Tune it Ελατήρια Εμβόλων Part II

Πριν αρχίσουμε τη δεύτερη δόση των ελατηρίων, των εμβόλων και των πιέσεων όμως, να πω κάτι: Άκουσα κάπου σε μια κουβέντα ότι είναι λίγο ανιαρό το συγκεκριμένο θέμα… Να φάμε τότε λίγες γραμμές να σας εξηγήσω πως βλέπω -τουλάχιστον εγώ- τη γνώση ενός θέματος. Την παρομοιάζω με μία πολυκατοικία. Οι βασικές αρχές είναι το υπόγειο με τα θεμέλια, πάνω στις οποίες μαζεύονται και χτίζονται σιγά-σιγά οι γνώσεις και τέλος η εξειδίκευση, αν θέλουμε να φτάσουμε εκεί. Αν θέλεις να κάνεις τον ηλεκτρολόγο, δεν μπορεί να μην ξέρεις το «Νόμο του Ωμ», να μην ξέρεις να υπολογίσεις ένα ρεύμα από την τάση και μία αντίσταση! Αν θέλεις να κάνεις το μηχανικό, δεν μπορεί να επαφίεσαι στο «ρεκτιφιέ» να μετρήσει τα διάκενα στο στρόφαλο, έμβολα κλπ. Είναι σαν να λείπουν ενδιάμεσοι όροφοι από την πολυκατοικία. Βάζεις την τάδε τουρμπίνα και δεν ξέρεις να υπολογίσεις που θα δουλεύει από το χάρτη του συμπιεστή? Αδικαιολόγητος, όπως λέει και ο μάγκας στο τελεκούτι, αλλά εδώ δεν παίζει να πάρεις πληροφορίες από το 11880! Έγινες μάστορας και αποφάσισες ότι ξέρεις να «φτιάχνεις» καπάκια? Από πού, ρε θείο? Ξύπνησες ένα πρωί και σκέφτηκες, αφού είναι μάγκας ο Σεβνταλής, να γίνω κι’ εγώ μάγκας? Ο Γιωργάκης, όμως, που παίρνω για παράδειγμα (και να με συγχωρέσει, αλλιώς τέλος η προβατίνα), έχτισε την πολυκατοικία τον ένα όροφο μετά τον άλλο, διαβάζοντας τα σχετικά βιβλιαράκια και αξιολογώντας με δοκιμές τη δουλειά του. Έρχεσαι τώρα εσύ, που αγόρασες και πέντε σβουράκια, να πας με ένα σάλτο στο ρετιρέ! Βρίσκεις και μερικά θύματα, που σε πιστεύουν -πάντα υπάρχουν τέτοια-, σου φέρνουν τα καπάκια τους και προπονείσαι στις γεωτρήσεις και να ΄σου η «εξειδίκευση»! Δυστυχώς, το έχει η φάρα μας αυτό, «όλα τα σφάζω όλα τα μαχαιρώνω», φράση που ταιριάζει γάντι σε ό,τι αφορά τα καπάκια! Είναι δυνατόν σε ένα μαγαζί να γίνονται όλες οι δουλειές? Και μηχανικός και προγραμματιστής και τουρμπινάς…  Εν πάση περιπτώσει και για να μην το κουράζω, το «δια ταύτα» είναι ότι, αν ασχολείσαι με βελτιώσεις σε μοτέρ, πρέπει να ξέρεις τι κάνουν τα ελατήρια, πως λειτουργούν, τις διαφορές μεταξύ τους και τις όποιες σημαντικές εξελίξεις αφορούν αυτό το …ασήμαντο εξάρτημα. Γνωρίζοντας τα επιμέρους εξαρτήματα καλά μέσω της περιοδικής ενημέρωσης, μπορείς να συγκρίνεις παρόμοια πράγματα μεταξύ τους και να «χτίσεις» γερά και διαδοχικά τους ορόφους της γνώσης που είπαμε. Σχεδόν σε όλα τα συνεργεία φτάνουν κάθε 1-2 μήνες τεχνικά περιοδικά του κλάδου, που περιέχουν ένα πραγματικό θησαυρό γνώσεων για τεχνικές εξελίξεις σε όλους κυριολεκτικά τους τομείς του αυτοκινήτου. Λυπάμαι να διαπιστώνω ότι ποτέ μα ποτέ δεν τα βγάζουν από το σελοφάν! Δεν έχουν ανάγκη επιμόρφωσης αυτοί οι άνθρωποι? Τα ξέρουν όλα? Η κλασσική δικαιολογία είναι βέβαια «δεν έχω χρόνο να το διαβάσω». Πάρ’ το σπίτι σου, ρε …επιστήμονα -εδώ ταιριάζει κάργα- να ξεστραβωθείς, αντί να αποβλακώνεσαι με το Survivor! Αυτά, λοιπόν, για τα βαρετά και ανιαρά θέματα! Συνέχεια με τα ελατήρια.

