Virittämisestä yleisesti

Virittämisestä yleisesti

Vakiomoottoriin tehtynä perusviritykseen kuuluu - kanavien siistiminen, korkeampipuristeiset männät, nokka-akseli, viri-sytytys, hyvä kaasutin sekä pakoputkisto.

Käyttömoottoriin saa mukavasti vääntöä kun laittaa vähän pidempi-iskuista kampuraa mutta siinä vaiheessa ei olekaan alkuperäistä moottoria jäljellä kuin kuoret...

Virittämisen asteet - Stage määrittely

Stage 1

Stage-1 moottoreihin ei tarvitse tehdä muutoksia moottorin sisälle. Kaikki muutokset tehdään moottorin ulkopuolelle bolt-on osilla. Näitä osia ovat:

• ilmanpuhdistin,
• kaasutin/polttoaineensyöttö,
• pakoputkisto ja
• sytytysjärjestelmä.

Näiden muutosten tekemiseen ei tarvita erikoistyökaluja eikä mekaanikon taitoja, mutta perustaidot pyörän parissa on hyvä hallita.

Stage 2

Stage-2 moottoreihin ei tehdä muita sisäisiä muutoksia, kuin

• Stage-1 muutokset sekä
• lisäksi nokka-akselin (ja -laakerin) vaihto.

Kaikki muutokset ovat bolt-in osilla. Työhön tarvitaan jonkin verran erikoistyökaluja ja hieman edistyneempää mekaanista osaamista. Jos et ole tottunut korjaaja, suositeltavampaa on teettää työ alan korjaamossa. Niille jotka haluavat tehdä vaihdon itse, on olemassa vaihe vaiheelta oppaita nokka-akselin vaihtoon. (Vaikka "Motorcycle Performance Guide" tekemä ohjeistus)

Stage 3

Stage-3 moottoriin tarvitaan muitakin sisäisiä muutoksia nokka-akselin vaihdon lisäksi.

• Stage-1 ja Stage-2 muutokset tulee olla tehtyinä.

Tavallisimpiin muutoksiin kuuluvat

• paremmin virtaavat sylinterinkannet,
• nostettu puristussuhde (tehdään yleensä männillä) ja
• paremmat/isommat venttiilit.

Stage-3 moottoria rakennettaessa joudutaan moottorin yläkerta purkamaan. Koneen kampiakseliin ei vielä kajota.

Työhön tarvitaan jonkin verran erikoistyökaluja ja edistyneempää mekaanista osaamista. Jos et ole tottunut korjaaja, suositeltavampaa on teettää työ alan korjaamossa. Niille jotka haluavat tehdä muutokset itse, on suositeltavaa hankkia oikea tehtaan huoltokäsikirja (Service Manual). Kunnollinen lopputulos vaatii moottorin säädön esim. Dyno-tehomittauksella.

Kannet ja kansien muokkaaminen

Kansien muokkaamisella haetaan parantunutta polttoaineseoksen täyttöä ja enemmän ulostulevaa voimaa. Siihen vaikuttaa monta asiaa.

Kanavien muokkaus

Venttiilityöt

XB Buell kannet Sportsteriin Sportster virittäminen

• Kannen madallus

Puristussuhteeseen pystyy vaikuttamaan esim kansia madaltamalla taikka sylinteriä lyhentämällä.


Tätä ei suositella tehtäväksi jos on kyseessä V-kone yhdellä imusarjalla. Madallettaessa imukanavien etäisyys pienenee.

Huomioi että moottorin etukiinnikeen kiinnityspisteissä on eroa sekä kiinnityspultit ovat eri kokoiset (7/16" vs 3/8"), kiinniken voi kyllä muokata sopivaksi.

