Как увеличить крутящий момент двигателя автомобиля
Чип тюнинг. ВОПРОС-ОТВЕТ.
Что такое мощность и крутящий момент. Базовые понятия.
Для начала немного теории:
…крутящий момент (момент силы) – это вращающая сила, которую создает главный рабочий орган двигателя и передает ее на вал двигателя.
Представить суть понятия крутящего момента, можно на примере обычного рычага в виде гаечного ключа. Если мы накинем ключ на туго затянутую гайку, и для того, чтобы сорвать её с места, с силой нажмем на рукоятку ключа, то на гайку начнет воздействовать крутящий момент (Мкр). Крутящий момент равен силе, приложенной к рычагу – рукояти гаечного ключа, умноженной на длину плеча силы. В цифрах это будет описываться так: если на рукоять ключа длиной один метр подвесить 10-килограммовый груз, то на гайку будет воздействовать крутящий момент величиной 10 кг•м. В системе измерения СИ этот показатель (умножается на значение ускорения свободного падения – 9,81 м/с2) будет равен 98,1 Н•м.
Из этой простой формулы, описывающей механику крутящего момента, исходит следующий вывод: получить больший крутящий момент можно двумя путями – либо нарастив длину рычага, либо увеличив вес груза.
А вот мощность в свою очередь складывается из произведения двух главных параметров:
– частота (скорость) вращения вала двигателя; – крутящий момент на этом валу;
Для повышения мощности мотора более выгоден и эффективен путь увеличения значения крутящего момента. В двигателях крутящий момент является важнейшим динамическим показателем и характеризует тяговые возможности двигателя…
Для меня большим открытием стало когда я понял, что большинство автотюнеров, которые продают услуги по чип тюнингу не понимают как взаимосвязаны эти два параметра и что это вообще такое. Понимающих автолюбителей, думаю, еще меньше.
Как видно из теории – работу, которую совершает наш двигатель, принято измерять усилием которое оказывает поршень через шатун на коленвал. Это и есть крутящий момент. Именно этот параметр измеряет динамометрический стенд и на основании кривой крутящего момента при помощи нехитрой математической операции рисует кривую мощности. Снова повторюсь – мощность это производная крутящего момента и оборотов, а именно:
P = Torque х RPM / 9549 = (мощность в кВт) х 1,36 = (мощность в лс).
Математика второй класс. Зная крутящий момент на конкретных оборотах можно сразу расчитать мощность. К слову сказать – ЭБУ современных моторов моментноориентированные, а значит позволяют достаточно точно узнать полученную после перепрошивки мощность и без динамометрического стенда. Достаточно снять лог по крутящему моменту во всем диапазоне и от полученных значений вычесть потери на трение внутри двигателя (отдельная карта в прошивке). Но этот метод работает не во всех случаях.
Чтобы увеличить мощность нужно увеличить либо крутящий момент (именно это и происходит при чип тюнинге), либо увеличить обороты. Именно из-за меньших максимальных оборотов в дизеле меньше пиковая мощность, т.к. на оборотах выше 4000 в дизеле солярка просто не успевает сгорать в полной мере и вылетает в трубу черным дымом, если ее много. Именно поэтому с литрового бензинового атмосферного мотора на топовом спорт байке снимают 150 и более лошадей. Там рабочая зона мотора 15000 об – много мощности получается за счет высоких оборотов при относительно небольшом крутящем моменте.
И когда говорят, что дизель не мощный, а тяговитый следует понимать это так:
пиковая мощность дизеля как правило ниже аналогичного по объему бензинового мотора с наддувом, зато 60% этой мощности уже доступно при 2000 об/мин вращения коленвала. Другими словами : полка мощности (на графике) дизеля более пологая, и чтобы быстро ускориться не нужно раскручивать мотор до 3500 об/мин как на бензиновом атмосферном моторе аналогичного объема. Именно по этой причине казалось бы мощный (200 сил) атмосферный мотор объемом 2.4 от Honda по современным меркам не едет. Пиковая мощность высокая, а на низких оборотах ее очень мало, т.к. мало крутящего момента. График мощности такого мотора стремится к абсолютной вертикальности, где пиковая мощность доступна на 7000 оборотах. Часто вы ездите на таких оборотах? Есть водители стрелка тахометра которых вообще никогда не переваливает за отметку 4000. И получается, что лошадей 200, а используется только третья часть из этого табуна, остальные просто спят и пьют Ваше топливо:) Не зря говорят, что лошадиные силы продают автомобили, а крутящий момент выигрывает гонки.
