отчаянные из них ввязываются в "гонку вооружений" с целью поднять характеристики мотора на невиданную производителем высоту. Но не все успевают узнать, что в цилиндрах ничего взрываться не должно. А должно гореть. Но – с максимальной эффективностью, для чего жизненно необходим кислород, причем ровно столько, сколько нужно.
О кислородном "перекорме" и связанных с этим неприятностях поговорим чуть ниже, а пока – маленькая ремарка. Современные системы питания способны удовлетворить любые потребности мотора. То есть, образно говоря, гораздо проще затолкать в цилиндры на треть больше топлива, чем обеспечить подачу эквивалентного количества окислителя (воздуха, то есть кислорода в нем). Именно поэтому "тюнингаторы" уделяют такое внимание этому бесцветному газу, столь необходимому для улучшения характеристик мотора. И тут на сцене появляются разных сортов нагнетатели, фильтры нулевого сопротивления, распредвалы с измененными фазами и подъемом, "окна" в крышке капота… Все ради того, чтобы мотор не страдал кислородным голоданием.
Человек, кстати, очень легко отравляется кислородом. Достаточно превысить норму всего на 0.5%, чтобы вызвать судороги, за которыми довольно быстро следует потеря сознания. Моторы – как люди. Только вместо судорог от "кислородного переедания" (то есть работы на бедной смеси) у них начинается другая болезнь: повышение температуры в цилиндре, а в особо "клинических случаях" – детонация. Детонация – это процесс взрывного характера, при котором топливо уже не горит, а ведет себя так, как и учат на школьных уроках физики. То есть – взрывается. Причем так, как учат уже на ОБЖ, – с ударной волной и прочими неприятностями, последствия которых ложатся тяжким бременем на детали двигателя. Помимо ударных нагрузок мотору приходится иметь дело еще и с совершенно нештатным температурным режимом, отчего начинают страдать поршни, клапаны и головка блока – детали, образующие камеру сгорания. Мало того, перегретое масло теряет вязкость и перестает выполнять свой священный долг – тут и до "клина" недалеко. Словом, прогнозировать дальнейшее развитие событий практически невозможно.
А вот выяснить причины кислородного "перекорма" – вполне. Этим и займемся.
✔ "Передув"
Влияние разного рода аэродинамических фокусов (вроде тех же "окон" и воздухозаборников на капоте) на работу двигателя не то чтобы невелико, но едва ли опасно (если, конечно, двигатель стоковый и исправный). Существует такое явление, как динамический наддув, то есть создание повышенного давления во впускном коллекторе путем направления и ускорения набегающего потока воздуха. Но, например, мотористы, работающие в российском чемпионате "Формулы-1600", до сих пор спорят, оказывает ли это хоть какое-то влияние на работу мотора на скоростях ниже 200 км/ч.
С "нулевыми" воздушными фильтрами все уже не так однозначно. Вроде бы "перекорма" они вызывать не должны, но могут вызвать нарушение работы всей системы топливопитания двигателя.
✔ "Нулевой" обман
Любой инжекторный двигатель обязан знать, сколько воздуха поступает к нему из атмосферы. За "взвешивание" отвечает датчик расхода воздуха, установленный за воздушным фильтром. Датчик, конечно, ничего не взвешивает – он, по сути, измеряет скорость набегающего на него воздушного потока. А поток этот не равномерен, и точность показаний датчика обеспечивает то обстоятельство, что контроллер "знает", как соотносится скорость воздуха на датчике с массой просачивающегося на впуск газа. Нештатный фильтр (пусть даже производитель обещает вам колоссальный прирост мощности) может кардинально изменить "аэродинамическую картину" внутри входящего патрубка. В результате датчик начинает "врать", что может привести к критическим изменениям в работе двигателя. Подробнее об этом мы еще расскажем, а пока просто запомните, что перед установкой "нулевого" фильтра неплохо бы узнать, сочетается ли он с вашим мотором.
Наибольшую опасность (а следовательно, и интерес для тюнинга) представляют системы наддува: роторные нагнетатели, спиральные и центробежные компрессоры и, наконец, самые популярные – турбокомпрессоры, именуемые в народе просто "турбинами".
Турбонаддув – идеологически несложная схема повышения давления (то есть, по сути, количества) воздуха во впускном тракте двигателя за счет кинетической энергии выхлопных газов. Вдобавок он позволяет найти немало дополнительных "лошадок", не влезая в электронный мозг мотора.
