Az Auto Sport Vezérlés Technikája: A Motor Optimalizálásának Művészete
A modern motorok bonyolult rendszerek, amelyek folyamatosan fejlődnek a nagyobb teljesítmény, a jobb üzemanyag-hatékonyság és a csökkentett károsanyag-kibocsátás érdekében. Ennek a fejlődésnek egyik kulcsfontosságú területe a szelepvezérlés, amely szabályozza a motorba beáramló levegő és üzemanyag mennyiségét, valamint a kipufogógázok távozását.
A Változó Szelepvezérlés (VVT)
A változó szelepvezérlés nem új ötlet, ez általában egy változó vezérműtengely vezérlés, amely javítja a forgatónyomatékot az alacsony és a magas fordulatszámokon is azáltal, hogy előre mozdítja vagy késlelteti a vezérműtengely időzítését a hajtó kerékhez képest. A mai modern motoroknál megváltoztathatják a szelep időzítését, ezen megoldást a vezérlésmódosító kerék, vagy más néven okoskerék segítségével valósítják meg. Egyes dupla felső vezérműtengelyes (DOHC) alkalmazások ugyanezeket a funkciókat a szívó- és kipufogó oldali vezérműtengelyeknél is alkalmazzák. (A szívó- és kipufogószelepek egyidejű nyitva tartása, amikor a motor kipufogóról szívóütemre vált, lehetővé teszi a motor számára, hogy kihasználja a kipufogónyíláson kilépő kipufogógázok által keltett enyhe nyomáscsökkenést, hogy segítse a töltést a hengerbe szívni.
A motorvezérlő egy elektromágneses szelep vezérlésével szabályozza az olaj átáramlását. Tipikusan az olajszabályozó szelepre adott jel impulzusszélességének változtatásával szabályozható a szelep működése. A folyamatosan változó szelepvezérlés csak számítógéppel működtetett mágnesszelepek használatával érhető el, amelyek pontosan szabályozzák a szívó- és kipufogószelep nyitási és zárási eseményeit.
Minden gépjárműgyártónak megvan a maga egyedi VVT (Variable Valve Timing) rendszere, de többségük egy teljesen működőképes, változó szelepvezérlő mágnesszelepre támaszkodik, hogy szabályozza az olaj áramlását a VVT rendszerbe, amikor be van kapcsolva. Ez a rendszer általában akkor aktiválódik, ha jelentős terhelés éri a motort. Néhány példa erre, amikor egy jármű túlsúlyos, emelkedőn halad, vagy amikor gyorsulunk. Amikor a VVT mágnesszelep aktiválódik, olajat küldenek a változó szelep vezérmű láncának és fogaskerék-egységének kenésére.
Sok előnnyel jár, ha a VVT és gyakorlatilag nincs hátránya. Az egyik előny a motor maximális fordulatszámának növekedése (és ennélfogva nagyobb csúcsteljesítmény) - akár 25% -os növekedés is.
Autóklíma hibaelhárítási útmutató
A változó vezérműtengely-időzítés (VCT) a Ford által kifejlesztett, autóban változtatható szelepvezérlő technológia. Számos egyéb probléma merülhet fel, amikor a VVT mágnesszelep elhasználódik vagy elromlik, és ez a motor teljes meghibásodásáig terjedhet.
A VVT rendszer előnyei:
- Nagyobb motor teljesítmény
- Jobb üzemanyag hatékonyság
- Csökkentett károsanyag kibocsátás
A Vezérműszíj és a Vezérlés Fontossága
A vezérműszíj feladata, hogy összhangban tartja a főtengelyt és a vezérműtengelyt. Az autók többségénél a vezérműszíj hajtja, de vannak olyan típusok ahol a hosszbordás szíj kapta ezt a feladatot. A vezérlés csere alkalmával nem elegendő csak a vezérműszíjat cserélni.
