Tuningról, gyorsulásról

A keményen felhúzott teljesítményű motorok élettartama -ha a plusz teljesítményt ki is használják- töredéke annak, mint amire a motor gyári állapotában képes lenne. Ezt persze lehet vitatni, de a helyzet mégiscsak az, hogy a nagyon felpiszkált motorok tulajdonosai szinte több időt töltenek a gépezet berhelésével, vagy több időt tölt a motor az aktuálisan felkent mágus, guru kezei között mint amennyit úton van... Szoktam mondani: csodák holnaptól. Ha egy utcára szánt tuningolás eredménye egy végtelenségig "megültetett" autó, ahol már az első kisebb kátyúval való találkozás is a spoiler végét jelenti, ha kirázza a hátsó ülésen gubbasztó nagypapa fogprotézisét, ha a széles gumik állandóan beleérnek a sárvédőbe, ha öncélúan túlzott spoilerezésű, ha a sportülés olyan keskeny hogy 5 perc után kiszállhatnékom van, ha a motor "átalakítása" a direkt légszűrőt és a "sportgyertyát" jelenti, ha az üveghangig pörgetett motor 3000 km után a boldog vadászmezőkre távozik, akkor véleményem szerint kidobott pénz, hiábavaló fáradozás volt. Ráadásul a gyártók / forgalmazók reklámanyagait látva gyakran az esti mese jut eszembe. Igen, de van olyan tuning is, aminek eredményeképpen az autó a helyváltoztatás célszerű eszközéből öröm forrásává, esetleg sportszerré válik. Az igazán profi megoldás vagy egy gyári sportmodell vásárlása, pl. ilyen a BMW M3 ill. M5 vagy egy tuningcég igénybevétele, mondjuk a BMW esetében ilyen többek között az Alpina. Vannak azért megfizethetőbb, "after sale" megoldások is. Azért ne feledjük: OLCSÓ TUNING = OLCSÓ MEGOLDÁSOK, túl sok mese nincs. Maradjunk a motortuningnál. Vannak közhelyek, (vélt) alapigazságok. pl.: a litereket nem pótolja semmi. Magam is a nagyobb lökettérfogatú, már alacsony fordulaton is jól húzó motorokat kedvelem. A belső égésű motor teljesítménye alapvetően három tényezőtől függ: - lökettérfogat - percenkénti fordulatszám - dugattyútetőre ható nyomás (kevésbé közérthetően: effektív középnyomás) A legkézenfekvőbb megoldások egyike lenne a a motor lökettérfogatának a megemelése. Mivel egy adott motornál a dugattyúlöket nem változtatható, marad a furat növelése. Legfeljebb néhány mm jöhet számításba, az ebből adódó teljesítménytöbblet nem túl jelentős. Azonkívül a hengerfurat dugattyúval érintkező része felületkezelést kapott a gyárban, ami az utólagos hengerfúrás-hónolás következtében elvész, az alatta megmaradó réteg már puhább, intenzívebben kopik. A korszerű, könnyűfém motorblokkok esetében ez - műhely körülmények között - egyáltalán szóba se kerülhet. Percenkénti fordulatszám emelése: két szempontból is meggondolandó. Részben a súrlódási veszteségek a fordulatszámmal arányosan növekszenek. Ez gazdaságossági szempontból (fajlagos fogyasztás) nem előnyös, másrészt az adott technikai háttér mellett behatárolt. Ez még akkor is igaz, ha jól tudjuk: az F1-es motorok percenkénti fordulatszáma 18,000 körül/fölött van. Az eredmények káprázatosak, de a várható élettartam kérdését ebben az esetben ne nagyon feszegessük. Marad: effektív középnyomás növelése ALAPSZABÁLY: annak a motornak a teljesítményét lehet - nagy élettartam kockázat nélkül - érdemlegesen megemelni, ahol a gyártó jelentős tartalékot hagyott. Egy, már a gyárban rendesen kihegyezett motor esetében már csekélyebb az esélyünk erre. Az egyik lehetséges megoldás: az egy ütem alatt beszívásra kerülő töltet mennyiségének a növelése. Az elterjedt "direkt légszűrő" elővigyázatosságot igényel: nem sokat hoz a konyhára, viszont a szűrés tökéletlen volta miatt a motor élettartama