Strojenie silnika - Engine tuning

Sprzęt do testowania silników w stylu vintage, który może testować czas zapłonu, czas przerwy zapłonu, podciśnienie w kolektorze i emisje spalin

Strojenie silnika to regulacja lub modyfikacja silnika spalinowego lub jednostki sterującej silnika (ECU) w celu uzyskania optymalnych osiągów i zwiększenia mocy wyjściowej, oszczędności lub trwałości silnika. Cele te mogą się wzajemnie wykluczać; silnik może zostać odstrojony pod względem mocy wyjściowej w zamian za lepszą ekonomię lub dłuższą żywotność silnika ze względu na mniejsze naprężenia elementów silnika.

Tuning może obejmować szeroką gamę regulacji i modyfikacji, takich jak rutynowe dostosowywanie gaźnika i układu zapłonowego do znaczących remontów silnika. Dostrajanie wydajności silnika może obejmować zmianę niektórych decyzji projektowych podjętych podczas opracowywania silnika.

Ustawianie prędkości biegu jałowego, stosunku powietrza do paliwa , balansu gaźnika, przerw między świecami zapłonowymi i dystrybutorami oraz czasu zapłonu były regularnymi czynnościami konserwacyjnymi dla starszych silników i są ostatnimi, ale niezbędnymi krokami w konfiguracji silnika wyścigowego. W nowoczesnych silnikach wyposażonych w elektroniczny zapłon i wtrysk paliwa niektóre lub wszystkie z tych zadań są zautomatyzowane, ale nadal wymagają okresowej kalibracji.

Strojenie silnika

Termin „regulacja” zwykle oznacza rutynowe serwisowanie silnika w celu spełnienia specyfikacji producenta. Potrzebne są okresowe regulacje zgodnie z zaleceniami producenta, aby zapewnić oczekiwaną pracę pojazdu. Nowoczesne silniki samochodowe zazwyczaj wymagają niewielkiej liczby tuningów w ciągu około 250 000 kilometrów (160000 mil) lub 10 lat. Można to przypisać usprawnieniom w procesie produkcyjnym, w którym niedoskonałości i błędy redukowane przez automatyzację komputerową oraz znacznej poprawie jakości materiałów eksploatacyjnych takich jak dostępność syntetycznego oleju silnikowego .

Ulepszenia mogą obejmować:

• Regulacja obrotów biegu jałowego gaźnika i mieszanki paliwowo-powietrznej ,
• Kontroli i ewentualnej wymiany części składowych systemu zapłonu jak świece zapłonowe , opornik punktów, rozdzielacza nasadki i dystrybutor wirnika ,
• Wymiana filtra powietrza i innych filtrów,
• Inspekcja kontroli emisji ,
• Regulacja Valvetrain .

Termin „ włoski tuning ” oznacza prowadzenie samochodu wyczynowego, takiego jak Ferrari , przez mechaników kończących tuning w celu wypalenia nagromadzonego węgla.

Strojenie chipów

Nowoczesne silniki są wyposażone w system zarządzania silnikiem (EMS)/jednostkę sterowania silnikiem (ECU), które można dostosować do różnych ustawień, zapewniając różne poziomy wydajności. Producenci często produkują kilka silników, które są używane w szerszej gamie modeli i platform. Pozwala to producentom sprzedawać samochody na różnych rynkach z różnymi przepisami bez konieczności wydawania pieniędzy na opracowywanie i projektowanie różnych silników, aby pasowały do ​​tych przepisów. Dzięki temu jeden silnik dostosowany do potrzeb konkretnego nabywcy może być używany przez kilka marek.

Ponowne mapowanie

Remapping to najprostsza forma strojenia silnika pierwszego etapu; jest wykonywany głównie w pojazdach z turbodoładowaniem, wyposażonych w nowoczesną jednostkę sterującą silnika (ECU). Prawie wszystkie nowoczesne pojazdy mają ECU, głównie dostarczane przez Bosch lub Delphi Technologies . ECU ma oprogramowanie układowe, które kontroluje różne parametry, pod którymi pracuje silnik. Parametry te obejmują osiągnięcie odpowiedniej równowagi między zużyciem paliwa, mocą, momentem obrotowym, emisją paliwa, niezawodnością i interwałami serwisowymi. W dążeniu do tej równowagi wiele fabrycznych oprogramowania układowego nie traktuje priorytetowo mocy ani momentu obrotowego, co oznacza, że ​​możliwe jest zwiększenie wydajności silnika poprzez ponowne mapowanie ECU.

