Всем привет! Вы наверняка слышали выражение “машина задушена экологией”, а еще наверняка слышали про какой-то дизельгейт. Давайте попробуем разобраться, что это означает, как относится к дизельным двигателям, а главное - как можно обернуть это в свою пользу?
Λ - Лямбда
Знакомое слово, да? В школе учили что это буква греческого алфавита. Когда речь заходит о двигателях, обычно ее связывают с составом смеси, лямбда-зондом или датчиком кислорода. Последние два это одно и то же. Сам датчик позволяет только отследить как прошло горение всего того, что по рецепту закинули в цилиндр, получить обратную связь, чтобы поправить рецепт. Нас же будет интересовать сам рецепт, из чего он состоит.
Основных ингредиента у нас всегда два - воздух и топливо, но их надо правильно смешать, а вернее смешать в правильных пропорциях. Для дизеля и бензина это отношение будет 14.7:1 - на один грамм топлива надо 14.7 грамм воздуха. Обратите внимание - работаем именно с массой топлива и воздуха. Это проще, чем оперировать объемом, потому что масса не меняется от давления и температуры. Но это работает и в обратную сторону - чтобы набрать нужную массу разогретого воздуха в цилиндры, нужно сжать его сильнее, чем если бы он был охлажденным.
Отношение массы воздуха к топливу это AFR - Air to Fuel Ratio. А вот лямбда - это отношение текущего AFR к идеальному 14.7. Λ 1 = AFR 14.7. AFR 18 = Λ 1.22 В работе с двигателем и его настройкой используют оба термина, обозначают они одно и то же. Лямбду чаще всего используют когда речь идет о бензиновых двигателях, потому что там ее всегда стремятся привести к единице. А вот в дизелях проще работать с AFR, потому что воздуха там всегда должно быть больше, чем в идеале.
Если топлива слишком много, такую смесь называют богатой. Если слишком мало - бедной.
Состав смеси очень важен для бензиновых моторов - бедная смесь более склонна к детонации, которая моментально может убить двигатель. Богатая смесь наоборот, более стойкая, но чем больше топлива используется, тем выше расход и несгоревшее топливо, вылетающее в трубу вредит еще больше, чем сгоревшее. Для дизелей состав смеси важен в первую очередь для экологии.
Состав смеси влияет на состав выхлопных газов
Когда машина работает на бедной смеси, в выхлопе очень мало недогоревшего топлива или угарного газа, которые надо дожечь в катализаторе, это хорошо. Но при этом избыток воздуха, который будет сжат и разогрет, приведет к тому, что азот и кислород из воздуха будут соединяться и образовывать оксиды азота, которых боятся еще сильнее чем остальных газов.
На богатой смеси наоборот - оксидов азота будет мало, но будет высокое содержание угарного газа и несгоревшего топлива. И это даже хуже, чем избыток NOx, потому что с азотом хоть можно бороться понятным образом. Об этом я расскажу в следующей статье про системы экологии. А пока вернемся к нашим двигателям на тяжелом топливе.
Дизель всегда набирает в цилиндры столько воздуха, сколько сможет, а потом подает в него столько топлива, сколько нужно, чтобы ехать. Хотим ехать не спеша, просто поддерживая скорость - впрыскиваем 10% от максимума, который может сгореть с этим количеством топлива. Экономично получается. Хотим мощно разгоняться, впрыскиваем нет, не 100% В лучшем случае 80%. И тут и зарыта наша собака экологии и задушенности.
Сажа - канцероген. А NOx и CO2 всего-лишь разогревают планету
Поэтому сажи экологи боятся больше всего. А дизель будет выделять сажу даже при идеальной смеси - не все капельки топлива успеют найти вакантные молекулы кислорода. Некоторые просто не успеют приблизиться к ним, а некоторые улетят к все тому же азоту - давление-то высокое. Поэтому самую богатую смесь, которую вы увидите в исправном заводском дизеле будет давать AFR в районе 18. А чаще всего будет работать при AFR 20-24.
Получается что даже если вы хотите резко ускориться, машина все равно будет стараться работать с избытком воздуха и кислорода. Там, где можно добавить топлива и поехать, она будет дожидаться, когда же турбина раздуется, чтобы увеличить приток воздуха и уже под него увеличить топливо, но все еще оставляя работу на бедной смеси. Турбина могла бы раздуться быстрее, если бы мы дали ей больше выхлопных газов, но без топлива не будет и их. И получается что мы газ жмем, а машина не едет. Фиаско.
Сделаем слабость нашим преимуществом
Если мы хотим увеличить максимальную мощность дизеля, мы можем получить прирост крутящего момента и мощности около 20% только за счет того, что наш двигатель будет использовать 100% топлива, которое он может сжечь с тем, количеством воздуха, которое у него есть. Даже не увеличения наддув турбины. Поскольку со снятием ошейника по AFR мы увеличим и количество выхлопных газов, это добавит нам бонусом более быстрый отклик турбины. Машина станет заметно отзывчивее реагировать на газ и бодрее ехать.
Но и это еще не все. Все современные дизели на автомобилях используют турбонагнетатели, а значит что можно не только увеличить подачу топлива, но и увеличить подачу воздуха, а потом еще больше увеличить топливо. В зависимости от машины, настройки и самой турбины, которая установлена на машину, можно безболезненно увеличить давление наддува, а как следствие и наполнение цилиндра воздухом еще на 10-20%.
