Основные способы увеличения мощности двигателя автомобиля

Любители автоспорта во всех его разновидностях знают, что существует целая индустрия, занимающаяся увеличением КПД двигателей (следовательно, и повышением их мощности). Но такие работы относятся к категории очень дорогостоящих, а сами силовые агрегаты – это действительно уникальные по сложности изделия. Поэтому их установка на обычные массовые автомобили в принципе невозможна.

Что же делать рядовым автолюбителям, которые неудовлетворенны мощностными характеристиками своих четырехколёсных друзей? В современном мире скорость решает всё, а в условиях загруженности городских транспортных магистралей любое промедление на перекрёстке чревато большими временными потерями. Повышение мощности мотора позволяет увереннее себя чувствовать и на скоростных магистралях, где время обгона – показатель критичный, особенно если дело касается бюджетных авто, изначально характеризующихся наличием маломощного мотора.

Существует немало способов прироста мощности силового агрегата. Некоторые из них достаточно просты, другие – сложные и финансово затратные. Одни дают практически неуловимый прирост мощности, другие могут порадовать заметным улучшением динамики (и ухудшением других характеристик). Поэтому желательно изучить все популярные методики, описывающие, как увеличить мощность двигателя. Информирован – значит вооружён, а знание преимуществ и недостатков каждого из востребованных способов позволит вам выбрать только те, которые будут соответствовать вашим ожиданиям и возможностям.

Увеличение рабочего объёма

Именно этот показатель стесняются приводить владельцы малолитражек, когда их расспрашивают о характеристиках автомобиля. Что ж, увеличение объёма камеры сгорания – пожалуй, самый радикальный способ сделать свою машину более приёмистой и динамичной.

Известно, что в понятие «объём двигателя» входит несколько взаимосвязанных характеристик: на сколько перемещается поршень, каковы количество и диаметр цилиндров. Но поскольку конструктивно изменение числа цилиндров невозможно даже теоретически, остаётся воздействие на два других вышеназванных параметра.

Увеличение диаметра цилиндров в принципе возможно, но поскольку они двигаются в камерах, рассчитанных именно на заводские размеры, потребуется расточка на соответствующую величину блока цилиндров. Если БЦ выполнен из чугуна, новые поршни большего размера должны подвергнуться дополнительной обработке, заключающейся в нанесении на стенки поршней микронеровностей, служащих для удержания масляной плёнки. Не стоит говорить, что в гаражных условиях подобные работы выполнить практически невозможно.

Если же блок цилиндров произведён из алюминия и оснащён мокрыми вставными гильзами, задача намного упрощается. В этом случае расточка не требуется – достаточно поменять гильзы на изделия нужного диаметра, приобретя их в любом автомагазине.

Второй способ добиться требуемых результатов – изменить в большую сторону ход поршня. Конструктивно сделать это можно за счёт использования коленвала с другой геометрией (увеличенным на определённую величину радиусом кривошипа). Выбор подходящего коленвала тоже не доставит проблем – в продаже имеется немалое количество изделий, предназначенных для установки на разные типы и модификации силовых агрегатов, включая форсированные.

Безусловно, увеличение мощности двигателя при использовании такого радикального метода будет достаточно ощутимым. Но не стоит забывать, что эта характеристика автомобиля тесно связана с другими параметрами (в частности, с крутящим моментом и величиной оборотов коленвала). Фактически увеличение хода поршня означает, что наибольшая величина крутящего момента развивается при минимальном значении оборотов вращения коленвала.

Если говорить о конкретных цифрах, то увеличение хода поршня/диаметра цилиндров обеспечивает прирост мощности на величину порядка 10%, при этом работа двигателя на всех режимах станет заметно ровнее.

Среди недостатков способа стоит отметить следующие:

• увеличенный расход горючего (примерно на те же проценты),
• дороговизна самой процедуры,
• в некоторых случаях возникает необходимость в изменении конструкции сцепления, для корректной работы ЭБУ потребуется и соответствующая перепрошивка,
• в таких случаях использование некачественного масла и топлива крайне нежелательно,
• ресурс мотора уменьшится из-за снижения толщины стенок цилиндров.

