TUNE-IT: ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9

Αφού είδαμε τον προηγούμενο μήνα την επίδραση που έχει η αλλαγή χρονισμού στην εξαγωγή, συνεχίζουμε εδώ με την επίδραση που έχει στις φάσεις λειτουργίας της εισαγωγής.

Άνοιγμα εισαγωγής: Το σημείο όπου ανοίγει η βαλβίδα εισαγωγής έχει μεγάλη επίδραση στις επιδόσεις. Όταν ανοίξει πολύ νωρίς, η λειτουργία είναι πολύ αδύναμη στις χαμηλές στροφές, πράγμα που οφείλεται στο ότι το εισερχόμενο μίγμα επιβραδύνεται από τα καυσαέρια που δεν έχουν φύγει ακόμα από τον κύλινδρο και -ακόμα χειρότερα- αναμιγνύεται μαζί τους. Όσο ανεβαίνουν οι στροφές, η κατάσταση βελτιώνεται κάπως, λόγω της αυξανόμενης ταχύτητας του εισερχόμενου μίγματος το οποίο «σπρώχνει» τα υπολείμματα των καυσαερίων έξω απ’ τον κύλινδρο. Πάντως σε γενικές γραμμές, το πολύ πρώιμο άνοιγμα της εισαγωγής βλάπτει τις χαμηλές στροφές, κερδίζοντας λίγο ψηλά. Με την ελάττωση δε της υποπίεσης που παρατηρείται στην πολλαπλή εισαγωγής, μπορεί να έχουμε δυσλειτουργία και σε άλλους σχετικούς σερβομηχανισμούς όπως τα φρένα, cruise control κλπ.

Κλείσιμο εισαγωγής: Φτάσαμε στο σημαντικότερο σημείο χρονισμού των βαλβίδων, το οποίο επηρεάζει την λειτουργία του μοτέρ περισσότερο από ό,τι τα υπόλοιπα τρία μαζί. Το καθυστερημένο κλείσιμο της εισαγωγής την ώρα που ανεβαίνει το έμβολο στον κύλινδρο αφού έχει περάσει από το ΚΝΣ, συμβάλλει καθοριστικά στην αύξηση της ισχύος ενός φτιαγμένου μοτέρ, εγκλωβίζοντας μεγαλύτερη ποσότητα εισερχόμενου μίγματος, πριν η πίεση από το ανερχόμενο έμβολο κατορθώσει να ανακόψει την ορμή του –κάτι που γίνεται αναμφίβολα στις χαμηλές στροφές, όπου η ταχύτητα αλλά και η αδράνεια του εισερχόμενου μίγματος είναι πολύ χαμηλές. Βλέπουμε καθαρά λοιπόν πως όσο ανεβαίνουν οι στροφές, αυξάνονται η ταχύτητα και η αδράνεια, με αποτέλεσμα την πολύ καλύτερη πλήρωση του κυλίνδρου και βέβαια αύξηση της ισχύος.                     Επειδή όμως όλα έχουν ένα όριο, αν καθυστερήσουμε υπερβολικά το κλείσιμο της εισαγωγής, μειώνεται σημαντικά η ποσότητα του εισερχόμενου μίγματος διότι το ανερχόμενο έμβολο φθάνει σε σημείο να το ξαναδιώξει προς τα πίσω (στην εισαγωγή). Αποτέλεσμα είναι ένα μοτέρ που δεν μπορεί να πιάσει τις ψηλές στροφές που πρέπει, ούτε βέβαια και τα… άλογα που περιμένουμε!                                                                 Αν κλείσουμε νωρίτερα την εισαγωγή, το αποτέλεσμα είναι ένας ελαστικός κινητήρας, όπως λέμε, με δυνατότητα άριστης λειτουργίας στα χαμηλά και γεμάτος σε όλο το φάσμα των στροφών, με άμεση απόκριση στο γκάζι. Αυτά οφείλονται στο γεγονός ότι δεν υπάρχει αναστροφή του εισερχόμενου μίγματος καθότι το έμβολο είναι αρκετά χαμηλά στον κύλινδρο, την ώρα που κλείνει η βαλβίδα.

