Качество наших автомобилей и двигателей всегда оставляло множество возможностей по их доработке. Причем это был даже не обязательно тюнинг. Банальная переборка могла дать неплохие результаты. Но сколько раз на дороге приходилось удивляться, что старая иномарка с таким же по объему двигателем едет гораздо резвее наших новых "ладушек" и "волжанок". Иномарки также являются объектом для тюнинга и у нас и на западе, но в последнее время наметилась очень интересная тенденция. С каждым годом, появляется все больше машин, которым тюнинг, в принципе, не к чему. Речь идет, конечно, не о внешнем виде, а о техническом оснащении. Двигатели становятся столь совершенными, что их доводка, зачастую сводится к банальному чипованию, изменению параметров наддува и другим незначительным доработкам. А с некоторых автомобилей достаточно лишь снять ограничения в блоке управления, чтобы несколько добавить машине норову. Тому есть определенные предпосылки. Западная промышленность всегда очень внимательно следила за успехами специалистов по тюнингу, своих спортивных подразделений и, разумеется, конкурентов. И, поскольку результаты, которых добиваются тюнинговые мастерские, вполне очевидны и понятны, и спрос на эти работы существует, многие наработки плавно переносились на конвейер. Разумеется, все новинки тщательно изучаются, тестируются, оптимизируются под массовое производство и подвергаются некоторой корректировке. И поскольку массовое производство обеспечивает при неплохом качестве лучшую себестоимость (во всяком случае, на западе), такие моторы начинают отбирать хлеб у тюнинговых мастерских.
Смесеобразование
Начнем по порядку - приготовление горючей смеси. Это процесс за последние годы претерпел самую серьезную модернизацию. Карбюраторы, которые верой и правдой служили долгие годы, на современных автомобилях практически полностью вытеснены впрыском. Но и сам он также меняется. От первых сложных и где-то даже неуклюжих механических систем производители перешли к электронным форсункам. Были попытки усовершенствовать карбюратор, появлялись моновпрысковые устройства (аналог карбюратора с одной, единственной форсункой). Но сегодня уже не эти устройства, а системы непосредственного впрыска начинают выходить на первый план эволюции двигателя внутреннего сгорания. В качестве примера можно привести двигатель AUDI 2,0 FSI. Использованная в нем технология непосредственного впрыска позволила поднять мощность 2-литрового двигателя до 150 л.с., а крутящий момент до 200 Нм (причем в диапазоне 3250 - 4250 об/мин). Кроме того, технология FSI (Fuel Stratified Injection) позволила задействовать еще ряд дополнительных возможностей, основная из которых - способность осуществлять два, принципиально разных способа смесеобразования: гомогенный и послойный. Гомогенный - стандартный тип смеси для всех двигателей. Топливо впрыскивается одновременно с подачей воздуха в фазе впуска, и камера сгорания наполняется равномерной, гомогенной смесью. Но при непосредственном впрыске наблюдается еще и такой эффект: поскольку испарение топлива происходит не во впускном коллекторе (как при обычном распределенном впрыске), а непосредственно в цилиндре, тепло, необходимое на совершение этого процесса снижает общую температуру рабочей смеси, что повышает ее стойкость к детонации. Это позволяет несколько повысить степень сжатия (у двигателя 2,0 FSI - 11,5:1) и, следовательно, повысить КПД двигателя.
Послойная или стратифицированная смесь призвана значительно снизить расход топлива на малых и средних оборотах двигателя. Это достигается сужением воздушного потока во впускном коллекторе и особой формой поршня. При этом топливо впрыскивается лишь в конце фазы сжатия и, благодаря особой форме дна поршня, смесь позиционируется непосредственно около свечи зажигания. Получается, что облако горючей смеси окружено воздухом, который являясь своеобразной защитой для поршня и стенок цилиндра, в некоторой степени предотвращает их перегрев, что особенно часто случается именно на малых оборотах. Разумеется, такой подход к смесеобразованию не только сокращает потребление топлива, но и значительно уменьшает вредные выбросы. Что еще можно отметить, это появившуюся в последнее время тенденцию к отказу от тросового привода газа и оснащению автомобилей системами ETC (Electronic Throttle Control - электронное управление дроссельной заслонкой). Таким образом, человек, со всеми своими недостатками, практически исключается из процесса управления двигателем, а всем заведует умный компьютер. Тюнинговые мастерские предлагают более кардинальный способ - установку нескольких карбюраторов. Этот подход позволяет, грубо говоря, накачать больше топлива в цилиндры, чем поднять мощность двигателя. Правда, такой прием не предлагает аналогичной гибкости автоматических регулировок (как непосредственный впрыск) и настройка этой системы довольно сложна и кропотлива. Но особенно серьезное отличие в расходе топлива. Если непосредственный впрыск способствует серьезной экономии, то шеренга карбюраторов будет "кушать" очень много бензина. При форсировании впрысковых моторов, иногда, меняют форсунки на более производительные или устанавливают второй их ряд. Первый вариант проще т.к. нет нужды сильно влезать в конструкцию двигателя, но все равно это влечет за собой серьезное увеличение расхода топлива. Процедуру настройки системы впрыска часто сопровождает так называемый чип-тюнинг или прошивка процессора. Меняя алгоритм работы системы питания в управляющей микросхеме, конкретный мотор настраивается на максимальную мощность, экономичность или что другое по желанию владельца. Также нужно вспомнить и о "дыхании" двигателя. В тюнинге часто можно встретить воздушные фильтры пониженного сопротивления (такие широко используются в автоспорте). Их установка дает дополнительную прибавку мощности.
