Tjuniranje glave motora i ECU

Glava trkačkog motora je jednako važna kao i blok trkačkog motora, te da bismo izvukli maksimalne performanse, tjuniranje iste mora se obaviti sa istom količinom pažnje i stručnosti. Glava se sastoji od nekoliko segmenata koji mogu da se tjuniraju, a to su: ventili i prateći elementi (sedišta, vođice, opruge, šeširići i kajlice), bregasto vratilo, usisni i izduvni kanali i komora za sagorevaje. Svi ovi elementi u sprezi bitno utiču na performanse budućeg motora.

 

 

 

U ovom segmentu tjuniranja, cilj je dodati što više vazduha - stavke koja je u serijskom motoru strogo limitirana ugrađenim delovima. Dodavanje vazduha je ograničeno visinom, vremenom i uglom otvaranja bregaste osovine, kao i širinom kanala i ventila. A kako znamo da je odnos benzina i usisanog vazduha 1:12 ili 1:13 (u zavisnosti odnosa za koji se odlučio tjuner), počinjemo da shvatamo koliko je teško i zahtevno omogućiti motoru željenu količinu vazduha. Našu priču o tjunuranju glave motora započinjemo proračunom najvećeg mogućeg prečnika ventila.

Tjuniranje glave motora i ECU

 

Ventili i prateći elementi

Dimenzija komore u glavi određuje koja je maksimalna širina usisnih i izduvnih ventila moguća za ugradnju, kako u koncepciji 2 ventila (jedan do drugog), tako i u koncepciji 4 ventila (jedan par naspram drugog). Pri tome, mora se voditi računa da između usisnog i izduvnog ventila ostane mali zazor, taman toliko da se oni ne dodiruju. Međutim, da bismo uopšte mogli da stavimo ventile u novim dimenzijama, najpre moramo povećati sedišta (siceve) ventila. To znači da glavu motora moramo odneti kod majstora koji se bavi mašinskom obradom glava, koji će izvaditi postojeće sedište ventila, zatim proširiti tzv. “gnezda” na maksimalni mogući prečnik za nova sedišta i na kraju ubaciti nova sedišta.

Na pomenutim sedištima se moraju odrediti uglovi naleganja ventila, odnosno, uglovi neophodni za nesmetano i kvalitetno “disanje” motora. Tjuner se može opredeliti za nekoliko vrsta naleganja, a najčešće su to 45 stepeni i 30 stepeni. Vaš tjuner takođe može dodati još dva manja ugla, koja su neophodna da bi se oštre ivice nastale obradom sedišta ventila ublažile, odnosno da bi se olakšalo strujanje vazduha. Potpuno isti postupak mora se primeniti i na izduvne ventile.

U serijskoj opciji ventili se izrađuju u standardu (kvalitetu) koji zahteva da pečurka ventila, kao i veza između pečurke i stabla ventila, budu masivne, a da stablo da bude u kvalitetu i dimenziji koja je prilagođena vođici. Za razliku od serijskih, visokokvalitetni trkački ventili su evidentno lakši, što je neobično važno za lakše i brže “zaletanje” motora. Iz tog razloga je pečurka ventila za trkačke automile tanka i elegantna, veza između pečurke i stabla je diskretna, tek toliko da pečurku prevede u stablo, a stablo je obrušeno u visokom kvalitetu prema vođici ventila.

Kada imamo definisana sedišta ventila i ventile, sledeća stavka su opruge ventila. Opruge ventila služe da u momentu kada bregasto vratilo svojim ekscentričnim delom pritisne ventil i samim tim otvori kanal, po prolasku brega vrati ventil u prvobitni položaj, prateći profil brega. Budući da kod tjuniranih motora postoji potreba za povećanjem broja obrtaja, serijske opruge koje su izrađene u žilavosti koja podržava manji broj obrtaja, više ne mogu dovljno brzo vraćati ventile pre ponovnog nailaska brega, te se tako ulazi u rezonancu udaranja po ventilu. Zadatak tjunera je da odredi novu, željenu tvrdoću ventilskih opruga kako bi na određenom broju obrtaja one nesmetano vraćale ventil što je moguće bliže bregastom vratilu.

Ventili

 

Fabrike koje proizvode bregasta vratila za trkačke automobile najčešće proizvode i odgovarajuće prateće elemente kao što su gorepomenuti, a delovi se mogu naći u specijalizovanim radnjama.

