В звичайному сенсі слова "тюнінг" означає поліпшення споживчих властивостей товару, в нашому випадку - двигуна. Теоретично два параметри двигуна піддаються зміні - потужність (момент, що крутить) і економічність, причому остання - у меншій мірі.
Звідси висновок, що по суті своїй тюнінг двигуна - це підвищення його потужності. Причому декількома способами. З яких найпоширенішими є доопрацювання механічної частини, дія на робочий процес в двигуні і настройка системи управління двигуном (чип-тюнінг). Перший спосіб найбільш ефективний для підвищення моменту, що крутить, на низьких і середніх частотах обертання. Він заснований на збільшенні об'єму циліндрів, що вимагає істотних змін в кривошипно-шатунном механізмі і поршневій групі, а тому складний і недешевий. Другий спосіб доступнєє.
Він передбачає зміну форми каналів, камери згорання і клапанів, застосування распредвала з особливим профілем кулачків, точну установку фаз газорозподілу. Ефект помітний практично у всьому діапазоні частот обертання. Безліч резервів прихована в системі управління двигуном. Її модифікація сама по собі ненамного покращує характеристики двигуна - виробник вже поклопотався про ефективність управління. Проте, міняючи характеристики двигуна, ми зобов'язані поклопотатися про зміну алгоритму управління, погодивши його з новими умовами, - провести чип-тюнінг. В цьому випадку можна досягти значного ефекту, особливо при роботі двигуна на високих оборотах. На практиці, тобто
у реальних автомайстернях, найчастіше використовується другий спосіб, так званий "прискорений" тюнінг. За часом процедура займає 2-3 години і включає заміну распредвала на новий, установку "розрізної" шестерні і регулювання карбюратора. Результат такого тюнінга зазвичай непоганою: момент, що крутить, збільшується приблизно на 10%. Вартість послуги невисока (в середньому 150-200 дол. ), а тому "прискорений" тюнінг вельми популярний. І не тільки серед автомобілістів. Автомайстерні середньої руки, що не мають в своєму розпорядженні кваліфікованого персоналу, включають тюнінг двигуна в перелік послуг для вітчизняних автомобілів, оскільки для них без зусиль можна придбати все "тюнінговиє" що комплектують.
А необхідна притока засобів при цьому забезпечується горезвісним "потоком". Деякі СТО, що мають персонал високої кваліфікації, беруться до серйозніших робіт: збільшують робочий об'єм двигуна і проводять "доведення" головки блоку. Звичайно, такий комплекс послуг стоїть дорожче - від 500долл., та і віднімає більше часу. Оскільки двигун в цьому випадку піддається серйозній переробці, то, на нашу думку, тут доречніше говорити про форсування, яке повніше відображає суть справи.
"До блондинок потрібний інший підхід"...
Поставити на "потік" технологію форсування важко з цілого ряду причин (трудомісткість, спеціальне устаткування, висока кваліфікація майстра, чимала ціна). На даний момент тих, хто бажає і кому по засобах сплатити проведення таких робіт, зовсім небагато, та і вимоги до результату у них самі різні: одні хочуть отримати нізкооборотний двигун з великим моментом, що крутить, інші - високооборотний мотор з великою максимальною потужністю. А це вимагає різного підходу до форсування. Ось і виходить, що форсування двигуна в повному розумінні цього слова - робота замовлена, індивідуальна або, як то кажуть, ексклюзивна. Чи вигідна вона автосервісу, сказати складно.
Безумовно, "прискорений" тюнінг простіше і заманчивєє. З іншого боку, складна робота, виконана грамотно і акуратно, сприяє зростанню авторитету сервісного підприємства, його престижу. І тоді, якщо є попит на ексклюзив, то кому, як не прославленому майстрові, його замовити?.
Що ж такого робиться?
На сервісі, що займається форсуванням моторів, нерідкі телефонні дзвінки такого роду:
- За скільки часу робите форсування?
- Від тижня і вище.
- А скільки стоїть?
Називається ціна.
Здивований вигук: "Що ж ви такого робите?!"