Vízpumpa csere hiánya a későbbiekben hűtőfolyadék szivárgást okozhat. Komolyabb esetekben a csapágy szétesik, ami a szíjat félrevezeti és a műanyag vízpumpa lapátok is letörhetnek. Ez a hiba komoly motor károsodást is okozhat. Mindegyik esetben ugyanúgy meg kell bontani ismét a vezérlést, aminek a költségét megspórolhatod, ha vezérlés csere alkalmával egyben megtörténik a vízpumpa cseréje is.
A vezérműszíj feszességét és elvezetését segítik. Típus függő, hogy egy adott autóban éppen mennyi görgővel tervezték a motor vezérlését. A görgők élettartama is azonos a vezérműszíjéval. Ha kimarad a cseréje, idővel zajos lehet. Egyes vezérléseknél patronos rezgéscsillapítót is alkalmaznak, hogy a rezgés egy adott tűrési értéken belül maradjon. A vezérműszíj, görgők és vízpumpa élettartama szempontjából ennek a cseréje is nagyon fontos. A gyárak kötelezően előírják a cseréjét.
Egyes típusoknál vezérműszíj helyett vezérműláncot alkalmaznak. Ebben az esetben a vízpumpát a hosszbordás szíj hajtja. A vezérműlánc feszítéséért egy olajos feszítő patron a felelős. Az autó beindításakor a patront egy rugó feszíti elő, amíg nincs meg a kellő olajnyomás. A nem megfelelő minőségű motorolaj miatt a lánc és a kapcsolódó műanyag láncvezetők hamarabb elkopnak és idő előtti cserére lesz szükség. Cseréjét a hiba lámpa felvillanása is jelezheti.
Késések az elektromos Land Rover terveiben
A gyártó előírásait mindenképp be kell tartani, nem szabad akár 10.000 km-rel sem túl futni különben ez a látvány fogadhat. Feladata a segédberendezések működtetése - köztük a generátor, szervószivattyú vagy a klímakompresszor. Nagyon ritkán előfordulhat, hogy a szakadás előtt álló szíj szétfoszló maradéka bekerülhet a vezérmű burkolat alá.
Négyütemű rendszerek
Minden négyütemű gép alapvető alkatrésze a szelep, minimum egy szívó és egy kipufogó kell hengerenként. Ezeket legalább egy vezérműtengely nyitja-zárja, valamilyen közlő elem, lökőrúd, himba, emelőtőke segítségével. A tengelyeket hajtani kell a főtengelyről, mégpedig pontosan 2:1 arányban, azaz a főtengely két fordulata alatt kell a vezérműtengelyeknek egyet fordulniuk. A fenti elvárásokat a motorok fejlődése során különböző konstrukciókkal valósították meg, lássuk ezekből a főbb állomásokat!
Alulvezérelt, oldalszelepelt motor (Side Valve (SV) = oldalszelepelt)
A vezérműtengely alul található, a szelepek a hengerhez viszonyítva oldalt és szelepszárral lefelé helyezkednek el. Egyszerűség szempontjából ez a legkedvezőbb, de nagy hátránya, hogy az égéstér egy része nem a henger, hanem a szelepek felett van. A kedvezőtlen égéstér-kialakítás miatt ma már szinte csak kertigépeken található ilyen megoldás, ott azonban igen gyakori.
Alulvezérelt, felülszelepelt motor (Overhead Valve (OHV) = hengerfej feletti szelep)
A vezérműtengely marad ugyanúgy alul, de a szelepek már megfordítva, felülre kerülnek a mostanság szokásos pozícióba. A megnövekedett távolságot egy hosszú lökőrúddal hidalják át, a mozgatás irányát pedig kétkarú himbával változtatják meg. Az égéstér alakja itt már megfelelő, azonban a közbeiktatott alkatrészek többlettömege komoly gátja a magas fordulatszámnak. A régebbi Skodák ilyenek voltak, egészen a Feliciáig előfordult az OHV. Motoron a HD-k hengerei mellett is találhatunk lökőrudakat, szép krómozott csövekben futnak, és érdekesség, hogy a Yamaha MT01-es is ilyen. A megoldás gyengéjét jól mutatja, hogy - pont ezen tömegek miatt - már 5500-as percenkénti főtengelyfordulatnál tiltania kell az elektronikának.
