ДооборудТюнТрансСред_Конспект лекций_2012

устанавливают остальные элементы и убеждаются, что настройки сохранились или существенно не ухудшились.

Есть еще один прием, позволяющий повысить эффективность выпускной системы. Применяется он в основном в тюнинге, так как при определенных эстетических наклонностях конструктора позволяет создать броский внешний вид автомобиля, когда из-под заднего бампера чуть ли не до крыши подняты выпускные трубы. Идея такой конструкции состоит в том, что при движении за задним срезом автомобиля создается "воздушный мешок", или зона разрежения. Если найти то место, где разрежение максимально, и конец выхлопной трубы поместить в эту точку, то уровень статического давления внутри выпускной системы понизится. Соответственно статический уровень давления у выпускного клапана упадет на ту же величину, а коэффициент наполнения повышается.

Чип-тюнинг В среде любителей тюнинга чип-тюнинг является неким божеством,

благодаря которому без каких-либо конструктивных изменений двигатель получает весомую прибавку в мощности. Даже маститым настройщикам, строящим спортивные моторы, иногда сложно понять, как с двух литрового мотора, изменив только программу управления, можно снять дополнительные 20 л.с.

Чип-тюнинг улучшает динамические характеристики, быстрй азгон автомобиля с места, повышенную максимальную скорость, комфорт вождения.

Основная идея чип-тюнинга двигателей автомобилей заключается в изменении параметров контроллера управления двигателем, чтобы в результате повысить динамические характеристики машины.

Штатная программа, которую устанавливают производители на автомобиль, учитывает многие параметры и их отклонение от нормы, такие как: качество топлива, состояние свечей зажигания, загрязненность инжекторов. Эта программа подходит для многих автовладельцев, активно эксплуатирующих свою машину и занимающихся ее обслуживанием от случая к случаю.

С помощью чип-тюнинга можно уменьшить: токсичность, расход топлива. Наибольший интерес представляют, конечно же, динамические характеристики. Крутящий момент и мощность можно увеличить, используя программу, которая делается для конкретного автомобиля. В этом случае учитывается ряд индивидуальных особенностей автомобиля: пробег, износ, тип коробки передач, даже географический регион и климатические условия. Увеличение мощности и крутящего момента подразумевает, как правило, использование наилучшего топлива А98. Конструктивных изменений не предусмотрено. Все опирается на возможности электронного управления. Эти мероприятия не сказываются на увеличении износа деталей автомобиля.

Программа управления двигателем современного автомобиля содержится в памяти чипа (называемого интегральной схемой),

101

являющегося принадлежностью материнской платы бортового компьютера (блока электронного управления). В свою очередь, интегральная схема содержит в себе большое количество малых микросхем, обладающих собственной памятью. Программируемая память называется PROM (Programmable Read Only Memory) и доступна только для ознакомления. Штатная, заводская программа БЭУ согласована с работой базовых агрегатов автомобиля. Поэтому замена чипа без проведения мероприятий по модернизации других систем и элементов конструкции не даст существенных преимуществ.