Современные бензиновые турбомоторы уже почти догнали дизельные по показателям мощности на низких оборотах, но пока не могут догнать их по экономичности. На современном 2х литровом бензиновом турбомоторе от BMW или VW уже можно легко увидеть 350 Nm крутящего момента на 2000 об/мин (по формуле мощности это 100 лс – пиковая мощность атмосферного мотора 1.4л) и пиковую мощность 250 лс даже на заводской прошивке.
Что такое чип тюнинг?
Под чип тюнингом понимают модификацию програмного обеспечения блока управления двигателя с целью изменения параметров работы агрегата направленных как правило на увеличение крутящего момента и соответственно мощности. Никаких физических чипов не инсталлируется. На сегодняшний день современное оборудование позволяет производить такой тюнинг в большинстве случаев без разбора блоков управления. Исходя из логики определения чип тюнингом можно назвать прошивку любого электронного блока в автомобиле. По факту это так и есть. Но в обиходе под этим определением обыватели понимают только лишь прошивку ЭБУ двигателя с целью увеличения мощности.
Какой мотор имеет смысл «чиповать»?
Как правило любой современный дизель, а также бензиновый двигатель с турбокомпрессором. Есть исключения когда можно получить неплохую прибавку и на атмосферном бензиновом моторе. Наибольший эффект достигается на крупнокубаторных моторах (например мотор 3,6 FSI от VAG) или моторах програмно дефорсированых с завода путем ограничения хода дроссельной заслонки (некоторые модели FORD, например).
Зачем «чиповать» мотор?
Чтобы увеличить его крутящий момент (и следовательно мощность) в рамках возможностей железа. Многие автовладельцы навсегда убеждены, что это контрпродуктивная мера, которая сулит лишь проблемами и существенным сокращением ресурса мотора. Мол, инженеры на заводе не дураки и знают свое дело. Да, есть турбомоторы, которые с завода уже крепко отжаты и их настройка даст несущетсвенный прирост. Но как правило современный турбомотор спроектирован с немалым запасом прочности и хорошо поддается тюнингу. Инженеры на заводе совсем не дураки, но еще больше не дураки маркетологи на этом же заводе — масса примеров когда в один и тот же мотор зашиваются разные калибровки. Живой пример — дизель от VAG второго поколения 2.0 TDI. Данный мотор устанавливался на массу моделей концерна и имел заводскую мощность от 85 лс до 180 лс. На всех этих моторах с завода устанавливались идентичные (по способности держать нагрузку) поршни шатуны, форсунки, тнвд. Отличия были лишь в турбокомпрессорах. На версиях 85-143 лс он был один, на версиях 170 — 177 лс второй, на топовой версии 180 лс третий. Последняя версия устанавливалась на коммерческую технику и обладала двойным наддувом, так называемый BiTurbo. По факту это турбокомпрессор от той же 170 сильной версии, но с промежуточным маленьким нагнетателем, реализованным на том же выпускном коллекторе.
Увеличится ли расход топлива после чип тюнинга?
При спокойной езде и определенных настройках в прошивке немного уменьшиться. При активном педалировании конечно увеличится. При нажатии на педаль водитель просит больше крутящего момента от мотора, больший крутящий момент это большее количество топлива. Все просто. Чудес не бывает.
Развалится ли мотор от плохого чип тюнинга?
