Kétütemű motor karburátor beállítása: Az üzemanyag-levegő keverék optimális hangolása
A belsőégésű motorok számára kulcsfontosságú az üzemanyagellátás szabályozása, annak pontos és biztonságos működése érdekében. Azzal talán nem árulunk el nagy titkot, hogy az erőforrás csak akkor működik tökéletesen, ha a hengerbe jutó benzin és levegő sztöchiometrikus keverési arányú, amit λ=1-gyel jelölnek. Az Ottó motorok mennyiségi keverékszabályozással működnek, ami annyit tesz, hogy a motorba jutó keveréknek a keverési aránya közel állandó, és a teljesítményszabályozást fojtással, tehát a motorba jutó benzin-levegő keverék mennyiségének a változtatásával érik el. Laboratóriumi kísérletekkel meghatározva jutottak arra, hogy az optimális elégéshez szükséges levegő-üzemanyag tömegarány (AFR - Air / Fuel Ratio) megközelítőleg 14,7 (ólmozatlan normálbenzin esetén). Ezt az optimális arányt hívják a járműdiagnosztikában Lambda = 1 értéknek.
A keverék arányának jelentősége
A benzin égésének jellemzője, hogy optimálisan csak a megfelelő mennyiségű őt körülvevő levegő jelenlétében tud elégni. Ez az arány az általunk használt 95-ös és afölötti oktánszámú, benzinkúton kapható benzineknél 14.7:1, mely azt jelenti, hogy minden 1 egységnyi üzemanyaghoz 14.7 egységnyi levegő szükséges. A hivatalos definíció szerint ez a szám nem térfogatarány, hanem tömegarány, tehát ideális esetben 1kg benzinre jut 14.7kg levegő. Ha nem ideálisak a körülmények, akkor a benzin égése során többlet-károsanyagkibocsátást és teljesítménycsökkenést okoz, és ez ráadásul mind szegény, mind dús keveréknél egyszerre igaz! Az aktuális lambda érték a valós AFR és az elméleti AFR hányadosa.
Szegény és dús keverék következményei
Szegénynek nevezünk egy égést, ha túl kevés üzemanyagot kap egy motor és emiatt nyilvánvalóan oxigéntöbbletben ég. Ha egy motor szegényen jár, az nehezebb hidegindítást, fulladozást, nagy terhelésnél pedig öngyulladást (detonációt) is idézhet elő, mely akár a dugattyú lassú, fokozatos átolvadásához is vezethet. Némileg ellentmondásos, de ha kevés üzemanyag jut be, akkor általában annak eredményeképp több hő keletkezik, melegebb a hűtővíz. Ez részben azért van, mert a kevesebb üzemanyag kevesebb hőt von el saját maga párolgásával, illetve mert a szegény égés égési ideje hosszabb, mint az optimális keveréké, s így a hőenergia nagyobb része egyszerűen átszivárog a hengerfalon ahelyett, hogy a dugattyút „nyomná le”.
Ha egy motor dúsan jár, az az egyszerűbb eset. Ilyenkor a motor hidegen jár, nehezen pörög fel, csökken az elérhető fordulatszám (és ezzel a végsebesség is), elképzelhető, hogy beköpi a gyertyát, füstöl, pazarolja az üzemanyagot, viszont legalább a motornak nem lesz tőle baja.
Stílusos tükör megoldások 206 CC-hez
Ha tehát úgy látod a - roppant egyszerűen elvégezhető - gyertyateszt alapján, hogy túl szegény vagy túl dús a keverék, kezdhetsz gyanakodni, hogy a karburátor javításra, beállításra szorul. A detonálás szinte mindig szegény keveréket jelent (meg még 100 mást is ).
2T és 4T motorok keverési aránya
Karburálás szempontjából különbséget kell tenni a kétütemű (továbbiakban 2T), illetve a négyütemű (továbbiakban 4T) motorok között. Ugyanis a 2T motor viszonylag szegény keveréknél (1.00-1,005) adja le a maximális teljesítményt (meg a túl szűk hengerfuratot is ). Optimális fajlagos fogyasztás levegőben dús keverékhez tartozik (λ=1,05-1,10). Legnagyobb effektív nyomás és az ezzel arányos maximális teljesítmény levegőben szegény keverék esetén adódik (λ=0,9-0,95).