Kaasutin

Keihin CV kasuuttimen muutokset (stage 1)

Night Rider [1]





CV osat:

1. Luistin jousi

2. Alipainekalvo

3. Alipaine luisti, neulan alle 1-1,3mm prikka

4. Luistin imureikä, tämä porataan 1/8” =3,2 mm

5. Neulasuutin

6. Pääilmasuutin

7. Pääsuutin 190

8. Välialueen suutin 46

9. Seosruuvi, poista ensin mahdollinen plommi, ruuvaa kevyesti kokonaan kiinni ja sitten 2,5 kierrosta auki

10. Kaasuläppä



1. Luistin jousi. Vaihdetaan taikka venytetään.

2. Jousen istukka.

3. Neula. Neulan C-lukkorenkaan alle prikka.


Esimerkkitapauksia

• 1998 1200 Sportster XL (screaming eagle ilmanputsari ja vaimentimet), välialueen suutin 46 (45:lla yski putsariin) ja pääsuutin 190
• 2003 FLHT (K&N ilmanputsari ja supertrap vaimentimet/10levyä), välialueen suutin 46, pääsuutin 195.


"Jos seosruuvia pitää kiertää enemmän kuin 2 3/4 auki, voi olla tarpeen vaihtaa tyhjäkäyntisuutin pykälää isompaan ja vastaavasti pienempään jos kierroksia vähemmän kuin 2 1/4 kierrosta."

Männät

Puristussuhteen muutoksella vaikutetaan myös moottorin toimintaan.

Isommat sylinterit (3 5/8) vaatii lohkon koneistamista jolloin lohkon reikiä avarretaan.

Nokka-akseli

Toiminta

Imutahdilla mäntä liikkuu alaspäin imien mukaansa polttoaine/ilmaseosta imusarjasta.

Imuventtiili on myös auki muulloinkin kuin männän liikkuessa alaspäin koska koska seoksen virtaamiseen vaikuttavat myös muut voimat. Esimerkiksi imuventtiili aukeaa ennen kuin mäntä saavuttaa yläkuolokohtansa pakotahdilla, käyttäen hyväkseen poistuvan pakokaasun voimaa imemään seosta palotilaan - vastaavasti männän saavutettua imutahdin alakuolokohdan on imusarjassa olevalla massalla vielä liike-energiaa joten sitä virtaa sylinteriin vaikka mäntä on jo lähtenyt ylöspäin puristustahdilla.

Tämä jälkimmäinen eli imuventtiilin sulkeutumisasteluku on näistä kahdesta tärkeämpi koneen luonnetta silmällä pitäen. Mitä myöhempään imutahdin alakuolokohdan jälkeen imuventtiili on auki, sitä enemmän saadaan seosta sylinteriin korkeilla kierroksilla. Toisaalta, imuventtiilin myöhäinen aukiolo laskee dynaamista puristussuhdetta koska mäntä pääsee puristamaan ilma/polttoaineseosta kasaan vasta kun venttiili sulkeutuu. Mikäli pitkään aukioleviin imuventtiileihin yhdistetään matalapuristeiset männät, jää moottorin dynaaminen puristussuhde hyvinkin matalaksi eikä saavuteta haluttua lopputulosta.




Dynaaminen puristussuhde

Mäntävalmistajan ilmoittama puristussuhde on staattinen puristussuhde ja se ilmoittaa ainoastaan männän alakuolo- ja yläkuolokohdan välisten sylinteritilavuuksien suhteen eikä sillä ole useinkaan paljoa tekemistä käytönaikaisen eli dynaamisen puristussuhteen kanssa. Siihen vaikuttaa nimenomaan tuo edellä mainittu imuventtiilin sulkeutumisajankohta.

Moni menee metsään moottorin virittämisessä kuvitellen että nokka-akseli yksin on tehon tuoja. Sitten mennään ja ostetaan kirein nokka mitä kaupasta löytyy ja lopputuloksena ainoastaan kasvanut bensankulutus ja kadonnut alakierrosvääntö.

Dynaamisen puristussuhteen laskin [2]

Ajoituksen tarkistus

Nokka-akselin ajoituksen tarkistuksen suorittaminen.

