Korábbi írásunkban a manapság annyira népszerű közvetlen befecskendezéses dízelmotorok szoftveres tuningjáról írtunk. Aki belekezd a tuningolásba, ritkán áll meg ennyinél, és nem is jó, ha itt hagyja abba. Elmondjuk miért, a koromszűrő maszkot tegye fel az olvasó.
A dízelmotor minőségi szabályozással működik, az állandó fordulaton közel állandó légnyeléshez változó mennyiségű tüzelőanyagot adagolunk, így változtatjuk a motor teljesítményét. Ez régebben forgóelosztós adagolóval (TDI) vagy Bosch rendszerű adagolóval történt, megspékelve kis elektromos felügyelettel, aztán jött a mechanikusan nagy nyomást előállító adagológúvókás (PD – Pumpe Düse) rendszer, mostanában pedig a CR, a common rail, azaz a közös nyomócsöves motorok vannak színpadon.
A rendszerek megítélése nagyon sok szempont szerint történhet, az első adagolós tdi motorok egyszerűek és jól tuningolhatók voltak, amihez hozzájárult a gyári erős túlméretezésük is, a PD rendszer takarékos és hatékony volt, de zajos, a CR rendszer pedig nagyon jól szabályozható. Ez utóbbi azt is jelenti, hogy a környezetre gyakorolt hatása, mind a zaj-, mind a gázemissziót tekintve nagyon jól kordában tartható. Ez a legfontosabb, mert a gyártókat, mint akasztott embert a kötélhurok, annyira szorítják a környezetvédelmi normák. A PD rendszer halálát is ez, valamint a magas gyártási költségek okozták. A korai TDI rendszernek meg a befecskendezési nyomása volt alacsony az EURO4-es normához, az adagolót pedig nem lehet tovább feszíteni, nem lehet finomabb, többlépcsős befecskendezést alkalmazni, és a tüzelőanyag égéstérbe juttatása nagyon primitív egy CR rendszerhez képest. A közös nyomócsöves tüzelőanyag-ellátó rendszer elektromos fúvókáival a többlépcsős befecskendezés csak egy szoftver kérdése, és bárminek a függvényében változtatható. Ezekből a motorokból az elektronika kiirtása, ahogy azt a tuningosok megtették a TDI adagolós motorokkal, teljesen lehetetlen.
A dízelmotorokat egyre támadják a károsanyag-emissziójuk miatt. Régen szinte jobbnak számítottak, mint a benzinesek, azonban a karcinogén (rákkeltő) nano részecskék felfedezésével kicsit más megvilágításba került a dolog. Hiába a dízel katalizátor, hiába a dízel részecskeszűrő, a nanométer méretkategóriába eső részecskék kijutnak, és máig hangosak a vitatermek arról, hogy ez mennyire káros, hogyan jut a véráramba és mit lehet tenni ellene.
Nem célunk a környezetre gyakorolt hatás vizsgálata, mi akkor tekintjük magunkat sikeresnek, hogy ha a tuningolt autó tudja azt a környezetvédelmi normát, amit tuning nélkül tudnia kell. Az EURO2-esből nem lesz EURO4-es, de ha okosan módosítjuk, akkor a környezetvédelmi paraméterek nem romlanak látványosan, nem húzunk koromcsíkot és nem ködölünk folyamatosan.
Az igazsághoz azonban az is hozzátartozik, hogy a járművön bárminemű, az emissziós rendszerébe történő beavatkozás engedélyköteles, így a chiptuning és a hardveres átalakítás sem engedélyezett. Ezt mindenkinek szem előtt kell tartani. A szigorodó szabályok miatt ami még 10 évvel ezelőtt elfogadott volt, az ma már tiltott, ahogy egy chiptuningos ismerősöm mondta, nem lenne büszke azokra az autókra, amelyekre 10 évvel ezelőtt írt programot. De ne felejtsük el, hogy a 70-es évek végén a Ladák alapjárati CO-ját 4 vol%-ra állítottuk, és a későbbi, külön alapjárati rendszerrel működő Ózon karburátornál, a kockaladán is csak 1,5 vol% volt a minimális értéke. Ha ma ennek a tizedét nyomja egy autó, akkor katalizátorhibára gyanakszunk, és nem teljesíti az előírt normákat.
