Тюнинг
системы впуска-выпуска

Как взрастить "табун"

Слово «tuning» означает «настройка», «регулировка». Чаще всего оно трактуется как доработка тех или иных систем автомобиля для улучшения его технических характеристик, в частности — мощности. В последнее время это явление в нашем регионе стало достаточно активным: машин с нескромными техническими характеристиками становится все больше и больше. И это заразно: в головах людей, однажды видевших подкапотное пространство тюнингового автомобиля, а также испытавшего его в действии, прочно заседает мысль «Хочу так же»... Желание, чтобы и на твою машину кто-то хоть раз посмотрел с таким же уважением, восхищением и завистью, как однажды на кого-то смотрел ты сам, становится неискоренимым. Оно растет, зреет, развивается и однажды наступает момент истины: как разбудить в полноценной, по сути законченной системе под названием автомобиль тот заветный «табун». Способов — масса. Главное — знать, с чего начать и какими последствиями это начинание может обернуться.

Обо всех тонкостях тюнингового искусства, конечно, не расскажешь, но о наиболее значимых вещах поговорить стоит. В частности, основные этапы тюнинга автомобилей с атмосферными и турбированными двигателями, тонкости электроники, тюнинг подвески, тормозной системы, внешний тюнинг, тюнинг салона...

Обо всем этом мы расскажем в серии статей об основных способах форсировки автомобиля. Но для начала все-таки о заветном «табуне».

Данный этап можно отнести к таким вариантам тюнинга, когда автомобиль должен стать чуть быстрее «стока» и оставаться при этом максимально оптимизированным для городской езды. Для большинства этот этап становится первым и последним. При этом основная масса страждущих мощности наивно полагает, что форсировка впуска и выпуска ограничивается лишь установкой нулевика и спортивного глушителя, даже не догадываясь о том, что пространства для активной деятельности здесь гораздо больше...

Система впуска

Маркой Jasma частенько маркируются «пауки» от HKS

Впускной ресивер ARC Magic

Шаг первый — это, конечно же, фильтр нулевого сопротивления. Оговоримся сразу: понятие «нулевое» нельзя считать за истину, полного отсутствия сопротивления добиться практически невозможно. Есть, конечно, системы впуска, где впускной коллектор в его привычном понимании отсутствует как таковой, вместо него устанавливаются коротенькие трубки — «дудки», настроенные на определенные, обычно очень высокие обороты. Применяются они при желании выжать из двигателя все и стоят достаточно дорого из-за сложности управления. Мы будем говорить о нормальной впускной системе.

За счет чего происходит прирост мощности? Как известно, горючая смесь, попадающая в цилиндр, состоит из топлива и воздуха, соединенных в определенных пропорциях (приблизительно 13 г воздуха на 1 г топлива). Если количество воздуха, попадающего в двигатель, увеличить, то, соответственно, увеличится и количество кислорода (а значит, можно больше впрыскивать топлива). Это все интересно с точки зрения мощности: чем больше сбалансированной смеси сгорит, тем больше энергии выделится, тем больше мощности выдаст мотор. Стандартные воздушные фильтры имеют в своем составе фильтрующий элемент, изготовленный из очень плотного материала, к тому же и конструкция таких фильтров не совсем удачна с точки зрения количества пропущенного воздуха. В фильтрах же нулевого сопротивления, или так называемых нулевиках, материал изготовлен из волокон хлопка, спрессованных специальным образом. Фильтруемость таких очистительных элементов не падает (в нормальных фирменных фильтрах). Но вместе с тем имеющиеся микроскопические отверстия позволяют прогонять гораздо большее количество воздуха. Способствует этому и большая площадь фильтрации: поверхностная площадь «спортивного» фильтра до пяти раз больше, чем площадь стандартного.

Все нулевики различаются по нескольким параметрам.

Во-первых — по производителю. У нас наиболее известны три бренда — японские HKS, APEX’i и Blitz (это при том, что в Иркутске их в свободной продаже практически нигде нет). Впрочем, на прилавках магазинов можно встретить и другие марки — Pro Sport, K&N и т.д., но для нашего региона Япония всегда была ближе — стабильность качества оценили уже все.