Типова ситуація, підтверджуюча, як міцно сидить в свідомості переконання, що стоїть тільки майстрові "підкручування" там щось в моторі, як машина, окрилена новою потужністю, тут же і "помчить". З цієї причини, думаємо, буде незайве нагадати, як же це "робиться".
Почнемо з того, що ступінь форсування двигуна визначає всі технологічні прийоми по його доопрацюванню. Іншими словами, ніж більше бажана максимальна потужність двигуна, тим більше змін доведеться внести до його конструкції. При цьому важливо вибрати оптимальний спосіб доопрацювання двигуна для досягнення необхідного ступеня його форсування при мінімальній трудомісткості і, відповідно, фінансових витратах. Доопрацювання системи управління двигуном (чип-тюнінг) сама по собі дає надбавку потужності не більше 4-6%. Це відноситься і до звичайної карбюраторної системи живлення, і до вприськової.
При цьому ефект від настройки системи управління без зміни решти вузлів двигуна буде менш помітний на двигунах останніх років випуску. І навпаки. Тому для Вазовськіх моторів підвищення потужності відчувається, а ось, наприклад, для моторів Honda - навряд чи. Крім того, ефект від настройки системи управління буде більший, якщо в комплексі з нею виконувати доопрацювання механічної частини двигуна. Настройка карбюраторних систем живлення може виконуватися різними способами - починаючи з підбору прохідних перетинів жиклерів і кінчаючи установкою інших моделей карбюраторів, зокрема здвоєних. Настройка електронних систем управління набагато складніша.
Точно набудувати систему управління на різні особливості механічної частини (фактично - на різні двигуни) вдається, щонайменше, тільки за наслідками серйозних стендових випробувань. Система запалення в окремих випадках також вимагає істотної зміни характеристик. Так, при установці різних розподільних валів оптимальні з погляду моменту, що крутить, кути випередження запалення можуть змінюватися у вельми широких межах (% 5-7 і більш). І якщо звичайний розподільник запалення можна перенастроювати за допомогою зміни жорсткості пружин відцентрового регулятора, то втрутитися в сучасну електронну систему управління так просто вже не вдається.
Кривошипно-шатунный механізм і поршнева група таять в собі великий резерв підвищення потужностних характеристик двигуна. Найбільшу надбавку потужності дає збільшення робочого об'єму циліндрів двигуна за рахунок збільшення діаметру циліндра і ходу поршня. Перше припускає застосування поршнів великого діаметру, друге, - установку колінчастого валу з великим радіусом кривошипа. На жаль, на практиці добитися значного (більше 15-20%) збільшення об'єму циліндрів початкового блоку, як правило, не вдається. Також не для всіх двигунів можна знайти "довгий" коленвал, а якщо такий є, виникають труднощі розміщення його в блоці (доводиться підрізати окремі елементи усередині блоку).
Стінки циліндрів із збільшенням діаметру стають тоншими, починають "дихати". Це веде до різкого зниження ресурсу циліндропоршневой групи, а іноді - до тріщин і руйнування стінок блоку циліндрів. З цієї причини стандартний блок двигуна ВАЗ-21083 переробити на об'єм більше 1,7 л вельми проблематично. Збільшений об'єм циліндрів подразумеваєт установку нових поршнів, а іноді коленвала і шатунів. При цьому важливо витримати суму розмірів деталей по висоті блоку при положенні поршня у верхній і ніжней мертвих точках.
Ця умова іноді приводить до необхідності збільшувати довжину шатуна, укорочувати поршень і зменшувати діаметр його пальця, щоб в НМТ поршень не "сідав" на противаги коленвала. І, нарешті, чималий (5-7%) виграш в потужності дозволяють отримати заходи, направлені на зменшення втрат в ЦПГ. Це, як відомо, виготовлення полегшених шатунів, поршнів і поршневих пальців, а також застосування тонких поршневих кілець. Головка блоку і газорозподільний механізм (ГРМ) містять в собі чималі резерви підвищення потужності.
Фігурою номер один в цьому комплексі є розподільний вал. Від нього залежить, наприклад, чи буде двигун "моментним" (з великим моментом, що крутить, на низьких і середніх частотах обертання) або "спритним" (з високою максимальною потужністю, що реалізовується на високих частотах обертання). В даний час можна придбати цілий ряд спеціальних "тюнінгових" распредвалов для більшості вітчизняних двигунів, кулачків, що розрізняються профілем, і висотою підйому клапана. Практика показала, що сам по собі такий вал, встановлений в стандартний мотор, не забезпечить істотного підвищення потужності без правильно підібраної форми камери згорання і доопрацювання каналів.
