|
Chiptuning af køretøjer - miljømæssig effekt 3 Målinger på chiptunede køretøjerUndersøgelsen af de miljømæssige effekter af chiptuning er baseret på tidligere gennemførte forsøg med chiptunede køretøjer. I en systematisk gennemgang af faglitteraturen er der fundet måleresultater fra at antal forsøg foretaget med chiptunede køretøjer.
Samtlige forsøg med person- og varebiler er udført på biler af fabrikatet VW, hvilket formentlig skyldes, at det er et af de mærker, der oftest tunes. Dette anses i øvrigt ikke for et problem for undersøgelsernes repræsentative værdi, da effekterne af chiptuning i langt højere grad afhænger af chiptuningsudstyret end bilfabrikatet. De testede chiptuningsenheder er ikke angivet med fabrikatnavn, men kun beskrevet med hensyn til virkemåde, da formålet med undersøgelsen udelukkende er at få et overordnet indtryk af virkningen af forskellige typer af tuningsenheder og principper og ikke at fremhæve visse fabrikater frem for andre. 3.1 Personbiler3.1.1 Måling på VW Passat 1,9 TDIUndersøgelsen er foretaget af MTC i Sverige, og resultaterne er rapporteret i MTC 6022 [1]. I det følgende er der vist uddrag af beskrivelser og resultater fra undersøgelsen. For uddybende oplysninger henvises til ovennævnte rapport. Undersøgelsens formål var at sammenligne miljøegenskaberne for en motor med henholdsvis originalt motorstyresystem og modificeret (chiptunet) styresystem. Bilen, som blev anvendt, var en VW Passat Variant 1,9 TDI, årgang 2000. Den var forsynet med en femtrins manuel gearkasse og havde kørt 34.000 km. Motoren var firecylindret med direkte indsprøjtning, turbolader og luft/luft intercooler. Maksimal ydelse for motoren var ifølge fabrikanten 85 kW (115 hk) ved 4.000 omdr./min. og maksimalt drejningsmoment var 285 Nm ved 1.900 omdr./min. Den første enhed, der blev brugt til at tune motoren, var en tuningsboks (power-boks), hvis formål er at modificere signalerne mellem motorens kontrolenhed (ECU) og indsprøjtningspumpen med det ene formål at øge brændstofmængden, som tilføres cylindrene. Boksen øger således kun indsprøjtningstiden, mens indsprøjtningstidspunktet ikke ændres. Ifølge leverandøren skulle boksen resultere i en effektforøgelse fra 115 til 145 hk og en forøgelse af drejningsmoment fra 285 til 340 Nm. Den næste enhed, der blev testet, var en chip, som blev monteret i stedet for den originale VW-chip. Det er uvist, om den aktuelle chip kun forlænger indsprøjtningstiden, eller om den også justerer indsprøjtningstidspunktet. Resultaterne fra testen tydede umiddelbart på, at indsprøjtningstidspunktet forblev nogenlunde uændret. Der blev testet tre konfigurationer:
Der blev udført tests i henhold til "Urban Driving Cycle" (UDC/FTP 75) og US06 samt ved fri acceleration (testcyklerne er beskrevet i Appendiks B). Endelig blev bilen prøvekørt på landevej. 3.1.1.1 Måleresultater UDC/FTP 75 - testresultater Resultaterne fra testen i henhold til UDC/FTP 75 viste stort set uændrede emissioner med ombytningschippen i forhold til den originale styring. Dog steg CO-emissionen lidt. For konfigurationen med tuningsboksen steg PM (partikelemissionen) og CO-emissionen drastisk, mens NOx-emissionen faldt. Brændstofforbruget steg for konfigurationen med tuningsboksen med ca. 5%, mens det med ombytningschippen steg 1-2%.
Figur3-1. Emission og brændstofforbrug under UDC-test. US06 - testresultater Testen i henhold til US06 viste nogenlunde samme tendenser som UDC-testen. Dog var ændringerne mere udprægede. Eksempelvis steg CO-emissionen langt mere med ombytningschippen, og NOx-emissionen faldt mere markant. For konfigurationen med tuningsboksen steg PM- og CO-emissionen ligeledes langt mere, end det var tilfældet under UDC-testen.
