ТОПЛИВНАЯ КУХНЯ

Главное правило тюнинга — соблюдение всеобщего баланса систем автомобиля. При настройке и улучшении производительности одного элемента системы, как правило, требуют вмешательства зависящие от него другие элементы: подняли давление наддува, увеличьте количество поступающего в двигатель топлива, чтобы не обеднить смесь; нарастили 400-500 л.с. сверх стока, доработайте поршневую систему, чтобы та не расплавилась от огромных температур и не пострадала от бешеных ударных нагрузок. Прежде чем приближаться к автомобилю с благими намерениями усовершенствовать его заводскую сущность, это правило о соблюдении баланса нужно нарисовать большими красными буквами на стенках и потолке гаража: иначе и собственный труд, и немалые финансовые средства пойдут по ветру. И уж коль скоро мы начали разговор о тюнинге систем впуска и выпуска, то продолжить его стоит закономерной модернизацией системы подачи топлива и оптимизацией зажигания.

Система впрыска

Для человека, малосведущего в вопросах тюнинга, связь между впуском и впрыском покажется весьма отдаленной: как правило, тратиться на установку какой-то дополнительной электроники, следящей за подачей топлива (в частности, его количества), народ тюнингующий не хочет. А зря. Если система впуска подверглась форсировке, которая при этом оказалась еще и успешной, то количество поступающего в двигатель воздуха резко возросло. Как известно, максимально эффективная работа мотора достигается при сгорании определенного количества строго сбалансированной смеси, соотношение топлива и воздуха в которой в теории определено как 15:1 (15 г воздуха на 1 г топлива). На практике же это соотношение близко к значениям 13:1. Если количество воздуха, составляющего смесь, станет больше, а топлива — останется прежним, то смесь получится обедненной, что не только не даст никакого эффекта от всех модификаций впуска, но и может оказать негативное воздействие. Обусловлен этот негатив, прежде всего, свойствами воздуха: при сгорании бедной смеси температура в цилиндре растет, как следствие — падает КПД мотора. А вместе с температурой растет и угроза детонации, последствия от которой могут оказаться куда печальнее, чем просто «тупость» машины. Вывод: вместе с увеличением количества воздуха, нужно увеличить и количество топлива. Правда, здесь можно сделать некоторое отступление от норм: при тюнинге допускается, чтобы горючая смесь была несколько богаче топливом, чем положено по стандартной пропорции. Но переусердствовать тоже нельзя, иначе топливо в цилиндре просто не сгорит, увеличится расход бензина.

За качество образующейся воздушно-топливной смеси в стандартном автомобиле отвечает компьютер. Регулировка соотношения компонентов осуществляется, как правило, методом измерения A/F (Air/Fuel) — устройство с экраном, отслеживающее соотношение компонентов воздушно-топливной смеси. Компьютер получает сигнал от специального устройства, считывающего количество воздуха, которое поступает в двигатель — Air-Flow (может быть нескольких типов). В соответствии с полученными данными компьютер определяет количество испускаемого инжекторами топлива. Это количество должно отвечать качеству топливно-воздушной смеси, установленному заводом-производителем.

Отрегулировать подачу топлива можно тремя способами: 1) чип-тюнингом, т.е. перенастройкой программы блока управления двигателем под конкретного водителя; 2) заменой штатного компьютера на более прогрессивный; 3) установкой топливного контроллера. Впрочем, два первых понятия тесно между собой перекликаются, но мы их разграничим, т.к. перепрограммирование штатного компьютера и полное его удаление и замена на новый — это все-таки две разные вещи. О чип-тюнинге мы поговорим чуть позже, сейчас же сделаем акцент на более распространенный вариант тюнинга — замену штатного компьютера на более прогрессивный, способный корректировать стандартные показатели в сторону увеличения производительности, или установку топливного контроллера.