csökken. Így mennyivel növekszik a teljesítmény? Pontosan annyival, amennyivel több levegőt tud a motor - a lecsökkent légszűrő ellenállás miatt - szívni. Javul a töltési fok, több levegőhöz több üzemanyag is jár, a több üzemanyaghoz - szerencsés esetben - nagyobb teljesítmény tartozik. Hasznos lehet a "polírozás", a levegő égéstérbe jutásáig a vele érintkezésben lévő felületek lehető legsimábbá tétele, ezáltal az áramlási veszteségek csökkentése. A szelepekkel kapcsolatban két megoldás kínálkozik (a szelepszám emelés kérdését tegyük félre): az egyik -ha van hely- az átmérő növelése, a másik a szelepek emelési magasságának növelése. Ezzel máris elértünk a vezérműtengely problémaköréhez. A vezérműtengely geometria, szelepösszenyitás, vezérlési diagram kompromisszum kérdése. Az a vezértengely, ami kellemes alapjáratot biztosít, nem alkalmas a magas fordulatszámon kielégítő töltetcsere biztosításához. A magas fordulatszámon elemében levő tengely beépítése után alapjáraton a motor ki akar esni a helyéről. A hétköznapi autókon a gyárak a rezzenéstelen alapjáratra, alacsony fogyasztásra törekednek. Persze itt is van megoldás: sok gyár piacra dobott változtatható paraméterű szelepvezérlési rendszerű modellt. Ilyen a Honda VTEC, BMW VANOS, a BMW Valvetronic, a Porsche Variocam … stb. A vezérmű módosítása - csakúgy, mint a különféle könnyítések (dugattyú, hajtórúd, lendtömeg...) - nagy rutint igénylő munka. Régi teljesítmény növelő eljárás: a Viszonylag egyszerűen kivitelezhető: célszerűen a hengerfej motorblokkra illeszkedő felületéből le kell köszörültetni bizonyos mennyiséget. Az ún. káros tér ésszerű csökkentése hoz bizonyos előnyöket: jobb hatásfok, magasabb fajlagos teljesítmény. De kerüljük ezt a módszert egy eleve magasan komprimált motor esetében, ugyanis még a hozzáférhető legmagasabb oktánszámú benzint használva sem tudjuk a kopogásos égést elkerülni, ami a motor korai meghibásodását okozza. Kipufogó rendszer. Sokan nyúlnak ehhez a látszólag egyszerű alkatrészegyütteshez, a rendszer fojtásának csökkentése nem nagy ügy. Pedig a kipufogórendszer szakszerű átalakítása közel sem problémamentes feladat, korántsem mindegy pl. hogy a kipufogócső milyen hosszú, mennyire nyúlik be a hangtompítóba, mekkora a fojtása, (ellennyomás) stb. Egy, a motorhoz jól illeszkedő rendszerben a cső végén depresszió hullám alakul ki, amely segít a hengerből eltávozó gáz kiáramlásában. A szelepösszenyitás- vezérműtengely profilkialakítás - kipufogó rendszer fojtás egymással szoros összefüggésben van, avatatlan kézzel hozzányúlni nem szerencsés. Miért csökkentik a tuningolók előszeretettel a rendszer fojtását? Kétségtelenül vannak bizonyos előnyök: a gázok gyorsabban jutnak ki az égéstérből, javul a töltet csere, nem marad az égéstérben annyi elégett gáz. Rendben. De mi van a másik oldalon? Ha - az egyébként hibátlan - katalizátort kiütik, vagy helyére ún. by-pass csövet helyeznek, lehet ugyan bizonyos nyereség - viszont feleslegesen terheljük a környezetet. Leggyakoribb megoldás a hátsó dob "sportdobra" történő cseréje. Ez a megoldás megnövekedett zajszintet okoz. A lecsökkent fojtás miatt a szelepösszenyitási idő alatt a szívószelepen keresztül beáramló friss keverék egy része kijut a még nyitott kipufogó szelepen keresztül. Könnyen belátható, hogy az így megszökő elégetlen friss keverék úgy emeli a fogyasztást, terheli a környezetet, hogy egy tized lóerő teljesítmény emelkedést sem hoz. Ha bennhagyták volna a katalizátort, akkor ez a folyamat gyors kimúlásához vezetne: a megszökött friss