Tehnika Ram-Air

>>>tehnika Ram-Air Eliksir dodatne snage ili samo marketinški trik? Prednosti Ram-Air sustava kao vrste blagog dinamičkog nabijanja motora čine se gotovo jednako neopipljivima kao i zračne struje na kojima se bazira cijela filozofija. Teorija pokazuje kako se tajna njegova djelovanja skriva u velikoj brzini, no u praksi se postavlja pitanje u kolikoj mjeri cilj doista opravdava sredstva

Uhvati vjetar

PIŠE: TOMISLAV BEŠENIĆ FOTO: KAWASAKI rednosti onoga što se danas uglavnom naziva Ram-Air poznate su odavno, a sam je princip ušao u širu primjenu 60-ih godina prošlog stoljeća, kada su američki „muscle“ automobili dobili isturene usisnike za zrak na prednjoj haubi - doduše, više kao estetski nego doista funkcionalni dodatak. U svijetu motocikala Ram-Air se vjerojatno po prvi put spominje na dvotaktnom Suzukiju GT 250 iz 1972. godine, no sustav kakvog danas podrazumijevamo pod tim imenom počinje se nazirati tek krajem 80-ih godina, kada sportski modeli dobivaju aerodinamične oklope.

U osnovi, ideja je jednostavna i logična. S porastom brzine povećava se i otpor zraka, a samim time značajno raste pritisak na prednjim oplatama motocikla. Zašto onda na njima ne „izbušiti“ rupu i putem kanala takve energijom nabijene molekule zraka usmjeriti u usisne grane i iskoristiti ih za bolje punjenje cilindara? Više zraka u cilindrima znači i mogućnost ubrizgavanja veće količine goriva, a to onda znači i povećanje snage. Dodatnom povećanju efekta doprinosi i što se u tom slučaju zrak zahvaća ispred motocikla, dakle tamo gdje je najsvježiji i „nezagađen“ toplinskim utjecajem pogonskog agregata. A što je zrak hladniji, to je i gušći, što nas opet dovodi do toga da se na njega može vezati više atoma goriva te se u konačnici dobije eksplozivnija smjesa i više snage.

Ipak, Ram-Air ni načinom djelovanja ni ostvarenim efektom ne bi trebalo stavljati u isti koš sa turbo-punjačima i kompresorima koji u cilindre „guraju“ zrak pod pritiskom (značajno) većim od atmosferskog. Iako postoje teorije da Ram-Air pri velikim brzinama motocikla može vršiti takvu vrstu prednabijanja, realnije je da korištenje tog principa u većini slučajeva samo umanjuje gubitke koji inače nastaju u sustavu usisa. Naime, zbog dinamike plinova, ali i otpora koje nesmetanom protoku pružaju filtar zraka, izvedba usisnih kanala, leptirasta tijela, brizgaljke, usisni ventil i sve ostalo što se nađe na putu zračne struje, u usisu zapravo vlada podtlak, pa se tako u najboljem slučaju tek 90% zapremine cilindra uspije napuniti svježom smjesom goriva i zraka. RamAir kroz prisilno „guranje“ molekula zraka pomaže da se taj postotak ipak malo poveća.

Crna rupa

Priča o Ram-Airu započinje s njegovim i golom oku vidljivim dijelom - usisnikom za zrak. Što su te „ralje“ bliže onoj točki gdje se stvara najveći zračni pritisak, to će efekt biti veći, no u konačnici samo pozicioniranje usisnika može uključivati i kompromise po pitanju pojednostavljenja same konstrukcije i usklađivanja s dizajnom motocikla. Kad smo već kod dizajna, neosporno je da su svakom novom generacijom Ram-Air sustav zahvaća zrak ispred motocikla, tamo gdje je najhladniji. Kod jednostavnije izvedbe do zračne kutije vode dva kanala koji zaobilaze glavu okvira. Kod složenije izvedbe Ram-Aira zračna struja ide kroz glavu okvira, dakle najkraćim i najizravnijim putem

motocikala te „crne rupe“ postajale sve upečatljivije i veće, no to je i razumljivo s obzirom na količinu zraka koja mora proći kroz njih.

Uzmimo za primjer četverocilindrični sportski motocikl od 1.000 ccm, koji se - radi lakšeg računanja - vrti na 10.000 okr/min. Bez da ulazimo u osnove principa rada četverotaktnog agregata, zaključit ćemo da trebaju dva puna okreta koljenastog vratila kako bi se odigrao jedan takt usisa u svakom od četiri cilindara, što znači da će se, sukladno njihovoj zajedničkoj zapremini od 1.000 ccm, u teoriji usisati 1 litra zraka. Dakle, pri spomenutih se 10.000 okr/min u samo jednoj minuti „probavi“ 5 tisuća litara zraka, odnosno 5 kubnih metara. Čak i kada uračunamo ranije spomenute gubitke od 10 % dolazimo do 4,5 kubna metra zraka. U minuti!

