Kaikkihan tietävät, että nopeissa autoissa on isot jarrut. Kuitenkin muutama vuosi sitten Top Gearin kolmikko vaihteli Renault Avantimeen upeat kolmen ja puolen tonnin AaPeet, ja kierrosaika ohjelman legendaarisella testiradalla huononi yli kaksi sekuntia. Mitä ehmettiä?
Jos kirjoittelee Googleen kyssärin, että pysähtyykö auto isoilla jarruilla nopeammin, tyypillisesti vastaus on, että ei pysähdy. Tämä pitää paikkaansa – mutta vain silloin, kun tietyt reunaehdot täyttyvät. Reunaehdoiksi voisi aika turvallisesti päätellä, että puhutaan tavanomaisista liikennenopeuksista täällä Härmässä.
Nykyisten käyttöajoneuvojen jarrut on mitoitettu pääsääntöisesti niin, että perus-liikennenopeuksissa ne pystyvät lukkojarrutukseen parhaissa mahdollisissa keliolosuhteissa. Toisin sanoen, jos ajelee motarilla sataakahtakymppiä, ja tumppaa tennarin jarrupedaalille sen minkä pohkeesta lähtee, alkaa abs rapista lähes välittömästi. Renkaat siis lukkiutuvat, eikä millään jarrulla pysty autoa pysäyttämään tästä nopeudesta sen nopeammin. Renkaan ja tien pinnan välinen pitovoima määrittelee, miten nopeasti auto pysähtyy.
Äskeisessä on kuitenkin mukana sanonta ”lähes välittömästi”. Mitä se sitten käytännössä tarkoittaa? Vaikka sitä, että motarivauhdissa auto kiitää reilut 33 metriä sekunnissa. Kun kuski huomaa, että nyt pitää jarruttaa, sarja biokemiallisia reaktioita, jotka päättyvät krampinomaiseen jarrupolkimen potkaisuun, kestää persoonasta ja viretilasta riippuen jotain muutamasta kymmenestä millisekunnista noin sekuntiin. Auto siis matkustaa pelkästään reaktioaikana jotain kymmenen ja neljänkymmenen metrin väliltä.
Tämän jälkeen auton hydrauliikka aloittaa oman prosessinsa, ja pääsylinteri tönäisee annoksen jarrunestettä järjestelmän läpi satulaan, jossa mäntä liikahtaa ja painaa mennessään jarrupalan kohti jarrulevyn kitkapintaa, joka alkaa jarrulevyn kohdatessaan muuttaa ajoneuvon liike-energiaa lämmöksi. Pala on aluksi viileä, mutta lämpenee hyvin nopeasti monta sataa astetta. Koko tämän ajan kitkakerroin muuttuu, tyypillisesti siten, että kitkavoima kasvaa mitä kuumempi pala on, kunnes kitkakerroin alkaa heikentyä jarrun ylikuumenemisen vuoksi.
Kuumetessaan jarrupalan kitkavoima kuitenkin riittää näissä olosuhteissa voittamaan auton renkaiden, ja tien pinnan välisen kitkakertoimen, ja rengas siis lukittuu – toki vain hetkeksi, ABS:n aloittaessa oman työnsä, mutta se on tästä erillinen tarina.
Olennaista on jarrujärjestelmän oman viiveen pituus. Jos viive on sadankahdenkympin vauhdissa millisekunnin, auto matkustaa alle 3 senttiä. Jos se on sadasosasekunnin, auto kulkee sen aikana kolmekymmentä senttiä. Kymmenesosasekunnin viive vie autoa jo reilusti äitihirven akselivälin verran syvemmälle ongelmatilanteeseen.
Hyvin toteutetulla, tuhdimmalla jarrujärjestelmällä tämä viive voi olla pienempi. Järjestelmä joustaa kenties vakiota vähemmän. Neste on parempilaatuista, jarrupala seuraa jarrulevyä ehkä hieman lähempänä, kitkamateriaali on erilaista ja sitä on enemmän.
Liian isot momentit
Jarrujärjestelmän viive on kuitenkin hiusten halkomista. Varsinainen jarrutusteho kuitenkin rajautuu renkaiden pitoon, ja jarrut saa aina lukkoon, kunhan polkee tarpeeksi lujaa. Vai saako?
Autossa tuntuma voi olla se, että jarrut lukkiutuivat heti, kun kuljettaja survaisi poljinta. Todellisuudessa siinä saattoi mennä sekunti. Tästä on käyty varikkomuurilla monet keskustelut. Tiedonkeruu kuitenkin puhuu karua kieltä, ja kuskin ”välittömästi” on monesti ollut yli 150 metriä. Siis jalka niin kovaa jarrupolkimella kuin kuolemaa silmiin tuijottavan kisakuskin kintusta irtoaa.
Edellä selitin, mikä viivettä aiheuttaa. Viiveellä on merkityksensä, mutta olennaisempaa on auton oman liike-energian aiheuttama momentti jarrulevylle, kun nopeutta on riittävästi. Paljon olennaisempaa, sillä liike-energia lisääntyy nopeuden neliössä. Toisin sanoen jarrulta vaadittava momentti nelinkertaistuu, kun nopeus tuplaantuu.
