Форсирование двигателя. ⇐ Двигатель

[chipa]

Настоящий тюнинг (от английского tuning – настройка) – это доведение всех ходовых качеств автомобиля до того уровня, который требуется его конкретному владельцу. Это и повышение мощности двигателя, и изменения в трансмиссии, и настройка подвески, и многое другое. Причем одна переделка тянет за собой вторую, третью и так далее, ведь в автомобиле все взаимосвязано
Самый простой способ – чип-тюнинг. Пойти по этому пути можно, если двигатель имеет впрыск с электронным управлением, никаких механических переделок не требуется. Чип-тюнинг – это замена программы блока управления двигателем путем перепрограммирования или замены микросхемы – чипа. При этом изменяется алгоритм управления впрыском и опережением зажигания. Данным способом мощность мотора можно поднять на 5–10%, но практикуемая в таких случаях отмена ограничения максимальных оборотов ведет к повышению износа двигателя, а увеличение подачи топлива на переходных режимах подразумевает и увеличение его расхода. Наибольший эффект чип-тюнинг дает на турбированных двигателях. В карбюраторных же повышения мощности можно добиться соответствующей заменой жиклеров. При этом способе увеличение мощности "на верхах" часто приводит к ее падению на "низах", а то и в "середине", которая наиболее часто используется в повседневном передвижении на автомобиле.

Следующий этап форсировки двигателя уже требует некоторого механического вмешательства. Например, можно заменить распредвал. Первый вариант – установить так называемый спортивный распредвал с более острым профилем кулачков. Такой профиль обеспечивает большую величину открытия клапанов, что улучшает газообмен и, следовательно, повышает мощность. Правда, увеличиваются и нагрузки на механизм газораспределения, а для предотвращения зависания клапанов (из-за резко увеличивающихся ускорений) приходится ставить усиленные пружины. При такой переделке придется чаще проверять клапанные зазоры и менять цепь или ремень привода распредвала. Ставить распредвал с резко расширенными фазами впуска-выпуска на машину "на каждый день", наверное, не стоит. Дело даже не в значительном повышении расхода топлива из-за того, что фазы впуска и выпуска накладываются друг на друга в результате чего часть топлива просто вылетает в трубу. Такой двигатель работает в более жестком режиме. В результате максимальная мощность возрастает, но "внизу" мотор просто не тянет и его необходимо постоянно крутить до максимума, а на обгонах приходится переходить на три передачи вниз или жечь сцепление. Единственное, чем можно себя потешить, – резкий старт с дымом резины. Согласитесь, что это небольшая компенсация за увеличенный (иногда в два и более раза) расход бензина, снизившиеся надежность и ресурс и необходимость постоянно держать руку на рычаге коробки передач.
Головка блока
Более радикальная механическая переделка – расточка головки цилиндров. При этом увеличивают проходные сечения впускных и выпускных каналов и устанавливают клапаны с увеличенным диаметром тарелок. Нагрузки на привод механизма газораспределения из-за возрастания массы клапанов, конечно, увеличиваются, но в меньшей степени, чем при непомерном увеличении поднятия клапанов (спортивный распредвал). С точки зрения эффективности этот способ поднятия мощности превосходит все описанные выше методы улучшения газообмена.

Дополнительно можно установить специально настроенные впускные и выпускные системы, которые облегчают "дыхание" двигателя (пусть даже и на считанные проценты). Дело в том, что воздух или топливная смесь на впуске и выхлопные газы на выпуске движутся неравномерно, и в коллекторах возникает пульсация давления, вызванная движением поршней. Подбором труб разной длины и сечения можно добиться резонанса этих колебаний, который улучшает наполнение и очищение цилиндров двигателя и соответственно повышает мощность, отсюда и название – резонансный наддув. Резонанс возникает лишь в узком диапазоне оборотов двигателя, обычно коллектор настраивают на самые "верха", но иногда можно встретить системы, рассчитанные на частоты вращения коленчатого вала, соответствующие максимальному значению крутящего момента. У настроенных коллекторов одинаковая длина патрубков каждого цилиндра (именно по этому признаку их можно отличить от обычных коллекторов), из-за этого такие узлы выглядят причудливым переплетением труб, зачастую изготовленных из нержавеющей стали, а иногда и более экзотических материалов.

К сожалению, улучшение газообмена приводит к повышению нагрузок на двигатель как механических, так и тепловых. Снизить последние можно улучшением теплообмена. Самый простой способ – использование более густого масла, которое поможет лишь в том случае, если мотор прошел не самую глубокую доработку или если его работа в предельных режимах будет крайне редка. В прочих же случаях приходится заменять радиаторы (масляный и водяной) на узлы с большей теплорассеивающей способностью.
Поршни и кольца
Повышенные механические нагрузки действуют в первую очередь на детали цилиндропоршневой группы. И если блок цилиндров и коленвал имеют приличный запас прочности, то другим деталям приходится несладко. Особенно страдают поршни и кольца. Им и так приходится нелегко, а тут еще и резко возросшие ускорения из-за повышенных оборотов, и большая тепловая нагрузка (сгорает намного больше топлива), и главное – рост давления в цилиндрах. Из-за этого поршни часто прогорают, не выдержав и одной десятой того срока службы, на который были рассчитаны.

