Ремонтируем двигатели






Будем форсировать? ч. 4

(публикуется в сокращении)

АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, кандидат технических наук?

Постоянные читатели журнала, интересующиеся двигательной тематикой, наверное, помнят, что увеличение объема двигателя автомобиля Mazda-626 с 2.0 л до 2.4 л с одновременным переходом на головку блока цилиндров с 12-ю клапанами вместо 8-ми позволило поднять мощность двигателя с 90 до 120 л.с. При этом «старая» система управления оказалась не соответствующей «новому» двигателю. После 5000 об/мин мощность мотора падала, и раскрутить его, к примеру, до 6000 об/мин удавалось с трудом.

Проверки показали следующее. При разгоне автомобиля с полностью открытой дроссельной заслонкой флюгер датчика расхода воздуха встает на упор уже при 3000 об/мин. Не исключено, что при дальнейшем увеличении частоты вращения блок управления уже «не понимает» возрастания расхода воздуха и не увеличивает подачу топлива в достаточной степени.

Как известно, на мощностных режимах требуется обогащение топливовоздушной смеси. Для этих режимов необходимо, чтобы коэффициент избытка воздуха лежал в пределах l = 0,85...0,90. При таких значениях l достигается максимальная температура в камере сгорания и, соответственно, максимальная мощность двигателя. Если же с ростом расхода воздуха при повышении частоты вращения подача топлива не увеличивается или увеличивается непропорционально, то смесь обедняется, и мощность падает.

Вообще говоря, слишком глубоко «влезать» в систему управления не хотелось - и так переделка двигателя доставила немало хлопот. Поэтому начали с общих рассуждений. Что влияет на подачу топлива? Частота и длительность импульсов на форсунках - это понятно. А что еще? Конечно, давление подачи.

А чем увеличивать перепад давления? Надо поставить другой регулятор давления. Но подавляющее большинство моторов Mazda имеют одинаковое избыточное давление подачи, а от других двигателей регулятор не подойдет - не те крепления.

Поступили так. Корпус регулятора распилили пополам и сделали новую крышку корпуса с регулировочным винтом. Теперь давление подачи оказалось возможным задавать - простым вращением винта. Но проблему этим не решили...

Увеличение давления топлива (подача топлива при этом повышается приблизительно на 10%) сразу вызвало необходимость перестройки системы управления. По крайней мере, на холостом ходу смесь стала богатой. Затянули пружину датчика расхода воздуха, чтобы вернуть состав смеси на место. Такой ход оказался полезным: диапазон работы датчика расхода воздуха увеличился примерно до 3500 об/мин. Попробовали также «поиграть» опережением зажигания (у нашего автомобиля электронный блок управляет только подачей топлива, а опережение зажигания задает обычный «трамблер» - с помощью центробежного и вакуумного регуляторов.

Но реально все эти процедуры почти ничего не дали: динамика разгона осталась практически прежней, а двигатель по-прежнему «зависал» - если не на 5500 об/мин, то чуть больше.

В принципе изменить «старую» систему управления так, чтобы она соответствовала «новому» двигателю, можно различными способами. И прежде чем выбрать какой-либо из них, желательно знать, о чем идет речь. Да и сравнить достоинства и недостатки этих способов тоже было бы неплохо. Иначе можно не получить то, что нужно.

Итак, начнем по порядку. Есть такой термин - «чип-тюнинг». Означает он следующее: ставится в блок управления (БУ) другая микросхема с новой программой управления двигателем. А там уже все, что нужно, записано. В виде таблиц или, как еще говорят, матриц. Стоп... Вот здесь и кроется вся сложность. Где взять такой «чип»? Для нашего мотора ничего готового не будет - эксклюзивный ведь вариант, другого такого нет.

Для стандартного мотора Mazda «чип» найти еще можно. Только цены на такие изделия начинаются с 500-600 долл. США. Поэтому искать ничего не стали и перешли сразу ко второму варианту «чип-тюнинга» - непосредственному перепрограммированию БУ. А здесь еще хуже. Для перепрограммирования, если, конечно, это допускает элементная база БУ, нужны специальный электронный прибор - программатор и специальная программа. Дальше - испытательный стенд, чтобы точно определить, что конкретно нужно изменить в программе управления данного двигателя. Кто все это имеет? А кто сделает? Работа-то будет непростой, знать для нее много надо - и про характеристики двигателя, и про систему управления, и про методику перепрограммирования. Значит, и здесь начинать, видимо, не имеет смысла.

Что еще можно? На Mazda-626 ставилось несколько моторов (см. «АБС-авто», № 11, 1999), в том числе 2.2 л 12 клапанов - очень похожий на наш. Может быть, использовать его БУ? Проблематично. Помимо блока потребуется и комплект датчиков (они почти все другие), а также переделка или замена проводки. Сложно, долго, дорого, и необязательно все получится хорошо, ведь наш мотор имеет больший объем. Поэтому этот вариант отвергли. Что же, получается, что все возможности исчерпаны?

«Черный ящик».

Суть выбранного нами способа совсем не нова. Нет смысла менять блок управления или глубоко влезать в его «внутренности». Давайте используем принцип «черного ящика»: мы не знаем, что внутри блока, но знаем его входные и выходные каналы. То есть, знаем или можем узнать, как изменение конкретного входного сигнала (а это сигнал любого из датчиков) влияют на выход - длительность импульсов тока, проходящего через обмотку форсунок.

Значит, можно попробовать изменить сигнал в заранее выбранном входном канале так, как нам нужно. Но не всякий входной канал подойдет для этой задачи. Какой же выбрать? В первую очередь это каналы датчиков расхода воздуха, положения дроссельной заслонки, температуры двигателя и абсолютного давления (другие датчики мы сочли второстепенными и сразу исключили их из рассмотрения).