Любой турбонагнетатель представляет собой две установленных на одном валу крыльчатки, одну из которых раскручивают выхлопные газы, а вторая преобразует энергию вращения общего вала в повышенное давление на впуске. Естественно, чем выше обороты мотора (и интенсивнее выхлоп), тем выше скорость вращения турбины, давление наддува и тем больше воздуха поступает в мотор. Управление турбонаддувом осуществляет вэйст-гейт (waiste-gate) – клапан, запускающий "лишний" выхлоп в обход турбины. В самом примитивном варианте он ориентируется по давлению во впускном коллекторе и соединен с ним шлангом.
В самом сложном (и единственном, если мы говорим о современных моторах) – управляющее вэйст-гейтом давление регулируется электромагнитным клапаном, управляющий соленоид которого подчиняется контроллеру двигателя, "щупающему" давление на впуске специальным датчиком. Вот так вот: бабка за дедку, дедка за репку…
Чтобы добиться большей отдачи от турбомотора, приходится "влезать" в его системы управления, причем прежде всего – в систему управления наддувом. Один из самых популярных способов – установка бустконтроллера (boost-controller), то есть клапана (механического, а чаще электронного), ограничивающего управляющее давление на входе актуатора вэйст-гейта. Это дает оборотам турбины возможность покорять новые высоты, а владельцу – ощутить пьянящий вкус адреналина.
✔ Диверсионный "тюнинг"
Установка бустконтроллера (даже самого примитивного) – не единственный способ "обмануть" турбонаддув. Самый простой и, кстати, не лишенный известной элегантности, придумали раллисты. Гонщики одного из заграничных моноклассов после прохождения предстартовой техкомиссии просто… втыкали в шланг актуатора вэйст-гейта иголку от одноразового шприца. Шланг начинает подтравливать, давление в нем понижается, и вот оно – повышение давления. Мало повысилось – еще одну можно воткнуть! А что делать после гонки? Правильно – выдернуть иголки. И выбросить подальше – с судейских глаз долой. Правда, в большинстве чемпионатов регламент не позволяет спортсменам "опускаться" до таких решений: останавливаться после финиша до прибытия на финальную комиссию категорически запрещено.
Кстати, не пытайтесь проделать подобный фокус со своей машиной – штурман гоночного автомобиля способен контролировать десятки параметров и легко определит "передув". Для "гражданских" подобный номер может закончиться печально.
С точки зрения электронного мозга двигателя, любое вмешательство в систему управления наддува, пусть даже с благородной целью "надрать задницу" соседям по потоку, является банальной неисправностью. Реагировать контроллер может по-разному: в зависимости от заложенной в него программы он может, например, отсечь подачу топлива при превышении давления во впускном коллекторе.
Естественно, в горячих головах (а другим тюнинг и ни к чему) созрела мысль эту отсечку убрать. А то что же это получается: "дуешь" тут, понимаешь, изо всех сил, а он… Убрать немедля! И убирают – оказывается, это совсем несложно. Если, конечно, умеешь использовать паяльник не только в интересах кредитора. Результат бывает более чем плачевным: слишком много воздуха, бедная смесь и далее по тексту (см. выше).
С "интеллектуальными" контроллерами сложнее – они способны "унюхать тюнинг" еще до достижения в результате последнего критических параметров работы двигателя. Этих на кривой кобыле не объедешь. Приходится звать на помощь моторных нейрохирургов.
✔ Нейрохирургия
Игры с давлением – вовсе не единственный способ ускорить любимое транспортное средство. Есть методы более сложные, затратные и, кстати, не всегда ведущие к очевидным для клиента результатам. Речь идет о чип-тюнинге – перепрошивке электронного мозга двигателя.
Чип-тюнинг (chip tuning) – невероятно дорогое удовольствие. Блок управления двигателем (он же ECU – Engine Control Unit) не знает, что такое "газ в пол", адреналин в крови, драйв и эйфория от него. Ему плевать на ваши желания. Он работает по картам – впрыска, зажигания, наддува. Карты – это, по сути, многослойные таблицы, по которым процессор в зависимости от поступающих с десятков датчиков сигналов генерирует управляющие импульсы, передаваемые затем на свечи зажигания, форсунки, электромагнитные клапаны… И если вы хотите от ECU большего, придется "рассказать" ему об этом, разработав собственные карты управления. Процесс это кропотливый, требующий времени, денег и оборудования. Автогиганты тратят огромные деньги на разработку собственных программ, по которым и работают стоковые двигатели. Любая ошибка (например "нолик" вместо "единички" в двоичном коде программы) приводит к весьма осязаемым последствиям в виде прогоревших поршней, "умерших" от перегрева лямбда-зондов и "запоротых" двигателей. Все это – деньги, деньги и еще раз деньги.
