Способов увеличить мощность автомобиля немало. Самый естественный — купить новую машину. Но можно и не искать легких путей… Мысль загнать под капот «табун побольше» появилась у человека одновременно с автомобилем. Мощность, мощность и еще раз мощность — вот о чем думают адепты тюнинга, спортсмены-автогонщики, а иной раз и простые автолюбители. Казалось бы, самое очевидное решение — купить машину мощнее, но человек, как известно, не любит прямых путей, и для него существует множество способов «добавить лошадок» имеющемуся в наличии автомобилю.

Пересадка сердца

Мода на «Muscle car» появилась Америке в 1960-е годы, когда на обычные седаны стали ставить огромные моторы V8, получая, таким образом, сверхдинамичные машины класса GT. Пиковым стал 1967 год, когда Pontiac представил совершенно новый автомобиль Firebird, кузов которого во многом напоминал новый Chevrolet Camaro. Ford, в свою очередь, выкинул на рынок еще парочку вызвавших восторг моделей — Mustang GT350 и GT500. Mercury дебютировал с моделью Coguar, а Plymouth — с новой моделью «GTX». Бензиновый кризис 70-х быстро прекратил эту тенденцию, но маньяки скорости, естественно, не успокоились — тем более что американские законы на этот счет много либеральнее наших. Просто вместо заводских Muscle cars появилось множество самоделок, когда на обычный семейный седан громоздился мотор от большого пикапа, здоровенные колеса и хромированные выхлопные трубы. Полученный результат, пугая обывателей басовитым ревом, отправлялся «жечь резину» на соревнования по дрэг-рейсингу. В российских условиях замена двигателя на более мощный тоже возможна, но скорее технически, нежели юридически: сертифицировать результат законным образом вряд ли удастся, и уделом таких конструкций остаются специальные трассы.

«Пришпоривать» двигатель можно, но отнюдь не до бесконечности: даже не говоря о такой тонкой вещи, как моторесурс, каждый мотор имеет физический предел для издевательств. И рано или поздон настает момент, когда замученный агрегат просто рассыпается… 

Еще стаканчик?

Прибавить же мощности уже имеющемуся мотору можно разными способами, и самый очевидный — приплюсовать еще «стаканчик»-другой к имеющимся литрам рабочего объема. Как это сделать? Современный мотор не имеет существенного запаса для расточки цилиндров под больший диаметр. Не то чтобы это совсем невозможно, но слишком много не «состругаешь» — прочность блока упадет до критических величин, да и тепловой режим будет ни к черту. Но объем цилиндра, как каждому известно из курса школьной геометрии, это площадь его сечения, помноженная на высоту. И если сечение увеличить не удается, надо работать над вторым параметром! Нет, надставить сам цилиндр — идея не то чтобы невозможная, но технически нерациональная, а вот заставить поршень совершать более размашистые движения — запросто. Шатун и юбку поршня делаем короче, колено коленвала длиннее — ура! рабочий ход вырос! Таким способом можно добавить по рюмочке объема на цилиндр и получить неплохую прибавку в целом. Конечно, при этом вырастает и степень сжатия смеси, но тут либо оставить все как есть и использовать более высокооктановое топливо (спортивный бензин «110», например), либо увеличивать объем камеры сгорания, растачивая головку блока.

Раскручивай!

Если увеличение объема нас почему-то не устраивает (например, во многих спортивных классах объем двигателя ограничен техническим регламентом), то можно повысить литровую мощность, собирая с тех же «кубиков» больше «лошадок». Для этого можно, например, заставить мотор крутиться быстрее. Тогда он будет за единицу времени совершать больше оборотов, а значит производить больше работы. Основным ограничителем является конструктивная масса цилиндро-поршневой группы, где силы инерции возрастают вместе со скоростью. Не зря на тахометре последний сектор обозначен красным! «Перекрутив» мотор, можно запросто оборвать не справившийся с этими силами шатун, и вместо прибавки мощности получить дырку в блоке. Поэтому в высокооборотистых двигателях используют облегченные, но очень прочные шатуны и поршни (часто из титановых сплавов), а также специальные клапаны, которые должны поспевать за поршнями, а не «зависать» на высоких оборотах. Естественно, система подачи топлива тоже должна справляться с выросшим аппетитом мотора… Если вы когда-нибудь видели гонки в дивизионе Д2-1400, где объем двигателя ограничен 1,4 литра, то наверняка обратили внимание на высокий визжащий звук, издаваемый этими моторами — рабочий диапазон их смещен вверх до 7-10 тысяч оборотов в минуту.

