Чип-тюнинг для многих (часть первая)

Чип-тюнинг
Для всех, кто интересуется данным вопросом и хочет поглубже в нём разобраться.
Тюнинг автомобиля включает в себя множество аспектов — от изменения дизайна, интерьера салона, внешнего вида кузова, внесения конструктивных изменений в подвеску и силовые агрегаты, до изменения программного обеспечения автомобиля. В этой статье хочу подробнее остановиться на последнем аспекте:
Программный тюнинг для увеличения мощности двигателя (Tuning for Power).
Этому вопросу уже более 20 лет, с тех пор как появилась возможность программного изменения заводских калибровок, энтузиасты автоспорта и быстрой езды в различных условиях, от городских улиц, автобанов и до полного бездорожья не прекращают попытки улучшить скоростные и мощностные параметры своих четырёх-колёсных «питомцев».
Тюнинг для увеличения мощности двигателя это поиск наилучшего соотношения между тремя основными факторами.

Для двигателей с турбонаддувом:
  • угол опережения зажигания (УОЗ или ignition timing);
  • давление турбонадува (Boost)
  • процессы формирования топливо-воздушной смеси (Air/Fuel Ratio)
С обязательной обратной связью по датчику детонации (Knock sensor)
Для атмосферных двигателей всё тоже самое, но, естественно, за исключением турбонаддува.
Начать хотелось бы с вопроса: «А собственно почему основным критерием для обратной связи является детонация?». Да наверное потому, что детонация является основным фактором разрушения высокопроизводительных двигателей. Превышение предельно допустимых оборотов тоже немаловажный негативный фактор для любого двигателя, но ограничение этого параметра очень простая задача и не требует сложных тестов и проверок, побороть же детонацию и не потерять при этом в мощности и приемистости довольно трудоёмко и сложно.
Так что же такое детонация, как она возникает, отчего зависит и как с ней бороться.
Определение детонации как явления в вольной интерпретации звучит следующим образом:«Детонация — это возникновение превышающей предельно допустимые пределы вибрации в цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) двигателя в ответ на кратковременное резкое и значительное увеличение давление в камере сгорания в момент когда поршень в цилиндре находится на такте сжатия или на такте рабочего хода». К чему это приводит, нетрудно догадаться — к разрушительному воздействию на свечи, клапана, стенки цилиндров, поршня, шатуны, коленвал, подшипники и вкладыши, на всюЦПГ двигателя внутреннего сгорания. И это, естественно, ни коим образом не ведёт к достижению поставленных задач — увеличению мощности и крутящего момента автомобильного мотора, а как раз наоборот, к прямо противоположным результатам. Чем выше удельная мощность (HP/см3) двигателя, тем выше чувствительность такого двигателя к детонации. Уровень детонации, который сможет выдержать без ущерба для себя двигатель с удельной мощностью 0,5HP/см3 или менее, может оказаться критическим для двигателя с удельной мощностью 1,5HP/см3 и быстро вывести его из строя, буквально в течении нескольких минут. Частота резонанса ударной волны распространяющейся по корпусу двигателя возникающей при детонации находится обычно в пределах около 6400 герц, незначительно изменяясь на стыках стали и алюминия из которых изготовлен двигатель внутреннего сгорания. Именно на восприятие сигналов на этой частоте настроены автомобильные датчики детонации. Следует так же отметить разницу в понятиях детонация (Detonation) и воспламенение топливо-воздушной смеси до возникновения искры на свече зажигания (Pre-ignition). Это два различных явления, хотя на первый взгляд очень похожих и взаимосвязанных. Детонация всегда возникает после прохождения искры между электродами свечи зажигания, а вот Pre-ignition не всегда является причиной детонации.
Рассмотрим поподробнее как возникает детонация в двигателях внутреннего сгорания. На рисунке № 1 схематично показан процесс горения топливо-воздушной смеси (ТВС) в камере сгорания.
Чип тюнинг и доработки двигателя: Блог им. info: Чип-тюнинг для многих ( часть первая)
Волна давления, которая возникла во время начального воспламенения в наконечнике свечи зажигания, распространяется через ещё не воспламенённую топливо-воздушную смесь перед фронтом пламени. Типичные скорости для распространения фронта пламени для смеси бензина/воздуха находятся в пределах 40 — 50 см/с (сантиметров в секунду), что является очень медленным по сравнению с ударной волной, которая распространяется со скоростью сопоставимой со скоростью звука около 300 м/с (метров в секунду). Общепринято, что повышение давления в камере сгорания во время такта сжатия после момента воспламенения ТВС (топливо-воздушная смесь) составляет как правило — 20-30psi на один градус вращения коленчатого вала. Как только давление начинает повышаться быстрее, чем приблизительно 35psi, двигатель начинает работать очень неравномерно из-за механической вибрации компонентов цилиндро-поршневой группы, то есть — детонации, вызванной слишком высокой скоростью повышения давления.
В действительности, истинная скорость распространяющегося вширь фронта пламени значительно выше из-за турбулентности потоков в камере сгорания. Такая модель горения называется — «модель вихревого горения» (Blizzard & Keck, 1974). Кроме того, скорость горения ТВС значительно увеличивается по причине неравномерности фронта распространения пламени, языки пламени и турбулентные завихрения имеют гораздо большую поверхность соприкосновения с ещё невоспламенённой ТВС, чем если это был бы просто ровный фронт, к примеру, по диаметру окружности.
Чип тюнинг и доработки двигателя: Блог им. info: Чип-тюнинг для многих ( часть первая)
Как видим, направление потока топливовоздушной смеси при попадании в цилиндр напрямую влияет на скорость и эффективность воспламенения ТВС. Именно поэтому конструкторы, при создании высокопроизводительных двигателей очень большое внимание уделяют форме камеры сгорания, форме поверхности поршня, физическому расположению впускных и выпускных клапанов, их количеству, а также постоянному дополнению конструкций двигателей новыми системами, такими как изменяемая геометрия впускного коллектора, изменения фаз газораспределения, в частности изменяемого времени открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов и более того, к примеру, на двигателях хонда, изменяется не только смещение во времени открытия/закрытия клапана, но и высота его рабочего хода.
И вот тут есть один очень интересный момент, который непосредственно касается чип-тюнинга автомобиля. Как известно, любой уважающий себя тюнер никогда не будет браться за тюнинг неисправного автомобиля. А исправный автомобиль, это не только отсутствие кодов неисправностей DTC и более менее приемлемых параметров в Data Stream, но и точная регулировка механической части двигателя. Кто перед тюнингом проверяет зазоры клапанов ДВС, если они регулируемые… думаю, что единицы, а ведь это первоочередной фактор влияющий на наполнение камеры сгорания топливовоздушной смесью, турбулентность потоков в цилиндре и, как следствие, на качество сгорания, все остальное вторично.

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.