Arvot löytyvät nokkien mukana tulevasta nokkakortista tai sitten valmistajan kotisivulta. Yleisimpien nokkien asteet löytyvät myös tarvikeluetteloista. Pitää muistaa että suurin osa valmistajista ilmoittaa asteet 0.053" (1.3462mm) nostolla.

Noston mittaaminen tapahtuu aivan samalla tavalla oli nokat yhdellä tai neljällä akselilla.

Ensin tarvittavat erikoistyökalut - astelevy, heittokello magneettijalalla sekä latanpätkä jota käytetään yläkuolokohdan hakemiseen sekä magneettijalan kiinnittämiseen. Kuvassa olevan astelevyn keskireikä on sen verran iso, että siihen on tehty olakkeellisen holkki joka keskittää sen kampiakselin vetotappiin.

Työkalut

Mäntä asennetaan veiviin ilman männänrenkaita ja kevyesti öljytty sylinteri päälle. Edellä kuvattu latanpätkä ruuvataan kansipultteihin kiinni, samalla sylinteri pysyy paikoillaan. Latan keskellä on pultti joka säädetään niin että mäntä ei pääse aivan yläasentoonsa. Jos kannet ovat paikoillaan niin sytytystulpan tilalle ruuvataan tappi joka ottaa kiinni mäntään. Siihen on olemassa erikoistyökalu, jossa on tulppakierteeseen käyvä holkki, jonka sisällä säädettävä ruuvi.

Yläkuolokohdan hakeminen

Astelevy kiinnitetään kampiakselin päähän ja (johonkin sopivaan ruuvinreikään) esimerkiksi pätkä rautalankaa joka taivutetaan osoittimeksi. Konetta pyöritetään hissukseen kunnes mäntä stoppaa ruuviin. Ei kannata käyttää mitään vääntövarsia vaan pyöritä konetta käsin ettei mäntään tule vaurioita. Merkitse muistiin asteluku johon kone pysähtyy.

Astelevy kiinni kampiakselissa

Pyöritä konetta vastakkaiseen suuntaan kunnes mäntä taas kohtaa ruuvin, merkitse asteluku muistiin.

Mitta toiseen suuntaan

Laske kuinka monta astetta näiden kahden kohdan väli on ja jaa saatu tulos kahdella. Sitten käännä astelevyä kun kone/mäntä makaa vasten stopparipulttia eikä pääse pyörähtämään, kunnes osoitin osoittaa lukemaa joka on edellä saadun jakotuloksen verran nollakohdasta poispäin. Riippuu ihan siitä kumpaan suuntaan olet konetta viimeksi pyörittänyt, että kumpaan suuntaan nollasta mennään, huomaat sen kyllä nopeasti. Sitten kiristetään astelevy tähän kohtaan ja uusitaan mittaus. Nyt pitäisi molemmat stoppikohdat olla yhtä kaukana nollakohdasta jolloin nolla on yläkuolokohta.

TDC, yläkuolokohta 0 astetta

Mäntä pysyy hyvin lähellä yläkuolokohtaa sen verran monta astetta, että siksi nollakohta haetaan näin vaikeasti, näppituntumalla ei päästä haluttuun tarkkuuteen.

Sitten aloitetaan itse ajoituksen mittaus, ensiksi ruuvataan stoppari pois käytöstä jotta kone pääsee pyörähtämään kokonaan ympäri. Moottori käännetään etupytyn puristustahdin yläkuolokohtaan jolloin molemmat venttiilit ovat varmasti kiinni. Sitten magneettijalka kiinni latakkaan ja asennetaan heittokello tässä tapauksessa ensin imunostajan reikään mahdollisimman kohtisuoraan.

Heittokello nostajapesässä

Edellisessä kuvassa ollaan jo vähän pidemmällä, kellon asteikko on ensin nollattu ja sitten konetta on lähdetty pyörittämään normaaliin pyörimissuuntaan kunnes imunostaja lähtee ylöspäin. Nokkien asteet ilmoitetaan yleensä aina .053" (1,346 mm) nostajan nostolla ja tuossa kuvassa on kone pyöräytetty tähän kohtaan. Sitten vaan kurkataan astelevyltä lukema ja merkataan taas muistiin.

