Motortuning másképpen, 2. rész - Lélekelemzés

Az SV650 lelkivilágát mechanikai szempontok alapján már megvizsgáltuk. Most következzen a motor „lélekzetének” tanulmányozása!





A négyütemű motorokba beáramló levegő, illetve kiáramló kipufogógáz különféle szerkezeti elemeken keresztülhaladva éri el a hengert vagy a külvilágot. Ezeket két nagy csoportba sorolhatjuk: Az egyik a hengerfej szerves részét képező szeleprendszer, a másik pedig az összes többi hozzá kapcsolódó egység. Vagyis szívóoldalon a fojtószelep, szívótölcsér, légszűrő gumicsonk, szűrőelem és végső soron a légszűrődoboz maga, kipufogóoldalon pedig a kipufogórendszer. Esetünkben csak a hengerfejet vizsgáltuk, mivel akár a kipufogó-, akár a szívóoldalt nézzük, az egész rendszert tekintve itt a legszűkebb az áramlás rendelkezésére álló nyíláskeresztmetszet. Ez természetesen nem azt jelenti, hogy a többi egység nem befolyásolja a motor működését, vagy módosításukkal ne lehetne javítani a motor teljesítményén. Mindössze arról van szó, hogy a szelepek és környékük jóval nagyobb hatással vannak a motor működésére, mint a többi kapcsolódó alkatrész. Vagyis ez a leggyengébb láncszem!

 

 

Az előző rész tartalmából
1. rész: Az alapok és a szelepemelés

 

 

 

 

1. kép: Az áramlási felület alakja és elhelyezkedése

 

 

A vizsgálat mindenekelőtt geometriai mérésekkel történik. Lényeges, hogy a szelepátmérők ugyan nagyon nagy hatást gyakorolnak egy motor teljesítményére, de mégsem ez a méret a legfontosabb. Hiszen a gázok a szelepülék és szeleptömítő élszalagja között kialakuló résen próbálnak átpréselődni. Ennek elhelyezkedését a 1. kép mutatja, méretét elsősorban a szelepülék belső élének átmérője határozza meg. Lényeges, hogy az ülék kialakításakor a hagyományos, de jól bevált 15(kip)/30(sz)-45-60 fokos kialakítást alkalmazza a gyár (2. kép). Abban az esetben, ha a 60 fokos ülékszöget meredekebbre választjuk, hasznos áramlási keresztmetszetet nyerünk. Az pedig jót tesz a lóerőknek!

 


2. kép: Az SV-n is alkalmazott szelepülék szögek szívó- és kipufogószelepnél

 

 

Mért jellemzők
Szívószelepek Kipufogószelep
Ülék belső átmérője (mm) 28,5 23,5
Ülék külső átmérője (mm) 29,75 25
Csatorna belső átmérője (mm) 26 22,5
Szelepszárátmérő (mm) 4,5 4,5
Ülék szöge (fok) 45 45

 

 


A szívószelep esetén lényeges, hogy a tömítő élszalagja átmenettel kapcsolódjon a szelep hátoldalához. Így a szelepülékkel közösen kialakított rés áramvonalasabb lesz. Ezt az SV-nk esetén már a gyárban megvalósították. Azt, hogy ezen a részen lehet-e még javítani, és mennyit, a számítógépes szimuláció fogja megmutatni. A kipufogószelep esetén a henger felőli oldalon, a szeleptányér peremén található 0,5 mm-es letörés nem túl izgalmas látvány, viszont a hátoldalon van egy kis meglepetés. A kipufogó szeleptányér szelepszár felőli oldalán egy kis lépcsőt találunk. Valószínűleg gyártástechnikai okokból maradt ott, és egyáltalán nem segíti a gázok távozását a hengerből. Bár az F1-ben alkalmaznak hasonló megoldást, de azokon a szelepeken az áramlástörő mérete, formája jelentősen eltér az SV-ben találttól. Ennek eltávolítása vagy módosítása valószínűleg javíthatja a teljesítményt, eldöntése szintén a számítógépes vizsgálat feladata lesz (3. kép).

