«Мне предложили такую прошивку блока управления двигателем, с которой его мощность увеличится, а расход топлива, напротив, упадет. Но возможно ли это?»

Это было бы просто здорово – увеличить мощность, заодно снизить расход топлива, и всё за сущие копейки! Перепрограммировать блок куда дешевле, чем изменить конструкцию двигателя. Впрочем, прогресс не стоит на месте – моторы, скажем, десятилетней давности заметно менее эффективны, чем современные. Поэтому не будем сразу отрицать столь чудесное «ноу-хау», а дослушаем сказку до конца.

ГОРЮЧЕЕ И ВОЗДУХ РАВНОПРАВНЫ

Что горит в цилиндрах двигателя – бензин, газ, солярка? Верно, но горит не само по себе: для процесса нужен еще и окислитель – кислород воздуха. Термин «топливо» сложнее. Когда-то ракетчики, опасаясь путаницы, назвали так пару компонентов – горючее и окислитель, смешиваемые в камере сгорания. Говоря по-ракетному, наше топливо – это рабочая смесь, сгорающая в цилиндрах, в которой горючее и кислород воздуха равноправны.
О какой смеси речь? Для самых распространенных, простых моторов в большинстве режимов это стехиометрическая смесь: соотношение расходуемых масс воздуха и бензина около 14,7:1 (такова заводская прошивка блока управления двигателем). С нею бензин сгорает полностью, мощность и экономичность достаточные, процентные доли СО, СН и О2 в отработавших газах минимальные, нейтрализатор работает в оптимальном режиме, с экологией порядок. Но в отдельных режимах возможны отступления от стехиометрии – так, заметив начавшееся торможение двигателем, контроллер либо сильно обедняет смесь, либо вовсе отключает подачу бензина. Желание водителя выжать максимальную мощность контроллер тоже поймет. При полностью открытой дроссельной заслонке и высоких оборотах он игнорирует сигнал датчика кислорода и добавляет к смеси еще 10–15% бензина. Обогащенная смесь с соотношением воздуха и бензина около 12:1 дает некоторый прирост мощности. Но не слишком впечатляющий (рис. 1).
Максимальной мощностью, когда газ в полу, большинство из нас пользуется крайне редко. Зато постоянно ездим на частичных режимах – и тут смесь обязательно стехиометрическая. В переходных режимах, в моменты открытия дросселя, заводская прошивка следит и за тем, чтобы не было обеднения смеси и провалов мощности. При необходимости добавляет немного бензина – и сохраняет стехиометрию. А вот обогащенная (мощностная) смесь в таких режимах запрещена – токсичному выхлопу дорога закрыта. Но у нас об экологии всерьез заботятся, похоже, только на бумаге. Если талон техосмотра каким-то образом появился на ветровом стекле, индульгенция получена. Оттого-то в час пик на дороге не продохнуть. И если вы видите дымящую машину, значит, ее хозяин попросту купил документ. Черный дым – чрезмерное обогащение смеси, сизый – убитая поршневая и т. д. Но это к слову. Нас же сегодня интересует мощностная составляющая рабочего процесса.

СВОБОДНОЕ ДЫХАНИЕ

Далекий от науки крестьянин и тот ухаживал за своей печкой. Забьется дымоход – нет тяги, дрова не горят, в избе дым. В двигателе происходят, в сущности, похожие процессы. Подачу воздуха в цилиндры могут снизить забитый пылью воздушный фильтр, заросшие нагаром клапаны, оплавленные соты нейтрализатора, смятая выхлопная труба и т. п. Газовый поток, начиная от входа в двигатель и до среза выхлопной трубы, неразрывен – сколько воздуха и бензина вошло, столько в виде отработавших газов и выйдет. Поэтому узкость в любом месте ухудшает продувку цилиндров и их наполнение свежей смесью.
Так можно ли поднять мощность двигателя, лишь увеличив подачу горючего, но не вмешиваясь в конструкцию, то есть не изменяя фазы газораспределения, время-сечение клапанов и другие условия наполнения цилиндров и очистки их от отработавших газов? Давайте вспомним о внешних скоростных характеристиках, получаемых при полностью открытом дросселе. О неразрывности потока и требованиях к составу смеси уже сказано – значит, при максимальной мощности расход воздуха тоже должен быть максимальным! При неизменности конструкции мотора и его систем он просто не может всосать еще больше воздуха, ведь размеры каналов, патрубков, труб, клапанов, фазы газораспределения и т. д. остались прежними. Максимум крутящего момента M (рис. 2) достигается при оборотах n1, на которых среднее давление цикла наибольшее, – то есть при наилучшем наполнении цилиндров. С ростом оборотов наполнение начинает ухудшаться, крутящий момент двигателя снижается. Но секундный расход воздуха все еще растет, хотя и медленнее, поэтому растет и мощность: N = M.n/9549 (N – в кВт, М – в Н.м, n – в об/мин). При оборотах n2 момент падает уже быстрее, чем растут обороты, и мощность, пройдя пик, начинает снижаться. Наполнение цилиндров все хуже, расход воздуха падает. Как же увели­чить его?
Можно, например, использовать наддув. Но это сложно и дорого, а главное – это совсем иной масштаб, нежели перепрошивка блока управления. Безнаддувные методы увеличения расхода воздуха тоже непросты. В идеале газовоздушный тракт нужно избавить от всех узких мест! Особенно сложны операции с головкой цилиндров, клапанами и т. д. Частные меры вроде «фильтра нулевого сопротивления» дают немного – вроде чистки русла реки только возле пристани, тогда как нужен глубокий фарватер. Иначе говоря, либо все переделываем по-крупному, либо не мешаем машине работать!
Так как же насчет обещаний некоторых диагностов? Электроника простых моторов, на которых нет управления фазами газо­распределения или геометрией систем впуска и выпуска, влияет лишь на дозирование бензина – расход воздуха не в ее власти. Поэтому мощность можно немного поднять, лишь обогатив смесь и увеличив расход горючего. При этом вырастет удельный расход бензина, то есть лишние «лошади» будут куда прожорливей штатных. И всё в ущерб экологии. Если и это не аргумент, напомним: такой тюнинг приведет к скорому разрушению нейтрализатора. Не лучше ли сразу купить более мощный автомобиль?