Излюбленные японцами нулевики: грибок HKS и конусный APEX’i Power Intake. Первый практичен, второй более выгоден с точки зрения мощности

Разделяются фильтры и по «многоразовости» использования — моющиеся и сухого типа. В моющихся фильтрующий элемент изготовлен из пропитанной масляной жидкостью хлопковой ткани: при необходимости очистки фильтр снимается, с него с помощью щетки с мягким ворсом удаляются крупные частицы грязи, затем на поверхность фильтрующего элемента с обеих сторон наносится специальное средство для очистки. Через 10-15 минут фильтр промывается в емкости с теплой водой, затем — под струей проточной воды. После наносится пропитка, и фильтр устанавливается на место. Преимущество таких фильтров — возможность многократного и длительного использования, некоторые производители устанавливают сроки эксплуатации от 7 до 10 лет или 1 000 000 км. Фильтрующий элемент в фильтрах сухого типа ничем не пропитан, но также имеет возможность многократного использования (моется или продувается в обратную сторону). При этом он обладает своими плюсами: например, не искажает показания некоторых расходомеров воздуха («горячая проволока»). Отметим и нулевики, форма которых напоминает шляпку гриба (в народе укоренились под названием «грибки» производства HKS). Японцы любят их в силу своей природной практичности: при наступлении срока чистки или замены фильтра, выбрасывать его целиком не надо. Поролоновая многослойная сетка заменяется на аналогичную новую. Стоимость такой губки — порядка 5 долларов. Пропускаемость этих фильтров практически такая же, как у APEX’i, но фильтрующая способность ниже.

Есть еще и так называемые фильтры пониженного сопротивления, которые устанавливаются в штатное место, их не стоит путать с нулевиками. Эти фильтры не дают почти никакого прироста мощности.

При всем многообразии нулевиков ставить под капот первый попавшийся в магазине не стоит. Во-первых, большинство лежащих на иркутских прилавках фильтров при весьма нескромной стоимости не дают абсолютно никакого эффекта, до настоящих японских HKS, APEX’i и Blitz этим нулевикам далеко. А во-вторых, при выборе нулевика стоит обратить внимание на его конструктивные особенности, которые определяют ламинарность воздушного потока. Площадь всасывания у нулевиков велика: воздух забирается со всех сторон фильтрующего элемента. Попадая в центр фильтра, воздушные потоки сталкиваются друг с другом, образуя вихри и начиная двигаться хаотично — поток становится турбулентным. В результате скорость прохождения воздуха к воздушному тракту замедляется, а значит, и количество воздуха, попадающего в цилиндр, уменьшается. Здесь стоит привести в пример японский конусный нулевик APEX’i Power Intake, внутри которого имеется конусообразная, заостренная книзу вставка: забираемые с разных сторон потоки воздуха не сталкиваются друг с другом, а начинают двигаться вдоль этой конструкции вниз, в воздушный тракт, ровно и организованно, в результате воздушный поток становится ламинарным. По этому же принципу идут потоки, забираемые снизу фильтра. Скорость прохождения становится больше, количество воздуха, попадающего в камеру сгорания — тоже. Итог — прирост мощности.

Еще один фактор, который стоит учитывать при установке нулевика — температура воздуха. Как известно из законов физики, чем холоднее воздух, тем меньший объем он занимает, тем больше по массе его «залезет» в цилиндр. Практически при всех вариантах установки нулевика он оказывается рядом или за радиатором, который сильно нагревает (это при том, что температура воздуха под капотом и так выше, чем в окружающей среде), происходит втягивание горячего воздуха, занимающего больший объем. Следовательно, установка нового фильтра может не дать никакого положительного результата, а в худшем случае еще и навредить. Поэтому при установке также следует ставить и защитный тепловой экран.

Существует в природе такое понятие как индукционный надув: на место штатной коробки фильтра устанавливается труба (как правило, алюминиевая), другой ее конец выводится под бампер или в сделанное в нем отверстие, где ставится фильтр нулевого сопротивления. Результат — холодный воздух, получаемый с улицы, плюс уменьшенное сопротивление за счет нулевика и плюс пассивный надув при движении автомобиля. Все эти свойства воздушного потока учитываются и при дальнейшей модернизации системы впуска. Зачастую стандартный впуск является самым значимым источником ограничения «здоровой» подачи воздуха. В стандартной системе впуска шланги и трубки, соединяющие корпус фильтра с карбюратором или дроссельной заслонкой, образуют целый лабиринт с немалым количеством резких изгибов. В результате, мало того, что воздушный поток движется в полную силу лишь в центре трубки, так еще и вынужден бороться с препятствиями в виде резкой смены направления. Чтобы увеличить эффективность системы, необходимо все штатные соединяющие элементы заменить на прямые трубки и шланги с наименьшим количеством изгибов, которые должны быть максимально сглажены. В результате скорость воздушного потока увеличится во-первых, за счет ламинарности, во-вторых, благодаря сократившейся длине впускного тракта.

Это лишь первые два этапа на пути тюнинга системы впуска. Следующий шаг — замена стандартного впускного ресивера на увеличенный «спортивный». Чем больше его объем, тем резче «подхватит» двигатель после сброса газа и повторного нажатия педали в пол. В нашем регионе наиболее известны впускные ресиверы марки ARC Magic.

