TUNE-IT: ΚΕΦΑΛΑΙΟ 27

Τελικά, φαίνεται ότι το θέμα μέτρησης της ισχύος είναι κάτι σαν τον περίφημο Φάκελο της Κύπρου, δηλαδή, δεν ξέρει κανείς τι γίνεται! Ας προσπαθήσω λοιπόν μέσα από αυτές τις γραμμές να βάλω τα πράγματα σε μια σειρά, μπας και γίνει πιο καταληπτό το θέμα. Είναι βέβαιο ότι πολλές και ατέλειωτες κουβέντες γίνονται για το θέμα, αλλά έχει κάποιος δίκιο και κάποιος άδικο? Ο ένας πχ θεωρεί τη μέγιστη ιπποδύναμη ως το σημαντικό στοιχείο, ο άλλος τη μέγιστη ροπή και ένας τρίτος βλέπει το σχήμα της καμπύλης…

Ισχύς και ροπή, είναι δυο διαφορετικές έννοιες. Όταν καίγεται το καύσιμο μίγμα μέσα στον κύλινδρο, η πίεση που δημιουργείται σπρώχνει το έμβολο προς τα κάτω. Η κίνηση αυτή, μεταφέρεται στη μπιέλα η οποία περιστρέφει τον στρόφαλο. Ο στρόφαλος γυρίζει το βολάν και με την επανάληψη αυτών των κινήσεων έχουμε ένα μοτέρ σε λειτουργία. Αν υπήρχε τρόπος να πιάσετε και να κοντράρετε το βολάν, η δύναμη που προσπαθεί να το γυρίσει είναι η ροπή, που παράγει το μοτέρ. Φυσικά και δεν μπορούμε να ακινητοποιήσουμε το μοτέρ, αλλά μπορούμε να μετρήσουμε την αντίσταση που παρουσιάζει όταν το «φρενάρουμε» σε διάφορες στροφές. Το μηχάνημα που χρησιμοποιείται γι’ αυτή τη δουλειά είναι το δυναμόμετρο φρένου (ή πέδης). Με τον τρόπο αυτό, μπορούμε να μετρήσουμε τη μέση ροπή που παράγει το μοτέρ. Εφόσον το έργο είναι η δύναμη επί την απόσταση, πρέπει να πολλαπλασιάσουμε αυτή τη δύναμη (ένδειξη ροπής) επί τις στροφές. Από αυτό, φαίνεται ότι μια συγκεκριμένη τιμή ροπής μεταφράζεται σε μεγαλύτερη ιπποδύναμη όσο ανεβαίνουν οι στροφές.

Η ιπποδύναμη όμως τι είναι?

Ας πάμε πίσω μερικούς αιώνες, πριν την εφεύρεση του καταραμένου ΚΕΚ –κινητήρα εσωτερικής καύσης- όπου τα άλογα ήταν το κύριο μέσο μεταφοράς και έλξης. Στο περιβάλλον αυτό, οποιαδήποτε εξέλιξη είχε να κάνει με την κίνηση είναι φυσικό να χρησιμοποιούσε σαν μονάδα μέτρησης το άλογο και τις δυνατότητες του. Ο επιστήμονας λοιπόν της εποχής, θεώρησε ότι ένα καλό άλογο θα μπορούσε να μεταφέρει 750 κιλά βάρους για μια απόσταση 6 μέτρων μέσα σε ένα λεπτό. Ακριβώς αυτή είναι και η περιγραφή που ισχύει και σήμερα για την ιπποδύναμη! Δύναμη, λοιπόν, επί απόσταση. Επειδή η ροπή του μοτέρ μετράται με μηχάνημα που φρενάρει το βολάν, η παραγόμενη ισχύς ονομάστηκε brake horsepower (bhp) όπου brake = φρένο. Η ορολογία αυτή χρησιμοποιείται σε πολλές γλώσσες σαν CV στην Ιταλία (cavalli), CV στη Γαλλία (cheval vapeur), PS στη Γερμανία (pferdestarke) κλπ. Τώρα λοιπόν που είδαμε πως ξεκίνησε η βασική μέτρηση ισχύος, ας δούμε και τους βασικούς τρόπους μέτρησης.

Πως λειτουργούν?