Nosto alkaa

Koska harvojen heittokellojen liikerata riittää nokan kokonaisnostolle, niin seuraavaksi pyöritetään konetta takaperin jotta löydetään kohta jossa imuventtiili sulkeutuu. Eli kun mennään takaperin niin etsitään kohta jossa nostaja lähtee taas nousuun (nostolla .053"). Lukema astelevyltä kirjataan muistiin. Tässä kohtaa joutuu vähän ynnäämään koska imuventtiili sulkeutuukin ALAkuolokohdan jälkeen ja astelevyn nollakohta on aina YLÄkuolokohdassa. Eli nyt lasketaan 180 asteesta eteenpäin ja tässä tapauksessa kun osoitin osoittaa noin 128 astetta niin se tarkoittaa 180-128=52.




Nyt kun imupuoli on mitattu niin heittokello otetaan irti ja kone käännetään taas puristustahdin yläkuolokohtaan jolloin venttiilit ovat kiinni. Heittokello pakonostajan reikään ja uusitaan taas mittaukset kuten edellä.



Homma on jo tuttua imupuolelta, pakoasteissa joutuu laskuhommiin kun halutaan tietää pakoventtiilin avautumiskohta joka on ennen ALAkuolokohtaa. Eli kuvan lukema 128 astetta vähennetään taas 180 asteesta ja saadaan tulokseksi 52 astetta.



Sitten tehdään sama takapytylle, koko ruljanssi pitää aloittaa aivan alusta koska ensin haetaan tietysti takamännän yläkuolokohta. Kaikki mittaustulokset kirjataan muistiin ja niitä verrataan nokkavalmistajan ilmoittamiin asteisiin. Kuvatussa esimerkkitapauksessa nuo asteet olivat seuraavat:

• Imu auki 33 astetta ennen yläkuolokohtaa (mitattu 35)
• Imu kiinni 53 astetta alakuolokohdan jälkeen (mitattu 52)
• Pako auki 53 astetta ennen alakuolokohtaa (mitattu 52)
• Pako kiinni 33 astetta yläkuolokohdan jälkeen

Tässä mittauksessa kaikki nokat olivat asteen/kahden sisään kohdallaan joten pinjonirattaan kääntöön ei ollut syytä. Noin pieni heitto voi jo tulla mittauksen epätarkkuudesta.

Kampiakseli

• Stroker

Stroker eli pidempi-iskuisella kampiakselilla varustettu kone. Täältä keskustelua [3]

• Kevennys

Keventämällä kampiakselia saadaan siitä kierrosherkempi, tosin osa alaväännöstä menetetään.

• Tasapainotus

Ei välttämättä tuo lisää hevosvoimia taikka kilovatteja, mutta auttaa pysymään konetta koossa ja hampaita suussa.

Sytytys

Pakoputkisto

Toimivan pakoputkiston suunnittelu on toisaalta yksinkertainen asia ja toisaalta monitahoinen. Monta eri asiaa täytyy ensin päättää ennenkuin suunnittelu voidaan aloittaa, haetaanko tehoa vai vääntöä vaihtoehtoisesti haetaanko ulkonäköä vai toimivuutta. Käytetäänkö "ilmaista" energia vai ei, olisi typerää olla käyttämättä sitä hyväksi. Kysymyshän on fysiikan lakien hyväksi käyttämisestä lähinnä paine-eron ja Bernoullin lain. Se miten sylinteristä pakoaukon kautta poistuva kaasu "näkee" putkiston ratkaisee rakenteen toimivuuden. Tietenkään mikään ei ole ihan näin yksinkertaista eli monet asiat vaikuttavat lopputulokseen ja sehän suunnittelun idea: Otetaan huomioon vaikuttavat seikat. Tässä on keskitytty lähinnä pienellä pyörintänopeudella toimivaan "antiikkisen" V-2 moottoriin sopivaan ratkaisuun.

