Νέα πατέντα Honda για VVT

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…

https://bit.ly/badilikia25

Από τον

Μπάμπη Μέντη

29/11/2019

Χυτές, σφυρήλατες, μαγνησίου ή carbon, οι ζάντες των μοτοσυκλετών έχουν πάρα πολλές παραλλαγές στον τρόπο κατασκευής τους. Αντίστοιχα, κάθε ένας από αυτούς προσδίδει διαφορετικές ιδιότητες στις ζάντες, που με τη σειρά τους επηρεάζουν τη συμπεριφορά και συνολικά τις επιδόσεις της κάθε μοτοσυκλέτας. Οι περισσότεροι όταν μιλούν για “καλές” και “κακές” ζάντες επικεντρώνονται μόνο στο βάρος τους, αλλά σπάνια θα ακούσεις για το πώς επηρεάζουν τις πιέσεις των ελαστικών. Καθώς οι ζάντες αποτελούν μη αναρτώμενο βάρος, το φαινόμενο της αδράνειας κατά την απότομη αλλαγή κατεύθυνσης της κίνησής τους πάνω-κάτω, έχει τεράστιες επιπτώσεις στη λειτουργία των αναρτήσεων. Όσο πιο ελαφριά είναι η ζάντα, τόσο πιο άμεσα αντιδρά η ανάρτηση και φυσικά οι ρυθμίσεις που κάνουμε στις αναρτήσεις έχουν μεγαλύτερη ακρίβεια. Ταυτόχρονα οι ζάντες περιστρέφονται με μεγάλη ταχύτητα, κάτι που έχει τεράστιες επιπτώσεις στους τομείς της ευελιξίας και της σταθερότητας της μοτοσυκλέτας, λόγω δημιουργίας του γυροσκοπικού φαινομένου. Έτσι δύο ολόιδιες μοτοσυκλέτες που η μία έχει χυτές αλουμινένιες ζάντες και η άλλη έχει 500-800gr ελαφρύτερες σφυρήλατες, παρουσιάζουν ελάχιστη διαφορά στατικές πάνω στη ζυγαριά, αλλά τεράστια διαφορά όταν κινούνται – ιδιαίτερα με μεγάλες ταχύτητες. Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα που είχαμε ζήσει εδώ στο ΜΟΤΟ ήταν το 1999 όταν δοκιμάζαμε την βασική έκδοση της Aprilia Mille και την έκδοση R. Στη ζυγαριά μας είχαν μόλις δύο κιλά διαφορά, όμως οδηγώντας στο δρόμο και στην πίστα των Σερρών, η R έμοιαζε 30 κιλά ελαφρύτερη!

Όλα τα παραπάνω τα γνωρίζουν οι περισσότεροι αναγνώστες μας και φυσικά όσοι πληρώνουν αρκετά χιλιάρικα για να βάλουν σφυρήλατες ζάντες αλουμινίου ή μαγνησίου ή carbon στις μοτοσυκλέτες τους. Εκείνο που ελάχιστοι γνωρίζουν, είναι πως το υλικό και ο τρόπους που συσσωρεύει και εκπέμπει την θερμότητα η κάθε ζάντα, παίζει εξίσου τεράστιο ρόλο στην απόδοση των ελαστικών. Μιλάμε ξεκάθαρα για οδήγηση σε πίστα και κυρίως για αγωνιστική οδήγηση και όχι για οδήγηση στο δρόμο, που έτσι κι αλλιώς έχουμε υψηλές πιέσεις και δεν αναπτύσσονται σχεδόν ποτέ υπερβολικές θερμοκρασίες στα ελαστικά. Όπως όλοι γνωρίζουμε, ο όγκος του αέρα μεταβάλλεται με την θερμοκρασία. Αυτό σημαίνει πως η πίεση των ελαστικών μεταβάλλεται όσο ζεσταίνονται τα ελαστικά (και η ζάντα). Είτε χρησιμοποιείς κουβέρτες και μπαίνεις στην πίστα με ζεστά ελαστικά (άρα και ζάντα), είτε όχι, η πίεση των ελαστικών σε κάθε γύρο που κάνεις παρουσιάζει διαφοροποιήσεις.

Το ιδανικό σενάριο για το μέγιστο κράτημα των ελαστικών θα ήταν να έχεις σταθερή πίεση και σταθερή θερμοκρασία λειτουργίας από τον πρώτο έως τον τελευταίο γύρο. Στην πραγματικότητα όμως, ο ρυθμός που οδηγάς και ο αριθμός των συνεχόμενων γύρων που κάνεις, μεταβάλει την θερμοκρασία του ελαστικού, που μεταφέρεται στη ζάντα και έτσι μεταβάλλεται η θερμοκρασία του αέρα, ο οποίος μεταβάλει τον όγκο του, άρα την πίεση! Και κάπως έτσι στους τελευταίους γύρους, η συσσώρευση θερμοκρασίας δημιουργεί συνθήκες υπερθέρμανσης και τα ελαστικά χάνουν την μέγιστη δυνατή απόδοσή τους. Οπότε σε έναν αγώνα διάρκειας 25-30 λεπτών, θα πρέπει να αποφασίσεις με τί πιέσεις θα ξεκινήσεις, ώστε (ανάλογα με τον τύπο του ελαστικού, τον ρυθμό οδήγησης και την θερμοκρασία περιβάλλοντος/ασφάλτου) να αποφύγεις την υπερθέρμανση στους τελευταίους γύρους. Το αλουμίνιο ως μέταλλο απορροφά και εκπέμπει ταχύτερα την θερμότητα από και προς το ελαστικό και γι΄αυτό είναι ιδανικό για αγώνες που γίνονται σε βροχή ή με θερμοκρασίες περιβάλλοντος κάτω από του 20⁰C. Οι ζάντες μαγνησίου (ανάλογα το κράμα) και κυρίως οι ζάντες carbon, είναι καλύτερες όταν έχει ζέστη, διότι δεν συσσωρεύουν τόσο πολύ την θερμοκρασία που έρχεται από τα ελαστικά, διατηρώντας για μεγαλύτερο διάστημα σταθερές τις πιέσεις και με αυτόν τον τρόπο διατηρούν για περισσότερους γύρους το μέγιστο κράτημα των ελαστικών.

https://bit.ly/badilikia25