Tune it: Αισθητήρες ECU

Έχουμε ωραία πράγματα να πούμε και αυτόν το μήνα, γιατί θα πιάσουμε και τον αγαπητό μας αισθητήρα λάμδα, με τον οποίο είναι βέβαιο ότι οι περισσότεροι είχαμε -και σίγουρα συνεχίζουμε να έχουμε- στενές σχέσεις, αφού ασχολούμαστε με το tuning κι’ ας είναι Greek style! Πρώτα, όμως, θα περάσουμε κάπως γρήγορα από μερικούς άλλους αισθητήρες.

Αισθητήρας πίεσης εισαγωγής - MAP sensor (Manifold Absolute Pressure)

Σε πολλά –σχεδόν όλα– τα ατμοσφαιρικά μονοπετάλουδα μοτέρ βρίσκουμε αυτόν -τον πολύ γνωστό στους τουρμπάτους- αισθητήρα. Αποστολή του είναι να μετράει την ακριβή στιγμιαία πίεση/υποπίεση στην πολλαπλή εισαγωγής. Πίεση στην εισαγωγή δεν έχουν μόνο τα σαλιγκαράτα, αλλά και τα ατμοσφαιρικά εργαλεία. Ανάλογα με τον σχεδιασμό και την αποδοτικότητα της όλης εισαγωγής, υπάρχει περίπτωση να δούμε ως και 0.1Bar υπερπίεση στις μεγάλες ταχύτητες –πάνω από 160km/h– που, αν δε σας γεμίζει το μάτι σαν νούμερο, σκεφτείτε ότι μπορεί να σημαίνει μέχρι και 10% αύξηση της ισχύος και μάλιστα …τζάμπα! Από την άλλη, αν ο σχεδιασμός της εισαγωγής είναι από τη …Mitsaras MegaPower, μπορείτε κάλλιστα να χάσετε 0.1Bar πίεσης και φυσικά περίπου 10% άλογα, αν η είσοδος της εισαγωγής έχει τοποθετηθεί σε σημείο, που αναπτύσσεται υποπίεση στα πολλά χιλιόμετρα. Η πληροφορία από αυτόν τον αισθητήρα χρησιμοποιείται για να υπολογίσει ο εγκέφαλος την ακριβή δοσολογία καυσίμου, σύμφωνα με τον αποθηκευμένο -στη μνήμη- «χάρτη», έτσι ώστε να μας δίνει κάθε φορά τον καλύτερο συνδυασμό επιδόσεων, οικονομίας και ρύπων. Παρεμπιπτόντως, να σημειώσω εδώ ότι η επιλογή του καλύτερου σημείου εισαγωγής αέρα σε οποιοδήποτε αυτοκίνητο μπορεί να γίνει μόνο ύστερα από μελέτη του διαγράμματος κατανομής πιέσεων στο αμάξωμα. Τέτοια διαγράμματα βγαίνουν μόνο στις δοκιμές, που κάνουν οι κατασκευαστές σε αεροσήραγγα και πολλά από αυτά είναι ευτυχώς διαθέσιμα στο διαδίκτυο. Στα τουρμπάτα και κομπρεσσοράτα, ο αισθητήρας αυτός είναι ίσως ο πιο σημαντικός για την …υγεία του μοτέρ. Μία κακή επαφή της φίσας στα 1.5-2Bar μπορεί να στείλει το μοτέρ στο γραφείο τελετών και εσάς στον παλιατζή της γειτονιάς, για ψώνια! Το σήμα του map sensor χρησιμοποιείται κυρίως για τον υπολογισμό της μείωσης του αβάνς στο τούρμπισμα. Αν λοιπόν, εκεί, που πρέπει να έχει 15⁰ αβάνς στα 2bar (λέω εγώ ένα νούμερο τώρα), πάει ξαφνικά στις 30⁰…τα πιάσαμε τα λεφτά μας! Γι’ αυτό η φίσα, η καλωδίωση και το σωληνάκι της πίεσης, που πάνε στον map, πρέπει να είναι σε άριστη κατάσταση. Εσείς οι τουρμπάτοι/κομπρεσσοράτοι να προσέχετε, όταν κάποια στιγμή χρειαστεί να αντικαταστήσετε τον map sensor και να μη θεωρείτε δεδομένο ότι είναι όλοι πανομοιότυποι μεταξύ τους. Αν το πρόγραμμα, που είχατε κάνει, ήταν στο όριο, υπάρχει περίπτωση με το νέο map να «χτυπάει πειράκια» ή να μη πηγαίνει τόσο καλά. Καλό είναι να κάνετε έναν έλεγχο του προγράμματος στο δυναμόμετρο, για να είστε σίγουροι. Αν, τώρα, κάποιος αλλάξει και μάρκα map… αλλάζουν όλα. Αυτό ακριβώς συνέβη σε φίλο. Άλλαξε τύπο map (από Marelli σε GM, 3μπαροι και οι δύο) και με τον καινούργιο το εργαλείο ψόφησε. Χρειάστηκε πάλι ψάξιμο το πρόγραμμα του αβάνς, για να έρθει στα καλά του, το παραθέτω απλά σαν γεγονός. Όλοι αυτοί έχουν έξοδο 0-5Volts, αλλά η καμπύλη απόκρισης φαίνεται ότι διαφέρει αρκετά από τύπο σε τύπο.

