Νέα πατέντα Honda για VVT

Πιο σοφιστικέ σύστημα από το VTEC
Από τον

Λάζαρο Μαυράκη

10/1/2019

Ο μεταβλητός χρονισμός των βαλβίδων, είναι αναμφίβολα το trend της εποχής στην μοτοσυκλετιστική βιομηχανία και σε συνδυασμό με τις πιο αυστηρές προδιαγραφές των Euro5 που θα τεθούν σε εφαρμογή την επόμενη χρονιά, όλο και περισσότεροι κατασκευαστές στρέφονται προς αυτή την λύση. Η μέθοδος πάντως του μεταβλητού χρονισμού, δεν είναι κάτι καινούργιο στην τεχνολογία κινητήρων εσωτερικής καύσης, καθώς η φιλοσοφία της προσαρμογής του κύκλου των βαλβίδων σε συνάρτηση με τον ρυθμό περιστροφής του κινητήρα, είναι κάτι που έχει τις ρίζες του στην δεκαετία του 1920! Από τότε βέβαια χρειάστηκε να περάσουν σχεδόν 60 χρόνια για να αρχίσουν οι βιομηχανίες να επενδύουν πάνω στην συγκεκριμένη τεχνολογία, καθώς την δεκαετία του '80 άρχισε να μπαίνει σε εφαρμογή στα αυτοκίνητα. Για ιστορικούς λόγους να θυμίσουμε ότι το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής με μεταβλητό χρονισμό βαλβίδων, ήταν το Alfa Romeo Spider του 1980.
Γιατί όμως είναι τόσο σημαντικός ο μεταβλητός χρονισμός των βαλβίδων και ιδιαίτερα στις μέρες μας που οι προδιαγραφές γίνονται όλο και πιο αυστηρές; Οι κινητήρες υψηλής απόδοσης –όπως για παράδειγμα αυτοί των superbikes- βασίζονται στην απόδοση της μέγιστης ισχύος μέσα σε συγκεκριμένα όρια. Χωρίς την βοήθεια ενός υπερσυμπιεστή (όπως συμβαίνει στο Η2 της Kawasaki), αυτό μπορεί να επιτευχθεί με την αύξηση των στροφών. Εκεί πρέπει να αντιμετωπιστεί το θέμα του χρονισμού των βαλβίδων. Ένας κινητήρας που ανεβάζει πολλές στροφές χρειάζεται ένα μεγάλο overlap στις βαλβίδες (ο χρόνος δηλαδή που μένουν ανοιχτές ταυτόχρονα οι βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής στο τέλος της φάσης της εκτόνωσης). Αυτό βοηθά  στο να απομακρυνθούν τα καυσαέρια και ταυτόχρονα να γίνει η πλήρωση του θαλάμου με φρέσκο μείγμα. Το overlap λοιπόν αποδίδει εξαιρετικά στις υψηλές στροφές. Όταν όμως ο κινητήρας δουλεύει σε χαμηλές στροφές, αυτό το overlap μπορεί να επιτρέψει στο άκαυστο μείγμα να "δραπετεύσει" από τις βαλβίδες εξαγωγής πριν κλείσουν αυτές. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τις απώλειες στην απόδοση και τους αυξημένους ρύπους. Άρα είναι αναγκαίο ένα σύστημα που θα ρυθμίζει το overlap ανάλογα με το ρυθμό περιστροφής του κινητήρα.


H Honda εφάρμοσε την δική της προσέγγιση στα αυτοκίνητά της το 1989, το γνωστό VTEC που είχε να κάνει τόσο με τον χρονισμό, όσο και με το βύθισμα των βαλβίδων. Αυτό βέβαια δεν είχε σχέση με το VTEC που χρησιμοποίησε στις μοτοσυκλέτες, το οποίο ενεργοποιούσε ή απενεργοποιούσε σε ένα συγκεκριμένο ρυθμό περιστροφής ένα ζεύγος βαλβίδων. Με άλλα λόγια, μετέτρεπε τον κάθε κύλινδρο από διβάλβιδο σε τετραβάλβιδο.
Πριν από λίγες μέρες όμως, στις 3 Ιανουαρίου, η Honda κατέθεσε μία πατέντα που δείχνει ένα διαφορετικό σύστημα VVT που μοιάζει περισσότερο με το ShiftCam της BMW. Για να το περιγράψουμε απλά, ο κάθε κύλινδρος διαθέτει τέσσερις βαλβίδες, στις οποίες αντιστοιχούν δύο λοβοί των εκκεντροφόρων για κάθε μία από αυτές. Τα πιο ήπια έκκεντρα κινούν τις βαλβίδες στις χαμηλές στροφές, ενώ τα πιο "άγρια" αναλαμβάνουν δράση στους υψηλότερους ρυθμούς περιστροφής. Σε αντίθεση με το σύστημα της BMW που ουσιαστικά μετακινεί μόνο τους εκκεντροφόρους εισαγωγής, το VVT της Honda δρα και στους δύο εκκεντροφόρους (εισαγωγής/εξαγωγής). Κάθε εκκεντροφόρος έχει δύο άξονες (έναν εσωτερικό κι έναν εξωτερικό) με τα έκκεντρα να βρίσκονται πάνω στον εξωτερικό ο οποίος ολισθαίνει πάνω στον εσωτερικό άξονα. Η βασική διαφορά του συστήματος της Honda σε σχέση με αυτό που χρησιμοποιεί η BMW στον κινητήρα του S1000RR, είναι ότι αυτή η αρχιτεκτονική στην Honda είναι εφαρμοσμένη σε κάθε εκκεντροφόρο για κάθε κύλινδρο ξεχωριστά, ενώ η BMW το χρησιμοποιεί αυτό ανά ζεύγος κυλίνδρων.

