Тюнинг Инструкция по тюнингу: как из Subaru Impreza 2.0 i 150 HP сделать Impreza STI 281 HP

Инструкция по тюнингу: как из Subaru Impreza 2.0 i 150 HP сделать Impreza STI 281 HP

subaru-impreza-03
Инструкция по тюнингу: как из Subaru Impreza 2.0 i 150 HP сделать Impreza STI 281 HP
Владимир Шарандин
Автор Владимир Шарандин / Автожурналист портала autotest.pro

Сегодня запись о современном тюнинге.

Целью, всего того, что я пишу - не показать, что я умнее кого-то, а всего лишь любителям, энтузиастам, желающим улучшить характеристики своей машины - дать мало мальское понимание в том, что за процессы происходят под капотам машины и потом принять решение – надо это им или нет, самим это делать или дать профессионалам. И самое главное постараться сохранить деньги которые могли быть потрачены на то, что не нужно или на ремонт после неудачных экспериментов. К сожалению, мировая статистика показывает, что в среднем энтузиасты тюнинга своих машин теряют около 4 000 долларов. Я думаю многим это знакомо.

Все что написано ниже - это всего лишь принципы, что можно сделать, а не руководство как надо. Не делайте этого сами, доверьте это профессиональному тюнеру, если решитесь. А начнём с интеркулера.

5d9d6fas-960

ЧАСТЬ 1

Для начала хотелось немного рассказать основные принципы повышения мощности.
Для увеличения мощности необходимо решить элементарное линейное уравнение с одним неизвестным. Реально это проще простого:

МОЩНОСТЬ = P*L*A*N
P — среднее давление газов на поршень
L — длина хода поршня т.е. как далеко будет двигаться поршень под действием газов
A — площадь сечения поршня, та самая площадь, к которой приложено давление
N = число цилиндров*частота вращения двигателя/2 (для 4-тактного двигателя)
Так, что мы видим – P*A произведенное давление на поршень или просто сила, L – расстояние (длина хода поршня), а сила на расстояние это есть момент (работа). Момент умноженный на частоту вращения или обороты в минуту двигателя это и есть мощность. Увеличивая любоe из „PLAN“ увеличиваем мощность. Где L*A – объем двигателя, всем ясно увеличивая объем мы увеличим момент и соответственно и мощность. Р – можно увеличить за счет увеличения компрессии (на атмосферных моторах) или давления наддува (на турбо/компрессорных двигателях). N – увеличение максимальных оборотов (если мы не можем изменить момент) – единственное решение для атмосферных моторов (достаточно дорогое удовольствие).
Это физика, теперь немного химии. Все вышеперечисленные возможные изменения предлагаются только для того чтобы, чтобы накачать, засосать, запихнуть … как можно больше воздуха, а точнее кислорода в двигатель. Воздух состоит из 78.9% азота, 20.95% кислорода и 0.96% всякой остальной ерунды. После этого впрыснуть туда топливо, дать искру и вуаля…
Смесь начинает гореть и при этом 2 атома водорода стараются найти 1 атом кислорода у которого 2 руки образуя воду H2O, а 1 атом углерода у которого 4 руки с удовольствием соединит их с 2 двурукими атомами кислорода образуя тем самым углекислый газ. Будем считать, что азот не будет ни с кем дружить и выйдет из выхлопной трубы в виде N2 вместе с водой и углекислым газом.