Kanali u glavi motora

Prislonite prst na jednu nozdrvu i udahnite duboko. A sada sklonite prst i učinite to isto. Nadamo se da vam je sada jasno koliko su važni kanali za usisavanje svežeg vazduha i goriva, kao i oni za izduvavanje sagorelih gasova. Kod tjuniranog motora kanali moraju biti širi (ili daleko širi) od serijskih, koji su pak dimenzionisani prema standardima ekonomske potrošnje i uštede goriva. Naravno, ta stavka se u trkačkom motoru ne očekuje te stoga kanale širimo koliko nam proračun dozvoljava. Kako i koliko?

Kanali se proširuju u odnosu na proračun koji proizilazi iz veličine ventila za koje smo se opredelili umesto serijskih. Nakon što je definisao koliko će biti naleganje ventila, vaš tjuner će veličinu kanala odrediti tako što će od prečnika ventila oduzeti naleganje i površinu stabla ventila.

Dugogodišnjim testiranjem i pravljenjem trkačkih motora, tjuneri su ustanovili da je neophodna brzina fluida oko 120 m/s kada su u pitanju vrhunski trkački motori za kružne trke. Što se tiče motora za brdske ili reli vožnje, brzina može biti donekle manja, što je opet uslovljeno koncepcijom motora. Tjuner će u odnosu na hod radilice proračunati koja je to brzina fluida, odnosno širina kanala u glavi motora.  Kod izduvnih ventila je pak neophodno da promer bude što veći - što približnije izduvnom ventilu koji zaptiva izduvni sic, da bi sva količina mešavine (koja se mnogostruko uvećala širenjem i pretvaranjem benzina u gas), što brže istekla iz glave i omogućila nov ciklus usisavanja svežeg vazduha pomešanog s benzinom.

U momentu kada vazduh napušta komoru za sagorevanje, brzina fluida je toliko velika (veća od brzine zvuka), da uzrokuje probijanja zvučnog zida u izduvnom sistemu. Da bi se ova pojava utišala, koriste se prigušivači zvuka, jer bi u suprotnom buka bila nepodnošljiva za ljudsko uho.

Bregasto vratilo

Ako smo pripremili polumotor u svim traženim tolerancijama i glavu motora u smislu da mu je omogućen veći protok vazduha, u sledećem koraku uvodimo bregasto vratilo pojačanog kvaliteta i izdržljivosti kao krucijalni element za povećanje snage motora.

Svako bregasto vratilo se, u zavisnosti od broja cilindara, sastoji od nekoliko “bregova” koji svojim oblikom podsećaju na profil jajeta. U odnosu na trkačka, serijska bregasta vatila imaju daleko manje izdizanje, odnosno razliku između osnovnog kruga i takozvanog “pika” (šiljatog dela). Disanje takvog, serijskog, motora uslovljeno je malim, ekonomičnim liftom (na primer 8 ili 9 mm). Trkačke bregaste imaju daleko veće izdizanje, (11,5 do 13 mm) što je gotovo 40-50% više. Zašto je to važno? Važno je iz razloga što visina zašiljenog dela određuje vreme otvaranja ventila, odnosno koliko je dugačak put od trenutka kada bregasta počne da otvara ventil do momenta kada ga je prelaskom preko pika potpuno zatvorila. Što je to taj put duži, vreme zatvaranja ventila je duže, te je i količina usisanog vazduha u mešavini sa gorivom veća.

Bregasto vratilo

 

Primera radi, ako imamo četvorocilindrični atmosferski motor zapremine 1.600 kubika, odnosno 400 kubika po cilindru, i ako imamo bregasto vratilo koje otvara toliko dugo i drži vremenski otvoreno toliko da može da dozvoli ventilu da usisa zapreminu što približnije zapremini cilindra, taj motor će biti veoma brz, mnogo brži od motora kome maksimalni uslovi dozvoljavaju da primi, recimo, 350 kubika mešavine. Bregasto vratilo svojom funkcijom omogućava motoru kome smo pripremili blok i glavu da diše kvalitetno i snažno i time proizvodi snagu.