В такой ситуации выход один – замена стандартных поршней на кованые, обладающие при той же массе большей жесткостью и меньшим тепловым расширением. Экономить здесь не стоит, ведь более дешевое изделие может заклинить в самый неподходящий момент. Имеет смысл установить специальные поршневые кольца, имеющие большую долговечность, нежели стандартные. Особенно хороши в этом смысле кольца L-образного сечения, обладающие лучшими уплотняющими свойствами (правда, стоят они намного дороже) и позволяющие обойтись одним компрессионным кольцом, что снизит потери на трение.

Все эти, в общем-то, не очень радикальные меры позволяют сделать двигатель вашего автомобиля намного мощнее, чем он был изначально. Иногда раза в полтора.
Расточка блока
Помимо доводки головки блока и коллекторов поднять мощность двигателя можно самым простым способом – увеличением его рабочего объема, так называемым форсированием по литражу. Больше объем – больше смеси сгорает – растет мощность. Но "простой" в данном случае следует понимать как логичный, понятный, эффективный, но никак не буквально, поскольку переделывать или менять при этом придется почти все основные детали, создавая практически новый мотор.

Для повышения рабочего объема двигателя растачивают блок цилиндров, увеличивая их диаметр. Многие современные моторы, у которых блок отлит из легких сплавов, для этой процедуры не подходят – слишком мала толщина стенок. Кроме того, коэффициент теплового расширения алюминия довольно высок, и при малейшем перегреве, который весьма вероятен у форсированного мотора, "постели" коренных подшипников "поплывут", они потеряют соосность, и двигатель выйдет из строя.

Более пригодны для расточки чугунные блоки. Пределы увеличения диаметра цилиндров определяются минимально допустимой толщиной стенок гильз. Останется только подобрать подходящие поршни.

Для расточки нужен специальный станок, чтобы сохранить геометрию гильз и их взаимное расположение. Для получения необходимого качества зеркала цилиндров после расточки их необходимо подвергнуть хонингованию. Процедура не слишком сложная, но нужен хонинговальный станок и собственно хон – нечто вроде шлифовальной головки, которая создает на стенках цилиндров сетку перекрещивающихся под определенным углом микроцарапин, в которых при работе двигателя удерживается масло.

Расточка блока помимо замены поршней, колец и прочих связанных с ними деталей подразумевает и корректировку формы и объема камер сгорания в головке для того, чтобы они соответствовали изменившимся габаритам и форме днищ поршней. Также можно сточить головку блока с помощью фрезерного станка, при этом повысится степень сжатия и дополнительно вырастет мощность, но придется переходить на высокооктановый бензин.
Кривошип
Повысить отдачу мотора можно, уменьшив инерцию кривошипно-шатунного механизма, для этого его надо облегчить, сняв "лишний" металл с противовесов коленвала и маховика. Мощность двигателя при этом не увеличится, но раскручиваться до максимальных оборотов он будет быстрее. Правда, появится болезненная реакция на изменение нагрузки. Кроме того, возрастет вибрация двигателя, далеко не безвредная для машины. После такой операции необходимо провести тщательную динамическую балансировку коленвала, для маховика же достаточно и статической.

Кривошипно-шатунный механизм и поршневая группа таят в себе большой резерв повышения мощностных характеристик двигателя. Наибольшую прибавку мощности дает увеличение рабочего объема цилиндров двигателя за счет увеличения их диаметра и хода поршня. Первое предполагает применение поршней большего диаметра, второе – установку коленчатого вала с большим радиусом кривошипа.

На практике добиться значительного (более 15–20%) увеличения объема цилиндров исходного блока, как правило, не удается. Также не для всех двигателей можно найти "длинный" коленвал, а если такой имеется, то возникают трудности размещения его в блоке (приходится подрезать отдельные элементы внутри блока). Стенки цилиндров с увеличением диаметра становятся тоньше, начинают "дышать". Это ведет к резкому снижению ресурса цилиндропоршневой группы, а иногда к трещинам и разрушению стенок блока цилиндров.

И еще один, наверное, последний способ радикального улучшения скоростных и динамических характеристик машины – установка нового, более мощного мотора.

--------------------------------------------------------------------------------

Итог
Методы форсирования двигателя, описанные выше, подходят далеко не для всех автомобилей. Они применимы для форсирования двигателей автомобилей российского производства и иномарок ранних годов выпуска, имеющих чугунные блоки, механические системы впрыска или карбюраторы.

Стоимость подобного тюнинга достаточно высока и зависит от конкретных желаний автовладельца и конструктивных особенностей форсируемого двигателя. Тем более что найти оригинальные тюнинговые запчасти на какой-либо конкретный двигатель достаточно проблематично.