Tuning silnika podstawy wiedzy

Cel przeróbek tuningowych silnika może być różny:
-zwiększenie mocy silnika,
-uzyskanie określonego przebiegu krzywej momentu obrotowego silnika,
-przygotowanie do udziału w imprezach sportowych,
zmniejszenie zużycia paliwa.

Jak widzimy cele tuningu mogą być różne, nie zawsze tylko moc jest najistotniejszym parametrem, i w związku z tym różne będą zmiany konstrukcji silnika, które należy zastosować. Nie zapominajmy jednak, że silniki poszczególnych modeli samochodów w tej samej klasie znaczenie różnią się między sobą konstrukcją i osiągami, co powoduje konieczność indywidualnego podejścia do tuningu posiadanego auta.

W tym momencie możemy zastanowić się, dlaczego fabryki samochodów zostawiają większe lub mniejsze rezerwy osiągów silnika i jakie jest uzasadnienie decyzji o przeprowadzeniu tuningu silnika?

Otóż jest kilka przyczyn takiego stanu rzeczy. Przede wszystkim samochody są wyrobem produkowanym masowo i konstrukcja, jak i technologia dostosowana jest do takiej produkcji przy ścisłych rygorach ekonomicznych. We współczesnej wytwórni samochodów w ciągu jednego roku jeden pracownik wytwarza około 50. pojazdów. Dla porównania przy produkcji tradycyjnej, co jest stosowane w nielicznych, małych firmach produkujących w znikomych ilościach samochody często unikatowe (np. firma Morgan), jeden pracownik wykonuje do 4. egzemplarzy rocznie. Przy produkcji masowej współczesnego auta unika się więc wszelkich prac wymagających dopasowywania i obróbki ręcznej, a konstrukcja elementów dostosowywana jest do ekonomicznej technologii często właśnie kosztem osiągów. Jako przykład można podać żeliwne, odlewane kolektory wydechowe, które posiadają zwykle niezbyt korzystny kształt i niskiej jakości powierzchnię wewnętrzną przewodów.

Duże rezerwy mocy wynikają też z celowego zaniżania osiągów silników przez producenta, np.: ze względu na przepisy podatkowe obowiązujące w danym kraju. Przykładem mogą być silniki benzynowe Volkswagena osiągające zaledwie 75 KM z pojemności 1600 ccm. Inne rezerwy wynikają z konieczności spełnienia przez firmy wysokich norm ekologicznych w badaniach homologacyjnych samochodów. Dążenie do konstruowania silników o wysokich parametrach ekologicznych jest na pewno ze wszech miar chwalebne, ale odbywa się to kosztem ekonomiczności i osiągów silnika.

Powyższe względy powodują, że produkuje się obecnie wiele modeli samochodów o niedużej, stosunkowo do pojemności skokowej, mocy silnika. Uważam, że przy obecnym natężeniu ruchu samochody, które nie dysponują przyspieszeniami poniżej 15 sekund do 100 km/h są niebezpieczne i mogą stwarzać zagrożenie szczególnie podczas wykonywania manewru wyprzedzania.

ZASADY TUNINGU SILNIKÓW

Podejmując decyzję o przeprowadzeniu tuningu silnika warto kierować się kilkoma zasadami. Przygotowując samochód do udziału w imprezach sportowych tuning silnika jest właściwie koniecznością. Określając w takim wypadku zakres przeróbek kierujemy się przede wszystkim regulaminem technicznym imprezy, w której będziemy startowali; określa on w sposób szczegółowy jakiego rodzaju modernizacje są dozwolone i należy je wykorzystać maksymalnie.

Przy przeróbkach samochodów turystycznych (do codziennej jazdy na drogach) orientacyjnym wskaźnikiem pozwalającym wnioskować o rezerwach mocy w silniku jest moc jednostkowa, określająca ile KM przypada na 1 litr pojemności skokowej silnika:

- silniki wolnossące o mocy jednostkowej około 50 KM/1000 ccm i poniżej - mają bardzo duże rezerwy mocy, doskonale nadają się do tuningu,

- silniki posiadające moc jednostkową powyżej 70 KM/1000 ccm są fabrycznie "wysilone"; tuning tych  silników jest trudniejszy, a czasami mało efektywny.

Przeciętne silniki wyczynowe wolnossące charakteryzują się mocą jednostkową od 100 do 150 KM/1000 ccm.

Przystępując samodzielnie do modernizacji silnika należy pamiętać o dwóch istotnych zasadach:

- musimy wybrać jakąś metodę weryfikacji skuteczności poszczególnych przeróbek,

- zmiany najlepiej dokonywać "po jednej", każdorazowo sprawdzając czy osiągnęliśmy poprawę, czy pogorszenie charakterystyki.

