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

Φίλτρα αέρα: Πότε προστατεύουν και πότε καταστρέφουν τον κινητήρα

Το πιο σημαντικό εξάρτημα προστασίας του κινητήρα που… αδιαφορούμε για την ύπαρξή του!
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

28/7/2021

Δεν θα μπούμε καν στο κόπο να ρωτήσουμε πότε ήταν η τελευταία φορά που έλεγξες την κατάσταση του φίλτρου αέρα της μοτοσυκλέτας σου διότι δεν θέλουμε να σε φέρουμε σε δύσκολη θέση… Μην στεναχωριέσαι όμως, διότι είναι ελάχιστοι εκείνοι που γνωρίζουν πόσο σημαντικός είναι ο ρόλος του φίλτρου αέρα σε μια σύγχρονη μοτοσυκλέτα και ακόμα λιγότεροι εκείνοι που φροντίζουν να κάνει σωστά την άκρως σημαντική δουλειά του.

Κάποιοι νομίζουν πως είναι απλώς “κάτι” που πρέπει να αλλάζουν σε κάθε service μαζί με τα λάδια και το φίλτρο λαδιού. Κάποιοι άλλοι “ψαγμένοι” και “γνώστες” το αντιμετωπίζουν  αποκλειστικά ως Performance Part και το μόνο που τους ενδιαφέρει είναι να δούνε πόσα άλογα κέρδισαν στο δυναμόμετρο αλλάζοντας τον τύπου ή την μάρκα του φίλτρου αέρα.

Τόσο η πρώτη κατηγορία μοτοσυκλετιστών και πολύ περισσότερο η δεύτερη, ξεχνάνε πως το φίλτρο αέρα είναι η σημαντικότερη ασπίδα προστασίας του κινητήρα. Κι αυτό συμβαίνει διότι έχουν σταματήσει να παρακολουθούν την εξέλιξη της τεχνολογίας των κινητήρων.

Ξεκινώντας από τα βασικά, θα πρέπει να γίνει εξ αρχής κατανοητό πως ο ρόλος του φίλτρου αέρα ακολουθεί πολύ στενά την εξέλιξη της τεχνολογίας των κινητήρων. Δηλαδή όσο εξελίσσεται η τεχνολογία των κινητήρων, τόσο εξελίσσεται και ο ρόλος που έχει το φίλτρο αέρα.

 

Οι πρώτοι κινητήρες δεν είχαν καν φίλτρο αέρα, για τον απλούστατο λόγο πως – έτσι κι αλλιώς - έπρεπε να τους κάνεις γενική επισκευή κάθε 100-200 χιλιόμετρα και είχαν τόσο μεγάλες ανοχές τα μηχανικά τους μέρη που ακόμα κι αν έμπαινε ολόκληρη πέτρα μέσα στον θάλαμο καύσης (που λέει ο λόγος…) δεν είχε καμία επίπτωση στη λειτουργία τους.

Με την πρόοδο που ακολούθησε στη μεταλλουργία, την ανάγκη για υψηλότερες επιδόσεις και με στόχο τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των κινητήρων εσωτερικής καύσης, η χρήση φίλτρων αέρα έγινε απαραίτητη, διότι τα μικροσωματίδια άρχισαν να αποτελούν έναν μεγάλο εχθρό για τους νέους κινητήρες, που πλέον αποκτούν όλο και μικρότερες ανοχές στα μηχανικά τους μέρη, όπως επίσης και πολύ πιο ευαίσθητα και μαλακά κράματα αλουμινίου για μείωση του βάρους.

Όμως όπως ξέρουμε, κάθε κινητήρας εσωτερικής καύσης δεν είναι τίποτα περισσότερο από μια περίπλοκη αντλία αέρα, όπου ρουφά αέρα από τους αυλούς εισαγωγής και βγάζει αέρα από την εξάτμιση. Όσο περισσότερος είναι ο όγκος του αέρα στη μονάδα χρόνου που μπαίνει και βγαίνει προς και από τον κινητήρα μας, τόσο πιο αποδοτικός είναι.