Δίοδοι πίεσης ελατηρίων

Περίεργος τίτλος, για να δούμε τι παίζει. Στο προηγούμενο μέρος είπαμε ότι στις μεγάλες στροφές τα ελατήρια «παίζουν» στα λούκια, με αποτέλεσμα να μη σφραγίζουν αποτελεσματικά και να χάνεται μέρος της συμπίεσης. Η εταιρεία Dykes, ύστερα από μελέτες του φαινομένου, κατέληξε σε συγκεκριμένο σχέδιο ελατηρίου σχήματος «L». Μπορείτε στο σχήμα να δείτε τον τρόπο λειτουργίας και εξηγώ: Με τη συγκεκριμένη κατασκευή, τα αέρια και η μεγάλη πίεση της καύσης κατεβαίνουν μεταξύ κυλίνδρου εμβόλου και οδηγούνται πίσω από το ελατήριο, το οποίο και πιέζουν προς τα έξω, σφραγίζοντας αποτελεσματικά. Ακόμα και στην περίπτωση τώρα που έχουμε «πλεύση» των ελατηρίων, οι διαστάσεις της επάνω εγκοπής του εμβόλου επιτρέπουν τη διέλευση των αερίων, που και πάλι πιέζουν αποτελεσματικά το ελατήριο στον κύλινδρο. Επειδή όμως τα ελατήρια αυτά είναι ειδικής κατασκευής και δεν διατίθενται για όλους τους τύπους κινητήρων, υπάρχει μία εφικτή τεχνική λύση, που μας επιτρέπει να πλησιάσουμε πολύ το άριστο αποτέλεσμα της Dykes. Χρειάζεται όμως κάποια προσοχή –όπως και οι περισσότερες άλλωστε δουλειές ακριβείας- για να γίνει σωστά. Θεωρώ απαραίτητη τη στερέωση του εμβόλου σε κατάλληλη μέγγενη επάνω σε φρέζα ή καλό/σταθερό φρεζοδράπανο. Βλέποντας το σχέδιο θα καταλάβετε τι ακριβώς πρέπει να γίνει. Κάνουμε 6-8 «μισές» τρύπες ακριβώς όπως βλέπετε. Ο αριθμός τους εξαρτάται από τη διάμετρο του εμβόλου, όπου για πχ 80mm κάνουμε 6 τρύπες και για 105mm κάνουμε 8. Το τρυπάνι/κοπτικό, που χρησιμοποιούμε, πρέπει να έχει διάμετρο 2mm και το βάθος να φτάνει όσο είναι το λούκι. Μη μπερδεύετε αυτές τις τρύπες με κάτι παρόμοιες, που έχουν τα λούκια του λαδιού, εκείνες είναι για νε περνάει ό,τι λάδι υπάρχει στον κύλινδρο πίσω από το έμβολο και από εκεί στο στροφαλοθάλαμο.