И тем не менее даже в России есть фирмы, вкладывающие эти самые деньги в закупку мощностных стендов, в обучение специалистов и разработку собственных программ для ECU. Деньги нужно вложить немалые, тем более что одними картами управления наддувом (то есть изменением программы управления, о котором мы говорили выше) дело не ограничивается – попутно приходится менять карты зажигания и топливоподачи. И окупаются эти затраты только путем многократного тиражирования разработок, то есть речь тут идет как минимум о мелкосерийной продукции.
Так что на эксклюзив рассчитывать не приходится – разве что за очень большие деньги. Но и без чип-тюнинга не обойтись, когда дальнейшее повышение наддува уже вызывает взрывные процессы в камерах сгорания. Надо же как-то объяснить этому "плоду консенсуса", что бензина не хватает!
Велик, конечно, соблазн поставить форсунки большей производительности. Пробуют. Одна весьма именитая гоночная команда в процессе подготовки к чемпионату по зимним трековым гонкам загубила таким образом два двигателя. "Творческий порыв" инженеров остановил только суровый взгляд начальника, приказавшего прекратить самодеятельность.
Так что любые изменения в работе датчиков и исполнительных устройств (тех же форсунок) немыслимы без коррекции калибровок и программ управления. А это – тот же чип-тюнинг…
✔ Он тебя чует!
Самые "умные и продвинутые" ECU вполне способны "опознать" попытку увеличить давление наддува простыми и доступными методами. Особенно сложно обмануть контроллеры от Audi. Как они узнают, что попали в руки к "тюнингаторам"? Примерно так.
ECU по положению датчика оборотов коленвала и сигналам от электронного акселератора и зажигания выдает (в соответствии с картами впрыска) сигналы исполнительным механизмам, преобразуемые в импульсы, которые заставляют свечи искрить, а форсунки – впрыскивать топливо. Такие же команды получает и соленоид вэйст-гейта, управляющий турбиной. В следующем такте (имеется в виду такт работы не двигателя, а микроконтроллера) ECU сравнивает сигнал с датчика давления на впуске с тем значением давления, которое, по "его мнению", должно было быть, работай мотор без постороннего вмешательства. Слишком большая "дельта" расценивается как неисправность, за чем незамедлительно следует перевод двигателя в "обходной" режим: обогащение смеси, снижение наддува… И заряженный мотор начинает ехать хуже стокового.
Одно расстройство.
✔ Предохраняйтесь!
Детонацию слышно не всегда. Особенно если у вас Subaru – их моторы детонируют не так звонко, что весьма непривычно для "неоппозитного" слушателя. Ситуация еще больше осложнится, если вы решили развлечь новоприобретенных "лошадок" мощной музыкой или шумовыми эффектами в виде прямоточного выхлопа и дорожной симфонии на скоростях под две сотни.
К счастью, помимо звуковых эффектов, детонация оставляет и косвенные следы. Один из них – повышенная температура выхлопа. Стоит ей превысить, например, 820-850 °С (пороговые значения для Subaru) – пора бить тревогу: или температура сгорания высока, или зажигание слишком позднее. То же и с температурой масла: поставьте дополнительный прибор (это еще и выглядит круто – не правда ли?) и смотрите на него время от времени. Стоит маслу перегреться после критического рубежа (величина его зависит от типа масла) – маслом оно быть перестает: основа теряет вязкостные свойства. Может, все-таки не стоило экономить на масляном радиаторе?
Но главное – помните: решив отказаться от компромиссов во имя реализации собственного "я" в отдельно взятом автомобиле, вы, по сути, перекладываете ответственность за его работоспособность с плеч производителя на свои: сняли защиту с мотора – поставьте ее в голове. Она прекрасно встанет на место иллюзий, что можно сделать себе "круто задешево". Нельзя. И если вы чужды идее одушевления своего четырехколесного друга, подумайте о кошельке. Чуть больше потратив сейчас – на проверенное "пакетное" решение от серьезной фирмы, можно серьезно сэкономить потом – на ремонтах и нервах.