Αισθητήρας πίεσης καυσίμου

Η σωστή πίεση καυσίμου είναι βασική προϋπόθεση για τη δημιουργία του κατάλληλου καύσιμου μείγματος. Υπάρχει λοιπόν, σε πολλά αυτοκίνητα (όχι όλα) ο αντίστοιχος αισθητήρας, που πληροφορεί τον εγκέφαλο και εκείνος με τη σειρά του προβαίνει στην αυξομείωση του χρόνου ψεκασμού των μπεκ, αντισταθμίζοντας τις αλλαγές της πίεσης καυσίμου στην μπεκιέρα. Θα μου πείτε, τι χρειάζεται αυτός ο αισθητήρας, όταν έχουμε τον αισθητήρα λάμδα, που παρακολουθεί την όλη κατάσταση? Ο λάμδα μπορεί να δράσει μέσα σε ορισμένα πολύ στενά όρια, που η αυξομείωση της πίεσης της βενζίνης μπορεί εύκολα να υπερβεί τα όρια. Εξάλλου, υπάρχουν και συστήματα χωρίς ρυθμιστή πίεσης, όπου η αντλία ελέγχεται μικρομετρικά ως προς το ρυθμό περιστροφής της και τότε ο αισθητήρας πίεσης καυσίμου παίζει …πρώτο τραπέζι πίστα!

