В чем заключается чип тюнинг?

[ГРАФОМА́Н]

 В современном мире, Чип-Тюнинг набирает все большую и большую популярность среди автолюбителей. Наши скромные опросы среди своих подписчиков и клиентов показывают такую тенденцию: существует группа лиц, положительно относящаяся к данной процедуре, есть противники программного воздействия на «Мозг» автомобиля и люди, которые являются перебежчиками между двух лагерей, т.е. сомневающиеся. Данная статья в свою очередь, не преследует цели переубедить противников, или помочь определиться с выбором, при помощи неё мы лишь хотим немного познакомить вас, с очень интересным миром настройки двигателей, показать подноготную процесса и раскрыть маленькие тонкости нашей работы, для наилучшего понимания. «Зачем мне это знать?» — спросите вы, что же, для каждого здесь свой смысл, лично мое мнение таково, что излишняя осведомленность в данном вопросе никому не помешает, для кого-то, станут более ясны сомнительные моменты Чип-Тюнинга, кто-то, получив более ясное представление, перестанет бояться данного процесса как огня и перестанет быть ярым противником настройки автомобиля.
Так что же такое Чип-Тюнинг? Начнем с самого определения. Для этого не будем далеко ходить, и спросим Википедию:
Чип-тюнинг — настройка режимов работы электронных контроллеров путём коррекции внутренних управляющих программ (firmware). В основном понятие применяется для обозначения коррекции программы блока управления двигателем автомобиля с целью увеличения мощности.

Отлично! Теперь мы знаем, что Чип-тюнинг, это в первую очередь настройка. Многие чип-тюнеры не любят это слово, считают его не прогрессивным, или не отображающем всей сути, а мне лично, это слово нравится, да и выглядит каким то более родным и менее загадочным.
А какую цель преследует Чип-тюнинг (Настройка) автомобиля? Начнем с того, что прошивки бывают разные, соответственно разные и цели. Прошивки бывают заводские и не заводские, экологичные и не экологичные, мощностные и экономичные, серийные и индивидуальные.
Начнем пожалуй с самого простого, а может быть и с самого сложного, с заводской прошивки автомобиля. Какие цели она преследует? Хм, интересный вопрос, давайте подумаем. Первая цель заводской прошивки, пожалуй, предельно проста и ясна – нужно чтобы двигатель работал! И не просто работал, а показывал определенные характеристики, к тому же, эти характеристики должны быть стабильными не зависимо от региона, времени года, качества топлива и механического износа. А что же такое стабильность характеристик? Тут все просто, если мы возьмем, к примеру, достаточно распространенный автомобиль Volkswagen Polo 1.6 MPI в котором по заявлению завода изготовителя должны присутствовать 105 л.с., загоним его на динамометрический стенд, сделаем пару прогонов и получим цифры далекие от заявки, например 101,3 л.с. и 145,3 Н*м (Данные цифры позаимствованы из БЖ одного из наших подписчиков на портале Drive2). Если мы возьмем еще один, точно такой же Polo, он покажет нам 103,9 л.с. и 150,2 Н*м. Странная разница, при условии того, что бензин в автомобилях использован одинаковый, стенд один, да и температура в помещении одна и та же. А где же 105 сил? «Где – где, на заводе» — ответим мы вам, 105 сил данный агрегат показал при идеальных заводских условиях, на идеальном заводском топливе – это первая причина разницы, а вторая причина предельно проста: так же как не бывает в мире двух одинаковых снежинок, или капель воды, так не бывает и двух одинаковых автомобилей, с одинаковыми потерями на трение, с одинаковыми температурами в камере сгорания, с идеально одинаковым сцеплением с дорогой. Ерунда – скажете вы, не может обманывать производитель своих покупателей. Он и не обманывает, он просто дает усредненные данные, как в книжке с заявленным расходом, помните? Завод обещал 6.2 литра на сотню, а получается все 10? Он снова обманывает? Нет, просто учитывает идеальные условия. И я не удивлюсь, если где то на другом конце земного шара, а быть может просто в другой области нашей необъятной страны, на стенд загонят такой же точно Polo и он покажет 110 л.с., а то и 115(что маловероятно), и будет кушать заявленные 6.2 литра!
Вот теперь можно вернуться к вопросу о стабильности. Получается, что стабильность, это ни что иное как усредненность — золотая середина мощности, крутящего момента и других характеристик.
Хорошо, разобрались с первой целью заводской прошивки. А какова вторая? Несомненно вторая цель любого авто производителя на данный момент – экологичность двигателя. Прежде чем углубляться в теорию, нужно понять, что делает мотор более экологичным? Я не хочу читать лекции про содержание оксида углерода в выхлопных газах, это все слишком сложно, много цифр и калькуляций, которые простому обывателю мало интересны. Думаю, ни для кого не будет секретом, что более экологичным будет мотор, который сожжет меньше топлива. Логично? Вполне. Меньше топлива – меньше продуктов горения, меньше вредных выбросов в атмосферу. Я не берусь рассматривать систему каталитических нейтрализаторов в которых происходят сложные химические процессы, благодаря которым львиная доля вредных веществ не попадает в атмосферу. Не будем мы затрагивать и системы дожига (или рециркуляции) выхлопных газов, хоть они и сказываются на работе двигателя крайне неблагоприятным образом, усиливая его износ. Время идет, требования экологических стандартов растут, а инженерных решений физического снижения токсичности больше не становится, поэтому автопроизводителю приходится прибегать к другому методу – снижению количества сжигаемого топлива. Так как же снизить количество сжигаемого топлива, не прибегая к снижению рабочего объёма двигателя, не устанавливая более дорогую и сложную систему впрыска? Самый простой метод – программный!