Короче, топлива мы можем налить сколько хотим, это не трудно, а вот количество воздуха (точнее нам нужен кислород) сложнее. Чем больше кислорода, тем больше можем дать топлива, тем больше получим энергии в виде газов которые давят на поршень, тем больше будет момент и соответственно и мощность.
Теперь я предлагаю виртуально сделать тюнинг 2-литровой атмосферной "Субару Импреза". Кстати это вполне реальный проект, который надеюсь будем делать. Пусть клиента зовут Тимур, и он хочет за 2 000 евро кардинально увеличить мощность своей Импрезы, короче сделать из нее WRX. Poexali…
Что мы имеем — 2 литра, 150 сил на 6400 оборотах
Надо – wrx 250 или STI – 280
1. Сделаем тюнинг мозгов – 163 силы – мало
2. Поменяем распредвалы и поднимемся на 7500 оборотов (чтобы не менять пока шатуны, пружины клапанов и т.д.) – 178 сил МАЛОООО
3. Увеличим объем до 2500, уже лучше – 199 сил, но лимит исчерпан и цель не достигнута.
4. Тимур готов еще добавить. Какие идеи – в формуле “PLAN“ — A*N – то есть объем мы уже поменяли, N – обороты подняли, осталось Р — давление газов на поршень, значит увеличим степень сжатия (прошу не путать с компрессией мотора) до 11.5:1 и будет Тимур ездить на 100-м бензине, делаем и получаем – 211 сил, блин мало.
5. Тимурыч не может остановится готов идти дальше. Идеи увеличить степень сжатия ещё, но будем тогда звенеть (я имею ввиду детонацию). Гоночный бензин – но дорого ездить за 4 евро/литр. Но, можем ездить в таком случае на Е85 (этанол 85% и бензин 15%) цена за литр 1 евро. Делаем и получаем – 260 сил УРААА. Правда пришлось поменять форсунки на 550 сс/min. Короче цель 1 достигнута, но бюджет треснул и Тимур послал …
Возвращаемся обратно, благо это все виртуально (а сколько я знаю таких реальных случаев). Чем отличается WRX STI? Наличием турбины. Так почему бы не поставить.

Погнали:
1. Поставили турбину, завели измерили и что – 129 сил, а было 150, что за хрень? А турбину поставили, но давление не дали, да турбина без наддува 21 силу сняла – неслабо. Начинаем дуть:
2. Буст 0.2 бара — 135 сил. Дальше 0.3 – 143 силы урааа пошло, буст 0.4 – 151 сила и бл…, что то взорвалось. Разбираем мотор и видим —
РАЗ:

И два:

Тимур извини, это уже похоже на Pre-ignition (не знаю как это по-русски). Детонацию прозевал и настало это.

Разбираемся в чем же дело, почему. Так на турбированых Импрезах степень сжатия 8.2:1. ОК делаем такую же. Но не будем рисковать и посмотрим температуру на впуске, после турбины. Результат – на бусте 0.4 бара имеем 141 силу, звеним (детонируем) и температура на впуске 142 градуса. Так убираем буст на 0.1, детонация прошла, моща всего 117 сил, а температура 115 градусов. Всё ясно, турбина поджимает выхлопные газы - увеличивая обратное давление, и тем самым увеличивает температуру в камере сгорания, температуру на впуске, нагревает турбину и так далее.

Чего нам не хватает из того - что есть на СТИ? ИНТЕРКУЛЕР. Ну вот мы и подошли к основной теме этого дня.

Предлагаю все начать с начала. Т.Е. 150 сил, степень сжатия 10.2:1 …, короче сток.
Ставим родной СТИ интеркулер, даем буст 0.95 бар – 249 сил, температура большевата - 70, но терпимо, детонации нет. Больше дуть не можем, потому что начнем детонировать (один мотор сегодня убили, хватит). Не дорого, но малооооооо, бюджет еще есть, продолжаем. Как всегда при детонации нас спасет две веши - охлаждение и более высокое октановое топливо, но т.к. Тимур не хочет race fuel за 4 евро/литр так это только Е85.
Е85 – меняем форсунки 4 х 700 сс/мин и бензонасос 200-250 лит. – буст 0.95 бар – 274 силы, ага уже видим заветную цель 280 сил, но мы можем еще добавить буст.
Буст 1.1 бара – 292 силы, много. Договор был 280 сил.
Буст 1 бар и у нас 281 сила температура супер, полет нормалный. Тимур деньги на стол и мои тебе поздравления. Да и не забудь поставить побольше тормоза.

subaru-impreza-wrx-sti-jdm

 