Figur 3-2. Emission og brændstofforbrug under US06-test. Fri acceleration - testresultater Opaciteten i røggassen steg voldsomt med begge tunede konfigurationer. Specielt konfigurationen med tuningsboksen gav meget stor stigning.
Figur 3-3. Sammenligning af opacitet i røggasen ved test ved fri acceleration. Den generelle grænseværdi for opacitet er for turboladede dieselbiler 3,0 m-1, mens den typespecifikke grænseværdi for det pågældende køretøj er 0,70 m-1. Testkørsel på landevej Endelig blev bilen med de tre konfigurationer testet på landevejen. Der blev kørt bykørsel, blandet landevejskørsel og motorvejskørsel. Testens formål var at give indtryk af, hvordan de forskellige konfigurationer virker på motoreffekt og moment. Med begge konfigurationer med tunet styresystem var bilen mere kraftfuld end standardudgaven, men med visse forskelle. For konfigurationen med tuningsboksen var karakteristikken nogenlunde den samme som ved standardudgaven. Både effekt- og momentkurven lå dog højere end for standardudgaven over hele motorens arbejdsområde. Ved lav hastighed kørte motoren meget ujævnt. For konfigurationen med ombytningschippen var karakteristikken lidt anderledes end ved standardudgaven. Ved 2.000 omdr./min. hvor maksimum moment indtræffer, var motoren mere kraftfuld end standardudgaven, men ikke så udpræget, som det var tilfældet for konfigurationen med tuningsboksen. Ved højere motoromdrejninger var konfiguration med ombytningschippen mere kraftfuld end både konfigurationen med tuningsboksen og standardudgaven. 3.1.2 KonklusionTestresultaterne, herunder specielt resultaterne fra testen med fri acceleration, viser, at partikelemissionen procentuelt stiger markant med begge konfigurationer af chiptuning. Specielt konfigurationen med tuningsboks giver en meget markant stigning. Opaciteten stiger med en faktor 7 i testen ved fri acceleration med denne konfiguration. På trods af dette er værdierne fortsat relativt lave. Eksempelvis er opaciteten med tuningsboksen under halvdelen af den generelle grænseværdi, som gælder i forbindelse med syn. Dog overskrides den typespecifikke grænseværdi [4]. CO-emissionen stiger ligeledes voldsomt regnet i procent, men holder sig fortsat på meget lave værdier. NOx-emissionen falder, mens de øvrige emissioner forbliver nogenlunde uændrede. Sammenfattende kan det konstateres, at konfigurationen med tuningsboksen vil overskride både EU-emissionsgrænseværdierne for partikler og den typespecifikke grænseværdi i forbindelse med syn, mens konfigurationen med ombytningschippen vil kunne godkendes på trods af, at den forårsager betydelig større partikelemission end standardudgaven. 3.1.3 Måling på Skoda Octavia 1,9 TDIUndersøgelsen er foretaget på FH Joanneum i Østrig, og resultaterne er præsenteret i MTZ 11/2002 [2]. I det følgende er der vist et uddrag af beskrivelser og resultater fra undersøgelsen. For uddybende oplysninger henvises til ovennævnte. Undersøgelsens primære formål var at sammenligne emissionerne for en motor med henholdsvis originalt motorstyresystem og modificeret (chiptunet) styresystem. I tillæg blev også effekt og drejningsmoment samt temperatur og tryk i forbrændingskammer målt. Det blev indledningsvis undersøgt, hvilken motor der oftest udsættes for chiptuning. Denne undersøgelse viste, at den oftest tunede motor er en 1,9 TDI fra VW, hvorfor en sådan blev valgt. Undersøgelsen blev udført ved tests henholdsvis af motor i prøvebænk (steady-state) og med køretøj på rullefelt. Den testede motor var en 1,9 TDI fra en Skoda Octavia. Den var