A diagramban látható, hogy a fajlagos fogyasztás minimuma valahol λ=1.1 körül, míg a teljesítménymaximum valahol λ=0.85 magasságában adódik. Ezen tartományon kívülre menni értelmetlen. Kétüteműt mindig a dústól a szegény felé állítsuk.
A karburátor felépítése és működési elve
A belsőégésű motorok számára szükséges üzemanyag-levegő keveréket porlasztókkal is előállhatjuk. A karburátor alapvető egysége levegőszűrő után a motorba vezető csatornába elhelyezett Venturi-cső. Ez felgyorsítja az áramlást, így az adott szakaszban a levegőnyomás lecsökken, depresszió alakul ki. Ebbe a térrészbe csatlakozik az állandó tüzelőanyag szintet biztosító úszóházból egy kalibrált furatot tartalmazó fúvókacső. Ezen a furaton (főfúvóka) keresztül a kialakuló depresszió és szintkülönbség hatására indul meg a tüzelőanyag áramlása.
Chiptuning a Mercedes C Osztályban: mire figyelj?
A karburátornak öt fő üzemállapotot kell teljesítenie:
- Hidegindítás.
- Alapjárati rendszer.
- Átmeneti rendszerek.
- Részterhelés.
- Teljes terhelés.
A karburátor főbb részegységei
Úszóház és úszószint
A fenti üzemállapotok nem jöhetnének létre, ha nem volna az úszóház az úszóval és a tűszeleppel. Ezen részek feladata biztosítani a mindig megfelelő mennyiségű és szintű üzemanyagot. Gyakorlatilag figyeljünk a megfelelő mértékű (csap áteresztőképesség, emelőmagasság, tűszelep méret) és akadálytalan (szűrők, üzemanyag cső) üzemanyag utánpótlásra.
Hidegindító rendszer (szívató)
A hidegindítást ma már szinte minden porlasztón tolattyús dúsító berendezéssel (pl. Dell’Orto PHBG, PHBH), ritkábban pillangószelepes fojtással valósítják meg (Dell’Orto SHA). A tolattyús rendszer lényege, hogy a zárt fojtószelep mellett utat biztosítanak a levegőnek melyhez a kellő mennyiségű benzint kalibrálva adják. Érdemes tudni, hogy a dúsító rendszer által beadagolt benzin elhanyagolható mértékben függ csak a beszívott levegő mennyiségétől, ezért ha teljesen kinyitjuk a gáztolattyút, akkor gyakorlatilag hatástalanítjuk.
Alapjárati rendszer
Az alapjáratot legtöbb esetben egy külön csatorna és fúvóka állítja elő. Az alapjárati rendszeren alapvetően dús keverék halad át melyet a súber megfelelő emelésével állítunk be a megfelelő értékre. Tehát ezzel szabályozzuk az alapjárati fordulatszámot, míg a keverékcsavarral a minőséget (benzin-levegő keverék arányt). Az alapjárat szabályzásával kb. 1/8-ad gázig avatkozhatunk be a porlasztó működésébe. A keverékcsavar teljes ki-betekerése kb. 0.05 fúvóka méretnek felel meg. Így egy levegő csavarnál kifele csavarva szegényítjük a keveréket, míg egy keverék csavarnál dúsítjuk. A stabil alapjárat, illetve jó átmenet szinte mindig csak kissé dús keverékkel valósítható meg.
Részterhelés rendszerek (súbertű, kehelycső)
A negyed-gázállás beállítása a tolattyúkivágás módosításával történik. Ez a legtöbbször nem szükséges, viszont ha mégis, az sok tapasztalatot kíván. A súbertűnek sértetlennek kell lennie a helyes működéshez. 1/8-3/4 gáz tartománya. Itt a helyes keveréket a főfúvóka, a súber levágása, a tű alakja/pozíciója, és a kehelycső kvartettje biztosítja.