Δεν χρειάζεται να έχετε δικό σας δυναμόμετρο για να ξέρετε πως λειτουργούν, αλλά κατά τη γνώμη μου πρέπει να ξέρετε, γιατί αυτό θα σας βοηθήσει να αξιολογείτε καλύτερα τα αποτελέσματα των μετρήσεων και -πιο σημαντικό- να επικοινωνείτε σε καλύτερη βάση με τον χειριστή του και να μην τον κουφαίνετε με αβάσιμες τρίχες. Με τη σειρά του κι’ αυτός, θα σας εκτιμήσει πολύ περισσότερο αν καταλάβει ότι είστε σχετικοί με το άθλημα.

Όλα τα πρώτα δυναμόμετρα (πάγκου/ράουλα) χρησιμοποιούσαν μια διάταξη φρένου με νερό. Επειδή το νερό ανέβαζε μεγάλη θερμοκρασία απορροφώντας στην ουσία την ισχύ του κινητήρα, υπήρχε σύστημα ψύξης που το διατηρούσε σε χαμηλή θερμοκρασία. Το δυναμόμετρο στην περίπτωση αυτή είναι ένα τύμπανο (σαν μεγάλη κλειστή κατσαρόλα) το οποίο περιέχει μια φτερωτή της οποίας ο άξονας βιδώνει στο βολάν του μοτέρ μας. Το τύμπανο έχει επίσης μια είσοδο και μία έξοδο για το νερό. Μπορούμε εύκολα να δούμε ότι στο άδειο τύμπανο η φτερωτή γυρίζει ελεύθερα. Όταν όμως αρχίσουμε να βάζουμε νερό μέσα, η φτερωτή επιβραδύνει, τόσο περισσότερο όσο πιο πολύ νερό υπάρχει. Επειδή το νερό που κοντράρει τη φτερωτή θα βράσει πολύ γρήγορα, διατηρούμε μια ροή νερού ισορροπώντας ταυτόχρονα την απαραίτητη ποσότητα νερού μέσα στο τύμπανο που χρειάζεται για το φορτίο που θέλουμε. Αν το τύμπανο στηρίζεται από τη μια μεριά σε κάποιο πιεζοηλεκτρικό στοιχείο (load cell) θα έχουμε και ένδειξη της ροπής (κόντρας) από τη φτερωτή που τείνει να περιστρέψει την όλη κατασκευή. Παλιά που δεν είχαν load cells, είχαν ζυγαριά ακριβείας γι’ αυτή τη δουλειά. Αυτό είναι όλο κι’ όλο το δυναμόμετρο! Πλάκα-πλάκα, είναι πανεύκολο να φτιαχτεί ένα, σε κάποιο καλό μηχανουργείο, με κόστος σημαντικά χαμηλότερο από το κόστος αγοράς ενός, έστω και μεταχειρισμένου! Απορώ με όλους τους… racingεπιστήμονες που έχουμε στη χώρα που δεν έχουν αγοράσει/κατασκευάσει κάτι τέτοιο. Και να φανταστείτε ότι τα παλιά καλά χρόνια, υπήρχαν 4-5 τέτοια δυναμόμετρα πάγκου στο Ελλάντα: Μπούμπης, Μαρακάκης, Ασωνίτης, Λουκόπουλος, ήταν οι ψαγμένοι μοτερίστες μας τότε –και μερικοί εξακολουθούν να είναι, αλλά χωρίς τα δυναμόμετρα πλέον.

Παρεπιπτόντως, ξέχασα να πω γιατί λέγονται «πάγκου»: απ’ έξω μας ήρθε κι’ αυτό, καθώς στην Ιταλία ονομάζεται bancoprova, οπότε.. μας έμεινε ο «πάγκος» κατά παράφραση.   Το μεγάλο μειονέκτημα στο δυναμόμετρο νερού είναι η ανάγκη να ελέγχεις διαρκώς τη ροή για να μπορείς να κρατάς σταθερό το φορτίο. Έστω και μια αλλαγή αβάνς, χρειάζεται άλλη ρύθμιση στις βάνες. Για ευκολία χειρισμού, βγήκαν διάφορα ηλεκτρικά συστήματα ελέγχου που σε κάποιο βαθμό τα έκαναν πιο φιλικά στον χρήστη και συντόμευσαν σημαντικά την όλη διαδικασία μέτρησης/ρύθμισης του μοτέρ. Με αυτά όμως τα παρελκόμενα, ανέβηκε και το κόστος της ιστορίας, της οποίας ένα σημαντικό κομμάτι ήταν το σύστημα ψύξης του νερού –καζάνια, αντλίες, βεντιλατέρ, σωληνώσεις κλπ                                                                                                                                     