Чтобы развалить мотор нужно постараться. В прошивке блока управления масса карт ограничителей: по крутящему моменту, впрыску, давлению, температуре, скорости вращения турбокомпрессора и т. д. Даже безграмотный и непрофессиональный тюнинг быстро не развалит Ваш мотор, если не задраны (или убраны вообще) эти ограничители. Датчик детонации в бензиновом моторе не даст сильно задрать углы опережения зажигания, если конечно в карте не прописаны абсолютно бездумные значения, а датчик температуры выхлопных газов не позволит вам налить безумное количество топлива в дизель, если он не отключен програмно.
Самый злейший враг любого мотора это температура, которая растет с ростом мощности. Методы борьбы с ней на бензиновом и дизельном моторе разные. Если тюнер сделал мощную прошивку, но при этом отпустил температуру на самотек, то мотор рано или поздно умрет. В бензиновом моторе это как правило прогар и оплавления поршней с последующим возможным заклиниванием, в дизеле первым может выйти из строя турбонагнетатель.
Велосипед придуман. Глобальная цель тюнинга турбомотора надуть в него больше воздуха, чтобы налить больше топлива, чтобы получить больше крутящего момента и мощности. Это основной параметр не изменив который на турбомоторе Вы не получите максимального результата.
Но каждый делает тюнинг по разному. Кто то просто выходные значения карт умножает на определенный коэффициент, а кто то полностью переделывает карты, меняя и входные значения по сути создавая карту с нуля. Одни меняют десяток карт и полностью удовлетворяют клиента (наверное больше ценой), другие применяют логический подход ко всем изменениям, затрагивая гораздо больше значений в прошивке
Сокращается ли ресурс мотора после чип тюнинга?
Если постоянно вытягивать из мотора всю его мощность, то сокращается. Незначительно, но сокращается. Но опять же много зависит от самой программы. Если софт качественный, то потери в ресурсе мало заметны, но для создания качественного софта необходимы знания и опыт. Несвоевременное обслуживание стокового мотора гораздо хуже, чем вовремя обслуженный грамотно модифицированный мотор, хозяин которого любит динамичную езду.
Примеры из жизни. Дизель 2.0 TDI CR от VW второго поколения на штатной поршневой легко держит 400 лс и более. Есть немало подобных проектов от специализированных фирм. Для достижения этой мощности конечно нужны существенные денежные затраты для замены тнвд, форсунок, турбокомпрессора, распредвалов. Но в целом запас прочности у этого мотора огромный. Как Вы думаете сильно ему навредит правильный тюнинг уровня stage1 с прибавкой 30-50 лошадиных сил? Уверен, что нет. Сейчас в Украину заехало немало авто из Европы на таких моторах и увидеть там пробег больше 400 тыс км можно очень часто. При этом на моторе с таким пробегом как правило стоит родная турбина и отсутствует расход масла.
Бензиновый мотор 2.0 TSI третей генерации вообще показывает запредельные результаты после относительно бюджетного тюнинга. Не мало машин в стране, которые настроены на 400 и более сил на штатной поршневой. Удобство езды в городе на этом моторе конечно под вопросом, т.к. большая турбина имеет большой турболаг и на малых оборотах мотор слабоват, но сам факт литровой мощности впечатляет.
Какая прибавка мощности после чип тюнинга?
Чтобы увидеть уровень прироста крутящего момента и мощности по Вашему авто, нужно посетить наш сайт. Введя параметры Вы наглядно увидите всю информацию, возможно даже с графиками. Данные цифры сняты с показаний динамометрического стенда после откатки на нем соответствующего автомобиля. Все решения проверены и безопасны.
Если в рубрикаторе Вы не нашли информации по Вашему авто, мы любезно предоставим ее Вам по запросу.
Крайне важно понимать, что большой прирост в производительности не есть единственным показателем высокого качества прошивки. Важно сделать производительный тюнинг с максимальным сохранением заводского ресурса. Также немаловажным критерием качества тюнинга для нас есть комфорт повседневной эксплуатации автомобиля на малом газу, удобство дозирования газа. Это особенно важно для авто с автоматической трансмиссией, т.к. автомат переключает передачи, анализируя количество крутящего момента и положение педали газа.
Зачем отключать системы экологии в дизельном двигателе?