Что представляет из себя процессор — более или менее понятно. Если рассматривать регулировку соотношения компонентов воздушно-топливной смеси, то, не слишком вдаваясь в подробности, можно сказать, что процессор получает со штатного датчика сигнал о количестве поступающего в двигатель воздуха. В соответствии с этими данными процессор направляет сигнал на инжекторы, «заставляя» их испускать строго определенное количество топлива, необходимое для образования качественной рабочей смеси. Топливный контроллер — это устройство, устанавливающееся в штатную проводку между датчиком, считывающим показания о количестве поступающего воздуха, и процессором и позволяющее изменять сигнал датчика-расходомера/давления воздуха во впускном коллекторе. Грубо говоря, топливный контроллер изменяет сигнал со штатного датчика, увеличивая показания о количестве поступающего воздуха. Процессор, получая эти данные, направляет измененный сигнал на инжекторы, увеличивая подачу топлива. Грубо говоря, топливный контроллер — это устройство, «обманывающее» процессор и способное сделать смесь немного богаче.

Так или иначе, но в данном случае мы имеем дело с электроникой. Здесь как и при рассмотрении каких-либо механических деталей для тюнинга приоритет отдается маркам HKS, A’PEXi и Blitz. Большинство тюнингеров предпочитает электронику A’PEXi, хотя продукция других вышеперечисленных брендов не имеет от нее каких-либо кардинальных отличий, выбор марки зависит исключительно от желаний покупателя. У HKS особой популярностью пользуется так называемый F-con — компьютер, который способен изменять, отключать и настраивать практически все параметры мотора: опережение зажигания, ограничитель оборотов двигателя, холодный запуск, объем воздуха, циклы инжекторов, топливное обогащение, температура охлаждающей жидкости, сигнал датчика детонации, сигнал лямбда-сенсора и т.д. То есть осуществлять все те функции, которые ранее выполнял штатный процессор. Это устройство особенно полезно потому, что способно регулировать соотношение компонентов воздушно-топливной смеси в зависимости от сигнала с эйр-флоу-метра, даже если данные о количестве поступающего в двигатель воздуха будут неверными, а также позволяет менять различные настройки прямо из салона автомобиля. Идентичной моделью у A’PEXi является программируемый блок Power FC. Любые подобные компьютеры представляют собой полноценную замену штатного процессора.

Теперь же рассмотрим подробнее ассортимент топливных контроллеров, установка которых не требует замены процессора. Все нижеперечисленные устройства вне зависимости от своих функций будут относиться к бренду A’PEXi, т.к. электронике именно этой фирмы часто отдается предпочтение.

S-AFC (Super Air Flow Converter). Устройство представляет собой контрейлерный, т.е. вживляемый в штатную проводку, топливный контроллер. S-AFC — это уже второе поколение топливных компьютеров, позволяющих настраивать воздушно-топливное соотношение, изменяя сигнал датчика-расходомера/давления во впускном коллекторе. На машинах, оснащенных датчиком расходомера типа «горячая проволока», это устройство дает возможность корректировать показания датчика при торможении двигателем, что позволяет избежать проблем глохнущего двигателя и неравномерного холостого хода. При установке данного топливного контроллера создается график топливного обогащения, который задается водителем на 8 позициях с частотой шага 500 об./мин. S-AFC отслеживает такие данные, как объем воздушного потока, давление наддува или вакуум во впускном коллекторе, частота оборотов двигателя, положение дроссельной заслонки, процентная коррекция воздушного потока.

S-AFC II (Super Air Flow Converter II ) — контрейлерный топливный контроллер, у которого в отличие от вышеописанного график топливного обогащения задается на 12 позициях с шагом в 200 об./мин. Ко всем вышеперечисленным функциям добавились монитор детонации, функции предупреждения, а также блокировка настроек для защиты их от нежелательного изменения — требует ввода пароля.

V-AFC (VTEC Air Flow Converter) — контрейлерный топливный контроллер, обладающий помимо прочего функцией управления режимами VTEC. В данном случае функция коррекции топлива позволяет осуществлять установки по положению дроссельной заслонки, учитывая при этом активизацию системы VTEC, момент включения и выключения которой при разгоне и торможении двигателя также задается с помощью устройства. Графики топливного обогащения задаются уже на 16 позициях с шагом в 100 об./мин. V-AFC отслеживает положение дроссельной заслонки, давление во впускном коллекторе, процентную коррекцию воздушного потока, а также выходные показатели соленоида VTEC как блока управления двигателем, так и V-AFC.