Nakon što prođu kroz otvor(e) na prednjim oplatama, molekule zraka se usmjeravaju kroz jednu ili dvije cijevi, koje izgledaju jednostavno, ali moraju biti pažljivo promišljene. Trik je u tome da struja zraka postiže željene karakteristike tek pri 0,3 Macha (brzina zvuka), što pri normalnom atmosferskom pritisku i 20°C odgovara brzini od 370 km/h. Zbog toga cijevi moraju biti adekvatno sužene kako bi se molekule zraka prisililo da pri prolasku kroz usko grlo dodatno povećaju svoju brzinu (Venturijev efekt). Tako nabijene kinetičkom energijom molekule zraka ulijeću u predkomoru zračne kutije (air-box) i dok su još u naletu prolaze kroz filtar zraka. Pritom je sam filtar zraka uglavnom koso položen u zračnoj kutiji, kako bi se u skučenom prostoru maksimalizirala njegova površina i tako dobila bolja protočnost.

Omjer štete i koristi

Jednom kad prođu kroz filtar, molekule zraka nastavljaju istim putem kao i na motociklu bez RamAir sustava, no u praksi su još uvijek nabijene s više energije. To znači da se i drugačije kreću i vrtlože, a stvari dodatno komplicira i što se dinamika plinova u usisnim kanalima više ne mijenja samo s režimima vrtnje, već i s brzinom samog motocikla. Sve to mora se uzeti u obzir kod dimenzioniranja i oblikovanja usisnih kanala i ostalih elemenata, kako bi se izbjegle neželjene turbulencije ili pretjerano pulsiranje povratnih zračnih struja, što bi donijelo više štete nego koristi.

No, pitanje omjera štete i koristi sastavni je dio priče o smisleno Prolazak usisnih kanala kroz glavu okvira bitno komplicira cijelu konstrukciju, ali i maksimalizira učinak Ram-Air-a. Boljem iskorištavanju tog efekta pridonose i sve precizniji sustavi elektronskog ubrizgavanja goriva

USISNIK

KANALI

FILTAR ZRAKA ZRAČNA KUTIJA

Kawasaki je kod modela ZZR 1400 uspio ukomponirati Ram-Air u monocoque izvedbu okvira. Filtar zraka je postavljen ukoso, kako bi se u skučenom prostoru dobila njegova što veća površina i samim time poboljšala protočnost

sti ugradnje tog sustava. Primjerice, pozitivan efekt korištenja Ram-Aira najjače je izražen pri maksimalnoj brzini, kada je i zračni pritisak na prednjim oplatama najveći, što je u osnovi dobra stvar budući je baš tada zbog dramatičnog porasta otpora zraka svaka dodatna konjska snaga dobrodošla. Štoviše, više od 90% snage se pri velikim brzinama „troši“ na savladavanje otpora zraka. No, istovremeno taj veliki usisnik na prednjim oplatama povećava koeficijent otpora zraka samog motocikla, a samim time povećava ionako velike otpore vožnje.

Isto tako, da bi se postigli što bolji rezultati, struja zraka mora što izravnijim i kraćim putem doći do zračne kutije, zbog čega kanali nerijetko prolaze kroz glavu okvira, što komplicira njegovu izvedbu i samim time povećava težinu i cijenu motocikla. Pritom proizvođači motocikala skrivaju svoje podatke, no već i sama činjenica da je serijska ugradnja Ram-Air sustava uglavnom rezervirana za motocikle koji prebacuju 250 km/h jasno sugerira „područje djelovanja“ u kojem pozitivni efekti takvog dinamičkog nabijanja nadmašuju dodatne gubitke koji pri tome nastaju.

Kao grubi orijentir o učinkovitosti mogu poslužiti službeni podaci Kawasakija, koji za motocikle opremljene tim sustavom deklarira maksimalnu snagu sa i bez korištenja Ram-Air efekta. Ovisno o modelu, u završnom stupnju prijenosa i pri režimu vrtnje na kojem se razvija najveća snaga, dakle u trenutku kada se motocikl nalazi blizu svoje maksimalne brzine, Ram-Air donosi dodatnih 5 do 10 KS, odnosno povećava maksimalnu snagu za 3 do 5%. Ako je vjerovati tim podacima, Ram-Air doista nije (samo) marketinški trik, a stvar je percepcije je li to što se pozitivni efekti mogu osjetiti tek pri doista suludim brzinama ozbiljan nedostatak ili baš to cijeloj priči daje puni smisao i dodatnu draž. n

U osnovi, usisnik zraka bi trebao biti što veći i što bliže točki na kojoj se stvara najveći pritisak zračnih struja, no na njegov će konačni smještaj i oblik osim inženjera utjecati i dizajneri