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 отдачиГлавное 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" обманЛюбой 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.
НейрохирургияИгры 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.