Tudhatja egy tuningolt, 50%-kal erősebb dízelautó azt a normát, amit gyárilag produkál? Igen, de ahhoz nem elég egy szoftveres beavatkozás, ahhoz ennél sokkal több kell.
A dízel keverékképzés alapja, hogy adott mennyiségű levegőhöz adagoljuk a dízelolajat, ha ez megfelelő arányban történik, akkor az emisszió keretek között tartható. Amennyiben nagyobb teljesítményt szeretnénk kinyerni a motorból, többlet-tüzelőanyagra van szükség, ha pedig az emissziót is azonos vagy közel azonos szinten szeretnénk tartani, akkor ehhez többletlevegőre van szükség. Ha a légfelesleg tényező közel azonos, akkor elméletben a károsanyag-kibocsátás is azonos. Sajnos csak azért elméleti a feltevés, mert a többlet-tüzelőanyaggal más lesz az égés hőmérséklete, a többletlevegőtől pedig az áramlástani viszonyok változnak meg a szívócsőben, a szívócsatornában és az égéstérben is. Amit a gyárban valós üzemi körülményekkel tesztelnek, számítógépes szimulációval ellenőriznek, azt mi egy laza mozdulattal áthúzzuk. Olyan paraméterek változnak meg, amit nem látunk, esetleg mérni tudunk, de nem fogjuk… Bizonyos dolgokat kiszámolhatunk, de a tuning kicsit orosz rulett jellegűvé változik az üzemi kísérletek nélkül. Persze az ős TDI motorokkal van már tapasztalata a tuningosoknak, ha Pistának kibírta az 1,8 bart, akkor neked is ki fogja, ne törődj vele. A valós üzemi teszteknek ez a nevetséges megközelítése.
A motor a gyárból kikerülve egy olyan komplex rendszert alkot, amelynek elemei egymáshoz méretezettek, azért van rajta akkora turbó, mert ezt indokolják a motor egyéb paraméterei, azért van rajtra akkora befecskendező fúvóka, mert ezzel lesz optimális a porlasztás. Ha valahol belenyúlunk, akkor megbomlik a rendszer egysége és bizonyos paraméterek biztosan romlanak, esetleg egynéhány dolog javul. A romló paramétereket javítani kell, a rendszert több ponton módosítani szükséges.
A tuning tehát ott kezdődik, hogy többlet-tüzelőanyagot kell bejuttatni. Ez mehet az elektromos rendszereknél (PD és CR) chiptuninggal, a TDI adagolós motoroknál chiptuninggal és az adagoló átalakításával is. A tisztán mechanikusra épített adagolóknak megvannak az előnyei, azonban építésükhöz tapasztalat és műszerezettség kell. Egy 2,8-as, hullámos tárcsás, 10-es adagolóelemű szerkezet majdnem azonos egy 3,1-es tárcsás 9-essel, de a viselkedése más lesz, talán más furatméretű porlasztókat is igényel. A gyárban ezt illesztik, figyelembe véve a tartósságot, a porlasztási képet és még sok egyéb paramétert. Optimális esetben egy adagolós is illeszti, de én azt mondom, elégedjünk meg, ha van legalább tapasztalata vele. A befecskendezés időbeni lezajlása alapvetően befolyásolja a motor teljesítményét, hangját és emisszióját. Az előbefecskendezési szög, a porlasztó mérete és az adagoló rendszert alkot, ezen alkatrészeknek és beállításoknak harmonizálni kell.
Ha PD rendszerről beszélünk, amit szoftveresen húzunk, akkor is figyelembe kell venni a porlasztó méretét, hiszen itt is felborul a gyárban pontosan kiszámított egység. A PD egyébként is érzékeny a mennyiségre, mert a mechanikusan előállított nagy nyomása olyan erőhatásokat eredményez, ami akár a vezérműszíjat képes lefogazni. Nem is lehet határok nélkül büntetlenül emelni a mennyiséget, azonban itt is vannak lehetőségek más profilú vezérműtengely beépítésére, ami máshogy építi fel a nyomást az adagolófúvókában.
Ha a befecskendezett mennyiséget megemeltük, a rendszerben részt vevő alkatrészek egymáshoz illesztettek, akkor a következő lépcső a beszívott, turbó által betolt levegőmennyiség növelése.