Od automobila do samochodu. Krótkiej historii motoryzacji część druga.

"Historia kołem się toczy" mówi znane powiedzenie. W przypadku historii motoryzacji powiedzenie to ma "drugie dno". Za praszam zatem do przeczytania jak toczyła się dalej na swoich czterech (czasem trzech) kołach.

Oczywistym jest, że samochód nie narodził się jako dzieło skończone. Nie od początku był pokryty lśniąca metalową karoserią. Pierwsze wytwory myśli technicznej pionierów automobilizmu były w zasadzie powozami bez koni. Pojazd Daimlera był czterokołowy, Benza miał tylko trzy koła, ale w zasadzie oba były bryczkami.

Można chyba przyjąć, że to dopiero Mercedes Simplex wylansował konstrukcję z silnikiem z przodu i  siedzeniami ustawionymi w kierunku jazdy.

Trzeba tu zwrócić uwagę, że produkcja samochodów wyglądała w owych czasach zupełnie inaczej niż dzisiaj. Firmy rzadko wypuszczały kompletny pojazd. Częściej produkowano ramę z silnikiem i całym wyposażeniem, a zewnętrzne warsztaty budowały nadwozia i wyposażały je we wszelkie dostępne wówczas wygody. Skutkowało to ogromną różnorodnością pojazdów.

W miarę wzrastania mocy silników okazało się, że o kształcie zabudowy nie mogą decydować jedynie czynniki estetyczne, a trzeba brać pod uwagę kwestie aerodynamiki. Wywarło to wpływ na wygląd samochodów, których twórcy poprzez kształt nadwozi chcieli podkreślić ich prędkość. Pojawiły się opływowe linie z bardzo długimi maskami, kryjącymi ogromne rzędowe silniki. Przykładem takiego samochodu jest chociażby przepiękne Bugatti 50T.

Kolejnym etapem postępu miało stać się przejście od ciężkiej konstrukcji ramowej, do nadwozi samonośnych.

            Nadwozia to jedno, ale istniało jeszcze wiele innych problemów do rozwiązania. Chociażby koła i ogumienie. Dr John Boyd Dunlop połączył ze sobą dwa końce gumowego węża i napełnił to powietrzem. Tak powstałą oponę założył do roweru synka. Był tak zadowolony ze swojego wynalazku, że nawet go opatentował. Ideę tą rozwinął zawodnik Michelin, którego do szału doprowadzała konieczność częstej zmiany takich opon. I choć wcześniej patent na tego typu ogumienie uzyskał Robert Wiliam Thomson, to został on zapomniany. Tak czy owak koła wzorowane na powozach, twarde i nie zapewniające komfortu odeszły natychmiast do historii. Pojawiły się oczywiście nowe wzory felg, co dodatkowo pozwalało wyróżnić swój automobil.

            Ewolucję przechodziła również kierownica. Na początku była to zwykła korba umieszczona w środku podłogi. Kierowanie takim pojazdem wymagało sporo siły. Problem ten rozwiązali niezależnie Benz i Daimler. Pojawił się więc w latach 1889 i 1893 układ różnicowy. Później kierownica zaczęła przypominać coś, co znamy teraz. Zmieniała się liczba ramion kierownicy, aż w 1955 roku Citroen zaproponował nawet kierownicę jednoramienną.

            Zmieniało się również coś, co decydowało w znacznym stopniu o wyglądzie samochodu, czyli chłodnice, a ściślej rzecz biorąc ich atrapy. Sama konstrukcja układów chłodzenia również ewoluowała. Pierwsze samochody były chłodzone powietrzem, jednak szybko zaczęto wypróbowywać różne pomysły na chłodzenie cieczą. I tak na przykład próbowano chłodzić silnik poprzez odparowywanie wody doprowadzanej do silnika wężownicą. Jednak był tu jeden problem. Otóż 50 litrów wody zapewniało chłodzenie na 20 minut, a to było zdecydowanie za mało. Dopracowano się w końcu wydajnej metody polegającej na zamontowaniu z przodu wąskich żeber z wodą, które następnie były chłodzone przez przepływające powietrze. To rozwiązanie jest (z modyfikacjami) stosowane do dnia dzisiejszego.

            Warto teraz spojrzeć na dzieje motoryzacji przez pryzmat historii firm tworzących ją na samym początku, ale o tym w następnym odcinku.

Od automobila do samochodu. Krótkiej historii motoryzacji część pierwsza.

Pierwszy artykuł z cyklu o historii motoryzacji. Mam nadzieję, że nie zanudzę nawet kogoś, kto wielkim pasjonatem motoryzacji nie jest.