Например, дизель с показателями в 320 Нм и 150 лс, можно раскачать до 380 Нм и 180 лс добавив больше топлива. А если попросить побольше наддув, то можно дойти до 420Нм и 200 лс. Поверьте прибавка в 30% по крутящему моменту и лошадиным силам не оставит вас равнодушным.
Какие последствия и почему так не делают сразу же?
Не делают потому что инженеры борются за экологию, а водители в большинстве своем даже не подозревают, что их дизель может ездить не по-пенсионерски и начинают просто считать что они уже повзрослели и им не до гонок. А потом боятся выходить на обгон фуры на трассе, потому что реально страшно - машина не едет, можно не дождаться, пока завершишь обгон.
Для двигателя такие вмешательства пройдут бесследно, если сделать все правильно. Подробно буду рассказывать в последующих статьях, а пока скажу только что на больших оборотах придется оставлять смесь бедной, получая прибавку только от турбины. Как я уже писал в предыдущей статье, дизель горит медленно. И если ему не хватает воздуха, может догорать уже в трубе, из-за этого растет температура выхлопа, сильно нагревается турбина и ее вал. Если длительное время ехать при высокой температуре выхлопных газов - EGT - Exhaust Gas Temperature, то перегретый вал будет может или перегреть масло и лишиться масляной пленки или банально расшириться и заклинить во втулке.
Для этого в дизелях ставят датчик температуры, который уменьшает подачу топлива, если температура приближается или переходит критические значения. Меньше топлива при том же количестве воздуха = оно успевает нормально сгореть пока находится в цилиндре. Главное чтобы в прошивке эту защиту не отключали.
Так, а что же насчет увеличения нагрузки на двигатель?
Действительно, она вырастет, но вырастут только максимальные значения. Если будете ехать газ в пол, двигателю будет тяжелее. Но если вы не собираетесь дубасить на треке, а прибавку мощности будете использовать по 7 секунд при разгоне до ограничения или на обгоне, а потом продолжать спокойно ехать в пол газа, то двигателю будет абсолютно все равно.
Практика показывает, что дольше всего ходят двигатели на машинах, которые регулярно ездят и газ в пол и спокойно. При условии своевременного и правильного обслуживания конечно.
Вывод делаем такой - чипа бояться не стоит. А дизель на штатных настройках - пенсионерский трактор. Если хочешь чтобы поездка из точки А в точку Б проходила нормально, надо снимать с него ошейник.
Что по расходу?
Очень частый вопрос, который задают когда собираются сделать чип. Задают только потому что ответы на него всегда неоднозначные, хотя на самом деле все просто.
Физику не обмануть. Нельзя получить больше мощность, не увеличив расход топлива. Поэтому если вы раньше ездили газ в пол и вам не хватало, то теперь продолжите ездить газ в пол, начнет хватать динамики, но расход конечно же увеличится. Причем пропорционально росту мощности - прибавили 20%, получите и расход. Было 5 литров, станет 6.
Но на самом деле получается немного по-другому. Из-за того, что с увеличением подачи топлива у нас начинает быстрее работать турбина, двигатель быстрее выходит на работу в оптимальном режиме с большим количеством воздуха. А в оптимальном режиме расход ниже. Плюс и вы начинаете меньше жать на газ, потому что быстрее достигаете желаемой скорости, а дальше отпускаете и продолжаете ехать спокойно, опять же на низком расходе.
Вот и выходит, что поначалу, когда машина наконец поехала, расход подрастает. А как только наиграешься и вернешься к обычной манере езды, он падает относительно штатных настроек на 10-15%. Получается что чип это не только приятно, но еще и полезно. Экономия на расходе окупает чип примерно за 15-20 тысяч пробега.
И про дизельгейт
У концерна VAG был скандал в штатах, который обернулся штрафами и большой отзывной кампанией. Чтобы машины адекватно ездили, но при этом проходили под сертификацию по экологическим нормам, инженеры сделали разные режимы в программном обеспечении двигателя. Если мотор распознавал, что машина проходит испытание на выбросы, которые всегда идут по строгому сценарию, то он включал программу, которая была очень овощной, но при этом показывала минимальные выбросы CO2. А в обычной жизни машина оставалась приятной и даже бодренькой на фоне конкурентов.
Когда это вскрылось, концерну пришлось провести отзывную кампанию и обновить всем уже проданным машинам прошивку двигателя, задушив их, чтобы они укладывались в заявленные нормы. А все последующие машины выпускать сразу в строгом ошейнике. Позже оказалось что так делали вообще все производители, но досталось больше всего фольцам. Ситуация до сих пор не изменилась - машины продолжают быть вялыми у всех.
Для нас же это возможность раскрыть тот потенциал, который был заложен в наши машины изначально и взбодрить их.
В следующей статье мы подробнее разберем устройство систем экологии на дизельных двигателях. Как они работают, зачем они нужны и что с ними делать, если хочется получить больше мощности.
Желаю всем, чтобы их машины были бодрыми, надежными и катали вас с низким расходом долго и счастливо!