Увеличение степени сжатия

Данный способ считается одним из наиболее эффективных. Ориентация на изменение в большую сторону величины сжатия топливовоздушной смеси в камере сгорания хорошо тем, что увеличение мощности в этом случае не сопровождается ростом расхода горючего. Согласитесь, это для бюджетных автомобилей (если быть точнее, для автовладельцев, ограниченных в средствах) крайне важно.

Наверняка у вас возникнет закономерный вопрос: по какой причине автопроизводители не делают степень сжатия максимальной в заводских условиях? Неужели оставляют некоторый резерв для самостоятельного тюнинга? Дело в том, что характеристики используемого бензина не позволяют увеличивать степень сжатия произвольным образом. Этот показатель рассчитывается таким образом, чтобы минимизировать различные детонационные явления. Увеличение степени сжатия – хороший способ поднятия мощности мотора на внушительную величину, но достигается это за счёт использования горючего с более высоки октановым числом. А оно, конечно же, стоит дороже.

Так что выгода от такого тюнинга становится менее очевидной. Радует одно: силовой агрегат после подобной модернизации будет демонстрировать больший КПД даже на предыдущей мощности, что достигается за счёт уменьшения потребления горючего. В целом рост степени сжатия действительно оказывается самым выгодным способом увеличения приёмистости мотора.

В настоящее время используют две различные методики увеличения степени сжатия:

• первый способ заключается в установке прокладки ГБ меньшей толщины. Его основной недостаток – увеличение вероятности контакта клапанов и поршней. Так что перед его использованием необходимо всё тщательно рассчитать. Вариацией данного метода считается установка в силовой агрегат других поршней, имеющих соответствующие выемки, препятствующие столкновению с клапанами. При этом, разумеется, фаза газораспределения подвергнется изменениям, и потребуются соответствующие настройки двигателя, но это, как говорится, процедура одноразовая,
• второй способ заключается в расточке цилиндров – о нём мы уже говорили выше. Просто мы не упомянули, что, кроме увеличения объёма КС, такая процедура повышает степень сжатия, поскольку объём камеры сгорания остаётся неизменным, меняется только объём собственно цилиндров. Перед тем, как повышать мощность двигателя таким образом, необходимо понять, что при стандартных настройках мотора чем меньше степень сжатия, тем выше прибавка мощности.

Тюнинг системы впуска

Большинство методов, относящихся к улучшению тракта впуска, направлены на уменьшение сопротивления потока воздуха, направляемого в камеру сгорания. Технически такие доработки нельзя назвать сильно сложными, но они требуют использования большого числа разнородных деталей и материалов, позволяя добиться весомой прибавки мощности. Рассмотрим, как увеличить мощность карбюраторного и инжекторного двигателя, изменяя элементы системы впуска.

Система впуска и выпуска двигателя

Установка фильтра нулевого сопротивления

Под этим термином понимается модифицированный воздушный фильтр, основное предназначение которого – увеличить пропускную способность фильтровального элемента. У стандартного ВФ он выполнен из достаточно плотного материала, обеспечивающего надёжную фильтрацию поступающего извне воздуха. В «нулевике» используется более разреженный материал. За счёт ухудшения фильтровальной способности и изменения конструкции самого фильтра воздух проходит фильтр с меньшими потерями. Следует отметить, что прибавка мощности в этом случае будет мизерной, так что данный метод следует использовать только в комплексе с другими подобными мероприятиями.

Увеличение диаметра дроссельной заслонки

Такой способ также достаточно популярен, но, как и в случае применения ФНС, ощутимых результатов ожидать не стоит. Если же использовать его в рамках комплексного тюнинга силового агрегата, то небольшое увеличение производительности системы впуска даст в итоге вполне ощутимый накопительный эффект.