Наконец, мы плавно подошли к тому, чтобы ознакомиться с новым для многих термином – стехиометрическая смесь. 
Стехиометрическая горючая смесь — смесь окислителя и горючего, в которой окислителя ровно столько, сколько необходимо для полного окисления горючего. Для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием стехиометрическим считается соотношение воздух / топливо, равное 14,7:1 (массовые части).
Что это значит? А это значит, что для полного сгорания одной весовой доли топлива необходимо 14,7 долей воздуха. Топливная смесь, сгоревшая в такой пропорции, будет максимально экологичной. Состав горючей смеси принято оценивать с помощью коэффициента избытка воздуха — α «Лямбда» (в зарубежной практике — λ). При стехиометрической смеси α «Лямбда» будет равна α = 1. Когда α <1 смесь принято считать богатой, когда α >1 – бедной. Оценить состав смеси, в наших автомобилях нам помогает лямбда зонд.
Зачем я рассказываю все это? Дело в том, что так называемые «Топливные карты» в вашем автомобиле, построены как раз, на основании значений α(Лямбда). Если мы откроем прошивку любого автомобиля редактором, мы обязательно сможем найти в ней Топливные карты автомобиля, они могут выглядеть следующим образом:

В данных картах расчет отталкивается как раз от соотношения Воздух/Топливо или AFR (Air/Fuel Ratio), другие редакторы могут показывать эти соотношения в виде значений желаемой Лямбды или отношении её к 1, как в данном случае, редактор подсказывает нам, как ведется расчет и подписывает таблицу: «Base map #1 (1/Lambda).