Впускной тракт
Теперь переходим к железу - самой излюбленной темы всех тюнингеров. Начнем также с начала: расширение, выравнивание и полировка впускных каналов. Там же и притирка клапанов. Стоит ли говорить, что в современных двигателях этот вопрос не стоит столь остро как раньше. Все изначально делается качественно и точно. На некоторых современных моторах можно встретить особые впускные каналы, способствующие завихрению и дополнительному разгону рабочей смеси или воздуха. Такие ухищрения помогают лучше перемешать смесь и полнее наполнить цилиндры. В качестве примера можно привести двигатели новой "пятерки" BMW. В моторах 520i и 530i засасываемый в цилиндры воздух подводится к впускным клапанам через специальные вихревые каналы. Они способствуют увеличению скорости потока смеси на малых оборотах и при невысокой нагрузке, чем достигается лучшее смесеобразование, позволяющее производить более позднее зажигание, что благотворно сказывается на снижении расхода топлива и токсичности отработавших газов.
Также, у многих производителей можно встретить впускные коллектора с изменяемой длинной. Эта штука позволяет получить высокий момент на низких оборотах увеличив длину впускного коллектора, а на высоких уменьшив ее. В качестве примера можно привести конструкцию, используемую на двигателе V8 от BMW. Учитывая довольно значительные габариты, этот элемент стараются изготовить из легких сплавов (у BMW, к примеру, - магниевые). Тюнингеры, в качестве аналога, предлагают оснастить автомобиль рессивером, но эта штука является довольно слабой заменой описанному выше впускному коллектору, хотя определенный результат получить можно.
ГРМ
Раньше имели место работы по увеличению диаметра клапана, но с появлением многоклапанных технологий этот вопрос уже не столь актуален. Большинство современных двигателей имеют 3 клапана, 4 клапана, круче всего конечно 5 клапанов (в мототехнике можно встретить и 8 клапанов на цилиндр). В качестве примера стоит упомянуть пятиклапанную серию двигателей AUDI. Компании удалось разместить в головке 5 каналов и использовать 3 клапана на впуск и 2 на выпуск. Этот прием способствует лучшему наполнению цилиндров горючей смесью, повышая мощность двигателя. Нельзя не упомянуть от том, что тюнинговые мастерские иногда дорабатывают сами клапана. Для того, чтобы увеличить обороты двигателя клапана делают легче (чаще всего растачивая, реже используя иные материалы). Такие клапана вкупе с более сильными пружинами способствуют более четкой работе всего ГРМ. Производители на это отвечают своими разработками. Так компания Daimler-Chrysler разрабатывает керамические клапана, которые более чем в 2 раза легче обычных. А в серии на некоторых дорогих автомобилях можно встретить титановые клапана. Далее идет привод клапанов, а именно о распредвал. Раньше распредвалы располагали рядом с коленвалом с приводом через шестерню. Далее шли длинные штанги к расположенным вверху толкателям, которые уже воздействовали на клапана. Затем разработчики перешли к верхним распредвалам с цепным или ременным приводом от коленвала. Тюнинг предполагает ряд усовершенствований для этих элементов. Как правило, можно встретить следующий набор: "горбатый вал" и разрезную шестерню. "Горбатый вал" представляет распредвал с измененной геометрией кулачков. Их делают с такой целью, чтобы увеличить подъем и длительность открытия клапана. Это позволяет лучше вентилировать цилиндры и более полно заполнять их горючей смесью. Разрезные шестерни привода одного или нескольких распердвалов применяют для того, чтобы более точно настроить фазы газораспределения.
Но и производители на месте не стоят. Уже на многих автомобилях двигатели оснащены системой VVT (Variable Valve Timing), позволяющей регулировать момент открытия и закрытия клапанов, что дает очень высокую гибкость мотора на различных режимах, экономичность и малую токсичность при общем увеличении мощности. Возможность гибкой регулировки в системе газораспределения способна добавить двигателю (на примере нового мотора 2004 GM 3.6L Global V6 Engine) около 20% мощности и 13% крутящего момента в сравнении с обычным двигателем. А, учитывая, что высокий крутящий момент становится доступным в большем диапазоне оборотов, общее его увеличение достигает 24%. А еще одна система VVT (но уже Variable Valve Train) позволяет автоматически регулировать высоту поднятия клапанов. В качестве примера можно привести систему VALVETRONIC, устанавливаемую на двигателях BMW. В уже упомянутом двигателе от компании GM применяется специальное покрытие кулачков, изолирующее их от вибрации, возникающей в процессе сгорания горючей смеси в цилиндрах, и способствующее снижению износа всего механизма. Конструкция толкателей также претерпевает изменения. Повсеместно появились гидротолкатели, автоматически регулирующие зазоры в клапанном механизме. Но еще круче роликовые толкатели, которые позволяют не только значительно снизить износ, но и добавить мощности двигателю, поскольку высвобождается энергия, затрачиваемая на преодоление сил трения между кулачком и толкателем. Причем такие толкатели существуют и чисто механические и с гидрокомпенсаторами. Нельзя не упомянуть и совсем фантастическую разработку компании BMW по электромеханическому приводу клапанов. Такой привод, когда (или, скорее, если) он будет доведен до серийного образца, позволит полностью отказаться от распредвалов, их привода, сложных систем регулирования описанных выше и т.д. Открывать и закрывать клапана будут специальные электромагнитные соленоиды, а регулировать все это электроника. Разумеется, инженерам приходится решать множество вопросов: скорость срабатывания, необходимая мощность, охлаждение магнитных катушек и т.д. Но, есть надежда, что рано или поздно все проблемы будут разрешены и такие двигатели появятся.