Мы рассчитываем, что этот материал будет полезен автолюбителям, решившим подвергнуть двигатель своего автомобиля популярному сегодня чип-тюнингу. Читая рекламные объявления следующего содержания: «...прибавка в мощности до 40% посредством перепрограммирования блока управления...», хочется узнать, откуда они все-таки возьмутся? И попросить его авторов рассказать о процессе добывания «лишних лошадей» поподробнее, ведь увеличение мощности почти наполовину (если это действительно так) одним только перепрограммированием — это не шутки. Надеемся, что читатель, ознакомившись со статьей, решит для себя: стоит ли игра свеч? А точнее количества лошадиных сил, которые получит двигатель его автомобиля в результате чип-тюнинга.
СОВРЕМЕННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Для того, чтобы детально разобраться в работе современного двигателя и в частности СУД, нам потребуется вспомнить, по каким параметрам и при помощи чего осуществляется данное управление.
Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это двигатель, вырабатывающий мощность за счет преобразования химической энергии топлива в теплоту, которая в свою очередь преобразуется в механическую работу.
Современный ДВС — довольно сложный агрегат, состоящий из множества систем и механизмов, обеспечивающих его оптимальную работу. В большинстве случаев для оптимизации процессов, протекающих в двигателе, применяется микропроцессорная система управления.
Может показаться, что разработчики двигателей и программного обеспечения (ПО) для систем управления постоянно ломают себе голову, как им создать экологически безвредный агрегат, большой мощности и с минимальным расходом топлива. На самом деле все не так драматично.
Еще до начала проектирования двигателя и ПО известна их основополагающая концепция, зависящая от предъявляемых требований. Судите сами, нужен ли городскому маршрутному автобусу высокофорсированный двигатель? Скорее всего, нет. А вот снижению расхода топлива и токсичности следует уделить особое внимание.
Спортивный автомобиль, конечно, должен вписываться в определенные нормы, но мощностные показатели имеют больший приоритет.
Хотя в той или иной мере учитывать весь комплекс предъявляемых к проектируемому двигателю требований все же придется, но в разумных пределах. Мало кто будет пытаться «выжать» из двигателя малолитражки несколько сотен лошадиных сил.
Для серийных двигателей разрабатывают программы управления, позволяющие «вписать» автомобиль в жесткие нормы по токсичности, сделать его максимально экономичным и при этом удержать на должном уровне показатели мощности и крутящего момента.
Другими словами, в угоду экологичности, электронная система заставляет двигатель работать на обедненных смесях, это снижает токсичность отработавших газов, но приводит к снижению мощности.
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ
МСУД — обеспечивает электронное управление системой зажигания, питания, частотой вращения коленчатого вала на холостом ходу посредством входящего в ее состав электронного блока управления (ЭБУ), а также разнообразных датчиков и исполнительных механизмов. Современные ЭБУ представляют собой цифровые микропроцессоры с функцией самодиагностики. В процессе работы двигателя МСУД синхронизирует момент зажигания с моментом и длительностью подачи топлива (впрыска). Помимо этого МСУД может управлять и другими устройствами, установленными на автомобиле, например антиблокировочной системой тормозов, системой кондиционирования воздуха, автоматической коробкой передач и т.д.
Блок управления (или контроллер) содержит три вида памяти:
• ОЗУ (RAM) (оперативно-запоминающее устройство) содержит информацию о том, что происходит с автомобилем на текущий момент. Его в основном используют для анализа и временного хранения значений, применяемых при расчетах (программные переменные, коды ошибок, результаты вычислений и т.д.). По мере необходимости микропроцессор может вносить в него информацию или считывать ее, а также хранить и обновлять данные алгоритма самообучения.
Информация, хранящаяся в ОЗУ, помогает корректировать настройку системы под изменяющиеся условия работы двигателя. При отключении питания (отключение ЭБУ от разъема) или падении напряжения в сети ниже 6 В содержащиеся в ОЗУ диагностические коды неисправностей, расчетные данные и данные самообучения стираются.
• ПЗУ (ROM) (постоянно запоминающее устройство) содержит программу (так называемую «прошивку») с последовательностью рабочих команд и калибровочную информацию. Калибровочная информация (калибровки) представляет собой данные управления системой впрыска, зажигания, холостым ходом и т.п. Данные управления зависят от типа и мощности двигателя, передаточных отношений трансмиссии, массы автомобиля и других факторов.