Більш того, якщо порівняти "внесок" головки і распредвала в процес підвищення потужності мотора, то ефект від доопрацювання головки блоку буде вищий. Доопрацювання головки починають з вибору клапанів (точніше, розміру їх тарілки). У разі великих тарілок буде потрібно заміну сідел клапанів на сідла з великим діаметром. Далі виконується обробка каналів в головці і впускному колекторі за допомогою спеціальних кульових фрез. При цьому канали не повинні бути циліндровими: необхідно забезпечити їх плавне розширення у напрямку до сідла клапана, перехідне в звужений дифузор на самому сідлі (така форма знижує втрати тиску при впусканні і випуску).
Клапани допрацьовують таким чином: товщину тарілки зменшують, щоб при підйомах вона не заважала потоку змішай або вихлопних газів, а профіль сідел виконують якомога плавнішим, з ущільнювачем фаськой не більше 1,0 мм. Дуже важливе значення має доопрацювання камери згорання. Головне - це збільшити перетин, що відкривається клапанами поблизу бічних стінок камери. Для цього необхідно розширити камеру, обробивши бічні стінки по контуру прокладки головки. А витіснювачами іноді доводиться жертвувати - їх гострі кути не для форсованого двигуна.
Замість стандартних направляючих втулок клапанів нерідко встановлюють спеціальні бронзові - вони довговічніші в умовах підвищених навантажень і краще відводять тепло від клапана. Обов'язково забезпечують фіксацію колекторів на головці за допомогою центруючих штифтів або втулок, щоб прохідні канали не мали уступів в місці стику деталей. І, нарешті, завершальна операція - "пролівка" камер згорання, з метою подальшої мінімізації різниці в їх об'ємах і досягнення необхідного ступеня стиснення. Перелік технологічних операцій по поліпшенню експлуатаційних характеристик автомобіля в цілому можна продовжувати і далі.
Включити, наприклад, комплекс робіт по доопрацюванню трансмісії, підвіски і гальм. Але, думаємо, перерахувавши і стисло описавши ключові операції форсировки двигуна, нам вдалося показати, що за цим поняттям коштує трудомістка робота, яка не може бути дешевою. Точніше, тому вона не дешева, що трудомістка і точна. І нічого спільного не має з "прискореним" тюнінгом.
Від ідеї до практики
Бажаючи підвищити потужність двигуна, будь-який власник автомобіля без зусиль знайде не один десяток адрес (як крупних центрів, так і звичайних СТО), де можна "оттюнінговать" двигун. Звичайно, така доступність повинна радувати. Але насторожує те, що технічно складні роботи по зміні конструкції двигуна (а саме в цьому суть сьогодення тюнінга) сьогодні проводяться повсюдно. Та і ближче знайомство з роботою механіків, сміливо поліпшуючих двигуни за допомогою тюнінга, наводить на роздуми.
Мода на... тюнінг?
Що, насправді, означає масовість тюнінга двигуна? Доступність послуги - це, ясна річ, добре. А ось її якість? Тут виникає маса питань. Давайте розберемося. Тюнінг двигуна припускає, в першу чергу, втручання в конструкцію двигуна, погано-бідно, але вже відпрацьовану виробником. Зміна конструкції мотора, як відомо, іноді приводить і до негативних результатів. За прикладами далеко ходити не доводиться. На зростання токсичності вихлопних газів зазвичай прийнято закривати очі. І хоча вітчизняні норми токсичності вельми "м'які", але навіть і вони порушуються "по життю" без утруднення. У цьому ж ряду і підвищена витрата палива.
А якщо двигун "тюнінгуєтся" по максимуму, то питання про економічність звучить наївно і, як правило, навіть не обговорюється. Гірше, коли зміни, що підвищують потужність двигуна, негативно позначаються на його ресурсі і надійності. Зазвичай така небезпека зростає із зростанням ступеня форсування, оскільки ніж могутнішим стає двигун, тим більший об'єм змін вноситься до його конструкції, і доводиться використовувати велику кількість тих, що нестандартних комплектують. Картина виходить безрадісна. Але, на щастя, таку роботу роблять не "на кожному розі". У тюнінговий "бум" втручається економіка.
