|
MOTORTUNING
Om duidelijk te maken waarom we aanpassingen aan de motor doen en met welke reden we veranderingen aanbrengen zal ik eerst het principe van de verbrandingsmotor toelichten: De verbranding motor kent drie verschillende werkingsprincipes. Zo is er een 2-slags en een 4-slags en daarnaast ook een rotatie motor.
In de personen auto wordt er alleen maar een 4 slag motor toegepast en in een enkeling is een rotatie motor toegepast. Hierover kan ik lang en uitgebreid informatie verstrekken maar ik ben van mening dat deze wetenschap al bekend is. Zo niet kan ik deze informatie altijd verstrekken.
BLUEPRINTEN
Bij motor tuning horen we vaak de term blueprinten. Ook wel fine balancing genoemd. Hierbij draait het in feite om het verminderen van de wrijving. Er zal na deze aanpassing een hoger toerental bereikt kunnen worden met als doel dat de motor meer verbrandt per tijdseenheid en daarmee een hoger vermogen verkrijgt. Een bijkomend voordeel is dat de motor een veel lagere slijtage vertoont. De reden dat dit niet af fabriek gedaan wordt is simpel weg dat het een zeer dure bewerking is die ook veel tijd vergt. Hierbij maken we alle draaiende delen in de motor lichter. (zonder dat we de sterkte of taaiheid van het materiaal aantasten) En we proberen al het onbalans weg te werken door een hele nauwkeurige manier van balanceren toe te passen. Ik heb het hier voornamelijk over de onderdelen in het onderblok. Hiervoor moet het gehele motorblok worden gedemonteerd en is het van uiterst belang dat de onderdelen zeer goed moeten worden gereinigd. Dit wordt gedaan met een speciale wasinstallatie en vaak daarna ook nog eens heel nauwkeurig met de hand om fouten of afwijkingen te voorkomen. Deze ingreep vereist veel vakmanschap en ervaring. Zo verwijderen we bij de krukas een klein gedeelte van de krukwangen om hem zo perfect in evenwicht te brengen zodat onnodige trillingen niet meer voorkomen bij hoge toerentallen. Deze bewerking is pas echt zinvol als ook de zuigers en drijfstangen onder handen genomen worden een gewichtsverschil van een tiende gram kan al storend werken. Ik raad aan om in zon geval gewoon de daarvoor bestemde lichtgewicht drijfstangen te monteren en daarbij gesmede zuigers aan te brengen wat niet veel uiteenloopt in kosten vergeleken met eerst genoemde methode. Standaard zuigers kunnen we ook verbeteren door een keramische coating aan te brengen. Waardoor wrijving en slijtage drastisch vermindert. Ter perfectionering is er ook nog desaxatie wat inhoudt dat we de zuigerpen ofwel pistonpen zuiver centreren om kantel krachten te verminderen. Voor meer diepgaande informatie over de werking en toepassing van deze technieken kan je altijd contact met mij opnemen.
FLOWEN
Om de cilinder kop te optimaliseren kunnen oneffenheden worden weggeslepen om een betere vullingsgraad te verkrijgen hierbij wordt gebruikt gemaakt van de begrippen tumble, squis en tangentiale instroming; deze hebben allemaal betrekking tot de werveling van het mengsel, zie illustratie. In de cilinder kop zitten alle onderdelen die de functie hebben om de cilinders te vullen met mengsel, het ontbranden van het mengsel en het afvoeren van verbrand mengsel. De belangrijkste twee zijn aanvoeren van zoveel mogelijk mengsel en een zo volledig mogelijke verbranding te realiseren. De uitlaat wordt bijna tot nooit veranderd. Simpelweg omdat er een restdruk in de verbrandingsruimte is en volgens natuurkundige wetten de uitlaatgassen vanzelf naar buiten willen stromen en dat ook vanuit nature doen omdat er een drukverschil heerst vergeleken met de buitenlucht waar de uitlaat zijn uitmonding heeft. Het is wel van belang dat deze uitlaten van iedere cilinder onderling gelijk zijn. Om dit zo optimaal mogelijk te laten zijn monteren we de andere uitlaatspruitstukken waarbij elk uitlaatkanaal even lang is en op het zelfde moment bij elkaar komen en alle cilinders meer harmonisch samenwerken. De rest van de uitlaat wordt alleen aangepast omdat de fabrikant vaak methodes van geluidsdemping toepast die de doorstroming dusdanig belemmeren dat deze alsnog nadelige eigenschappen hebben voor de motor. Het aanvoeren van zo veel mogelijk mengsel kan geoptimaliseerd worden door grotere inlaatkleppen met bijbehorende klepzittingen. Zoals eerder genoemde aanpassingen kan ook deze gemeten worden op een zo genoemde flow bank die meet hoeveel lucht er per tijdseenheid wordt verwerkt. Om meer kracht op de zuiger te creëren kan de kop gevlakt worden waardoor een hogere compressie verkregen wordt. (meer compressie betekent meer uitzettingskrachten) dit kan niet oneindig worden gedaan aangezien de licht hoogte van de kleppen natuurlijk juist zo groot mogelijk moet blijven. En die mogen de zuiger natuurlijk niet raken.