A turbó egy egyszerű szerkezet, a kipufogógázok mozgási energiája megforgat egy járókereket, az ezzel közös tengelyen lévő kompresszorkerék pedig a szívócsőben sűríti a levegőt, így térfogategység alatt több levegő jut be az égéstérbe. A töltöttségi fok tovább növelhető, ha a sűrítés alatt megnövekvő hőmérsékletű gázokat visszahűtjük, erre szolgál a köztes töltőlevegő-hűtő, ismertebb nevén az intercooler.
Amikor a gyáriak megterveznek egy motort, akkor meghatározzák azt az üzemi fordulatszám-tartományt, amiben a motor általában üzemelni fog. Ez nagyjából az 1500–3000 1/min közötti tartomány, ahol az átlagos dízelmotor életének 70%-át tölti. A lökettérfogat és üzemi fordulatszám ismeretében meghatározható a motor légnyelése, ehhez pedig a turbófeltöltő illeszthető. Persze ehhez még sok egyéb dolgot hozzávesznek, de a lényeg ennyi.
A turbófeltöltőket gyártó pedig az asztalra tesz egy katalógust, amiben szerepelnek a feltöltői pontosan paraméterezve, ebből a motorgyártó kiválasztja az elképzeléseihez az ideális méretű és jellemzőkkel bíró feltöltőt. Ahogy a fotómodelleket a derék-, csípő-, mellméret számhármassal jelöljük, úgy a feltöltőket a nyomásviszony és a szállított mennyiség grafikonjára rajzolt töltő hatásfokkal jellemezzük. Ez az első ránézésre kicsit áttekinthetetlen diagram a mérnökök számára az alap, ezzel illesztik a feltöltőt a motorhoz.
Aki ezt a diagramot nem ismeri, az nem lehet igazi tuningos a feltöltött motorok területén.
Az ábra szűk középső területe a töltő legmagasabb hatásfoka, ideális esetben itt kell járatni a feltöltőt, ennél a szállított mennyiségnél és légviszonynál. Ha a motort jobban pörgetjük, jobban pörög a turbó is, akkor kimegy ebből a területből, hatásfoka romlik. Pontosan ez történik, amikor a gyártó által optimálisan választott turbót elektronikus beavatkozással nagyobb légviszony (nagyobb nyomás) elérésére sarkalljuk. Kismértékben emelhetjük a nyomást, főleg kisebb fordulaton nyerünk vele, de nagyobb fordulatnál a kis hatásfok miatt a turbó fog bekorlátozni, nem beszélve arról, hogy a nagyobb terheléssel együtt járó mechanikai igénybevétel szétrepíti a kompresszort, a lapátokat beszórja az égéstérbe, akár az intercooleren keresztül is.
Elkerülhetetlen a lépés, nagyobb turbó kell. A diagramot megnézve, tudva a motor légnyelését (szállított mennyiség) és a tervezett fordulatszám-tartományt, adott lesz az a feltöltő, amelyik ezen működési tartományban lesz hatásfoka maximumán. Ahogy azt említettem, az egész rendszer egymáshoz méretezett alkatrészekből épül fel, nagyon ritkán lehet úgy előnyre szert tenni, hogy csak egy dolgot módosítunk. Ha nagyobb a feltöltő, nagyobb lesz a szállított mennyiség, és ha a nyomásviszony még marad is azonos, akkor is jobban melegszik majd a töltőlevegő, nagyobb intercooler kell. A nagyobb intercoolert el kell helyezni valahová, be kell csövezni. A gyárban erre több mód van, lehetőség szerint nem teszik másik hűtő elé, de ha mégis, akkor úgy méretezik a hűtőket, hogy ez ne okozzon problémát semmilyen üzemi körülmény esetén. Az utólagos tuningot készítő is ki tud találni jó helyet, legfeljebb megfűrészeli a lökhárítót, a cél szentesíti az eszközt. Azzal is számolni kell, hogy megnövekszik a turbólyuk, és valószínű az is, hogy a turbó később fog hasznossá válni a rendszerben, ahogy fogalmazni szoktak, „később kapcsol be”. Eleve nagyobb lesz a geometriai mérete, a forgási tehetetlensége, ráadásul a kompresszorkerék után nagyobb térfogat lesz, amit komprimálni kell, lassabban épül fel a nyomás. Ezt el kell fogadnunk, a legritkább esetben történik olyan, hogy egy motort tuningolunk és a teljes fordulatszám-tartományban jobb és erősebb lesz.