Т.е., глядя на эту таблицу, мы можем произвести определенные вычисления, позволяющие нам понять, какого качества (соотношения) блоку управления двигателем хотелось бы «увидеть» топливную смесь в определенный момент времени. В данной таблице расчет ведется исходя из количества оборотов двигателя и потребленной им массы воздуха в расчете на 1 оборот в минуту. Значит, выделенное зеленым цветом значение «1,141», сообщает нам, что при 4200 об/мин и расчетном потреблении двигателем воздуха в объеме 1,42 грамма на оборот, ЭБУ должен «налить» топлива, стремясь к значению 1/Lambda, т.е 1/1,141 =0,0876, и мы помним, что когда α <1 смесь принято считать богатой. Данное значение можно выразить в единицах AFR, для этого нужно значение желаемой Лямбды т.е, 0,876 умножить на стехиометрическое значение 14,7, получим значение 12,87. Исходя из этих вычислений, мы можем сделать вывод, что смесь на высоких оборотах, при нагрузках на двигатель, должна быть более богатой, чем на средних оборотах под малыми нагрузками. Однако, внимательно изучив обе таблицы, можно заметить, что львиную долю топливных карт, занимает значение лямбды 1.0 или AFR равное 14.7. Данные топливные карты взяты из прошивок автомобилей 2007-2008 годов выпуска, и самое «богатое» значение топливной смеси равняется 10.7-10.6. Если же, мы возьмем прошивку более современного автомобиля, то мы увидим, что значения AFR 14.7 занимают уже практически 90% таблицы, а самая «богатая» смесь равняется значениям 12.9-13.4, т.е в сумме вся настройка является более «бедной». Для чего же это делается? Правильно! Для того чтобы сжигать меньшее количество топлива, и делать автомобиль более экономичным и более экологичным. Как же более бедная смесь влияет на поведение двигателя и физические процессы, происходящие в его цилиндрах? Двигатель работает с меньшей тягой (топлива сгорает меньше, соответственно и энергии выделяется меньше), температура в камере сгорания растет, повышая риск детонации. Детонация в свою очередь, в случае ее возникновения, крайне не благоприятно сказывается на поршневой группе, на стабильности работы двигателя и на его долговечности. А что же это такое, детонация (не путать с вибрацией двс)? Спросим у Википедии:
В двигателях внутреннего сгорания детонацией часто называют взрывное горение в цилиндре (см. Стук в двигателе). Двигатели внутреннего сгорания, рассчитаны на медленное горение горючей смеси без резких скачков давления. Быстрое сгорание смеси резко повышает давление в камере сгорания, что приводит к ударным нагрузкам на детали конструкции двигателя и быстрому выходу двигателя из строя. Топливо с более высоким октановым числом допускает большую степень сжатия и лучше противостоит детонации.
Т.е. это самопроизвольной взрывное горение топливно-воздушной смеси, которая детонирует из за высоких скачков давления в цилиндре. У данного процесса есть несколько причин:
— низкое октановое число топлива. В паспорте вашего автомобиля четко написано, под какое октановое число топлива рассчитана работа двигателя. При несоответствии числа, вернее более низкой детонационной стойкости, возникает детонация. Детонационная стойкость возрастает с увеличением октанового числа, поэтому, чем выше октановое число бензина, тем меньше вероятность детонации.
— ранее зажигание. При выставлении слишком раннего зажигания, возникает повышенная ударная нагрузка на поршень из-за раннего воспламенения топливной смеси, что вызывает детонацию в камере сгорания.
— высокая температура в камере сгорания. Данная причина может быть вызвана несколькими факторами: переобеднением топливно-воздушной смеси, физическим износом поршневой группы, высокотемпературным горением топлива с превышенной концентрацией металлосодержащих присадок в топливе (нагар красного цвета на свечах зажигания свидетельствует о таком превышении.).
— высокое давление в камере сгорания. Может быть вызвано нагаром в камере сгорания, или спонтанным увеличением силы давления наддува в двигателе оснащенным турбонаддувом. Данное явления в разговорной речи называется «передув», которое может быть вызвано неисправностями турбонаддува, неквалифицированным удалением катализаторов и т.д.
А чем грозит детонация? Почему ее все боятся? При возникновении этого физического процесса, поршневой группе приходится переносить ударные нагрузки, двигатель теряет мощность, повышается расход топлива, а в случае длительной эксплуатации при детонации наступает разрушение двигателя.

Вот так, к примеру, выглядит поршень, которому пришлось «переварить» эти ударные нагрузки:

Производитель всеми доступными методами старается избежать возникновения детонации в двигателе, сделать он это может тремя методами: не делать угол опережения зажигания слишком ранним, напечатать табличку на лючке бензобака («Рекомендуемое топливо не ниже 95»), и сделать топливно-воздушную смесь более богатой. «Так богатой нельзя же! Экология!» — вспоминает производитель, а качественное топливо присутствует не во всем мире, поэтому табличку 95 нельзя просто заменить на 98, и приходится бороться с этим явлением лишь одним доступным способом – уменьшением УОЗ (Угла опережения зажигания), т.е. позднить зажигание. Поэтому базовый (заводской) УОЗ позволяет одинаково стабильно работать двигателю в любой точке мира, практически на любом топливе от АИ-92 до АИ-98.
Пришла пора придти к одному общему умозаключению: Автопроизводитель, вынужденный следовать жестким нормам экологичности, обедняет топливную смесь и делает УОЗ более поздним, чтобы обезопасить свою продукцию от неблагоприятных явлений, вызванных работой на бедных смесях.
А что, если мы уверенны, что хотим получить больше мощности от своего автомобиля, мы уверенны, что не будем заливать АИ-92, мы уверенны, что хотим, чтобы наши двигатели служили дольше, не страдая от детонации и перегрева? Ответ прост – нужно изменить прошивку автомобиля, т.е. его настройки.
Так что же это такое Чип-тюнинг? Чип-тюнинг это частичная подмена таблиц в настройке автомобиля, отвечающих за подготовку топливно-воздушной смеси, углы опережения зажигания, давления топлива, давления наддува.

