TUNE-IT: ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19

Ο …εγκέφαλος που είναι στην ιστορία αυτή? Αυτός κανονίζει τη δοσολογία του καυσίμου σε όλο το φάσμα λειτουργίας του μοτέρ, αλλά στο pedal to the metal η δυνατότητα της αντλίας για επαρκή παροχή και πίεση είναι το κλειδί. Ο κατασκευαστής του αυτοκινήτου το έχει εξοπλίσει με τα κατάλληλα εξαρτήματα για να πληροί τις προδιαγραφές του. Αν εμείς θέλουμε να αυξήσουμε σημαντικά την ιπποδύναμη είναι στις περισσότερες περιπτώσεις βέβαιο ότι το κύκλωμα καυσίμου χρειάζεται την ανάλογη αναβάθμιση. Η αντλία, όπως προ είπα, χαρακτηρίζεται από τη δυνατότητα που έχει για παροχή και πίεση. Μια αντλία που έχει μεγάλη παροχή δεν σημαίνει ότι μπορεί να ανεβάσει και μεγάλη πίεση, και το αντίθετο. Παράδειγμα είναι οι περισσότερες αντλίες που είναι μέσα στο ντεπόζιτο και τροφοδοτούν τις εξωτερικές με αρκετή ποσότητα βενζίνης, σε χαμηλή όμως πίεση. Η εξωτερική αντλία τότε, έχει σκοπό να δημιουργήσει την πίεση στο κύκλωμα. Πως δημιουργείται η πίεση? Πολύ απλά, περιορίζοντας την έξοδο της βενζίνης, δουλειά τη οποία κάνει ο ρυθμιστής πίεσης.

Αντλίες

Αντλίες υπάρχουν άπειρες και σε όλες τις μάρκες. Ποια όμως κάνει για την εφαρμογή μας? Αν θέλουμε να κάνουμε τον θεωρητικό υπολογισμό, ξεκινάμε με μερικούς αριθμούς, ο πρώτος από τους οποίους είναι τα άλογα που θέλουμε. Ο άλλος αριθμός είναι η ειδική κατανάλωση καυσίμου, BSFC. Ένας σημαντικότατος αριθμός, που χρησιμοποιείται σε όλα τα δυναμόμετρα –στις πολιτισμένες χώρες- για να αξιολογηθεί η αποδοτικότητα του μοτέρ. Χωρίς να μπαίνουμε σε επιστημονικούς λαβύρινθους, για τα ατμοσφαιρικά ένα καλό νούμερο –και όπως λέει και η ταινία- είναι 0,3 λίτρα ανά ίππο ανά ώρα. Μη λιποθυμάτε, μόνο το νούμερο να θυμάστε: 0,3 lt/hp/hr. Για τα τουρμπάτα το αντίστοιχο νούμερο είναι 0,37. Τα νούμερα αυτά, είναι πολύ κοντά στην κατανάλωση που πρέπει να έχει το εργαλείο μας, αν έχει φτιαχτεί και προγραμματιστεί σωστά! Αν πολλαπλασιάσουμε το νούμερο αυτό με τα επιθυμητά άλογα μας, βρίσκουμε αμέσως τη μέγιστη κατανάλωση του μοτέρ. Για 250 τουρμπάτα γαϊδούρια ας πούμε, θέλουμε:

250 x 0,37 = 92,5 λίτρα/ώρα ή lt/hr

Για να καταναλώνει τόσο καύσιμο το μοτέρ, η αντλία μας πρέπει να έχει δυνατότητα να δώσει κατ’ ελάχιστο περίπου 25% περισσότερο, δηλαδή 115-120lt/hr. Στην πραγματικότητα, διαλέγουμε αντλίες με δυνατότητα περίπου 50% μεγαλύτερη της απαιτούμενης. Η παροχή όμως αυτή, πρέπει να είναι διαθέσιμη στη μέγιστη πίεση που σχεδιάζουμε να δουλέψουμε και εξηγώ: Αν η πίεση βενζίνης στο ρελαντί είναι 3bar και τουρμπίζουμε με 2bar, η πίεση τότε στο κύκλωμα γίνεται 5bar! Η απαίτηση λοιπόν από την αντλία είναι να μπορεί να παρέχει 120 lt/hr με πίεση εξόδου 5bar. Δεν είναι πολλές οι αντλίες που έχουν αυτή τη δυνατότητα και καλό είναι πριν αγοράσουμε να διαβάζουμε προσεκτικά τις προδιαγραφές. Η πληροφόρηση είναι υπέρ-επαρκής και εύκολα κάνουμε τη σωστή επιλογή. Μη παρασύρεστε να πάρετε την «044 της Bosch» επειδή είναι θηρίο ή κάπου την πετύχατε φθηνά, αν δεν χρειάζεται στην εφαρμογή σας. Δεν είναι πολύ γνωστό, αλλά μια τεράστια αντλία θερμαίνει άσκοπα τη βενζίνη, με αποτέλεσμα μείωση της απόδοσης διότι μειώνεται η πυκνότητα του καυσίμου -και αν δεν το ξέρατε, τα συστήματα ψεκασμού μετράνε τον όγκο και όχι το βάρος καυσίμου.

Η κυριότερη αιτία των προβλημάτων με χαμηλή παροχή αντλίας –ιδίως στα ζόρια- είναι ηλεκτρική και συγκεκριμένα εντοπίζεται στην ανεπάρκεια των καλωδίων που τροφοδοτούν την αντλία. Τις περισσότερες φορές είναι μικρής διατομής και μέχρι να φτάσουν από την μπαταρία στην αντλία, παρεμβάλλονται 6-7 φίσες, ασφάλειες κλπ, κάθε ένα από τα οποία προσθέτει και μια μικρή πτώση τάσης, με αποτέλεσμα να μετράμε στην αντλία… 9 και 10V, αντί για 13 και να βλέπουμε στο wideband τα μίγματα να φτωχαίνουν ανεβαίνοντας σε φορτίο! Τη μείωση της παροχής/πίεσης μπορούμε να διαπιστώσουμε πολύ εύκολα φέρνοντας ένα πιεσόμετρο στην καμπίνα ή μετρώντας την πίεση στο δυναμόμετρο. Η διόρθωση του προβλήματος είναι απλούστατη: αν ξεχάσουμε ή αφαιρέσουμε τα καλώδια της μαμάς και τοποθετήσουμε ένα ξεχωριστό ρελέ με 2,5αρι καλώδιο μέχρι την αντλία, ω του θαύματος, τα μίγματα με αυξανόμενο φορτίο μένουν αμετάβλητα και το εργαλείο… πετάει! Θα δείτε έτσι ότι και μια μικρότερη αντλία από αυτή που νομίζατε ότι θέλετε, κάνει άριστα για τη δουλειά σας. Δεν νομίζω να πρέπει να ασχοληθούμε άλλο με την αντλία, εκτός από το να αναφέρω ότι το φίλτρο πρέπει να είναι επαρκούς μεγέθους και καθαρό –δεν κοστίζει πολύ να το αλλάζετε κάθε χρόνο, τόοοοσα ξοδεύετε εδώ κι’ εκεί!

Πως μπορούμε να καταλάβουμε αν η τροφοδοσία από την αντλία που έχουμε είναι ανεπαρκής? Χρειαζόμαστε ένα wideband analyzer ή, στην απλούστερη περίπτωση, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα πιεσόμετρο που θα φέρουμε προσωρινά -και με πολλή προσοχή- στην καμπίνα. Αν τα μίγματα είναι Ok στα χαμηλά και μεσαία ζόρια, αλλά φτωχαίνουν στα πολλά, είναι μια ένδειξη ανεπάρκειας τροφοδοσίας, που οφείλεται σε “μικρή» αντλία ή ανεπαρκή καλώδια. Με το πιεσόμετρο, αν στα ζόρια αρχίζει να πέφτει η πίεση, έχουμε το ίδιο πρόβλημα.

