Copyright © 1999-2000, Petr Váňa & Panda internet studio Jakýkoliv výňatek či přetisk obsahu serveru Škoda TechWeb může být použit jinde pouze s písemným svolením provozovatelů serveru, jež jsou uvedeni výše.

Jak na tuning? I. (úprava sacích a výfukových kanálků, časování rozvodu a předpětí ventilových pružin, úprava spalovacího prostoru)
Rubrika: Motor
Publikován: 1. února 2000

ÚPRAVA SACÍCH A VÝFUKOVÝCH KAN�LKŮ
Pokud jste si někdy prohlíželi demontovanou hlavu válců, jistě jste si všimli, že od sériové výroby je povrch kanálků drsný a nepřesně tvarovaný, rovněž slícování kanálků v hlavě s kanálky v sacím a výfukovém potrubí je nepřesné, což způsobuje velké hydraulické ztráty vznikající při nasávání a vyfukování obsahu válce. Pro snížení těchto ztrát je třeba kanálek vyleštit a změnit jeho tvar, podle požadované charakteristiky motoru pak i jeho průměr. Spolu s kanálkem se samozřejmě upravuje ventil, tedy přechod mezi dříkem a talířkem ventilu, povrch se leští, hrany na talířku se zaoblují. U závodních motorů má pak příznivý vliv na setrvačné síly v rozvodu i jeho odlehčení. Výsledné snížení ztrát je tedy prvním plus této úpravy. Dalším kladem je zvýšení objemové účinnosti. Zde je třeba trochu teorie: ideálem procesu výměny náplně válce by bylo, pokud by se na začátku kompresního cyklu nacházela v pracovním prostoru válce (ten je dán objemem válce + objemem kompresního prostoru) jen čistá směs benzínu a vzduchu. Byl by tak maximálně využit pracovní prostor, čerstvá směs by nebyla ohřívána zbytkovými výfukovými plyny atd., což by mělo za následek větší měrný výkon, větší účinnost, snížila by se měrná spotřeba atd. Vlivem nedokonalosti ventilového rozvodu, průběhu výměny směsi a proměnnosti otáček však ve válci vždy zůstane část výfukových plynů z předchozího cyklu. Objemová, neboli plnící účinnost je tedy měřítkem kvality procesu sání a je poměrem mezi množstvím čerstvé náplně skutečně nasáté do pracovního prostoru a teoretickým množstvím čerstvé směsi nasáté do pracovního prostoru válce beze ztrát. S úpravou kanálků souvisí i větší tlak ve válci v době uzavření sacího ventilu, tedy na začátku kompresního zdvihu, který má příznivý vliv na průběh tlaků ve válci při kompresním zdvihu. Objemová účinnost u atmosférického motoru je v rozsahu přibližně od 50 do 85%, přičemž při určitých otáčkách dosahuje maxima, při snižování nebo zvyšování otáček motoru se pak účinnost snižuje. Motor při otáčkách maximální objemové účinnosti dosahuje maxima kroutícího momentu, motor je tzv. naladěn na tyto otáčky a v oblasti kolem této hodnoty pak leží pole ideálních otáček motoru. Průběh křivky a poloha maxima je ovliv�ována již zmíněnou úpravou hlavy, délkou a průměrem sacího a výfukového potrubí a časováním rozvodového mechanismu. Naladění motoru do otáček, jaké požadujeme se tedy provádí kromě úpravy sacího a výfukového traktu hlavně časováním vačkového hřídele, přičemž zvyšováním úhlu otevření ventilů se posouvá křivka objemové účinnosti, a tím i kroutícího momentu do vyšších otáček, kroutící moment v nízkých otáčkách se sníží. Úprava kanálků se provádí pomocí elektrické či pneumatické přímé brusky, tzv. fortunky. Na litinovou hlavu a potrubí se používají stopkové brusné kotoučky o různém tvaru a zrnitosti brusiva. Na hlavu či potrubí z hliníkové slitiny se používají stopkové technické frézy. Úprava ventilu se provádí na soustruhu nebo brusce nakulato, konečné zaleštění pak lze provést ve stolní vrtačce pomocí smirkového papíru.

