|
Mitä
on chiptuning, optimointi tai lastuttaminen?
Kaikki
termit tarkoittavat moottorin ohjausyksikön uudelleen ohjelmointia
pyrkimyksenä parantaa moottorin tehoa ja vääntömomenttia. Ajoneuvon
valmistaja joutuu tekemään kompromisseja moottorin suorituskyvyn ja
olosuhteiden, pakokaasuarvojen ja polttoainetalouden välillä.
Esimerkiksi polttoaineen ja ilman seossuhde on katalyytillä varustetussa
autossa epäedullinen polttoainetalouden ja moottoritehon suhteen.
Ohjelmoimalla säätöarvot uudelleen pystytään moottorin kehittämää
vääntömomenttia ja tehoa lisäämään polttoainetalouden heikentymättä.
Miten
chiptuning tehdään?
Säätöarvot
on tallennettu ajoneuvon moottorinohjausyksikköön. Komponentti missä
tieto sijaitsee on nimeltään eprom eli chip. Uudelleen ohjelmoinnissa
asennetaan alkuperäisen epromin tilalle emulaattori, jonka avulla voidaan
reaaliaikaisesti dynamometrissä muokata ohjelman parametreja
tietokoneella. Ajoneuvovalmistajat ympäri maailmaa käyttövät
samankaltaisia järjestelmiä kehitystyössään. Olemme ensimmäisenä
Suomalaisena yrityksenä ryhtyneet tarjoamaan tätä palvelua. Teemme
jokaiseen ajoneuvoon sopivan chipin ja takaamme sen toimivuuden.
Tietokannassamme on valmiina yli 4000 ohjelmaa ja jokaisesta ohjelmasta
useita eri versioita.
Markkinat ovat täynnä superlatiiveja, paljon luvataan, mutta kuka voi
sanoa tietävänsä mitä tarjolla oleva viritysohjelma oikeastaan pitää
sisällään?
Seuraavassa on hiukan perustietoa lastuvirityksestä ja mekanismeista
joihin viritys perustuu.
Lyhyt
oppimäärä:
Jos
haet autoosi parempaa suorituskykyä, ota yhteys Lakeuden autopalveluun.
Flash, ohjelmointi, OBD-tuning, optimointi, päivitys, tarkoittavat
moottorin ohjainlaitteen uudelleenohjelmointia jossa alkuperäinen ohjelma
korvataan muutetulla ohjelmalla.
Lastu, chip, virityslastu, eprom, prommi, sipsi... kaikki nimet
tarkoittavat komponenttia jossa sijaitsee moottorin ohjainlaitteessa
olevan prosessorin muistidata eli ohjelma, säätöarvojen muistipankki.
Nykyaikainen moottorinohjausjärjestelmä säätelee ja ohjaa moottorin
eri toimintoja. Tärkeimmät toiminnot moottorin tehon kannalta ovat
moottorin säätöarvojen määrittelytiedot. Valmistaja on tehnyt
valtavan tutkimustyön löytääkseen oikeat säätöarvot jokaiselle
ajotilanteelle ja ympäristön olosuhteelle sopivaksi. Vaatimukset
pakokaasupäästöille ja polttoaineen kulutukselle ja optimoitaessa säätöarvoja
hyvän moottoritehon suhteen ovat kuitenkin ristiriidassa keskenään.
Moottorin säätöarvojen optimoiminen parhaan tehon saavuttamiseksi lisäävät
moottorin ominaiskulutusta ja pakokaasupäästöjä. On selvää että
valmistaja joutuu tekemään kompromisseja. Nämä kompromissit antavat
virittäjälle mahdollisuuden parantaa moottoritehoa.
Peruskurssi:
Polttomoottorin
tuottamaa tehoa voidaan virityslastulla lisätä seuraavissa tapauksissa:
-
Valmistaja
on tarkoituksella vähentänyt tehoa eri mallisarjoissa ja/tai tehoa säädellään
elektronisesti, esimerkkinä TDI-moottorit.
-
Moottorin
ominaisuus on tuottaa vääntömomenttia jollakin kierrosluvulla enemmän,
mutta sitä on säätöarvoilla vähennetty vääntömomentti-käyrän
tasaamiseksi.
-
Säätöarvot
ovat matalaoktaaniselle polttoaineelle vaikka moottorin perusrakenne
olisi sopiva myös korkeamman oktaaniluvun omaavalle polttoaineelle.
-
Moottorin
kaasujenvaihtoa on parannettu (viritetty)
-
Pakokaasujen
lambdasäätö on aktiivinen myös täydellä kaasulla.
-
Valmistajalla
on virhe ohjelmassa.
-
Moottori
on ahdettu
1.