Стандартные параметры автомобиля посредством электронной корректировки можно улучшить не более чем на 10 процентов, а более высокий уровень их оптимизирования снижает возможности дальнейшей модернизации. Есть некие моменты, в рамках которых можно маневрировать с помощью чип-тюнинга. Так, с целью иметь адаптацию двигателя к различным видам топлива, к колебанию октанового числа бензина производитель некоторым образом занижает угол опережения зажигания. Разработка серийного двигателя ставит перед собой задачу прежде всего экономии топлива, снижения содержания в выхлопных газах вредных частиц. Напротив, основной тюнингования двигателя является повышение мощности или крутящего момента. Получение дополнительной мощности – совершенно реальная задача, если применять не экономичные, а обогащенные составы топливных смесей. Так, современный серийный двигатель с целью минимизации расхода имеет коэффициент избытка воздуха, равный единице или даже 1.2. Это бедные или сверхбедные смеси. Мы, конечно, можем игнорировать экологию, экономику и сделаем коэффициент альфа (лямбда) в районе 0,85 – будем больше лить топлива и получим обогащенный состав. Однако в режимах, близких к максимальным, стандартная программа, скорее всего, уже настроена на мощностную смесь. У всех программ управления двигателями, как правило, существуют две установки – экономичный и силовой режимы. Разные производители и регулируют их по-разному. Например, если угол открытия дроссельной заслонки до 60%, а обороты до 4000, то это режим экономичный. И серийная программа управляет так, что альфа в районе 1 и угол опережения соответствующий. Мы экономим топливо и не загрязняем окружающую среду. Когда программа понимает, что мы начинаем раскручиваться, заслонка открывается больше чем на 60%, а обороты двигателя повышаются более 4000, она устанавливает нам максимальные режимы. С помощью чип-тюнинга можно поиграть диапазоном от 60% до 30%. Это даст изменение характеристик силового агрегата. На динамике подобные меры, наверняка, скажутся, а вот на максимальные показатели крутящего момента и мощности это вряд ли повлияет. В таком режиме все уже отстроено по верхней границе.

Значительно изменить характеристики автомобиля возможно, только проведя масштабный комплекс мероприятий по усовершенствованию всех систем и перепрограммированию блока электронного управления в

102

соответствии с проведенной модификацией и заданными параметрами. Для повышения мощности необходимо на больших оборотах двигателя опередить момент зажигания топлива. При этом следует использовать бензин с повышенным октановым числом. В спорте, например, используются специальные марки топлива, октановые числа которых превышают 100 единиц. И все равно существует опасность самовоспламенения – детонации, что может привести к разрушению двигателя. Чтобы снизить риски, связанные с колебанием октановых чисел бензина, производитель старается уменьшить угол опережения зажигания. Но это не факт, потому что современные двигатели имеют датчики детонации, которые ее распознают и автоматически отстраивают нужный угол. Теоретически, изменяя программу управления, можно подобраться к самому порогу детонации. Для этого в БЭУ заменяется карта опережения. На устаревших моделях устанавливался ручной корректор с ограниченным диапазоном, но позволяющим регулировать угол опережения зажигания в зависимости от сорта бензина.

Наибольшей же прибавки мощности в основном удается достигнуть путем повышения рабочего давления в цилиндрах, используя специализированные сорта высокооктановых топлив и добавки, активизирующие процессы горения. Но в любом случае требуется перепрограммирование бортового компьютера. Качественное перепрограммирование может осуществить только специалист при наличии соответствующих условий и необходимого для этого оборудования. Электронщик адаптирует программу к внесенным изменениям механической части двигателя. БЭУ регламентирует подачу топлива, устанавливает опережение зажигания и отслеживает работу выхлопной системы, оптимизируя мощность в любом режиме.

Контроль над происходящими процессами, выполнение команд бортового компьютера обеспечивают информационные датчики и соответствующие исполнительные механизмы. Каждый из них выполняет свои определенные функции:

датчик температуры воздуха на впуске информирует БЭУ, а тот регулирует подачу топлива, регулирует опережение и циркуляцию выхлопных газов;

состав рабочей смеси контролирует соответствующий датчик,

внекотором смысле дублируя работу кислородного датчика;

в свою очередь, кислородный датчик, называемый «лямбдазондом», показывает содержание кислорода в выхлопных газах. Его сигнал подается на БЭУ в виде напряжения;

скорость вращения коленчатого вала, смещения отслеживает датчик положения коленчатого вала, выдавая информацию на бортовой компьютер;

датчик положения распределительного вала позиционирует ВМТ-поршня 1-го

103

цилиндра, контролируя подачу топлива;

датчик температуры охлаждающей жидкости контролирует рабочие параметры, на основании которых БЭУ управляет подачей топлива, установкой зажигания и следит за рециркуляцией выхлопных газов;

датчик положения дроссельной заслонки определяет работу холостого хода, средней и полной нагрузок двигателя;

объем поступающего воздуха контролирует датчик расхода

воздуха;

датчик скорости автомобиля выдает на БЭУ соответствующие

показания;

датчик давления паров топливного бака включает и выключает клапан вакуумной системы улавливания паров;

датчик клапана рециркуляции определяет его положение в зависимости от режима работы двигателя;

датчик давления в гидравлическом усилителе рулевого механизма контролирует увеличение оборотов двигателя при маневрировании автомобиля на малом ходу;

датчик оборотов первичного вала актуален для моделей, оснащенных автоматической коробкой переключения передач.