Βάζοντας λοιπόν ένα φίλτρο αέρα πριν την εισαγωγή του κινητήρα, αυτομάτως περιορίζουμε τη δυνατότητα του αέρα να κινηθεί ελεύθερα προς τον θάλαμο καύσης, κάτι που μειώνει την απόδοση του κινητήρα. Έτσι στους αγώνες για πολλά χρόνια (σε κάποιες κατηγορίες αγώνων όπως τα Dragster ακόμα και σήμερα) είτε δεν είχαν καθόλου φίλτρα αέρα, είτε είχαν απλώς κάποιου είδους σίτα για να μην μπαίνουν μέσα χαλίκια.

Προφανώς στους αγώνες δεν σε ενδιαφέρει η μακροζωία του κινητήρα, σε αντίθεση με την καθημερινή χρήση μιας μοτοσυκλέτας που το τελευταίο πράγμα που θέλεις είναι να καταστραφεί ο κινητήρας σου μετά από μερικές χιλιάδες χιλιόμετρα ή έστω να πέσει κατακόρυφα η απόδοσή του λόγω της πρόωρης φθοράς των μηχανικών μερών του.

Αν λοιπόν θέλεις μόνο την μέγιστη απόδοση από τον κινητήρα σου για μερικά δευτερόλεπτα και δεν σε νοιάζει αν καταστραφεί μετά ή χάσει την απόδοσή του, κάνε ό,τι κάνουν στα Dragster και βγάλε εντελώς το φίλτρο αέρα ή βάλε απλώς μια σίτα να μην μπαίνουν τα πουλιά μέσα…

 

Μάλλον δεν θέλεις να συμβεί κάτι τέτοιο, οπότε ας δούμε έναν-έναν τους λόγους που θα πρέπει το φίλτρο αέρα της μοτοσυκλέτας μας να κάνει σωστά της δουλειά του, αλλά και πως γίνεται να κερδίσουμε άλογα χωρίς να επηρεαστεί η αξιοπιστία του κινητήρα μας.

 Όπως είπαμε στην αρχή, οι σύγχρονοι κινητήρες έχουν πολύ μικρότερες ανοχές στα μηχανικά τους μέρη και χρησιμοποιούν πιο μαλακά κράματα αλουμινίου με στόχο την αύξηση της απόδοσης, τη μείωση των τριβών και την μείωση των ρύπων και του θορύβου.

Όσο πιο αυστηρές γίνονται οι προδιαγραφές ρύπων και θορύβου, τόσο μικρότερες πρέπει να γίνουν οι ανοχές των μηχανικών μερών, αλλά και να παραμείνουν μικρές σε όλη τη διάρκεια ζωής του κινητήρα, διότι ο περίπλοκος εξοπλισμός διαχείρισης των ρύπων που έχουν οι σύγχρονοι κινητήρες μπορεί να καταστραφεί ή να προκληθούν δυσλειτουργίες και να χρειαστούν πανάκριβες επισκευές.

Το φιλτροκούτι μιας σύγχρονης μοτοσυκλέτας δεν έχει καμία απολύτως σχέση με το φιλτροκούτι που είχε μια μοτοσυκλέτα πριν δέκα, είκοσι ή τριάντα χρόνια.

 

Οι ψεκασμοί Ride By Wire χρησιμοποιούν πολύ ευαίσθητους (και πανάκριβους…) αισθητήρες που μετράνε την ποσότητα, την ταχύτητα ΚΑΙ την ποιότητα του αέρα.

 

Στους κινητήρες υψηλής απόδοσης, οι αυλοί εισαγωγής είναι μεταβλητοί και μετακινούνται πάνω-κάτω αλλάζοντας το μήκος τους ή έχουν πτερύγια μέσα στο φιλτροκούτι που αλλάζουν θέση ώστε να μεταβάλουν τη ροή και την ταχύτητα του αέρα αναλόγως τις στροφές του κινητήρα.  

 

Όλοι αυτοί οι ευαίσθητοι, περίπλοκοι και πανάκριβοι ηλεκτρονικοί μηχανισμοί και αισθητήρες θα πρέπει να προστατευθούν από τα μικροσωματίδια που εισέρχονται μαζί με τον αέρα μέσα στο φιλτροκούτι και από εκεί στο εσωτερικό του κινητήρα. Αυτή φυσικά είναι μια δουλειά που πρέπει να κάνει το φίλτρο αέρα.

