Motortuning másképpen, 4. rész - Csupa erő!

Mielőtt SV-nk elemzését folytatnánk, egy kis kitérőt teszünk és áttekintjük, milyen lehetőségek állnak rendelkezésre a teljesítménymérés terén.





Egy fékpadi mérés során legtöbbünknek az eredményt a teljesítmény, vagy forgatónyomaték értékek jelentik. Ám a motor „erőnléte” mellett, a kipufogógáz CO tartalma, vagy maradék oxigén tartalma (lambda érték), szintén érdekes lehet. Méghozzá azért, mert ezek azok a jellemzők, amelyek segítségével meghatározható, hogy az adott erőforrás a rendelkezésre álló tüzelőanyagot milyen hatékonysággal égeti el.


Régi megoldás: egy kötél és egy dob segítségével is készíthető fékpad

 

 

 

A fékpadok két nagy csoportba sorolhatók: állandó terhelésűek, valamint tehetetlenségi elven működők. Az állandó terhelésűek működése során a mérendő erőforrás valamely tengelyét (pl. forgattyús vagy lánckerék) egy arra alkalmas fékberendezéssel lefékezik, miközben a motor által kifejtett teljesítmény hővé alakul. A fékberendezés a tengellyel együtt elfordulna, de egy kar vagy rúd segítségével ezt megakadályozzák. Ebben a rögzítőalkalmatosságban ébredő erőt (F) kell mérni. Ez történhet mechanikus mérőeszközzel (pl. mérleggel), de elektronizált világunkban az erőmérő cellák használata általános. Mivel a hajtótengely távolsága és az erőmérő közötti távolság ismert (r), így a motor forgatónyomatéka szorzással meghatározható (M=F×r). A teljesítmény szintén szorzással számítható: a forgatónyomatékot kell a fordulatszámmal (helyesebben szögsebességgel) szorozni (P=M×ω).

Pálcás fékpad az Óbudai Egyetemen

 

 

 

Az állandó terhelésű fékpadok passzív, vagy aktív működésűek lehetnek. A passzív fékpadok kizárólag a motor fékezésére alkalmasak. Ezek közül a legrégibb konstrukció a súrlódásos fék, amely lehet egy nagyobb tárcsafék, vagy egy dobon körülhurkolt kötél. A súrlódás jellege és az intenzív melegedés miatt ezek a fékek nem alkalmasak belsőégésű motorok fékezésére. Szintén régóta használt fékgép a vízfék. Ezek lehetnek részleges töltésűek (pl. pálcás, vagy tárcsás vízfék), ahol a fék belsejében lévő víz mennyiségével szabályozzák a fékerőt, vagy teljes töltésűek (örvénykamrás vízfék), amelyben egy belső terelőtárcsa elmozdításával változtatják az örvénylés erősségét, ezáltal a kifejtett fékerőt. Mindkét esetben folyamatosan átfolyik a víz a gépen, így nem tud felforrni.

 

Örvénykamrás vízfék elvi kialakítása és a benne kialakuló körgyűrű alakú örvénylés

 

 

 

A vízfékpadok hátránya, hogy csak bizonyos fordulatszám felett képesek megfelelő fékerőt produkálni. Ezt hidrosztatikus fékpad alkalmazásával lehet kiküszöbölni, amely nem más, mint egy hidraulika szivattyú. Erre a célra mezőgazdasági, vagy ipari gépek hidraulika szivattyúi tökéletesen megfelelnek. Mivel a kifolyó ágat fojtják és az olaj zárt körben áramlik, ezért hűteni kell, nehogy felforrjon.

 

 

Örvényáramú fékgép két, belső hűtésű tárcsával

 

 

 

Passzív fékpad még az örvényáramú fék is, amelyet „civilben” teherautók tartósfékjeiként szoktak alkalmazni. Ebben elektromágnesek között egy (vagy több) belső hűtésű tárcsa forog. A fékerő az álló tekercseken átfolyó áram erősségével pontosan vezérelhető. Az előbb említett hidraulikus fékgépekkel szemben működése egyszerűbben automatizálható, ezért a görgős fékpadok ideális kiegészítője.
A legutóbbi idők fejlesztése a mágneses elven működő nyomatékmérés. A mérő egységet a lánckerék tengely belsejébe dugják be. Ezzel a módszerrel a legnagyobb teljesítményű drag motorok valós idejű mérése is lehetséges.

