Na prejšnjo stran

Izdelava posamičnih loput plina (ITBs)

Pika na i predelavi motorja.

 

V veliko motošportih lahko opazimo, da vozila nimajo običajnega sesalnega sistema, temveč nekakšne trobente, nameščene na vsak sesalni kanal posebej. To so t.i. posamične lopute plina oziroma ‘trobentice’ (ang. individual throttle bodies). Sprašujete se, čemu služijo, oziroma kakšna je njihova prednost pred običajnimi sesalnimi sistemi. Razlika je v tem, da ta sistem ne vsebuje skupne komore, temveč ima direkten vod zraka za vsak valj posebej. Tako za razliko od navadnega sistema, ki ima pred komoro eno samo loputo plina, ta vsebuje na vsakem vodu svojo loputo. S tem ima 4-valjni motor 4 lopute plina.

Prednost ‘trobentic’ je v boljši odzivnosti ter moči motorja v povezavi z športnimi odmičnimi gredmi in samo predelavo motorja. S prav dimenzioniranim sistemom tako motor dobi optimalno količino zraka in goriva. Zanimiva je tudi cena. Cena posamičnih loput plina se namreč giblje med 250 in 600 tisoč tolarji, kar je tudi razlog, da se tako malo ljudi odloči za nakup. Iztržiti je namreč mogoče le nekje do 25  konjskih moči s seveda predelavo celotnega motorja, kar je za tak denar zelo malo. Tako kot vsako stvar se tudi posamične lopute plina da narediti dosti ceneje.

Večina agregatov motociklov danes uporablja posamične lopute plina. Tako se je ljudem kmalu porodila ideja, da bi te lopute predelala in namestila na agregate drugih vozil. Vendar zadeva ni tako enostavna kot se zdi na prvi pogled.

Da bi bil sistem kompatibilen z vašim agregatom je potrebno narediti nov kolektor, oziroma  nove vode zraka v glavo motorja. Potrebne so tudi trobentice (ang. velocity stacks), deli za loputami v obliki trobent, skozi katere v sistem doteka zrak, saj jih agregati motociklov ponavadi nimajo, ker imajo namesto njih nameščeno škatlo s filtrom. Tako iz agregata motocikla dobimo le lopute, vse ostalo je potrebno izdelati na novo.

Težava je tudi v računalniku, ki krmili vbrizg goriva. Ker posamične lopute ne vsebujejo skupnega voda zraka (komore), v našem primeru ne moremo uporabljati MAF (ang. Mass Air Flow) senzorja, kateri razbere, koliko zraka prihaja v motor, in te podatke pošlje računalniku, kateri jih obdela in oskrbi sistem z zadostno količino goriva. Prav tako se izkaže, da postane MAP (ang. Manifold Absolute Pressure) senzor neuporaben. Tudi preko tega senzorja računalnik zaznava, koliko zraka vsesava motor, le da te podatke razbere iz pritiska, ki je nastal v sesalnem kolekotrju. Rešitev tega problema je samostojen računalnik (stand alone fuel management) ali pa t.i. čipanje prvotnega računalnika, kjer, če je seveda to omogočeno, se izklopi MAF oziroma MAP senzor, in se namesto pretoka zraka odčitava pozicija oziroma odprtje loput. Več o tem kasneje.

Kako določiti velikost loput, ki jih boste namestili na vaš agregat? Eden od načinov je, da izračunate površino sesalnih kanalov originalnega sesalnega kolektorja. S pomočjo enačbe za površino kroga lahko izrazite polmer oziroma premer kroga (lopute imajo obliko kroga), ki zadostuje enaki površini sesalnega kanala. Vendar, na velikost kanalov oziroma loput vplivajo različni dejavniki, od vrtljajev motorja do pozicije samih loput in vbrizgalnih šob. Teoretični premeri loput so podani v spodnji tabeli:

 

Za motor z 9000 vrtljaji in 120mm oddaljenimi loputami od ventilov glave:

 

Število KM (konjskih moči) na valj

Premer loput [mm]

30

30

33

32

39

35

46

38

51

40

56

42

65

45

74

48

80

50

87

52

93

54

 

Z daljšanjem razdalje loput do ventilov se sorazmerno povečuje tudi velikost loput.

Poleg velikosti loput pa je potrebna tudi prava dolžina. Dolžina celotnega sistema, od ventilov v glavi do konca trobentic naj bi v grobem za motor, ki se vrti z 9000 vrtljaji na minuto znašala 350mm in je sorazmerna z obrati motorja. Naprimer, za motor s 4500 vrtljaji dolžina znaša 700mm. Pravo dolžino sistema in premer loput pa se, zaradi velikega vpliva več faktorjev motorja, lahko določi le s preizkušanjem.