gennemkørt et indkøringsprogram på godt 50 timer svarende til ca. 5.000 km. Bilen var ligeledes en Skoda Octavia 1,9 TDI, årgang 2000, med ca. samme kilometertal som motoren. Både motor og bil blev testet med fem forskellige konfigurationer af chiptuning samt den originale styring. Det fremgår ikke af testresultaterne, hvilke typer chiptuningsudstyr der blev anvendt. Bilen blev gennemkørt efter NEDC (New European Driving Cycle), som defineret i direktiv 91/441, samt fuldlast acceleration, mens motoren blev gennemkørt steady-state fuldlasttest i henhold til direktiv 80/1269/EØF (måling af nettoeffekt). 3.1.3.1 Måleresultater NEDC (91/441) Med undtagelse af forsøget med én af konfigurationerne viste forsøgene ikke betydelige forskelle i CO, HC, NOx eller partikelemission mellem de tunede versioner og standardudgaven. Det blev vurderet, at det skyldtes, at testcyklen ikke inderholder fuldlast eller fuld acceleration, men kun moderate accelerationer og hastigheder. Konfigurationen, som afveg, viste i stort set samtlige forsøg meget større udslip af de forurenende stoffer end de øvrige konfigurationer. Det blev vurderet, at dette skyldtes, at denne version var betydeligt simplere konstrueret end de øvrige. Denne betegnes i det følgende som atypisk. Måling af brændstofforbrug viste kun små forskelle mellem de forskellige konfigurationer og varierede mellem lidt højere og lidt lavere forbrug end standardudgaven. Tests ved steady-state (motor i prøvebænk) Effektmålingerne viste - med undtagelse af den atypiske konfiguration - ingen betydelig forskel mellem de tunede versioner og standardversionen op til ca. 1.700 omdr./min. I området fra 1.700 - 4.200 omdr./min. var der imidlertid betydelige forskelle. Maksimumsydelsen var for de forskellige konfigurationer 8-10% højere end standardversionen, hvilket dog var betydeligt mindre, end leverandørerne havde lovet. Samtlige leverandører havde lovet en effektforøgelse på 20-30%. Brændstofforbruget varierede en del mellem de forskellige konfigurationer. Bortset fra den atypiske konfiguration, som lå langt over de øvrige, varierede merforbruget mellem 5-10% afhængigt af omdrejningstal. Ved lave omdrejninger var forbruget i de fleste tilfælde stort set som ved standardversionen, mens merforbruget var størst ved ca. 3.000 omdr./min. Sodtallet, også kaldet "Bosch røgtallet", som ligesom opaciteten er et simpelt udtryk for partikelemission, viste voldsomme forøgelser i flere af forsøgene med de tunede konfigurationer. Som det fremgår af nedenstående figur, varierer det imidlertid meget mellem de forskellige konfigurationer, men det generelle billede er, at sodtallet øges betragteligt. Figur 3-4. Sammenligning af sodtal (Bosch røgtal) ved fuldlast. Bosch røgtal er en ældre måleenhed I dag bruges røggastætheden (opasitet) oftest. Røggastemperaturen er blandt andet et udtryk for belastning på systemet. Figuren nedenfor viser røggastemperaturen ved forskellige omdrejningstal. På figuren er også indtegnet den maksimalt tilladelige temperatur, som turboladeren kan tåle. Hvis denne temperatur overstiges, bortfalder garantien. Temperaturen overstiges i to tilfælde, og i de øvrige tilfælde ses der ligeledes væsentlige temperaturstigninger for de chiptunede versioner i forhold til standardudgaven. Figur 3-5. Røggastemperaturer. Trykket i forbrændingskammeret er et udtryk for belastning på motorens vitale dele. Målingerne viste, at trykket steg ved alle tunede versioner og i visse tilfælde sås der ret markante stigninger. I ekstreme tilfælde var trykstigningen op til 20%. Fuldlast