Wielu producentów buduje jeden silnik i używa kilku wersji oprogramowania, zwanych mapami, aby osiągnąć różne poziomy mocy, aby odróżnić pojazdy, które zasadniczo mają identyczny silnik. Daje to użytkownikom możliwość odblokowania większej mocy silnika po kilku zmianach w oprogramowaniu fabrycznym poprzez odczytanie i edycję fabrycznego oprogramowania układowego z ECU za pomocą specjalistycznych narzędzi podłączonych do portu diagnostyki pokładowej (OBD). Narzędzia można podłączyć do portu OBD w dowolnym samochodzie, aby odczytać plik fabryczny zapisany w ECU. Dostępne jest oprogramowanie do odczytu określonych typów plików fabrycznych.

Parametry plików fabrycznych, takie jak wtrysk paliwa, ciśnienie doładowania, ciśnienie szyny, ciśnienie pompy paliwa i czas zapłonu, są dostosowane do bezpiecznych limitów ustalonych przez eksperta, aby odblokowane osiągi nie zagrażały bezpiecznemu poziomowi niezawodności, zużycia paliwa i emisje. Mapa może być dostosowana do użytku w mieście, do wydajności na torze lub do ogólnej mapy dającej moc w całym paśmie w sposób liniowy. Po dostosowaniu edytowany plik jest zapisywany z powrotem do ECU za pomocą tych samych narzędzi, które zostały użyte do wstępnego odczytu, po czym silnik jest testowany pod kątem wydajności, poziomu zadymienia i wszelkich problemów. Dostrajanie odbywa się na podstawie informacji zwrotnych, dzięki czemu uzyskuje się lepszy i bardziej wydajny silnik.

Zmiana mapowania może zwiększyć temperaturę spalin .

Podnoszenie wydajności

Strojenie wydajności to tuning silnika do sportów motorowych . Wiele takich samochodów może nigdy nie konkurować, ale konstruuje się je do jazdy pokazowej lub rekreacyjnej. W tym kontekście moc wyjściowa, moment obrotowy i szybkość reakcji silnika mają pierwszorzędne znaczenie, ale ważna jest również niezawodność i oszczędność paliwa. W wyścigach silnik musi być wystarczająco mocny, aby wytrzymać dodatkowe obciążenia, a samochód musi przewozić wystarczającą ilość paliwa, więc często jest znacznie mocniejszy i ma lepsze osiągi niż masowo produkowane konstrukcje, na których może być oparty. Biegów , wał napędowy i inne przenoszące obciążenia układu napędowego składniki mogą wymagać modyfikacji, aby wytrzymać obciążenie ze zwiększonej mocy.

Istnieje wiele technik, które można wykorzystać do zwiększenia mocy i/lub wydajności silnika. Można to osiągnąć poprzez modyfikację mieszanki paliwowo-powietrznej wciąganej do silnika, modyfikację statycznego lub dynamicznego stopnia sprężania silnika, modyfikację stosowanego paliwa (np. wyższą liczbę oktanową , różne rodzaje paliwa lub skład chemiczny), wtrysk wody lub metanolu, modyfikację czas i czas trwania zdarzeń zapłonowych oraz sprężanie powietrza wlotowego. Mierniki stosunku powietrza do paliwa służą do dokładnego pomiaru ilości paliwa w mieszance. Masa paliwa wpłynie na osiągi samochodu, więc oszczędność paliwa (a więc efektywność) jest przewagą konkurencyjną.