A tű alakja is komoly befolyásoló tényező, a kehelycsőbe csúszva átmérőtől függően különböző keresztmetszeteket takar ki. Érthető, hogy a különböző alakú tűk a súber nyitási pozíciójától függően más-más keresztmetszetet takarnak be. A kisebb fedés dús irányba, míg a nagyobb takarás szegény irányba viszi az adott súber nyitásnál a keveréket. A tű pozíciója legtöbb esetben változtatható.
Különböző típusú kehelycsövek léteznek, különböző szállítási karakterisztikával. A kehelycső torokba történő belógása, alakja lényeges a szállítás szempontjából. A rövidebb belógású kehelycsövek a dúsulás, míg a hosszabbak a szegényítés felé billentik a mérleget. A Dell’Orto katalógus meghatároz külön négyütemű és kétütemű kehelycsöveket. Kétütemű kehelycsövek legtöbb esetben zártak, míg négyütemű társaiknál általában furatok találhatóak meg rajta. A kehelycsövek oldalán lévő furatok a féklevegő furaton beáramló levegő segítségével szegényítik a keveréket.
Teljes terhelés (főfúvóka, teljesítményfúvóka)
A teljes terhelés a teljesen nyitott súber (pillangószelep) helyzete. Itt a főfúvóka mérete a meghatározó DE, számos más tényező is bejátszik. A tű-kehelycső szabad áteresztőképessége, a geometriai kialakítás, a részterhelés megoldhatósága. Sokszor megosztott teljes terhelés rendszerrel találkozunk, a teljesítményfúvókával (köznyelvben a powerjet néven ismert). A teljesítményfúvóka tényleg csak a teljes gáz tartományára biztosít üzemanyagot. 2T motornál a részterhelés viszonylagos „szegényen tartása” miatt, 4T motornál a takarékos üzem miatt alkalmazzák. Általában 30-70%-ban osztják meg a két fúvókát.
Amíg gyári állapotú a motorod, viszonylag egyszerű a főfúvóka kiválasztása. Más kérdés, hogy a túlméretes, 70-es vagy 90-es hengerek a nagyobb méret miatt értelemszerűen megkövetelik a nagyobb karburátort és fúvókát.
Különleges rendszerek: Gyorsító fúvóka és féklevegő
A gyorsító fúvóka rendszer alkalmazása arra szolgál, hogy hirtelen nyitásnál a vákuum leesik, de ezután a beáramló légoszlop tömegéből adódóan sokkal gyorsabban felgyorsul, mint az üzemanyag, így az kvázi fáziskésésben van a légoszlophoz képest. Ezt az elszegényedést kompenzálja a gyorsító fúvóka rendszer, mely csak a súber (pillangószelep) hirtelen mozdításakor működik.
A fékfúvóka (féklevegős kompenzálás) legegyszerűbb modellje egy a fúvóka csőhöz kapcsolódó az úszóház tüzelőanyag szintjénél magasabb cső, amely a felső végén nyitott. Abban az esetben, ha növeljük a motor fordulatszámát, növekszik szívótérben a depresszió, így az adott csőben a tüzelőanyag szint csökken. Ez kompenzálja a magasabb fordulatszámnál a légfelesleg-tényező csökkenést (azaz a dúsulást).
Karburátor beállítási útmutató
A karburátor beállítása azzal kezdődik, hogy kizárjuk a más egyéb befolyásoló tényezőket. Ellenőrizzük, hogy jó állapotú-e a gyújtógyertya, nincs-e kirepedezve a szívócsonk, tiszta-e a levegőszűrő, szimeringek rendben vannak-e, benzincsap vákuum oldala nem enged-e át, szívató jól működik-e, stb… Hamar belátható, hogy a pontos karburátorbeállítás nem kivitelezhető, ha a robogón repedezett a szívócsonk, melyen a motor többlet (fals) levegőt tud szívni. A beállítás módszertana tehát a fentebb leírtak alapján a dús üzemállapotból tart a szegényebb felé, majd visszakorrigál az ideálisba. (Kéri Laci & Lipták Attila - 2007-10-05)
Előkészületek és tisztítás
- Először is zárt benzincsapnál vegyük le a vízzsákot és az esetleges szűrőket és takarítsuk meg.