Дійсно, спеціальні деталі і вузли для тюнінга двигуна - речі вельми і вельми дорогі, їх ціна у багато разів перевищує ціну стандартних аналогів. До того ж роботи по доведенню або, як стало модно говорити, "тюнінгованію" двигуна тим дорожче, чим більше їх об'єм. В результаті маємо наступну ситуацію на ринку "тюнінгових" послуг: найбільшого поширення набув відносно "безпечний" тюнінг - найдешевший, такий, що не вимагає серйозного втручання в двигун. Кількість тих, що спеціальних комплектують для такої роботи також мінімально. Очевидно, що для проведення цих робіт персонал високої кваліфікації не потрібний.
Насправді, встановити новий розподільний вал із зміненими фазами газорозподілу - не дуже велика премудрість. А тому таку роботу для найпоширеніших у нас Вазовськіх моторів легко виконають (і не "задорого") в будь-якій майстерні або СТО, в списку послуг якої значиться слово "тюнінг". Хоча, справедливості ради, відмітимо: навіть цю, найпростішу роботу зробити непросто, і механік без відповідної підготовки може з нею не справитися. Але не кожен замовник згоден з таким мінімумом. А тоді - і деталі дорожчі, і робота складніша. Ось і виходить, що подальший рух до "тюнінговому Олімпу", тобто
максимальному форсуванню двигуна, йде не без "втрат" - кількість майстерень, що пропонують складні роботи, плавно зменшується із зростанням складності переробок. Врешті-решт, ця кількість переходить в якість буквально: для охочих "вичавити" з свого мотора максимум - вибір невеликий. Причина очевидна. Серйозні роботи вимагають глибоких знань процесів, що відбуваються в двигуні, відчуття "металу", коли механік, як то кажуть, "нутром чує" особливості роботи кожного вузла або деталі. Фахівці такого класу небагато, і їх робота не має нічого спільного з масовою "тюнінгацией". У переважній більшості звичайних майстерень глибоко в процеси роботи двигуна не вникають.
Раз мода народжує попит, то за пропозицією справа не стане. А що пропонують? Все, що побажаєте. Хочете распредвал? Будь ласка, додамо 20% потужності. Допрацювати головку блоку циліндрів? Немає проблем, ще 10%. Карбюратор, чіп? Ще 10%, тільки платите. Така ситуація нагадує проїсходівщєє років 10-15 тому. Пригадаєте "бум", пов'язаний з економією палива. Чого тільки тоді не пропонували! І підхід був той же: хочеш заощадити 20% бензину - постав ось такий пристрій, ще 10% - ось це, а така "примочка" дасть ще. . . Хтось навіть порахував, що якщо всі ці способи реалізувати одночасно, то бензин повинен текти не з бака в двигун, а навпаки.
Але в двигуні все складніше - в нім з скаженою швидкістю обертаються деталі, течуть потоки газів, і виникають величезні навантаження. І все взаємозв'язано: змінив щось тут - отримав різницю там. А тому без серйозної підготовки важко розраховувати на успіх заходи, званого "тюнінг двигуна". На нашу думку, замовникові, охочому форсувати двигун, не слід залишатися в стороні від технічних проблем. Необхідно чітко визначитися в своїх вимогах. Інакше велика небезпека звернутися "не туди" і отримати "не те", що хотілося. Коротше кажучи, перш ніж вторгатися в конструкцію двигуна, бажано не один раз подумати, осмислити технічні подробиці способів його форсування.
А тому незайве дізнатися, про що говорить теорія.
Потужність або момент?
Прагнення багатьох водіїв збільшити потужність двигуна свого автомобіля цілком з'ясовно. І справа, звичайно ж, не тільки в російському характері, який "любить швидку їзду". Могутніший двигун робить машину маневренішою, а при правильному управлінні і безпечнішою. Але питання: що таке потужність? З чим її "їдять", як її відчути? Можливо, могутніший двигун - це той, який краще "тягне"? У сенсі, дозволяє автомобілю швидше розігнатися? Що ж, подивимося. . . Ось найзвичайніший двигун - нічого примітного. А ось - схожий, але тільки його максимальна потужність удвічі більша.