Sposoby na zwiększenie mocy obejmują:

• Zwiększenie pojemności skokowej silnika jedną lub obiema metodami: „ wytaczanie ” – zwiększenie średnicy cylindrów i tłoków lub „głaskanie” – za pomocą wału korbowego o większym skoku .
• Korzystanie z większych lub wielu gaźników w celu stworzenia bardziej kontrolowanej mieszanki paliwowo-powietrznej do spalania i płynniejszego wprowadzenia jej do silnika. W nowoczesnych silnikach częściej stosuje się wtrysk paliwa i może być modyfikowany w podobny sposób.
• Zwiększenie rozmiaru zaworów grzybkowych w silniku, zmniejszając tym samym ograniczenie drogi mieszanki paliwowo-powietrznej wchodzącej do cylindra i opuszczających go spalin. Stosowanie wielu zaworów na cylinder daje ten sam efekt, chociaż często trudniej jest zamontować kilka małych zaworów niż większe, pojedyncze zawory ze względu na wymagany mechanizm zaworowy . Może być również trudno znaleźć miejsce na jeden duży zawór na wlocie i duży zawór po stronie wylotu, a czasami zamontowano duży zawór wylotowy i dwa mniejsze zawory wlotowe.
• Zastosowanie większych, gładszych, mniej skręconych kolektorów dolotowych i wydechowych pomaga utrzymać prędkość gazów. Otwory w głowicy cylindrów można powiększyć i wygładzić, aby dopasować. Nazywa się to otworem głowicy cylindra . Rozdzielacze z ostrymi zakrętami wymuszają rozdzielanie mieszanki paliwowo-powietrznej przy dużych prędkościach, ponieważ paliwo jest gęstsze niż powietrze.
• Większy otwór może rozciągać się przez układ wydechowy z rurami o dużej średnicy i tłumikami o niskim ciśnieniu wstecznym , a także przez układ dolotowy ze skrzynkami powietrznymi o większej średnicy i wysokowydajnymi filtrami powietrza o dużym przepływie . Modyfikacje tłumika zmienią dźwięk silnika, zwykle zwiększając jego głośność.
• Zwiększenie wysokości otwarcia zaworu (winda) zmieniając profile krzywek na wałku rozrządu lub dźwigni wskaźnika (winda) z rockers zaworu w górnym zaworem (OHV (silników) lub popychaczy w górze krzywka (OHC) silników.
• Optymalizacja rozrządu zaworów w celu poprawy wydajności spalania; zwykle zwiększa to moc w jednym zakresie obrotów roboczych kosztem jej zmniejszenia w innych. Można to zwykle osiągnąć, montując wałek rozrządu o innym profilu.
• Podniesienie stopnia sprężania poprzez zmniejszenie rozmiaru komory spalania, co powoduje bardziej efektywne wykorzystanie wytworzonego ciśnienia w cylindrze i prowadzi do szybszego spalania paliwa poprzez zastosowanie tłoków o większej wysokości sprężania lub cieńszych uszczelek głowicy lub użycie frezarki do „golenia " głowica cylindra . Wysoki stopień sprężania może powodować stukanie silnika, jeśli nie stosuje się paliw wysokooktanowych .
• Indukcja wymuszona ; dodanie turbosprężarki lub doładowania . Mieszanka paliwowo-powietrzna wchodząca do cylindrów jest zwiększana poprzez sprężanie powietrza. Dalsze korzyści można osiągnąć poprzez chłodzenie sprężonego powietrza wlotowego (sprężenie powietrza sprawia, że ​​jest ono cieplejsze) za pomocą intercoolera powietrze-powietrze lub powietrze-woda .
• Stosowanie paliwa o wyższej zawartości energii oraz dodanie utleniacza, takiego jak podtlenek azotu .
• Stosowanie paliwa o lepszych właściwościach tłumienia spalania stukowego (paliwo wyścigowe, E85, metanol, alkohol) w celu zwiększenia wyprzedzenia czasu.
• Zmniejszenie strat tarcia poprzez obróbkę ruchomych części z niższymi tolerancjami niż byłoby to dopuszczalne w produkcji lub poprzez wymianę części. Odbywa się to w silnikach górnozaworowych poprzez zastąpienie produkcyjnych wahaczy zamiennikami zawierającymi łożyska wałeczkowe w wałku stykającym się z trzpieniem zaworu.
• Zmniejszenie masy wirującej składającej się z wału korbowego , korbowodów , tłoków i koła zamachowego, aby poprawić reakcję przepustnicy dzięki mniejszej bezwładności obrotowej i zmniejszyć masę pojazdu dzięki zastosowaniu części wykonanych ze stopu zamiast stali.
• Zmiana charakterystyki strojenia elektronicznie przez zmianę firmware z EMS . To dostrajanie chipów często działa, ponieważ nowoczesne silniki są projektowane tak, aby wytwarzać większą moc niż jest to wymagane, która jest następnie redukowana przez EMS, aby silnik działał płynnie w szerszym zakresie obrotów przy niskiej emisji. Nazywa się to detuningiem i zapewnia trwałe silniki oraz możliwość późniejszego zwiększenia mocy wyjściowej w modelach po liftingu. Ostatnio emisje odegrały dużą rolę w rozstrojeniu, a silniki często są rozstrajane w celu wytworzenia określonej emisji dwutlenku węgla ze względów podatkowych.
• Obniżenie temperatury pod maską, aby obniżyć temperaturę wlotu silnika, a tym samym zwiększyć moc. Często odbywa się to poprzez zainstalowanie izolacji termicznej – zwykle osłony termicznej, powłoki bariery termicznej lub innego rodzaju zarządzania ciepłem spalin  – na kolektorze wydechowym lub wokół niego. Zapewnia to odprowadzanie większej ilości ciepła z obszaru pod maską.
• Zmiana lokalizacji wlotu powietrza, odsunięcie go od układu wydechowego i chłodnicy w celu obniżenia temperatury wlotu. Wlot może zostać przeniesiony do obszarów o wyższym ciśnieniu powietrza ze względu na efekty aerodynamiczne , co skutkuje efektami podobnymi do wymuszonej indukcji .