ЧАСТЬ 2

Я не думаю, что стоит беспокоиться по поводу КПП. Цель - максимум на стандартном моторе (блок, голова, поршни). Будем менять только охлаждение, топливоподачу и турбину (в расчетах на каждом этапе эффективность компрессора турбины 75%, хоузин 0.82 A/R, смесь и зажигание оптимальные для каждого случая).
Максимальные обороты оставим, как есть - 6400 об/мин., степень сжатия 10.2:1. Я против того, чтобы, на турбомоторах поднимать обороты – это просто дорого. Цель - не максимум, а понять - сколько стоит л.с. денег, и в итоге — выбрать во что вложить их.
Я не вижу проблем в бусте 1.5 бара на е85, но посмотрим на температуру впуска, выпуска. О детонации еще не время беспокоиться.
1.5 бар — 347 л/с, полет нормальный, все ОК. Я думаю можем идти дальше.
1.7 бар – 358 л/с, не плохо, но эффективность падает. Проблем с детонацией нет, но не вижу смысла идти дальше с бустом.
Проблема опять встала с интеркулером. На этой машине мы прошлый раз установили неплохой, но стандартный интеркулер от СТИ.

Так, что же делает эта штука интеркулер. А делает он две очень важные вещи, точнее одну – охлаждает воздух после компрессора турбины. Законы физики никто не отменял, поэтому напоминаю – ПРИ СЖАТИИ ВОЗДУХА, ПОСЛЕДНИЙ НАГРЕВАЕТСЯ. Ну да хрен с ним, нагрелся себе, что с того, а то, что:

subaru-impreza-wrx-5-door-1308589212-790

Первое - вот она и детонация сразу замаячила, потому что, поднимается температура в камере сгорания, конечно, мы можем с этим бороться путем уменьшения зажигания, но 2 минуса при этом:
а) потеря мощности и
б) повышение температуры EGT.
Значит начинаем решать эту проблему, для этого начинаем богатить смесь, чтобы охладить камеру сгорания, выпускные клапана и т.д. Охладили - ОК, можем добавить зажигания и все опять сначала (как собака которая пытается укусить свой хвост). При этом при сильном обогащении опять начинается потеря мощности или убирать буст и это тоже потеря, а мы все это делаем для повышения. Так вот это был первый минус.
Если вы используете высокооктановое топливо (я имею ввиду не 98 или 100, а много больше), так на первых порах это не проблема. Но есть еще проблема вторая. Я должен опять вернуться к формулам и к тому, что было написано в первой части.
Короче, топлива мы можем налить сколько хотим, это не трудно, а вот количество воздуха (точнее нам нужен кислород) сложнее. Чем больше кислорода, тем больше можем дать топлива, тем больше получим энергии в виде газов которые давят на поршень, тем больше будет момент и соответственно и мощность. Нагреваясь воздух расширяется, уменьшается его плотность. Это как, воздух в колесе. К примеру вы накачали колесо 2 бара и поехали, скажем достаточно быстро, давление в колесе подскочило до 2.5 бар, а количество воздуха осталось тоже, соответственно и кислорода. Тоже самое и в турбомашинах, вы смотрите на приборчик который показывает наддув или буст (если у вас есть) – ЭТО ВСЕГО ЛИШЬ ДАВЛЕНИЕ, А НЕ МАССА. Мотор чихать хотел на ваш буст, для мощности ему нужна еда, пища в виде кислорода и топлива, а не давление (буст). Соответственно, чем интеркулер сильнее охладит воздух, тем больше массы воздуха и кислорода попадет в мотор и в итоге больше мощность. Всё? Э нет, не всё, это не значит, что надо скорее ставить большой интеркулер, просто возьмите это, как факт – интеркулер должен быть эффективный, а не большой. Если вы покупаете обувь для бега, она должна быть по размеру, ни большая - и ни маленькая!
Пример – возьмем стоковую "Субару Импреза СТИ 2.5" – 300 л.с. Эффективность интеркулера 55%, поднимем давление надува до 1.5 бар – получим 380 л.с., на 98 бензине на грани детонации. Поставим качественный, не китайский (большой) фронтальный интеркулер с эффективностью 85% и при том же бусте 1.5 бар получим 450 л.с., прирост 70 сил. Это факт, проверено многими тюнерами, и много раз - на разных машинах. Цена вопроса минимум 1500 долларов (в Америке). Пожалуйста, не пытайтесь на этом экономить, заменяя большими, короче это отдельная глава, берем это как факт. И это я только показал пример интеркулера воздух-воздух. Но наша цель охладить и мы можем это сделать разными интеркулерами – воздух-вода, сухой лед или химический интеркулер, вопрос цены, и вкуса. Да можно пойти и с другой стороны, как делают к примеру спортсмены, залить перед заездом охлажденный бензин.