Дроссельная заслонка

Установка ресивера

Главное предназначение данной детали – сглаживание пульсаций воздуха на пути к камере сгорания. Достигается это за счёт применения укороченных впускных патрубков и увеличения объёма камеры ресивера. Данный метод относится к легкому тюнингу двигателя, демонстрирующему неплохие результаты. Его особенностью является максимальное наполнение цилиндров топливовоздушной смесью в диапазоне высоких оборотов при адекватном снижении на низких. При соответствующем изменении конструкции ресивера можно добиться противоположного результата, когда крутящий момент вырастет в диапазоне низких оборотов, но во всём остальном диапазоне приёмистость двигателя уменьшится.

Модификацией данного метода считается монтаж впускной системы с модифицированной геометрией воздушных каналов, что позволяет добиться более качественного наполнения цилиндров во всём диапазоне крутящего момента, руководствуясь информацией о ДЗ и текущих оборотах вращения коленвала. Вариант очень эффективный с точки зрения прироста мощности, но и достаточно дорогостоящий в реализации.

Демонтаж впускного коллектора

В некоторых случаях вместо впускного коллектора устанавливают «дудки» – укороченные патрубки, настроенные преимущественно на диапазон высоких оборотов. Это очень эффективное, но дорогостоящее решение, предполагающее установку отдельной ДЗ на каждый цилиндр. Объём подаваемого в камеру сгорания воздуха при этом резко увеличивается, благодаря чему достигается более устойчивая работа мотора на ХХ, низких/средних оборотах и очень продуктивная работа в верхнем диапазоне. Заметно уменьшается время реакции на нажатие педали акселератора.

Расплачиваться за все эти прелести придётся увеличением расхода горючего и снижением ресурса силового агрегата.

Тюнинг системы выпуска

Как известно, главной задачей системы выпуска является обеспечение отведения продуктов сгорания топливовоздушной смеси, а также снижение звуковых эффектов и вибрации, возникающих в результате взрывоподобного возгорания смеси. В современных автомобилях в систему выпуска встраивают также элементы, снижающие токсичность выхлопа. К сожалению, действие закона сохранения энергии распространяется и на автомобили. Поэтому при очевидной пользе глушителя принцип его работы заключается в некотором снижении мощности мотора.

Существует несколько способов уменьшения потерь мощности за счёт модернизации выхлопной системы:

• монтаж прямоточных элементов,
• использование даунпайпов,
• увеличение диаметра выпускных трубопроводов,
• раздвоение системы выпуска отработанных газов.

Чтобы понять, как можно поднять мощность двигателя за счёт системы выхлопа, рассмотрим, от чего вообще зависит мощность силового агрегата.

Главный и определяющий параметр – это количество/качество топливовоздушной смеси. Двигаясь от ВМТ до самой нижней точки, цилиндры наполняются смесью воздуха и горючего, причём параметры этой смеси зависят от степени согласованности давления между впускным и выпускным трактами.

Другими словами, увеличение объёмов воздуха, подаваемого в КС, увеличивает мощность мотора, но точно такого же повышения производительности нужно добиться и от выпускного тракта – в противном случае прироста мощности наблюдаться не будет.

Справедливо и обратное – увеличение пропускной способности выхлопа само по себе способствует приросту мощности двигателя. Рассмотрим основные способы достижения поставленных целей.

Коллектор

Основная доля потерь системы выхлопа приходится на коллектор. Его замена позволяет снизить эти потери. В профессиональном тюнинге и автоспорте для этих целей используют «паук» коллектор, отличающийся от штатного как формой, так и количеством, а также порядком расположения приёмных труб.

В частности, для четырёхцилиндровых силовых агрегатов используют либо коллекторы типа «4/2/1» (длинный вариант, четыре трубы сначала объединяются в две, а затем сливаются), либо короткую схему «4/1». Последний вариант позволяет получить прирост мощности в относительно небольшом диапазоне оборотов (6000 и выше), поэтому он используется преимущественно на спортивных авто. Первая схема считается идеальной для любительского тюнинга выпускной системы, поскольку даёт весомое увеличение крутящего момента практически на всех диапазонах.