Γενικά, ένας εκκεντροφόρος με μεγάλη διάρκεια εισαγωγής που καθυστερεί μέσα στ’ άλλα και το κλείσιμο της βαλβίδας εισαγωγής, είναι κατάλληλος μόνο για μοτέρ επιδόσεων ή αγωνιστικά τα οποία λειτουργούν αποδεκτά –και αποδοτικά- στην επάνω κλίμακα των στροφών, παρουσιάζει δε αρρυθμία και έλλειψη ροπής χαμηλά -γι’ αυτό άλλωστε και ο, πάντα εφευρετικός, Έλληνας πολύ σωστά τους ονόμασε …μπαμπούλες!

Επιλογή εκκεντροφόρων

Η μοναδική λέξη που την περιγράφει τέλεια είναι ο συμβιβασμός. Δεν είναι δυνατόν να φτιάξουμε ένα μοτέρ με 130 ίππους/λίτρο το οποίο θα «αρπάζει» από ένα ρελαντί 800 στροφών! Με τη σημερινή τεχνολογία και κυρίως τα ηλεκτρονικά συστήματα διαχείρισης, έχουμε κάνει τεράστια πρόοδο μέσα σε μια-δυο δεκαετίες, αλλά δεν έχουμε δει όμως (και μάλλον δεν θα δούμε) μοτέρ με δυνατότητες WRC για καθημερινή χρήση, πόσο μάλλον F1. Τέτοιου τύπου μοτέρ, αν πέσουν κάτω από κάποιες στροφές δεν παίρνουν ούτε με σπρώξιμο -γι’ αυτό και συνήθως στο ξεκίνημα τους πρέπει να φεύγουν σπινάροντας. Αυτό είναι το ένα άκρο. Το άλλο είναι ένα τέλειο καθημερινό μοτέρ, με εντυπωσιακή οικονομία στην κατανάλωση και φυσικά υπεράριστη συμπεριφορά στο μποτιλιάρισμα! Τα δυο αυτά άκρα δεν παντρεύονται, όσα …μαγνητάκια κι’ αν βάλετε στα κολάρα! Δυστυχώς όμως, η επιθυμία πολλών οδηγών για επιδόσεις είναι τέτοια, που βάζουν ένα σετ μπαμπούλες στο εργαλείο τους και τελικά απογοητεύονται γιατί ανακαλύπτουν ότι δεν είναι αυτό που νόμιζαν ή περίμεναν. Κάτι ακριβώς ανάλογο γίνεται κατά κόρον με τα turbo, όπου ψάχνοντας να φτιάξουν ΤΟ εργαλείο, πάνε και χώνουν κάτι τεράστιους σαλίγκαρους που τελικά δουλεύουν από τις 5.000 και πάνω σε… καθημερινό αυτοκίνητο και κοκορεύονται ότι έχουν… 400 άλογα! Θα έρθει όμως και σένα η ώρα σου Μήτσο, θα τ’ ακούσεις και δε θα ξέρεις που να κρυφτείς στην Καλλιθέα… Όλα στην ώρα τους όμως, όταν φθάσουμε στο κατάλληλο κεφάλαιο.                                                                                                                      Πίσω στους εκκεντροφόρους λοιπόν… Μια αύξηση της διάρκειας κατά 10⁰ το πολύ, μπορεί να δώσει αρκετά αλογάκια χωρίς να βλάψει την ελαστικότητα του μοτέρ ή την οικονομία στην κατανάλωση. Αν για παράδειγμα ο εργοστασιακός χρονισμός είναι 25-65-65-25 (νούμερα που θεωρούνται συνηθισμένα για καθημερινό κινητήρα), πηγαίνοντας σε εκκεντροφόρο με χρονισμό 30-70-70-30 θα έχουμε αξιοσημείωτη βελτίωση επιδόσεων. Αν όμως διαλέξουμε να πάμε σε άλλο με χρονισμό 35-75-75-35, χάνουμε ήδη χαμηλά και λειτουργούμε καλύτερα ψηλά, έχοντας μετακινήσει την περιοχή χρήσης του μοτέρ κατά περίπου 1.000-1.500 στροφές. Τραβώντας ψηλότερα σε 40-75-75-40, βρισκόμαστε σε αγωνιστικό πεδίο, αναγκασμένοι να δουλεύουμε πάνω από τις 3.500 στροφές. Συνεχίζοντας σε… δυσθεώρητα νούμερα, όπως 50-80-80-50, είμαστε σε κατηγορία πίστας με ένα πολύ περιορισμένο τόξο λειτουργίας, που δεν έχει τίποτε κάτω από τις 4.500-5.000 στροφές. Φυσικά, τέτοια νούμερα χρονισμού πάνε χέρι-χέρι με πολλές άλλες αλλαγές στον κινητήρα και τη μετάδοση.                                                                    Επειδή δεν είμαστε όλοι ειδικοί σε όλα –αν και πολλοί από τους γνωστούς μας επιστήμονες θα διαφωνήσουν- δεν είναι καθόλου ντροπή να ζητάμε τη γνώμη των ειδικών για κάτι που σχεδιάζουμε να κάνουμε.