Η επόμενη γενιά δυναμόμετρου ήταν το ηλεκτρικό. Ο πιο κοινός τύπος, είναι αυτός όπου στην ουσία ο κινητήρας περιστρέφει τον άξονα (ρότορα) ενός ηλεκτροκινητήρα. Εμείς, δίνουμε ρεύμα στον ηλεκτροκινητήρα για να κοντράρουμε την περιστροφή του οπότε, να το φρενάρισμα! Ο χειρισμός δεν απαιτεί τίποτε περισσότερο από έναν ροοστάτη ελέγχου του ρεύματος, που μπορεί να κινείται και με ηλεκτρονικές εντολές από κατάλληλο software, κάνοντας έτσι παιχνίδι τον έλεγχο στροφών –πολλοί θα έχετε ακούσει το «we are the champions» να το «τραγουδάει» η Renault F1 στο δυναμόμετρο πριν μερικά χρόνια! Σε τέτοιου τύπου δυναμόμετρα –πάγκου ή ράουλα- μπορούμε να ρυθμίσουμε τις παραμέτρους (καύσιμο/αβάνς) σε σταθερές στροφές. Με κάθε αλλαγή που κάνουμε, βλέπουμε αν παίρνουμε ή χάνουμε ροπή με το στροφόμετρο κολλημένο στις στροφές επιλογής μας. Αυτός είναι και ο ενδεδειγμένος τρόπος για σωστό mapping.

Πάμε τώρα στο τρίτο και πιο διαδεδομένο είδος δυναμόμετρου, το αδρανειακό. Η αρχή λειτουργίας του ανάγεται καθαρά στη Φυσική. Ένας ή και δυο μεγάλοι κύλινδροι με σαγρέ επιφάνεια έρχονται σε  επαφή με τις ρόδες του αυτοκινήτου. Η μάζα των κυλίνδρων είναι επακριβώς γνωστή και μετράται με ακρίβεια ο χρόνος που κάνει αυτή η μάζα για να επιταχύνει από μια ταχύτητα περιστροφής σε άλλη. Ο υπολογιστής μπορεί έτσι να μας δώσει μια καμπύλη ισχύος. Ο παράγοντας «αυτοκίνητο» δεν υπεισέρχεται πουθενά, ενδιαφέρει μόνο πως επιταχύνουν τα ράουλα. Δεν είναι δυνατόν να γίνει καμία ρύθμιση στο μοτέρ κατά τη λειτουργία, διότι δεν υπάρχει φρένο να κρατήσει σταθερές τις στροφές. Αν θέλετε να κάνετε ρυθμίσεις, θα κάνετε και διαδοχικές μετρήσεις πριν και μετά, με το όποιο λάθος επανάληψης μπορεί να υπάρχει. Τα δυναμόμετρα αυτού του είδους είναι κατάλληλα μόνο για συγκριτικές μετρήσεις αυτοκινήτων και μάλιστα την ίδια μέρα, όπως γίνεται στα dynoshootout που διαβάζετε στα ξένα περιοδικά και φυσικά στα Dynodays που βλέπετε συχνά στο POWER. Επειδή υπάρχουν πολλά τέτοια δυναμόμετρα στη χώρα μας, επόμενο ήταν να αρχίσει από πολύ νωρίς η σπέκουλα για το ποιο είναι το «αισιόδοξο» και ποιο το «αυστηρό». Πολύ θα θέλατε να μάθετε, έ? Όχι από μένα όμως, αρκετούς μπελάδες έχω με τους απανταχού επιστήμονες, «όχι άλλο κάρβουνοοοο»! Για να διαπιστώσετε πάντως και που φτάνει το παραμύθι, θα σας πω ότι κάποιος φίλος τα έσκασε χοντρά (πολύ χοντρά) σε επιστημονικό εργαστήριο για ένα 2λιτρο μοτέρ και του μέτρησε ο πεφωτισμένος επιστήμονας 182 αραβικά καθαρόαιμα. Ο άνθρωπος, πήρε το εργαλείο του, αλλά κάτι τον έτρωγε ρε παιδί μου! Μόλις τον γνώρισα κι' εγώ και μου διηγήθηκε την «αρπαχτή» του λέω «δεν πας σε ένα σοβαρό δυναμόμετρο να το μετρήσεις?» Γυρνάει λοιπόν με τη λυπητερή… 135 γαϊδούρια. Ηθικό δίδαγμα: αν πρόκειται να κάνετε μετατροπές (γιατί δεν λέω βελτιώσεις?) καλό είναι να πηγαίνετε σε ανεξάρτητο δυναμόμετρο για τις μετρήσεις, πριν και μετά τις όποιες εργασίες, και κυρίως πριν σκάσετε το χρήμα!