Следующий этап — увеличение дроссельной заслонки. Сие действо можно отнести уже к профессиональному тюнингу, т.к. осуществляется оно, как правило, после весьма значительной доработки машины. Этот этап можно назвать закономерным, т.к. объем поступающего в коллектор воздуха стал намного больше, а поток интенсивнее, то соответственно, и заслонку также следует увеличить. Самый бюджетный вариант — на разборке покупается заслонка от более мощного автомобиля, которая и устанавливается на собственную машину.

Все манипуляции с системой впуска, если они проведены грамотно, в общей сложности способны дать автомобилю прирост в мощности от 5 до 20 л.с. Но при этом стоит учитывать, что прирост зависит также и от исходной базы: для двигателя объемом 1,3 литра добиться такого эффекта сложнее, нежели для 3-литрового мотора. Сумма финансовых затрат может колебаться от 1000 рублей (за китайский нулевик) до $300 (за хороший фильтр с кронштейнами и трубами), ресивер — от $50 до $200.

Система выпуска

Установку спортивного глушителя часто приравнивают к «крутому» тюнингу выхлопной системы, наивно полагая, что это даст бешеный прирост мощности. Но сам глушитель, установленный после резонатора, кроме мягкого бубнения, ничего не даст. Дело в том, что выпускная труба служит для отвода отработавших газов за пределы кузова автомобиля, а также для глушения ударных волн, поэтому внутри стандартных глушителей есть множество различных сужений сечения, перегородок и т.п., что создает сопротивление для воздушного потока. В результате давление в коллекторе не успевает падать, препятствуя очистке цилиндра. Чем больше отработавших газов останется в цилиндре, тем меньше свежей смеси в него поступит, тем меньше мощности мы получим на выходе. Прямоточный выпуск в силу своей конструкции содержит внутри труб минимум сечений и препятствий, упрощая и ускоряя выход газов из системы.

Спортивные глушители относятся к глушителям поглотительного типа: акустические волны в них глушатся при помощи мягкого материала (стекловаты, например), и при этом они не имеют сужений сечения. Материал, как правило, глушит только высокие частоты, преобразовывая их в тепло, а низкие выходят на выхлопе. Отсюда и благородный, породистый «голос» мотора. От объема глушителя, количества материала, его текстуры, а также от тех деталей, которые еще содержит выпускной тракт, зависит громкость и тон звука. Также благородные ноты в звучании можно получить, если резко увеличить диаметр выпускной трубы на выходе из глушителя.

Большинство спортивных глушителей можно поставить на любой автомобиль определенного класса и литража. Выбор зависит исключительно от пристрастий владельца: нержавеющая сталь, никелировка или хром, один или два выхода и т.д. Идеальным вариантом было бы убрать глушитель и все препятствующие потоку газов детали вообще, но такая роскошь в нашей (а уж тем более в чужой) стране непозволительна: во-первых, есть ограничения на громкость звука, во-вторых, на выбросы вредных веществ, в частности CO, в атмосферу.

Этап второй при тюнинге системы выпуска — настроенный выхлоп, который, как правило, достигается с помощью установки «паука», т.е. замена всей выпускной системы. Грубо говоря, при настроенном выхлопе машина на определенных оборотах начнет очень сильно «тянуть». Наиболее часто задаваемый вопрос — откуда при настроенном выхлопе появляется прирост мощности. С точки зрения физики это выглядит так: выпускной клапан открывается очень резко, и при выходе отработавших газов огромной температуры возникает ударная или взрывная волна, которая начинает двигаться по трубам выпускного тракта. Согласно законам физики за этой ударной волной всегда следует фронт разряжения. Это разряжение должно достигнуть выпускного клапана в момент фазы перекрытия (когда впускной и выпускной клапаны сообщаются между собой через камеру сгорания) и будет способствовать более качественной очистке. В момент же закрытия выпускного клапана на фазе впуска разрежение позволит получить более качественный заряд свежей смесью. Вернуть фронт разряжения к выпускному клапану можно, если идущая по трубам ударная волна попадет в трубу с намного большей площадью сечения: в этот момент она по инерции вытащит за собой оставшиеся в камере сгорания отработавшие газы. Причем возвращаться волна должна не в сгенерировавший ее цилиндр, а в следующий, т.к. возврат ее туда, откуда она вышла, не совсем удобен. Скорость распространения ударных волн равна скорости звука, учитывая этот факт, специалистами установлено, что для 4-цилиндровых двигателей для возвращения волны обратно в цилиндр на 6000 об./мин. отражатель нужно будет разместить на расстоянии 3,3 метра от цилиндра. И это длина лишь приемных труб, которые потом еще надо вывести в трубу достаточно большого объема, с приближенными к атмосферным характеристиками — она и будет являться отражателем для ударной волны. Всю эту систему оснастить глушителем. Естественно, что такими габаритами отличаются далеко не все автомобили. К тому же при возвращении к сгенерировавшему волну цилиндру фронт разряжения упрется уже в закрытый выпускной клапан и никакой полезной работы не совершит. А вот если возвращать волну в следующий рабочий цилиндр, то и размеры труб заметно сократятся, и эффект от работы будет получен.

