Ladění motocyklů, čtyřkolek
Ladění motocyklů, sidecar, skútrů, čtyřkolek
Nejčastější tuningovou úpravou na cestovních sportovních enduro, kros motocyklech i čtyřkolkách a sidecarech je nový laděný výfuk. Samotná změna výfuku však moc koní nepřidá. O tom se můžete přesvědčit osobně, právě při měření na motobrzdě. U motocyklů s výkonem asi 100 koní to bývají většinou jen 2 koně navíc. K vyššímu výkonu bude třeba víc a to doladit motor na nový výfuk, udělat úpravy na sacím systému (propustnější filtr), karburátor, zapalování, vstřikování či výfukový svod. Na trhu je k dostání mnoho typů elektronických řídících jednotek, které dokážou pomáhat motoru v různých směrech.
Například programovatelné zapalování s možností nahrání různých křivek předstihu, nebo programovatelné vstřikovací jednotky. Při montáži těchto zařízení se bez motobrzdy neobejdete. Na motobrzdě je možné sledovat ihned změny, které nastávají při úpravách. Tyto změny se průběžně zaznamenávají do grafů a mohou se mezi sebou porovnávat. V grafech je vidět pomocí křivky výkon, kroutící moment i bohatost směsi.
Právě bohatost směsi, tedy poměr benzínu a vzduchu ve spalovacím prostoru je velmi důležitý faktor. Bohatost směsi má vliv nejen na motor, ale i na jeho správnou činnost a životnost. Postupně jednotlivými opakujícími se měřeními a úpravami nastavení, se snažíme dosáhnout nejlepšího výsledku na motobrzdě, který simuluje skutečný provoz motocyklu.
Ladění motorů je téma na obsáhlou publikaci. Informace na těchto stránkách jsou orientačním pohledem na danou tématiku.
Sériové motocykly jsou většinou univerzální, a jako takové musí plnit bezproblémově svoji práci. Navíc platí svou daň stále přísnějším hlukovým a emisním limitům a také technologickým možnostem sériové výroby, ve které je manuální práce neúměrně drahá. K tomu navýsost důležitým požadavkem na ně je dlouhá životnost, která např. při stavění okruhových motorů není podstatná. To společně otevírá prostor pro ladění neboli tuning.to stránkách jsou orientačním pohledem na danou tématiku.
Cílem ladění je přizpůsobit vlastnosti motocyklu konkrétnímu účelu použití a konkrétním potřebám a přáním majitele, a sladit vše v harmonicky fungující celek. To je možné učinit v oblasti výkonu motoru a/nebo výkonnosti motocyklu jako celku. Nesmíme však zapomenout, že čím více posílíme jednu vlastnost, tím více oslabíme vlastnost protilehlou. Vždy jde o kompromis a nelze mít vše. Nelze mít daný motor s extrémním špičkovým výkonem a zároveň s brutálním nízkým otáčkovým pásmem.
Ladění je navíc nutné uvažovat maximálně komplexně, neboť zásah do jednotlivého místa zájmu ovlivní vše kolem, protože se vším kolem také souvisí.
Orchestr nebude výjimečný, když bude výjimečný jeden hudebník a ostatní, včetně dirigenta, budou průměrní. Důležitá je harmonická souhra všech částí jak v rámci sání, samotného motoru a výfuku, tak v rámci hmotnosti, převodů a podvozku celého motocyklu a jeho pilota.
1. Výkon
je záležitostí motoru. Aby motor podal žádaný výkon, musí, kromě mnoha dalších věcí, správně dýchat. Hluboký nádech a pokud možno rychlý a hlavně kompletní výdech. Celá věda je v maximálním možném naplnění válce čerstvou homogenní směsí požadovaného složení během sacího cyklu, jejím zapálení ve správný okamžik, účinném shoření a úplném odsátí výfukových plynů během výfukového cyklu. To vše při maximálním možném omezení ztrát.
2. Výkonnost
je záležitostí výkonu motoru, hmotnosti stroje, jeho převodů a vlastností podvozku. Motocykl nebude výkonný, pokud bude jeho motor dávat špičkový výkon ve vyšších otáčkách, než bude díky hmotnosti a/nebo převodům a odporu vzduchu možné na nejvyšší převodový stupeň dosáhnout. Stejně tak nebude výkonný motocykl s husí kůží nahánějícím zuřivým motorem zasazeným do podvozku a rukou pilota, které ho nebudou umět udržet v požadovaném směru.