On yksinkertaista yläasteen fysiikkaa, että pidemmällä varrella syntyy isompi momentti. Jo momentin yksikkökin on Newtonmetriä, joka on suoraan voima kertaa sen varsi. Jos metrit kertoo kahdella, momentti tuplaantuu. Isommalla jarrulevyllä varustetussa systeemissä palan etäisyys pyörän keskipisteestä on suurempi, joten sen momenttivarsi on siis suurempi. Siten se myös pystyy voittamaan auton liike-energian kovemmasta kyydistä.
Ison jarrun suurempi jarruteho tulee esiin siis vasta niissä nopeuksissa, joissa vakiojarru ei enää pysty lukkojarrutukseen. Kilpa- ja urheiluautoissa tähän vaikuttaa lisäksi aerodynamiikka, jolloin auton aerokuorma lisää renkaiden pitoa.
Isot jarrut, huonompi kierrosaika?
Mitä sitten tapahtui, kun Top Gearin Avantime oli niin paljon hitaampi isoilla jarruilla? Eikö juuri opittu, että iso jarru kuitenkin puree paremmin, erityisesti kun ajetaan lujaa?
Kyllä, opittiin. Mutta tämä on monimutkainen ongelma. Yksi tekijöistä on toki se, että kyseinen autonmöhkäle ei ehkä ole niitä kaikkein suorituskykyisimpiä ajoneuvoja, joilla rataa on kierretty. Niinpä ne ajonopeudet eivät Top Gearin lyhyellä testiradalla kamalan paljoa yli liikennenopeuksien päässeet.
Toinen seikka on koko auton jarrujärjestelmä. Jos autoon vaihdettiin vain suuren suuret etusatulat, mutta pääsylinteri jäi vakioksi, saattoi auton jarrubalanssi mennä tästä syystä pieleen. On mahdollista, että ABS-järjestelmä alkoi ylireagoida. Emme tiedä tarkemmin, mutta tämä on kuitenkin huomionarvoinen asia.
Kolmas asia on jarrujen oma inertia. Ohjelmassa alkuperäinen jarrulevy korvattiin siis todella isolla jäähdytetyllä kisalevyllä, jonka oma inertia on merkittävästi suurempi. Lisäksi rengaskokoa piti suurentaa, sillä alkuperäinen vanne ei sopinut ison jarrun ympärille, joten liikkeen momenttivarsi piteni – pahimmillaan jopa samassa suhteessa kuin jarrulevyn vaihdolla voitettiin. Niinpä koko upgreidaus kumosi tavallaan itsensä tässä mielessä.
Lisäksi kisajarrujen palat vaativat tietyn lämpötilan. Ehkä jarrut eivät ehtineet lyhyellä kierroksella saavuttaa sitä lämpötilaa, jossa kisapalat alkavat todella purra. Joidenkin kisaseosten kanssa jarrujen pitää olla punahehkuisia, ennen kuin paras kitkakerroin löytyy. Videon perusteella ainakaan näin ei ollut.
Ja vielä pisteenä iin päällä, iso jarrukitti on todennäköisesti paljon painavampi kuin alkuperäinen jarrusysteemi. Tämä voi huonontaa jo valmiiksi onnetonta alustan toimintaa merkittävästi, erityisesti ratakäytössä, jossa yritetään ajaa parasta mahdollista kierrosaikaa.
Onko isoista jarruista sitten mitään hyötyä?
Kyllä, kyseessä ei ole pelkästään kosmetiikka – mutta otetaan tähänkin mukaan muutama reunaehto. Jarrupäivityksestä siis ei ole hyötyä, jos auton oma jarrujärjestelmä pystyy lukitsemaan renkaat niissä ajotilanteissa, joihin autolla joudutaan, kuten tässä Renault Avantimen tapauksessa.
Jarrupäivityksestä ei ole käytännön hyötyä myöskään silloin, jos isojen jarrujen parempaa jäähdytystehoa ei tarvita koskaan – kuten nyt vaikka kaikissa muissa maailman Renault Avantimeissa, paitsi juuri tässä kyseisessä Top Gearin virittämässä yksilössä.
Oikeastaan koko ongelman syvin ydin selviää siinä, että vastataan ihan ensimmäiseen kysymykseen vastakysymyksellä. Jos kysyt, että pysähtyykö auto isoilla jarruilla nopeammin, vastaan siihen: ”onko kyse ekasta, toisesta vai viimeisestä mutkasta?”
Hyvin suunniteltu ja toteutettu iso jarrukitti lämpenee optimilämpötilaikkunaansa ja pysyy siinä niin kauan, että jarrupalat tai levyt kuluvat loppuun, riippumatta siitä kuinka monta sataa kilometriä serpentiinitietä kuski pystyy oksentamatta tuuttaamaan pelit limitillä.
Vakiojarru ylikuumenee muutaman peräkkäisen jarrutuksen jälkeen niin paljon, että palan ja levyn välinen kitkakerroin romahtaa tai jarruneste kiehuu. Joskus molemmat tapahtuvat, pahimmassa tapauksessa yhtä aikaa.
Mikäli haluat lukea tällaisia artikkeleita aina tuoreeltaan, tilaa GTi-Magazine kotiisi heti tarjoushinnalla osoitteessa www.gti.fi/tilaa!
Muista seurata GTi-Magazinea myös somessa!
- Facebook: https://www.facebook.com/GTiMagazine/
- Instagram: https://www.instagram.com/gtimagazine/