Немало сказано в сети про системы рециркуляции отработавших газов EGR (exhaust gas recirculation) и сажевые фильтры DPF (diesel particulate filter). Если система EGR может встретится и на бензиновом моторе, то DPF устанавливают только на дизели — это понятно из названия системы. Это системы экологии направленные на борьбу с оксидами азота (дизель работает на бедных смесях и в процессе сгорания образуется много оксидов азота) и частичками сажи, которая образуется в процессе сгорания дт.
Большинство блогеров и специалистов сходятся во мнении, что эти системы причиняют вред мотору и посему подлежать удалению. Есть и обратные мнения, но они не выдерживают критики здравого смысла.
Нужно ли их удалять? Это дело лично каждого. Но из опыта скажу, что ни разу не слышал про случай покупки нового сажевого фильтра (цена от 800 евро) после окончательной закупорки заводского. А начавшиеся проблемы с системой EGR владельцы тоже как правило решают кардинально, удалением ее из прошивки (важно сделать это правильно) и демонтажем соответствующих узлов. И если сажевый фильтр причиняет вред мотору только после закупорки, то система EGR с начала жизни мотора подкидывает ему во впуск продукты горения. Что из этого получается к 100 тыс км пробега можно увидеть по многочисленным фото из сети. Этот маслянистый черный налет явно ничего хорошего не сделает для двигателя. Есть мнение, что находясь на впускных клапанах он пересыхает и уже в виде абразивного порошка попадает в камеру сгорания.
Снять максимум мощности с дизеля не удалив с него сажевый фильтр не получится. В отличии от EGR нельзя просто отключить его програмно, требуется также и физический демонтаж. При отключении системы EGR может слегка повысится расход топлива в городе, на моторе 2.0 TDI это порядка 0,3-0,5л / 100км. Связано это с поступление в мотор бОльшего количества воздуха на определенных режимах. Это своего рода некая плата за засорение окружающей следы и сохранение мотора в чистоте. Но обратной стороной медали является чуть лучшая приемистость мотора на сверх малых оборотах
Нужно ли “шить” коробку DSG6 (dq250) на автомобилях VAG?
Разновидностей ее огромное количество, но в большинстве своем ее характеристики и возможности идентичны. Это самый массовый и доступный агрегат, который используют сегодня поклонники VW. Она устанавливается в связке со многими популярными моторами – 2.0 TSI, 2.0 TDI. Коробка способна переваривать момент, значительно больше своего лимита в 350 Nm. Но чтобы грамотно эксплуатировать этот агрегат с моментом выше 430-450 Nm нужно:
— Произвести модификацию ПО коробки с целью повышения прижимной силы фрикционов для способности держать бОльший крутящий момент или же установить комплект фрикционов повышенной производительности. Второй вариант наверное даже предпочтительней, с точки зрения ресурса мехатроника. На всех агрегатах есть програмный лимит в 350-400 Nm. Если его не поднять, то придется перекалибровывать таблицы крутящего момента в прошивке мотора, чтобы обмануть коробку, иначе не получится добиться максимального прироста при тюнинге.
— Грамотно реализовать подачу крутящего момента с низов, настроив определенные карты в прошивке ЭБУ мотора. Это больше касается дизелей, т.к. бензиновые моторы не развивают опасный для коробки крутящий момент на низких оборотах. Многие тюнеры являются просто убийцами сцеплений, делая прошивки на которых уже при 1500 об коробка получает 400 Nm. Если на 1-2-3 передаче это не вызывает особых проблем, то при езде на 5ой и 6ой передачах это сулит губительной вибрацией по всему кузову, исходящей от коробки.
— По желанию можно оптимизировать точки переключения передач, модифицировать скорость включения сцепления на разных режимах, включить функцию «лаунч-контроль» для старта с двух педалей.