Místa zájmu ladičů čtyřtaktů:
MOTOR
Hlava válce
není způsob, jak získat vysoký výkon, jestliže nebude hlavou efektivně proudit směs a jestliže nebude směs efektivně spalována. Snahou tedy je co nejvíce zlepšit proudění sacím kanálem a omezit ztráty proudění a nežádoucí turbulence. A naopak podpořit víření směsi ve spalovací komoře, což přispěje k lepší homogenizaci směsi a účinnému spalování. Podobnou péči je potřeba věnovat výfukovému kanálu.
POZOR: velké sací kanály sice zlepší proudění směsi ve vysokých otáčkách, ale dozajista povedou ke ztrátě výkonu v nižších otáčkových pásmech.
V zájmu zlepšení proudění a tepelné stability se dále můžeme věnovat velikosti a tvaru ventilů. Snahu ušetřit hmotnost budeme soustředit na změnu materiálu ventilů a podložek ventilových pružin, a nezbytnou pozornost věnujeme také tvrdosti ventilových pružin kvůli schopnosti ventilu sledovat profil vačky.
Klika a pístní skupina
významnou možností úpravy kliky je snížení setrvačných hmot. Setrvačné síly rotačních hmot sice zvyšují vyrovnanost a jemnost chodu motoru, ale jejich snížením zlepšíme výbušnost a rychlost průchodu otáčkovým pásmem. O tu jemnost ale částečně přijdeme. Setrvačné síly posuvných hmot nezlepšují nic a čím budou nižší, tím lépe.
Dalším požíračem výkonu jsou vibrace. Z toho vyplývá snaha co nejjemnějším vyvážením klikového mechanismu omezit vibrace na minimum, a to vyvážením jak rotačních, tak posuvných setrvačných sil a jejich momentů. Zlepšit vyvážení lze jak u neupravené, tak u upravené kliky. Vyvážení setrvačných sil a momentů je podle konstrukce motoru běžně provedeno uspořádáním a počtem válců a tomu odpovídajícím zalomením kliky, protizávažím na klice a vyvažovacími hřídeli. Konstrukční uspořádání je nám dané, takže naši péči věnujeme protizávažím, a pokud v našem motoru pracují, i vyvažovacím hřídelím.
Potřeba dovyvážit účinky posuvných setrvačných sil a jejich momentů souvisí např. s výměnou originálních pístů za tuningové. Materiály těchto pístů jsou díky technologii výroby pevnější a písty mohou být tedy lehčí. To pochopitelně rozhodí vyvážení klikového mechanismu. Naproti tomu, pokud osazujeme závodní ojnice (Carrillo), dostaneme vždy vyšší pevnost a spolehlivost, ale ne vždy i nižší hmotnost.
Co se ještě týká výměny pístů, je zde možnost osadit tzv. kompresní písty (WISECO) zvyšující kompresní poměr motoru. Obvyklou metodou jak zvýšit výkon motoru je také převrtání válce na větší průměr a/nebo úprava čepů klikové hřídele pro větší zdvih. Zvýšením objemu motoru posílíme výkonovou křivku ve všech pásmech.
Vačka a časování rozvodu
naproti tomu, co si mnozí myslí, vačka není samospasitelná. Rozhodně by neměla být tím prvním, na co se v honbě po výkonu budeme soustředit. Lepší bude nechat to až po úpravě ostatních částí motoru, celého sacího traktu a výfukového potrubí.
Změna profilu vačky vede ke změně zdvihu a rychlosti otevírání ventilu a tudíž ke změně namáhání celého rozvodového mechanismu. Navíc ostřejší profil vačky (vyšší dynamika pohybu ventilu) musí být kvůli omezení tzv. plavání ventilu kompenzován silnějšími ventilovými pružinami, což do rozvodů vnese další síly. S tím je nutno počítat zvlášť pokud nestavíme motor na jedno závodní odpoledne, po kterém nejvíce namáhané součásti vyměníme za nové.
Kromě vačky má na okamžik otevření a zavření ventilu vliv samotné nastavení rozvodů. Součet výrobních tolerancí vede k tomu, že odchylky deklarovaného a skutečného časování jsou v řádu stupňů a pouhé napravení těchto škod přináší své ovoce v podobě dalších rozřehtaných poníků.