Как изменяются эти таблицы?
Топливные карты делаются богаче, чем это предусмотрено заводом изготовителем, не на много, всего на 3-10%, но это позволяет значительно снизить температуру в камере сгорания, снизить риск детонации, и повысить КПД двигателя. Чтобы сделать работу двигателя более равномерной, убираются резкие переходы, так называемые «ступени» между режимами работы двигателя, которые опять же, могут давать излишнюю нагрузку на двигатель.
Для примера мы возьмем топливные карты Volkswagen Polo 1.6 MPI
Базовая карта будет выглядеть так:

Как мы видим, большая часть таблицы имеет значение лямбды равной единице, т.е. мотор планирует работать на стехиометрической смеси почти во всех диапазонах, кроме диапазонов максимальной нагрузки.
А так будет выглядеть измененная карта:

 

Единиц стало меньше, а это значит, что топливная смесь на переходных режимах стала богаче. На сколько? Можно сравнить значения в процентаже:

 

А вот и 2-3% разницы о которых я писал ранее, хочу заметить, что режимы минимальных нагрузок, не изменялись вообще.

Когда мы сделали топливно-воздушную смесь более богатой, а значит более безопасной для нашего двигателя, скажем так с «запасом» на некачественное топливо, мы можем сделать карту углов опережения зажигания чуть более агрессивной, т.е. углы будут более ранними, двигатель будет набирать обороты легче и охотнее, карты УОЗ будут более гладкими.
Разницу в 3-6% можно наблюдать в данном графике, для наглядности на нем показаны сразу 2 карты УОЗ, синяя – заводская, и красная – тюнинговая, которая выглядит более гладкой и равномерной, по сравнению со стоком:

 

Увеличив количество энергии от сгорания более богатой топливно-воздушной смеси, ускорив скорость такта двигателя благодаря раннему зажиганию, мы увеличиваем его крутящий момент, сдвигая его в более низкий диапазон оборотов, делая мощность доступной раньше, чем в заводской настройке, благодаря этому, двигатель работает с меньшей нагрузкой, снижается риск возникновения детонации, а тяга возрастает. Большинство людей думают, что увеличив подачу топлива, мы увеличиваем и расход топлива. Это логично, потому что фактический расход в конкретный момент времени, а именно в конкретный момент нагрузки выше, на 4-6%, но возросшая на 7-10% мощность повышает удельный КПД двигателя, снижая его суммарный расход топлива, при условии сохранения темпов и режимов эксплуатации.
Помимо коррекций топливных карт, карт опережения зажигания, зачастую изменяются режимы работы дроссельной заслонки, которые позволяют вернуть связь педали акселератора с двигателем, изменить его отзывчивость.
Суммарные изменения прошивки, как правило не координальны, и позволяют оптимизировать работу двигателя, продлить его жизнь, при чем значительно, сделать физические процессы происходящие в двигателе более безопасными, повысить КПД и улучшить рабочие характеристики, на фоне этого страдает только один показатель двигателя – его экологичность. Она страдает не критично, к примеру, двигатель ранее работавший по стандарту Евро-4, после настройки будет соответствовать стандарту Евро-3.

Так стоит ли делать Чип-тюнинг двигателя своего авто?
На этот вопрос каждый должен ответить себе сам, расставив свои приоритеты, выбрать для себя динамику и ресурс или вялость и экологичность.

[barovsckaya]

Ну вот я отношусь к сомневающимся пока. Насколько мне это нужно или не нужно. Папа - заядлый автолюбитель, но никогда чип-тюнингом не интересовался. 

