A cikk alcíme az is lehetne, hogy a sport-vezérműtengely választásának nem várt következményei.
Nagyon sok olyan, egyedi építésű, sport-vezérműtengelyes, sport-karburátoros motorral találkozom, ahol bármilyen oknál fogva, de utólag fogalmazódik meg a tulajdonosban, hogy
„De hát én nem ilyen lovat akartam…”
Egy napindító tornaóra beindítani a motort. Kis fordulaton nem csak dadog és rángat, de az alsó fordulatszám-tartományban olyan szinten lomha és erőtlen, hogy városban még a harmadik is magas fokozatnak tűnik. Ráadásul a fogasztás jócskán megemelkedett. Pedig azt ígérték, hogy ezzel a tengellyel +20 lóerőt kapok! És pont az ellenkezője, amit tapasztalatok…
De akkor mi van ezeknél a motorok építésének a koncepciójánál elrontva? Lássuk!
Nos, egy dolog biztos. A motor biztosan jobban tudja a fizikát, mint mi. Akik nagyon jó motorokat építenek, ők már kezdik megtanulni. És nagyon sok fizikai törvény, összefüggés és ökölszabály sokasága adja azt, hogy amikor lenyomjuk a gázpedált, akkor mi fog történni. És hogy ami történik, az valóban az-e, mint ami a beavatkozás célja volt…
Alaptézis, hogy a motor főtengelyének a végén megjelenő teljesítmény az motor által adott fordulaton leadott nyomaték szorzata. Ezt az alábbi cikkemben boncolgattam. Olvasgassátok, mert ez a képlet minden motor-tuningnak az alapja:
https://daloki.hu/2023/01/02/a-tuningrol/
Tehát röviden, ha plusz teljesítényt szeretnénk egy motortól, akkor a szorzat legalább egyik tagját növelnünk kell. Vagy a NYOMATÉKÁT, vagy a FORDULATSZÁMÁT.
És mivel alapvetően szívóbenzines utcai motorokkal foglalkozom, így a cikk is ezekre fog fókuszálni.
Először is, értsük meg a különbséget a teljesítmény és nyomaték között.
https://daloki.hu/2023/08/19/a-kulonbseg-a-nyomatek-es-a-teljesitmeny-kozott/
És most, miután értjük, hogy a többlet erőhöz vagy plusz nyomaték, vagy magasabb fordulaton leadott változatlan nyomatékra van szükség, már elkezdhetünk belemerülni abba, hogy miért csalódás számos esetben egy utcai autóban a sportos vezérműtengelyek beépítése.
Alaptétel, hogy az Otto-motor mennyiségi keverékszabályozású, tehát (közel) állandó keverési arányú a beszívott benzin-levegő aránya, és ennek az állandó arányú keveréknek a mennyiségét szabályozzuk. Ebből következik, hogy ha nem tudunk több levegőt a motorba juttatni, akkor teljesen felesleges dúsítani a keveréket, mert gyorsan el lehet érni azt a határt, amikor már a plusz üzemanyaggal csak csökkentjük a teljesítményt.
Szintén alaptétel, hogy egy szívó motor dugattyúja – kicsit leegyszerűsítve – nem tud több levegőt beszívni, mint amennyi az adott henger térfogata. Ebből a fenti két alaptételből fakad az is, hogy egy szívó motornak a literenkénti maximális nyomatéka felső korlátos. Számszerűen, egy jó szívó motor körülbelül 100Nm/liter nyomatékot képes produkálni. Ahhoz, hogy 100Nm/liter feletti értéket tudjon egy motor, ahhoz már illik majdnem jobban tudni a fizikát, mint a motor. (Persze, lehet beszélni extrém nagy sűrítési viszonyról, speciálisan nagy kopogástűrő üzemanyagokról, dinamikus hengertöltésről, laborkörülmények között hangolt szívó-, és kipufogó-oldalról, stb, de ez nem ennek a cikknek a témája…)
Innentől már adott, hogy egy 1.6-os szívóbenzines motorból nagyjából 160Nm jön ki maximum. És mivel a teljesítmény képletét elővéve látszik, hogy ha plusz teljesítményt szeretnénk, és plusz nyomatékot szívóüzemben egy bizonyos érték felett nem tudunk beletenni a motorba, innentől már csak az a kérdés, hogy ezt a maximálisan kinyerhető nyomatékot hol adja le a motor? Hiszen ha ugyanazt a nyomatékot nem 3000-nél, hanem 4500-nál adja le a motor, akkor az a teljesítményben is másfélszeres értéket jelent. És már meg is érkeztünk a sport-vezérműtengelyek témakörébe.