Πάγκος ή ράουλα?

Το μεγάλο πλεονέκτημα του πάγκου είναι ότι η μέτρηση γίνεται απευθείας στο μοτέρ, χωρίς να παρεμβάλλονται σασμάν, διαφορικά, λάστιχα. Οι δε συνθήκες λειτουργίας μπορούν να ελεγχθούν, αν κάτι τέτοιο χρειάζεται (θερμοκρασία νερού, αλλά ακόμα και η ατμοσφαιρική πίεση/θερμοκρασία περιβάλλοντος σε χλιδάτες καταστάσεις). Το μειονέκτημα κατ’ άλλους είναι ότι δεν δουλεύει το μοτέρ στις συνθήκες που κανονικά ζει, μέσα στο καπό δηλαδή. Στον πάγκο, κατά κανόνα, είναι διαφορετικό  το σύστημα εξάτμισης και συνήθως χωρίς καζανάκια. Στα ράουλα πάλι, δεν υπάρχει περίπτωση να πάρεις σωστό νούμερο για τα άλογα που καβαλάς, παρά μόνο κάποια προσέγγιση η οποία διαφέρει σημαντικά από μαγαζί σε μαγαζί. Ποια είναι η απώλεια από το βολάν στα ράουλα? Εδώ θα βρείτε νούμερα από 5-25%, κανονικό χάος δηλαδή. Πήγα κάποτε (με ατμοσφαιρικό) σε ένα δυναμόμετρο απ’ αυτά που βγάζουν τις ρόδες και μετράνε στα ημιαξόνια. Μου δίνει δυο νούμερα, 225 άλογα πριν και 235 μετά απ’ το τσιπάκι (που μου φάνηκαν υπερβολικά, καθότι πριν το τσιπάκι είχα μετρήσει αλλού 197). Ο χειριστής μου είπε ότι έβαλε 23% απώλειες! Τέλος πάντων, 205 έβγαλε πάλι στο αλλού μηχάνημα. Το θέμα των απωλειών είναι πάντα επίκαιρο καθότι δεν μπορεί κανείς να δώσει σαφή απάντηση. Γεγονός είναι ότι οι μπροστοκούνες παίζουν από 4-7% και οι πισωκούνες 6-10%. Από την πλευρά πάλι της Φυσικής, μια απώλεια 20% είναι εξωπραγματική, διότι σημαίνει πως στα 200 άλογα μοτέρ, τα περίπου 40 χάνονται στη μετάδοση σαν θερμότητα. 40 άλογα είναι κοντά 30 κιλοβάττ (kW). Σας βεβαιώ ότι με τόση θερμότητα θα κοκκινίσει και θα λιώσει το σασμάν… Τέλος πάντων, για το θέμα των απωλειών μπορείτε να διαβάσετε αρκετά στο internet, αλλά φοβάμαι ότι θα πέσετε κι’ εσείς στα μαύρα σκοτάδια… Μη ψάχνετε άδικα, δεν θα βρείτε συγκεκριμένα στοιχεία για το «δικό σας», αλλά η πληροφόρηση στο θέμα είναι πολύ χρήσιμη.                                                                                  Άλλο σημαντικό θέμα με τα ράουλα είναι η παραμόρφωση των ελαστικών. Ναι, και στο δρόμο παραμορφώνονται, αλλά όχι με τον ίδιο τρόπο. Αν είναι δυο μικρά ράουλα, η παραμόρφωση είναι μεγαλύτερη απ’ ότι στο ένα μεγάλο, το οποίο προσομοιάζει αρκετά στο δρόμο. Το δέσιμο του αυτοκινήτου (για ασφάλεια) στο έδαφος, μπερδεύει τα πράγματα ακόμα περισσότερο… Τα δυνατά αυτοκίνητα συνήθως έχουν χοντρά λάστιχα και έτσι οι απώλειες είναι μεγαλύτερες. Εύκολα βλέπουμε ότι όσο ανεβαίνουν τα χιλιόμετρα ανεβαίνουν και οι απώλειες λόγω παραμόρφωσης, πράγμα που δεν συμβαίνει στο δρόμο –όπου όμως έχουμε την αεροδυναμική αντίσταση… Για να το κλείσουμε κάπου εδώ, να ξαναπώ ότι σωστό mapping γίνεται μόνο σε δυναμόμετρο με φρένο και από γνώστη χειριστή… αλλά ας μην επεκταθούμε σ’ αυτό…