Ανύψωση ελατηρίων

Εκτός από το φαινόμενο της πλεύσης των ελατηρίων, έχουμε και το φαινόμενο της ανύψωσης του ελατηρίου συμπίεσης, που οφείλεται σε αέρια καύσης, που βρίσκονται μεταξύ των δύο επάνω ελατηρίων. Τα αέρια, που παρακάμπτουν πολλές φορές, όπως είδαμε, το επάνω ελατήριο, εγκλωβίζονται ανάμεσα από τα δύο και, μη έχοντας επαρκή χρόνο να διαφύγουν προς το στροφαλοθάλαμο, δεν αφήνουν το ελατήριο συμπίεσης να κατέβει και να σφραγίσει κανονικά την καύση. Το αποτέλεσμα του φαινομενικά μικρού αυτού προβλήματος είναι αρκετά σοβαρό και φτάνει μέχρι την καταστροφή του μοτέρ -αν είναι δυνατόν! Η έλλειψη σφράγισης του ελατηρίου συμπίεσης αφαιρεί μεγάλο μέρος της δυνατότητας του εμβόλου να αποβάλλει τη θερμότητα, που αναπτύσσεται, με πρώτο επακόλουθο την άνοδο της θερμοκρασίας στα πλευρά (φούστα) του εμβόλου. Η μεγαλύτερη αυτή θερμοκρασία βοηθά στην αύξηση του όγκου των εγκλωβισμένων αερίων και το φαινόμενο αυτοσυντηρείται και αυξάνεται σε ένταση. Η διαρροή των αερίων έχει, εκτός από τη μεγαλύτερη θερμοκρασία, σαν αποτέλεσμα και τη μείωση της ισχύος, αφού αντί να σπρώχνουν το έμβολο προς τα κάτω, μέρος των καυτών αερίων ξεφεύγει προς το στροφαλοθάλαμο, αλλά η μεγαλύτερη -λόγω θερμοκρασίας- διαστολή του εμβόλου εγκυμονεί άμεσο κίνδυνο «αρπάγματος». Φυσικά, οι μεγαλύτερες θερμοκρασίες σημαίνουν ότι πρέπει να μειωθούν το αβάνς και η πίεση (στα τούρμπο) για να προλάβουμε τα χειρότερα. Υπάρχει κάποια λύση, που μπορεί να μετριάσει τουλάχιστον -αν όχι να εξαφανίσει- το φαινόμενο αυτό? Τρεις είναι οι ενδεδειγμένες λύσεις. Το διάκενο του μεσαίου ελατηρίου μπορεί να φτάσει και το 1mm, στις περιπτώσεις τούρμπο/κομπρέσορα με μεγάλες πιέσεις. Η δημιουργία εγκοπής (κάτι σαν ψευτο-λούκι) ανάμεσα από τα δύο επάνω ελατήρια, αυξάνει το διαθέσιμο όγκο για την εκτόνωση των αερίων, μειώνοντας την τάση να ανυψώσουν το ελατήριο συμπίεσης. Ποτέ δεν θέλουμε την εξίσωση των πιέσεων  πάνω και κάτω από το ελατήριο συμπίεσης και κάνουμε ό,τι είναι δυνατόν για να μειωθεί η πίεση από κάτω. Είναι σημαντικότατη η καλή επαφή του ελατηρίου με το έμβολο και τον κύλινδρο και για τη συμπίεση, αλλά και για τη μεταφορά της θερμότητας του εμβόλου προς τον κύλινδρο και από εκεί στον υδροθάλαμο.

