Vermogen door het putje
Vaak wordt onder tuning verstaan "het zo veel mogelijk vermogen uit een motor halen". Niemand zal dit ontkennen. Als dit nu vanuit een ander perspectief wordt bekeken zou je ook kunnen zeggen: "zo veel mogelijk proberen de verliezen te beperken".
Vanuit een tuningsoogpunt is dat de meest interessante kijk op het probleem. Het geeft namelijk inzicht in de oorzaak van de motorverliezen en waar ze zich voordoen. Hierdoor is het mogelijk om een goed idee te krijgen welke aanpassingen er gedaan moeten worden om zoveel mogelijk vermogen te kunnen behouden.
Meer concreet: Elke motor heeft en potentieel vermogen dat gelijk is aan de energetische waarde van de brandstof die wordt toegediend bij het maximum toerental.
Als voorbeeld nemen we een MGB 1,800 met een compressieverhouding van 10.5:1 en een maximum toerental van 7250rpm. De motor zal op dit toerental 391.5 m3/uur aan lucht nodig hebben. Met een soortelijke massa van 0.0289 kg/mol is dit een behoefte van 505.1 kg lucht per uur.
Als wordt uitgegaan van de standaard stoichiometrische verhouding van 14.7:1 volgt een brandstofbehoefte van 34,4 kg/uur, oftewel 46.5 liter per uur.
De energetische waarde van benzine wordt uitgedrukt in BTU (British Thermal Unit) en bedraagt 30,158.73 BTU/liter. Wanneer we dit vermenigvuldigen met het brandstofverbruik per uur is de totale hoeveelheid toegevoerde energie ruim 1.4 miljoen BTU/uur. Dit staat gelijk aan 551 pk!
Onze MGB 1800 heeft dus een potentieel vermogen van 551 pk!!
Een geweldig uitgangspunt maar laten we niet te snel juichen. De standaard otto-cyclus is verre van perfect en heeft een bepaalde mate van inefficiëntie die gelijk is aan:
Voor de MGB 1800 (10.5:1) betekent dit een niet te vermijden Otto-verlies van 39.8% op het potentieel vermogen. De eerste 219.4 pk is nog voordat we überhaupt onze overall hebben aan kunnen trekken al door het putje.... We houden nu nog maar 332 pk over.
Er zijn oneindig veel andere zaken die een verlies kunnen opleveren. Een aantal hiervan is hieronder genoemd:
Thermisch (Indicated = IMEP)
Warmte (brandstof rijk/arm)....6.0%
Water temp (Q=m Cp deltaT).....6.1%
Olietemperatuur................1.5%
Massa (reciprocating)..........var%
Verbranding....................var%
Blowby.......................0.001%
Timing (Ontsteking)............0.8%
Timing (afstelling 0.009%p/deg)
Phasing........................var%
......................totaal 19-27%
Volumetrisch (Net = PMEP)
Flow...........................var%
Pompwerking (Exh werk).........1.6%
Pompwerking (Int werk).........0.4%
........................totaal 2-3%
Mechanisch (Brake = BMEP)
Motor (Friction to bore).......3.3%
Driveline .....................var%
........................totaal 3-4%
(De aangegeven verliespercentages zijn op basis van een bepaalde motor en kunnen verschillen. Het totaal blijft gemiddeld ongewijzigd tussen de 24-41%)
Als we nu de rekensom compleet maken met de laagste verliezen (thermisch, volumetrisch en mechanisch) dan hebben hebben we in theorie de optimaal getunede motor. In dit geval betekent dat afscheid nemen van nog eens 133pk bovenop de 219.4pk die we al eerder kwijt waren.
Het rekensommetje ziet er als volgt uit:
Potentieel vermogen ..........551pk
Otto-verlies ................ 219pk-
Over ........................ 332pk
Thermisch (19-27%)............105pk
Volumetrisch (2-3%)............11pk
Mechanisch (3-4%)............. 17pk-
Over .........................199pk
Het is toch diep triest dat we de motor hebben moeten voeren met 551pk aan brandstof om er net aan 199pk van terug te zien...... En dan hebben we het over een optimaal getunede motor waarbij de verliezen tot een minimum zijn beperkt.
Voor velen is die waarde niet haalbaar zonder kunstgrepen toe te passen of een oneindig budget. De realistische lat ligt ongeveer 10% lager. We spreken dan nog steeds van een goed getunede motor. Voor de MGB ligt deze waarde rond de 180pk. Een zeer verdienstelijke prestatie! (standaard MGB is ca 90pk bij 4500rpm)
In formulevorm:
Tunen is dus eigenlijk niets anders dan technische "damage control" waarbij we continu bezig zijn met het zoeken van de grenzen (om deze het liefst te verleggen).