Пробуємо розгін з місця: з першим - все ясно, а з другим - проблема: не тягне! Тобто відпускаємо, як завжди, педаль зчеплення, натискаємо на "газ" і. . . нічого. Прямо "керогаз" якийсь, не розгониться! Нічого дивовижного в цьому не немає: форсований двигун, що в даному випадку має удвічі більшу максимальну потужність, не працює на низьких оборотах, до яких звик водій. Його спочатку потрібно розігнати - збільшити обороти тисяч чотири, не менше. Тільки там, "на верхах", тобто на високих оборотах, реалізуються всі переваги такого мотора.
А зараз спробуйте з такими оборотами підкотитися по місту, де і світлофори, і пробки! Парадокс і лише: у нашому прикладі двигун слабкий, а "тягне" краще! Значить, потужність - це ще не все. Іншими словами, значення максимальної потужності ще не говорить про переваги, цю величину необхідно якось реалізувати на практиці. Чому ж "слабкий движок" краще тягне? Все просто - його момент, що крутить, виявився вищим в більшій частині діапазону числа оборотів. Більш того, значення моменту, що крутить, у нього має пологу характеристику, тобто слабо змінюється по частоті обертання. А це відразу відчуває водій - не треба "газувати", машина слухняно відгукується на педаль акселератора.
Виходить, що величина моменту, що крутить, більш значуща в звичайних умовах дорожнього руху. Спробуємо охарактеризувати вплив моменту двигуна, що крутить, на розгінну динаміку автомобіля. Прискорення автомобіля (a) можна оцінити, використовуючи відомий закон Ньютона. Нехтуючи в першому наближенні силами тертя, опори і інерції мас, що обертаються, запишемо:.
F= moa (1)
де F - сила "тяги", прискорююча автомобіль; m - його маса.
У свою чергу, сила F пов'язана з моментом Mк провідного колеса, що крутить, наступним співвідношенням:
F = 2 MкDк
де Dк - діаметр колеса.
Моменти двигуна Me і колеса Mк, що крутять, зв'язує просте співвідношення:
Mк = iт Me 2
де iт - передавальне число трансмісії. Підставляючи значення F і Mк в рівняння (1), знаходимо значення прискорення автомобіля:
а = MeiтmDк . (2)
Таким чином, чим вище значення моменту двигуна, що крутить, тим більше прискорення автомобіля. Якщо врахувати, що величина моменту, що крутить, не постійна, а залежить від багатьох чинників (наприклад, від частоти обертання), то при розгоні прискорення автомобіля також змінюватиметься. А як же бути з потужністю? Цей параметр, на нашу думку, наочніший, коли потрібно визначити максимальну швидкість, до якої здатний розігнатися автомобіль. В цьому випадку потужність двигуна Ne йде на подолання аеродинамічного опору Na, сил тертя кочення коліс Nк і опори в трансмісії Nm:
Ne=Na+Nк+Nm . (3) Іншими словами, чим вище потужність двигуна, тим за інших рівних умов може бути вище максимальна швидкість автомобіля. При цьому не слід забувати, що потужність двигуна, у свою чергу, залежить від частоти обертання коленвала і пов'язана з велічиной моменту, що крутить, простій залежністю:
Ne = Men9550
де n - частота обертання коленвала (об/мин).
Момент, що крутить, і потужність двигуна передаються на колеса через трансмісію. Очевидно, що розгінна динаміка і максимальна швидкість автомобіля залежать від передавальних чисел в КПП і в головній передачі. Ці параметри надзвичайно важливі для реалізації всіх потенційних можливостей двигуна. Правильно підібрані передачі в трансмісії здатні значно підвищити експлуатаційні властивості автомобіля, а помилки в їх підборі можуть нівелювати результат всіх зусиль по форсуванню двигуна.