Ελατήρια μηδενικού διακένου

Σύμφωνα με τα πιο πάνω γραφόμενα, είναι τουλάχιστον περίεργο πως γίνεται να υπάρχουν ελατήρια με μηδενικό διάκενο -τα λεγόμενα Zero Gap rings- και μάλιστα να ισχυρίζονται ότι αυξάνουν την ιπποδύναμη! Από μελέτες και δοκιμές φαίνεται ότι το πλεονέκτημά τους περιορίζεται σε καθαρά αγωνιστικά μοτέρ με νιτρομεθάνια και μεθανόλες, όπου με τα κλασσικά ελατήρια διαφεύγουν στο στροφαλοθάλαμο μεγάλες ποσότητες διαβρωτικών χημικών από την πολύ πλούσια καύση. Ανακατεύονται, λοιπόν, αυτά τα χημικά με το λάδι και καταστρέφουν σε μεγάλο βαθμό, αλλά και πολύ γρήγορα τις λιπαντικές του ιδιότητες, με αποτέλεσμα τη μεγάλη και πρόωρη φθορά των μετάλλων, εκκέντρων κλπ. Όταν λοιπόν χρησιμοποιείται μεσαίο ελατήριο zero gap, κλείνει ο δρόμος στα διαβρωτικά παράγωγα της καύσης προς τα κάτω και παρατείνεται πολύ η διάρκεια ζωής του μοτέρ. Συμπερασματικά, τα ελατήρια zero gap είναι κατάλληλα μόνο για χρήση σε τέτοιου τύπου αγωνιστικά εργαλεία και όχι σε μοτέρ δρόμου ή επιδόσεων και ιδίως αν είναι πολύστροφα.

Διάκενο ελατηρίων

Οι αστοχίες (σπασίματα) ελατηρίων στις μέρες μας είναι πολύ σπάνιο γεγονός -εκτός βέβαια αν φταίει ο …επιστήμονας. Ο λόγος? Η συντριπτική πλειοψηφία αυτών που επισκευάζουν μοτέρ, αγοράζουν τα ελατήρια, τα βάζουν στα έμβολα, σφιγκτήρας και μέσα. Τραγικό λάθος με πιθανά ακριβές συνέπειες. Πάντα μα πάντα μετράμε και διορθώνουμε τα διάκενα, αν χρειαστεί. Ο χρυσός κανόνας για τούρμπο και κομπρέσορες είναι 0.06mm διάκενο ανά 10mm διάμετρο. Για παράδειγμα, κύλινδρος 80mm θέλει διάκενο ελατηρίου 0.48mm και ένας 95mm θέλει 0.58mm διάκενο. Για νίτρο βάζουμε ένα 8-10% παραπάνω. Μπορεί να σας φαίνεται μεγάλο αυτό το διάκενο, αλλά σας βεβαιώ ότι δεν είναι. Στη ζόρικη λειτουργία, το διάκενο αυτό κλείνει κατά περίπου 50% λόγω θερμοκρασιακής διαστολής, στο μισό δηλαδή. Αν δε έχουμε και φαινόμενα από φτωχά μείγματα και πειράκια, μπορεί να κλείσει και σχεδόν τελείως! Μη φοβάστε τα μεγάλα διάκενα νομίζοντας ότι αποτελούν δίοδο διαρροής των αερίων της καύσης προς τα κάτω. Η μεγαλύτερη διαρροή γίνεται από την περιφέρεια του ελατηρίου και όχι από το διάκενο. Οι μελέτες που το αποδεικνύουν είναι σοβαρές και τελεσίδικες, όπως λέμε. 

Τρόπος τοποθέτησης ελατηρίων                    

Σας φαίνεται απλό, ε? Κι’ αφού είναι απλό, γιατί κάθε τόσο βλέπουμε σε μοτέρ να έχουν μπει ανάποδα? Κάποιος …επιστήμονας τα είχε με τους Γαύρους ή τους Βάζελους, όταν τα μοντάριζε… Η σωστή εφαρμογή απαιτεί και το σωστό εργαλείο και όχι τα δάχτυλα… Κάποιος κάποτε με είπε «κότα», επειδή τα έβαζα με το εργαλείο! Και για να μη μπερδεύονται τα πολυάσχολα μαστόρια, παραθέτουμε και ένα γενικό οδηγό τοποθέτησης για να μη γίνονται λάθη -πολλές φορές δεν υπάρχει ή δεν διακρίνεται το «ΤΟΡ», που κανονικά πρέπει να φαίνεται παντού.