Наддувательство

Чем больше топлива сжигается в единицу времени, тем выше мощность мотора. Но бензин не горит «просто так», для этого нужен воздух (кислород) — причем во вполне определенных количествах. Чтобы увеличить подачу топлива, вначале придется соответствующим образом увеличить подачу воздуха. Сам мотор с этой задачей не справится — его возможности по всасыванию конструктивно ограничены. Но если поднять давление перед впускным клапаном, тогда горючей смеси в цилиндре поместится больше! Для этого и придуманы системы наддува, которые, примитивно говоря, являются воздушными насосами, буквально заталкивающими смесь в цилиндр. Способов насильственного кормления двигателя придумано немало, но наибольшее распространение получили две системы: компрессорные и турбинные. Отличаются они системой привода. Компрессоры приводятся в движение непосредственно от коленчатого вала двигателя и сжимают воздух за счет отбираемой у него мощности. Ну а турбина встроена в выпускной коллектор двигателя и приводится во вращение отработавшими газами. Прямой связи с коленвалом нет, и управление подачей воздуха осуществляется за счёт давления отработавших газов. Обе системы имеют свои достоинства и недостатки, подробно рассказывать о которых не входит в текущую нашу задачу.

Турбонаддув — особенно заводской установки, — пожалуй, самый гуманный способ получить в свой «табун» побольше лошадей. Фото (Creative Commons license): Matthew Hine

Откройте шире рот!

Всевозможные компрессоры — это попытка накормить двигатель принудительно, но есть более гуманные способы улучшить его аппетит. На такте впуска цилиндр работает как насос, но не слишком эффективный — на пути горючей смеси находится воздушный фильтр, изгибы впускных каналов и дроссельная заслонка. Все это, безусловно, снижает наполнение цилиндра. А что требуется, чтобы его повысить? Уменьшить количество этих препятствий! Начнем с воздушного фильтра — заменяем его на «фильтр нулевого сопротивления», не препятствующий прохождению воздушного потока. (Чудес не бывает — эффективность фильтрации, а значит, и долговечность двигателя существенно снизятся). Настает очередь впускного коллектора. Самый простой и дешевый (хотя и трудоемкий) способ — отполировать коллектор так, чтобы он блестел внутри, как зеркало. Чем меньше шероховатостей — тем меньше препятствий воздушному потоку. Заодно и проходное сечение увеличим — пусть мотор дышит полной грудью. Мало? Тогда выбрасываем коллектор, заменяя его на короткие прямые «дудки» — кстати, и длина ветвей станет одинаковой, повышая равномерность наполнения цилиндров. Однако в «дудках» остались дроссельные заслонки, а они, как ни крути, все равно создают сопротивление. Заслонки — долой! Как минимум, меняем их на шиберные: это нечто, напоминающее конструктивно самоварный краник — круглый вал с дыркой. Теперь, при полном открытии дросселя, в потоке не торчит вал заслонки, а есть только отверстие в шибере, совпадающее по диаметру с сечением «дудки». Однако на промежуточных режимах препятствие потоку все равно остается, а ехать постоянно в режиме «газ в пол» безусловно, забавно, но не всегда удобно.

Ну что ж, идем до конца — вообще оказываемся от дроссельной системы. Как же регулировать подачу смеси? А высотой подъема и временем открытия впускных клапанов. Последним писком технической моды в этой области являются высокоскоростные электромагниты, которые дергают индивидуально каждый клапан по команде компьютера, но эти системы до сих пор в стадии экспериментальных, а потому обходимся пока механикой — поднимая и опуская распределительный вал. Сложно? Мощность просто так никому не дается!