 

3. kép: Kipufogószelep hátoldalán található lépcső

 

 

A tolómérős munka nagyjából itt véget is ér. Helyette egy kis szobrászatra van szükség, méghozzá nem a hagyományos értelemben. „Aktmodellünknek” – a hengerfejnek – a belső értékeit kell „felszínre hoznunk”. Ezt jól deformálható kiöntőanyaggal lehet megvalósítani (4A-B kép). A szívó- és kipufogócsatornáról készült lenyomatok megvizsgálása csak erősíti azt a meggyőződést, hogy a kipufogóoldal áramlástani kialakítására kevesebb gondot fordítottak. A szívócsatorna alakja, illetve a hossza mentén kialakított keresztmetszet-változások, -bővületek a lehető legjobb áramlástani kialakítást célozzák. A kipufogócsatornánál erről nincs szó. A szelepvezető erősen belelóg a csatornába, amire nyilvánvalóan a szelep élettartamának növelése miatt van szükség. Csakhogy a csatorna nem bővül ki, hogy az így lecsökkenő áramlási keresztmetszetet pótolja. Ennek a résznek az átdolgozása biztosan hasznos a teljesítmény szempontjából.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4A és 4B: A szívó- és kipufogócsatornák „kifordítva”

 

 

 

A mechanikai vizsgálatok után következik a leglényegesebb művelet, az áramlástani vizsgálat. Arról már fentebb volt szó, hogy az ülék és a szelep együttesen határozzák meg a gázok áramlására rendelkezésre álló járatot. Mint az 1. képen már láthattuk, ez egy kúppalást alakú felület, amelynek méretét a szelep átmérője és emelési magassága határozza meg. Csakhogy a levegő, illetve a kipufogógáz nem az így meghatározott, úgynevezett geometriai áramlási felületen keresztül áramlik. Mivel légnemű anyagokról van szó, amelyek ráadásul összenyomhatók, a tényleges be- és kiáramlás kisebb felületen keresztül valósul meg. Ebből a szempontból 3 részre osztható a szelepemelés (5. kép): az első szakaszban az áramlási felület merőleges a szelepülékre, ekkor még a valós áramlási keresztmetszet viszonylag kicsit tér el a geometriai mérettől. A második szakaszban a kúppalást már nem merőleges a szelepülékre, és a valóságos áramlás már jelentősen eltér a mértani felülettől. Ekkor az áramlás már nem simul vissza a szelep felületére. A harmadik szakaszban már nemcsak a szelepről, de a szelepülékről is leválik az áramlás, és ekkor a legnagyobb arányú az eltérés a valóságos áramlás mérete és a rendelkezésre álló áramlási felület között. Természetesen a szelepemelés során egyre nagyobb felület válik szabaddá, és bár nagyobb nyitásnál áramlástanilag lényegesen rosszabb a helyzet, a felület mégis ekkor a legnagyobb.

 

5. kép: A szívószelep nyitása az áramlás szempontjából 3 szakaszra osztható

 

 

 

Eddig az elmélet, a gyakorlatban ezt mérni is kell. Erre a célra egy speciális kialakítású áramlásmérő padot használtunk, amelyen mind kipufogó, mind szívó irányban elvégezhető a mérés (6. kép). Előnye a berendezésnek, hogy elektronikus áramlásmérő készülékkel felszerelt, így a mért érték közvetlenül leolvasható a műszerről, az áramlási értékek meghatározása nem igényel további grafikonos „adatvadászatot”. Annak érdekében, hogy az SV által produkált áramlási értékek más erőforrásokkal összehasonlíthatók legyenek, kiszámítottuk a szelepek áramlási tényezőjét különböző szelepemelések esetén. Ez a számsor megmutatja, hogy egy ideális, tökéletesen áramvonalas csőhöz viszonyítva mekkora mennyiségű levegő képes átáramlani a szelepeken. Az összehasonlíthatóság érdekében nem a konkrét szelepemelési értékeket használtuk, hanem a szelepátmérőhöz arányosított szelepemelést alkalmaztunk (L/D) (7. kép).

 

6. kép: Áramlásmérő próbapad

 

 

 

Mint látható, az SV szívószelepének áramlási jellemzői szorosan az összehasonlításban részt vevő másik két motoré közé ékelődnek. Közepes tartományban ugyan elmaradnak a vérbeli sportmotor, a ZX-6R (2007) mögött, de a Jawa 598 salakversenymotoréval nagyjából azonos értékeket produkál. Teljes szelepnyitás táján aztán a Jawa versenymotor természetesen jobb áramlási jellemzőket mutat, viszont a szupersport Kawát behozza. Kipufogóoldalon sajnos csak a Jawa adatai álltak rendelkezésre, attól viszont fényévekre lemarad az SV kipufogóoldali áramlási tényezője. Így ismét arra a következtetésre jutottunk, mint sorozatunk előző részében: az SV kipufogóoldalán bőven van lehetőség a motor tökéletesítésére.

 

 


7. kép: Az SV650 szívó- és kipufogószelepének áramlási tényezője egy 2007-es Kawasaki ZX-6R és egy Jawa 598 salakversenymotorral összehasonlítva