Ροντάρισμα

Φτάσαμε και στο καλύτερο! Πάνε οι εποχές που με τα εργοστασιακά βιβλιαράκια οδηγούσαμε μέχρι 3.500rpm τα πρώτα 1.000 χιλιόμετρα, 4.500rpm τα επόμενα 1.000 κλπ. Η σημερινή τακτική είναι το «πάτα-άφηνε» με σταδιακά αυξανόμενες στροφές για περίπου 600 χιλιόμετρα αυτοκινητόδρομο και τέλος. Οτιδήποτε άλλο θα καρβουνιάσει τα λούκια και το μοτέρ θα χάνει μια ζωή συμπίεση. Πατώντας γερά το γκάζι, τα αέρια σπρώχνουν τα ελατήρια στον κύλινδρο. Αφήνοντας το πεντάλ (με την ταχύτητα μέσα) δημιουργούμε υποπίεση στον κύλινδρο, που τραβάει λάδι από παντού. Η παρουσία του λαδιού στη φάση αυτή χαμηλώνει τη θερμοκρασία και οι κάπως χαμηλές στροφές λειτουργίας συντελούν στη σωστή συνεργασία των επιφανειών. Προσωπικά, προτιμώ ένα ταξιδάκι στην Καλαμάτα, που νομίζω ότι είναι η άριστη διαδρομή για ροντάρισμα. Με το που θα μπει το μοτέρ στο αυτοκίνητο και πάρει μπροστά, τσεκάρουμε γρήγορα-γρήγορα για πιέσεις, διαρροές και φύγαμε! Καθόλου ρελαντί, αν είναι δυνατόν, βγαίνουμε Συγγρού, παραλία, ποτάμι, Αττική, Εθνική και φεύγα! Από τις 2.500 πατάμε γερά μέχρι 3.500 και αφήνουμε, για κάνα τέταρτο της ώρας, ύστερα 2.500 με 4.000 για τρία τέταρτα, 3.000-4.500 για άλλα τρία τέταρτα, 3500-5000 πάλι το ίδιο και φτάνουμε στη γουρουνοπούλα, τυχαία νομίζετε είναι η Καλαμάτα? Αφού σαβουρώσουμε εμείς και κρυώσει και το εργαλείο, ξεκινάμε την επιστροφή λίγο χαλαρά 3.500-5.500 και ανεβαίνουμε σταδιακά μέχρι τις 4.500-6.500 και βάλε, γύρω στα μέσα της διαδρομής. Ό,τι ήταν να γίνει έγινε, πάει και τελείωσε και το εργαλείο είναι πλέον ετοιμοπόλεμο! Τα τελευταία 100-150 χιλιόμετρα θεωρείστε τα σαν τεστ αξιοπιστίας.      

Μοτέρ επιδόσεων και αγωνιστικά μπορούν κάλλιστα να ρονταριστούν στο δυναμόμετρο, με το ακόλουθο απλό πρόγραμμα, σε δυναμόμετρο με φρένο βέβαια:

Στροφές	Φορτίο (kgm)	Χρόνος (Λεπτά της ώρας)
3500 4000 4500 5000 5500	5      7    10    12    14	10               30               30               30               30

Ύστερα από την τελευταία φάση, γίνεται η τελική μέτρηση ισχύος και όποια διόρθωση χρειάζεται. Κανονικά, μετράμε πολλές παραμέτρους στο δυναμόμετρο και κυρίως την ειδική κατανάλωση (BSFC), που είναι μια άριστη ένδειξη του αν αποδίδει σωστά το μοτέρ -όποιος θέλει και ενδιαφέρεται το ψάχνει λεπτομερώς.

Μετά από αυτό το πρόγραμμα, αλλάξτε λάδια, βγάλτε το έξω και σκίστε το!

Το πρόγραμμα αυτό είναι κατάλληλο για μοτέρ 1.600-2.000 κυβικών. Μεγαλύτερα μοτέρ διαφοροποιούνται ως προς το φορτίο που απαιτείται.

Ήθελα να γράψω και τις τελευταίες εξελίξεις για τα ελατήρια κράματος χαλκού, που μπορεί να ανατρέψουν την τεχνολογία όπως την ξέρουμε και άλλα περίεργα αλλά δεν μας παίρνει ο χώρος… κρίμα, κάποια άλλη ευκαιρία θα βρεθεί.

Για αυτό το μήνα τέλος, τα ξαναλέμε, όταν πιάσουν οι ζέστες.