VLIEGWIEL
Zoals je weet behoort het vliegwiel tot de draaiende massa van de motor en moet bij elke verhoging van toerental in beweging gebracht worden. Het vliegwiel kan tot 30% lichter worden gemaakt door hem af te draaien. Het resultaat is dat de motor sneller op toeren komt en bij gas loslaten sneller terug valt. Bij vermindering boven de 20% zal bij stilstaan de motor met het gas draaiende gehouden moeten worden om te voorkomen dat hij afslaat. Ik adviseer sterk om bij deze ingreep niet alleen het vliegwiel te balanceren maar ook de koppeling en drukgroep mee te balanceren.
NOKKENASSEN
De vullingsgraad van de cilinders is zeer belangrijk voor een volledige verbranding. Het moment waarop de kleppen openen en sluiten is daarbij van zeer groot belang. Gebaseerd op natuurkundige waarheden bestaat er een massatraagheid die van invloed is op de vooropening en nasluiting van de inlaatklep. Het moment dat de klep opent, de klep sluit en de tijd die daar tussenzit en ook de afstand die de klep open gaat (lichthoogte) zijn van essentieel belang. De karakteristiek hiervan wordt bepaald door de vorm van de nokken op de nokkenas. Een sport of race nokkenas heeft een dusdanige vorm dat de klep eerder opent, later sluit en verder open gedrukt wordt en ook langer open blijft staan en de klep zal ook sneller open geramd worden waardoor meer slijtage ontstaat. In de praktijk is een openingshoek van 270 graden wel het maximum maar als we praten over snelle nokkenassen dan kunnen we een openingshoek van 276 graden tegen komen en in extreme gevallen zelfs 284 graden. Het gevolg is echter wel dat een motor met deze nokkenassen stationair onregelmatig loopt en af en toe stottert. Er zijn nog sportievere nokkenassen te verkrijgen maar die raad ik af omdat deze het gevolg hebben dat de motor helemaal niet stationair draait en met het gas aan de praat gehouden moet worden. Hier is enige rijkunst vereist omdat bij het remmen naar stilstand dus en de koppeling en de rem en daarbij het gaspedaal bediend moet worden om de motor niet af te laten slaan. Ik raad aan om hierbij ook stuggere klepveren toe te passen om het zweven van kleppen tegen te gaan, een verstelbaar nokkenastandwiel te monteren om openingstijdstip af te stellen.
TURBO
Het gaat er allemaal nog steeds om dat de motor zo minmogelijk moeite heeft met het inhaleren van verse frisse koude lucht. Nu kunnen we natuurlijk die motor dat allemaal lekker zelf uit laten zoeken maar het is beter hem een handje te helpen. Nog beter is het om de motor zich zelf te laten helpen een betere vulling te krijgen. In de tuningswereld praten we dan over een geblazen of ongeblazen motor. Een geblazen motor noemen we ook wel een motor met een geforceerde vulling. Er zijn verschillende mogelijkheden die allemaal hun voor en nadelen hebben. Laten we beginnen met de meest toegepaste; de turbo. De turbo heeft als groot voordeel dat het geen energie kost om hem aan te drijven. Want voor de aandrijving worden de uitlaatgassen gebruikt die door een turbine geleid worden. Het nadeel van een turbo is dat hij een turbo gat heeft wat in houd dat de turbo eerst op gang moet komen. De snelheid waarmee de uitlaat gassen door de turbine stromen moet hoog genoeg zijn om hem te doen laten draaien. Daarom zal een turbo alleen bij hogere toerentallen werken en niet onderin het toeren bereik. Dit noemt men ook wel het turbogat. De turbo bestaat uit een turbine zijde (hier gaan de uitlaatgassen door) en een compressor zijde (het deel waar de inlaatgassen doorheen gaan) die te herkennen zijn aan de twee slakkenhuizen die verbonden zijn met het lagerhuis. De turbo is een simpel onderdeel met maar één draaiend deel. Dat onderdeel is een asje met aan beide zijden een schoepenwiel. Een moderne turbo heeft een maximale compressor efficiëntie van 75 80%.