Αισθητήρας αυτανάφλεξης – knock sensor

Όπως θα πρέπει να γνωρίζετε –ιδίως οι …πιεσμένοι- το χειρότερο φαινόμενο με καταστροφικές συνέπειες, που μπορεί να εμφανιστεί σε ένα μοτέρ, είναι η αυτανάφλεξη. Ήταν φυσικό, λοιπόν, να ασχοληθούν σοβαρά με το θέμα οι κατασκευαστές, αφού δίνουν και τόσο μεγάλες εγγυήσεις στα αυτοκίνητά τους. Η μακροχρόνια υγεία του μοτέρ αποτελεί ίσως  και το μεγαλύτερο μέλημά τους. Οι επιδόσεις των κινητήρων ολοένα και μεγαλώνουν και τα περιθώρια ασφάλειας ως προς τη μηχανική αντοχή είναι πλέον πολύ μικρότερα από εκείνα των περασμένων δεκαετιών. Με λειτουργία, που φθάνει πολλές φορές στα «κόκκινα», ήταν απαραίτητο να βρεθούν τρόποι αποφυγής της αυτανάφλεξης. Με πρωτεργάτη και πάλι την Bosch, εξελίχθηκε ένας ιδιαίτερος αισθητήρας, που σαν μικρόφωνο «ακούει» τον θόρυβο του μοτέρ και, μέσα από ένα ειδικό κύκλωμα στον εγκέφαλο, απομονώνει την ιδιαίτερη συχνότητα και το χαρακτηριστικό ήχο, που παράγονται από την κρουστική καύση. Μόλις, λοιπόν, ανιχνευθεί η κρουστική καύση (πειράκια) ο εγκέφαλος μειώνει γρήγορα το αβάνς μέχρι να σταματήσει το φαινόμενο και κατόπιν το ανεβάζει σταδιακά στην κανονική τιμή. Πολλά αυτοκίνητα διαθέτουν μια πιο εξελιγμένη μορφή του συστήματος και είναι σε θέση να εντοπίσουν σε ποιόν κύλινδρο γίνεται αυτανάφλεξη, προχωρώντας στην απαραίτητη διόρθωση για κάθε συγκεκριμένο κύλινδρο. Θυμάμαι πριν χρόνια, που, όπου υπήρχε ανηφόρα, ανέβαιναν τα ταλαίπωρα αυτοκινητάκια αγκομαχώντας και «κρρρκρρρκρρ» κάργα πειράκια! Τώρα πάει, χάλασε η κενωνία, εξαφανίστηκαν κι’ αυτά, έγιναν κομμάτι της ιστορίας μας! Η μείωση, βέβαια, του αβάνς συνεπάγεται και μείωση της ισχύος, αρκεί να αναφέρω ότι κάθε μοίρα αβάνς μπορεί να αντιστοιχεί σε 2 περίπου γαϊδούρια! Για σκεφτείτε, λοιπόν, τι γίνεται, όταν ο εγκέφαλος αναγκάζεται να κόψει καμιά 15αρια μοίρες! Δεν διαρκεί πολύ συνήθως το κόψιμο, αλλά έτσι για να ξέρετε, τι παίζει! Οι πιο κοινοί λόγοι, τώρα, που δημιουργούν την αυτανάφλεξη, είναι το κακό καύσιμο (τι λες ρε φίλε, υπάρχουν και τέτοια?) τα ακάθαρτα μπεκ, η ετοιμοθάνατη αντλία, ο πεθαμένος ρυθμιστής, η υπερβολική θερμοκρασία (να κοιτάμε και το ρολόι καμιά φορά) και μερικά ψιλά ακόμα. Στα ατμοσφαιρικά αγωνιστικά εργαλεία δεν χρησιμοποιούνται συνήθως knock sensors, διότι τα προγράμματα έχουν τελειοποιηθεί για συγκεκριμένους τύπους καυσίμου και όλα τα εξαρτήματα βρίσκονται σε υπεράριστη κατάσταση (μιλάω για σοβαρά εργαλεία, όχι …Mitsaras MegaPower!). Εξάλλου, μέσα σε όλους τους ήχους και κραδασμούς, που υπάρχουν σ’ αυτά τα μοτέρ, δεν είναι εύκολο να απομονώσεις τις συγκεκριμένες συχνότητες. Αυτό το τελευταίο αποτέλεσε και μεγάλο πρόβλημα στο Focus RS του Ken Block, όπου έπρεπε να απομονωθεί «ηλεκτρονικά» ο θόρυβος από τις πέτρες, που χτυπούσαν την προστατευτική λαμαρίνα κάτω από το μοτέρ για να μη μπερδεύεται ο εγκέφαλος και κόβει αβάνς! Και τώρα….