• TEORIAA

Periaattena on kun pakoventtiili aukeaa halutaan palo/pakokaasun poistuvan mahdollisimman tehokkaasti ulos palotilasta, uuden ilma/polttoaine seoksen tieltä. Mitä palo/pakokaasu sisältää ? Teoriassa täydellisesti palaneen seoksen joka koostuu kahdesta "osasta" eli räjähdyksen omaisesta palamisesta johtuvasta ääniaallosta sekä palamisesta seuraneesta lämpöaallosta. Ääniaalto etenee noin 487 m/s nopeudella, sitten on se palamisesta laajentunut ja lämmennyt kaasu joka etenee noin 91 m/s. Näiden kahden osan perusteella täytyy pakokäyrät suunnitella, mukaan tulee vielä muuttujaksi pakokaasun lämpötila. Lämpötilan laskiessa pakokaasun nopeus pienenee, eli matemaattisesti ihmeteltynä nopeus muuttuu lämpötilan neliöön. Sitten siihen paineeseen ja virtaukseen, Daniel Bernoulli kehitti teorian jo 1720-luvulla ja sitä sanotaan Bernoulin laiksi: Bernoullin laki on fysiikan laki, joka liittyy nesteen ja kaasun virtauksiin. Lain mukaan virtauksessa nopeuden kasvaessa paine alenee. Virtauksen staattisen ja dynaamisen paineen summa on vakio. Käytännön sovelluksia laille ovat esimerkiksi venturiputki tai kaasutin. Kun kuuma pakokaasu laajenee sen nopeus pienenee ja paine kasvaa ja päinvastoin. Eli isossa putkessa nopeus pienenee ja paine kasvaa ja pienessä putkessa nopeus kasvaa ja paine vähenee. Tästä seuraa se että tietenkin haluamme pienempää painetta ja suurempaa nopeutta kaasulle. Tavoittena on saada tietenkin saada aikaiseksi alipaine joka "imee" pakokaasun pois sylinteristä, sinä hetkenä kun imu- ja pakoventtiili ovat auki (overlap).