Τελευταίο και πολύ σημαντικό για την αντλία: για την ασφάλεια σας, η αντλία πρέπει να τροφοδοτείται από κύκλωμα που κόβει αυτόματα το ρεύμα αν δεν λειτουργεί το μοτέρ –σκεφθείτε τις πιθανές συνέπειες σε ένα σοβαρό ατύχημα…  Όλα ανεξαιρέτως τα εργοστασιακά αυτοκίνητα έχουν τέτοιο σύστημα, αλλά το λέω για τους …αρκουδιαρέους που κάνουν μετατροπές «του πρωκτού» όπως λέει κι’ ο ποιητής…    

Μπεκ!

Μικρά, μεγάλα, μονότρυπα, πολύτρυπα, χαμηλής αντίστασης, υψηλής… Πολύ πράμα εδώ! Πρώτα-πρώτα, το μέγεθος. Και εδώ, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε τα νούμερα που είδαμε πιο πάνω για τον υπολογισμό. Ας πούμε ότι έχουμε 300 τουρμπάτα γαϊδούρια (θα’ θελα…) που σημαίνει ότι το κάθε μπέκ «καθαρίζει» για 75 όνους (=γαϊδούρια στην παλιά ελληνική μας γλώσσα ρε, ανοίχτε και κάνα βιβλίο που κολλήσατε στο Power!). Η βενζίνη λοιπόν που απαιτείται για τα 75 είναι:

0.37 lt/hp/hr  x 75hp = 27,75 lt/hr

Τα 27,75 λίτρα/ώρα διαιρούμε δια 60 για να βρούμε την παροχή ανά λεπτό και έχουμε:

27,75 / 60 = 0,462 λίτρα ή 462cc/min που είναι πιο γνωστό μέγεθος. Αυτή όμως είναι η θεωρητική απαίτηση για τη μέγιστη λειτουργία του μπέκ. Στην πραγματικότητα, τα μπέκ μπορεί να είναι ανοιχτά το πολύ για το 85-90% του χρόνου, στο οποίο και αντιστοιχεί αυτό το νούμερο. Αν επομένως το 90% είναι 462cc/min, το 100% είναι 513cc/min, τιμή που είναι πολύ σωστή για τα 300 …του Λεωνίδα!

Μονότρυπα, πολύτρυπα? Εδώ δεν υπάρχει κανόνας αλλά προσωπικά, θα διατηρούσα ο,τι σχέδιο έχει βάλει ο κατασκευαστής, ο οποίος όπως λέγαμε κάποτε «δεν είναι μαλ…ας!”

