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
Szí­vószelepekKipufogószelep
íœlék belső átmérője (mm)28,523,5
íœlék külső átmérője (mm)29,7525
Csatorna belső átmérője (mm)2622,5
Szelepszárátmérő (mm)4,54,5
íœlék szöge (fok)4545

 

 

A szí­vószelep esetén lényeges, hogy a tömí­tő élszalagja átmenettel kapcsolódjon a szelep hátoldalához. így 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: íramlásmérő 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. így 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