Так або інакше, а будь-яка реконструкція двигуна з метою підвищення його потужності - робота комплексна, заснована на чіткому уявленні про те, що все-таки ми хочемо отримати, як це зробити і чи можна це зробити взагалі. Тут без знання робочих процесів, що протікають в двигуні, ніяк не обійтися.
Про що говорить теорія?
Щоб остаточно розібратися з моментом і потужністю двигуна, звернемося безпосередньо до теорії його роботи. При роботі двигуна тиск в його циліндрах змінюється від мінімуму на такті впускання до максимуму при згоранні палива на початку робочого ходу. Характер зміни тиску в циліндрі можна зобразити графічно, пов'язавши його з поточним об'ємом циліндра, який міняється від мінімуму, рівного об'єму камери згорання (Vкс) у верхній мертвій точці (ВМТ), до максимуму - повного об'єму циліндра (Vкс+Vh) в ніжней.
Це відома індикаторна діаграма - залежність тиску в циліндрі Р від його поточного об'єму V В таких координатах, свідчить теорія, площа під кривою є роботою, здійсненою в даному циклі. Верхня частина індикаторної діаграми, обмежена кривими процесів стиснення і розширення (робочого ходу) в циліндрі, - це так звана індикаторна робота циклу Li, тобто робота, обчислена по індикаторній діаграмі. Нижня частина - під кривими впускання і випуску - робота насосних ходів Lнх.
Якщо відняти з корисної роботи Li роботу насосних ходів Lнх, а також роботу Lм, витрачену на подолання сил тертя і механічного опору (зокрема, на привід агрегатів), то отримаємо ефективну роботу циклу двигуна:.
Le=Li-Lнх-Lм . (4)
Величина роботи не наочна і мало що може розповісти про процеси, що протікають в двигуні. Тому в теорії часто оперують питомими параметрами. Наприклад, якщо роботу, здійснену за цикл, віднести до об'єму циліндра Vh, можна отримати питомий параметр, зручний для порівняння різних двигунів. Це - так званий среднееффектівноє тиск циклу двигуна:
Ре = LeVh . (5)
Далі легко обчислити значення моменту Me, що крутить:
Me =79,6 iVh Pe (6)
і потужності двигуна Ne:
Ne = Men9550 = iVh Pen120 (7)
де i - число циліндрів.
Отже, деякі залежності отримані, спробуємо їх проаналізувати.
З погляду практики
Перше, що впадає в очі: момент, що крутить, явно не залежить від частоти обертання коленвала, а визначається лише об'ємом двигуна iVh і среднееффектівним тиском Pe. Очевидно, є два шляхи підвищення Me: збільшення об'єму двигуна і підвищення його Pe. З об'ємом все зрозуміло - чим більше, наскільки дозволяє конструкція двигуна, тим краще. З параметром Pe "боротися" складніше. Але індикаторна діаграма підказує, що параметр Pe - це тиск, який можна підвищити, збільшивши ступінь стиснення. Правда, резерви тут небагато - можливості цього способу обмежені детонацією. Можна підійти і з іншого боку.
Чим більше топлівовоздушной змішай ми "заженемо" в двигун, тим, очевидно, більше тепла виділиться при згоранні палива в циліндрі і тим вище буде тиск в нім. Поліпшити наповнення циліндра сумішшю можна шляхом збільшення прохідних перетинів і зміни форми впускних каналів, клапанів і сідел, доопрацювання камери згорання, а також розширенням фази (тривалості) впускання. Позитивно вплинуть і заходи, направлені на зниження гідравлічного опору впускного тракту: ліквідація "уступів" і гострих кутів в місцях стику деталей, установка повітряного фільтру з низьким опором.
Кардинальним засобом підвищення наповнення, а отже, і тиск в циліндрі слід визнати наддувши. Проте цей спосіб складно реалізувати в "тюнінгової" практику, оскільки він пов'язаний з великим об'ємом переробок в двигуні. Значний вплив на величину Pe надає робота випускної системи. "Неправильний" вихлоп може "задавити" двигун, підвищивши тиск в циліндрі на такті випуску, що, згідно індикаторній діаграмі, приведе до зростання роботи насосних ходів. Крім того, великий опір вихлопної системи перешкоджає наповненню циліндра сумішшю, оскільки не всі вихлопні гази встигнуть покинути циліндр і займуть частину об'єму свіжіше змішай.