Общая информация:
— Коробку передач разрушает не мощность, а крутящий момент. И чем ниже обороты вращения мотора и выше передача, тем меньше должен быть крутящий момент принимаемый коробкой. Смена передачи (например на моторе 2.0 TSI с турбиной уровня K04) для коробки благоприятней на оборотах близко к максимальным, чем на средних, где крутящий момент максимальный и коробка получает пиковую нагрузку. Можно теоретически и на стоковом сцеплении dq250 удержать под 700 Nm, если програмно увеличить давление масла до уровня, где фрикционы не будут буксовать. Но это существенно сократит ресурс мехатроника. Поэтому при тюнинге мотора с моментом более 450 Nm рекомендуется замена фрикционов на более производительные.
— Давление масла в коробке не постоянно, оно меняется в зависимости от подаваемого на коробку крутящего момента. Коробка по CAN шине видит момент, который приходит к ней от мотора, и реагирует согласно своей программы. Нет смысла сжимать фрикционы с максимальным давлением на малых значениях крутящего момента.
— Тюнер прошивки мотора должен знать уровень модификации коробки. Если коробка модифицирована, то для корректной работы авто в целом необходимы правильные модификации ПО ЭБУ мотора. Только полное согласование определенных калибровок в прошивках мотора и коробки обеспечит максимальную производительность, ресурс и комфорт.
Происхождение лошадок: как правильно форсировать атмосферный мотор
Сколько в вашем моторе сил? А какой у него рабочий объем? Если бы все автовладельцы России честно ответили на вопрос, то получилось бы в среднем что-то около 1,6-1,8 литра рабочего объема и 110-120 лошадиных сил. И почти каждый, у кого мощность примерно «средняя», мечтает ее увеличить до… А тут сколько хватает куража и фантазии. Вот в Формуле 1 с такого же объема «снимают» минимум 600 л. с., а Mercedes в прошедшем сезоне говорил об отдаче гибридной силовой установки в 900 л. с. Сколько из них приходится на сам ДВС, не сообщается, но вряд ли меньше 750. А чем вообще отличается форсированный мотор от «обычного», что позволяет ему быть настолько мощнее? В этой части сфокусируемся на атмосферных моторах.
Два слова о мощности
В таком вопросе нельзя без щепотки теории, поэтому позвольте пару слов о природе мощности, чтобы смысл всяких «железных» доработок был понятнее. Подробно на этом вопросе я останавливался в одном из прошлых материалов, а тут лишь обозначу коротко по сути. Мощность для любого двигателя внутреннего сгорания может быть выражена как крутящий момент, умноженный на обороты, с коэффициентом.
Не волнуйтесь, на выходе это все та же работа в единицу времени, просто так куда удобнее оперировать цифрами из технических характеристик машины.
Поэтому очевидно: для увеличения мощности нужно увеличивать крутящий момент и обороты. Ну или один из этих параметров.
На словах задача выглядит просто. Казалось бы, какая разница, 5 тысяч оборотов или 8? На практике зависимость нагрузок на цилиндропоршневую группу от оборотов – квадратичная. Если по-простому, то безоглядно поднимать рабочие обороты нельзя – мотор быстро получит необратимые механические повреждения. Поэтому нужно либо «затачивать» мотор под высокие обороты, либо все-таки идти путем увеличения крутящего момента.
На фото: Koenigsegg Regera, мощность: 1 100 л.с., максимальный крутящий момент: 1 280 Н*м при 4 100 об/мин
Чуть о природе крутящего момента
С ним тоже не так все просто. При поднятии момента нагрузка на поршневую группу растет уже не квадратично, а линейно, но увеличивается нагрузка иначе. Сильнее нагружаются коленчатый вал, шатуны, поршневые пальцы и сам блок цилиндров.
Ну хорошо, будем увеличивать момент осторожно. А что для этого надо сделать? «Вогнать» в мотор больше воздуха для окисления большего количества топлива. Как известно, для сжигания одного килограмма бензина нужно 14,7-15 килограммов воздуха. В пересчете на литры это выглядит куда внушительнее: 1,4 литра бензина против 12 кубометров, или же 12 тысяч литров воздуха. Поэтому-то, как вы понимаете, не так сложно подать в мотор нужное количество бензина, как обеспечить его воздухом.