Με δεδομένο λοιπόν ότι για να γίνει η μετάβαση από τον πιο ήπιο χρονισμό στον πιο άγριο θα πρέπει να συμβεί όταν οι βαλβίδες είναι κλειστές (που σε έναν τετρακύλινδρο εν σειρά πάντα μία εισαγωγής ή μία εξαγωγής είναι ανοιχτή κάθε στιγμή) καταλαβαίνουμε ότι το σύστημα της Honda έχει μεγαλύτερο "χρονικό παράθυρο" κι ευελιξία στο να κάνει την μετάβαση. Άλλη μια διαφορά είναι ότι το σύστημα που ενεργοποιεί την "ολίσθηση" στους εκκεντροφόρους της Honda είναι μεν πιο σοφιστικέ και πιο πολύπλοκο από της BMW, έχοντας όμως το πλεονέκτημα να μην μεγαλώνει τον όγκο που χρειάζεται το σύστημα.

Η πατέντα, όπως φαίνεται και από τα σκίτσα, αφορά έναν τετρακύλινδρο κινητήρα, για τον οποίο προς το παρόν μπορούμε μόνο να υποθέσουμε (με μια σχετική ασφάλεια), ότι αφορά το επόμενο CBR1000RR Fireblade που ευελπιστούμε να δούμε το 2020

Pokemon και δράκοι - Φτερά και κέρατα στις ουρές των MotoGP μοτοσυκλετών

Στην κορυφή μετρά και η παραμικρή λεπτομέρεια
Κώστα Γκαζή
Από τον

Κώστα Γκαζή

23/9/2022

Κατά τη διάρκεια των δοκιμαστικών του Mugello στον αγώνα του 2022, ο αναβάτης εξέλιξης της Aprilia, Lorenzo Savadori, εμφανίστηκε με ένα εντυπωσιακό αεροδυναμικό βοήθημα στην ουρά, που θύμιζε πολύ την αεροτομή των F1 μονοθεσίων. Στη συνέχεια, το Noale  εγκατέλειψε το συγκεκριμένο βοήθημα, όμως λίγους μήνες μετά, η Ducati έκανε τη δική της κίνηση όσον αφορά στα βοηθήματα ουράς, που δείχνουν να έχουν έρθει για να μείνουν, ενώ στα δοκιμαστικά του Motegi την εταιρεία του Borgo Panigale ακολούθησε και η Suzuki.

Διπλά φαίρινγκ, πλαϊνά “φτερά”, σχισμές που θυμίζουν βράγχια στο φέρινγκ (S 1000 RR) και τρύπες εκατέρωθεν του προβολέα (CBR900RR), αεροτομή “κουτάλι” στο κάτω μέρος του πίσω τροχού, και τώρα αεροδυναμικά βοηθήματα στην ουρά. Ο πειραματισμός στα αεροδυναμικά βοηθήματα έχει μεγάλη ιστορία, και ακόμα μεγαλύτερο μέλλον.