Далее пошли таким путем. Датчик абсолютного давления не подходит - слишком узок диапазон его воздействия на систему управления. Расходомер воздуха? Но его флюгер уже стоит на упоре и добавить что-нибудь вряд ли сможет. Датчик положения дроссельной заслонки тоже ничего не дает - заслонка в интересующем нас диапазоне режимов открыта полностью.

Остался температурный датчик. Вот у него-то возможности обогащения смеси просто неограниченны. Действительно, при низкой температуре, когда сопротивление датчика велико, БУ способен увеличить подачу топлива в несколько раз.

Но для этого нужен алгоритм, т.е. надо задать, когда, в зависимости от чего и насколько нужно увеличивать подачу топлива. Или, что в данном случае одно и то же, насколько «охлаждать» двигатель. Ведь блок воспримет наши действия именно как снижение температуры двигателя.

Для этой цели, очевидно, потребуется специальный блок - «приставка» к основному БУ. Такая «приставка» должна подключаться к цепи температурного датчика, чтобы корректировать его сигнал. Как корректировать, придумать в общем-то несложно. Топлива не хватает только на больших оборотах и нагрузках: чуть отпустить педаль газа - двигатель разгоняется и до 6000 об/мин. Сделали так. До 3500 об/мин приставка ни во что не вмешивается. Но вот частота вращения стала больше 3500 об/мин. Теперь все зависит от положения дроссельной заслонки. Если она прикрыта, то приставка по-прежнему не включается. И только если заслонка открыта полностью, начинается плавное «охлаждение» двигателя - тем большее, чем сильнее обороты отличаются от величины 3500 об/мин. А поскольку точно определить степень обогащения смеси без серьезных стендовых испытаний не получится, в салон необходимо вывести резистор для регулировки обогащения - от нуля до некоего максимума.

Сделать такую приставку для грамотного электронщика - дело техники. Попутно решили еще одну задачу. При резком нажатии на педаль газа двигатель давал несколько детонационных ударов - верный признак обеднения смеси. Поэтому в приставку дополнительно ввели функцию обогащения по скорости открытия заслонки.

Результат всей работы - не какие-то субъективные ощущения, а внешняя скоростная характеристика двигателя. Поэтому мы снова обратились к нашим партнерам - компании «Аояма-Моторс», официальному дистрибьютору фирмы Honda. И повторили все измерения на том же мощностном стенде Bosch FLA 203 (см «АБС-авто», № 11, 1999). Только замеров пришлось сделать гораздо больше - чтобы настроить подачу топлива на режимах максимальной мощности.

Настройка выполнялась сразу по нескольким параметрам: искали оптимальное положение регулятора подачи (резистора).

И вот результат: мощность и крутящий момент возросли во всем диапазоне изменения частоты вращения. Теперь параметры уже не падают так сильно после 5500 об/мин, и хотя мощность и крутящий момент все равно снижаются (сказываются фазы газораспределения и настройка впускной и выпускной систем), двигатель продолжает «тянуть» до 6100 об/мин - вплоть до срабатывания «отсечки».

Итак, максимальная мощность выросла со 120 до 125 л.с., а максимальный крутящий момент - с 19 до 21,5 кГм, что было достигнуто только настройкой системы управления двигателем. Если же сравнивать с базовым двигателем, то общее повышение составит: по мощности - почти 40%, по крутящему моменту - 30%. Интересно также сравнение с другим базовым двигателем Mazda 2.2 л 12 клапанов: максимальная мощность у нашего мотора по сравнению с ним выросла строго пропорционально увеличению объема - на 9%.

А вот крутящий момент стал больше на 11%: на средних оборотах сказалось изменение формы камеры сгорания и проходных сечений клапанов.

Самый главный результат нашего эксперимента: мощность и крутящий момент двигателя определяются только его механической частью: объемом, фазами газораспределения, проходными сечениями каналов и длиной (настройкой) систем впуска и выпуска. Короче говоря, сколько сюда заложите, столько и получите. Задача же системы управления - лишь удержать уровень, заданный механикой, обеспечив при этом приемлемый расход топлива и токсичность выхлопных газов.

Поэтому всякие разговоры о волшебных результатах «чип-тюнинга» мы считаем безосновательными. Сколько можно прибавить настройкой системы управления? Пять, от силы семь процентов мощности. А механика легко даст в 3-5 раз больше.

Кстати, расход топлива у автомобиля вырос. Незначительно, если ездить спокойно, но заметно, когда применяется стиль «газ-тормоз». Что же касается токсичности, то это более сложный вопрос. Отечественные нормы удовлетворяются автоматически, в том числе за счет обратной связи по датчику кислорода. Но вот, к примеру, принятым в других странах нормам автомобиль уже, скорее всего, не соответствует и испытаний по ездовым циклам не пройдет. Все это - естественная плата за повышение мощности. А по ресурсу форсированного двигателя у нас данных еще нет: пробег нового мотора составляет пока только 14 тысяч километров.

Если же оценивать форсированный двигатель в целом, то его преимущества, по нашему мнению, вовсе не в способностях автомобиля «удрать» первым со светофора или «положить» стрелку спидометра (хотя это теперь нетрудно). Стало легче ездить. В обычных условиях наших обычных дорог. Автомобиль стал с легкостью идти за педалью газа, его маневренность в городском потоке заметно улучшилась. И даже оказалась лишней одна из передач - четвертая. Ее можно теперь пропустить и переключить с третьей сразу на пятую.?

Последние новости
Все новости »
Используем в работе