- Összerakás után húzzuk le a karburátorra csatlakoztatott benzincsövet, nyissuk meg a benzincsapot és ellenőrizzük, hogy rendesen folyik-e a benzin a tankból.
- Ha csak szivárog/csöpög, akkor szedjük szét a benzincsapot és ellenőrizzük, hogy a tömítő gumi jó állapotban legyen.
- Miután biztosak vagyunk, hogy a benzin eljut a karburátorba, szereljük ki a helyéről, takarítsuk meg a külső szennyeződésektől.
- Ezután vegyük le az úszóházat, vigyázva az úszóra, az esetleges maradék benzint öntsük ki belőle, majd takarítsuk meg belülről is az esetleges szennyeződésektől.
- Dugjunk a benzin csonkra egy tiszta csövet, és szájjal fújjunk bele. Ha a karburátor úszója lefelé áll, akkor a levegőnek akadálytalanul áramlania kell, ha megfordítjuk, akkor pedig le kell teljesen zárni és egy picit sem sziszeghet.
- A karburátor tisztításánál a karburátort teljes mértékben szét kell szedni, a furatokat megtisztítani. Ehhez nagy segítség kompresszor és fújó pisztoly használata. Komolyabb elkoszolódás esetén célszerű meleg mosószeres vízben áztatni.
Úszószint beállítása
Ha az úszó hibátlan, akkor az úszószintet elegendő (és a legegyszerűbb) szárazon ellenőrizni. Ezt úgy tehetjük meg, hogy hanyatt fordítjuk a karburátort és megmérjük a karburátor tömítő felületétől (tömítés nélkül) az úszó tetejét. Ideális esetben 27mm-nek kell lennie és +/-1mm eltérés megengedett. Az úszószintet a tűszelepre eső nyelvecske minimális hajlításával lehet beállítani.
Ha precízen is be akarjuk állítani az úszószintet, akkor tegyük egy átlátszó edény peremére vízszintesen a karburátort, hogy az úszó szabadon mozoghasson és csatlakoztassuk a tankra egy hosszú benzincsővel. Nyissuk meg a benzincsapot, majd várjuk meg, amíg az úszó magától elzárja a tűszeleppel a benzint. Ilyenkor a tömítő felülettől mérve 14mm-re (+/-1mm) kell lennie a benzin szintnek.
Alapjárati és főfúvókák ellenőrzése
Miután biztosak vagyunk benne, hogy a karburátorban megfelelő az üzemanyagszint szabályozása, vegyük ki egyenként a fúvókákat. Tiszta rongy sarkával kitörölgetve, sűrített levegővel kifújatva tisztítsuk meg, majd tegyük vissza, mielőtt kivesszük a következőt. Ezzel elkerülhetjük a véletlenszerű összekeverésüket. Minden gyári állapotú motor, a gyárilag meghatározott fúvóka méretekkel megy a legjobban. Ne higgyük el a sufni tuningos havernak, hogy ha nagyobbra cseréljük a fúvókát, akkor jobban megy a motor. Ez nem igaz.
Fúvóka ellenőrzés után, tekerjük ki a melléklevegő csavart és ha sérült a tömítő kúpja, akkor cseréljük, mert nehézkessé teszi a beállítást. A csavar alatt egy rugónak is kell lennie, ez a szétrázódást akadályozza meg. Szereljük ki a szivató dugattyúját és cseréljük ki a tömítő gumit, ha szükséges. A hibásan tömítő szivató, alacsony terhelésen dúsulást okoz. Szereljük ki a gáztolattyút és ellenőrizzük ezt is. A súbertűnek sértetlennek kell lennie a helyes működéshez. Ha korrózió miatt leváltak róla darabok, erősen kopott vagy görbe, akkor cseréljük.