acceleration Måling af røggasopaciteten, som blev foretaget ved fuld acceleration i 4. gear op til ca. 150 km/h, viste stor forskel mellem de chiptunede konfigurationer og standardversionen. Mens der med standardversionen stort set ikke var synlig røg, var der med samtlige tunede konfigurationer voldsom røgudvikling. Figuren nedenfor viser opaciteten ved de tunede udgaver. Skalaen går fra 0 til 100%. Ved 100% er røggassen så massiv, at der ikke kan trænge lys igennem. Figur 3-6. Røggasopacitet ved forskellige hastigheder. 3.1.4 KonklusionUndersøgelsen har vist, at der nok er gevinst ved at chiptune, men også at gevinsten i alle tilfælde har vist sig betydeligt mindre, end der på forhånd var lovet. I gennemsnit var effektforøgelsen 8-10%, mens der var lovet 20-30%. Forsøgene viste, at der ved moderat kørsel, som testcyklen repræsenterer, generelt ikke er tegn på, at emissionerne øges betydeligt. Dog viste et af tuningssættene i alle forsøgene særdeles dårlige resultater. Modellen blev vurderet til at være meget simpelt konstrueret og forholder sig tilsyneladende ikke til belastning eller andet, men tilfører blot ukritisk ekstra brændstof over hele motorens arbejdsområde. Samtlige forsøg, som blev gennemført ved henholdsvis fuldlast og fuldlast acceleration, viste drastiske stigninger i røggassens opacitet for samtlige modificerede konfigurationer. Sammenfattende må det konkluderes, at testresultaterne viser, at partikelemissionen vil øges i forbindelse med tuning, men samtidig at meremissionen afhænger meget af driftsprofilen (køremåden) og chiptuningsudstyrets kvalitet. Motorens levetid må forventes at blive reduceret, når der køres med højere tryk i forbrændingskammeret, og der er langt højere temperaturer i udstødningsgassen. Sidstnævnte kan blandt andet foranledige ødelagte ventiler og sammenbrud af turbolader. 3.2 Varebiler3.2.1 Måling på VW TransporterNedenstående undersøgelse er foretaget på Teknologisk Institut i Århus. Formålet med testen var at sammenligne miljøegenskaberne for en motor med henholdsvis originalt motorstyresystem og modificeret (chiptunet) styresystem. Der foreligger ingen officiel rapport over måleresultaterne. Den testede bil var en VW Transporter årgang 1997. Bilen var forsynet med en femtrins manuel gearkasse. Motoren var en firecylindret, firetaktsmotor type ACV med direkte indsprøjtning, turbolader og luft/luft intercooler. Den enhed, der blev brugt til tuning, var en tuningsboks, som modificerer signalerne mellem motorens kontrolenhed (ECU) og indsprøjtningspumpen. Resultatet er en øgning af den brændstofmængde, som tilføres cylindrene. Boksen var forsynet med et potentiometer, hvormed brændstofdoseringen kunne justeres. Den blev indstillet ca. midt i justeringsområdet. Der blev testet to konfigurationer:
Der blev udført test med fri acceleration (synstest) og fuldlast acceleration. 3.2.1.1 Måleresultater Fri acceleration - testresultater Forsøget viser en stigning i opaciteten med tuningsboksen monteret, men værdierne er fortsat lave. Med den originale styring er opaciteten 0,28 m-1, og ved konfigurationen med tuningsboksen er den 0,52 m-1. Den typespecifikke grænseværdi for det pågældende køretøj er 0,70 m-1.
Figur 3-7. Sammenligning af opacitet ved fri acceleration (angivet i procent). Fuldlast acceleration - testresultater Målingen blev udført på rullefelt med fuldlast acceleration i 3. gear fra 1.000 omdr./min. til maksimum omdrejninger. CO-emissionen og opaciteten i røggassen stiger voldsomt med tuningsboksen monteret, mens NO-emissionen falder.