Ahtamattomat polttomoottorit:
Vapaasti
hengittävän moottorin tehon lisääminen säätämällä (chipillä) on
vaikein osa-alue lastuvirittämistä. Moottorin tuottama teho on teoriassa
suoraan verrannollinen sen kuluttamaan ilmamäärään eli happimäärään.
Polttoainetta voidaan säädellä ohjainlaitteella mutta ilmamäärä on
moottorin mekaanisesta rakenteesta riippuva. Virityslastulla muutetaan
yleensä polttoaine/ilma suhdetta sekä sytytysennakkoa.
Polttoaine/ilmasuhde on täydelliselle palamiselle 14.7kg ilmaa ja 1kg
bensiiniä. Tämä suhdeluku ilmoitetaan myös lambda-arvona . Lambdan
ollessa 1.00 voidaan pakokaasut puhdistaa katalysaattorilla. Jos
lambda-arvo on 1.03-1.20 on seos laiha ja moottorin ominaiskulutus
pienenee mutta pakokaasupäästöt lisääntyvät. Jos taas lambda-arvo on
0.85-0.90 saavutetaan paras teho mutta toisaalta ominaiskulutus ja
pakokaasupäästöt lisääntyvät. Ongelma ratkaistaan tekemällä seos-säädöstä
kaksijakoinen. Moottorin käydessä joutokäynnillä ja ajettaessa
osakaasulla moottori toimii lambda-arvolla 1,00 ja kiihdytettäessä täydellä
kaasulla lambda-arvolla 0.85-0.90. Näin saavutetaan tyydyttävä
polttoaineen kulutus ja suorituskyky, sekä pidetään pakokaasupäästöt
kurissa. Sytytysennakko riippuu moottorin kierrosluvusta ja
kuormituksesta. Palamisnopeus työtahdin aikana on riippuvainen seoksen
tiheydestä (kuormitus) ja seos-suhteesta. Rikas seos ja suuri tiheys =
nopea palaminen ja laiha seos ja pieni kuormitus = hidas palaminen.
Käytännön esimerkki eräästä moottorista:
Ajettaessa 100 km/h tasaista nopeutta moottorin kierrosluvun ollessa 2000
on ohjelmassa määritelty sytytysennakko 32 astetta. Seos-suhde on 1,00
ja kuormitus pieni eli sylinteriin imetään vähemmän
ilma/polttoaineseosta kuin täydellä kuormalla. Jos kaasupoljin painetaan
pohjaan, muuttuu sytytysennakko 13 asteeseen. Ennakko vähenee koska
seossuhde muuttuu rikkaammaksi lambda 0,85 ja sylinterin täytös lisääntyy
maksimaaliseksi, jolloin palamisnopeus kasvaa. Jos sytytysennakko ei vähenisi
täydellä kaasulla moottorin palamispaine kasvaisi huippuarvoonsa liian
aikaisessa vaiheessa ja moottori saattaisi detonoida eli nakuttaa.
Sytytysennakko tulee säätää täydellä kuormalla sellaiseen arvoon
jolla paras vääntömomentti saavutetaan. Parhaan sytytysennakon arvo on
joskus hyvin lähellä nakutusrajaa jolloin valmistaja joutuu jättämään
riittävän pelivaran sytytysennakon ja nakutusrajan väliin. Valmistajan
tulee huomioida myös valmistus-toleranssit ja yksilölliset erot
moottoreiden välillä. Näistä valmistusteknisistä seikoista johtuva
liian myöhäinen sytytysennakko laskee moottoritehoa. Optimoimalla
ennakkoa autokohtaisesti voidaan saavuttaa tehonlisäystä. Useimmiten
iskutilavuudeltaan suurehkot moottorit joissa on pieni litrateho ovat
parhaita kohteita virityslastulle. Korkeaviritteiset moottorit suurella
litrateholla ovat jo valmiiksi säädetty huipputehoa varten.
2.