Говорить обо всех разновидностях топливных контроллеров сейчас было бы бессмысленно, при выборе их стоит опираться исключительно на необходимость тех или иных функций, которыми обладает устройство, на надежность техники, а также на ее стоимость, тем более, что она немаленькая — от $200 б/у и 400 новый. Стоимость процессоров может колебаться от 700$ до 1500$.

К тюнингу топливной системы можно отнести и такие процедуры, как поднятие давления насоса в топливной рейке, замена топливного насоса, замена форсунок на форсунки большего размера, либо установка дополнительных форсунок и др. Но об этом мы поговорим подробнее при описании тюнинга турбированных автомобилей. При тюнинге автомобилей с атмосферными двигателями осуществление этих процессов встречается не так часто: необходимость установки, допустим, форсунки большего размера возникает, как правило, тогда, когда количество поступаемого в двигатель воздуха резко и сильно увеличивается, что достигается в основном поднятием давления наддува во впускном коллекторе, либо заменой турбины на турбину большей производительности. При тюнинге же впуска атмосферного двигателя увеличить количество воздуха настолько, чтобы потребовалась замена форсунки, практически невозможно, либо встречается очень редко и при любительском, «гражданском» тюнинге не используется. Хотя и здесь эта манипуляция может потребоваться, если, предположим, сместить ограничитель оборотов двигателя. Тогда на больших оборотах штатные форсунки просто не сумеют подать необходимое количество воздуха.

Система зажигания

Еще одним часто встречающимся вариантом легкого тюнинга можно считать модернизацию системы зажигания, которую осуществляют даже раньше, чем тюнинг впуска или выпуска. Начиная разговор о тюнинге зажигания, сразу стоит сделать акцент на то, что большого улучшения показателей производительности машины ждать не стоит. Все, что можно сделать в данном случае — это оптимизировать процесс воспламенения горючей смеси. Прирост мощности, конечно, будет, но для человека он, как правило, практически неощутим.

Горение в двигателе протекает следующим образом: поршень приближается к верхней мертвой точке, воздушно-топливная смесь в камере сгорания сжата. В определенный момент между электродами свечи возникает искра, образуя в этом месте первичный очаг воспламенения, объем которого равен нескольким кубическим миллиметрам. От первичного очага ровный, ламинарный фронт пламени начинает распространяться на окружающую рабочую смесь с относительно небольшой скоростью, которая по мере удаления от первичного очага начинает возрастать, т.к. сгоревшие газы, оставшиеся за фронтом, имеют очень большую температуру (порядка 2000 градусов по шкале Кельвина) и в соответствии с законами физики начинают расширяться. Достигнув турбулентной зоны рабочей смеси в центре камеры сгорания, фронт начинает дробиться и приобретает структуру, когда участки горения чередуются со свежей смесью и продуктами сгорания. Толщина такого слоя достигает нескольких сантиметров. Скорость турбулентного пламени пропорционально зависит от скорости движения поршня. Когда пламя проходит через всю камеру сгорания, горение в ней прекращается, и горячие отработавшие газы начинают расширяться, двигая поршень, т.е. совершают полезную работу. Отдача мощности будет тем больше, чем выше будет давление и температура этих газов.

На процесс горения влияют такие факторы, как качество бензина, который кроме стойкости к детонации, определяющейся его октановым числом, должен еще и не иметь излишней склонности к самовоспламенению, калильному зажиганию и нагарообразованию. Имеет значение и состав воздушно-топливной смеси, который мы обсуждали выше. Сюда же можно отнести отклонение угла опережения зажигания и свечи. При тюнинге акцент делается на два последних фактора. К этой же опере можно отнести замену штатных проводов на экранизированные.