Ha a turbót jól illesztettük, a tüzelőanyag-mennyiséget megnöveltük, akkor elméletileg elérhető az a légviszony, amely azonos koromképződést okoz, mint a gyári autó esetén.
Azt is meg kell említsük, hogy a károsanyag-kibocsátás szempontjából a korom az egyetlen, ami a dízelmotor esetében szemmel látható, de a szén-monoxid és a nitrogén-oxidok is jelen vannak. Az égés minősége, hőfoka ezt is befolyásolja, és nagyon ritka az az eset, amikor a nagyobb teljesítményű motor azonos kibocsátási értékekkel rendelkezik, mint a kisebb teljesítményű gyári testvére. Gondoljunk csak a neves dízel tuningolókra, alig 10-15%-ot tesznek rá egy-egy modellre, azonban a károsanyag-emissziójuk így is kategórián belül marad. Ez valóban motoroptimalizálás.
A koromképződés nem más, mint az égéstérben bekövetkező égés után megmaradó szénszemcsék tömege. Ez bonyolult átalakulások következménye és sok tényező hatására történik. Ha a gyárihoz közeli légviszonyunk van teljes terhelésen, akkor sem biztos, hogy a koromképződés azonos szinten marad, hiszen a szívócsőnyomás, így az áramlástani tulajdonságok mások lesznek, az égéstérbe bejutva nem úgy örvénylik, mint a gyári esetben, valamint a lángfront is más sebességgel terjed, ezek mind befolyásolják a koromképződést. Hatással van a koromképződésre a befecskendezés minősége és időbeni lefolyása, itt megint visszautalnék a befecskendezett dózis és a porlasztó-furatméret kapcsolatára.
Érdekes megfigyelés, hogy a motor teljesítménye bizonyos légviszony esetében a maximális, ilyenkor már erősen kormoz, de tovább növelve a befecskendezett mennyiséget, a teljesítmény már nem nő, azonban a motor termikus terhelése és koromkibocsátása ugrásszerűen megnő. Versenymotoroknál (ha egyéb emissziós előírás nincs) erre a légviszonyra, erre a küszöbértékre törekednek.
Most eljutottunk oda, hogy van egy jól átalakított tüzelőanyag rendszerünk, van egy illesztett feltöltőnk, pontosan kiszámolt töltőlevegő hűtővel, és szalad a gép. Elméletben a károsanyag-kibocsátása közel azonos a gyári motorral, látványos kormolása nincs.
Két kérdés van még: hogyan megy egy ilyen autó és meddig bírja?
Amennyiben a motor jól van hangolva, akkor elég jól megy, még benzines, turbós szemmel is. Egyes ügyes dízel tuningosok ki tudnak csalni olyan motorkarakterisztikákat, mint egy rosszabb benzines turbósnak van, tehát alul elindul és relatíve sokáig forog és egyenletesen tol. Gyárilag ezek a dízelek nagyon szűk fordulatszám-tartományban élnek, azt is eléggé alul, így nagy sütésre nem lehet számítani, azonban én magam is mentem olyan 4 hengeres ős TDI-vel, ami simán, dinamikusan beleforgott az 5000-be. Ez még mindig nem nagy szám benzines szemüvegen keresztül nézve, de az egyenletesen produkált nagy nyomaték viszi az autót, mint orkánszél a kishajót. Ha pedig normál tempóban autózgatunk, akkor ez az autó is elketyeg 5-6 literrel, de ha nyomják neki, is nehezen megy 10 fölé. Ezt a benzines nem tudja, természetesen teljesítményben azért egy benzines turbó odaver, pláne ha az is ilyen szinten meg van csinálva. És azok belelépnek a 8000-be is, akár.
A másik kérdés a tartósság. Az ős TDI motorok, akár négy, akár öt hengerrel még olyan műszaki szemléleti milliőben készültek, hogy megengedhették maguknak a tisztes mechanikai túlméretezést. Egy műszaki csoda, hogy ezek a motorok mai szemmel nézve mit kibírnak. A 90 lovas alapverziót lazán 150 környékére hozzák, és ésszel használva így is teljesít 100 E km-en felül. Nos, ilyen már többet nem lesz. A mai motorok már nem ilyen szemlélettel készülnek.