Ρύθμιση εκκεντροφόρων 

Σε καθημερινά μοτέρ, η ρύθμιση των εκκεντροφόρων γίνεται ακολουθώντας τα σημάδια του εργοστασίου, τα σημάδια που έκανε ο μηχανικός όταν το έλυνε ή χρησιμοποιώντας τα ειδικά εργαλεία που διαθέτουν πολλές εταιρίες για το σκοπό αυτό. Έτσι, γίνεται σωστά η δουλειά χωρίς περιθώρια σφάλματος με τις εργοστασιακές ρυθμίσεις –για τα καθημερινά μοτέρ. Όταν όμως θέλουμε να εξασφαλίσουμε τη μέγιστη απόδοση, πρέπει να προβούμε σε ρύθμιση με ρολόγια και μοιρογνωμόνιο, ειδικά αν πρόκειται να αλλάξουμε χρονισμό, δουλειά που είναι κάπως χρονοβόρα για να γίνει. Θυμάστε που μιλήσαμε -πριν αρκετά τεύχη- για το ακριβές ΑΝΣ (Άνω Νεκρό Σημείο)? Εδώ χρειάζεται να το ξέρουμε ή να το εντοπίσουμε όπως είχαμε πει. Πρώτη μας δουλειά είναι να στερεώσουμε το μοιρογνωμόνιο στην τροχαλία ή το βολάν (αν είναι έξω το μοτέρ) και με κάποιο αξιόπιστο σταθερό δείκτη (χοντρό σύρμα) να ορίσουμε το ΑΝΣ. Η ακρίβεια στον εντοπισμό του ΑΝΣ είναι τελείως απαραίτητη γιατί όλες οι μετέπειτα μετρήσεις βασίζονται σ’ αυτό.