Wybór modyfikacji zależy od pożądanego stopnia poprawy osiągów, budżetu i charakterystyki modyfikowanego silnika. Ulepszenia układu dolotowego, wydechowego i chipa są zwykle jednymi z pierwszych dokonanych modyfikacji, ponieważ są najtańsze i wprowadzają dość ogólne ulepszenia. Na przykład zmiana wałka rozrządu wymaga kompromisu między płynnością pracy przy niskich prędkościach obrotowych silnika a poprawą przy wysokich prędkościach obrotowych silnika.

Definicje

Wyremontować

Silnik po przeglądzie to taki, który został wyjęty, rozmontowany, oczyszczony, sprawdzony, naprawiony w razie potrzeby i przetestowany zgodnie z procedurami zatwierdzonymi w instrukcji obsługi fabrycznej . Procedura zazwyczaj obejmuje honowanie , nowe pierścienie tłokowe , łożyska , uszczelki i uszczelnienia olejowe. Silnik może zostać wyremontowany do „nowych limitów” lub „limitów serwisowych” lub kombinacji tych dwóch przy użyciu używanych części, nowych części producenta oryginalnego sprzętu (OEM) lub nowych części zamiennych. Zachowana jest poprzednia historia eksploatacji silnika i jest ona zwracana z zerową liczbą godzin od czasu remontu kapitalnego.

Producenci części na rynku wtórnym są często dostawcami części OEM dla głównych producentów silników.

„Remont górny” polega na wymianie elementów wewnątrz głowicy cylindrów bez wyjmowania silnika z pojazdu, takich jak wymiana zaworów i wahaczy. Może obejmować „ zadanie zaworu ”. „Remont kapitalny” obejmuje cały zespół silnika, który wymaga wyjęcia silnika z pojazdu i przeniesienia go na stanowisko silnika. Remont kapitalny kosztuje więcej niż remont kapitalny.

„Nowe limity” to pasowania i tolerancje zatwierdzone w fabrycznej instrukcji obsługi, zgodnie z którymi produkowany jest nowy silnik. Można to osiągnąć stosując „standardowe” lub zatwierdzone „niewymiarowe” i „nadwymiarowe” tolerancje. „Ograniczenia serwisowe” to dopuszczalne pasowania zużycia i tolerancje w fabrycznej instrukcji serwisowej, które mogą ulec pogorszeniu w przypadku nowej części objętej limitami i nadal być użytecznym komponentem. Można to również osiągnąć stosując „standardowe” i zatwierdzone „niewymiarowe” i „nadwymiarowe” tolerancje.

