Tune it: Επιμέρους συστήματα ECU

Καλοκαιριάσαμε γρήγορα φέτος και βγήκαμε απ’ τον …τουρμπόκαιρο! Εμείς, θα συνεχίσουμε απτόητοι με τους αισθητήρες και συγκεκριμένα με τον αγαπητό μας «λ». Δεν μου κάνει εντύπωση, που πάρα πολλοί αγνοούν βασικές πληροφορίες για τη λειτουργία του συγκεκριμένου. Πολλοί «προηγμένοι» εγκέφαλοι είναι δυνατό να ελέγχονται από αισθητήρες wideband, να αποθηκεύουν στοιχεία (παραμέτρους) λειτουργίας για διάφορες στροφές και φορτία και να προσαρμόζουν τις ανάλογες διορθώσεις στους βασικούς χάρτες. Άλλοι πάλι λειτουργούν απευθείας closed loop με δυνατότητα άμεσης δημιουργίας χαρτών. Αυτό κάνει πολύ πιο εύκολο το έργο του προγραμματιστή στο δυναμόμετρο, αφήνοντάς του μόνο δουλειά για το μέγιστο φορτίο, την κρύα εκκίνηση και για λίγες άλλες περιπτώσεις. Εδώ θέλω να κάνω μια σημαντικότατη επισήμανση: είτε πρόκειται για μοτέρ δρόμου (καθημερινό) ή track-day, όταν παίζουμε σε λειτουργία closed loop, η επέμβαση του λ πρέπει να έχει σαν αποκλειστικό ζητούμενο και αποτέλεσμα τη «φτωχοποίηση» του αρχικά πιο «πλούσιου» μείγματος και όχι το αντίθετο. Ο λόγος είναι απλός: αν ο βασικός χάρτης είναι φτωχός και περιμένουμε από τον wideband τη διόρθωση (εμπλουτισμό), αν ο αισθητήρας ή το ηλεκτρικό του κύκλωμα παρουσιάσει βλάβη, θα δουλεύουμε στη συνέχεια με φτωχό μείγμα, που συνήθως αποδεικνύεται καταστροφικό, ιδιαίτερα σε σαλιγγαράτα μοτέρ! Με την ευκαιρία, να τονίσω τη σημασία της αρτιότητας του ηλεκτρικού συστήματος από πλευράς καλωδιώσεων και συνδέσεων. Δυστυχώς, τα περισσότερα αυτοκίνητα, που βλέπω, έχουν ηλεκτρικά συστήματα για το …πέος! Οι περισσότεροι δίνετε ένα σκασμό λεφτά για «άγραφους», τουρμπίνες και προγράμματα, αλλά υποτιμάτε τα καλώδια. Μην εμπιστεύεστε τον κάθε καραγκιόζη με ένα πολύμετρο και πέντε ρολά μονωτική ταινία, που κάνει τον ηλεκτρολόγο, αλλά - θα μου πείτε - είναι και πολλοί ηλεκτρολόγοι, που δεν ξέρουν την τύφλα τους, όπως άλλωστε συμβαίνει σε κάθε επάγγελμα. Σας λέει τίποτα η φράση «όλα τα σφάζω, όλα τα μαχαιρώνω»? Ειδικά για τις καλωδιώσεις και τις πλεξούδες, στις …πολιτισμένες χώρες υπάρχουν εταιρείες, που τις έχουν σαν αποκλειστικό αντικείμενο. Εντάξει, είναι μικρή η αγορά του Ελλαδιστάν, αλλά μία τέτοια εταιρεία σίγουρα θα στεκόταν στο χώρο, αν ήταν πράγματι σε θέση να κάνει σοβαρή δουλειά. Τέλος πάντων, άλλο θέμα αυτό. Η τοποθέτηση του λ στο οριζόντιο τμήμα του σωλήνα εξάτμισης κάτω από το