4000x2500_avtooboi-car-tuning-subaru-impreza
Хватит теории, а то я опять стал углубляться, на чем мы остановились 1.7 бара - 354 л.с., но при этом прирост мощности между 1.5 и 1,7 бара только 11 сил, маловато будет и это на Е85. На машину был куплен и установлен неплохой интеркулер, а покупать опять новый фронтальник жалко, но надо идти дальше. Можно воспользоваться дедовским способом и при этом недорогим и очень эффективным. Вода или вода и метанол. Еще в 1930 году H. Ricardo добился удвоения мощности на том же топливе используя впрыск воды и метанола в мотор. Во времена 2 мировой войны истребители летали на таком принципе. Цена вопроса от 200 долларов. Вода при переходе из жидкого состояния в газообразное забирает огромное количества тепла, в несколько раз больше - чем метанол, но метанол хорош тем, что он повышает октан топлива, принцип ясен. Мы можем подвести впрыск вода/метанол в любом месте после датчика расхода воздуха и цилиндром. Или в двух местах, к примеру перед турбиной и перед дроссельной заслонкой, в этом случае заодно охладим и турбину (150 тысяч об/мин - неслабо). О тонкостях поговорим позже, а пока пора делать мотор.
Ставим вода/метанол впрыск и начинаем сразу с наддува 1.5 бара.
Е85
1.5 бара – 404 л.с. прирост 57 л.с.
1.7 бара – 436 л.с. прирост 78 л.с.
Неплохо, за такие деньги. Ну так я буду немного crazy и дам 2 бара:
2.0 бара - 491 л.с.
Конечно для каждодневной езды это - не лучший вариант, я бы остановился на своей машине 1.5-1.7 бара.
Я не знаю, как дела с Е85 в России, продают или нет, но в Европе с этим нет проблем. Намного интереснее дело обстоит если это использовать на бензине. Особено, если у вас проблемы с качественным топливом, неважно бензин или дизель (кстати на дизелях это еще лучше работает), вам просто необходимо установить впрыск вода/метанол. Как я уже писал - вода охладит, а метанол добавит октан (это аспирин против плохого топлива). Сделаем эксперимент с бензином.
Мы остановились:
Бензин 95-98
0.95 бар – 249 л.с., не забывайте степень сжатия 10.2:1, совсем не для буста.
После установки впрыска вода/метанол
0.95 бар – 281 л.с. прирост 32 силы, проблем никаких, идем дальше
1.2 бара – 311 л.с., для бензина гуд, а с температурой вообще супер, температура ТВГ на 200 градусов меньше. Я давлю дальше
1.5 бара – 361 л.с. Проблем нет идем дальше
1.7 бара – 398 л.с. Температура после интеркулера при 1.7 бар – 65 градусов. С учетом, что на улице 30 градусов, а на впуске 45 градусов . Я попробую 2 бара
2.0 бара – 452 л.с.
Конечно 2 бара многовато, я имею ввиду дороговато будет, надо охладить не только воздух, но и мотор, а это масло и т.д. Прошу не придираться к опушенным вещам, какой маслорадиатор, бензонасос, форсунки, свечки, гайки болты. Одно – мотор стандарт (блок, поршня, шатуны).

На сегодня хватит. Продолжение следует.

Фотографии из сети Интернет

С уважением

Barik

 


Оставьте ваш комментарий и на него ответит лично автор статьи!
На нашем сайте размещены только авторские материалы от профессиональных журналистов и известных блоггеров, они с удовольствием вступают в диалог с нашими читателями :)

Об авторе

Владимир Шарандин

Владимир Шарандин

Основатель знаменитой тюнинговой компании Торгмаш, инженер, автогонщик, неоднократный победитель и призёр соревнований по автокроссу, кольцевым гонкам, чемпион России, мастер спорта, пишет диссертацию в University of Texas at Austin, о своих увлечениях: Focus on a new way of thinking about how the modern racing engine works