Ο τρόπος που προσωπικά ακολουθώ για να χρονίσω εκκεντροφόρο ξεκινά φυσικά και αυτός από το σημείο αυτό. Για να έχουμε τη δυνατότητα μετακίνησης του εκκεντροφόρου λίγες μοίρες εμπρός-πίσω, πρέπει να υπάρχει και το απαραίτητο μεταβλητό γρανάζι ή αν δεν υπάρχει για το συγκεκριμένο μοντέλο στην αγορά, να το έχουμε φτιάξει μόνοι μας ή κατά παραγγελία σε κάποιο μηχανουργείο –δεν είναι δα και τόσο τεράστιο το κόστος!                      Μοντάρουμε λοιπόν στα όποια υπάρχοντα βασικά σημάδια τους εκκεντροφόρους. Ένα καίριο στοιχείο που όλοι οι κατασκευαστές δίνουν είναι ο χρονισμός στο μέγιστο βύθισμα (lobecenters), σε ποιες μοίρες δηλαδή βρίσκεται ο στρόφαλος σε σχέση πάντα με το ΑΝΣ –οπότε καταλαβαίνετε άμεσα την απαίτηση για ακρίβεια που είπαμε. Ας υποθέσουμε λοιπόν ότι το μέγιστο βύθισμα εισαγωγής ορίζεται στις 110⁰ μετά το ΑΝΣ και το εξαγωγής στις 110⁰ προ του ΑΝΣ. Με μονταρισμένο στα σημάδια του λοιπόν και το λουρί τεντωμένο όπως πρέπει, γυρίζουμε το μοτέρ στις 110⁰ μετά το ΑΝΣ με τη βοήθεια του μοιρογνωμονίου και το σταθεροποιούμε εκεί ακριβώς με κάποιο τρόπο. Κατόπιν, λασκάρουμε σιγά-σιγά τις βίδες στο μεταβλητό γρανάζι ώστε να ελευθερωθεί ο εκκεντροφόρος εισαγωγής. Για την αμέσως επόμενη μέτρηση, χρειάζεται ωρολογιακός ενδείκτης στη  βαλβίδα ή στο μπικιρίνι. Μετακινώντας λοιπόν ελαφρά τον εκκεντροφόρο εμπρός - πίσω, μπορούμε να εντοπίσουμε ακριβώς το σημείο όπου παρατηρείται το μέγιστο βύθισμα του εκκέντρου/βαλβίδας. Θέλει κάποια προσοχή και εμπειρία το θέμα, γιατί υπάρχει περίπτωση το μπικιρίνι να «παίζει» λίγο –κάποιο εκατοστό του χιλιοστού- και εδώ είναι που χρειάζεται η εμπειρία κάποιου που έχει κάνει αυτή τη δουλειά πολλές φορές. Αφού λοιπόν εντοπίσουμε το ακριβές σημείο του μέγιστου βυθίσματος, σφίγγουμε τις βίδες του γραναζιού και τέλος η εισαγωγή. Για την εξαγωγή, γυρίζουμε το μοτέρ στις 110⁰ πριν το ΑΝΣ και επαναλαμβάνουμε την παραπάνω διαδικασία με το γρανάζι και τον εκκεντροφόρο εξαγωγής. Μόλις τελειώσουμε, γυρίζουμε πάλι το μοτέρ μια - δυο ολόκληρες στροφές και επαληθεύουμε την ακρίβεια των ρυθμίσεων που μόλις κάναμε. Αυτή είναι η εύκολη ροή των πραγμάτων και ο δρόμος όταν είμαστε σίγουροι για την ασφαλή απόσταση μεταξύ εμβόλου - βαλβίδας, ένα μέγεθος που πρέπει να γνωρίζουμε πριν τοποθετήσουμε τον νέο μας εκκεντροφόρο. Αν δεν το γνωρίζουμε, μπορούμε να το βρούμε φέρνοντας το μοτέρ στο ΑΝΣ και ελέγχοντας την απόσταση αυτή λίγες μοίρες πριν και λίγες μετά το ΑΝΣ. Το όριο ασφάλειας στην εισαγωγή είναι 1,2mm και στην εξαγωγή 2mm. Αν έχετε πιο σκληρά και μετρημένα ελατήρια βαλβίδων, τα όρια μπορούν να κατεβούν στo 1mm και 1,8mm αντίστοιχα. Αυτή είναι σε γενικές γραμμές η διαδικασία για την ασφαλή και σωστή τοποθέτηση των εκκεντροφόρων σε οποιοδήποτε μοτέρ, αργό ή γρήγορο. Δεν νομίζω να είχε και τόσα μυστικά, θέλει όμως μεθοδικότητα.