Alapbeállítások és indítás
Kezdjük azzal, hogy a karburátort a gyártó alapbeállítására hozzuk, ez egy biztos kiindulási alap lesz nekünk. Jellemzően ez úgy néz ki, hogy a súbertű közepére tesszük a zégergyűrűt, az alapjárati keverékcsavart teljesen betekerjük majd másfél fordulatra kitekerjük, illetve ellenőrizzük az alapjárati és főfúvókák méretét egy fúvókakaliber segítségével.
Mielőtt nekiállnánk karburálni célszerű kideríteni milyen rendszerű a porlasztónk. Mindezen felül van még egy hidegjárati, más néven szivató rendszer, amelyikkel dúsítani tudjuk a keveréket. Erre azért van szükség, mert hidegen, jelentős mennyiségű benzin kicsapódik a hideg motorban és mire meg kellene gyújtani a keveréket, addigra nem maradna benne elég benzin a biztos induláshoz.
Indítsuk be a motort, s vegyük észre, hogy hidegen, szivató nélkül (manuális szivató esetén) az hogyan viselkedik. Ha egyből beindul, pedig nem is húzzuk a szivatókart, merüljön fel bennünk a gyanú, hogy lehet, hogy eleve túlságosan dús az alapjárati keverék, máskülönben mi szükség volna a szivatóra.
Finomhangolás: Alapjárati keverék és súbertű
Ha szükséges, üzemmeleg motornál állítsuk be az alapjárati keverékcsavart úgy, hogy mindig abba az irányba tekerjük a csavart, ahol a motor magasabb alapjáratot képes elérni. Ha túltekertük és már esik a fordulatszám, akkor túlhaladtunk az ideális keverékarányon. A magas alapjáratot korrigáljuk az alapjárati csavarral, és ezt a műveletet ismételjük addig, amíg meg nem találjuk azt a keverékcsavar-állást, ahol az alapjárati csavar pozíciója a legalacsonyabb és még így is képes járni a motor.
A melléklevegő csavar működéséről érdemes tudni, hogy teljesen becsavarva leáll a motor, kifelé csavarva pedig gyors ütemben növekszik az alapjárat, majd ha túlcsavartuk az optimális ponton, akkor sokáig nem változik a fordulat. Tehát kifelé csak addig kell csavarni, amíg a fordulat növekszik. Azt is érdemes tudni, hogy minél jobban nyitva van a gáztolattyú, annál kevésbé befolyásolja a motor működését a melléklevegő csavar.
Ha a motor teljes gáznál nem forogja ki magát, kemény és szaggatott a járása, akkor biztosak lehetünk benne, hogy kevés benzint kap, ilyenkor emeljünk egyet a súbertűn. Próbáljuk ki, ha jobban megy, akkor emeljünk még egyet. Ezután tegyük középtámaszra a motort, állítsunk be egy stabil alapjáratot, ahol nem áll biztosan le.
Kawasaki ZX6R karburátor műszeres beállítás
Menetpróba és végső ellenőrzés
Menetpróbánál igazából csak a teljes terheléses résztartományt tudjuk állítani szabadgyorsításnál vagy pályára megyünk, vagy teljesítménymérő padra. A teljesítményfúvóka beállítása is itt esedékes. Gyakorlatilag alapjárattól elindulva szép lassan kihúzatjuk az összes fokozatot és közben figyeljük meg, hogy viselkedik. Ha megtorpanás, tarakírozás, elgyengülés nélkül homogénül elhúzza, akkor szerencsénk van, nem kell semmit sem csinálnunk. Ezután megnézhetjük, hogy bizonyos fordulatszám tartományokról is hiba nélkül kiforog-e a motor. Ha részterhelésről is jól veszi a gázt, akkor továbbra sem kell semmit sem tennünk.