Это вид памяти энергонезависимый, т.е. ее содержимое сохраняется при отключении питания.
• ЭПЗУ (EPROM) (электрически перепрограммируемое запоминающее устройство) используется для временного хранения дополнительной информации, необходимой для работы системы. Здесь же хранятся идентификационные данные автомобиля, коды — пароли противоугонного устройства (иммобилизатора) и др.
Информация в ЭПЗУ является энергонезависимой и может храниться без подачи питания на ЭБУ.
ДАТЧИКИ
Датчики входят в состав микроконтроллера и являются комплексом измерительных преобразователей. Назначение датчиков — сбор, обработка и ввод в микропроцессор информации о состоянии двигателя, условиях его работы и контролируемых возмущающих воздействиях. Например, датчик расхода воздуха, температуры охлаждающей жидкости, угла поворота коленчатого вала, угла поворота дроссельной заслонки и т.д. Эти и другие датчики предоставляют ЭБУ данные о нагрузке на двигатель, его температуре, скорости вращения коленчатого вала, угле поворота дроссельной заслонки.
Современные системы управления оснащаются тремя основными типами датчиков: аналоговыми, импульсными и релейными. Сигналы, поступающие от датчиков в ЭБУ, в большинстве случаев имеют аналоговую форму (аналоговый сигнал — непрерывный сигнал, который может изменяться сколь угодно мало). Но так как микропроцессор — устройство цифровое, то принимать и обрабатывать аналоговую информацию он не может. Поэтому все аналоговые импульсы поступают сначала в специальное устройство — конвертор или в АЦП (аналогово-цифровой преобразователь). Здесь они и преобразуются в цифровые (цифровой сигнал — определенный код, состоящий из определенной последовательности значений «да» и «нет», длительность и частота импульсов характеризуют ту или иную величину).
Необходимость такого преобразования снижает быстродействие системы. А если бы сигналы датчиков имели цифровую форму, то процесс обработки информации значительно ускорился. Так что будущее за так называемыми «интеллектуальными датчиками», они имеют встроенное устройство первичной обработки сигнала, это позволяет «разгрузить» центральный процессор и повысить надежность системы.
Сейчас мы перечислим некоторые датчики, информация от которых поступает в ЭБУ, но подробно останавливаться на существующих видах и принципе их работы не будем.
Датчик положения дроссельной заслонки (ДПДЗ) — посылает в ЭБУ сигнал, соответствующий углу ее поворота и необходимый для коррекции состава смеси.
Датчик детонации (ДТ) — реагирует на высокочастотные колебания, возникающие при детонации, и трансформирует их в электрические импульсы, поступающие в ЭБУ. При возникновении детонации момент зажигания смещается в сторону запаздывания, в течение определенного числа тактов. Работа этих датчиков синхронизирована с вращением распределительного вала, что позволяет осуществлять корреляцию (взаимосвязь) их сигналов с детонацией в отдельных цилиндрах.
Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) — служит для определения температурного состояния двигателя и изменения характеристик топливоподачи.
Датчик температуры воздуха (ДТВ) — формирует сигнал для корректировки подачи топлива и угла опережения зажигания в зависимости от температуры всасываемого воздуха.
Датчик положения коленчатого вала (ДПКВ) — предназначен для определения положения, частоты вращения коленчатого вала и синхронизации работы контроллера с рабочим процессом двигателя.
Датчик положения распределительного вала (ДПРВ) — определяет верхнюю мертвую точку поршня первого цилиндра при такте сжатия. В зависимости от сигналов датчиков (ДПРВ) и (ДПКВ) ЭБУ определяет номер цилиндра, в котором происходит такт впуска, и в соответствии с этим определяет начало фаз впрыскивания и искрообразования в данном цилиндре.
Датчик расхода воздуха (ДРВ) — информирует ЭБУ о количестве поступающего воздуха, на основе полученной информации корректируются параметры впрыска топлива.
Датчик кислорода (ДК или лямбда-зонд). Сигналы, подаваемые датчиком в ЭБУ, преобразуются в управляющие импульсы регулятора давления, обогащающего или обедняющего топливовоздушную смесь.
На самом деле датчиков может быть гораздо больше, все зависит от типа системы управления, установленной на двигателе.