Tehát a „sport” vezérműtengelyekkel egy dolgot tudunk megvalósítani: a nyomatékgörbének a „jobbra tologatását”. Az alábbi képen lévő, nem is nagy görbe-eltolódás egy 270-280° körüli, abszolút utcainak nevezett tengellyel elérhető, tehát még csak nem is extrém a példa. De hol itt a buktató? Nézzük meg hozzá a következő ábrát részleteiben!
Sötétkék: gyári nyomatékgörbe
Piros: nyomatékgörbe sport-vezérműtengellyel
Középkék: gyári teljesítménygörbe
Narancs: teljesítménygörbe sportvezérműtengellyel
Világoszöld: fordulatszám-eltolódás
Sötétzöld: nyomatékvesztés
És akkor most nézzük, mit történt a vezérműtengely cseréjét követően. A sötétkékkel jelölt, gyári nyomatékgörbe körülbelül 1000-rpm-mel eltolódott jobbra, tehát anélkül, hogy a maximális értéke nőtt volna, egyedül az a fordulatszámérték változott, ahol ez a maximum nyomatékérték jelentkezik. Számszerűen, 4500rpm helyett 5500rpm-nél csúcsosodik. (A rajztechnikai korlátaimat nézzétek el, kérlek)
Azzal, hogy ugyanazt a nyomatékot magasabb fordulaton adjuk le, következménye, hogy a teljesítmény képletében a nyomaték értéke nem, de a hozzá tartozó fordulatszám nőtt, ergo a teljesítmény is nőt. Ebből lett az, hogy a középkék görbével jelölt gyári teljesítménygörbe maximumértéke nem csak jobbra tolódott, és 6000rpm helyett 7000rpm-nél jelentkezik, hanem függőlegesen is nőt, tehát 155 lóerőből lett mondjuk 170 lóerő. Hol itt a gond? Ott, hogy ha ugyanúgy szeretnénk használni az autót, akkor pont egy ezressel magasabb fordulaton kell járjon a motor, mint a tengely-csere előtt, hiszen eddig 2000rpm-nél volt 145Nm nyomatékunk, de ugyanez a nyomatékérték most már csak 3000rpm-nél jelenik meg.
De mi történik, ha én megszoktam, hogy 2000rpm-mel is dinamikusan tudok járni a városban, és egy porcikámnak sem tetszik, hogy a körúton 3000rpm-mel kell közlekedjek ugyanahhoz, mint ami dinamizmust előzőleg megszoktam, és én ugyanúgy 2000rpm-mel akarom most is használni a motort? És már meg is érkeztünk…
Nézzük, mi is történik a sport-vezérműtengelyes motorral, amikor ugyanúgy akarjuk használni az autót, mint eddig. Eddig gáz nélkül elindult az autó, hisz 1000rpm-nél eddig volt 110Nm-ünk. Most pedig állandóan lefulladunk. Igen, mert 1000rpm-nél most már csak 75Nm van. Nincs még a kétharmada sem a gyárinak.
Országúton 2500-as fordulattal, eddig 155Nm állt hadrendbe, amikor előzni akartunk, és nem kellett visszaváltani az előzéshez. Most pedig már csak 125Nm. Szóval előzéshez most már vissza kell váltani…
És nem csak gyengébb lett, de még a fogyasztás is nőtt vagy 20%-kal. Persze, nézd csak meg ezt a diagramot!
A világoskékkel jelölt ütem a szívási ütem. És a pirossal bekarikázott érték a szívószelepnek az alsó holtpont (AHP) utáni zárás-értéke, főtengelyfokban megadva. Egy átlagos, utcai motornak a szívószelepe kb. 30°-kal zár az AHP után. Egy sport-vezérműtengely pedig simán akár 70-90°-kal is. Mi történik ilyenkor? Egy utcai motornál még épp csak megmozdult a dugattyú felfelé, és már bezár a szívószelep, vagyis további 150°-ot fordul a főtengely, ameddig a dugattyú sűríteni tudja a keveréket. Ugyanez a sűrítési idő egy sport-tengelynél már csak 90-110°. És hogy ha rövidebb ideig sűrítjük a keveréket, kisebb lesz a sűrítési végnyomás. És ha kisebb a sűrítési végnyomás, akkor az égési csúcsnyomás, illetve égés középnyomás is alacsonyabb lesz. Márpedig, ha ugyanannyi üzemanyaggal kisebb égési nyomásokat tudunk elérni, akkor az bizony egy csúnya hatásfok-romlás. Ezért nő sport-vezérműtengellyel a fogyasztás normál felhasználás mellett.
_____________________________________
Szóval, ha erősebb utcai szívómotort szeretnél, kétszer is gondold át, hogy valóban jó ötlet-e egy sport-vezérműtengely, mert nem megfelelő koncepcióval összeállított sportmotor a hétköznapi használat során könnyen válik gyengébbé és iszákosabbá, mint amilyen a gyári motor volt.
– Geree –