Помимо двигателя бортовой компьютер в состоянии управлять: рулевым гидравлическим усилителем, коробкой переключения передач, АБС, настройкой подвески, регулировать тормозные тяговые усилия и выполнять множество других функций. К исполнительным механизмам относятся:

главное реле системы впрыска включает реле топливного насоса и БЭУ при повороте ключа «пуск»;

форсунки впрыска топлива задействуются поочередно по команде компьютера, в соответствии с порядком работы цилиндров; Ширина импульса – период, необходимый для подачи топлива в цилиндры за цикл, регулируется БЭУ и называется цикловой подачей;

модуль управления зажиганием включает и выключает первичную цепь катушки зажигания; БЭУ определяет степень опережения;

клапан управления холостым ходом подает воздух в обход закрытой дроссельной заслонки или при работе двигателя в режиме холостого хода;

электромагнитный клапан вакуумной системы улавливания паров топлива осуществляет продувку угольного фильтра (адсорбера) по команде БЭУ; Избыточные пары через фильтр, затем коллектор поступают

вцилиндры, где сгорают, смешиваясь с новой порцией топлива;

клапан управления датчиком паров топлива работает по команде бортового компьютера и входит в состав бортовой диагностической системы.

104

В некоторых случаях дополнительно требуется применение периферийных компьютеров. Например, управление «климат - контролем» осуществляется посредством взаимодействия заслонок теплого и холодного воздуха. Таким образом, поддерживается заданная температура в салоне автомобиля.

Задача бортовой диагностической системы - способность БЭУ определять неисправность узлов двигателя, датчиков, исполнительных механизмов и агрегатов. О появлении какой либо неисправности сигнализирует лампочка на панели приборов – CHECK ENGINE (проверь двигатель). В память БЭУ закладывается соответствующий диагностический код. Информацию, содержащуюся в нем, можно извлечь посредством сканирования. О расположении диагностического разъема БЭУ и значении кодов указывается в Руководстве по эксплуатации автомобиля. Там же описывается методика извлечения кодов неисправностей.

Модернизированные двигатели, оснащенные турбо - нагнетателем или впрыском оксида азота, предназначенные для спортивных автомобилей, требуют совершенно иного подхода к регулированию подачи топлива и установки опережения зажигания. Для этого существуют программируемые системы управления и специализированные датчики (таб. 4.1), подключаемые к впускному коллектору, позволяющие отслеживать рабочие процессы. Увеличенный объем воздуха предопределяет большее количество подаваемого в двигатель топлива и, как следствие, значительного изменения угла опережения зажигания. Штатный БЭУ заменяется компьютером, с помощью которого карты впрыска и опережения перенастраиваются. Программное обеспечение компьютера совместимо с Windows, что позволяет использовать обычный ПК.

105

106

107

108

Такими комплексными системами управления двигателем оснащаются динамометрические стенды станций технического обслуживания и пат-доки спортивных команд, на которых возможно моделировать реальные условия гонок. Блок контроля впрыска и опережения позволяет избежать многих ошибок при подготовке автомобиля к соревнованиям.

При настройке двигателя серийного автомобиля в незначительном диапазоне вполне реально увеличить возможности штатного БЭУ, установив дополнительный микропроцессор. При этом сохранятся все стандартные характеристики. Микропроцессор берет на себя функцию управления работой двигателя в специальных режимах. Он совместим с обычным ПК и позволяет корректировать происходящие действия. Имеется возможность сохранения заново созданных карт и подключения их по мере необходимости. Можно заложить в память октановое число, а ему будут соответствовать фазы газораспределения и углы установки опережения зажигания топливной смеси, вплоть до вариантов оснащения мотора наддувом или системой впрыска закиси азота. В любом случае имеется возможность обернуться к исходной точке. Процессы подлежат виртуальному моделированию.