αυτοκίνητο γίνεται πάντα κοντά στο ανώτερο μέρος. Η γωνία τοποθέτησης, δηλαδή, του λ με την κατακόρυφο, πρέπει να είναι από 15 - 80⁰, από σχεδόν «όρθιος», δηλαδή, μέχρι και 80* από την όρθια θέση. Ο λόγος είναι ότι σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να μείνει κάποιο κατάλοιπο από υγροποίηση υδρατμών μαζί με κατάλοιπα καύσης στο στοιχείο του λ, υπάρχει πάντα ο φόβος πρόκλησης βλάβης του κεραμικού στοιχείου από ενδεχόμενο θερμικό σοκ. Ποτέ, μα ποτέ, μη δουλεύετε το μοτέρ χωρίς να έχετε συνδέσει και να λειτουργεί κανονικά ο λ. Θα «μπουκώσει» από τα καυσαέρια και θα αχρηστευθεί γρήγορα. Αν σας …ψοφήσει, οι διάφοροι τρόποι, που παρουσιάζονται στο Ιντερνέτ για την …ανάστασή του, είναι - ως επί το πλείστον - παραμύθια. Μπορεί να λειτουργήσει για κάποιο διάστημα, αλλά κανείς δεν θα είναι πλέον βέβαιος για τις ενδείξεις και την αξιοπιστία του. Το διακινδυνεύετε, ιδίως αν έχετε τούρμπο? Οι wideband δεν είναι όλοι ακριβώς ίδιοι κατασκευαστικά. Ο τύπος, που έχει, όμως, επικρατήσει, είναι ο LSU σειρά 4 και τελευταία ο LSU ADV. Μπορεί να διαθέτει περιμετρικά 6 μικρές τρύπες ή 6 μεγάλες. Η διαφορά τους είναι ότι με τις μικρές τρύπες ο χρόνος αντίδρασης είναι κάπως πιο αργός, ενώ τις μεγάλες η αντίδραση στις αλλαγές μείγματος είναι αμεσότερη. Με τις μεγάλες, όμως, η μεγαλύτερη ροή καυσαερίων ανεβάζει περισσότερο τη θερμοκρασία του και, αν ξεπεράσει τους 750⁰ περίπου, αρχίζει να ζορίζεται το κεραμικό στοιχείο. Βλέπουμε αμέσως ότι ποτέ δεν τους βάζουμε πριν την τουρμπίνα, αν υπάρχει. Σε ατμοσφαιρικό μοτέρ, μία απόσταση 80 πόντων έως 1 μέτρο από το καπάκι θεωρείται λογική. Αν τώρα έχετε τουρμπάτο με anti - lag και τον λ στο χταπόδι… εκεί σας βλέπω να τον αλλάζετε σαν τα σώβρακα! Σε μοτέρ με μπαμπούλες εκκεντροφόρους, όπου έχουμε μεγάλο ταυτόχρονο άνοιγμα βαλβίδων (overlap), είναι μάλλον βέβαιο ότι στο ρελαντί θα σας δείχνει φτωχό μείγμα, λόγω της περίσσειας οξυγόνου, που περνάει στην εξαγωγή. Δεν χρειάζεται και είναι ανούσιο να προσπαθείτε να «διορθώσετε» το μείγμα σύμφωνα με την ένδειξη του afr, χρησιμοποιείστε άλλους τρόπους ρύθμισης:  ακουστικό, αν έχετε εμπειρία στο άθλημα ή ακόμα και το Colortune – ποιος θυμάται τι είναι και πώς λειτουργεί? Ηλικιακά, πάντως, δεν βλέπω να το έχετε ακούσει, πόσο μάλλον να έχετε ασχοληθεί οι περισσότεροι. Αν θέλετε να το «Googlαρετε», μπορεί να δείτε ενδιαφέροντα πράγματα! …Και οι λοιποί συγγενείς….