Figur 3-8. Emissioner under fuldlasttesten (ved maksimumomdrejninger). 3.2.2 KonklusionTesten ved fri acceleration viser en vis stigning i opaciteten med tuningsboksen monteret, men værdierne er fortsat lave. Boksen ville ikke have problemer med at blive godkendt i forbindelse med syn. Derimod viser testen med fuldlast acceleration helt andre resultater. Her ses der en meget markant forskel i opaciteten mellem de to konfigurationer. Med tuningsboksen monteret når opaciteten op på 100% ved fulde omdrejninger. Det betyder, at røggasen er så massiv, at der ikke trænger lys igennem. Det er mere end en tredobling af opaciteten med den originale styring. Det fremgår derfor, at synstesten (fri acceleration) i denne sammenhæng har visse uheldige begrænsninger, da den ville godkende tuningsboksen på trods af dens meget uheldige egenskaber, specielt ved fuldlast. 3.2.3 VW Transporter (TV SYD)Nedenstående test blev foretaget for TV SYD i forbindelse med, at stationen havde sat fokus på chiptuning, og er medtaget i rapporten for at vise, hvordan resultatet af chiptuning kan se ud praksis. Motorstyringen er under testen forsynet med en tuningsboks. Måledata og diverse specifikationer er udeladt.
Billede 3-1 og 3-2. Røgudvikling under fuldlasttesten med tuningsboksen monteret.  
Billede 3-3 og 3-4. Nærbillede af røgfanen under fuldlast. På billedet til højre ses tuningsboksen monteret i motorrummet. Forsøget viser tydeligt en voldsom røgudledning fra bilen, når den belastes maksimalt. Med den originale styring var der ingen synlig røg. 3.3 Konklusion på måling på person- og varebilerMåleresultaterne viser, at der er en betydelig risiko for meremission - specielt i form af partikler - ved chiptuning, men at omfanget afhænger af flere forhold. Forsøgene har vist, at driftsprofilen (køremåden) har den største betydning. Derefter er det tuningssættets kvalitet, som har betydning for resultaterne. Måleresultaterne viser generelt, at der ved moderat kørsel med moderate accelerationer og hastigheder ikke er tegn på, at emissionerne øges betydeligt ved chiptuning. CO- og partikelemissionen stiger i flere tilfælde markant regnet i procent, men holder sig fortsat på lave værdier. Forsøgsresultaterne spænder imidlertid vidt. Der er eksempler på tuningssæt, som uanset testprocedure klarer sig dårligt. Effektforøgelsen er begrænset samtidig med, at emissionerne er høje. Samtidig er der også eksempler på bedre tuningssæt, som kan overholde emissionsgrænseværdierne, når de gennemkøres de testcykler, der anvendes i forbindelse med typegodkendelse og syn. I forsøgene med fuldlast tegner der sig imidlertid et helt entydigt billede af, at der er tale om et betydeligt problem. I samtlige af disse forsøg øges partikelemissionen markant, når der chiptunes. I flere tilfælde øges den med flere hundrede procent. CO-emissionen kan ligeledes stige markant under fuldlast. Det skal understreges, at måleresultaterne kun gælder de specifikke konfigurationer af bil og motortyper og tuningssæt, og at der kunne fremkomme andre resultater og konklusioner, hvis andre konfigurationer blev testet. 3.4 Lastbiler3.4.1 Scania 124L TITesten er foretaget af MTC i Sverige, og resultaterne er rapporteret i rapport nr. MTC 6021 [3]. Der er i det følgende vist et udpluk af beskrivelse og resultater fra testen. For uddybende oplysninger henvises til ovennævnte rapport. Formålet med testen var at sammenligne miljøegenskaberne for en motor med fabriksmonteret styresystem med miljøegenskaberne for en motor med et modificeret styresystem. Den testede bil var en Scania 124L cab-over-motor, 96-model. Modellen var en 6x2*4 (seks hjul, to hjulstræk, drejer på