keverék a kat hőjétől automatikusan el kezd égni, (kb. 1800 Celsius fokon) és ez a gyors tönkremenetel biztosítéka. A kipufogórendszer korrekt kialakítása nem egyszerű a feladat. Erre jó példa, hogy a nagyobb gyártóknál külön munkacsoport végzi az adott motorhoz pontosan illeszkedő, az optimális áramlási elvárásoknak, károsanyag-, és zajkibocsájtási követelményeknek és a márkaarculatnak leginkább megfelelő, sportos de nem tolakodó akusztikai jellemzőjű kipufogórendszerek fejlesztését. Érintőlegesen a témához tartozik: ha tönkrement kipufogórendszerünk pótlását olcsóbb, univerzális utángyártott - nem homologizált - termékkel váltjuk ki, biztosra vehetjük, hogy az eredeti, OE minőséget nem fogja elérni. A katalizátorok nemesfémtartalom (platina, ródium, palládium) vizsgálata pl. azt mutatja, hogy az univerzális katalizátorok ilyen mutatója alig éri el a homologizált termékek 20-30%-át, ami nagyon komoly hatásfok ill. élettartam problémák forrása. Közkedvelt házi eljárás a turbónyomás emelése nyilván ahol ez eleve beépítésre került. A feltöltés előnyei szintén közismertek: magasabb fajlagos teljesítmény, kisebb fajlagos fogyasztás, ennek oka a motor fordulatszámával arányos súrlódási veszteség. Az eredmény látványos, de ne feledjük: bármilyen vonzó alternatívának tűnik ez a módszer, az ész nélkül megemelt turbónyomás szinte biztosan a motor idő előtti széteséséhez vezet. Alapvetően ennek két oka van: az emelt turbónyomáshoz növekvő égési csúcsnyomás tartozik. Ez az érték manapság úgy 180 bar környékén van, amit büntetlenül hosszú távon nem lehet túllépni. Károsodhat a dugattyú, a hajtókar, a csapágyazás, a főtengely.....A másik probléma: több levegőhöz több elégetett üzemanyag jár, ami magasabb égési hőmérsékletet, nagyobb hőterhelést jelent. Kiolvadhat a dugattyú homlokfelülete, károsodhat maga a turbó, a katalizátor, a lambdaszonda..... Sokszor megkérdezik: lehet e "mezei" autót turbósítani? Ha van elég hely a motortérben, vállalkozó kedv és pénz, általában - kemény kompromisszumokkal - megoldható. De minek? A turbómotornak a fent leírtak szerint nagyobb a teljesítménye, a nyomatéka, a hőterhelése, stb.. Az alkatrészeket erre méretezik. Az utólagos turbósítás - főleg ha megemelt turbónyomással társul - nem a hosszú élettartam záloga. Azonkívül a turbó és a motor egymáshoz illesztése sokkal nagyobb feladat, mint gondolnánk. Több levegőhöz persze több benzin is dukál, mint már szó volt róla. Ezt régebben a karburátor intézte, ennek felpiszkálása nem volt nagy mutatvány. A fúvókák megfelelő megválasztásával a keverési arány tág határok között volt módosítható. A tuningmester egyik szerszáma a fúvókadörzsár volt. Előfordultak izgalmasabb megoldások, pl. hengerenként egy karburátor. A most futó korszerű motoroknál már a benzin-levegő keverési arány igen szigorúan szabályozott, egy-két üzemállapottól eltekintve (pl. hidegindítás, intenzív gyorsítás, teljes terhelés) szűk határok között, az ún. lambda ablakban. Ma a TUNING a sláger, a CHIP TUNING meg a listavezető sláger. Már talán alig hihető, de az első "majdnem" chip tuningot maga a gyártó bocsátotta útjára egyes korai Motronic elektronikáiban. A 80-as évek elején a Bosch néhány Porsche, BMW, Alfa, Volvo típushoz rendelt ECU-ján lehetővé tette a jellegmező kismérvű módosítását, az elektronika megbontása nélkül. Egy kis kulcs segítségével 7 lépcsőben lehetett az előgyújtást vagy a keverék összetételt - esetleg mindkettőt - korrigálni. Az avatatlan kezektől való védekezésnek akkoriban elégségesnek tűnt a lezáró műanyagdugók színének