Резонатор

Увеличение диаметра резонатора – ещё один способ повышения мощности в прямоточных системах выхлопа. Принцип действия такого тюнинга заключается в улучшении процесса продувки цилиндров на фазе выпуска, благодаря чему удаётся повысить крутящий момент силового агрегата. Такая процедура, именуемая «выхлопом с настройками», применяется для изменения моментного графика. Собственно настройка резонатора предполагает его наибольшее действие на участке снижения после максимума, что позволяет увеличить КМ на высоких оборотах. Чтобы добиться прироста мощности на малых оборотах, резонатор настраивают на работу на участке роста до максимума.

Если на машине установлен каталитическим нейтрализатором, его демонтируют с установкой прямоточного пламегасителя. Такая модернизация позволяет резонатору без особых последствий противостоять максимальным температурным воздействиям, однако с экологической точки зрения в Европе с таким выхлопом делать нечего. Российские нормативы допускают возможность такой модификации.

Оконечная часть глушителя

Одной из основных задач системы выпуска является уменьшение уровня шума, издаваемого работающим мотором. Для осуществления этой цели оконечную часть глушителя устанавливают по возможности на максимальном расстоянии от коллектора, тем самым уменьшая его резонансное воздействие. Использование прямоточного глушителя вместо обычного позволяет снизить сопротивление потоку газов до нуля, по крайней мере, на последнем этапе выхлопа. Чтобы компенсировать падение шумопоглощающих свойств, в такой глушитель помещают трубу меньшего диаметра с перфорационными отверстиями. Пространство между внешней/внутренней трубами наполняют волокнистым материалом с хорошими теплостойкими свойствами (например, стекловолокном). Чтобы частички наполнителя не «улетали в трубу» в буквальном смысле слова, между стекловолокном и трубой устанавливают барьер в виде мелкоячеистой сетки.

Шум выхлопа в таком глушителе достаточно эффективно поглощается наполнителем, проникая через перфорационные отверстия. Впрочем, со временем слой набивки всё равно становится более тонким, что начинает сказываться на издаваемом прямоточным глушителем звуке. Да и эффект прироста мощности в итоге оказывается незначительным.

Чип-тюнинг

Под этим термином понимают внесение изменений в программное обеспечение бортового компьютера, направленное на изменение работы исполнительных механизмов, влияющих на работу силового агрегата. В общем случае необязательно выполнение чип-тюнинга исключительно с целью добиться заметного прироста мощности, но следует признать, что большинство случаев приходится именно на такую модернизацию микропрограммы ЭБУ.

Изначальные заводские настройки далеко не всегда оптимальны. В частности, автопроизводители стараются соотнести угол опережения зажигания, контролируемый бортовым компьютером, с определённым регионом, но получается, что в большинстве случаев он оказывается слегка завышенным. По этой причине процесс сгорания ТВС происходит не так эффективно.

Второй причиной, по которой ЭБУ настраивают на повышенный угол опережения зажигания, является уменьшение нагрузки на узлы трансмиссии. Другой стороной такого решения является увеличение времени реакции двигателя на действия водителя, а также снижение устойчивости его работы. Некоторые заводские настройки работы бортового компьютера приводят к увеличенному расходу горючего.

Чип-тюнинг в состоянии устранить все вышеперечисленные недостатки:

• увеличить многие параметры работы силового агрегата,
• повысить комфортность для водителя,
• поднять до приемлемого уровня крутящий момент,
• уменьшить расход горючего.

С точки зрения стоимости такая модернизация автомобиля считается одной из самых недорогих, при этом в конструкцию автомобиля не вмешиваются, что оставляет шансы на исполнение гарантийных обязательств продавцом. Отметим, что чип-тюнинг для обычных авто не позволяет добиться значимых результатов, но без него не обойтись, если вы вносили изменения в конструкцию силового агрегата или компонент, с ним соседствующий, поскольку при этом изменяются и характеристики работы мотора.