Έτσι ενώ τις προηγούμενες δεκαετίες, το φίλτρο αέρα προστάτευε μόνο τα μηχανικά μέρη του κινητήρα, τώρα θα πρέπει να προστατεύει και τα ηλεκτρονικά, τα οποία έχουν κυρίαρχο ρόλο στην απόδοση των σύγχρονων κινητήρων.

Αν δηλαδή τα προηγούμενα χρόνια έχανες 4-5 άλογα από ένα βρώμικο ή λάθος φίλτρο αέρα και οι ζημιές που προκαλούσε στο εσωτερικό του κινητήρα άρχιζαν να φαίνονται μετά από 20.000-30.000 χιλιόμετρα, τώρα μπορεί να προκαλέσει ακόμα και το ξαφνικό σβήσιμο του κινητήρα ή την ολική καταστροφή του μέσα σε μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα.

Οπότε η ανάγκη για ένα φίλτρο αέρα που προστατεύει τα ηλεκτρονικά μέσα στο φιλτροκούτι και προστατεύει τα μαλακά κράματα αλουμινίου μέσα στον κινητήρα είναι αδιαπραγμάτευτη προτεραιότητα σε έναν σύγχρονο κινητήρα.

 

Και σε αυτό το σημείο ήρθε επιτέλους η ώρα να απαντήσουμε στο μεγάλο ερώτημα, δηλαδή στην αντικατάσταση του εργοστασιακού φίλτρου αέρα με ένα φίλτρο “ελευθέρας ροής” για να πάρουμε άλογα.

 

Θα είμαστε σαφείς από την αρχή: Τα φίλτρα “ελεύθερης ροής” ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ όλα ίδια και ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ όλα σχεδιασμένα για γενική χρήση. Επίσης ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ για όλους…

 

 

Γιατί δεν είναι όλα ίδια;

 

Οι περισσότερες εταιρείες κατασκευής φίλτρων αέρα “ελευθέρας ροής” έχουν καταλάβει πως το μόνο που ενδιαφέρει τον κόσμο είναι “να πάρουν όσα περισσότερα άλογα γίνεται” και πως αν ξοδέψουν χρόνο, χρήμα και τεχνογνωσία για να σχεδιάσουν ένα φίλτρο που προσφέρει προστασία αντίστοιχη ή καλύτερη του εργοστασιακού φίλτρου και ταυτόχρονα βελτιώνει την απόδοση του κινητήρα, δεν πρόκειται να το εκτιμήσει κανείς, αφού στο τέλος θα πάει να αγοράσει εκείνο που του είπαν πως “βγάζει τα περισσότερα άλογα”. Οπότε φτιάχνουν φίλτρα που επιτρέπουν να μπουν βατράχια μέσα στον κινητήρα και πάει ο κόσμος και τα αγοράζει.

Εξαίρεση σε αυτόν τον κανόνα είναι οι εταιρείες κατασκευής φίλτρων “ελευθέρα ροής” που ανακοινώνουν με λεπτομέρεια τις τεχνικές προδιαγραφές κάθε φίλτρου που κατασκευάζουν.

Αυτές οι συγκεκριμένες εταιρείες έχουν την τεχνογνωσία να κατασκευάσουν φίλτρα αέρα που προσφέρουν την ίδια ή ακόμα και μεγαλύτερη προστασία στον κινητήρα, ενώ την ίδια στιγμή βελτιώνουν την απόδοσή του. Αυτό το καταφέρνουν διότι τα δικά τους φίλτρα σε σχέση με τα εργοστασιακά φίλτρα έχουν ακριβότερα υλικά κατασκευής και πιο χρονοβόρες και περίπλοκες μεθόδους κατασκευής σε σχέση με ένα συμβατικό φίλτρο αέρα, διότι η σχεδίασή τους είναι πιο περίπλοκη. Συνήθως η αύξηση της ιπποδύναμης που προσφέρουν δεν είναι ίδια με ένα φίλτρο που έχει σχεδιαστεί για εξειδικευμένη αγωνιστική χρήση, αλλά είναι η μοναδική εναλλακτική επιλογή που έχεις αν θέλεις να βελτιώσεις την απόδοση του κινητήρα χωρίς να θυσιάσεις την υγεία του κινητήρα σου (θα ξαναπούμε για άλλη μια φορά, πως κάποιες εταιρείες φίλτρων αέρα “ελευθέρας ροής” φτιάχνουν προϊόντα που προσφέρουν μεγαλύτερη προστασία από τα κοινά εργοστασιακά φίλτρα).