Egy felülfekvő vezérműtengelyes motor (Single Overhead Camshaft (SOHC) = hengerfej feletti vezérműtengely)
Itt a vezérműtengely a hengerfejben helyezkedik el, így a fordulatszámnak nem gátja a lökőrudak nagy tömege. Egy ilyen vezérlésnél a vezérműtengely bütykei vagy közvetlenül emelőtőkével, vagy himbán keresztül működtetik a szelepeket. Motorokon a mai napig található ez a verzió. Mivel így a vezérműtengely viszonylag távol került a főtengelytől, a hajtáshoz láncot, bordásszíjat kell alkalmaznunk. Veterán gépeken királytengelyes hajtási módot is találhatunk, amely nem más, mint egy hosszú tengely, két kúpfogaskerék-párral. Hasonló megoldást alkalmaznak a gyártók ma a kardános hátsó kerék hajtásoknál.
Vélemények a Bardi Auto traktor alkatrészeiről
Két felülfekvő vezérműtengelyes motor (Double Overhead Camshaft (DOHC) = dupla hengerfej feletti vezérműtengely)
A mai, korszerű, nagy teljesítményű motorkerékpárok szinte kivétel nélkül ezt a megoldást alkalmazzák. Többnyire himbát sem használnak (az S 1000 RR kilóg a sorból), a szelepeket a bütykök egy emelőtőkén és egy szelepállító lapkán keresztül közvetlenül működtetik. Kevés alkatrész, kis helyigény, kompakt építési mód - nem véletlenül lett ennyire népszerű.
Chiptuning: A Teljesítmény Növelésének Lehetőségei
Szívómotor chiptuning.Van értelme, vagy csak pénz kidobás? 100-as benzin szükséges?
Azonban normál üzem alatt részleges gázpedál állásnál és terhelésnél (átlagos, mindennapi használat) az optimalizált beállításnak köszönhetően jobb hatásfokkal üzemel a motor, kevésbé erőlködik, nem kell magasabb fordulatszámokon használnunk.
A nem feltöltős (hagyományos szívó) benzines motoroknál, mivel a motorba juttatott (beszívott) levegő mennyisége nem változik, és a bizonyos terhelésekkor adagolt többlet üzemanyag mennyisége is minimális, ezért a motornak nem jelent túlterhelést. A feltöltős (turbós, kompresszoros) benzines és dízel motoroknál nagyobb teljesítménynövekedés érhető el, mivel itt a bevitt levegő mennyisége is változtatható. A többlet levegő nagyobb kompressziót eredményez, ami amotor számára többletterhelést jelent.
Tudni kell, hogy ezek a motorok viszont a már eleve nagy kompresszió miatt vannak annyira túlméretezettek, hogy ez a megnövekedett terhelés nem károsítja őket. Ezt a gyári specifikációk és a már korábban behangolt és azóta is kifogástalanul működő autók igazolják. Az első chiptuningolt autók már a 90-es évek eleje óta mennek minden gond nélkül. Túlzott turbónyomás, vagy más paraméter emelés esetén fokozódik a túlterhelés, ami károkat okozhat a motorban, és más alkatrészekben is.