V podstatě stejnou metodou můžeme změnit časování dané vačky. Podle toho, kterým směrem, vzhledem k rotaci kliky, časování posouváme, hovoříme buď o uspíšení nebo o zpoždění vačky. Uspíšením vačky posílíme výkon dole, zatímco zpožděním vačky posílíme výkon ve vršku. U jednovačkových rozvodů takto posouváme časování sání i výfuku společně, u dvouvačkových rozvodů máme možnost měnit časování sání i výfuku nezávisle na sobě.
SÁNÍ
Zde budeme vycházet z toho, že menší odpor sání povede k účinnějšímu naplnění válce. Odpor sacího potrubí ovlivňuje jeho délka a průměr. S rostoucím průměrem odpor klesá, s rostoucí délkou odpor narůstá. Pro opravdu účinné naplnění válce ovšem potřebujeme dostatečnou rychlost proudění v sání. I plyn má svou setrvačnost a bude větší problém rozpohybovat větší objem vzduchu při malých otáčkách a malé rychlosti pístu.
Příliš velké sací potrubí tedy zabije výkon v nízkých otáčkách. Naopak malé potrubí omezí proudění při vyšších rychlostech pístu. Úkolem tedy opět bude nalézt vhodný kompromis.
Airbox a vzduchový filtr
dobrým řešením tady bude větší objem airboxu s větší plochou vstupu pro vzduch a/nebo osazení propustnějších vzduchových filtrů (K&N; Pipercross), které se shodnou nebo větší filtrační schopností poskytují až o 40% lepší proudění než běžné filtry. Pro posun špičky výkonové křivky zde můžeme laborovat s délkou sacího hrdla uvnitř airboxu.
Veškeré otvory pro vstup vzduchu musí mít správný tvar pro omezení turbulentního proudění.
Po každém zásahu do airboxu a/nebo vzduchového filtru je doporučeno zkontrolovat a případně upravit nastavení karburátoru nebo vstřikování kvůli dodržení správné bohatosti směsi. Hrozí zde totiž spalování za zvýšených teplot a tedy i nebezpečí propálení pístů nebo ventilů.
Karburátor
Nahrazením rovnotlakých karburátorů sportovními karburátory s plochým šoupátkem a akcelerační pumpičkou, dostaneme spontánnější reakci motoru na pohyb plynové rukojeti, lepší výkonovou křivku díky lepšímu proudění skrz karburátor a maximální možnost ladění směsi jak změnou velikosti volnoběžné, hlavní a jehlové trysky, tak změnou tvaru jehly šoupátka. Plný sortiment nabízí značka Mikuni.
Pro ladění bohatosti směsi karburátorů v případě nedostupnosti motorové brzdy je vhodné použít jednoduché měřidlo firmy Dynojet, které spolu s dočasně osazenou lambda sondou odhalí, kdy je nastavení správné.
Vstřikování
U vstřikování platí stejné fyzikální zákony jako u karburátorů. Rozdíl je vlastně jen ve způsobu dávkování paliva. Zatímco karburátor využívá rozdílu tlaků v sacím traktu a v plovákové komoře, je u vstřikování množství paliva vstříknutého do proudu vzduchu určeno dobou otevření neboli šířkou pulsu vstřikovací trysky. To má na starosti elektronická řídící jednotka ECU, která k tomu potřebuje informace z mnoha čidel.
Aby bylo možné změnit množství paliva vstříknutého vstřikovačem je nutné mít programovatelnou řídící jednotku (Dynojet Power Commander). S příslušným programovým vybavením lze do jednotky nahrát již existující palivovou mapu nebo při testování na motorové brzdě vytvořit palivovou mapu vlastní.
VÝFUK
Výfukové svody a jejich kolektory
Výfukový svod je pokračováním výfukového kanálu a každá dobře napojená trubka s dobře provedenými ohyby vykoná u běžného cestovního motoru dobrou službu.
Cílem ladění výfukového potrubí je využít hybné síly a setrvačnosti pohybujících se výfukových plynů a jimi vytvořeného podtlaku po zavření výfukového ventilu k dokonalému odsátí výfukových plynů z válce při dalším otevření výfukového ventilu a zároveň napomoci čerstvé směsi lépe naplnit válec při překrytí neboli střihu ventilů. Tento podtlak potřebujeme využít převážně ve vysokých otáčkách, kdy na vyprázdnění a znovu naplnění válce zbývá málo času. Vhodně umístěným a konstrukčně správným kolektorem jednotlivých trubek pak můžeme vzájemně pozitivně ovlivnit vyplachování jednotlivých válců, kdy podtlak v potrubí jednoho válce pomáhá vypláchnout válec jiný.