Αλλαγή ρύθμισης εκκεντροφόρων? 

Σε ποιες μοίρες και για ποιο λόγο? Η απόδοση του μοτέρ σαν σύνολο δεν εξαρτάται μόνο από τα επιμέρους εξαρτήματα, αλλά και την μεταξύ τους σχέση. Ο εκκεντροφόρος, για παράδειγμα, δεν έχει πολλές θέσεις για την βέλτιστη λειτουργία αλλά μόνο μια, η οποία εξαρτάται από τις στροφές όπου τοποθέτησε ο κατασκευαστής τη μέγιστη ροπή. Ο χρονισμός της θέσης του εκκεντροφόρου (πάντα βέβαια σε μοίρες) καθορίζει με τη σειρά του τις διαστάσεις του χταποδιού, αλλά και τις διαστάσεις της πολλαπλής εισαγωγής. Τα κυβικά και οι στροφές υπαγορεύουν τα μεγέθη των βαλβίδων, οπότε ολοκληρώνεται η ορχήστρα ή καλύτερα μια αλυσίδα, όπου ο ένας κρίκος συνδέεται φυσικά με τον επόμενο και τον προηγούμενο. Στην πράξη, επειδή δεν είναι καθόλου εύκολο να ξέρουμε που ακριβώς είναι ο άριστος χρονισμός του μοτέρ, χρησιμοποιούμε τα μεταβλητά γρανάζια των εκκεντροφόρων για να τον βρούμε, όταν πηγαίνουμε στο δυναμόμετρο. Παίρνουμε διαδοχικές μετρήσεις, αλλάζοντας κάθε φορά τη θέση των εκκεντροφόρων κατά δυο μοίρες, ξεκινώντας από την εργοστασιακή ρύθμιση, πρώτα στον εισαγωγής και έπειτα στον εξαγωγής. Αν το μοτεράκι μας αντέξει το ξύλο, κάποια από τις ρυθμίσεις θα μας δώσει την πιο «γεμάτη» καμπύλη –γιατί αυτή ψάχνουμε και όχι την ψηλότερη τιμή, εκτός αν είστε αριθμολάγνοι!  

Ας δούμε τώρα και ένα πρακτικό πίνακα που δείχνει σε ποια περιοχή στροφών «δουλεύουν» οι εκκεντροφόροι με βάση τον χρονισμό που έχουν, αλλά και σε σχέση με τον κυβισμό για 4κύλινδρα 2βάλβιδα μοτέρ. Παρακαλώ να μην εκληφθεί σαν «κανόνας», αλλά μόνο σαν μπούσουλας για τις συγκεκριμένες πληροφορίες.

Χρονισμός	1000cc	1300cc	1600cc	2000cc
25-65 (270⁰)	2500-6500	2000-6500	2000-6000	1500-5500
30-70 (280⁰)	3000-7000	2500-6800	2500-6500	2000-6000
35-75 (290⁰)	4000-7200	3000-7000	3000-6700	2500-6500
40-80 (300⁰)	5000-7500	4000-7200	4000-7000	3000-6700
50-80 (310⁰)	6000-8500	5000-7500	4500-7200	4000-7000
55-85 (320⁰)	6500-9500	6000-8000	5000-7800	5000-7200
60-90 (330⁰)	--	7000-9000	6500-8700	5500-7500

Ένας αντίστοιχος γενικός πίνακας για 4βάλβιδα μοτέρ ακολουθεί:

Χρονισμός	1000cc	1300cc	1600cc	2000cc
20-45 (245⁰)	1000-6000	1000-6000	1000-6000	1000-6000
25-65 (270⁰)	2000-7000	1800-7000	1500-7000	1300-7000
35-75 (290⁰)	3500-8000	3400-8000	3400-7500	3500-8500
40-75 (295⁰)	5000-10000	4500-9500	4300-9200	4200-9000

Στους πίνακες αυτούς, υποτίθεται ότι ο λόγος συμπίεσης και το βύθισμα έχουν ρυθμιστεί για τον τύπο του εκκεντροφόρου που παρουσιάζεται.