Ahdetut ottomoottorit:
Moottorin
ahtaminen lisää täydellä kuormalla toimivan moottorin ilmamäärää
ja volymetristä hyötysuhdetta. Ahdetun moottorin teho on suhteessa käytettyyn
ahtopaineeseen, mitä suurempi ahtopaine sen suurempi teho. Normaalisti
ahtopaine on välillä 0.40 bar-0,90 Bar moottorin viritysasteesta
riippuen. Ahdettu moottori on mekaanisesti vahvempi kuin vastaavan
kokoinen ahtamaton moottori koska palamispaineet ja lämpötilat ovat
korkeammat. Ahtopainetta voidaan lisätä lastulla silloin kun ahtopaine
on kontrolloitu ohjainlaitteella. Lastulla muutetaan yleensä hukkaportin
avulla ahtopainetta säätävän venttiilin käyntiaikasuhdetta. Samalla
nostetaan ahtopaineen rajoitusarvoa korkeammalle. Ahtopaineen rajoitusarvo
on suojaustoiminto jolla polttoaineen syöttö katkaistaan hetkeksi jos
ahtopaine nousee yli säädetyn arvon. Joissakin moottoreissa ahtopaineen
säätö on toteutettu mekaanisesti ilman sähköistä säätöä, tällöin
ahtopainetta mekaanisesti lisättäessä on ensin lastulla poistettava
ohjelmasta suojaustoiminto. Turboahtimet on usein mitoitettu tarkasti
automalliin ja moottoritehoon sopiviksi, yli 20% ilmamäärän lisäys
pudottaa ahtimen hyötysuhdetta progressiivisesti. Tehon lisääminen
onnistuukin parhaiten pienemmillä moottorin kierrosluvuilla eli jos
maksimitehoa saadaan lisättyä 15% voidaan maksimi vääntömomenttia lisätä
jopa 35%. Polttoaine/ilma suhde on ahdetuissa moottoreissa osakuormalla
sama kuin ahtamattomissa moottoreissa. Täydellä kuormalla seos-suhde on
ahdetussa moottorissa selvästi rikkaampi. Lastuvirityksellä rikastetaan
polttoaineseosta entisestään jotta palamislämmöt eivät nousisi liikaa
kohonneen ahtopaineen myötä. Sytytysennakko on ahdetulla moottorilla
samankaltainen kuin ahtamattomalla, mutta vaihteluväli on suurempi.
Ahdetun moottorin puristussuhde on pienempi, jolloin osakuormalla
tarvitaan suurempi ennakko. Vastaavasti täydellä kuormalla tarvittava
ennakko on pienempi koska nakutusherkkyys ja puristuslämpötila kasvavat
johtuen dynaamisen puristussuhteen lisääntymisestä ahdetussa
moottorissa. Lastuvirityksessä sytytysennakkoa yleensä vähennetään
niillä kuormitusalueilla joilla ahtopainetta on lisätty. Tehoa lisättäessä
pakoputkiston vastapaine kasvaa virtausmäärän lisääntyessä. Usein
vakioputkisto on mitoitettu liian ahtaaksi tehon lisäämisen kannalta. Jo
pelkkä putkiston vaihtaminen paremmin virtaavaan parantaa tehoa.
Joissakin turboahdetuissa malleissa on pakoputkiston vastapaine lähes
samansuuruinen kuin ahtopaine.
3.
Ahdetut dieselmoottorit:
Yleisimmät
käytetyt moottorimallien lyhenteet (kirjoittajan tietojen mukaan):
-
TDI
= Turboahdettu suorasuihkutus diesel (VAG)
-
TDI
= Turboahdettu pumppusuutin diesel (VAG) PD Pumpe düse
-
CDI,
HDI = Yhteispaine (Common rail) suoraruiskutus diesel, turboahdettu
(Mercedes, Peugeot, Citroen)
-
DIT
= Turboahdettu suorasuihkutusdiesel (GM)
-
CRDI=Yhteispaine
(Common rail) suoraruiskutus diesel (Kia, Hyundai)
Elektronisesti
ohjatut dieselmoottorit ovat rakenteensa vuoksi otollisia kohteita
lastuviritykselle. Tässä moottorityypissä kuormituksen hallinta on täysin
sähköisten signaalien varassa. Koska ohjainlaite kontrolloi ja toteuttaa
kuljettajan kaasupolkimen välityksellä ehdottamaa vääntöpyyntöä,
voidaan näitä arvoja muuttamalla saada aikaan haluttuja vaikutuksia
moottorin toiminnassa. Lastuvirityksellä määritellään uudelleen
ruiskutusmäärät 60%-100% kuormituksella. Yleensä on tarpeen kasvattaa
myös ahtopainetta, jotta ilmamäärä pysyisi riittävänä suhteessa syöttömäärään.
Liian pieni ilmamäärä palamistapahtuman aikana aiheuttaa mustaa savua
(nokea). Myös ominaiskulutus huonontuu savutuksen lisääntyessä.
EGR-ventiilin toimintaa tulee myös säätää samassa suhteessa syöttömäärän
lisäykseen.