Pro výfuk čtyřválce existují dvě základní konfigurace výfukových trubek a sice 4-1 (4 primární trubky a 1 koncová) a 4-2-1 (4 primární, 2 sekundární a 1 koncová). Konstrukce 4-1 využívá hybné síly k posílení špičky výkonu, zatímco systém 4-2-1 posílí výkon ve středním pásmu s částečným poklesem v max. výkonu.
Pokud začneme laborovat s průměrem a délkou primárních, sekundárních a koncových trubek, dostáváme se do oblasti tzv. pulzního ladění. To využívá pozitivních a negativních tlakových vln šířících se potrubím rychlostmi blížícími se rychlostem zvuku. Pozitivní tlakovou vlnu vytvoří vytrysknutí počáteční náplně spálených plynů do výfuku. Jakmile tato tlaková vlna dorazí na konec potrubí, vytvoří v potrubí negativní (podtlakovou) vlnu, která se vrací potrubím k výfukovému ventilu. Cílem plsního ladění je, aby tato podtlaková vlna dorazila do válce právě v okamžiku překrytí ventilů právě v námi požadovaných otáčkách.
Takto je možné přizpůsobit charakteristiku motoru konkrétnímu okruhu.
Koncovky výfuku, tlumiče hluku
cílem koncovky výfuku je snížit hladinu hluku na žádoucí úroveň a zároveň, pokud možno, neomezit proudění výfukových plynů. Konstrukční řešení koncovek výfuků je různé, ale v zájmu hledání výkonu se vlastně dostáváme pouze k tzv. absorpčnímu tlumiči. Ten pro tlumení hluku využívá hluk pohlcující materiál, který vyplňuje prostor mezi vnitřní děrovanou trubkou a vnějším pláštěm tlumiče. Obecně lze říci, že čím větší vrstva, tím lepší tlumení.
Bohužel, s takovýmto typem tlumiče dnes prakticky nelze splnit přísné hlukové homologační limity. Výrobci tuningových koncovek toto obcházejí tzv. „dB killery“ neboli zabijáky decibelů. To jsou většinou ohnuté trubky s malým průměrem, vložené a jednoduše přichycené do zakončení koncovky. Koncovka je homologována s touto vložkou a bez ní by neměla být používána na veřejných komunikacích.
Je nasnadě, jak s tím každý naloží.
Zvláštní místo na trhu tuningových koncovek zaujímá značka Supertrapp. Tyto koncovky využívají unikátní a patentovaný systém pro ladění odporu proudění výfuku. Přidáním nebo ubráním speciálních podložek na výstupní straně koncovky dosáhneme snížení nebo zvýšení odporu proudění a tím posunu výkonové křivky k vyšším nebo nižším otáčkám. Geniálnost tohoto řešení je právě v možnosti přizpůsobení vlastností výfuku vlastnostem celku, což se potvrdilo kdykoli jsem Supertrapp na motocykl osadil.
Systém tlumení hluku je u těchto koncovek rovněž absorpční a k částečné změně hladiny hluku dochází i změnou počtu podložek.
ZAPALOVÁNÍ
Jakmile změníme objemovou účinnost motoru, tedy schopnost motoru nasát v určitém režimu určitý objem palivové směsi, a/nebo kompresní poměr, změníme i rychlost hoření stlačené palivové směsi. Z toho důvodu potřebujeme změnit křivku (v závislosti na otáčkách) nebo mapu (v závislosti na otáčkách a zatížení) předstihu. Správný okamžik zapálení směsi je důležitý jednak z hlediska výkonu a jednak z hlediska nebezpečí poškození motoru.
Výkon ztratíme jak v případě malého, tak v případě velkého předstihu. Poškození motoru hrozí v případě velkého předstihu, kdy tlak hořících plynů působí proti pohybu pístu. Příliš velký předstih také zvyšuje tepelné namáhání motoru a hrozí propálení pístu.
Na našem trhu jsou k dostání laditelné jednotky zapalování od firmy IGNITECH. Jediným správným řešením jak nalézt svou nejvhodnější křivku nebo mapu zapalování je testování na motorové brzdě