Наибольший эффект данный вид модернизации авто демонстрирует на спортивных машинах, обладающих и без того мощными характеристиками.

Уменьшение веса маховика и поршней

Казалось бы, снижение веса никак не должно влиять на мощностные показатели функционирования мотора, но на практике использование облегчённого маховика позволяет добиться небольшого, но вполне положительного эффекта. Дело в том, что за счёт снижения массы эта деталь раскручивается намного быстрее, позволяя двигателю выйти на высокооборотистый режим за более короткое время. Средняя прибавка к мощности при таком способе тюнинга составляет порядка 4%, так что в качестве накопительного эффекта он волне пригоден.

Плюс данного метода ещё и в том, что его реализация по силам и в гаражных условиях. Для увеличения мощности дизельного двигателя достаточно приобрести облегчённый маховик (его стоимость варьируется в пределах 2000-5000 рублей), а его монтаж не требует большого количества операций. Как правило, такая модернизация производится комплексно, вместе с изменением уровня компрессии, чип-тюнингом, установкой фильтра нулевого сопротивления и другими несложными и недорогими доработками.

Вторым способом, относящимся к уменьшению массы деталей авто, считается использование кованых поршней. По идее, на его движение должно затрачиваться меньше энергии, да и по прочностным характеристикам он даст фору поршням из традиционных материалов. Впрочем, рассчитывать на значительный эффект и здесь не приходится. Тем не менее автогонщики его активно используют, поскольку для них даже незначительный прирост мощности очень важен. В последнее время такая операция все чаще входит в набор услуг, предоставляемых фирмами, специализирующимися на тюнинге.

Снижение силы трения

Именно эта сила оказывает максимальное воздействие на снижение КПД любого устройства, в котором используются трущиеся части. В двигателе внутреннего сгорания наибольшие потери происходят в момент движения поршня, контактирующего со стенками цилиндра, выступающего в качестве направляющей.

Разумеется, снизить трение позволяет моторное масло – это его основное предназначение, но его физические характеристики можно улучшить, используя различные присадки.

Здесь следует быть осторожным – состав конкретной присадки может быть оптимизирован совсем для других целей. В идеале нужно покупать присадки комплексного действия, которые не только создают дополнительный слой между трущимися поверхностями, но и способны очищать их от нагара и других отложений. Безусловно, самым важным действием такой присадки считается формирование нового защитного слоя, характеризующегося очень прочной связью с одной из трущихся поверхностей и отличным маслоудерживающим свойством.

А поскольку мощность двигателя зависит от наличия потерь в ЦПГ, уменьшение трения положительно скажется и на динамике автомобиля. Согласно различным данным, такой способ увеличения приёмистости силового агрегата даёт прибавку к мощности на уровне 6-7%, увеличивая ресурс поршневой группы и снижая расход горючего.

Впрочем, многие отзывы не содержат каких-либо положительных результатов применения подобных присадок, поэтому их использование может оказаться простой тратой денег.

Модернизация распредвала

В большинстве случаев использование распределительных валов с изменённой геометрией кулачков практикуется для повышения мощности двигателя, хотя существуют и прямо противоположные решения.

Всё зависит от того, увеличены или уменьшены размеры кулачков. В первом случае обеспечивается больший ход клапанов, что положительно сказывается на динамике силового агрегата. Однако и здесь имеются свои нюансы: в продаже имеются модернизированные распредвалы, предназначенные для увеличения мощности мотора на низких, средних или высоких оборотах вращения коленвала. Зависит это опять же от того, как сильно увеличена высота подъёма клапанов. Если незначительно – имеем добавку мощности на небольших оборотах, если максимально (но так, чтобы исключить соударение клапана с поршнем) – увеличим тягу мотора на высоких оборотах.

Так что если вы хотите увеличить мощность атмосферного двигателя, минимально изменяя конструкцию силового агрегата – установка спортивного распредвала поможет вам решить эту задачу. Разумеется, после замены этой детали потребуется выполнение процедуры регулировки клапанов.