Ηλεκτρο/μηχανικά συστήματα διαχείρισης Νομίζω ότι κάπου εδώ τελειώσαμε με τον αισθητήρα λ και μπορούμε να προχωρήσουμε στους διαφορετικούς τρόπους, που έχουν βρει οι κατασκευαστές για να ρυθμίζουν τη λειτουργία των κινητήρων τους. Είναι αξιοπρόσεκτα συστήματα, όλα προϊόντα με πολύχρονη παρουσία στο μηχανολογικό στερέωμα με όρους, που συχνά ακούμε εδώ και εκεί, αλλά δεν ξέρουμε σε τι ακριβώς αναφέρονται.

Wastegate

Στα μοτέρ με τούρμπο (ή με κομπρέσσορα), όπως και στα ατμοσφαιρικά, το επίπεδο της παραγόμενης ισχύος εξαρτάται από την ποσότητα του αέρα, που θα μπει στους κυλίνδρους. Όσο περισσότερος αέρας μπαίνει, τόσο περισσότερο καυσαέριο βγαίνει με μία αύξηση γεωμετρικού τύπου. Αν στην αύξηση αυτή δεν υπάρξει περιορισμός, η πίεση γίνεται υπερβολική, η τουρμπίνα μπαίνει σε τελείως μη αποδοτική περιοχή, όπου θερμαίνει υπερβολικά τον αέρα, το intercooler αδυνατεί πλέον να αποδώσει και το μοτέρ οδηγείται πολύ γρήγορα στην αυτανάφλεξη και ακόλουθη καταστροφή – τόσο απλά και λιτά. Είναι υποχρεωτικό, επομένως, να περιοριστεί με κάποιο ασφαλή τρόπο η ποσότητα των καυσαερίων, που περνάει από τη φτερωτή της τουρμπίνας. Ακριβώς αυτήν τη δουλειά έχει αναλάβει το wastegate, που στα Ελληνικά μπορούμε να το ονομάσουμε «βαλβίδα ανακούφισης», δεν είναι η ακριβής μετάφραση του όρου, αλλά αποδίδει πολύ καλά το νόημα. Το απλούστερο και πιο κοινό σύστημα είναι η χρησιμοποίηση της πίεσης, που υπάρχει στην πολλαπλή εισαγωγής για να σπρώξουμε ένα έμβολο, που - με τη σειρά του - θα ανοίξει μία θυρίδα διαφυγής των καυσαερίων πριν από την τουρμπίνα, περιορίζοντας έτσι τις στροφές της, οπότε και την ποσότητα του εισερχόμενου στον συμπιεστή αέρα. Η ρύθμιση της πίεσης λειτουργίας του εμβόλου είναι ο καθαρά μηχανικός τρόπος ρύθμισης του συστήματος. Δεν υπεισέρχεται πουθενά ο εγκέφαλος, το σύστημα, δηλαδή, αυτό είναι ανεξάρτητο. Και επειδή είναι ανεξάρτητο, εμείς βάζουμε στο σωληνάκι ένα ρυθμιζόμενο «κλέφτη» και πάμε την πίεση, όπου γουστάρουμε, αλλά μέσα στα όρια – ελπίζω - που αντέχουν το πρόγραμμα και τα …σίδερα! Το επόμενο πιο κοινό σύστημα είναι το ηλεκτρομηχανικό, που ελέγχεται από τον εγκέφαλο. Μια ηλεκτροβαλβίδα ελέγχεται από παλμό PWM (Pulse Width Modulation: Παλμός με διαμόρφωση πλάτους) και αυτή με τον τρόπο, που ανοιγοκλείνει, ελέγχει την πίεση στο έμβολο, που αναφέραμε προηγουμένως, στο απλούστερο καθαρά μηχανικό σύστημα. Το έμβολο, βέβαια πάλι, ανοίγει το πορτάκι του wastegate με το ίδιο αποτέλεσμα, δηλαδή μέρος των καυσαερίων παρακάμπτουν την τουρμπίνα. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιείται σχεδόν καθολικά στα GpN και Α. Στα WRC, το σύστημα είναι τελείως διαφορετικό και περιέχει μία βαλβίδα σχεδόν ίδια με αυτές του μοτέρ, η οποία ελέγχεται 100% από ταχύτατες ηλεκτροβαλβίδες με στόχο την διατήρηση της μέγιστης πίεσης σε όλες τις συνθήκες.