 

Γιατί δεν είναι όλα για γενική χρήση;

Κανονικά δεν θα έπρεπε να επαναλάβουμε αυτή την ερώτηση, διότι όλο το κείμενο έως τώρα προσπαθεί να απαντήσει με κάθε λεπτομέρεια σε αυτήν. Επειδή όμως είναι πάντα καλό να συνοψίζουμε: Για γενική χρήση είναι μόνο τα εργοστασιακά φίλτρα αέρα και όσα φίλτρα “ελευθέρας ροής” αναγράφουν στα τεχνικά χαρακτηριστικά τους πως προσφέρουν αντίστοιχη προστασία στον κινητήρα. Όλα τα υπόλοιπα είτε θα θυσιάζουν ένα μέρος ή ολοκληρωτικά την προστασία του κινητήρα για να επιτύχουν υψηλότερη απόδοση, είτε δεν θα κάνουν απολύτως τίποτα καλύτερο σε σχέση με τα εργοστασιακά φίλτρα αέρα….

 

Γιατί δεν είναι για όλους;

Τα φίλτρα “ελευθέρας ροής” δεν τα πετάς και μπορείς να τα χρησιμοποιείς για μια ζωή, ΟΜΩΣ χρειάζονται ΤΑΚΤΙΚΗ συντήρηση. Αν λοιπόν είσαι από εκείνους που δεν έχεις ανοίξει ποτέ το φιλτροκούτι της μοτοσυκλέτας σου ή είσαι από εκείνους που πιστεύουν πως η αλλαγή του φίλτρου αέρα ή ο καθαρισμός του φίλτρου αέρα “ελευθέρας ροής” πάει με τα χιλιόμετρα που έχεις κάνει και όχι με τις συνθήκες που έχεις οδηγήσει τη μοτοσυκλέτα σου, τότε ΜΗΝ βάλεις φίλτρο “ελευθέρας ροής”. Τα φίλτρα αυτού του τύπου που χρειάζονται πλύσιμο και λάδωμα, απευθύνονται σε ανθρώπους που ακολουθούν με ευλάβεια τις οδηγίες χρήσης τους και φυσικά καταλαβαίνουν πως είναι άλλο πράγμα οδήγησης 100 χιλιομέτρων σε άσφαλτο και άλλο πράγμα οδήγηση 100 χιλιομέτρων στο χώμα, όπως επίσης είναι άλλο πράγμα να οδηγείς όταν έχει η ατμόσφαιρα Αφρικανική Σκόνη ή στο κέντρο της Αθήνας με την ατμοσφαιρική ρύπανση στο κόκκινο κι άλλο πράγμα μια χαλαρή βόλτα στην εξοχή.

 

Συμπέρασμα

Δύο είναι τα σημαντικότερα στοιχεία για την σωστή συντήρηση ενός κινητήρα και πολύ περισσότερο ενός σύγχρονου κινητήρα: Η τακτικές αλλαγές λαδιών και η άψογη κατάσταση του φίλτρου αέρα. Μάλιστα το φίλτρο αέρα και η κατάσταση που βρίσκεται, επηρεάζει άμεσα την διάρκεια ζωής και την απόδοση των λαδιών του κινητήρα, όπως έχουμε ήδη αναφέρει στο αντίστοιχο άρθρο που αφορούσε τα λάδια.

Τα διαστήματα αντικατάστασης του φίλτρου αέρα ή τα διαστήματα συντήρησης των φίλτρων αέρα “ελευθέρας ροής” ΔΕΝ ΠΑΝΕ με τα χιλιόμετρα χρήσης, αλλά εξαρτώνται ΜΟΝΟ από τις συνθήκες χρήσης.