Долой диеты!

Ну что же, с подачей воздуха мы более-менее разобрались, теперь пора и про топливо подумать. Чтобы задышавший как следует мотор не оказался на голодном пайке бедных смесей, надо, соответственно воздуху, добавить и бензина. Карбюраторы, безусловно, позавчерашний день, но иной раз и от опыта предков не стоит отказываться, особенно если бюджет переделок невелик. Спортивные карбюраторы, вроде полнопроточных горизонтальных «Веберов», еще не совсем отошли на свалку автоспорта, и кое-кто из механиков старой школы до сих пор предпочитают их впрыску. Во всяком случае, для их оперативной настройки не требуется компьютер — достаточно отвертки и пассатижей. Тут уже начинается мудреная наука сечения жиклеров и профиля кулачков, которая ближе, пожалуй, к искусству, и требует огромного опыта и интуиции. Впрочем, впрыск не намного проще. Главная задача — заставить форсунки давать точно отмеренное количество топлива в любом режиме. Это обеспечивается их сечением и временем открытия. И если первый параметр меняется раз и навсегда — что вкрутили, с тем и поедем, — то второй относится уже к области программирования систем управления. Профессионалы в этой узкой нише — настройке спортивных моторов, — люди, считанные по пальцам, и гонорары их исчисляются тысячами долларов за программу. Еще бы, ведь программа управления делается индивидуально под каждый мотор и под каждого пилота (!), проходит многократную обкатку и коррекцию, сначала на моторном стенде, а потом и в условиях реальной гонки. Зато и результат впечатляет — пилот, нажимая на газ, абсолютно уверен, что машина отреагирует ровно так, как он ожидает. А это именно тот фактор, который зачастую приносит победу.

Если вы — любитель заездов на 402 метра, и у вас есть специально для этого предназначенная машина, возможно, есть смысл подумать о закиси азота.

Похимичим?

Если все средства затолкать в мотор как можно больше топлива исчерпаны, остается приняться за само топливо. Способов хватает: это и специальные бензины с более высоким октановым числом — стойкие к детонации, они позволяют существенно поднять степень сжатия, и всевозможные добавки и присадки в топливо, повышающие эффективность его сгорания. Правда, в большинстве видов автомобильных гонок вас за это, как минимум, лишат полученных результатов (если уличат), а то и дисквалифицируют, на время или навсегда, за грубое нарушение технического регламента. Но, к примеру, в дрэг-рейсинге, — соревновании, скорее механиков, нежели пилотов, — всякая «химия» только приветствуется. Именно в этой спортивной дисциплине и появилась мода на закись азота. Закись азота представляет собой газ без цвета и запаха, состоящий из двух атомов азота и одного кислорода. Когда закись азота подается в двигатель, теплота сгорания разрушает их химическую связь, снабжая двигатель большим количеством кислорода. А азот не дает детонировать двигателю. Активируется система нажатием кнопки, но срабатывает только при широко открытой дроссельной заслонке — как только педаль акселератора будет утоплена в пол. Обязательно выполнение правила: в момент подачи закиси двигатель должен крутиться не менее 2500 оборотов в минуту. Динамика «подхвата на нитросе» впечатляет — автомобиль прыгает вперед, как будто ему дали пинка! Однако этот способ годится только для мощных, но кратковременных ускорений — то есть, область его применения ограничена все тем же дрэг-рейсингом.

И в заключение

Добавляя мощности своему мотору, надо четко понимать, чего это стоит. И речь тут даже не о деньгах, которые придется вложить в переделку. Увы, бесплатной мощности не бывает — расход топлива растет, а моторесурс, соответственно, падает. Запредельно форсированные спортивные двигатели, когда с полутора литров рабочего объема снимают до 200 лошадиных сил, живут одну-две гонки, а потом отправляются на капитальный ремонт. Подумайте, стоит ли оно того конкретно для вас?

И еще — запомните главнейшую аксиому: «Тюнинг начинается не с мотора, а с тормозов!»