Турбонаддув

Данный способ заслуженно считается наиболее эффективным в плане роста мощности силовой установки. Об этом свидетельствует и рост количества моделей, производимых с наличием подобной опции (турбированные модификации сегодня не редкость даже для концерна АвтоВАЗ).

Впрочем, даже обладателям машин с турбонаддувом есть к чему стремиться, поскольку и у них имеется немало возможностей повысить количество выдаваемых двигателем лошадиных сил. Особенно интересен такой тюнинг владельцам маломощных авто (например, с объёмом двигателя 1.4-1.5 литров). Для того, чтобы добиться ещё более впечатляющих результатов, достаточно установить турбину больших размеров. Альтернативным вариантом считается увеличение давления заводской турбины. Все эти способы позволяют добиться заметного прироста мощности, но требует внесения немалого количества изменений. Вместо этого можно подобрать турбину с более высокими показателями производительности, благо на рынке представлено огромное количество моделей для большинства ходовых моделей.

Если говорить об установке турбины на атмосферный силовой агрегат, то это уже считается кардинальным изменением конструкции авто, оказывающим влияние как на настройки двигателя, так и на эксплуатационные моменты (необходимость обязательного прогрева мотора, даже в жаркое время года, более частая замена расходных материалов).

Однако выигрыш в мощности может оказаться почти двукратным, поэтому такая работа стоит затраченных усилий. Всё зависит от ваших умений, а также характеристик устанавливаемой турбины. Правда, кроме собственно турбины придётся устанавливать и интеркулер, поскольку она в процессе работы сильно разогревается, а вместе с ней греется и мотор. Чтобы снизить тепловую нагрузку, некоторые увеличивают объём ОЖ, поступающей в радиатор и улучшают его обдув, устанавливая более мощный вентилятор. Старые форсунки также нужно заменить на более производительные, поскольку они не рассчитаны на столь большую нагрузку.

Принцип действия турбокомпрессора достаточно прост – обеспечение подачи в цилиндр намного большего количества воздуха. А поскольку интенсивность процесса горения в максимальной степени зависит от наличия кислорода (напомним, в атмосферном воздухе его немного – около 21%), то чем больше воздуха поступает в камеру сгорания, тем лучше. Кстати, турбина приводится в действие благодаря энергии выхлопа, не используя мощности двигателя, однако необходимо принимать во внимание, что существует прямая зависимость между нажатием педали акселератора и производительностью турбины.

Достоинства данного метода увеличения мощности силового агрегата очевидны: по эффективности (двукратное и более увеличение КПД двигателя) ему нет альтернативы, использование турбины можно отменить одним нажатием кнопки, если в этом нет потребности.

Но это и самый дорогой способ, к тому же требующий перепрошивки ПО бортового компьютера. Самостоятельно установить турбину также малореально – для этого требуется соответствующий опыт и знания. Хотя запитка турбины не требует отбора мощности мотора, на высоких оборотах неизбежен повышенный расход горючего – этого требуют элементарные физические законы. Установка турбины требует существенной доработки многих других узлов машины – использования более прочных деталей, усиления тормозных возможностей. Наконец, приготовьтесь к тому, что ресурс двигателя окажется заведомо меньше регламентного.

Краткие выводы

Как видим, даже маломощный автомобиль можно заставить работать, как спортивный. Собственно говоря, подобный тюнинг имеет смысл сравнивать с допингом, используемым в профессиональном спорте. Но здесь прямого запрета нет. Максимальные санкции – лишение гарантии, что после окончания гарантийного срока неактуально. Большинство актуальных способов дают относительно небольшой рост мощности, поэтому, если не использовать наиболее радикальные методы, имеет смысл задействовать комбинацию из нескольких менее существенных.

Но в любом случае за увеличение отдачи мотора придётся чем-то расплачиваться. В большинстве случаев это – повышение расхода топлива.