Regenerowany

Regeneracja oznacza silnik zmontowany zgodnie ze specyfikacjami fabrycznymi. Nabywca może czasami uznać to za używane całkowicie nowe części, ale nie zawsze tak jest. Przynajmniej blok cylindrów zostanie użyty. Wysokiej jakości przebudowy często obejmują montaż nowych tłoków oraz wiercenie liniowe otworów wału korbowego i wałka rozrządu. Silniki regenerowane to silniki, które uległy uszkodzeniu, są wysyłane do warsztatów mechanicznych w celu regeneracji według specyfikacji producenta. Silniki regenerowane są często nazywane silnikami Reman.

Projektowanie

Blueprinting e środki silnika zbudować go do dokładnej specyfikacji projektowych, granice i tolerancje utworzone przez inżynierów OEM lub innych użytkowników, takich jak wyścigi o wysokiej wydajności lub ciężkich urządzeń przemysłowych.

Ponieważ niewielu jest w stanie faktycznie opracować projekt i ze względu na motywację pieniężną polegającą na twierdzeniu, że ktoś wykonał pracę, wiele osób uwierzyło, że projektowanie oznacza jedynie, że wszystkie specyfikacje są podwójnie sprawdzane. Poważne wysiłki w zakresie projektowania skutkują lepszymi niż fabryczne tolerancje, prawdopodobnie z niestandardowymi specyfikacjami odpowiednimi dla zastosowania. Wspólne cele obejmują regenerację silnika w celu osiągnięcia mocy znamionowej zgodnie z projektem producenta i przebudowę silnika, aby uzyskać większą moc z danego projektu, niż jest to zamierzone. Zaprojektowane komponenty pozwalają na dokładniejsze wyważenie części posuwisto-zwrotnych i zespołów obrotowych, dzięki czemu mniej mocy jest tracone z powodu nadmiernych wibracji silnika i innych niesprawności mechanicznych.

Najlepiej byłoby, gdyby projekt był wykonywany na elementach usuniętych z linii produkcyjnej przed normalnym wyważaniem i wykańczaniem. Jeśli gotowe komponenty są projektowane, istnieje ryzyko, że dalsze usuwanie materiału je osłabi. Zmniejszenie ciężaru komponentów jest generalnie zaletą, pod warunkiem, że zachowana jest równowaga i odpowiednia wytrzymałość, a bardziej precyzyjna obróbka zazwyczaj wzmacnia część poprzez usuwanie punktów naprężeń. W wielu przypadkach tunery wydajności są w stanie pracować z gotowymi komponentami.

Historia

Tester zapłonu „Igniscope”, bez tuby wyświetlacza i obudowy zewnętrznej.

Strojenie silników narodziło się wraz z rozwojem wczesnych samochodów wyścigowych i powojennym ruchem hot-rod .

Narzędzia

Elektroniczny tester zapłonu „Igniscope” został wyprodukowany przez English Electric w latach 40. XX wieku, pierwotnie jako „typ UED” do użytku wojskowego podczas II wojny światowej . Powojenna wersja, elektroniczny tester zapłonu typu ZWA, reklamowana była jako „pierwsza w swoim rodzaju, wykorzystująca całkowicie nową technikę”.

W Igniskopie zastosowano lampę katodową , dając całkowicie wizualną metodę diagnozy. Został wynaleziony przez D. Napier & Son , spółkę zależną English Electric. Igniscope był w stanie zdiagnozować ukryte i rzeczywiste usterki w układach zapłonowych cewki i magneto , w tym słabe połączenie zasilania akumulatora, problemy z punktami i kondensatorem, awarię dystrybutora i przerwę między świecami zapłonowymi. Jedną z funkcji było sterowanie „ładowaniem”, które sprawiało, że ukryte błędy były bardziej widoczne.

Instrukcja UED zawiera kolejność zapłonu świec zapłonowych czołgów i samochodów używanych przez brytyjskie siły zbrojne.

Zobacz też

Bibliografia