Σύστημα Anti-lag (ALS)

Αρχικά, το σύστημα βασιζόταν στη διακοπή του ρεύματος ανάφλεξης με την πεταλούδα λίγο ανοιχτή. Η άκαυτη βενζίνη και ο αέρας  (υπό πίεση), που περνούσε στην πυρωμένη εξαγωγή, έσκαγε αμέσως δίνοντας νέα ώθηση στη φτερωτή της τουρμπίνας κρατώντας ψηλά τις στροφές της. Το ονόμασαν «bang – bang» για το χαρακτηριστικό θόρυβο, που έκανε και ξεσήκωνε τους θεατές στις ειδικές – παλιό, καλό Ακρόπολις… Μπορεί να δούλευε αποτελεσματικά, αλλά έκανε πολύ γρήγορα …χαρτοπόλεμο τη φτερωτή της τουρμπίνας, κι’ ας ήταν από Inconel! Από οδηγικής πλευράς ήταν λίγο προβληματικό, διότι έπρεπε να ανέβουν οι στροφές του ρελαντί σε τέτοιο σημείο, που να είναι αρκετός ο αέρας και στο ρελαντί για το bang - bang! Σήμερα, χρησιμοποιούνται πιο αθόρυβα συστήματα, που δεν κάνουν και ζημιά στο μοτέρ και εξηγώ: το bang - bang γίνεται πλέον στο θάλαμο καύσης με τεράστια αργοπορία του αβάνς – μέχρι 40⁰ και βάλε - οπότε οι αλλαγές τουρμπίνας και χταποδιών είναι παρελθόν.

Χωνιά μεταβλητού μήκους

Οι σύγχρονες μοτό έχουν χρήσιμη περιοχή λειτουργίας από περίπου 2500σαλ μέχρι κάπου στις 14000. Οι αγωνιστικές παίζουν και μέχρι τις 18 - 19000σαλ. Οποιοσδήποτε τρόπος να αυξηθεί η απόδοση στις μεσαίες στροφές είναι καλοδεχούμενος και ο καλύτερος, ίσως, είναι να αυξομειώνεται το μήκος των αυλών εισαγωγής για την καλύτερη εκμετάλλευση των συντονισμών, που παρουσιάζουν τα κυματικά φαινόμενα στο φάσμα των στροφών. Τα χωνιά μπορούν να κινηθούν με καθαρά ηλεκτρικά ή ηλεκτρο-πνευματικά συστήματα, που φυσικά ελέγχονται μικρομετρικά από τον εγκέφαλο. Στις χαμηλές στροφές θα παίρνουν το μέγιστο μήκος και το ελάχιστο στις μέγιστες. Στις ενδιάμεσες υπάρχουν αυξομειώσεις του μήκους με βάση το χάρτη, που έχει εκπονηθεί ύστερα από άπειρες δοκιμές στο δυναμόμετρο. Ακριβώς ένα τέτοιο σύστημα χρησιμοποιούσαν και στην F1, μέχρι που απαγορεύτηκε από τους κανονισμούς της FIA. Σε μερικά μοντέλα αυτοκινήτων παραγωγής, αρκετοί κατασκευαστές (Άλφα, BMW, Opel κλπ) χρησιμοποίησαν – και χρησιμοποιούν - εισαγωγές μεταβλητού μήκους, κυρίως δύο θέσεων: κοντή/μακριά. Πρόκειται για ένα απλό, αλλά αποτελεσματικό μηχανισμό με κλαπέτα, που στη μία θέση ανοίγουν την κοντή διαδρομή και στην άλλη θέση τη μακριά. Αν έχετε οδηγήσει τέτοιο μοντέλο σε καλή κατάσταση και αμέσως μετά με το σύστημα «off» (βγάζοντας, δηλαδή, τη φίσα), θα δείτε πραγματικά πόσο αποτελεσματικό είναι! Σε σύγκριση με τις μοτό, το φάσμα στροφών λειτουργίας των αυτοκινήτων είναι αρκετά πιο περιορισμένο και γι’ αυτόν το λόγο πολλοί κατασκευαστές έχουν προχωρήσει σε συστήματα μεταβλητών εκκεντροφόρων, τα οποία δίνουν την πρόσθετη – και σημαντικότατη στις μέρες μας - δυνατότητα μείωσης των ρύπων. Αυτά, όμως, θα τα δούμε στο επόμενο τεύχος, που μάλλον θα το διαβάζουμε στην παραλία, παρέα με όλα τα ωραία εργαλεία: πισωκούνες και  μπροστοκούνες με micro-string, Jose Quervo, Johnnie και λοιπά οκτάνια - δεν τη βλέπω καλά τη φλάντζα…