A chiptuning folyamata:
- Előzetes próbakör és állapotfelmérés
- A gyári beállítást tartalmazó memória tartalom kiolvasása
- A tartalom ellenőrzése és archiválása
- A szükséges változtatások elvégzése
- A módosított beállítás beültetése a gyári programba
- CRC (ellenőrző összeg) kalkulálása
- A teljes adatállomány leellenőrzése
- Az elkészült adatállomány felprogramozása a memóriába
- A motorvezérlő visszaépítése
A Szelephézag Beállításának Fontossága
A megfelelő működés egyik feltétele, hogy a szelepek csak akkor legyenek nyitva, amikor a gázcserét meg szeretnénk valósítani, azaz a kipufogógázokat eltávolítani, illetve a friss benzin-levegő keveréket bejuttatni. Azt szinte bárki érti, hogy a teljesítmény szempontjából káros a szelepek tökéletlen zárása. Van azonban egy kevésbé köztudott probléma, messze súlyosabb következményekkel, ugyanis szelep jelentős hőterhelésnek van kitéve az égéstér felől. Ha a kapott hőmennyiséget nem tudná leadni, túlmelegedne.
Többnyire acélszelepekről beszélünk, melyeket a kellő szilárdság és kopásállóság érdekében hőkezeltek. Ennek az eljárásnak a hatása elvész azonban, ha az alkatrész ismét elér egy kritikus hőmérsékletet, magyarul túlmelegszik, kilágyul. Ez azért következik be a rosszul záródó szelepeknél, mert az égéskor kapott hő jelentős részét nem tudja záráskor, a jól hűtött hengerfejhez érve leadni. A hatást fokozza, hogy a résnyire nyitva lévő szeleptányér mellett átsüvítő forró gázok a szelepet a szelepszár felől is hevítik.
A fent leírtak akkor következhetnek be, ha a szelephézag kicsi vagy egyáltalán nincs. A másik probléma, amikor a hézag az indokoltnál nagyobb. Ez zajos működést okoz, mivel ilyenkor „kiiktatódik” a vezérműtengely úgynevezett rámpaszakasza. Ennek megértéséhez azt kell tudnunk, hogy a tengelyen kialakított bütyökprofil alapköre és emelési szakasza között van egy finom átmenet, melyet rámpaszakasznak hívunk. Feladata a nyitás kezdetének, illetve a zárás végső szakaszának finomítása, azaz hogy a bütyök ne sózzon egy jókorát a szelepre nyitáskor, záráskor pedig ne csapja be azt, hanem a gyors szelepmozgást lelassítva illessze a szelepülésre a szeleptányért.
Mindkét eset, a nagy és a kicsi hézag is baj. Ám míg a nagy hézag általában a tulaj fülével is kívülről megállapítható, a kicsi alattomosan gyilkol. Ha a fenti gondolatmenetet megértjük, kellő helyen kezeljük azt a „szakembert”, aki fülre megállapítja, hogy nem kell hézagot állítani a gépen, mert csendben vannak a szelepek...
Időszakos ellenőrzés
Miután tudjuk, miért fontos, hogy a hézag precízen be legyen lőve, nézzük, mitől változik a beállított érték! Az egyik befolyásoló tényező a hőtágulás. A motorban minden alkatrész, így a vezérlés elemei, közöttük a szelep is változtatja méretét a bekövetkező hőmérséklet-változások hatására. Maga a hengerfej is tágul-zsugorodik, alumínium lévén ez nem elhanyagolható, tekintve, hogy az alumínium több mint kétszeresére tágul az acél alkatrészekhez viszonyítva, azonos hőmérséklet-változás esetén. Ennek köszönhető, hogy forró motoron szinte mindig nagyobb hézag mérhető és ezért van az, hogy a hézagot hideg motoron ellenőrizni kell.
Ha azonban csak a hőtágulás befolyásolna, nem kellene aggódnunk. A gyár egyszer beállította, bemelegszik, lehűl, a hézag pedig visszaáll az eredeti értékre. Mivel azonban a vezérlés elemei kopnak, méretük ezért is változik. A különböző alkatrészek kopásai más-más módon befolyásolják a hézagot. Csökkenő hézagot okoz a szeleptányér és a szelepülés kopása. A vezérműtengely, a himba, az emelőtőke, a szelepállító-korong (lapka) és a szelep felső végének kopása hasonlóképpen növeli a hézagot. Az adott motorkonstrukció, a felhasznált anyagok és a felületi megmunkálás ismeretében a gyártó kalkulál egy futásteljesítményt, mely alatt vélhetően nem okoz bajt a szelephézag változás. Ez a szervizintervallum, amit erősen ajánlott betartani.
