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

Η "μαγική" ανάρτηση των MotoGP στις μοτοσυκλέτες μας

Προσθέτωντας "καλό" βάρος στη μοτοσυκλέτα μας
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

5/1/2021

Καλό βάρος στον κόσμο των αγώνων και των απόλυτων επιδόσεων δεν υπάρχει. Τουλάχιστον αυτό ξέρουμε και κάπως έτσι ήρθε στη ζωή μας το carbon fiber και τα υπόλοιπα εξωτικά υλικά. Όμως το βάρος και συγκεκριμένα η αδράνεια της μάζας, μπορούν να μας βοηθήσουν να λύσουμε μερικά σοβαρά προβλήματα των αναρτήσεων, αρκεί να βρούμε έναν τρόπο να το ξεφορτωνόμαστε όποτε μας γουστάρει. Οι μηχανολόγοι στην Formula 1 και στα MotoGP βρήκαν πως να χρησιμοποιούν την αδράνεια για να βελτιώσουν τη συμπεριφορά των αναρτήσεων και τώρα ήρθε η σειρά των μοτοσυκλετών δρόμου να επωφεληθούν. 

Στην αρχή όλοι μας είχαμε την περιέργεια να μάθουμε τι στο καλό κρυβόταν μέσα στην “άσχημη” ουρά των Ducati με την στραβή, μονόπλευρη εξάτμιση. Ο χαρακτηρισμός Salad Box που έδωσαν οι δημοσιογράφοι στο carbon κουτί που βρισκόταν στην ουρά των ιταλικών μοτοσυκλετών, ήταν φράση που χρησιμοποίησε ο Michale Pirro για να αποφύγει τις ερωτήσεις τους και δείχνει σε μεγάλο βαθμό πως κανείς δεν ήξερε ακριβώς τι περιέχει μέσα.

Η φαντασία οργίαζε και κάποιοι έφτασαν στο σημείο να πουν πως είναι συσκευή “προωθητικών αερίων”, δηλαδή πως χρησιμοποιεί την ταχύτητα των καυσαερίων της εξάτμισης για να μειώσει την οπισθέλκουσα και να βελτιώσει την αεροδυναμική. Μερικά χρόνια αργότερα και συγκεκριμένα στις 24 Νοεμβρίου του 2017, ο Petrucci (αναβάτης της Pramac τότε) θα έχει μια άσχημη πτώση στα δοκιμαστικά της Jerez, σπάζοντας ένα μεγάλο κομμάτι της ουράς στη μοτοσυκλέτα του και ως αποτέλεσμα η τηλεοπτική κάμερα θα μας έδειξε για μερικά δευτερόλεπτα τι βρίσκεται μέσα. Δυστυχώς όχι τόσα, όσα θα θέλαμε να ξέρουμε, αλλά αρκετά ώστε οι “κατάσκοποι” και οι μηχανολόγοι των paddock να καταλάβουν χοντρικά περί τίνος πρόκειται.

Οι περισσότεροι από αυτούς ήταν βέβαιοι πως η Ducati είχε φτιάξει έναν μηχανισμό με αντίβαρο, που η δουλειά του ήταν να εξουδετερώνει τις ταλαντώσεις της πίσω ανάρτησης. Μάλιστα ένας από αυτούς, ισχυρίζεται πως είχε βρεθεί σε κουβέντα με τον Gigi Dall’lnga και του είχε προτείνει αυτή τη λύση, όσο ήταν στην Aprilia και πριν πάει στη Ducati. Η υπόθεση αποκτά ενδιαφέρον από εδώ και πέρα, διότι ως ιδέα η χρησιμοποίηση ενός αντίβαρου με ελεγχόμενη ελευθερία κίνησης υπήρχε στη Formula 1 από την ομάδα της Renault το 2005, όμως εκεί ο ρόλος του ήταν περισσότερο για τον έλεγχο του ύψους του αυτοκινήτου από το έδαφος, το οποίο επηρεάζει άμεσα την αεροδυναμική και κυρίως το downforce. Το πρόβλημα που προσπαθούσε να λύσει τότε η Renault είχε σχέση με τη σκληρότητα των ελατηρίων της ανάρτησης, όπου λόγω της ισχυρής παρουσίας του downforce στις υψηλές ταχύτητες έπρεπε να είναι υπερβολικά σκληρά για να μην σέρνεται η κοιλιά του αυτοκινήτου στην άσφαλτο. Τα υπερβολικά σκληρά ελατήρια όμως δημιουργούσαν πρόβλημα στις χαμηλότερες ταχύτητες, καθώς ήταν δύσκολο για τα αμορτισέρ να ελέγξουν σωστά την κίνησή τους. Έτσι ένα μεγάλο κινούμενο αντίβαρο κοντά στη μύτη, σταθεροποιούσε το “σώμα” του αυτοκινήτου ως προς την επιφάνεια της ασφάλτου, δυσκολεύοντας τα σκληρά ελατήρια να κάνουν περιττές κινήσεις. Στην πραγματικότητα, αυτή η κινούμενη μάζα του αντίβαρου, έκανε το αυτοκίνητο να συμπεριφέρεται σαν κάποιος να αυξάνει και να μειώνει το βάρος του. Όσοι από εσάς έχετε οδηγήσει μια βαριά λιμουζίνα ή μια βαριά μοτοσυκλέτα, θα έχετε νοιώσει αυτή τη μαγική αίσθηση πως ισοπεδώνουν την επιφάνεια του δρόμου. Όσο πιο ελαφριά είναι η μοτοσυκλέτα, τόσο πιο εύκολα επηρεάζεται από τις ανωμαλίες του οδοστρώματος, διότι έχει μικρότερη αδράνεια μάζας. Το βάρος όμως είναι πολύ κακό πράγμα για τις επιδόσεις και την συνολική συμπεριφορά κάθε οχήματος. Το ιδανικό θα ήταν να μπορούσαμε να αλλάζουμε την αδράνεια μάζας του οχήματός μας τι στιγμή που θέλουμε εμείς. Φυσικά κάτι τέτοιο δεν μπορεί να γίνει στην πράξη, οπότε υπάρχουν δύο λύσεις. Η μία είναι οι ηλεκτρονικά ελεγχόμενες ενεργητικές αναρτήσεις, που “διαβάζουν” την επιφάνεια του οδοστρώματος και “νοιώθουν” τις μετατοπίσεις του βάρους του οχήματος, ρυθμίζοντας κατάλληλα τις αποσβέσεις τους.