Поэтому крутящий момент будет зависеть от количества воздуха, подаваемого в цилиндр за такт, а мощность – от того, сколько мотор может переварить в единицу времени.
Выводы напрашиваются сами собой: для форсировки нужно либо увеличивать рабочий объем, либо применить наддув!
Крутящий момент и объем
Так уж получилось, что в отношении почти любого атмосферного двигателя действует эмпирическое правило: 85-100 ньютон-метров приходятся на 1 литр рабочего объема. Моторчик объемом 1,6 литра будет иметь 140-160 Нм, двухлитровый – 180-200. Это фактический предел.
Правило это довольно универсальное и применимое к моторам как давним, так и совсем новым. Мощным и совсем слабеньким. Разве что совсем старые моторы отклоняются от него. Вот МеМЗ-968, мотор от Запорожца, его рабочий объем 1,2 литра, момент – 80 Нм. Но при этом ВАЗ-2101 – те же 1,2 литра, но уже 87 Нм. И это старые карбюраторные двигатели с совершенно ужасными по современным меркам характеристиками системы питания и зажигания!
У современного моторчика Skoda Fabia 1,2 выдает уже 112 Нм. Тойотовский 1ZZ-FE на 1,8 литра объема выдает 171 Нм, а куда более мощный 2ZZ-GE – всего 180 Нм. Мерседесовский М111 2,3 литра выдает 220 Нм, а куда более новый и мощный М272 3,0 – ровно 300 Нм. Экстремально форсированный Honda K20A 2,0 имеет момент 215 Нм – чуть лучше «среднего». Ну и так далее.
Кстати, даже формульные атмосферные моторы 2,4 имели момент в пределах 260 Нм. При оборотах за 18 тысяч этого хватало для получения очень высокой мощности.
Причина столь малого разброса в «форсировании по моменту» именно в том, что он зависит от степени наполнения, площади поршня и хода поршня. Степень наполнения ограничена атмосферным давлением и еще немного можно выжать за счет хорошо проработанной системы впуска. Поэтому сильно поднять крутящий момент без увеличения рабочего объема не только нельзя, этого попросту не нужно.
Вот моторы с турбонаддувом делают, что хотят. Хотите 250 Нм с мотора 1,4? Пожалуйста, двигатель 1,4 TSI EA111 на Skoda Octavia это может. На Fabia RS тот же мотор мощнее, но момент такой же. А на Мерседесах мотор M274 2,0 DE20 AL может иметь как 350 Нм, так и 370. В общем, любые варианты возможны. Турбина наддует столько, сколько выдержит механическая часть мотора.
На фото: двигатель M274, мощность: 245 л.с., крутящий момент: 370 Н*м при 1 300-4 000 об/мин
Главный вывод, который нужно сделать: без наддува нет момента. Даже самые серьезные изменения дадут лишь небольшой прирост. И то в основном на высоких оборотах.
Про форсировку турбомоторов я подробно расскажу в следующей статье. Но если вы противник турбин и все же решились «допилить» свой атмосферный мотор, двинемся дальше. Что такого происходит с мотором, что с атмосферного 1,6 какой-нибудь Fiesta получают 180-220 лошадиных сил без всякого наддува, а мощность скромных двухлитровых с турбонаддувом переваливает за 400 или даже 800 сил? И что придется поменять в вашем совершенно обычном двигателе, чтобы он выдавал хотя бы 180-200 «лошадей»? Глобально вроде бы все понятно: либо «дуть» во имя момента, либо «крутить» во имя оборотов. А что придется менять в конструкции для достижения фантастических результатов?
Работы по «железу»
Даже если мотор остается атмосферным, хлопот немало. Увеличение рабочих оборотов – дело сложное и затратное. В первую очередь заботятся о том, чтобы поршневая группа вообще выдержала нагрузки. Улучшения идут в двух направлениях: увеличивают прочность и вместе с тем снижают массу поршневой группы.