Αισθητήρας λάμδα

Έφτασε η στιγμή που όλοι περιμένατε! Ας αρχίσουμε με το τι κάνει ο κύριος λάμδα:  Πολύ απλά, μετράει την ποσότητα οξυγόνου, που περιέχουν τα καυσαέρια. Το λέω αυτό, γιατί πολλοί νομίζουν ότι μετράει το μείγμα και άλλοι ότι μετράει τα καυσαέρια… Καλό είναι να ακριβολογούμε σε μερικά πράγματα. Το όνομα «λάμδα», όμως, πως προέκυψε? Το ελληνικό «λ» χρησιμοποιείται για να ορίσει την αναλογία βάρους αέρα/βενζίνης για την πλήρη καύση των δύο συστατικών. Η αναλογία βάρους για την πλήρη καύση είναι 14.7:1, δηλαδή 17.4 μέρη αέρα προς 1 μέρος βενζίνης και ονομάζεται στοιχειομετρική αναλογία. Με λ=1, έχουμε τέλεια (στοιχειομετρική) αναλογία. Με λ<1 (πχ 0.95, 0.98) έχουμε περίσσεια βενζίνης ή πλούσιο μείγμα, όπως συνηθίζεται. Με λ>1 (πχ 1.02, 1.04) έχουμε περίσσεια αέρος ή φτωχό μείγμα, όπως λέμε. Αν το μοτέρ μας δεν έχει ιδιαίτερες απαιτήσεις, μπορούμε να κάνουμε τη δουλειά μας και να παρακολουθούμε την καύση με αισθητήρα λ παλιού τύπου με 2 ή 3 καλώδια και ένα όργανο, όπως το Halmeter ή κάτι παρόμοιο, που είναι μια χαρά για βασική πληροφόρηση. Η γενιά αυτή των αισθητήρων μπορούσε να δείξει μόνο χονδρικά το φτωχό/πλούσιο. Ακριβώς αυτή τους η ιδιότητα είχε σαν αποτέλεσμα να ανεβοκατεβαίνει ελαφρά το ρελαντί (±40 περίπου στροφές) στα παλιά καταλυτικά αυτοκίνητα, κάνοντας μια συνεχή ταλάντωση μεταξύ φτωχού και πλούσιου μείγματος, για να βγει ένας σωστός μέσος όρος. Η μεταβολή του μείγματος από τον εγκέφαλο ακολουθούσε τις ταλαντώσεις του λ και έτσι προέκυπτε το ανεβοκατέβασμα των στροφών. Με την εξέλιξη των εγκεφάλων και των περιφερειακών συστημάτων εξαφανίσθηκε αυτή η ταλάντωση του ρελαντί πάνω στην ώρα, που όλη σχεδόν η βιομηχανία μεταπήδησε στους wideband, οι οποίοι μέχρι τότε βρίσκονταν μόνο σε ειδικό μετρητικό εξοπλισμό εργαστηρίων εξέλιξης. Από narrow–band, λοιπόν, σε wide-band και ανοίγει ένας ολόκληρος κόσμος για τους χομπίστες του αυτοκινήτου. Ας δούμε λίγο, πως είναι φτιαγμένος αυτός ο αισθητήρας. Το στοιχείο μέτρησης αποτελείται από διοξείδιο του Ζιρκονίου και αντιδρά στην παρουσία οξυγόνου παράγοντας μία μικρή ηλεκτρική τάση περίπου 1.9V με λ=0.80 και 2.5V με λ=1. Για να λειτουργήσει, όμως, χρειάζεται να βρίσκεται το στοιχείο σε θερμοκρασία 600⁰C, πράγμα που εξασφαλίζει μία αντίσταση στο εσωτερικό της συσκευασίας. Στα αυτοκίνητα παραγωγής, ο λ κρατιέται όσο πιο κοντά γίνεται στο στοιχειομετρικό λόγο, δηλαδή στο 14.7:1, με στόχο την ελαχιστοποίηση των ρύπων. Σε …άγριες καταστάσεις, όπου οι επιδόσεις είναι το παν, ο λόγος διατηρείται από 12.5-13.2:1 στα ατμοσφαιρικά, ενώ στα τουρμπάτα μπορούμε να παίζουμε από 10.5 - 12:1, ανάλογα από το αν είναι 2βάλβιδα ή πολυβάλβιδα, τα 2βάλβιδα συνήθως παίζουν από 10.5 - 11.5:1. Σε σχέση με τον αισθητήρα λ υπάρχουν δύο τρόποι λειτουργίας του μοτέρ, open και closed loop. Open loop σημαίνει ότι ο αισθητήρας δεν παίρνει λειτουργικά μέρος στη διαχείριση, αλλά χρησιμοποιείται μόνο για την παρακολούθηση της αναλογίας αέρος/βενζίνης. Σε λειτουργία closed loop, ο εγκέφαλος διαβάζει διαρκώς την έξοδο του λ και βάσει των τιμών, που «βλέπει», ρυθμίζει την παροχή καυσίμου, για να ακολουθεί όσο το δυνατόν πιο πιστά τις τιμές, που έχουν αποθηκευτεί στο πρόγραμμα. Σε όλα τα μοτέρ, υπάρχουν συνθήκες λειτουργίας εκτός λ, όπως είναι η κρύα εκκίνηση και η απαίτηση για μέγιστη ισχύ, όπου και στις δύο περιπτώσεις έχουμε λ<1. Σ’ αυτές τις περιπτώσεις, ο εγκέφαλος βασίζεται σε πληροφορίες από άλλους αισθητήρες και μεταπίπτει σε λειτουργία open loop, βγάζοντας, δηλαδή, τον αισθητήρα λ από το κύκλωμα. Λοιπόν, λέω να το κλείσουμε εδώ σήμερα και να συνεχίσουμε στο επόμενο πάλι… μέχρι το επόμενο tune it, προσοχή στις…ανηφόρες!