Pici gázhúzásnál, menjünk pár kört és figyeljük meg, mennyire pontosan reagál az apró gázmozdulatokra. Van egyfajta küszöb, ami úgy jelentkezik, hogy egy darabig a gázt húzva nem nagyon megy a motor, majd egy adott gáz fölött hirtelen megindul. Ez a küszöb minél kisebb, annál kezelhetőbb a motor alacsony sebességen. A küszöb mértéke a keverék szegénységét jelzi. Ha hányja vissza a torokból a benzint dús keverékre utal. Jegyezzük meg a gázállást és a fordulatszámállást és ezt követően gondoljuk át, hogy a porlasztó mely részegységei dolgoznak ebben a helyzetben.
Ha alacsony fordulatnál, terhelésnél vizsgáljuk a dolgot, akkor főként a tű, kehelycső, súber letörés, alapjárati rendszer változtatásával érhetünk el eredményt. Ha nagyobb fordulatszámnál, terhelésnél, akkor a tű, kehelycső és a főfúvóka a domináns. Lehetőleg mindig csak egy paramétert változtassunk. A karburátor beállítás tehát sok esetben türelemjáték, mely tapasztalatot és némi kísérletezési hajlandóságot kíván.
Fejlesztések és Jet Kitek
Az előző részben ismertetett egyszerű beállításoktól egy kicsivel több szereléssel ún. fúvóka kitet, vagy jet kitet is szerelhetünk a porlasztóba. Ezek az alkatrész csomagok a karburátor alapjárati rendszerét legtöbb esetben változatlanul hagyják. Csak a gáztolattyúhoz (síberhez) szorosabban kapcsolódó alkatrészeket tartalmazzák, amelyek a következők: fúvókatű (síbertű), alátétek, tolattyú rugó, főfúvókák. Ezek mellett a csomagokban egy csigafúró is található, amely a tolattyú alján található furat felbővítését szolgálja.
A tolattyú alján egy, vagy két furatot találunk, amelyek összekötik a légtorkot a síberre rögzített gumimembrán feletti zárt térrel. Minél nagyobb a furat, annál gyorsabban áramlik ki a levegő, és annál gyorsabban emelkedik a tolattyú. Tehát amikor a kithez mellékelt fúróval felbővítjük a furatot, a tolattyú nyitásának sebességét hangoljuk össze a pillangó szelep mozgásával. Ennek eredményeként a motor jóval frissebben reagál a hirtelen gázadásra. Ha a felső gumimembrán szakadt, sérült a tolattyú egyáltalán nem vagy csak részben emelkedik fel. Ilyenkor még a gyári paramétereket sem képes a motor teljesíteni és tuning helyett inkább a hibás alkatrészt cseréljük.
A kúpos fúvókatű és a kehelycső között kialakuló körgyűrű alakú rés mérete határozza meg a tolattyú mozgása során a motorba jutó benzin mennyiségét. A rés méretét a következõ alkatrészek befolyásolják: kehelycső belső átmérője, fúvókatű egyenes szakaszának átmérője, a kúp(ok) kezdetének elhelyezkedése, a kúp szög(ek), végül a rögzítő seeger gyűrű pozíciója.
Égéstér és hengerfej optimalizálás
A jól tervezett égéstér segíti a benzin-levegő keverék összesűrítését: ez gyakorlatilag a préssáv és a dugattyú által bezárt szög beállítását, kikísérletezését jelenti. Nagyobb sűrítés jobb gyorsulás, de nagyobb melegedés és rosszabb túlforgathatóság. Lökettérfogat és löket hosszúság is befolyásolja, a hosszabb löket és nagyobb lökettérfogat kisebb sűrítési viszonyt enged meg. Az ideális csúcsnyomásra tervezett égéstér elősegíti a dinamikus égést. Tapasztalataim alapján retro motoroknál jelentős nyomatékbeli különbséget lehet elérni a hengerfej áttervezésével, de a modern motoroknál is elérhető kb. 2% végsebesség növekedés. A tisztaságára nagyon kell ügyelni, ezt elősegíti a felület polírozása illetve a megfelelő olaj kiválasztása, de a polírozással is vigyázni kell, ugyanis a polírozott felületről a hő, mint hullám, visszaverődik, így rosszabbodik a hengerfej hőelvezető képessége.