Το μέλλον

Με το πέρασμα των χρόνων έχουν γίνει πολλές μελέτες και διαφοροποιήσεις στον τρόπο που λειτουργούν οι εκκεντροφόροι, με στόχο πάντα την επέκταση του φάσματος λειτουργίας του κινητήρα όσο το δυνατόν περισσότερο προς τα πάνω, αλλά και προς τα κάτω. Τεχνικές όπως ο διαφορετικός χρονισμός των βαλβίδων ενός κυλίνδρου, η μεταβολή του βυθίσματος και η συνεχής μεταβολή του χρονισμού βάσει φορτίου είναι μερικοί από τους επιτυχημένους τρόπους βελτίωσης της ισχύος και της ελαστικότητας των κινητήρων. Βρισκόμαστε συνεχώς σε μια τεχνολογική δίνη, το αποτέλεσμα της οποίας μπορεί κάλλιστα να είναι η πλήρης… εξαφάνιση του εκκεντροφόρου! Εδώ και αρκετά χρόνια, πολλοί κατασκευαστές έχουν τελειοποιήσει μοτέρ με «ηλεκτρονικές βαλβίδες» (solenoid valves). Με τα πιο απλά λόγια, η βαλβίδα είναι πλέον ο οπλισμός ενός ηλεκτρομαγνήτη που λειτουργεί –τι άλλο- με τις εντολές του κεντρικού υπολογιστή, όπως άλλωστε και το υπόλοιπο μοτέρ. Για να υιοθετηθεί και τελικά να γενικευθεί η χρήση αυτής της τεχνολογίας, πρέπει να περάσουμε σε ηλεκτρικό σύστημα μεγαλύτερης τάσης, από τα 12 σε 36V, για να καταστεί η λειτουργία των solenoids πλήρως αξιόπιστη. Τα κέρδη από την τεχνολογία αυτή δεν είναι λίγα, ούτε ευκαταφρόνητα: 20% καλύτερη οικονομία καυσίμου, 20% μείωση των εκπομπών ρύπων, 20% περισσότερη ροπή στις χαμηλές στροφές και ανεξάρτητη λειτουργία της κάθε βαλβίδας. Το μεγάλο αυτό βήμα στη νέα τεχνολογία είχε προγραμματιστεί να γίνει προ 2-3 ετών, αλλά καθυστέρησε για διάφορους λόγους που, όπως μπορείτε να φαντασθείτε, μάλλον δεν είναι τεχνικοί!

Μια άλλη πολύ σοβαρή προσπάθεια, που συνδύασε τον εκκεντροφόρο με τις βαλβίδες σε ένα εξάρτημα, είναι ο κινητήρας Coates που παρουσιάσθηκε πριν περίπου 25 χρόνια. Πραγματικά εντυπωσιακή δουλειά που ευδοκίμησε ως τώρα μόνο σε μεγάλες γεννήτριες για βιομηχανική χρήση. Πριν όμως απ’ αυτές, έφτιαξε φυσικά μερικά V8 με αξιώσεις και μερικές δικύλινδρες μοτοσυκλέτες, όλα με κάτι παραπάνω από αδιανόητη μέχρι τότε οικονομία και δυνατότητα να χρησιμοποιούν αρκετά είδη καυσίμου –όχι μόνο βενζίνη. Τώρα, για ποιους λόγους ακριβώς δεν πέτυχε η μαζική τους παραγωγή είναι ένα μπέρδεμα που ακόμα δεν έχω καταλάβει, πάντως, είναι πολλά και τεράστια τα συμφέροντα… Πολλά έχουν να κάνουν με την μεγάλη οικονομία καυσίμου…

Τέλος λοιπόν τα βυθίσματα και οι καμπύλες για σήμερα, άντε να πάμε και σε καμιά παραλία να μελετήσουμε και τις ζωντανές καμπύλες