Temat zwiększania mocy silników wraca jak bumerang. Wielu, kupując swoje 323, 325, 328, 330 czy wreszcie M3 w wersjach E36 lub E46, oczekuje po nowym nabytku pewnych osiągów. Wiele z tych osób jest zadowolonych od początku do końca. Oni mogą w tym miejscu zakończyć czytanie tego artykułu. Inni, od razu lub po jakimś czasie, dochodzą do wniosku, że mocy jest zbyt mało. O wiele za mało. To do nich adresujemy ten materiał.
Wśród fanów mocy krąży wiele legend i tzw. poważnych informacji. Część to całkowite bzdury, część wręcz przeciwnie. Jedną z bredni (często czyta się o tym na allegro.pl) jest informacja o ogromnych przyrostach mocy po modyfikacji oprogramowania sterownika silnika (ECU), czyli popularny chiptuning. Chiptuning w seryjnym (niemodyfikowanym) silniku wolnossącym daje w większości przypadków (ogromnej większości) efekt niezwykle mizerny lub niezauważalny. Nie będę tu pisał o strumienicach, magnetyzerach czy innych potworach z dziecięcych bajek, których działanie jest równie skuteczne jak splunięcie przez lewe ramię i odpukanie w niemalowane. 
Jak wiadomo, energia służąca poruszaniu układu napędowego bierze się ze spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Stosunek stechiometryczny wynosi 14,7:1. Oznacza to, że w idealnych warunkach i przy doskonałym paliwie optymalne spalanie nastąpi, kiedy na jednostkę paliwa przypadnie 14,7 jednostki powietrza. W rzeczywistości taka sytuacja raczej nie występuje. Skład mieszanki określamy za pomocą skrótu AFR (Air to Fuel Ratio), czyli stosunku powietrza do paliwa. Im niższa wartość, np. 12,3 (w domyśle „:1”), tym mniej powietrza przypada na stałą wartość paliwa. Mówi się wtedy, że mieszanka jest bogata. W odwrotnym przypadku, np. gdy AFR wynosi 15, określa się mieszankę jako ubogą. Zgłębienie i zrozumienie zasady procesu spalania mieszanki jest kluczowe przy próbach zwiększania mocy silnika. Zbyt uboga może bowiem zniszczyć jednostkę napędową, gdyż wraz z jej zubożeniem (większa ilość powietrza na jednostkę paliwa) wydziela się większa temperatura. W ekstremalnych przypadkach (częstych w przypadku silników turbo) może dojść do stopienia tłoka. Wystarczy kilka sekund (a może i mniej) jazdy pod obciążeniem przy zbyt ubogiej mieszance, by silnik nadawał się w najlepszym razie do remontu. Zbyt ubogie AFR może spowodować również powstanie spalania stukowego, czyli gwałtownej detonacji mieszanki w zbyt wczesnej fazie ruchu tłoka. W celu zapobiegnięcia spalania stukowego znacznie większą skuteczność od wzbogacania mieszanki ma np. wtrysk wody lub przestawienie zapłonu. Jazda na mieszance zbyt bogatej uważana jest za mniejsze zło. Większość seryjnych doładowanych silników jest „przelana”, czyli fabrycznie ustawiona na niski AFR. Obecnie przyjmuje się, że optymalna moc uzyskiwana jest przy AFR wynoszącym między 12 a 13. Temat ten jest bardzo szeroki i warto odnieść się do materiałów dokładniej i fachowo go traktujących, jak np. opracowania Corky Bella.
Dlaczego taki wstęp? Dlatego, że część osób uważa, iż by uzyskać większą moc (w większości przypadków w silniku wolnossącym), należy „dolać” paliwa. Czyli np. założyć większe wtryskiwacze, zwiększyć ciśnienie paliwa itp. Otóż mocno zwiększona ilość paliwa dostarczanego do seryjnego silnika bez zaopatrzenia go w dodatkowe cząsteczki tlenu przyniesie efekt w postaci pogorszenia nastroju użytkownika zarówno w związku z większymi wydatkami na paliwo, jak i z pogorszeniem osiągów. Co ciekawe (choć to temat dla psychologów), niektórzy przeprowadzający takie modyfikacje odczuwają znaczącą poprawę przyspieszeń. Niesamowita autosugestia.