INTERCOOLER
Een groot nadeel van de turbo is dat de inlaatgassen heel erg warm worden en men weet uit natuurkundige waarheden dat warme lucht uitzet en daardoor minder moleculen bevat in hetzelfde volume. Zo is het ook omgekeerd; hoe kouder de lucht hoe meer zuurstof deze bevat in het zelfde volume, en zuurstof is net het geen wat we in de verbrandingsruimte willen hebben om een zo volledig mogelijke verbranding te creëren. Omdat de inlaatgassen zich zo dicht bij de uitlaatgassen komen wordt deze te warm. Om de inlaatlucht te koelen kunnen we een intercooler toepassen deze is natuurlijk geplaatst in het inlaattraject tussen turbo en inlaatspruitstuk. De temperatuur van de gecomprimeerde lucht, kan berekend worden met de formule: T2 = T1 + ( ( T1 * ( P2 / P1 ) 0,283 ) - T1 ) / Ce
T1: Temperatuur aangezogen lucht (in °K) T2: Temperatuur gecomprimeerde lucht (in °K) P1: Druk aan de inlaat van de compressor (absolute druk) P2: Druk aan de uitlaat van de compressor (absolute druk) Ce: Efficiëntie van de compressor
WASTEGATE
De wastegate is een bypasskanaal dat gebruikt wordt om de turbodruk te regelen. Zou je geen wastegate hebben, dan blijft je turbodruk namelijk stijgen, terwijl je juist een vaste waarde wilt hebben bij een bepaald toerental. Immers: de uitlaatkant van de turbo drijft de inlaatkant aan, dus hoe meer lucht er in gepompt wordt, hoe meer er verbrand wordt, hoe harder de turbo gaat spinnen. Bij een bepaalde turbodruk gaat dus de wastegate open en stroomt de lucht niet meer alleen langs het turbinewiel maar ook langs de wastegateklep. De turbine blijft nu op een continu toerental draaien, en de turbodruk blijft constant. De wastegate wordt bediend door een solenoid (wat eigenlijk niks meer is dan een electronische klep) en deze wordt weer aangestuurd door de ECU. Het werkt vrij eenvoudig: een mapsensor meet de turbodruk. Bij een bepaalde waarde zegt de ECU tegen de solenoid dat hij de wastegate moet open zetten. Daalt de waarde dan gaat de solenoid weer dicht. Er zijn ook wastegates die aangestuurd worden door een eenvoudigere vacuümklep. In beide gevallen is de turbo druk te verhogen door bij de vacuümklep simpelweg de stelschroef een stukje te verdraaien. Daarmee verander je de lengte van het bedieningsasje tussen vacuümklep en wastegate. En bij de solenoid is het simpel weg een chip tuning die de elektronica veranderd.
DUMPVALVE
Een dumpvalve geeft een geblazen auto een snellere acceleratie tijdens het schakelen. Als je schakelt, gas terugneemt of helemaal loslaat, ontstaat in het luchtsysteem een overdruk. Door deze overdruk valt de turbo een flink aantal toeren terug en de luchtstroming naar de motor komt dan bijna tot stilstand. Als je dan weer gas geeft, moet deze luchtstroom weer opgebouwd worden wat enige tijd kost. Dit stat beter bekend als het turbogat. Als er een dumpvalve gemonteerd is, wordt deze overdruk afgeblazen. Hierdoor valt de turbo niet in toeren terug. En dus blijft de turbo gewoon doordraaien zodat de druk meteen klaarstaat om meteen weer de cilinders in te stromen zodra men weer gas geeft. Het is belangrijk dat een hij zo dicht mogelijk bij het inlaatspruitstuk gemonteerd wordt.