Нам необходимы: кованый коленчатый вал, кованые Н-образные шатуны, Т-образные поршни пониженной высоты, особо прочные болты шатунов. Ну а более производительный маслонасос позволит снизить потери и обеспечить приемлемую прочность. У особенно форсированных двигателей для гонок поршень может остаться всего с двумя поршневыми кольцами для снижения массы, а для снижения потерь на трение их делают минимальной толщины.
Если в ваших планах – обороты свыше 10 тысяч в минуту, шатуны придется делать из титановых сплавов, хотя это не самый лучший материал для деталей двигателя. Несмотря на высокую прочность, его сплавы слишком пластичны, а в ДВС точность изготовления идет на микроны. Очень высокая нагрузка приходится на нижнюю головку шатуна, и потому требования к их шпилькам или болтам очень высоки, и тюнинговые детали стоят крайне дорого именно по этой причине.
Конечно, новой поршневой группой изменения не ограничиваются. Требования к механизму ГРМ тоже растут. С ростом оборотов должна возрастать упругость клапанных пружин, чтобы они успевали возвращать тарелки в закрытое положение. Тут нужно снижать массу клапанов, а заодно и их возможности по теплоотдаче. К тому же с более агрессивными распределительными валами скорость открытия и закрытия клапанов увеличивается, и растет нагрузка на все компоненты механизма. В общем, клапаны обычно заменяют на облегченные и особо прочные. Титановые детали изредка применяют и тут, но чаще в ход идут высокопрочная сталь и металлокерамика.
Ну а дальше вопрос в настройке резонансных явлений на впуске и выпуске мотора с помощью впускного коллектора, выпуска и распредвалов. Разумеется, расширяют «узкие места» в виде дросселя, а то и переходят на многодроссельный впуск, с отдельной заслонкой для каждого цилиндра.
Если действовать по уму, то оптимизации обычно требует также форма каналов в ГБЦ и остальных местах впускного тракта. Для этого мотор «продувают» и ищут точки потери давления – места с повышенным сопротивлением течению воздуха. Процессы доработки впуска на практике ничуть не проще доработки поршневой группы мотора, а при «легком» тюнинге и вовсе съедают основную долю бюджета доработок.
Вот, например, мотор Opel C20XE. Двигатель дорабатывался специалистами Lotus и является типичным примером «двигателя для омологации» – мотора, изначально подготовленного к переделкам самим производителем. Не зря его использовали в WTCC команды Opel, а затем Chevrolet и Lada добрых полтора десятка лет. Его конструкция неплохо переносит форсирование, и потому список необходимых изменений выглядит достаточно скромным.
С мотором изначально менее «прочным» бюджет был бы выше, причем в разы. Стоковый C20XE имеет объем 2,0 литра и мощность 150 л. с. Английские компании набрали большой опыт по подготовке этого двигателя к различным гонкам и существуют так называемые «киты», которые можно купить и установить на свой мотор. Разумеется, двигатель должен быть идеально собран и не иметь значительного износа. Для примера воспользуемся продуктами компании Qedmotorsport.
Любой комплект доработок включает в себя впускной коллектор с индивидуальными дросселями на каждый цилиндр диаметром 45 мм, новый регулятор давления топлива, топливную рампу, новую систему управления двигателем (ECU), двухступенчатый ограничитель максимальных оборотов и поставляется в сборе с комплектом проводки. Система омологирована для применения в автоспорте.
Минимальный уровень доработок гарантирует мощность 190-200 л. с. при установке распределительных валов с большой высотой кулачков и более крепких болтов шатунов. Цена такого комплекта – 1 800 фунтов. Небюджетно, зато все рассчитано не в гараже на коленке, а профессионалами.
Хотите больше? Набор доработок C20XE до 210 л. с. включает в себя замену поршней для работы на более высоких оборотах, разрезные шестерни ГРМ для тонкой настройки фаз и еще более «агрессивные» распределительные валы. Цена такого комплекта уже 2 300 фунтов.
Для получения еще 10 л.с. сверху, с пределом мощности 215-220 л.с., комплект получает новые распредвалы, предназначенные для работы без гидрокомпенсаторов, новые толкатели, новые клапанные пружины. Цена такого комплекта уже 2 550 фунтов.