Pozicija loput oziroma oddaljenost loput od ventilov glave močno vpliva na mešanje oziroma uplinjanje goriva z zrakom. S k glavi preblizu nameščenimi loputami se poslabša uplinjanje goriva, s preveč oddaljenimi pa se poslabša odzivnost motorja. Višji kot so obrati motorja, bolj naj bodo oddaljene lopute. Za motor s 7 do 9000 vrtljaji so lopute minimalno oddaljene od ventilov glave nekje 200mm.

Pomembna je tudi postavitev injektorjev (vbrizgalnih šob). Višji kot so vrtljaji, bolj oddaljeni naj bodo injektorji od ventilov glave motorja, saj je le tako dovolj časa, da se gorivo dobro uplini, preden vstopi v valj. Za tovarniške avtomobile je značilno, da imajo zaradi nižjih vrtljajev, ekonomičnosti ter nizkih emisij  plinov postavljene injektorje na koncu sesalnega kolektorja oziroma postavljene tako, da razpršujejo gorivo direktno v valje. Pri motorjih, ki se vrtijo zelo visoko, nad 11000 obrati, naprimer v Formuli 1, lahko opazimo, da imajo ti motorji injektorje nameščene izven sistema, nad trobenticami. V primeru enega injektorja na valj je optimalna pozicija takoj za loputo plina. S tako namestitvijo naj bi dosegli skoraj optimalno uplinjanje pri nizkih in visokih vrtljajih.

Sedaj si s pomočjo zgoraj navedenih podatkov lahko izdelate načrt, kakšnih dimenzij bo vaš sesalni sistem.

Motocikli različnih znamk imajo različne lopute plina. Nekateri, predvsem Suzuki-ji  (GSXR) imajo lopute ločene, tako da se jih da razstaviti narazen. Honde (CBR) imajo po dve loputi v enem kosu, tako se jih lahko ločiti le na sredini. Informacije o sesalnih sistemih motociklov dobite tukaj: SeznamLoput.pdf [119kb]

V našem primeru smo vzeli lopute od Honde CBR 929RR. Površina lopute – metuljčka je malo večja od površine, ki jo pokriva sesalni kanal. Posamezna loputa je tako premera 40mm. Za Hondine lopute smo se odločili zato, ker motocikli znamke Honda uporabljajo enak TPS (ang. Throttle Position Sensor, slo. senzor pozicije lopute plina) kot ga uporabljajo Hondini avtomobili. Prav tako Hondini avtomobilski injektorji pašejo v originalne lokacije na loputah motocikla, in tudi vod goriva paše na injektorje. S tem smo se rešili parih težav. V primeru Suzukijevih loput je malo več dela z montažo drugega TPS senzorja.

Pravilo za optimalno vsesavanje je, da morajo biti sesalni vodi enako dolgi ter ravni. To najlažje dosežemo s Suzukijevimi loputami, saj je moč ločiti vsako loputo, in tako lahko naredimo kanale ravne. V našem primeru pa to ni bilo mogoče, saj sta po dve loputi v kosu. Da pa smo zadostili pogoju o enakih dolžinah, smo ločili lopute na sredini(glej slike). Z malo matematike smo izračunali, pod kakšnim kotom bodo vodi od glave do loput. Za dano odmaknjenost od glave smo izračunalni, da bodo glede na prirobnico na glavi, vodi pod kotom 88°, oziroma bodo imeli 2°naklona.

S cam/cad programom smo narisali prirobnico, ter jo dali lasersko odrezati. Kolektor (izraz kolektor predstavlja vmesni del, ki smo ga morali narediti, kateri povezuje lopute z glavo motorja)  do loput smo naredili iz železa, saj je bilo z njim najmanj težav. Železne cevi, z notranjim premerom okoli 40mm smo nažagali pod kotom 88° na predvidene dolžine ter jih privarili na prirobnico. Še pred tem smo s pomočjo hidravlične stiskalnice cevi na mestu, kjer so privarjene na prirobnico, stisnili v ovalno obliko, saj ima glava ovalne kanale (prav tako prirobnica), in smo s tem naredili prehod iz ovalne na okroglo obliko. Spoj loput s kolektorjem ni predstavljal težav, saj smo poleg loput dobili tudi gumijaste spoje, ki jih lahko vidite na spodnjih slikah. Edino zgornji del vodov smo postružili na pravo dimenzijo, da so sedli v gumen spoj. Na en vod (v našem primeru gre za 1. valj) smo navarili nastavek, nekakšen oddušek, preko katerega bo oskrbovana servo zavora z vakumom. Povedati je namreč treba, da zavora pri avtomobilih deluje s pomočjo vakuma. Ta namreč zmanjša silo, ki je potrebna ob pritisku pedala zavore, da le ta prime. Če servo zavori odklopimo vakum, ob pritisku na pedal, zavore skoraj ne primejo. Prav tako na prirobnici ne smemo pozabiti na vodni kanal, kjer hladilna tekočina preko prirobnice sesalnega kolektorja vstopa v glavo motorja. Pozabiti ne smemo tudi na zajlo za plin. Potrebno je izdelati nosilec, s katerim bomo napeli zajlo.