Χαμηλή/υψηλή αντίσταση? Εδώ, έχουμε θέμα για αρκετή κουβέντα. Μέχρι πρόσφατα, τα περισσότερα μπεκ επιδόσεων και μεγάλης παροχής –πάνω από 900cc/min- ήταν χαμηλής αντίστασης. Αυτό, διότι τα μπεκ της δεκαετίας του ‘80 και του ‘90 είχαν πιο γρήγορη απόκριση στο άνοιξε/κλείσε και θερμαίνονταν λιγότερο όταν η οδήγηση τους ήταν η πρέπουσα (σε διάρκεια και ρεύμα). Τα χαρακτηριστικά τους τα έκαναν καλύτερα από τα μπεκ υψηλής αντίστασης και διότι το ποσοστό χρόνου κατά το οποίο έμεναν ανοιχτά ήταν μεγαλύτερο από το αντίστοιχο των «ανταγωνιστών» τους. Επειδή εκείνα τα χρόνια τα περισσότερα μπεκ μεγάλης παροχής και χαμηλής αντίστασης για μοτέρ επιδόσεων ήταν πράγματι καλύτερα από τα υψηλής, δημιουργήθηκε η πεποίθηση που κρατάει ακόμα και σήμερα ότι εξακολουθούν να είναι καλύτερα. Δεν είναι ακριβώς έτσι όμως τα πράγματα, διότι τα σύγχρονα μπεκ υψηλής αντίστασης τελευταίας σχεδίασης υπερτερούν και στα μεγάλα μεγέθη: έχουν μικρότερες ανοχές και αρκετά ελαφρύτερα κινούμενα μέρη, περίπου στο 1/3 του βάρους. Έχουν πιο γραμμική παροχή, μεγαλύτερη ακρίβεια στους μικρούς παλμούς και αντοχή σε μεγαλύτερες πιέσεις καυσίμου. Ποιες είναι λοιπόν οι διαφορές μεταξύ των δυο τύπων? Τα παλιά μπεκ χαμηλής (με αντίσταση 1,4-4Ω) είχαν πιο γρήγορο άνοιγμα/κλείσιμο λόγω της διαμόρφωσης του παλμού οδήγησης. Ο παλμός αυτός έχει υψηλό αρχικό ρεύμα (~4A) για να ανοίξει το μπεκ και αμέσως πέφτει στο 1Α για να διατηρηθεί ανοιχτό μέχρι να κλείσει ο παλμός –και το μπεκ φυσικά. Με τον τρόπο αυτό, ο μέσος όρος του ρεύματος ήταν χαμηλός και το μπεκ δεν ανέβαζε θερμοκρασία, πράγμα που συνέτεινε στη μεγάλη αξιοπιστία. Επειδή το ρεύμα συγκράτησης (1Α) είναι χαμηλό, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που δημιουργείται είναι ασθενές και το μπεκ κλείνει πολύ γρήγορα μόλις τελειώσει ο παλμός.

Τα μπεκ ψηλής αντίστασης (10-16Ω) διεγείρονται από σχετικά χαμηλό σταθερό ρεύμα (~1,2Α) που διατηρείται μέχρι να κλείσουν. Η συντριπτική πλειοψηφία των μπεκ σήμερα είναι αυτού του τύπου διότι οι κατασκευαστές εγκεφάλων ενδιαφέρονται για τη λύση με το χαμηλότερο δυνατό κόστος, πόσο μάλλον όταν δεν έχει καμία σχεδόν διαφορά στις επιδόσεις των καθημερινών αυτοκινήτων.                                      

Ας δούμε λίγο το θέμα της παροχής των μπεκ. Ας υποθέσουμε ότι τα μπεκ μας είναι οριακά και για πολύ λίγο δεν επαρκούν για τις νέες μας απαιτήσεις. Υπάρχει περίπτωση να μπορέσουν να μας καλύψουν αν ανεβάσουμε λίγο την πίεση στο κύκλωμα. Προσοχή όμως, ενώ η παροχή αυξάνεται με την αύξηση της πίεσης, η διαφορά της παροχής δεν είναι ανάλογη του ποσοστού αύξησης της πίεσης. Αν για παράδειγμα η παροχή με πίεση 3bar είναι 400cc/min, με πίεση 4bar η παροχή ανεβαίνει στα 460cc/min. Πως βγαίνει αυτό? Διαιρώντας τη μεγάλη παροχή με τη μικρή και βρίσκοντας την τετραγωνική ρίζα… Δηλαδή:

Νέα παροχή = Νορμάλ παροχή x√(4/3) = 400 x√1,33 = 400 x 1,15 = 460cc/min

Αντί λοιπόν να αγοράσουμε μεγαλύτερα μπεκ, αν μας καλύπτει αυτή η πατέντα, ανεβάζουμε την πίεση. Χρειάζεται όμως κάποια προσοχή στα τουρμπάτα. Εκεί, η πίεση της βενζίνης αυξάνεται όσο και η υπερπίεση στην εισαγωγή (boost). Αν λοιπόν η «κανονική» πίεση είναι 3bar, γίνεται 5bar όταν τουρμπίζουμε με 2bar. Πρέπει λοιπόν να είμαστε βέβαιοι ότι η αντλία μας μπορεί να ανεβάσει 5bar -και βάλε- για να μη φτωχύνει το μίγμα στα ζόρια. Αν δεν το δείτε σοβαρά το συγκεκριμένο θέμα, σας βλέπω στο διαγωνισμό για τη μεγαλύτερη τρύπα στο πιστόνι…

