Vanhan kaasutinmoottorin käytettävyys paremmaksi polttoaineen ruiskutusjärjestelmällä?
Erilaisia ohjelmoitavia moottorinohjainlaitteita on saatavilla useilta valmistajilta. Niitä käytetään useimmiten erikoisautoissa kuten kilpa-autoissa tai moottorin virittämisen yhteydessä. Autoharrastajien innostuksen myötä joihinkin tiettyihin moottorimalleihin on saatavilla erilaisia valmiita soviteosia, vaikkapa valmiit kiinnitysosat polttoainesuuttimia varten tai valmis johtosarja moottorinohjainta varten. Olisiko näiden hyödyntäminen tieliikennekäytössä olevan kaasutinmoottorillisen ajoneuvon ajokokemuksen parantamiseen järkevää hankintakustannusten ja saavutetun hyödyn suhteen?
Liikenne- ja viestintäministeriön määräys ”Auton ja sen perävaunun rakenteen muuttaminen” kertoo tieliikenteessä käytettäviin autoihin sallitut muutokset. Määräyksen kohta 2.5.2 kertoo ennen 1.1.1998 käyttöönotettuihin ajoneuvoihin sallitut muutokset ilman muutoskatsastusta. Sallittuja muutoksia on esimerkiksi ”kaasuttimen tai kaasuttimien korvaaminen polttoaineen suihkutuslaitteistolla ja polttoaineen suihkutuslaitteiston muuttaminen”.
Kaasutinmoottorin tilalle polttoaineen ruiskutusjärjestelmä
Käytännössä siis mikä tahansa kaasutinmoottorilla varustettu iäkkäämpi auto on muutettavissa käyttämään polttoaineen ruiskutuslaitteistoa, eikä muutoksia tarvitse erikseen muutoskatsastaa. Tämä tuo vapautta ruiskutusjärjestelmän suunnitteluun ja toteutukseen, sillä pakokaasupäästöjen rajat säilyvät ennallaan eikä OBD-testausta vaadita.
Pelkällä ruiskutuslaitteiston asennuksella moottorista ei lähtökohtaisesti saada enempää suorituskykyä, jos moottoriin ei tehdä samalla myös muita mekaanisia muutoksia. Polttoaineen ruiskutusjärjestelmässä polttoaine suihkutetaan usein lähemmäs imuventtiiliä ja pienempinä pisaroina verrattuna kaasutintekniikkaan. Tämän johdosta saavutetaan parempi polttoaineen ja ilman sekoittuminen ja samalla vähenee myös imusarjan sisäpinnoille pisaroituvan polttoaine määrä.
Merkittävimmät edut saavutetaan kuitenkin ruiskutusjärjestelmää ohjaavan moottorinohjainlaitteen säätäessä polttoainetta erilaisia ajotilanteita ja olosuhteita vastaavaksi. Tässä elektronisesti ohjattu ruiskutusjärjestelmä on huomattavasti kaasutinta tarkempi ja monipuolisempi. Käytännössä ruiskujärjestelmällä varustettu moottori käynnistyy kaasutinmoottoria varmemmin ja luotettavammin, käy ja vetää tasaisemmin edellyttäen tietysti, että ruiskutuslaitteisto on säädetty oikein. Nykyaikaisen kolmitoimikatalysaattorin lisääminen moottoriin on myös mahdollista pakokaasupäästöjen vähentämiseksi, samoin kuin moottorin voi säätää käyttämään saatavilla olevaa biopolttoainetta, korkeaseosetanolia.
”Jos se toimii, älä korjaa sitä”
Entä jos kaasutin on hyvin säädetty ja moottori toimii jo valmiiksi moitteetta? Pelkkä ohjelmoitava ruiskutusjärjestelmään tarvittava moottorinohjainlaite maksaa sadoista tuhansiin euroihin ja sen lisäksi tarvitaan lukuisia antureita sekä muita osia. Polttoaineen tarkemman annostelun tuoma kulutuksen vähentyminen ei tule kattamaan näiden komponenttien hintaa, eikä pienentyneistä pakokaasupäästöistä saa tällä hetkellä mitään taloudellista hyvitystä.
Suurin hyöty ruiskutusjärjestelmästä saadaankin, jos moottoriin halutaan tehdä muitakin muutoksia suorituskyvyn lisäämiseksi tai jos autoon halutaan lisätä nykyaikaisia ominaisuuksia, kuten vakionopeudensäädin tai vetoluistonesto. Toki kaikki nämä muutokset vaativat uusien oheiskomponenttien asentamista, mutta moottorinohjaus on ohjelmoitavissa niitä varten helposti. Kilpa-autoissa käytetyt toiminnot ovat pääosin tieliikenteessä kiellettyjä. Onkin mahdollista ohjelmoida jopa ajon aikana vaihdettavia erilaisia asetuksia, jolloin autolla voi ajaa kilpa-radalle normaalisti ja rata-ajon aikana käyttää suorituskykyä lisääviä toimintoja.
Juuri valmistuneessa opinnäytetyössä muutetaan kaasuttimella varustettu vuosimallin 1988 Ford OHC -moottori imusarjaruiskutteiseksi moottoriksi ilman tavoitteita suorituskyvyn lisäämisestä. Kiinnostavinta muutostyössä on moottorinohjauksen toiminnan oppiminen ja uuden tekniikan mahdollistama jatkokehitystyö. Koska järjestelmän osat voi ja saa valita itse, on mahdollista kehittää tarkasti räätälöityjä ratkaisuja eri toimintojen suorittamiseen.
Tässä työssä tavoitteena oli saada moottori käyttäytymään kuin pari vuosikymmentä uudempi tehdasvalmisteinen moottori, toisin sanoen toimimaan eri olosuhteissa ilman, että kuljettaja joutuu muuttamaan ajotapaa olosuhteiden mukaan. Vääntömomenttia pitäisi olla käytettävissä jo pienillä moottorin käyntinopeuksilla ja kaasua painettaessa moottorin tulisi kiihtyä tasaisesti. Tällaiseen käyttötarkoitukseen voitaisiin soveltaa muun muassa jälkiasenteista sähköistä kaasuläppää, jota ei auton alkuperäisenä valmistusajankohtana ollut edes saatavilla.
Muutostyön komponenttien valinnassa on huomioitu myös niiden skaalattavuus, vaikka normaali tieliikenne onkin projektiauton ja -moottorin pääkäyttötarkoitus. On siis ajateltu myös mahdollisia tulevaisuudessa tehtäviä muutostöitä niin, että koko järjestelmää ei tarvitse suunnitella alusta asti, jos esimerkiksi suorituskykyä halutaankin myöhemmin lisää. Työstä voi saada ajatuksia ja ideoita vastaaviin muutostöihin ja ehkäpä sen avulla voi välttää jopa muutaman mahdollisen kompastuskiven muissa vastaavissa projekteissa.
Lähde:
Ahokas, E. 2024. Kaasutinmoottorin muuttaminen ruiskutusmoottoriksi : Ford OHC 2.0 ja Haltech Elite 1500 – Theseus. Turun ammattikorkeakoulu. Opinnäytetyö.
Artikkelikuva: Haltech. NSP-ohjelmisto. https://www.haltech.com/downloads/