Sistem posamičnih loput lahko izdelate tudi na kakšen drug način. Nekateri se odločijo, da originalni sesalni kolektor odžagajo takoj za prirobnico oziroma injektorji in potem nanj navarijo vode do loput. Tako lahko uporabljajo tudi originalne lokacije za injektorje, vendar se s tem uniči originalni sesalni kolektor.

Ko smo sistem naredili, na kakršen koli način že, pride na vrsto montaža in z njo povezane težave. Če ste vse naredili tako kot je treba, montaža sistema nebi smela predstavljati težav. Težavo predstavljajo senzorji, ki so bili nameščeni na originalni sesalni kolektor. V našem primeru, Honda CRX Si ’91, D16A9 motor, je bilo na originalni sesalni kolektor nameščenih kar nekaj senzorjev. Večina teh senzorjev deluje na principu tlaka, ki ga je ustvarjal motor v komori kolektorja. Ponavadi je za vsako loputo pri motociklih po vsaj en ‘odduška’, na katera se natakne vakumski cevka s katero je povezan določen senzor. Ker so lopute štiri je ponavadi teh odduškov kar nekaj, v našem primeru šest. Te odduške povežite s senzorji, saj so le-ti nameščeni za loputami v območju podtlaka. V našem primeru je en oddušek povezan na FPR (ang. Fuel Pressure Regulator) oziroma na regulator pritiska goriva, ki je v bistvu ventil in spušča odvečno gorivo nazaj v rezervoar ter s tem vzdržuje pritisk goriva v napeljavi. FPR se nahaja na vodu goriva (ang. fuel rail) za injektorje. Vsaj en oddušek, najbolje pa vsaj štirje naj bodo povezani na MAP senzor, da bo kolikor toliko pravilno deloval. Preostali prosti oddušek pa je v našem primeru preko razdelilcev povezan na EACV (Electronic Air Control Valve), PCV (Positive Crankcase Ventilation) ter še nek drug senzor. Senzor temperature vstopnega zraka ( ang. Intake Air Temperature Sensor) lahko poljubno namestimo nekam pod motorni pokrov. Če imate več senzorjev, kot je povezav, lahko naredite preposto majhno komoro, na katero boste povezali vse vode, na to komoro pa boste povezali tudi vse senzorje.

V primeru izdelave sistema posamičnih loput za avtomobil Hondo s CBR loputami, je potrebno zunanji dve žici od skupaj treh vzporednih, ki pridejo na senzor pozicije loput (TPS), zamenjati med sabo. Lopute motocikla CBR se namreč odpirajo v obratno smer kot loputa pri avtomobilu. 

Sedaj, če je vse narejeno tako kot je treba, kar sicer verjetno ni, lahko prižgete motor. Pri Hondi poglejte, če se vam prižge Check Engine lučka. V primeru da se prižge, pri Hondah letnika 92+ Check Engine lučka utripa, in preko utripanja lahko razberete za katero napako gre. V primeru letnika -91 pa je treba pogledati na računalnik, kjer utripa led dioda. Utripanje vam sporoči, na katerem senzorju je napaka. Probajte jo odpraviti, če se pojavi.

Zaradi drugačnega vakuma oziroma podtlaka, ki ga sedaj berejo senzorji, kateri je lahko za več kot 50% nižji, seveda avto nebo pravilno deloval. Tako je obvezna optimizacija računalnika. Pri Hondah do letnika 92 je zadeva nemogoča, saj uporabljajo pre OBD oziroma OBD0 računalnik, za katerega obstaja samo en program, preko katerega se lahko računalnik optimizira. Ta program pa žal ne podpira optimizacije preko TPS oziroma pozicije loput plina, temveč samo preko MAP senzorja. Ker pa vakuma v primeru posamičnih loput skoraj ni, oziroma se ne spreminja preveč, je optimizacija nemogoča. Tako je potrebna pretvorba na OBD1 računalnik. Te vrste računalnik pa imajo Honde letnika 92-95, pri katerih pa optimizacija ne bi smela predstavljati težav.