Gdy w latach 1769-1770 niejaki Pan Cugnot przemierzał francuskie drogi w swoim pojeździe parowym świat był przekonany, że siła napędowa dla pojazdów mechanicznych została odkryta. Prowadził do tego wydarzenia pewien ciąg ludzkich idei o poruszaniu się pojazdami bez koni. Średniowieczni wynalazcy tworzyli pojazdy napędzane siłą mięśni ludzi ukrytych wewnątrz, a sam Leonardo da Vinci skonstruował w 1490 roku pojazd o napędzie ręcznym.

              Jednak to nie para miała się okazać paliwem, które miało popchnąć motoryzację na nowe drogi (użycie słowa „tory” byłoby tu chyba niewłaściwe...).

             W 1806 roku pojazd napędzany silnikiem spalinowym przejechał kilka metrów. Stało się to za sprawą geniuszu właściciela warsztatu położonego w szwajcarskim kantonie Wllis – niejakiego Izaaca de Rivaza. Kilka lat później Francuz Lenoir przejechał swoim pojazdem z Paryża do Joinville-le-Point. Człowiek ten użył do zasilenia swojego silnika mieszanki paliwowo-powietrznej. Następny krok wykonał Niemiec Nicolaus August Otto, właściciel niewielkiego warsztatu w kolonii. Dokonał on pewnych udoskonaleń, które okazały się decydujące dla rozwoju silników spalinowych. Zastosował on mianowicie czterosuwowy cykl roboczy oraz sprężanie mieszanki paliwowo-powietrznej wewnątrz komory spalania. Szczęście jednak mu nie sprzyjało. Opatentował wprawdzie swój wynalazek w 1876 roku, jednak już w roku 1886 na wniosek spadkobierców Francuza Rochasa, który jak się okazało opisał teoretycznie już w 1862 roku zasadę działania takiego silnika, Sąd Rzeszy unieważnił patent Otty. Choć dla niego nie był to niewątpliwie powód do radości, to wyrok ten niewątpliwie przysłużył się motoryzacji, bo odtąd każdy mógł produkować spalinowe silniki czterosuwowe.

            I tu dochodzimy do nazwisk znanych niewątpliwie wszystkim pasjonatom motoryzacji. Poznajmy Gottlieba Daimlera i Carla Benza. Daimlera pochłonął pomysł wyprodukowania lekkiego silnika spalinowego. Rezultatem jego zapału był jednocylindrowy silnik szybkobieżny. Miał on pojemność 460 cm3 i 700 obrotów na minutę. Rozwijał zawrotną na owe czasy moc 1,5 KM (1,1 KW). Następnie pan Daimler skonstruował pierwszy w historii motocykl. Miał on okute koła, drewnianą ramę i ważył 90 kg. Rozwijał prędkość 12 km/h. W 1886 roku Daimler przedstawił czterokołowy pojazd rozwijający prędkość 18 km/h.

W tym samym mniej więcej czasie (1885) Carl Benz zbudował pojazd trzykołowy.

W następnych latach moc silników zrosła nawet do 60 KM, a pojazdy obu panów cieszyły się coraz większym powodzeniem.

                    Pojawiły się też wówczas pewne standardy, które sprawdzają się do dnia dzisiejszego: silnik z przodu, sprzęgło, wał napędowy, skrzynia biegów, mechanizm różnicowy itp.

Największą bolączką ówczesnych aut były słabe hamulce. Od roku 1900 obowiązywał przepis mówiący, że każdy samochód musi mieć 2 niezależnie działające hamulce. Hamulec ręczny już wówczas pełnił rolę jedynie pomocniczą.

Co ciekawe, nie myślano wówczas o wykorzystaniu prądu elektrycznego do zasilania reflektorów samochodowych. Stało tak się dlatego, że zachwycono się w tamtych latach bardzo jasnym światłem karbidowym.

            Jak to zwykle bywa, do rozwoju różnych dziedzin techniki niezbędny jest wyścig zbrojeń. Impulsem do niego stała się nowa pasja zamożnych właścicieli aut – wyścigi samochodowe. To w tamtych czasach wprowadzono pierwsze regulacje. Tak więc samochody startujące w wyścigach nie mogły być lżejsze niż 400 i cięższe niż 1000 kg. Zaczęto też dzielić samochody na klasy – według mocy silnika.

Wszystko to spowodowało, że zaczęto stosować lepsze materiały konstrukcyjne. Pojawiły się łożyska kulowe, zawory sterowane mechanicznie. Sama moc silników stała się zależna od zastosowania sprężarek, które umożliwiły osiąganie kosmicznych jak na owe czasy prędkości.

            Ewolucja dotyczyć miała każdej niemal części samochodu, ale o tym w następnym odcinku.