• KÄYTÄNTÖÄ

Yksinkertaistettuna pakokäyrän (primary) koko ja pituus riippuvat myös moottorin tilavuudesta. Yleisesti sylinterikannen tai pakoaukon fyysiset mitat rajoittavat jonkin verran käytettävissä olevia vaihtoehtoja. Käytettävän putken halkaisia tulisi olla vain hieman suurempi kuin pakoaukon halkaisia, suuremmasta putkesta ei ole todistettavasti mitään hyötyä samalla kierrosnopeudella. Paljon käytettävän, tuumamitoituksella olevan putken, halkaisian suurentaminen ¼ tuuman verran nostaa moottorissa käytettävää "parhaan tehon" kierroslukua 6-700 rpm ylös päin samassa moottorissa. Käytännössä 103 cid moottoritilavuuteen asti paras halkaisia pakokäyrille on 1 3/4" putki, suurempiin 110- 124 cid moottoreihin 2" putki. Tässä kohtaa täytyy muistuttaa että 400kg painavaan laukkupyörään halutaan mahdollisesti eri käytöksinen moottori kuin kiihdytys kayttöön tehtyyn. Koska näistä fysiikan laeista ei pääse eroon niitä on käytettävä hyväksi, eli sillä hetkellä kun pakoventtiili aukeaa pakokäyrässä alkaa paine nousta. Palaneen kaasun massa pyrkii purkautumaan pienempään paineeseen, luoden taakseen alipaineen ( tai sitten ei) jonka pitäisi auttaa palokaasujen poistamisessa palotilasta. Erittäin paljon yleistäen ja oikoen, pitkä ja ohut pakokäyrä toimii parhaiten pienillä kierroksilla ja lyhyt ja paksu korkeilla kierroksilla. Tästä seuraa käytännössä se, että liian suurella halkaisialla olevalla pakokäyrällä vääntö siirtyy korkeammalle kierrosalueelle. Suuria kysymyksiä ovat mikä on se eniten käytetty kierrosnopeus ? halutaanko suuri huipputeho ? halutaanko suuri vääntömomentti ? Väittäisin että 95% näistä V-2 moottoreista käytetään 2500 -3300 rpm alueella, tällöin vaihdetta vaihdetaan noin 4000 rpm kohdilla kun BT moottorissa harvoin ylitetään 6000 rpm. Sportissa ja Buellissa ollaan noin 1000 rpm korkeammalla alueella. Siis varmaan haluamme että kaikki mahdollinen vääntö on käytettävissä tuolla eniten käytetyllä kierrosalueella jolloin EHKÄ menetämme huipputehossa jotain. Rakentelua rajoittaa myöskin 45º V-2 moottori epätasasella sytytysvälillä, astinlaudat, eteen siirretyt polkimet vipuineen, nämä rajaavat käytännössä pakokäyrien mitaksi 20 - 40 " eli noin 500 - 1000 mm. Tehtaan insinöörit eivät ole ihan turhaan piirrustuspöydän ääressä istuneet eivätkä pajalla ole laiskoteltu sillä tehtaan monessa mallissa käyttämä 32" eli noin 813 mm on lähes optimimitta pakokäyrälle moottorin käyttämälle kierrosalueelle. Lämpötila on myös yksi avaintekijä tässä asiassa, eli pakokaasu halutaan pitää mahdollisimman kuumana kunnes se poistuu. Ainoa tapa tehdä tämä on eristää putkistoa ilmavirran vaikutukselta. Tapoja on monia mutta käytetyimmät ovat metalliset lämpösuojat, kuitukankaiset nauhat tai keraamiset pinnoitteet, kuten Buell käytti joinain vuosina.

• 2-1 Putkisto

Jos ratkaisu on 2-1 putkisto, tämä hitaammin liikkuva lämpöpulssi halutaan osuvan kollektoriin sillä hetkellä kun toisen sylinterin pakoventtiili on avautumassa. Tällöin tässä pakokäyrässä on alipaine. Tässä ratkaisussa on kyllä omat ongemansa, kun muuttujia on paljon: pakokäyrän pituus ja halkaisia ( myös muodolla on hieman merkitystä) , kollektori, äänenvaimentaja, pakokaasun lämpötila. Joitain vinkkejä kuitenkin löytyy: pysytään noissa aikaisemmin mainituissa putken halkaisioissa ja kollektorin ollessa 2" - 2 ½ " ja sen pituus noin 100 mm (kesken)







• 2-2 Putkisto

Jos ratkaisu on 2-2 putkisto, tämä hitaammin liikkuva lämpöpulssi halutaan osuvan joko äänenvaimentimeen tai ulkoilmaan silloin kun pakoventtiili on uudelleen avautumassa. Eli tässä rakenteessa mitoitus onnistuu vain suhteellisen kapealle kierrosalueelle. Tällä saavutetaan korkeampi huipputeho ja vääntö vain tietyille kierroksille... Käytännössä tämäntyyppisen ratkaisun tarvitsee olla tehty 2" putkesta ja olla pituudeltaan 37 - 39" eli 940 - 990 mm. Erään valmistajan mukaan ensimmäinen 200 mm täytyisi olla 2" putkesta ja sen jälkeen loppu-osa 2 ½" putkesta. Eli ne halvimmat 1 3/4" dragpipet ovat sellaisenaan huonoin ratkaisu.(kesken)




• Äänenvaimennus (kesken)

Väärällä äänenvaimentimella saadaan pilattua ihan hyvin toimiva moottori... mikään äänenvaimennin ei saisi tuottaa vastapainetta.

Muut

Taulukoita

883-1200 konversio

Viritysyhdistelmiä