[Pavel]

2 часа назад, barovsckaya сказал:

Ну вот я отношусь к сомневающимся пока. Насколько мне это нужно или не нужно. Папа - заядлый автолюбитель, но никогда чип-тюнингом не интересовался. 

Папе оно и не надо. Чип это для тех, кто любит давит тапок в пол, да и вообще, просто кайфует от авто. А автолюбители в массе своей, это из точки А в точку Б и побыстрее бы :) 

[barovsckaya]

21 час назад, Pavel сказал:

Папе оно и не надо. Чип это для тех, кто любит давит тапок в пол, да и вообще, просто кайфует от авто. А автолюбители в массе своей, это из точки А в точку Б и побыстрее бы ?

Да. Похоже на то). Да и папа из старого замеса, который считает, что любое вмешательство в заводское производство скорее навредит, чем принесет пользу. Ну они же (папа) сделан еще в СССР). 

[Max]

7 часов назад, barovsckaya сказал:

Да. Похоже на то). Да и папа из старого замеса, который считает, что любое вмешательство в заводское производство скорее навредит, чем принесет пользу. Ну они же (папа) сделан еще в СССР). 

И вполне его можно понять. Мои родители такие же. 

Мало того... я даже скрываю от них свои планы по поводу машины иначе знаю стопроцентно, что нарвусь на жесткую критику). Они не хотят уже внедряться и разбираться в современных технологиях. 

[barovsckaya]

1 час назад, Max сказал:

И вполне его можно понять. Мои родители такие же. 

Мало того... я даже скрываю от них свои планы по поводу машины иначе знаю стопроцентно, что нарвусь на жесткую критику). Они не хотят уже внедряться и разбираться в современных технологиях. 

Да, я тоже не все рассказываю. Люди старой закалки начинают что-то понимать только уже после полученного результата. Когда видят разницу что было и что стало после. 

[Max]

16.02.2023 в 17:40, barovsckaya сказал:

Да, я тоже не все рассказываю. Люди старой закалки начинают что-то понимать только уже после полученного результата. Когда видят разницу что было и что стало после. 

Угу... и еще чаще ищут обман и нудят, что "деньги на ветер". Доказать и переубедить их слишком сложно и много энергии на это уходит, поэтому все что делаю с машиной - обычно от них скрываю. 

[Haos]

16.02.2023 в 08:54, barovsckaya сказал:

Ну они же (папа) сделан еще в СССР). 

Ну наверное, такие вещи, как тюнинг своего авто и доводку его под себя, все же не стоит обсуждать с папой, при условии, конечно же, что не он машину вам купил :) 

[Max]

3 часа назад, Haos сказал:

Ну наверное, такие вещи, как тюнинг своего авто и доводку его под себя, все же не стоит обсуждать с папой, при условии, конечно же, что не он машину вам купил ?

Нииии... я сам себе всегда все авто покупал. Родители все равно могли критиковать, что мог бы то или сё)

Да и сам-то к желанию тюнинга я не так давно пришел. 

[Haos]

17 часов назад, Max сказал:

Да и сам-то к желанию тюнинга я не так давно пришел. 

Ну коли пришли, то уже более или менее осознанно. А вообще, тюнинг, как мне кажется, это такая вещь, к которой реально надо своими мыслями придти, а не глядя на соседей и на дорогу.

[Jorgy]

15.02.2023 в 11:21, Pavel сказал:

Чип это для тех, кто любит давит тапок в пол,

Чип это не только для давителей педалей, но и для тех, кто любит больше комфорта, а чутко реагирующее на действия водителя авто, это кайф.

[Max]

Кстати, а стали бы вы делать чип-тюнинг, если одну машину водит не один человек, а двое или даже больше? Если авто один на всю семью. 

Ведь сделаешь так, а потом кто-нибудь из семейных все равно придерется и будет хаять. Или нет? Что думаете?

[Haos]

16.03.2023 в 19:05, Max сказал:

Кстати, а стали бы вы делать чип-тюнинг, если одну машину водит не один человек, а двое или даже больше? Если авто один на всю семью. 

Ведь сделаешь так, а потом кто-нибудь из семейных все равно придерется и будет хаять. Или нет? Что думаете?

Смотря какие семейные. Если например, супруга с меньшим опытом вождения, то она и не поймет вообще, что вы делали и зачем? ))))