Lahko se zgodi, da motor ne bo tekel na mestu. Problem je v prostem teku, oziroma zraku, ki ga motor vsesa pri zaprtih loputah. Vsaka loputa ima svoj čep, oziroma batek, ki ga lahko dvigaš ali spuščaš, in s tem povečaš ali zmanjšaš odprtino, skozi katero motor vsesava zrak mimo lopute. Sedaj pa se vprašajmo, kako motor deluje, ko je na tak način krmiljena vsaka loputa posebej, in tako v vsak valj pride različna količina zraka? Odgovor je preprost. Motor nemirno teče in poskakuje, kar je zelo neugodno za ležaje ročične gredi. Da bi se temu izognili je obvezen nakup štirih analognih mehanskih števcev za podtlak - manometrov, s skalo od 0 do -1 bara, za vsak vod oziroma loputo posebej. Vsak števec povežemo na en oddušek posamezne lopute. Tako lahko spremljamo, kakšen je podtlak v vsakem od vodov, in z zapiranjem in odpiranjem posameznega batka posledično višamo ali nižamo podtlak v vodu. Podtlak nam v bistvu pove, koliko zraka vsesava določen valj. Ponavadi je batek na prvi loputi fiksen, in se ga ne da premikati, oziroma regulirati dostop zraka mimo lopute. Ostale tri pa lahko reguliramo, in nastavimo enake vrednosti podtlaka kot jo ima prvi vod. Ker z regulacijo lahko povečamo dotok zraka v valj, se lahko obrati motorja pri tem spremenijo, posledično pa tudi podtlak v vodih, zato je neprimerno nastavljati podtlak v vodih s samo enim manometrom. Potrebujemo štiri, da lahko vidimo vpliv reguliranja enega voda na ostale. Na tak način se uskladi delovanje loput. Preko povezave pa so vsi štirje batki povezani skupaj, tako da se lahko določi fiksno odprtje vseh štirih batkov naenkrat. S tem reguliramo prosti tek.

Pri izdelavi in montaži posamičnih loput je potrebno biti potrpežljiv. Treba si je vzeti čas in razvozljati nastale probleme. Ker v primeru izdelave posamičnih loput nič ni kompatibilno je lahko nepričakovanih težav veliko. V tem članku so opisani glavni problemi, ki jih srečate pri izdelavi. Vse pa je tudi odvisno od iznajdljivosti in znanja človeka, ki se bo tega lotil.

 

Tako izgledajo lopute Honde CBR 929RR. Bodite pozorni na črne objemke - spoje, s katerimi se pritrdijo lopute na kolektor. Črne cevke so cevke za vakum. Komplet loput z injektorji : 35.000SIT oziroma $100 + ostali stroški. Nakup iz Amerike.

Lasersko odrezana prirobnica. Sesalni kanali glave so lahko za odtenek večji od kanalov prirobnice oziroma kolektorja. Strošek laserskega odreza: 2.000SIT

Opazite lahko, da sta loputi na sredini deljeni. Ob lokacijah za injektorje lahko opazite tudi medeninaste odduške za vakumske cevke.

S te strani je dobro viden vhod za hladilno tekočino.

Med loputama sta dobro opazni po dve majhni luknjici na vsaki strani, ki vodita zrak mimo loput. Znotraj sta batka, ki ju lahko dvigate in spuščate s privijanjem oziroma odvijanjem matice na vrhu (tisto črno na vrhu ohišja loput), s tem pa povečujete ali zmanjšujete pretok skozi luknjici.

Dobro je viden zelo lep prehod iz okrogle na ovalno obliko.

Bodite pozorni na podaljšan vod goriva, saj so bile lopute na sredini razmaknjene. Tu je še v testni fazi, kasneje je bil vod zavarjen skupaj. Na tej sliki je na prvem vodu z leve viden tudi velik oddušek za servo zavoro.

Poskusna verzija trobentic. Narejene so bile iz plastike, na koncu pa je bil iz ženske nogavice narejen filter.

Štirje manometri, zelo pomemben inštrument za sinhronizacijo loput. Cena enega manometra: 1000SIT

Adapter EACV senzorja. Nanj se priklopi le cevka za vakum.