fire hjul). Bilen havde kørt 83.000 km. Lastbilen var forsynet med en Scania DSC1201 sekscylindres firetakts vandkølet motor med direkte indsprøjtning, turbolader og luft/luft intercooler. Maksimum ydelse for motoren var ifølge fabrikanten 294 kW ved 1.800 - 1.900 omdr./min. og maksimum moment var 1.810 Nm ved 1.900 omdr./ min. Den enhed, som blev anvendt til tuning, var en tuningsboks (plug-in-box), hvis formål er at modificere signalerne mellem motorens kontrolenhed (ECU) og indsprøjtningspumpen. Resultatet er, at brændselsmængden, som tilføres cylindrene, øges. Da indsprøjtningstidspunktet på den pågældende motor ikke kan ændres, er det sikkert, at det eneste, boksen gør, er at øge indsprøjtningstiden for dieselpumpen. Ifølge leverandøren skulle boksen resultere i en effektforøgelse på mellem 60-80 hk og en forøgelse af drejningsmoment på 400-600 Nm og et fald i brændstofforbruget på 5-10% (afhængigt af motortype). Boksen leveres klar til anvendelse, men er forsynet med justeringsskrue for små justeringer af indsprøjtningstiden (hhv. længere/kortere indsprøjtningstid). Der blev gennemført tests på bilen med henholdsvis standardstyring, power-boks standard, power-boks increased (justeret til øget brændstofmængde) og power-boks decreased (justeret til mindre brændstofmængde). Der er gennemkørt test ved fuldlast, ECE R49 (stationær), ETC (transient) og fri acceleration. Under testen ved fuldlast blev der ikke målt emission, men udelukkende effekt og moment. Måleresultaterne fra testen er derfor ikke medtaget i nærværende rapport, idet formålet primært er at sammenligne miljødata. ECE R49 - testresultater Resultaterne fra ECE R49-testen viser, at alle vægtede emissioner [g/kWh], CO, HC, NOx og PM, falder, når tuningsboksen er monteret. Det specifikke brændstofforbrug falder ligeledes, men dog begrænset.
Figur 3-9. Emission og brændstofforbrug under ECE R49-test. ETC - testresultater Resultaterne fra den transiente ETC-test viser, at CO- og PM-emissionerne samt brændstofforbruget stiger, HC-emissionen falder og NOx-emissionen forbliver nogenlunde uændret med tuningsboksen monteret.
Figur 3-10. Emission og brændstofforbrug under ETC-test. Fri acceleration - testresultater Testen ved fri acceleration viser en stigning i røggassens opacitet på ca. 50% med standardindstilling for tuningsboksen. Med boksen indstillet til maksimalt brændstof stiger opaciteten med ca. 70%.
Figur 3-11. Sammenligning af opacitet i røggassen ved fri accelerationstesten. Den typespecifikke grænseværdi for det pågældende køretøj er 0,75 m-1. 3.4.2 KonklusionMed de standardiserede typegodkendelsestests (ECE R 49 og ETC) ændres emissioner og brændstofforbrug kun begrænset med tuningsboksen monteret uanset indstilling af boksen. Under testen i henhold til ECE R49 ses der små reduktioner i de vægtede emissioner [g/kWh]. Testen ved fri acceleration viser en betragtelig procentvis stigning i røggassens opacitet, med tuningsboksen monteret, men værdierne er dog fortsat lave. Den aktuelle tuningsboks vil kunne overholde både EU-emissionsgrænseværdierne og kunne godkendes til syn på trods af at den, særligt under fri acceleration, forårsager betydelig større partikelemission end standardudgaven. Det skal understreges, at måleresultaterne kun gælder den specifikke konfiguration af bil- og motortype samt tuningssæt. Fodnoter[2] MTC er et anerkendt prøvningslaboratorium i Sverige, som i dag ejes af AVL. [3] FH Joanneum er et teknisk universitet i Østrig. [4] Der er pr. 1. juli 2003 indført typespecifik grænseværdi for opacitet. Grænseværdien er tilpasset den enkelte bilmodel og er således skærpet betragteligt i forhold til tidligere.
|