Feltételezzünk egy jól megépített motort, amelyen nem követett el sem a chiptuningos, sem a motorépítő nagy hibát. Mert ha például a chipes úgy írja meg a tüzelőanyag-adagolás programját, hogy alul sokat ad, a turbó meg még képes is hozzátolni levegőt, akkor elérhetjük azt, hogy a forgattyús mechanizmust olyan lökésszerű terhelések érik kis fordulaton, hogy a csapágyak feladják. Ahhoz ugyanis, hogy az alkalmazott siklócsapágyaknak megfelelő hidrodinamikus kenésük legyen, kell olajnyomás és fordulat. Ha bármelyik hiányzik, akkor a csap nem úszik fel az olajfilmre, szakszóval úgy mondják a gépészek, hogy megsüllyed, és vegyes vagy rosszabb esetben száraz súrlódás alakul ki, ez gyakorlatilag percek alatt tönkreteszi a motort. Ez a forgattyús mechanizmus halála. Lényeges továbbá, hogy a maximális feltöltő nyomás emelésével a kompresszióviszonyt csökkentsük, hogy a teljes töltőnyomásnál se legyen túl nagy az égési végnyomás. Ezt azonban mechanikailag elég jól tolerálják a motorok, mert a nagyobb nyomásnál már általában fordulat is van, a kenés optimális. Termikusan már nem ilyen jó a helyzet.
A vezérlés halála pedig az lesz, amikor a vezérműszíj hajtja az adagolót, vagy a vezérműtengelyen keresztül a PD elemeket, de a megnövekedett terhelésről nem veszünk tudomást és a gyári vezérműszíj-csereperiódust akarjuk tartani. Pedig az adagolónk duplaannyit nyom, a PD elem meg 50%-kal többet fecskendez be azonos idő alatt. Ez együtt jár a terhelés megnövekedésével.
Mégis, az első számú közellenség nem a mechanikai, hanem a termikus terhelés. A dízelmotor egyébként is kényes erre, hiszen magas hőfokon alapuló kompressziógyújtása van, a töltőnyomás növelésével, több tüzelőanyag adagolásával a termikus terhelés nő. Amennyiben a motort csúcsra járatjuk, a maximális terhelést kapja, akkor a gyári hűtés biztos, hogy nem lesz elegendő. A hűtés úgy van méretezve, hogy a gyári teljesítményű motor maximális terhelésen és extrém külső hőmérsékletnél, akár bekapcsolt klímával sem forrhat meg. A mi motorunk azonban nem gyári, tehát ha elkezdjük ostorozni, egyre nagyobb teljesítmény leadására sarkallni, akkor hamar eljutunk oda, hogy a dugattyúnk megolvad, a hengerfejünk megreped. Előtte azonban szétdurran a hűtőnk és megforr a motorolajunk is. De mégis, akkor miért bírják a 90 lóerőről 150 lóerőre növelt TDI motorok sok ezer km-en keresztül? A válasz nagyon egyszerű: mert a maximális teljesítményüket ritkán és rövid ideig veszik ki, valamint az üzemeltetési körülmények sem extrémek, tehát nincs 50 fokos külső hőmérsékletben lakókocsi-vontatás emelkedőn, amire a gyártónak azért számítani kell. A dízelmotor termikus terhelése a teljesítmény csökkentésekor drasztikusan csökken, hiszen a minőségi keverékképzés nagy légfelesleggel dolgozik. Egy gyors sztrítrészing, aztán már megint csak 50-nel gurulunk, minden visszahűl, az olaj meg fel sem melegszik ennyi idő alatt.
A jól megépített, jól beállított és szerkezeti egységeit egymáshoz illesztett motornak akkora az igénybevétele, amekkora teljesítményt kiveszünk belőle.
Így elméletileg egy jól megépített, tuning dízel lehet tartós, erős és jó is, ráadásul nem szennyez sokkal jobban. Biztos van ilyen, én még sajnos nem láttam.
Egyetért? Vitatkozna vele? Véleményét elmondaná másoknak is?
Tegye meg a publikáció blogposztján!
További cikkeink