Καθώς διάφοροι κατασκευαστές του MotoGP μείωναν το μέγεθος των πλαϊνών αεροδυναμικών “φτερών” των μοτοσυκλετών τους, αναζητώντας τρόπους για να αυξήσουν την ταχύτητα τους, η Aprilia εφοδίασε τη μοτοσυκλέτα του Savadori στα δοκιμαστικά του Mugello στα τέλη Μαΐου του 2022, με μια νέα αεροτομή στην ουρά. Ο Aleix Espargaro μπορεί να μην δοκίμασε την αεροτομή αυτή, δήλωσε όμως τα εξής: “Είδα τα δεδομένα από την αεροσήραγγα και έχουν ενδιαφέρον. Εκ πρώτης όψεως η αεροτομή δείχνει ένα απλό τέχνασμα του marketing, όμως κάνει διαφορά. Ναι, θυμίζει την F1, αλλά φορτίζει με βάρος κάποια σημεία και πλέον στο MotoGP αναζητούμε τις λεπτομέρειες που κάνουν τη διαφορά. Θέλουμε μεγαλύτερη φόρτιση του πίσω μέρους της μοτοσυκλέτας, δεν μπορώ να χρησιμοποιήσω περισσότερο φρένο κινητήρα και πιέζω την ομάδα να μου βρουν τρόπο να φορτίσω περισσότερο το πίσω μέρος.”

Παρά τις δηλώσεις του Espargaro για ενδιαφέροντα αποτελέσματα στις δοκιμές της αεροτομής, η Aprilia στη συνέχεια εξαφάνισε το εν λόγω βοήθημα, και κανείς δεν ξανάκουσε για αυτό.

Απ’ ότι φαίνεται η αεροτομή της Aprilia φόρτιζε μεν την ουρά της μοτοσυκλέτας, πακτώνοντας την στο έδαφος στις ευθείες με ψηλές ταχύτητες, όμως στις στροφές η δύναμη του αέρα ανέπτυσσε πλευρικές δυνάμεις που δεν ήταν επιθυμητές.  

Φτάνουμε στο  Βρετανικό GP του Silverstone, στις αρχές Αυγούστου του 2022, με τη Ducati να παίρνει τη σκυτάλη από την Aprilia, παρουσιάζοντας μια νέα σειρά αεροδυναμικών βοηθημάτων για την ουρά της Desmosedici GP, που έγιναν γνωστό και ως “ουρά Στεγόσαυρου”, “Ουρά δράκου” ή ακόμα και ως… “Pokemon”. Μια νέα εποχή αεροδυναμικών… φτερών και κεράτων έδειχνε να ανατέλλει.

Δεν ξεχνάμε πως η Ducati είναι εδώ και χρόνια πρωτοπόρα στην αεροδυναμική των αγωνιστικών μοτοσυκλετών, καθώς ήταν ο πρώτος κατασκευαστής που παρουσίασε τα γνωστά, και κοινά πλέον, αεροδυναμικά βοηθήματα στα πλάγια του φαίρινγκ των MotoGP και Superbike μοτοσυκλετών, φτερά που έχουν πλέον προσαρμοστεί ακόμα και σε γυμνά μοντέλα παραγωγής.

Οι πρώτοι αναβάτες που δοκίμασαν τα συγκεκριμένα βοηθήματα στην ουρά των MotoGP μοτοσυκλετών τους ήταν οι Enea Bastianini και Jorge Martin. Τα βοηθήματα είναι τέσσερα εξογκώματα στο πάνω μέρος της ουράς που θυμίζουν φτερά, δύο από κάθε πλευρά που αλληλοκαλύπτονται, τοποθετημένα με κλίση.

Αρχικά κανείς δεν γνώριζε ποιος ακριβώς ήταν ο στόχος της Ducati με τα συγκεκριμένα φτερά, ενώ ο Martin δήλωσε μεταξύ άλλων πως “ένιωθα πως δυσκολευόμουν λίγο περισσότερο να αλλάξω κατεύθυνση, όμως στην ευθεία είχα καλύτερη αίσθηση”.

Ο Bastianini δήλωσε πως “στο φρενάρισμα η μοτοσυκλέτα είναι πιο σταθερή, και νομίζω πως αυτό είναι το δυνατό τους σημείο.”

Τα “φτερά Στεγόσαυρου” είναι σχεδιασμένα ώστε το φτερό που βρίσκεται στο εσωτερικό της στροφής να φορτίζει τον πίσω τροχό, όταν η μοτοσυκλέτα είναι υπό κλίση (όπου ο αναβάτης έχει βγάλει το σώμα του εκτός της μοτοσυκλέτας, αφήνοντας τον αέρα να κάνει τη δουλειά του με τα φτερά), και την ίδια στιγμή το απέναντι φτερό να μην παράγει κάποια αντίθετη ή ενοχλητική δύναμη.

Μια ακόμα λειτουργία των αεροδυναμικών αυτών βοηθημάτων είναι να εξομαλύνει τη ροή του αέρα στο πίσω μέρος της μοτοσυκλέτας, κατευθύνοντας τον στο κέντρο, μειώνοντας τις αναταράξεις και βοηθώντας στην επίτευξη μεγαλύτερης τελικής ταχύτητας.