COMPRESSOR
Een compressor wordt gemonteerd omdat hij erg compact is en daarom makkelijk in te bouwen. Een bijkomend voordeel is dat hij continu mee draait vanaf het laagste toerental waardoor de vullingsgraad over het gehele toeren gebied verbeterd wordt. Een compressor zoals hiernaast te zien is genaamd G-lader is gemaakt van twee gedraaide platen verenstaal die enerzijds verbonden zijn aan het huis en anderzijds aan een excenteras. Een groot voordeel is dat de luchtstroom niet opwarmt en daardoor is er ook geen intercooler nodig. Een groot nadeel van een compressor is dat er veel slijtage optreed omdat er altijd excentrische krachten aanwezig zijn. Een standaard G-lader is aan te passen door een andere maat poelie te monteren waardoor een hoger toerental behaald kan worden en daardoor dus meer lucht de motor in geblazen word. Op de korte termijn is dit veel goedkoper omdat je alleen de kosten van de poelie hebt maar de slijtage neemt erg toe waardoor hij vaker gereviseerd moet worden. Op de lange termijn is het dus beter om een nieuwe te monteren die veel groter is en daardoor ook minder toeren hoeft te draaien waardoor de levensduur dus bevorderd wordt.
ROOTS BLOWER
De roots blower is al een veel langere tijd bekend in Amerika en is ontworpen om een groot probleem op te lossen wat wij hebben gedaan door een kop kleppen motor te construeren. Voor die tijd zaten de kleppen aan de zijkant van de motor zie illustratie aan de rechterkant om het verschil te zien. Met een beetje ruimtelijk inzicht kan je begrijpen dat dit type motor een ongunstige verbrandingsruimte heeft. Omdat men in Amerika veel V8 motoren produceert is het van zelfsprekend dat men heel veel lucht in beide richtingen (eerste en tweede flank) moet persen in een kort tijdsbestek. Een roots blower heeft daarom ook het grootste rendement. Bij elke motortuning geld dat de verbranding verbeterd wordt of dat er meer verbrandt wordt per tijdseenheid. Om dit te verkrijgen heeft deze blower twee en soms in extreme gevallen drie bladen per rotor die in elkaar draaien en die elkaar aandrijven via twee tandwielen. Aan de andere zijde zit een tandriem die verbonden is aan de krukas poelie. Besef goed dat het soms 500 pk kost om zon lomp ding aan te drijven, het levert dan wel 650 pk op dus uiteindelijk heb je een vermogenswinst van 150 pk. Let op dit is alleen van toepassing op motoren met een grote literinhoud. De getande riem die de roots blower aandrijft is wel drie tot vier keer breder dan een distributieriem. Het nadeel van een roots blower is dat hij heel veel ruimte in neemt, heel erg duur is en redelijk zwaar is.
POWERVALVE
KEUZE VAN TURBO
Het gewenste vermogen bepaalt in grote mate de turbokeuze. Verder is het van belang de vullingsgraad (= volumetrische efficiëntie Ve) en de cilinderinhoud van de motor te kennen. Buiten deze 2 factoren is ook nog het toerental, waarbij het maximaal vermogen wordt geleverd van belang. Voor de berekening gaan we uit hoeveel turbodruk nodig is om de hiervoor berekende flow te bereiken. We berekenen eerst de druk die nodig is in het inlaatspruitstuk met de volgende formule: MAP = ( Wa * R * Ti ) / ( Ve * n / 2 * Vs ) Wa: massastroom in kg/min R : constante = 2,83 Ti : luchttemperatuur in het inlaatspruitstuk in °Kelvin Ve : volumetrische efficiëntie van de motor n : motortoerental Vs : slagvolume motor
Bij alle bovengenoemde tuning wordt het motormanagement op de testbank opnieuw afgesteld.
Wil jij het vermogen of koppel berekenen: P = m x 2 x 3.14 x n : 60 of P = m x n : 9549
TOELICHTING
Als er onduidelijkheden zijn of in de tekst genoemde begrippen niet bekend zijn ben ik bereid om dit verder toe te lichten. [email protected]
|
|
THERE IS ALWAYS SOMETHING WAITING AT THE END OF THE ROAD. IF YOU ARE NOT WILLING TO SEE WHAT IT IS, YOU PROBABLY SHOUDNT BE OUT THERE IN THE FIRST PLACE. |