Μονότρυπα, πολύτρυπα … Κάθε σχέδιο έχει τον προορισμό του. Στις φωτογραφίες, μπορείτε καθαρά να δείτε τη «βεντάλια» του κάθε τύπου. Το πιο απλό είναι το «μονομπέκ» στη φωτό, που χρησιμοποιείται ακόμα στα πολύ μικρά μοντέλα. Αναγκαστικά, η βεντάλια είναι τεράστια για να καλύψει όλη τη διαθέσιμη επιφάνεια ροής του αέρα, εφόσον όλοι οι κύλινδροι τροφοδοτούνται από ένα κοινό χώρο.

Το επόμενο απλούστερο είναι το δεύτερο, που πρέπει να είναι και το πιο κοινό σε χρήση –βρωμάει ο τόπος από δαύτα! Το τρίτο είναι πολύ ενδιαφέρουσα περίπτωση και προορίζεται για 4βάλβιδα καπάκια. Κάθε σπρέι, σημαδεύει από μια βαλβίδα εισαγωγής. Το τέταρτο, είναι εξέλιξη του 3 και συμβάλλει αρκετά στη μείωση των ρύπων λόγω της πιο πλήρους κονιοποίησης και ακόλουθη ανάμειξη με τον εισερχόμενο αέρα. Αντίστοιχα, το πέμπτο είναι εξέλιξη του δεύτερου για τον ίδιο λόγο των ρύπων. Το τελευταίο είναι μια περίεργη εφαρμογή με πλάγιο σπρέι, για τις περιπτώσεις εκείνες όπου είναι αδύνατη χωροταξικά η τοποθέτηση του μπεκ σε πιο κατάλληλη θέση για να «σημαδεύει» κατευθείαν τη βαλβίδα.

Πως κρίνουμε αν τα μπέκ είναι μικρά και δεν επαρκούν για το εργαλείο μας? Εδώ, καλό είναι να βρούμε και να δανειστούμε δυο όργανα, ένα wideband και ένα όργανο που μετράει το ποσοστό χρόνου λειτουργίας των μπεκ, το injector duty cycle meter/indicator. Το μπριζώνουμε παράλληλα με κάποιο μπεκ και οδηγούμε το αυτοκίνητο. Αν τα νούμερα που βλέπουμε στο όργανο παίζουν στο μεγάλο φορτίο μέχρι 87-90% (κατά μέγιστο) και το μίγμα είναι φτωχό, ίσως μπορέσουμε να έρθουμε στα σωστά AFR ανεβάζοντας λίγο την πίεση καυσίμου. Αυτή όμως η κίνηση θα ανεβάσει το μίγμα σε όλο το φάσμα, οπότε χρειάζεται λίγο παίξιμο στο πρόγραμμα. Αν η αύξηση της πίεσης δεν είναι αρκετή, βάζετε χέρι στον κουμπαρά και πάτε για μεγαλύτερα μπεκ.

Ρυθμιστής πίεσης 

Ο ρυθμιστής πίεσης, είναι άλλο ένα βασικότατο εξάρτημα σε κάθε σύστημα ψεκασμού, τούρμπο ή όχι. Δουλειά του είναι να αυξομειώνει την πίεση καυσίμου σύμφωνα με τις απαιτήσεις του μοτέρ, για να έχουμε πάντα τη σωστή αναλογία αέρα/βενζίνης –το γνωστό μας AFR (Air/Fuel Ratio). Ο ρυθμιστής ξεκινά από μια τιμή βάσης και παίζει γύρω από αυτή. Στα τούρμπο, επιλέγουμε συνήθως ρυθμιστές με αναλογία 1:1, το οποίο σημαίνει ότι για κάθε bar boost, ανεβάζει την πίεση της βενζίνης κατά 1bar. Αν δηλαδή η πίεση βάσης είναι 3bar και τουρμπίζουμε με 1,5bar, η πίεση βενζίνης γίνεται 4,5bar (3+1,5=4,5).