Kod turbo motora je situacija nešto drugačija u smislu da je usisavanje vazduha potpomognuto turbinom, pod određenim pritskom.Te tako, ako vaš tjuner programira turbinu na pritisak od recimo jednog bara, taj motor će imati daleko bolje performanse nego atmosferski motor sa sličnom zapreminom. Međutim, kod turbo motora se, zbog povećanja srednje temperature rada motora i jačeg grejanja čela klipa i izduvnih ventila, mora obratiti pažnja na dodatno hlađenje. U pojedinim slučajevima se čak dodaje veća količina goriva nego što je neophodno, jer je poznato da hladno gorivo hladi elemente sa kojima je u kontaktu.

Stepen kompresije

Jedan veoma bitan segment prilikom tjuniranja motora jeste programiranje stepena kompresije. Stepen kompresije je odnos između ukupne zapremine cilindara i kompresione zapremine cilindara. Ukupna zapremina cilindara se dobija sabiranjem zapremine cilindara, zapemine dihtunga ispod glave motora i zapremine komore koja je najčešće nepravilnog oblika i zahteva posebne merne instrumente. Ovakav metod računanja može odstupati u zavisnosti od položaja u odnosu na čelo bloka motora.

Na primer, ako smo matematički došli do toga da je zapremina cilindara 500 ccm, a kompresiona zapremina 50 ccm, stepen kompresije biće 10:1. Pravljenjem trkačkog motora, vaš tjuner će težiti da stepen kompresije poveća od 11,5:1 do 13:1, u zavisnosti od toga u koju svrhu tjunira motor. Povećanje stepena kompresije može se postići na različite načine. Najčešće je to zamenom postojećih klipova za klipove s povišenim čelom, koji bitno smanjuju kompresioni prostor. Većina proizvođača klipova navodi stepen kompresije za koji je taj klip konsturisan.

Jedna važna napomena je i ta da je za povećani stepen kompresije, od 11,5:1 i više, neophodno koristiti kvalitetnije gorivo čiji oktanski broj nije ispod 100. Razlog tome je sprečavanje pojave detonacije i samodetonacije u motoru, premda se u novim elektronskim sistemima ove pojave mogu izbeći drugačijim mapiranjem motora.

Stepen kompresije

 

Rotacione mase

Ukoliko težite vrhunskim trkačkim performansama, možete se odlučiti za opciju smanjenja i balansiranja masa rotacionih elemenata poput radilice, zamajca, korpe kvačila, klipova i klipnjača.

Kao što smo već napomenuli u prethodnom članku kada smo govorili o radilici, pretvaranjem pravolinijskog kretanja u rotaciono kretanje dobijamo snažnji motor koji se brže vrti. Za vrhunske motore se radi vrhunsko olakšavanje koje je uslovljeno težinama elemenata kojima motor raspolaže a to su: klip sa karikama, klipnjače, bolcne. Ukupna težina ovih elemenata diktira kolika je minimalna potrebna težina radilice. Kao kontrateg zbiru svih rotirajućih masa bira se i zamajac minimalne težine koja je neophodna da opslužuje rad tog sklopa. Ispod toga se može ići jedino su slučaju kada imamo motor enormne snage na koji zamajne mase više nemaju uticaja. U slučaju da je snaga motora toliko velika da je u standardnom prečniku sa poboljšanim oplatama nemoguće tu snagu preneti na pogonske točkove, pribegava se ugradnji duplog kvačila.

Remapiranje ECU

Nakon što je završio s tjuniranjem glave motora, polumotora i pratećih elemenata, vaš tjuner će pristupiti remapiranju elektronske kontrolne jedinice koja će upravljati snabdevanjem novog motora gorivom, kao i momentima paljenja smeše. Po pravilu se kreće od osnovne mape na malom broju obrtaja (2-3.000) koja se očitava na dinamometru. Broj obrtaja se zatim postepeno podiže i podešava dok se ne dođe do gotovo idealnih parametara. Posao remapiranja ECU je vrlo sofisticiran i nije preporučljivo poveriti ga početnicima, već isključivo profesionalcima koji ili prodaju gotove proizvode ili poseduju dovoljno znanja i stručnosti da na licu mesta naprave potpuno nove mape.

Važna napomena: sve gorenavedeno spada u opšte principe tjuniranja, što podrazumeva da se u pojedinim, specifičnim slučajevima mora postupiti u skladu sa elementima i elektronikom koja se ugrađuje.

 

 

 

Ovim segmentom zaokružujemo priču o tjuniranju motora. U narednom tekstu bavićemo se transmisijom, zato nas pratite i slobodno nam pišite za sva pitanja i nedoumice.