3.1
Lisäboksit TDI-moottoreihin
Lisäboksit,
lisämuistit, tehoyksiköt ym.. ovat moottorin ohjauksen johtosarjaan lisättäviä
yksinkertaisia nopeasti asennettavia komponentteja joiden tarkoituksena on
muuttaa ja välittää ohjainlaiteelle virheellistä tietoa moottorin
kuormitustilasta. Esimerkki: EDC-jakajapumpun syöttömäärää säädellään
ohjainlaitteelta tulevalla virtamäärällä. Jotta ohjainlaite voi
hallita syöttömäärää tulee ohjainlaitteen saada tieto jakajapumpun
antamasta syöttömäärästä. Syöttömäärään suhteessa olevaa ja
takaisin kytkettyä jännitetasoa muuntamalla voidaan lisätä syöttömäärää
ja sitä kautta moottoritehoa. Lisäbokseilla voidaan lisätä karkeasti
syöttömäärää koko kierroslukualueella, mutta ei ahtopainetta
EGR-ventiilin toimintaa, ruiskutusennakkoa ym. ohjainlaitteen hienosäätämiä
toimintoja.
Ohjelman
asennus
Ohjelman
asentaminen auton moottorinohjainlaitteeseen voidaan suorittaa usealla eri
tavalla
1. Sarjamuotoinen ohjelmointi diagnostiikka-pistokkeen kautta kaapelilla.
(OBD-tuning, Flash)
2. Kirjoittaminen suoraan muistipiiriin ohjelmointilaitteella.
3. Ohjelman lukeminen ja kirjoittaminen suoraan ohjausyksikön
ohjelmointinastoista (BDM) Asennustavasta riippumatta saadaan aikaan sama
lopputulos. Käytännön erot asennustapojen välillä ovat seuraavat:
1.
Sarjamuotoinen ohjelmointi. (OBD-tuning, Flash programming)
Sarjamuotoinen
ohjelmointi tapahtuu suoraan ajoneuvon testaus/diagnostiikka-liittymästä
ja vaatii kyseiseen ajoneuvoon sopivan muuntimen ja
tiedonsiirtoprotokollan käyttömistä. Sarjaohjelmointi on mahdollista
suorittaa useimpiin BMW, MB, VAG, PSA, GM, Renault, SAAB konsernin
Diesel-moottoreihin ja rajoitetusti BMW, MB, VAG, GM, Renault, SAAB
bensiinimoottoreihin.
Ohjelman siirto kestää autosta riippuen 10-60 min.
+ suhteellisen nopea työ.
+ ei mekaanista komponenttien käsittelyä.
- rajoitetusti automalleja
- viritysohjelman sopivuuden varmistaminen voi jäädä ohjausyksikön
ulkoisten koodien varaan.
- mahdollinen tiedonsiirtovirhe tai väärä ohjelma voi "pimentää"
boksin.
2.
Kirjoittaminen suoraan muistipiiriin ohjelmointilaitteella. (Chip,
Chiptuning)
Perinteinen
tapa, jolla voidaan ohjelmoida lähes kaikki eurooppalaiset automallit.
Ohjelmointi edellyttää ohjainlaitteen avaamisen ja ohjelman lukemisen ja
kirjoittamisen erillisellä laitteella.
Laitteella luetaan alkuperäinen ohjelma kokonaisuudessaan ja verrataan
sen sopivuus identtisesti haluttuun viritysohjelmaan. Ohjelmointityö kestää
1-1.5h
+ Universaali, laajasti automalleja
+ Vakio-ohjelman tunnistaminen luotettava
+ Luotettava, ei tiedonsiirtovirheen mahdollisuutta jos alkuperäinen
piiri säilytetään.
+ Mahdollisuus reaaliaikaiseen ohjelmointiin dynamometrissä, käyttöen
muistipiirin paikalle asennettua emulaattoria.
+ Vakio-ohjelman palauttaminen yksinkertaista, ei vaadi erikoistyökaluja.
- Vaatii mekaanista työtä.
- Ammattitaitoa vaativa asennustyö.
3.
Ohjelman lukeminen ja kirjoittaminen suoraan ohjausyksikön
ohjelmointinastoista (BDM)
Uusimmissa
automalleissa on ohjausyksikön piirilevylle sijoitettu ohjelmointinastat,
joista ohjausyksikön prosessori, muistipiiri ja sarja-eeprom voidaan
kokonaisuudessaan lukea ja kirjoittaa.
+ suhteellisen nopea työ.
+ Vakio-ohjelman tunnistaminen luotettavaa.
+ Luotettava, ei tiedonsiirtovirheen mahdollisuutta.
+ Vakio-ohjelman palauttaminen yksinkertaista.
- Ei mahdollisuutta reaaliaikaiseen "custom-chip" ohjelmointiin
dynamometrissä.
- Vaatii mekaanista työtä, ohjausyksikön avaaminen.
Asennustavasta riippumatta käytettävän ohjelman sisältö määrää
halutun lopputuloksen.
Lähde:
http://www.turbotec.com/chiptuning/chiptuning.html
|