W niedoładowanych silnikach benzynowych tuning elektroniczny (chiptuning) podnosi osiągi tylko w niewielkim stopniu. Bez dodatkowych mechanicznych zmian możliwa jest poprawa na poziomie raptem 5%. Aby osiągnąć 10-proc. wzrost mocy, konieczne jest zastosowanie sportowego wydechu i specjalnego filtra powietrza. W przypadku silników niedoładowanych chodzi raczej o drobne zmiany w zakresie istniejącego wyposażenia niż o tuning. Ponieważ tutaj koszty nie odpowiadają faktycznym lub pożądanym korzyściom, na silnikach takich nie wykonuje się zwykle nawet tuningu chipowego.
W przypadku silników benzynowych tuning taki oznacza zmianę różnych charakterystyk silnika lub zmianę charakterystyk pracy napędu zapisanych w układzie sterowania silnikiem. Aby podnieść moc, należy zmienić jednocześnie coraz więcej takich charakterystyk. Zadanie to jest zwykle o wiele bardziej skomplikowane w nowoczesnych silnikach benzynowych niż w silnikach wysokoprężnych, ponieważ silniki benzynowe posiadają często zmienne fazy rozrządu, nie wspominając już o elektronice systemu kontroli trakcji.

Charakterystyka wykreślna
W programach sterujących wyróżnia się charakterystyki i charakterystyki wykreślne. Zmiana chwili zapłonu tylko poprzez zmianę obrotów daje charakterystykę. Jeżeli do tego dodamy np. pomiar i uwzględnienie podciśnienia w przewodzie ssącym, to mamy już charakterystykę wykreślną. Na podstawie kilku przykładów można wyjaśnić wpływ zmiany charakterystyki wykreślnej. Skoncentrujmy się najpierw na momencie zapłonu. Optymalny moment zapłonu zależy od kilku czynników:

• średnicy cylindra,
• obrotów,
• stopnia sprężania,
• kształtu komory spalania,
• jakości paliwa.

Zasadniczo, przy wzrastających obrotach moment zapłonu musi zostać przesunięty czasowo bardziej do przodu. Powodem jest fakt, że spalanie paliwa zależy od czasu. Cykl spalania, rozpoczęty przez iskrę zapłonową świecy zapłonowej, musi się zacząć w określonym momencie przed górnym martwym punktem tłoka, aby osiągnął najwyższe ciśnienie robocze lub spalania akurat wtedy, kiedy tłok zacznie przesuwać się w dół (minie górny martwy punkt), aby w ten sposób zamienić całą siłę procesu spalania w ruch (w dół). Przy rosnących obrotach czas procesu spalania skraca się tak, że właściwa chwila zapłonu mieszanki musi być poprzedzona określoną liczbą stopni kąta obrotu wału korbowego. Charakterystyka wykreślna zapłonu musi więc zostać rozszerzona o dodatkową konieczną liczbę obrotów, co oznacza, że istniejące ustawienia muszą zostać obniżone. Regulacji dokonuje się zwykle jednocześnie na dwa sposoby: zapłon zostaje opóźniony, a dopływ paliwa wyłączony.

Niebezpieczna regulacja przeciwstukowa
Nowoczesne silniki są też zwykle wyposażone w regulację przeciwstukową, która chroni je przed ewentualnym uszkodzeniem z powodu niskiej jakości paliwa lub optymalizuje osiągi w ramach określonych parametrów konstrukcyjnych bez zbytniego obciążania elementów konstrukcyjnych. Dlatego też ta charakterystyka wykreślna musi zostać zmieniona w ramach tuningu tak, aby regulacja przeciwstukowa była włączana wyraźnie później, aby możliwe było osiągnięcie wysokiej mocy. Spalanie detonacyjne ma miejsce, kiedy prędkości płomienia (podczas spalania) mieszczą się w okolicach prędkości dźwięku. Wówczas występują też ciśnienia, które mogą uszkodzić tłoki, głowice cylindrów lub uszczelki pod głowicą cylindrów. Szczególnie w przypadku silników, które dobrze wypadają przy częściowych obciążeniach, np. dzięki lepszym uszczelkom, istnieje ryzyko spalania detonacyjnego na wyższych obrotach. Często regulacja przeciwstukowa stawia osoby tuningujące elektronicznie przed problemem nie do rozwiązania, ponieważ charakterystyka ta może być zdefiniowana ponownie tylko w kosztownych testach na stanowiskach testowych. Niektórzy mniej poważni „tunerzy“ wyłączają po prostu jeden lub więcej czujników spalania stukowego lub ustawiają charakterystykę wykreślną tak, że regulacja taka już nie występuje.