В зв'язку з цим не менш важливі прохідні перетини випускних каналів, розміри і форма тарілок і сідел клапанів, а також тривалість (фаза) випуску. Знову звернемося до формули (4) роботи циклу двигуна. Очевидно, робота, що витрачається на подолання механічних втрат, - "річ" шкідлива, оскільки зменшує значення Pe, Me і Ne. Але і тут є резерви. Можна понизити втрати на подолання сил тертя в циліндропоршневой групі цілим поряд заходів: зниженням маси поршнів і шатунів, зменшенням розміру спідниці поршнів і товщини поршневих кілець, перенесенням місця фіксації шатуна від осьового зсуву в бобишки поршня і ін.
Крім того, має значення і зниження розбризкування масла коленвалом шляхом спеціального напряму масла, що зливається з головки блоку, установки маслоотражающих екранів і т.д. Правда, ці заходи, в основному, ефективні на високих оборотах, коли втрати на подолання тертя особливо великі. Перелік можливих переробок можна продовжувати, проте не варто сподіватися, що окремо допрацьований вузол або деталь відразу дасть надбавку потужності або моменту відсотків, що крутить, отак на . . . дцать. Простій приклад: збільшуємо об'єм циліндрів на 20%. Згідно формулі (6), це повинно привести до пропорційного підвищення значення моменту, що крутить.
Але не приведе! У двигуні все взаємозв'язано - залишені без зміни системи впускання, випуску і управління не забезпечать хорошого наповнення, згорання палива і очищення (продування) циліндрів збільшеного об'єму. В результаті знизиться значення Pe, і реальна надбавка моменту, що крутить, опиниться разу в півтора-два менше, да і то лише на малих і середніх оборотах. До речі, про систему управління. Так званий "чип-тюнінг" забезпечує надбавку потужності всього на 5-7%. В той же час після "глибокого" тюнінга механічної частини двигуна настройка системи управління може дати набагато більший ефект. Отже, шляхи підвищення потужності двигуна визначені.
Здається, залишилося запастися відповідними деталями і - до двигуна. Проте не поспішатимемо - зробити це ми завжди встигнемо.
Ще небагато теорія
Як ми вже відзначили, в двигуні все взаємозв'язано. На практиці це означає, що зміна в одному вузлі веде до зміни всього робочого процесу: від воздухозаборника до зрізу вихлопної труби. Причому на різних режимах будь-яке втручання надає різна дія. Більш того, те, що добре на одному режимі, може опинитися погано на іншому. Проведемо такий експеримент: розгін автомобіля від оборотів холостого ходу двигуна до максимальних. Реально це виглядає таким чином: швидкість 30 км/год, 4-а передача, "газ в підлогу". Спочатку "тяги" майже немає - автомобіль ледве розгониться.
Потім прискорення збільшується, досягаючи максимуму, і знову зменшується, поки поблизу максимальних оборотів двигун не "зависає". Що це? На практиці ми повторили випробування так званої зовнішньої швидкісної характеристики двигуна - залежності Me і Ne від частоти обертання коленвала при повністю відкритій дросельній заслінці. Відмітили, що найбільша "тяга" - десь на середніх оборотах? Максимум моменту, що крутить, знаходиться тут же. А ось при зменшенні або збільшенні частоти обертання момент падає. Чому? Причин цього явища декілька.
Відзначимо, що максимуми значень Pe і Me в області середніх оборотів не випадкові, оскільки це - найбільш часто використовувані в експлуатації режими: конструктори навмисно "настроюють" всі системи двигуна саме на середні обороти. Що таке "настройка"? Спробуємо пояснити. Періодичність (1 разів за 2 обороту коленвала) процесів впускання і випуску в циліндрі викликає значні коливання тиску і швидкості газу в каналах двигуна. Потік газу, рухомого по каналу, володіє частотою власних коливань, залежною від температури газу і геометрії каналу. Так от, можна підібрати геометрію каналів, в першу чергу, їх довжину (тобто
набудувати системи впускання-випуску) так, щоб в період впускання підвищити тиск перед впускним клапаном, понизивши його в циліндрі, а в період випуску понизити тиск на випуску за випускним клапаном. В результаті наповнення циліндрів збільшиться (це явище називається газодинамічним наддувом), одночасно покращає і очищення циліндрів від залишкових газів в кінці випуску. Крім того, на діапазон середніх оборотів одночасно "настроюють" і фази газорозподілу: випередження відкриття щодо мертвих точок впускного і випускного клапанів, їх перекриття (тривалість одночасного відкриття) і тривалість впускання і випуску по куту повороту коленвала.