Ο τρόπος λειτουργίας του ρυθμιστή γίνεται κατανοητός εξετάζοντας τη αντίστοιχη φωτό που δείχνει τον ρυθμιστή σε δύο περιπτώσεις. Στην πρώτη (αριστερά) βρισκόμαστε σε χαμηλές στροφές με λίγο φορτίο, οπότε το σήμα υποπίεσης από την πολλαπλή εισαγωγής (1) «τραβάει» το διάφραγμα προς τα επάνω και αφήνει να επιστρέψει το περισσότερο καύσιμο της μπεκιέρας (2) στο ρεζερβουάρ (3). Στη δεύτερη περίπτωση (δεξιά) στο μεγάλο φορτίο, η πίεση τώρα της πολλαπλής πιέζει και το διάφραγμα, οπότε με δυσκολία πλέον φεύγει μικρή ποσότητα καυσίμου προς το ρεζερβουάρ. Η μεγαλύτερη αυτή πίεση αυξάνει βέβαια την ποσότητα που ψεκάζουν τα μπέκ. Ο εικονιζόμενος μάλιστα ρυθμιστής είναι μεταβλητός ως προς την πίεση βάσης. Ρυθμίζοντας τη βίδα στην κορυφή, μεγαλώνει η προφόρτιση στο ελατήριο, πιέζεται περισσότερο το διάφραγμα, μειώνεται η διαφυγή του καυσίμου, οπότε με τη σειρά της αυξάνεται και η πίεση στη μπεκιέρα. Μια τελευταία παρατήρηση: αν χρησιμοποιείτε… γαϊδουρινή αντλία βενζίνης, φροντίστε η διατομή του ρυθμιστή να είναι τέτοια ώστε να μη μπλοκάρει την επιστροφή στο ρεζερβουάρ! Και μιλώντας για διατομές, καλό είναι το όλο κύκλωμα να έχει επαρκή διατομή, η δε μπεκιέρα να έχει εσωτερική διάμετρο τουλάχιστον 10mm ή περισσότερο αν ψάχνετε για 700 και βάλε άλογα…

«Λεπτομέρειες»

Ένα παρεξηγημένο αλλά σημαντικό εξάρτημα του κυκλώματος είναι ο εξομαλυντής παλμών. Τοποθετείται λίγο πριν τη μπεκιέρα με στόχο την εξομάλυνση των παλμών πίεσης που δημιουργούνται από το άνοιγμα/κλείσιμο των μπεκ. Αποτελείται από ένα θάλαμο ο οποίος στο εσωτερικό του έχει ένα ελατήριο που πιέζει ένα διάφραγμα, κρατώντας σταθερή την πίεση. Το ελατήριο, με πολύ μικρές –ανεπαίσθητες-παλινδρομικές κινήσεις, αναπληρώνει τα κενά πίεσης που δημιουργούν τα μπεκ εξομαλύνοντας την πίεση του κυκλώματος.

Το MAP sensor  μεταφράζει την πίεση σε τάση για να πληροφορήσει τον εγκέφαλο. Εσωτερικά, έχει ένα πιεζοηλεκτρικό στοιχείο που μεταφράζει την πίεση (μηχανική παραμόρφωση) σε τάση, από μηδέν έως 5V. Είναι το εξάρτημα-κλειδί, που αν… «τα φτύσει» στο pedaltothemetal με το μπαρόμετρο στα κόκκινα, δύσκολα θα προλάβετε τη ζημιά –εκτός αν έχετε gαμάτο εγκέφαλο!