Σιγά-σιγά τα συγκεκριμένα βοηθήματα εξαπλώθηκαν σε περισσότερες MotoGP μοτοσυκλέτες της Ducati, ενώ πλέον τα χρησιμοποιούν οι Francesco Bagnaia, Jack Miller, Enea Bastianini, Luca Marini, Jorge Martin, και πιο πρόσφατα απ’ όλους ο Johann Zarco. Ακόμα δεν τα έχουν φορέσει οι Fabio di Giannantonio, Marco Bezzecchi.

Καθώς τα GP διαδέχονται το ένα το άλλο, τα συγκεκριμένα “φτερά” της Ducati έχουν αλλάξει ελαφρώς σε σχήμα, όμως σε γενικές γραμμές παραμένουν στην ίδια λογική με τα πρώτα.

Η πιο πρόσφατη εξέλιξη στο θέμα είναι η είσοδος της Suzuki στο κλαμπ με τις “φτερωτές ουρές”-λίγο πριν την έξοδο της από το MotoGP-, όπου στο GP του Motegi αποφασίστηκε να οδηγήσει ο δοκιμαστής της φίρμας Takuya Tsuda, και αντικαταστάτης του τραυματία Mir, με δυο αεροδυναμικά βοηθήματα στην ουρά που κάποιοι χαρακτήρισαν ως… “αυτιά λαγού”.

Ενδιαφέρον έχει το γεγονός πως μόλις το έμαθε ο Alex Rins επέμεινε να οδηγήσει κι εκείνος με αυτά τα βοηθήματα. Όταν η Suzuki αρνήθηκε, τους έκανε την εξής πρόταση: “αν είμαι γρήγορος τα πρώτα λεπτά, θα έρθω στα pits και θα μου βάλετε την ουρά με τα βοηθήματα.”  Η Suzuki δέχθηκε, ο Ισπανός ανέβηκε στην κορυφή των χρόνων τα πρώτα λεπτά, μπήκε στα pits και όταν βγήκε ξανά είχε την ουρά με τα αυτιά του λαγού. Πώς τα πήγε με αυτήν; Όχι και τόσο καλά, όμως χωρίς να φταίει η ουρά, καθώς είχε βγει κίτρινη σημαία και ο Rins δεν κατάφερε να σημειώσει γρήγορο χρόνο στα λεπτά που απέμεναν.

Κι η ετυμηγορία του; “Ένιωσα πιο σταθερή τη μοτοσυκλέτα όσον αφορά στο πίσω μέρος. Με τα δεδομένα της τηλεμετρίας, συγκρίνοντας την πρώτη μου έξοδο στα δοκιμαστικά με τη δεύτερη, ήμουν ικανός να φρενάρω λίγο πιο δυνατά μέσα στη στροφή. Τουλάχιστον με λιγότερα κουνήματα. Αν τα δεδομένα που έχουν συλλέξει οι τεχνικοί είναι καλά, θα χρησιμοποιήσουμε τα βοηθήματα και στον αγώνα.”

Τέλος, να θυμίσουμε την περίπτωση του Dominique Aegerter που το 2016 είχε εμφανιστεί στο τεστ του Κατάρ με τη Moto2 μοτοσυκλέτα της Kalex να φέρει δυο carbon “φτερά” στην ουρά, στο κάτω όμως μέρος της. Αυτά είχαν στόχο να… μεγιστοποιήσουν τις αναταράξεις στο πίσω μέρος της μοτοσυκλέτας ώστε να εμποδίζουν το slip-streaming και να… φρενάρουν τους αναβάτες που τον ακολουθούσαν! Άκρως επικίνδυνη εφεύρεση, που βοήθησε τελικά τον Μάρτιο του 2016, τη Dorna να απαγορεύσει τα αεροδυναμικά βοηθήματα σε Moto2 & Moto3.

Τώρα αναμένουμε να δούμε, αν μετά τις Aprilia, Ducati και Suzuki θα ακολουθήσουν κι άλλοι κατασκευαστές στη νέα αυτή κατεύθυνση, ή αν θα… βγάλουν τις ουρές τους απ’ έξω. Και φυσικά μην αποκλείουμε την πιθανότητα να δούμε σύντομα τις εν λόγω “φτερωτές ουρές” να περνούν και στις μοτοσυκλέτες παραγωγής, είτε από τα εργοστάσια, είτε από τρίτους κατασκευαστές. Και οι αεροδυναμικές αναζητήσεις συνεχίζονται ασταμάτητες.