ČASOV�NÍ ROZVODU A P�EDPĚTÍ VENTILOVÝCH PRUŽIN
Jak bylo řečeno, časování ventilového rozvodu výrazně ovliv�uje charakteristiku motoru. V dnešní době je u běžných motorů délka otevření sacího nebo výfukového ventilu mezi 230 až 260 stupni otočení klikového hřídele. V případě úprav pro běžný provoz se používá časování 265 - 285 stup�ů. Vačky nad 285 stup�ů jsou již víceméně závodní. Zdvihem ventilu řídíme kdy (vzhledem k natočení klikového hřídele) a kolik proudí do válce směsi nebo z válce výfukových plynů. Rychlost otevírání pak stanovíme derivací zdvihu podle času a zrychlení derivací rychlosti podle času. Výsledné zrychlení nám pak spolu s hmotností všech částí dá maximální silové namáhání celého rozvodu, a zejména ukáže, nakolik má být tvrdá pružina. Pokud by totiž byla pružina příliš měkká, docházelo by k odskakování celého mechanismu od vačky a posléze zpětnému dosedání, což výrazně snižuje životnost dílů rozvodu a přínos rozvodu jako takového. Rovněž příliš tvrdá pružina je zbytečná, dochází k nadměrnému tření a opotřebení stykových ploch rozvodu. Pro vačky do přibližně 290 stup�ů vystačí sériové pružiny, které se popř. vhodně podloží, pro vačky nad 290 stup�ů pak je většinou potřeba tvrdších pružin. Nejde však o pravidlo. Průběh zdvihu jednotlivých vaček se liší. Existují např. 300 stup�ové vačky vyžadující tvrdší pružiny než vačky 320 stup�ové. Potřebu tvrdosti pružin je třeba vždy řešit individuálně. Stejně tak neplatí žádné pravidlo ani u posuzování kvality vaček. Průběh zdvihu se totiž vypočítává pomocí složitých matematických funkcí, přičemž existují miliony možností jak zkombinovat úhel otevření, úhel natočení vůči klikovému hřídeli, velikost maximálního zdvihu, symetrii zdvihu, natočení sací a výfukové vačky vůči sobě atd. Přitom neexistuje žádný absolutní postup, jak navrhnout pro danou konfiguraci klikového mechanismu, délky a průměru sacího a výfukového potrubí, tvaru kanálků a počtu ventilů tu nejlepší vačku. Proto se návrh celého systému výměny náplně provádí víceméně pomocí zkušeností s podporou modelování a výpočtu na počítači. Z toho plyne, že pro náš známý motor Škoda OHV vzniklo velké množství vačkových hřídelí, které však postupně stárnou, takže dobrých je jen pár. Dobrá vačka se také tzv. časuje. Jde vlastně o to, že při brzdění na motorové brzdě se postupně pootáčí vačkou vůči klikovému hřídeli. Tak se zjistí nejvhodnější poloha mající nejlepší vliv na průběhu kroutícího momentu. Ta se odměří a při montáži identických vaček se pak bez problémů nastaví nejlepší natočení. Vůle ventilů sportovní vačky na vůz Škoda se opět liší, vesměs se nastavuje na hodnotu 0,35 - 0,5 mm za tepla podle druhu vačky. Není to však pravidlem, vůle může být třeba jen 0,1 mm za tepla. Nastavování se provádí běžným postupem při provozní teplotě motoru, tedy 80 °C chladící kapaliny. Možnost nastavování vůle samozřejmě není u motorů s hydraulickým vymezováním vůle, zde se při návrhu průběhu zdvihu musí s vymezováním vůle počítat. Tvar vačky se získá broušením na kopírovací brusce. Pokud je vačka s úhlem otevření přibližně do 280 stup�ů, lze tvar této vačky získat nabroušením na sériový vačkový hřídel, přičemž je poté třeba povrch kalit nebo nitridovat, neboť dojde k odbroušení povrchové tvrdé vrstvy. Povrch by pak byl měkký a rychle by se opotřebovával. Cena takovéto kvalitní upravené vačky je 2000,- až 2500,- Kč. V případě vačky s větším úhlem otevření (ostřejší) je už nutno vyrobit celou vačku novou z kvalitní oceli třídy 14 nebo 15, přičemž cena je mezi 5000,- až 11000,- Kč. Shrneme-li to tedy, čím větší otevření ventilů, tím výše se posune oblast využitelných otáček motoru. Vačku do 280 stup�ů lze namontovat na sériový motor bez větších úprav s minimálními vlivy na životnost, chod a namáhání motoru. Při použití ještě většího otevření ventilů se zvětší tepelné zatížení, je potřeba vyšší kompresní poměr, zvedá se spotřeba, nároky na údržbu, kvalitu chlazení, svíček, snižuje se životnost.

ÚPRAVA SPALOVACÍHO PROSTORU A ZVÝŠENÍ KOMPRESNÍHO POMĚRU
Zvýšení kompresního poměru je nejjednodušším způsobem, jak zlepšit využití paliva a dosáhnout tak vyšší účinnosti motoru. Dojde tak totiž k dosažení vyššího tlaku a vyšší teploty na konci kompresního zdvihu, z čehož plyne větší indikovaný tlak a tím větší výkon. Úměrně k tomu však vzroste tepelné a mechanické zatížení motoru a náchylnost k detonačnímu spalování, přičemž maximální kompresní poměr je pro každou konstrukci motoru jiný. Kladný vliv má změna regulace předstihu zážehu a palivo s větším oktanovým číslem. Na detonační spalování má významný vliv také tvar a povrch spalovacího motoru. Sklon k detonačnímu spalování totiž zvyšují všechny hrany, otřepy a drsný povrch, proto je potřeba je zahladit. U motorů Škoda je doporučené zvýšení kompresního poměru na hodnotu 10,5:1 až 11:1 bez ohledu na to, zda je to litinová či hliníková hlava. Vyšší hodnota se již projeví negativně na chodu motoru a hodnota nad 11,5:1 i na trvanlivosti těsnění pod hlavou. Objem kompresního prostoru měříme na demontovaném motoru pomocí odměrky a motorového oleje. Píst měřeného válce se dá do pozice v horní úvrati, ventily musí být zavřené. Motor položíme otvorem pro svíčku nahoru a z odměrky vyplníme kompresní prostor včetně závitového otvoru svíčky. Na odměrce odečteme objem vypuštěného oleje a z něho odečteme objem závitu zapalovací svíčky. Ten činí u litinové hlavy 1 cm3, u hliníkové hlavy pak 1,5 cm3. Výsledná hodnota udává objem spalovacího prostoru. Kompresní poměr E pak vypočteme pomocí vzorce: E = (objem válce/objem spalovacího prostoru) + 1. Podle změřené hodnoty pak provedeme snížení dosedací plochy hlavy. To se provádí na frézce nebo rovinné brusce, cena se pohybuje mezi 100 - 300 korunami. Hodnota maximálního snížení je přibližně 1,5 - 2 mm, přičemž nad 2 mm se u litinové hlavy již zvyšuje riziko jejího vlivem ztenčení dosedací plochy.

Autor článku: cmt (ZdenÄ›k Chovanec)
E-mail: Chovanec.tuning@post.cz