Из АЦП цифровые импульсы поступают в микропроцессор, где обрабатываются в соответствии с программой и поправочными коэффициентами, заложенными в ПЗУ. На основе полученных после обработки импульсов данных, микропроцессор формирует выходные сигналы, необходимые для управления исполнительными устройствами. Насколько оптимальным будет это управление, зависит от программы и калибровок (неисправность датчиков и исполнительных устройств не учитываем).
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
По сути, они являются преобразователями электрического управляющего сигнала. Эти элементы включаются или выключаются на время, определяемое микропроцессором, в соответствии с показаниями датчиков.
К исполнительным устройствам можно отнести: обмотки электромагнитных форсунок, различных реле, катушек зажигания, клапана управления холостым ходом, клапана продувки угольного фильтра (адсорбера) и т.д.
Весь сложный процесс управления можно свести к простой схеме: ВХОД, ОБРАБОТКА, ВЫЧИСЛЕНИЕ, ВЫХОД. Входящие сигналы поступают от датчиков в АЦП, оттуда в микропроцессор, где производится вычисление и формирование сигналов для исполнительных устройств, которые в свою очередь осуществляют некоторые действия.
ЧТО ТАКОЕ ЧИП-ТЮНИНГ?
Мы выяснили, что ЭБУ управляет работой современного двигателя посредством исполнительных устройств. Необходимые для этого командные импульсы вырабатываются на основе полученной от датчиков информации и применяются при расчетах коэффициентов коррекции (калибровок), заложенных в ПЗУ.
Значит, можно сделать вывод, что повлиять на формирование ком андных импульсов можно, изменив программу управления и обработки данных, а также значения калибровок.
Чип-тюнинг — перепрограммирование электронного блока управления двигателем, то есть замена управляющей программы и калибровок в ПЗУ. Основной его целью, как правило, является повышение мощности и крутящего момента. Для достижения такого результата, изменяют следующие параметры: установку УОЗ (угла опережения зажигания), момент и продолжительность впрыска топлива, корректируют режим работы систем, контролирующих токсичность отработавших газов (а зачастую просто отключают лямбда-зонд и избавляются от каталитического нейтрализатора). На турбированных двигателях увеличивают давление наддува. Кроме того, можно изменить обороты холостого хода, увеличить максимальную скорость (при электронном ограничении) и максимально допустимые обороты.
Угол опережения зажигания и момент впрыска неслучайно стоят в самом начале списка изменяемых параметров, влияющих на увеличение мощности, и вот почему.
Между начальным моментом зажигания и его полным сгоранием проходит около 2 мс. Поэтому образование искры должно происходить несколько раньше, чем поршень достигнет ВМТ (отсюда и термин — опережение зажигания), это позволит получить оптимальный процесс сгорания. Полное сгорание рабочей смеси происходит при соотношении воздуха и топлива 14:1. При таких пропорциях коэффициент избытка воздуха (АЛЬФА) равен единице. Смесь с АЛЬФА = 0,9, т.е фактически с 10% недостатком воздуха (обогащенная), позволяет получить наибольшую мощность двигателя. Она горит с наибольшей скоростью, но отработавшие газы обладают высокой токсичностью. При добавке в состав смеси избыточного воздуха (обеднении) скорость горения снижается и мощность двигателя падает.
Момент зажигания должен быть выбран так, чтобы давление в цилиндре достигло максимума примерно через 12 градусов поворота КВ после ВМТ. Если смесь поджечь раньше (чрезмерно раннее зажигание), скорость ее сгорания станет слишком высокой и фактически в цилиндре произойдет взрыв. Такое явление называется детонацией.
Наоборот, если поджечь смесь слишком поздно (позднее зажигание), скорость горения будет низкой и давление в цилиндре достигнет максимума слишком поздно. В результате мощность двигателя падает, а расход топлива возрастает.
РЕЗУЛЬТАТ
От чип-тюнинга не стоит ожидать чего-то сверхъестественного. Прибавка мощности составит от 3 до 10% (в лучшем случае) на впрысковых двигателях ВАЗов и 20% (иногда более) на турбированных.
Но «лошадиные силы» — не самое главное. Для ежедневных поездок в городских условиях куда важнее повышение эластичности и увеличение крутящего момента двигателя. Это позволит водителю реже переключаться на пониженную передачу. На «чипованном» автомобиле резкое нажатие на педаль акселератора вызовет более интенсивное ускорение уже с низких оборотов, когда серийная машина еще только «задумывается» — разгоняться ей или нет.