Maga a mérés...
Lényeges, hogy a hézagmérést az adott szelep teljesen zárt állásánál szabad csak elvégeznünk, azaz amikor a vezérműtengely alapköre van a himba vagy az emelőtőke felé! Ez okozhat nehézséget olyan esetekben, mikor maga a vezérműtengely nem látható. Ilyenkor a javítási útmutató segít a megfelelő főtengely-vezérműtengely helyzet megtalálásában. Én azt a trükköt szoktam alkalmazni, hogy a főtengely forgatásával megkeresem a maximális nyitás pillanatát (ez szemmel jól megállapítható), majd egy teljes főtengelyfordulattal elérem, hogy a bütyök a legtávolabb legyen a himbától. (360°-180°)
Hézagmérő nyilván nélkülözhetetlen, viszont nem mindegy, hogy milyet használunk. A leggyakrabban kapható 0,05 mm-es léptékű saccolásra alkalmas csak, sőt bizonyos esetekben teljesen alkalmatlan a mérésre. Ajánlott olyan mérőeszköz beszerzése, amelyik 0,10 mm-ig mér és 0,01 mm léptékű. Itt a szűk keresztmetszet a legvékonyabb lemezke lesz, 0,03 mm alatti nemigen létezik, ugyanis olyan gyenge, hogy nagyon könnyen elszakad. 0,10 mm fölötti méretek esetében már elégséges a 0,02 mm-es lépték, viszont nem árt, ha 0,50 mm-ig megvan. A fenti elvárásokat eddigi tapasztalataim szerint nem elégíti egyetlen készlet....
...és az állítás
Az állításra különféle megoldásokat dolgoztak ki a szakemberek, méghozzá konstrukciótól függően. Az első - és legegyszerűbb - módszer a csavaros-kontraanyás konstrukció. A szelephimbában kialakított állítócsavart tekergetjük, és a kívánt hézag elérésekor a kontraanyával rögzítjük ezt a helyzetet. Ennek előnye, hogy egyszerű művelet, komolyabb megbontás nélkül kivitelezhető és nem igényel új alkatrészt. Hátránya, hogy himbával együtt alkalmazható és a himba tömege gátja a fordulatszámnak, valamint kopásával hozzájárul a hézag elállítódásához, így ez a koncepció sűrűben igényli a beavatkozást.
Kicsit hasonló elven járunk el az igen ritka excenteres himbatengely esetén is. Itt a következő a trükk: a himba tengelye, azon a részén, ahol a himba fut, excentrikus kialakítású, azaz ha a tengelyt forgatjuk, a himba hol közelít a szelephez, hol pedig távolodik tőle. A megfelelő távolság adja a megfelelő hézag. Ezt a beavatkozást többnyire megbontás, sőt a hézag valós megmérése nélkül elvégezhetjük, a tengely végén, egy kis tárcsán látható beosztás segítségével. Ennek tudatában a tengely elforgatjuk koppig a nulla hézag irányába, megnézzük a vonalkázott beosztást, majd a növekvő hézag irányába forgatjuk a gyár által meghatározott beosztásnak megfelelően, végül ebben a helyzetben rögzítjük.
A hidrotőke, más néven az automatikus szelephézag-kiegyenlítés ritka megoldás motorkerékpárokon. Lényege egy a vezérműtengely és a szelep közé iktatott szerkezet, amiben egy rugóval támasztott kis dugattyú alá olajat engedünk a motor kenőrendszeréből, de a kiáramlást erősen korlátozzuk egy visszacsapó szelep segítségével. A dugattyú kifelé haladásakor, azaz a szelephézag növekedésekor keletkező térbe összenyomhatatlan motorolaj kerül, miáltal ez a kis elmés szerkezet kitölti a hézagot. A hézag csökkenése sem gond, ugyanis a kis olajtér nem teljesen tömített, a bejuttatott olaj igen lassan ugyan, de kifelé is szivárog. A szelep nyitása közben ez nem jelent problémát, mert minden vezérműtengely fordulat alatt létrejön egy feltöltődési ciklus, mi több, a hibátlan hidrotőke a hosszabb állás esetén kiszivárgó jelentősebb mennyiségű olajat is gyorsan pótolja a kenőrendszerből az újbóli beindítás után.