Для начала поговорим о времени зажигания: безусловно, что при оптимальном времени зажигания воздушно-топливной смеси произойдет ее полное и качественное возгорание, что даст наибольшую силу взрыва и выходную мощность. Варианта может быть два: сделать время зажигания поздним или ранним. Вообще, при тюнинге практикуется выставление чуть более раннего зажигания — воспламенение рабочей смеси в этом случае будет проходить с небольшим опережением, и выходная мощность возрастет. Но переусердствовать нельзя: вместе с этим растет и угроза перегрева деталей в камере сгорания, что ведет к нежелательным последствиям. Слишком позднее зажигание предотвращает преждевременный «летальный» исход, но и уменьшает выходную мощность. Управление углом опережения зажигания осуществляется все тем же компьютером. Искусственно его изменить можно либо с помощью устройств типа F-con или Power FC, или установить устройство типа SUPER ITC от A’PEXi — контроллер управления опережением зажигания. Показатели угла зажигания устанавливаются в нескольких позициях в пределах оборотов двигателя.

Выбор свечей зажигания — проблема, которая в наш век активного развития технологий, стала просто глобальной. И не потому что выбора нет, а потому что он слишком большой. При тюнинге выбор свечей должен зависеть от нескольких параметров: температура искры, начальный очаг воспламенения (он же искровой промежуток, он же зазор) и др.

Единственное, что знает человек, не сведущий в этом вопросе, — «спортивные» свечи должны быть дорогими. Часто покупаются люди на уверения продавцов о том, что лучше многоэлектродных свечей не найти. В аспекте тюнинга это не совсем так: сгорание тем лучше, чем больше начальный очаг воспламенения, т.е. искровой промежуток. К сожалению, многоэлектродные свечи не всегда отвечают этому параметру, особенно если электроды слишком большие: начальный фронт пламени ограничивается поверхностью боковых электродов. Соответственно, чем меньше количество боковых электродов и их размер, тем меньше они ограничивают начальный фронт пламени. Поэтому при выборе свечей обязательно стоит обращать внимание на размер искрового зазора, который, впрочем и на многоэлектродных свечах может быть не самым маленьким: чем он больше (в разумных пределах), тем больше будет начальный очаг воспламенения. Основное же преимущество многоэлектродных свечей зажигания перед одноэлектродными заключается в их ресурсе: искра независимо от количества электродов всегда пойдет только на тот, где меньшее сопротивление. А оно каждый раз разное, и поэтому искра поочередно прожигает все электроды. Но даже если это не так, и искра будет «грызть» только один электрод, то его ресурс со временем исчерпается и она перейдет на другой, тем самым увеличивая ресурс работы свечи.

Еще один немаловажный фактор — температура искры, которую легко можно определить по ее цвету (естественно, с определенной долей относительности). Этот аспект особенно важен, т.к. скорость сгорания смеси зависит от квадрата температуры искры. Так называемая холодная искра имеет красные оттенки, а горячая, наиболее интересная для тюнингера — бело-синие. Хотя данные о температуре искры должны наблюдаться и на упаковке.

Еще один параметр — это калильное число, т.е. степень подогрева свечи в числовом отображении. Свечи с меньшим калильным числом относятся к низконагреваемым, с высоким — к высоконагреваемым. Разница заключается в том, что низконагреваемые свечи обладают лучшей способностью к воспламенению при собственной низкой температуре, высоконагреваемые же свечи в этом случае могут вызвать детонацию. Но свечи с высоким калильным числом при собственной высокой температуре обладают лучшей воспламеняющей способностью, в то время как низконагреваемые могут вызвать калильное зажигание. Именно поэтому, когда был осуществлен тюнинг автомобиля, в результате которого температура в камере сгорания повысилась, а соответственно увеличился и нагрев ее деталей, рекомендуется установка свечей с высоким калильным числом.

При тюнинге предпочтение отдается, как правило, иридиевым свечам, которые обладают и хорошей искрой, и тонкими электродами, и относительной долговечностью. Марки самые разнообразные: все та же пресловутая HKS или, допустим, японская NGK.