megváltoztatása: "módosítás" után az eredetileg fekete dugó helyére piros került... (ha került). Ezzel a módszerrel főleg a dízelüzemben lehet látványos eredményt elérni, de az Otto motoroknál elért teljesítménytöbblet sem elhanyagolható. Nincs ismeretem arról, hogy Magyarországon lenne komoly kutató-fejlesztő munka új teljesítménynövelő programok kifejlesztésére. Ez egy rendkívül idő-, eszköz-, és szürkeállomány igényes feladat. A vezérlőegység (ECU) EPROMja tárolja az adathalmazokat, melyeket először tapasztalati úton határoznak meg. Ezt követi a próbaüzemelés, a rendszer finomítása, és végül a szériagyártás. Az adott pillanatban fennálló fordulatszámnak, motorterhelésnek, hűtőfolyadék hőmérsékletnek, beszívott levegő hőmérsékletnek, fojtószelep állásnak, lambdaszonda jelnek megfelelően a betárolt adathalmazból ennek megfelelően kerül nyitvatartásra a befecskendező szelep (vagy éppen marad zárt állapotban tolóüzemben), lesz meghatározva az előgyújtás (vagy éppen utógyújtás) értéke, a feltöltőnyomás mértéke, az EGR szelep nyitott vagy zárt állása stb. Nem biztos, hogy ez a végleges megoldás, gondoljunk az after sale frissítésekre. Amit - tudomásom szerint - hazánkban kínálnak, az szerencsés esetben valamelyik nyugati cég által kifejlesztett kész program alkalmazása (átmásolása). Mit célszerű itt módosítani, finomítani? (Otto motor esetén) A processzorban: -az alapelőgyújtás értékét -a gyújtás jellegmezőt -a befecskendező szelepek nyitvatartási idejét, ezzel az üzemanyag mennyiséget -korszerű konstrukcióknál a befecskendező szelepek nyitás kezdetét a dugattyúhelyzettől függően -a leszabályozási fordulatszámot -az elérhető maximális sebességet -a feltöltő (turbó) nyomás maximális értékét -a vezérműtengely fáziseltolás értékét ...feltéve persze, hogy van ilyen funkció. A régi közhely nem feltétlenül igaz: "többlet teljesítményt CSAK többlet üzemanyag elégetésével lehet nyerni" A gyújtás jellegmező szerencsés korrekciója pl. kedvezőbb fajlagos fogyasztást eredményezhet. Minél nagyobb az előgyújtás értéke, annál jobb a fajlagos teljesítmény, és annál kedvezőbb, alacsonyabb a fajlagos fogyasztás. Az előgyújtás viszont nem növelhető, csak a kopogásos égés határáig. Ha az ECU a kopogásézékelőn keresztül - vagy más módon, pl. Saab Trionicnál és egyes MB típusoknál a gyertya elektródáin égés után mérhető ionáramból - kopogásos égést észlel, visszavesz (több lépcsőben) az előgyújtásból, megnöveli a befecskendezési időt, visszavesz a töltőnyomásból (már ahol van). A kívánt teljesítmény növekedés eléréséhez gyakran túl hosszú befecskendezési idő tartozna. Ez két okból sem szerencsés: részben a befecskendező szelep(ek) káros melegedése miatt. Másrészt magas fordulatszám esetén igen rövid idő jut egy főtengelyfordulatra, a mágnesszelep(ek) nyitási ideje ilyenkor meghaladja a szívószelepek nyitva tartása szempontjából kívánatos tartományt. A - nem kompromisszum mentes - megoldás nagyobb áteresztő képességű befecskendező szelepek esetleg nagyobb üzemi nyomás beállítása, (gyakran a kettőt együtt alkalmazzák), ami viszont nagyobb teljesítményű üzemanyag szivattyú alkalmazását indokolhatja. A kép felső szegletében álló diagramon jól látható az üzemanyagnyomás és a befecskendező szelep percenkénti szállításának kapcsolata. Bár a gyár által megadott szállítás ebben az esetben 191,8 ml/perc értékű, a tized millilitereket nem szabad túl komolyan venni: azonos típusú, új befecskendező szelepek szállítása is mutat némi szórást. A kéz feletti piros színű eszköz egy állítható értékű nyomásszabályzó.