Двигатель внутреннего сгорания (далее – ДВС), это, как правило, компромисс между множеством величин. Для разработчиков двигателей главными сегодня являются следующие параметры: себестоимость, ресурс двигателя, экономичность, и токсичность выхлопа. Понятно, что у более «слабого» мотора ресурс выше, чем у его форсированного «собрата». Кроме того, форсированный движок требует более качественного топлива и масла. Экологические нормы по уровню токсичности для выхлопа ДВС заставляют производителей переводить двигатели на работу с обеднёнными смесями, а также устанавливать приборы-катализаторы.
Автолюбители же хотят высокой мощности, крутящего момента, надёжности и огромного ресурса – и всего этого по невысокой цене. Хорошо бы ещё заправляться при всём при этом самым дешёвым топливом, и чтобы расход его был минимален. Понятно, что чудеса на свете случаются редко, и не в нашем случае, - резкое улучшение одних параметров двигателя сразу же снижает другие. Выбор поэтому у нас простой – или довериться фирме-изготовителю, и не лезть в «начинку» мотора, или начать экспериментировать с его «доводкой до ума». Сделать с движком можно многое, однако, - далеко не всё из этого полезно. Иногда намного проще и безопаснее просто вложить деньги в новый, более мощный автомобиль. Если же по каким-либо причинам это не представляется возможным, то важно понять, что получить более высокую отдачу от ДВС можно лишь двумя основными способами: увеличив наполнение цилиндров, либо изменив состав топливной смеси.
Способов увеличения наполнения цилиндров ДВС существует довольно много. Давайте рассмотрим некоторые из них. 1. Уменьшение сопротивления потоку воздуха; замена воздушного фильтра; замена либо переделка корпуса дроссельной заслонки; замена или расточка и шлифовка впускного коллектора; переделка головки блока (замена клапанов на клапана с большим диаметром и расточка воздушных каналов); установка или оптимизация работы наддува. Этим же целям служит установка распределительного вала с другим профилем кулачков, а именно - для изменения величины и продолжительности открытия клапанов.
2. Оптимизация состава рабочей топливной смеси, то есть изменение количества топлива для разных режимов работы ДВС, достигается также несколькими способами. Это либо увеличение уровня магистрального давления топлива посредством замены, установки либо регулировки установленного регулятора давления топлива, либо установка и настройка программы работы «чипа» (т.н. «чип-тюнинг»).
3. Механизм изменения фаз газораспределительного механизма – оптимизация фаз газораспределения ГРМ, применительно к различным фазам вращения.
4. Оптимизация выпуска. Улучшение продувки цилиндров посредством снижения сопротивления выпускного коллектора и глушителя (как наилучший вариант, следует установить трубу большого диаметра и без изгибов).
Суперчарджеры (механические нагнетатели)
Одним из чисто механических способов поднять мощность и крутящий момент ДВС на 40-50%, является установка механического нагнетателя («суперчарджера»). Это устройство известно автолюбителям уже более 80 лет, и принцип его действия достаточно прост. Суперчарджер нагнетает топливовоздушную смесь в цилиндры ДВС под давлением, достигая эффекта увеличения объёма двигателя, и тем самым – резко повышая его мощность и тягу. Существует несколько типов суперчарджеров с разной степенью эффективности, но принцип их действия практически одинаков. Они приводятся в действие от коленвала с ремнём, а крыльчатки, установленные на нём, вращаясь, поставляют воздух в двигатель под давлением.
Сегодня существует два вида механических нагнетателей: с внутренней компрессией, и с внешней компрессией. Суперчарджер с внутренней компрессией сжимает входящий воздух изнутри самого себя, работая как обыкновенный компрессор. Суперчарджер с внешней компрессией больше похож на обыкновенный насос, просто закачивающий воздух в двигатель. Пример его – нагнетатель Roots. В настоящее время, однако, всё больше набирают популярность суперчарджеры, относящиеся к внутреннему типу: Paxton, Pro Chager, винтовой нагнетатель Whipple.
Теперь рассмотрим оба типа суперчарджеров подробнее.
1. Нагнетатель Roots. Стандартно он содержит два ротора. По внешнему периметру корпуса воздух попадает в полость между роторами и корпусом, и проходит в его нижнюю часть. Роторы имеют два или три кулачка. Например, у B&M и Weiand их два, а у нагнетателей для автомобилей General Motors, и у аналогичных Weiand, BPS, Hempton Kuhl, Littlefield, Dyer, - три.
2. Суперчарджеры с внутренней компрессией являются центробежными. При ровном уровне давления, нагнетатель центробежного типа имеет больший прирост мощности, нежели нагнетатель Roots. Секрет здесь прост: центробежный нагнетатель не так сильно нагревает воздух. С другой стороны, прирост мощности при использовании центробежного суперчарджера пропорционален оборотам двигателя, и поэтому он уступает нагнетателю Roots на низких оборотах.
Суперчарджер с внутренней компрессией обладает очень важным достоинством – он хорошо совместим с инжекторной системой впрыска топлива. В ДВС эти суперчарджеры устанавливаются сбоку двигателя, так, чтобы клапан тяги системы впрыска крепился на входе суперчарджера, а его выход – на вход инжектора.
Нагнетатели этих двух типов выпускаются разными компаниями, имеют разную эффективность и степень надёжности. Суперчарджеры типа Roots многие выбирают не столько из-за эффективности, сколько из-за своеобразного внешнего вида. Центробежные нагнетатели с внутренней компрессией обычно более эффективны. Например, суперчарджеры Vortech увеличивают мощность двигателя в 1,5 – 2 раза, однако обладают таким недостатком, как заметный шум на холостых оборотах.
Цена суперчарджера увеличивается одновременно с эффективностью, независимо от его типа. Обычно она составляет около 2000 долларов. Немало, однако, уже на протяжении около века, установка суперчарджера на ДВС является одним из самых популярных видов механического тюнинга.