Серийный двигатель, как мы уже говорили, работает на обедненных смесях в угоду экономичности и снижению выбросов в атмосферу вредных веществ. Изменяя параметры программы управления и калибровок, мы увеличиваем время открытия форсунок (подаем в цилиндры больше топлива) и УОЗ, а значит, расход горючего должен увеличиваться. То есть получается, что «чипованный» двигатель уже, мягко говоря, неэкономичен?
И нет, и да. Все будет зависеть от стиля езды конкретного водителя. Если постоянно «топтать педаль в пол», расход, конечно, возрастет ощутимо, тем временем в нормальном режиме он может оказаться меньше, чем на обычном двигателе.
ОДИН ХОРОШО, А ДВА ЛУЧШЕ?
Теперь хотелось бы обратить внимание на так называемые двухрежимные прошивки. При проектировании в ЭБУ Январь-5 была заложена возможность загрузки двух программ управления, с возможностью их переключения сигналами микропроцессора. Объясняется это тем, что впрысковые двигатели ВАЗов планировали оснащать впускными трактами с изменяемой геометрией, позволяющими изменять характеристику крутящего момента на разных режимах. Но, к сожалению, данная конструкция не была реализована серийно. Однако ей все равно нашли применение. Постянное дорожание топлива наталкивает некоторых автовладельцев на мысли о его экономии. Это и определило появление «двухрежимных прошивок» динамик/эконом, призванных снижать расход топлива на одном из режимов. Принцип работы «экономичной» части программы сводится к максимальному обеднению рабочей смеси, т.е., чтобы автомобиль все еще мог перемещаться (другого слова не подберешь), расходуя при этом минимальное количество топлива. Однако люди, профессионально занимающиеся чип-тюнингом, зачастую сомневаются в целесообразности их применения. Дело в том, что реального снижения расхода топлива можно добиться, только научившись экономичной езде. А это под силу не каждому водителю. В противном случае, продолжая ездить, как раньше, в «эконом»-режиме автолюбители все чаще и чаще посещают АЗС. При этом расход топлива может быть даже выше, чем в «динамичном» режиме.
ПЕРЕПРОГРАММИРОВАНИЕ
На двигателях отечественных автомобилей в основном применяются следующие типы ПЗУ:
• CMOS-UV-EPROM — это микросхемы серии 27Сххх, многократно программируемые, стираемые ультрафиолетом. Например, ЭБУ BOSCH M 1.5.4, Январь-4, МИКАС 5.4. Для удобства их обычно устанавливают на панель быстрой замены.
• FLASH-ПЗУ постепенно вытесняет предыдущую, т.к. допускает почти неограниченное число циклов перезаписи, без извлечения микросхемы из блока контроллера. Ими оснащаются ЭБУ BOSCH MP7.0, Январь-5.1, МИКАС 7.
Для перепрограммирования ЭБУ с FLASH-ПЗУ требуется программа загрузчик, адаптер К-line и персональный компьютер. Программ загрузчиков довольно много, но наиболее популярна Chip Tuning PRO (различных версий). Если вы все же решились на чип-тюнинг, следует учесть следующее: идеальный вариант, когда для каждого отдельного двигателя создается своя уникальная программа. Если в сервисе предлагают перепрограммировать ЭБУ двигателя за 15—40 минут, скорее всего, установленная программа будет просто удачным «шаблоном», отработанным ранее, и ни о какой уникальности речи и быть не может. Хотя и после такого варианта управлять автомобилем будет намного приятнее.
Если мастера просят оставить машину на день-полтора, то, возможно, ЭБУ двигателя получит оригинальную программу, разработанную конкретно под него. Стоимость перепрограммирования контроллеров отечественных автомобилей колеблется от 15 до 200 долларов США, иномарок — дороже.
И последнее. К чип-тюнингу можно относиться по-разному, считать бессмыслицей и пустой тратой денег или же думать об ощутимом приросте мощности. Как бы то ни было, любой крупный автосервис предлагает сегодня эту услугу. Значит, есть спрос, а просто так люди отдавать свои деньги не будут. Над этим тоже стоит подумать.
Автор
Тема: Чип тюнинг. (Прочитано 361373 раз)
4 