Саме фази газорозподілу у поєднанні з правильно підібраною геометрією каналів і дають максимум наповнення циліндрів у вибраному, проте досить вузькому, діапазоні частоти обертання. Природно, відхилення у бік менших оборотів робить тривалість фаз "надмірної": виникає занедбаність вихлопних газів у впускну систему, погіршується очищення і наповнення циліндрів. При підвищенні ж оборотів фази виявляються дуже "вузькими" і обмежують як очищення, так і наповнення циліндрів. Результат - значення Pe і Me падають як при зменшенні, так і при збільшенні числа оборотів.
Причому в області великих частот обертання величина Me додатково знижується за рахунок швидкого зростання механічних втрат. Потужність двигуна Ne, також як і його момент Me, має максимуми, які за рахунок впливу частоти обертання (див. формулу 7) зрушені у бік підвищених оборотів. Тепер, знаючи характер змін значень Me і Ne від частоти обертання, спробуємо змінити "настройки". В першу чергу "розширимо" фази газорозподілу. Максимуми значень Me і Ne перемістяться в область вищих оборотів, при цьому помітно збільшиться максимальне значення Ne. Саме цей ефект і лежить в основі форсування двигуна по частоті обертання: так будують, наприклад, всі спортивні мотори.
Від ідеї до практики
Отже, основні закономірності ми з'ясували. Спробуємо тепер вибрати схему, по якій можна форсувати двигун. Очевидно, перше, що треба вирішити, - наскільки необхідно збільшити об'єм циліндрів. Якщо поставлена мета - досягти максимального ефекту при форсуванні, то об'ємом нехтувати не можна, навіть якщо в нашому розпорядженні не так багато можливостей: підвищення потужності і моменту прямо пропорціонально об'єму циліндрів. Наступне по значущості - це фази газорозподілу. Необхідно зробити вибір: чи "будуємо" ми "швидкісний" двигун, який "розкручуватиметься" на високих оборотах, або "моментний", для роботи на середніх оборотах.
Це, без сумніву, залежить від темпераменту водія і стилю їзди. На цьому етапі предстоїт вибір розподільного валу для нашого мотора - саме параметри валу визначають характер зміни моменту і потужності по частоті обертання коленвала. Потім всі вузли і деталі двигуна "настроюються" на об'єм двигуна, але головне, на відповідність вибраному розподільному валу. Іншими словами, весь клапанний механізм, канали впускання і випуску, циліндропоршневая група - все "підстроюється" під характеристики розподільного валу. Який би мотор не вийшов в результаті - це буде вже новий, інший мотор. І їм треба по-іншому управляти.
Тобто інакше, але точно регулювати склад паливний-повітряної суміші і кут випередження запалення. Тому наступний етап роботи - настройка системи управління двигуном. Без цього новий двигун не тільки не "видасть" всіх своїх можливостей, але може програти своєму стандартному аналогу. Особливо це стосується двигунів з електронними системами уприскування палива. І, нарешті, трансмісія. Її, можливо, доведеться допрацьовувати, наприклад, змінювати передавальні числа головної передачі або окремих передач. Адже двигун, який би хороший він не вийшов, працює не сам по собі, а обертає колеса автомобіля.
Реалізація на практиці всіх цих етапів - завдання непроста, і її складність зростає прямо пропорціонально зростанню потужності і моменту, що крутить, які ми хотіли б отримати. Щоб добитися добрих результатів, необхідні досвід і знання, спеціальний інструмент і пристосування, верстатна база, деталі і що комплектують. Крім того, результати роботи необхідно проконтролювати не суб'єктивно, по відчуттях водія, а об'єктивно, випробувавши двигун на спеціальному стенді.

Тюнінг від ідеї до практики →