Топовый комплект, с максимальной мощностью до 245 л.с., включает в себя тот же набор, что и предыдущий, но настроенный на более высокие обороты и нагрузку. Цена – 2 750 фунтов. Готовый же двигатель с сертификатом стенда на 240-260 л.с. имеет цену порядка 3 500-5 000 фунтов, в зависимости от производителя.
Максимальный уровень мощности, который имели заводские гоночные команды с таким мотором, – порядка 280-320 лошадиных сил при неограниченном бюджете.
Другой пример – очень популярный на раллийных Fiesta и Focus мотор 2,0 Duratec. Те же 2 литра и 150 л.с., но более современная конструкция. Для примера возьмем английские доработки Omex Technology Systems.
Мотор с комплектом доработок до мощности в 180 л.с. стоит 5 995 фунтов без учета налога с продаж. В комплект входит новый впускной коллектор с индивидуальными впускными патрубками и дроссельными заслонками, система управления, «злые» распределительные валы, усиленные болты шатунов и выпускная система. Максимальные обороты – 7 800 в минуту, максимальная мощность достигается при 6 500.
Мотор с комплектом доработок до 200 л. с. включает в себя уже доработки ГБЦ и камер сгорания. Цена такого мотора – 6 895 фунтов без учета налогов. Максимальная мощность достигается при 7 000 оборотов.
Максимальный уровень доработки до мощности 260 сил – это кованые поршни для высочайших нагрузок, Н-образные кованые шатуны, более эластичные пружины клапанов и комплект облегчения ГРМ, более производительные форсунки и другие доработки. Максимальные обороты 8 700, максимальная мощность при 8 500 оборотах. Цена такого двигателя уже 11 595 фунтов.
В общем, как видите, правильный «атмосферный тюнинг» – это довольно дорого, сложно, а отдача на выходе не то чтобы ошеломляющая.
Эффект
Даже при небольшом увеличении максимальных оборотов можно существенно прибавить в мощности, если уменьшить падение крутящего момента или даже чуть увеличить его на максимальной скорости вращения.
При сохранении величины крутящего момента за счет его переноса в зону более высоких оборотов можно получить рост мощности на 30-40%. Фактически именно перестройка впуска является залогом высокой мощности атмосферного двигателя, а ограничением здесь выступают возможности поршневой группы.
Предел конструкции
Чем выше степень форсирования атмосферного мотора, тем больше усилий нужно прилагать. Обороты до 7 тысяч не требуют особых усилий, если максимум стокового мотора был на уровне 6 тысяч.
Каждая тысяча оборотов сверх дается дорогой ценой. Все элементы должны становиться легче и прочнее, а это не просто сложно, а очень сложно сочетать. Уже 10 тысяч оборотов для стандартной поршневой группы типичного «квадратного» мотора – недостижимая мечта. Большая часть сильно форсированных двигателей ограничивается оборотами 8 500-9 000 в минуту. Конструкции с особо коротким ходом поршня могут попытаться получить и более высокие обороты. Скажем, малоразмерные мотоциклетные моторы вполне неплохо себя чувствуют на оборотах за 13 тысяч, но форсировать до такой степени «гражданский» автомобильный мотор нереально.
Все ухищрения бесполезны, потери в поршневой группе возрастают слишком быстро. И даже серьезные переделки механизма ГРМ для повышения КПД уже не помогут, хотя для мотоциклетных и гоночных короткоходных есть еще пути. Скажем, есть такая штука как десмодромный клапанный механизм, где не используются пружины – они выдерживают экстремально высокие обороты. Но это дорого и неоправданно – сейчас такой механизм используют только на мотоциклах Ducati, и в основном ради имиджа. А на машинах формулы использовали «пневмопружины» клапанов, позволяющие «играть» упругостью в широких пределах.
Словом, еще раз повторю уже сказанное выше. Серьезно поднять мощность мотора без применения того или иного наддува невозможно. О «наддувном тюнинге» я расскажу во второй части рассказа о форсировке.