 

 

Drag bike-okon alkalmazott mágneses elven működő nyomatékmérő elhelyezkedése…

 

 

 

Abban az esetben, ha pontos képet szeretnénk kapni az erőforrás belső súrlódásáról, aktív fékgépet kell használni, amely nemcsak fékezni, de hajtani is tudja a motort. Erre a célra egyen és váltakozó áramú motorok használhatók. Ezek a legdrágább fékgépek, de egyben a legpontosabb mérést teszik lehetővé. Sőt, alkalmas kapcsolással az egyébként hővé alakított motorteljesítményt az elektromos hálózatba vissza lehet táplálni.
Az eddig bemutatott teljesítménymérő eszközök csak kiszerelt motor mérésére alkalmasak. Viszont görgős teljesítménymérő-pad használatával a teljes jármű keréken mért teljesítménye határozható meg. Némely konstrukció hátránya, hogy a kerék és görgő között fellépő csúszást nem mérik, hanem számítási formulával veszik figyelembe. A legtöbb ilyen jellegű fékpad lehetőséget biztosít a motor belső súrlódásának meghatározására.

 

 

…és az 1440 LE-s Top Fuel drag, amelyen a rendszert kifejlesztették

 

 

 

A működés elve egyszerű: adott tömegű és átmérőjű görgő megforgatásához valamekkora forgatónyomatékra van szükség. Ha a súrlódástól eltekintünk (csapágyak stb.), akkor állandó értékű forgatónyomaték pillanatról pillanatra egyre gyorsuló forgásra kényszeríti a görgőt. Minél nagyobb a tömeg és az átmérő, annál nagyobb forgatónyomatékra van szükség egy bizonyos fordulatszám-változás eléréséhez. Megfordítva a dolgot: ha a keréken ébredő forgató nyomatékot akarjuk megtudni, akkor a görgő tehetetlenségi jellemzőjét össze kell szorozni a görgő fordulatszám-változásának mértékével (szöggyorsulásával). Ha ezt beszorozzuk a pillanatnyi fordulatszámmal (helyesebben szögsebességgel), akkor a keréken mért teljesítményt kapjuk eredményül. A mérés tehát egyszerű, akár házilag is megépíthető egy ilyen fékpad. „Mindössze” két problémát kell megoldani: a görgő megfelelő megmunkálását (250-500 kg) és a kalibrációt. Ezek kis gondolkodással leküzdhető feladatok, amit az is mutat, hogy ilyen fékpad sikerrel működik Magyarországon.
Fontos megemlíteni, hogy a legnépszerűbb fékpad márka által mért értékek kb. 10-15%-al magasabbak a valós teljesítménynél. Ez egyáltalán nem probléma, egészen addig, amíg minden esetben ugyanazon a fékpadon mérjük a motort. A gond akkor kezdőik, ha a baráti társaságban vita kerekedik a lóerők számáról és egy másik gyártmányú fékpadon is megmérik a gépet…

 

Elektromos fékgép és hosszú távú versenyautó motorjának (Audi R18) „forró egymásra találása”

 

 

 

Egyébként a görgős fékpadok elsősorban nem számértékek előállításra hivatottak, hanem az egyes változtatások közötti különbség megmutatására, vagy bizonyos javítások után az elvégzett munka biztonságos, vagyis nem közúti ellenőrzésére. Nem is lehet ez másként, hiszen az erőforrás forgattyús tengelyén meghatározandó teljesítménye a mérés előtt előbb áthalad fogaskerekeken, csapágyakon, láncon, kerékcsapágyazáson, gumi szilenteken és végül a gumiabroncs felületén. Mindegyik alkatrész vagy alkatrész csoport minősége jelentős hatással bír a mért értékre. Az egymást követő tesztek során ezek állandó értéken tartása biztosítja, hogy a mérések a lehető legpontosabb képet nyújtsák a javítás, módosítás eredményéről.
Cikksorozatunk főszereplőjét, a 650-es SV-t gyakorlati okokból szintén görgős fékpadon vizsgáltuk. Mint az eddigi cikkekből kiderült, most is igyekeztünk kicsit jobban elmélyedni a technikai megoldások elemzésében. Éppen ezért olyan berendezést használtunk, amely a teljesítmény és forgatónyomaték adatok mellett az erőforrás további jellemzőit is méri. Hiszen az így „levett ujjlenyomat” jelenti azt a „mintát”, amelynek a számítógépen felépítendő modellnek meg kell majd felelnie. Nyomozati eredményeinket sorozatunk következő részében mutatjuk be.

Görgős teljesítménymérő fékpad. Bizonyos modellek a ram-air rendszer működéséhez szükséges menetszelet is előállítják