Αυτού του είδους οι αναρτήσεις απαγορεύονται στους αγώνες και έως τώρα δεν υπάρχει εφαρμογή τους σε όχημα παραγωγής. Ημί-ενεργητικές αναρτήσεις έχουμε, αλλά και αυτές απαγορεύονται στους αγώνες. Οπότε η άλλη λύση που απομένει στις αγωνιστικές ομάδες είναι η χρήση κινούμενου αντίβαρου. Στην πράξη, η επικουρική απόσβεση των ταλαντώσεων του ελατηρίου που προσφέρει στο υδραυλικό αμορτισέρ, αποδείχτηκε πως έχει περισσότερα από ένα ευεργετικά αποτελέσματα. Διότι τα αμορτισέρ μπορούν (ως ένα βαθμό) να αποσβέσουν τις ταλαντώσεις του ελατηρίου, όχι όμως τις ταλαντώσεις του σκελετού του ελαστικού!

Αυτές οι ταλαντώσεις του ελαστικού δημιουργούν σε μεγάλο βαθμό το φαινόμενο του chattering, το οποίο προκαλεί πρόωρη φθορά στα ελαστικά και ανεπιθύμητες ταλαντώσεις σε ολόκληρη τη μοτοσυκλέτα, καθώς δεν αποσβένονται επαρκώς από την ανάρτηση και περνάνε αφιλτράριστες στο πλαίσιο. Έτσι η ύπαρξη του αντίβαρου στην ουρά των μοτοσυκλετών της Ducati, αποσβένει και αυτές τις ταλαντώσεις.

Όπως βλέπουμε στο σχεδιάγραμμα, η κίνηση του αντίβαρου είναι πλήρως ελεγχόμενη και μάλιστα με ηλεκτρονικό τρόπο (ως προς το εύρος της κίνησής του), κάτι που αγγίζει τα όρια των κανονισμών, έστω κι αν δεν αποτελεί απευθείας μέρος της ανάρτησης.

Ένας αντίστοιχης λογικής “αποσβεστήρας ταλαντώσεων” αλλά με εντελώς πιο απλό σχεδιασμό κατασκευάζεται από την ιταλική εταιρεία Supreme Technology και μπορεί να τοποθετηθεί σε όλες τις μοτοσυκλέτες. Βιδώνει σταθερά στην άκρη του ψαλιδιού (εδώ δηλαδή είναι μη αναρτώμενο βάρος και όχι αναρτώμενο όπως στη Ducati). Σύμφωνα με την Supreme Technology, αποσβένει τις ταλαντώσεις του σκελετού του ελαστικού που διοχετεύονται στο ψαλίδι κι από εκεί καταλήγουν στο πλαίσιο. Η ιταλική εταιρεία λέει πως το σύστημά της το χρησιμοποιούν αναβάτες στις Moto3 και Moto2, στα Motul WSBK, στο παγκόσμιο Supersport, αλλά και στο Flat Track και ότι έχει αναγνωριστεί από την ιταλική ομοσπονδία μοτοσυκλέτας ως συσκευή ασφάλειας στους αγώνες, καθώς μειώνει τον κίνδυνο ενός highsiding έως και 90%. Βαρύγδουπη δήλωση μεν, αλλά η ύπαρξή του έχει λογική και όπως είδαμε στην περίπτωση των εργοστασιακών Ducati, κάποιοι πιστεύουν στα πλεονεκτήματά του και φρόντισαν να κρύψουν την ύπαρξή του μέσα σε ένα “salad box”.