Принцип работы и конструкция «паука» довольно просты: от выпускных окон цилиндров (в данном случае мы будем рассматривать четырехцилиндровый двигатель) отводятся четыре трубы, которые, плавно изгибаясь, приближаются друг к другу под небольшим углом. Эти первичные трубы соединяются в одну вторичную трубу, площадь сечения которой должна быть в два-три раза больше, чем площадь сечения каждой из первичных. Не вдаваясь в подробности, скажем, что специалистами определена длина первичных труб — для 6000 об./мин. она должна быть равна 820 мм. Фронт разряжения, следующий за волной давления, достигая места соединения всех труб, возвращается в три оставшиеся трубы. В следующем по порядку цилиндре на выпуске этот фронт очистит камеру сгорания от оставшихся отработавших газов и улучшит заряд цилиндра смесью. Эффект от разряжения на впуске примерно такой же, как если бы воздушно-топливную смесь нагнетали с помощью компрессора. Таким образом, при правильно построенной системе происходит качественное очищение камеры сгорания и лучшее ее наполнение смесью. Описанные выпускные коллекторы относят к типу 4 в 1. Как правило, они редко применяются при любительском тюнинге, т.к. область действия их крайне мала — только те обороты, на которые настроен «паук». При этом нельзя забывать, что эффект будет достигнут только на этих оборотах, на оборотах, вдвое низких или вдвое высоких, будет наблюдаться абсолютно обратная реакция. Причем, чем больший момент будет пойман на настроенных оборотах, тем больший провал получится на низких. Именно поэтому такими системами оснащаются в основном спортивные автомобили.

Для так называемого гражданского тюнинга более приемлем «паук» системы 4 в 2 в 1 или как его еще называют — 2 в 1. В данном случае отводящие трубы соединяются в одну попарно — от первого и четвертого цилиндров и от второго и третьего цилиндров. Две образовавшиеся трубы далее также выводятся в одну. Этот вариант — один из самых демократичных, т.к. диапазон «рабочих» оборотов на ней наиболее широк, но и эффект гораздо ниже.

Довольно распространены японские бренды HKS (Jasma), APEX’i #1 и др.

При установке «паука» стоит учитывать, что все приемные трубы должны быть равнодлинны, при несоблюдении этого условия весь смысл действий просто теряется. Во-вторых, внутри коллектора не должно быть никаких сужений или выступов, чтобы не создавать дополнительный резонанс и не препятствовать системе. И в-третьих, все трубы желательно обматывать теплоизолирующим материалом, что уменьшит температуру воздуха под капотом и сделает скорость выхлопных газов практически одинаковой на всем выхлопном тракте. Это играет довольно маленькую, но все же свою роль.

А теперь перейдем к самому интересному: сделать, установить и настроить систему выхлопа самостоятельно в гараже невозможно. Для этого нужно, во-первых, определить точку, когда момент падает, т.е. идет снижение мощности, во-вторых, на специальном стенде на выбранных оборотах экспериментальным путем подобрать длину всех труб, в-третьих, сконструировать и изготовить такую систему, в-четвертых, установить ее в машину и убедиться, что она работает так, как должна. Поэтому для настройки выхлопа нужно либо обращаться к специалистам, либо покупать систему целиком у того, у кого она уже стояла и кто уверен в ее нормальной полноценной работе. Например, у соседей японцев. Самый же приемлемый вариант — покупка автомобиля с уже настроенным выхлопом (благо, что таких к нам из Японии едет немало). Но это подойдет лишь в том случае, если дальнейшие характеристики момента улучшаться не будут, т.к. при форсировке двигателя настройки сместятся, и достигнутый эффект может измениться.

Нижний предел стоимости одного только «паука» в нашем регионе около $200 и еще столько же за всю остальную выхлопную систему (б/у). Получаемая мощность от целиком настроенного выхлопа зависит от жесткости и типа системы и может составлять от 0 л.с.(китайская банка глушителя на конце) до весьма значительных величин в 30-100 «лошадей»...

Так что дерзайте, товарищи.

Наталья НОВИКОВА

"Автомаркет + Спорт" №09 04.03.05