W pewnym momencie wzbogacania mieszanki silnik nie spala całego dostarczanego paliwa. Jego niezużyte cząsteczki dostają się do układu wydechowego. Poziom AFR można mierzyć przez zainstalowanie w układzie wydechowym specjalnej szerokopasmowej sondy. Przeciętnie jego wartość wynosi ok. 12, choć zmienia się w np. zależności od obciążenia. Na wolnych obrotach AFR jest zazwyczaj wyższy niż przy WOT (Wide Open Throttle, czyli pełnym gazie). Co więc zrobić, jeśli chcemy więcej mocy? Należy dostarczyć więcej powietrza, tak by móc spalić większą ilość paliwa. Lecz – co najważniejsze – musi to być zrobione w sposób bardzo zbilansowany! (czyt. silnik musi być odpowiednio dostrojony [AFR, zapłon]). Większa ilość spalonego ładunku generuje odpowiednio większą energię. Jak to zrobić? Metody są różne.
Jedną z nich jest ingerencja w układ dolotowy – ryzykowne, bez naukowych podstaw. Np. skrócenie układu dolotowego w silniku wolnossącym przesunie osiągane maksymalne wartości momentu obrotowego wyżej, zmniejszając elastyczność silnika. Wydłużenie układu poprawi dół, ale pogorszy górę obrotów. Wszystko opisuję tu bardzo ogólnie, znaczenie mają również inne czynniki, jak przekrój kanałów czy liczba załamań, jednak chodzi o zrozumienie potrzeby fachowego podejścia do tematu. Założenie filtra stożkowego niemal bezpośrednio przed przepływomierzem i przepustnicą pogorszy elastyczność silnika, równocześnie w zazwyczaj dość krótkim czasie niszcząc przepływomierz przez zabrudzenia i olej z filtra.
Te same zastrzeżenia dotyczą układu wydechowego. Wymiana wydechu np. w przypadku BMW M3 na „luźniejszy”, najczęściej kończy się pogorszeniem parametrów. Piszę tu o danych weryfikowanych na hamowni. Często instalujący głośniejszy wydech mają wrażenie, że auto lepiej przyspiesza (tylko dlatego, że jest głośniej). Co ciekawe, okazuje się, że czym słabszy samochód o mniejszym silniku, tym głośniej pracuje. Gwarantuję, że znajdziecie na drogach kilkukrotnie więcej ogłuszających swoim ogromnym wydechem 316 niż M3 czy innych ponadtrzystukonnych pojazdów.
Nie wszystkie modyfikacje układów dolotowego i wydechowego są oczywiście złe. Istnieje na rynku wiele profesjonalnych firm, oferujących odpowiednio obliczone układy. Należy jednak pamiętać, że w prawie wszystkich przypadkach wymaga to dostrojenia sterownika silnika. Przykładem niech będzie opisywane w (BMW TRENDS z października 2007 roku) M3 E46 Competition, w którym po zainstalowaniu kompletnego układu wydechowego całkiem niezłej firmy – Supersprint – moc spadła. Seryjny ECU nie był w stanie dostosować się do nowych warunków.
Na poprawę napełniania cylindrów może wpłynąć wiele modyfikacji, jak wspomniane już airboksy, większe zawory, odpowiednia obróbka kanałów głowicy czy inne kolektory. Jednak najbardziej spektakularne efekty uzyskuje się przez doładowanie silnika – nadciśnienie. Silnik wolnossący pracuje przy ciśnieniu atmosferycznym (stąd inne określenie – silnik atmosferyczny), wynoszącym ok. 1 bara. Zastosowanie turbosprężarek czy kompresorów powoduje, że ciśnienie to możemy zwiększyć, wtłaczając do komory spalania więcej powietrza.
Więcej powietrza + więcej paliwa = więcej mocy (w ogromnym uproszczeniu). Niestety, tylko w teorii jest tak łatwo. Na adepta sztuki zwiększania mocy przez doładowanie czyha wiele pułapek. W większości bardzo niebezpiecznych.
PMN, fot. BMW