Powiązane charakterystyki wykreślne
Kolejna charakterystyka wykreślna reguluje przygotowanie mieszanki. Aby uzyskać optymalne spalanie, stosunek masowy powietrza do paliwa musi wynosić 14,7:1 (lambda = 1). Właściwa ilość paliwa zależy więc od ilości zasysanego powietrza. Ilość lub masę powietrza mierzy się tzw. czujnikami ilości powietrza, a dokładniej czujnikami masy powietrza, które znajdują się w przewodzie ssącym. Informacje te przekazywane są następnie do układu wtrysku, który wprowadza odpowiednią ilość paliwa. Ponieważ jednak w niektórych warunkach pracy idealne może być odchylenie od lambda = 1, za pomocą charakterystyki wykreślnej mieszanka jest wzbogacana lub zubożana w zależności od potrzeb. Ponieważ może się to odbywać także „interaktywnie“ z innymi pomiarami kontrolnymi, np. kontrolą temperatury głowicy cylindra, możliwe jest wzbogacenie mieszanki przy zwiększonym obciążeniu termicznym, aby w ten sposób osiągnąć lepsze chłodzenie wewnętrzne cylindra nadwyżką paliwa. Właściwy pomiar kontrolny odbywa się przy pomocy sondy lambda w strumieniu spalin. Na podstawie składu spalin sprawdza ona, czy spalanie jest optymalne. Ponieważ w dzisiejszych czasach podniesienie mocy w samochodach dopuszczonych do ruchu ulicznego musi mieścić się w granicach dopuszczonych prawem, także tę charakterystykę wykreślną należy dopasować do zmienionych warunków.

Sukces w silnikach doładowanych
Najlepszy efekt tuningu osiąga się w silniku benzynowym ze sprężarką poprzez podniesienie ciśnienia doładowania. Jednak sukces zmiany charakterystyki ciśnienia doładowania zależy od charakterystyki użytej turbosprężarki. Podobnie jak w silniku wysokoprężnym, charakterystyka zostaje zmieniona w taki sposób, że obejście sprężarki otwiera się z opóźnieniem. Nie ma tutaj jednak degresywnego charakteru w momencie osiągnięcia obrotów znamionowych, ponieważ powinny one być przekraczane w zależności od woli kierowcy. W przypadku sprężarek VNT (ze zmienną geometrią) programy sterujące mogą lub muszą zostać dopasowane do pożądanej nowej charakterystyki sprężarki. Ponieważ w silnikach benzynowych ciśnienia ładowania wzrastają bardziej w istotnych zakresach mocy, należy także, ze względu na podwyższone ciśnienie doładowania, wprowadzić zmiany komponentów układu ssania (większa chłodnica powietrza doładowującego, mocniejsze węże, inne opaski do węży, zmienione filtry powietrza itd.), aby osiągnąć pożądany wzrost mocy. Przy wzrostach mocy przekraczających piętnaście procent zaleca się założenie uszczelki głowicy cylindra dopasowanej do zwiększonego ciśnienia doładowania, w przeciwnym wypadku można przeżyć niemiłą niespodziankę.

Z silnika do sprzęgła
Samo zwiększenie mocy silnika niesie za sobą również konsekwencje wystąpienia uszkodzeń w innych niż silnik elementach. Pierwszym miejscem, gdzie przekazywana jest zwiększona moc jest sprzęgło, a dokładniej koło zamachowe. W aktualnie produkowanych samochodach najczęściej stosowane jest dwumasowe koło zamachowe (DKZ), które jest ściśle dopasowane pod względem charakterystyki tłumienia drgań skrętnych wału korbowego do danego silnika pracującego na ustawieniach nominalnych (fabrycznych).
Sylwia Borek z firmy Schaeffler wyjaśnia, że jednym z możliwych powodów przyspieszonego zużycia DKZ (uszkodzenia) są ponadnormatywne drgania skrętne generowane przez silnik i uzyskanie wartości momentu obrotowego znacznie przekraczającego założenia konstrukcyjne jednostki. Przyczyny te wynikają z niektórych zmian konstrukcyjnych dokonywanych w silniku. Do zmian takich należy zaliczyć np. zastąpienie zwykłego wałka rozrządu tzw. sportowym, modyfikację kształtu i objętości komory spalania. Jest nią także przeprowadzenie modyfikacji sterowania silnikiem poprzez wprowadzenie nowych parametrów w oprogramowaniu jednostki sterującej, czyli mówiąc inaczej zmiany w mapie wtrysku lub sterowania turbosprężarką powodujące wzrost mocy i momentu jednostki napędowej oraz zmieniające przebieg charakterystyki tych parametrów.

Opracowano na podstawie: "Autofachmann", Schaeffler, ZF.

Więcej w wydaniu 7-8/2015 "autoEXPERTA"