A rendszer egyértelmű előnye, hogy nem igényel karbantartást, míg hátrányként a költséges előállítást és a nagy alternáló tömeget említhetjük, ami nyilván a magas fordulatszám gátja. Ellenérv lehet még, hogy meghibásodás esetén drága a javítás és a csere. A nagy tömegből eredő probléma kiküszöbölésére alkalmazható a hidrotőke-himba páros. Az alábbi képen egy a hengerfejben fixen ülő hidrotőkére támaszkodik a himba, ennek az alátámasztási pontnak a helyzetével befolyásolható, állítható a szelephézag (pl. Honda CBX750).
A leggyakoribb és a legfájóbb a hézagolókorongos vagy lapkás verzió. Motorkerékpárokon jelenleg ez a legelterjedtebb formája a szelephézag állításnak: egy lapos korong a lényeg, mely különböző vastagságban készül, egészen finom lépcsőkben. Ezt helyezzük a vezérműtengely és a szelep közé.
Ha nagy a hézag, vastagabb lapkát kell behelyeznünk a régi helyére, mégpedig pontosan annyival vastagabbat, amennyivel nagyobb a hézag az előírtnál. Ha kicsi a hézag, hasonlóan járunk el, de természetesen vékonyabb lapkát teszünk be. Említettem, hogy a lapkákat finom méretlépcsőkben készítik, de nem minden méretben. Ezért nem tudunk bármilyen hézagot belőni. Ezt a gyártó is figyelembe veszi, amikor helyes szelephézag értéknek nem egy konkrét adatot ad meg, hanem egy intervallumot, amibe bele kell esnie a mért értéknek. Például 0,10-0,20 vagy 0,18 ± 0,03. A lapkákon szerepel a méret, de én azt ajánlom, mindig győződjünk meg az érték hitelességéről mikrométerrel vagy legalább digitális tolómérővel. A ráírt 172-es méret például azt jelenti, hogy ellenőrizve 1,72 millimétert kell mérnünk.
Érdemes megemlítenünk, hogy létezik alsó- és felsőlapkás kivitel, attól függően, hogy maga a lapka az emelőtőke alatt vagy felett helyezkedik el. Ez utóbbi egyre ritkább (pl. Suzuki GS500, BMW F 650) a nagy, nehéz lapka miatt, de könnyebbséget jelentett szerelés szempontjából, mert a lapka kis ügyességgel a vezérműtengely kiszerelése nélkül is cserélhető.
Az ellenőrzés-állítás menete nem ördöngösség. Először szelephézag ellenőrzést végzünk, és a méréskor tapasztaltakról egy mérőlapot készítenünk. A kapott értéket vessük össze a javítási útmutatóban találtakkal. Ha van olyan hézag, ami a határértékeken kívül esik, akkor ki kell vennünk a lapkát, megmérni, számolni és egy megfelelő méretűre cserélni. Az alsólapkás verziónál ez a művelet így leírva egyszerűnek tűnhet, de egy komplett vezérlés szétszedése, illetve összerakása komplikált feladat, komoly odafigyelést és gyakorlatot igényel. Elegendő csupán egyetlen kis hiba, és adott pár görbe szelep. Problémát jelent a bonyolultság mellett, hogy cserelapkának, lapkakészletnek rendelkezésre kell állnia, vagy a gépet félre kell tennünk arra az időre, míg beszerezzük a kívánt méreteket.