Важнейшей системой модернизации является топливная. Основное требование, которому должны отвечать бензины – стойкость против детонации. Другими словами, бензин на всех режимах работы двигателя обязан нормально воспламеняться от искры зажигания и сгорать в цилиндрах без недопустимо резкого повышения температуры и давления отработанных газов. Если же сгорание приобретет аномальный, напоминающий взрыв характер, то это вызывает прогорание клапанов и прокладки головки блока, разрушение поршней и поршневых колец, а также имеет другие неприятные последствия.

Детонационную стойкость оценивают по величине октанового числа (ОЧ). Чем это число выше, тем более высокой стойкостью против детонации обладает бензин. Значимость величины ОЧ подчеркивается тем, что это единственный из многих параметров, определяющих качество бензина, который указывается в маркировке того или иного сорта данного типа топлива – А-76, АИ-92, АИ-95, АИ-98. Что касается буквенных символов в наименовании сорта бензина, то литера «А» означает

109

автомобильный, «И» – октановое число этого бензина определено по исследовательскому методу. Кроме этого, для определения ОЧ применяется моторный метод: в таком случае литера «И» в маркировке сорта бензина отсутствует.

Не вдаваясь в технические подробности, чем отличаются оба метода друг от друга, заметим, что оценка ОЧ основывается на сравнении бензина со смесью, состоящей из двух углеводородов – изооктана и гептана. Первый из них обладает высокой антидетонационной стойкостью, соответственно, ОЧ изооктана принимается равным 100 единицам. Стойкость против детонации у гептана, напротив, никакая, и его ОЧ равно нулю. Если при испытании выясняется, что антидетонационная стойкость исследуемого бензина равна стойкости смеси, содержащей 76% изооктана и 24% гептана, то октановое число бензина равно 76.

Детонация – давний враг бензиновых двигателей. Долгое время общепринятой во всем мире практикой повышения детонационной стойкости бензинов было введение в их состав присадок на основе тетраэтилсвинца. Однако сегодня использование этилированных бензинов как продуктов, представляющих экологическую опасность и отрицательно влияющих на работу некоторых компонентов современных двигателей (каталитических нейтрализаторов выхлопных газов и лямбда-зондов), во многих странах запрещено, либо выпускаются они в минимальных количествах.

Но детонационную стойкость можно поднять другими добавками. Носителями антидетонационного эффекта являются соединения железа (ферроцен) и марганца (карбонилмарганец). Эти вещества гораздо менее токсичны, чем этилсвинец, не влияют на работоспособность нейтрализатора, но зато имеют свойство оседать на поверхности камеры сгорания, способствуя образованию нагара, и на электродах свечей зажигания, снижая срок их службы в 1,5 – 2 раза. Поэтому Мировая топливная хартия, принятая в 1998 г., поставила под запрет любые металлосодержащие добавки в бензин. Таким образом, у производителей бензинов остался единственный, по сути, способ увеличения детонационной стойкости этого топлива – за счет увеличения содержания в нем легких высокооктановых фракций.

Особенности внутреннего смесеобразования в дизеле и воспламенение горючей смеси не от постороннего источника, как в бензиновых двигателях, а вследствие высокой температуры предварительно сжатого в цилиндрах воздуха предъявляют специфические требования к дизельному топливу. Впрыснутое в камеру сгорания топливо должно воспламеняться без существенной задержки. Если период запаздывания воспламенения окажется большим, то к моменту возгорания смеси основная часть дозы топлива будет уже введена в цилиндр. В результате горючая смесь мгновенно вспыхнет по всему объему камеры сгорания. Хотя дизель проектируется с расчетом такого объемного сгорания топлива с резким, подобным детонации нарастанием давления,

110