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

BMW: Πατέντες για περισσότερο Downforce χωρίς φτερά

Εξισορροπώντας τον αέρα
BMW M1000RR Competition 2023
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

1/2/2024

Η αεροδυναμική των φαίρινγκ έχει γίνει στις μέρες ένα από τα βασικότερα στοιχεία μιας αγωνιστικής μοτοσυκλέτας των MotoGP και σιγά-σιγά η τεχνογνωσία των κατασκευαστών περνά και στις superbike παραγωγής, η οποίες αποτελούν τη βάση των μοτοσυκλετών που συμμετέχουν στο WSBK. Προφανώς είναι δύσκολο να βάλεις το ίδιο ακριβώς φαίρινγκ μιας πρωτότυπης μοτοσυκλέτας των MotoGP σε μια superbike παραγωγής, καθώς στις μοτοσυκλέτες παραγωγής υπάρχουν περιορισμοί που αφορούν την πρακτικότητα και την νομοθεσία για την ασφαλή κυκλοφορία στους δημόσιους δρόμους. Επίσης στις μοτοσυκλέτες των MotoGP μπορεί να αλλάξεις τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά του φαίρινγκ ανάλογα την πίστα και τις συνθήκες, κάτι που δεν είναι πρακτικά εφικτό σε μια μοτοσυκλέτα παραγωγής.

BMW M1000RR Competition Serres

Έτσι τα φτερά των καινούριων superbike είναι σαφώς λιγότερα και μικρότερα σε μέγεθος από των MotoGP και φυσικά επηρεάζουν σε μικρότερο βαθμό τη συμπεριφορά της μοτοσυκλέτας, ώστε να μην έχουν αρνητικές επιπτώσεις όταν αλλάζουν οι συνθήκες.

Η BMW το 2023 πρόσθεσε στη γκάμα της μια καινούρια έκδοση της M1000RR που ονομάζει Competition και ο μοναδικός λόγος ύπαρξής ήταν να πάρει την σχετική έγκριση της FIM για χρήση ενός νέου φαίρινγκ με πολύ μεγαλύτερα φτερά από της “απλής” M1000RR στο παγκόσμιο πρωτάθλημα SBK.

Το συγκεκριμένο φαίρινγκ του Competition Pack που μπορεί να μπει σε οποιαδήποτε S1000RR/M1000RR Gen2, προσφέρει επιπλέον downforce αλλά ταυτόχρονα και μικρότερη αεροδυναμική αντίσταση, αυξάνοντας την τελική ταχύτητα της μοτοσυκλέτας!

Οπότε το κλισέ πως τα φτερά αυξάνουν την αεροδυναμική αντίσταση είναι μεν λογικό, αλλά δεν αποτελεί τον κανόνα σε όλες τις περιπτώσεις.

Τώρα η BMW κατέθεσε άλλη μια πατέντα που αφορά την αεροδυναμική των φαίρινγκ και επικεντρώνεται κυρίως στη συμπεριφορά του αέρα όταν η μοτοσυκλέτα είναι πλαγιασμένη μέσα στη στροφή.

Όπως είναι λογικό, τα φτερά προσφέρουν αναλογική κάθετη πίεση δεξιά-αριστερά όταν η μοτοσυκλέτα είναι όρθια, αποτρέποντας τις σούζες και σταθεροποιώντας τη μοτοσυκλέτα στις υψηλές ταχύτητες.

BMW M1000RR Competittion Serres Circuit 2023

Όταν όμως πλαγιάζει και το φαίρινγκ πλησιάζει κοντά στην άσφαλτο και ταυτόχρονα το σώμα του αναβάτη βγαίνει από τη σέλα, αλλάζοντας το σχήμα της μοτοσυκλέτα από την εσωτερική πλευρά, η ροή του αέρα δεν είναι πλέον συμμετρική στις δύο πλευρές του φαίρινγκ.

Αυτή η διαφοροποίηση της ροής του αέρα δεξιά-αριστερά δημιουργεί παρενέργειες στη λειτουργία των φτερών, με αποτέλεσμα η μοτοσυκλέτα να μεταβάλει τη συμπεριφορά της.

Επίσης η BMW παρατήρησε πως στις στροφές, στην εσωτερική πλευρά της μοτοσυκλέτας αυξάνεται κάθετη δύναμη, ενώ στην εξωτερική πλευρά της μοτοσυκλέτας μειώνεται.

Για να εξισορροπήσει όσο είναι δυνατόν τις πιέσεις που δημιουργεί η ροή του αέρα και στις δύο πλευρές του φαίρινγκ, οι αεροδυναμιστές της BMW σχεδίασαν ένα σύστημα αεραγωγών που “ρουφάει” αέρα από την μία πλευρά και τον στέλνει στην άλλη!

BMW M1000RR new AERO patent

Οι αεραγωγοί έχουν σχήμα “X” και διασταυρώνονται μεταξύ τους για να μην δημιουργείται εύκολα υποπίεση μέσα τους όταν η μοτοσυκλέτα αλλάζει απότομα κλίση από την μια πλευρά στην άλλη (π.χ. μέσα σε ένα S).

Είναι τοποθετημένοι στο κάτω τμήμα του φαίρινγκ και η εισαγωγή του αέρα γίνεται από το κέντρο του φαίρινγκ όπου έχει πάντα την μικρότερη απόσταση από την άσφαλτο και εκτονώνεται κάτω από τα μαρσπιέ του αναβάτη, όπου συνήθως είναι ένα σημείο όπου δημιουργούνται οι περισσότεροι στροβιλισμοί υποπίεσης.

Έτσι όχι μόνο εξισορροπούν την πίεση στις δύο πλευρές του φαίρινγκ, αλλά “γεμίζουν” με αέρα ένα σημείο που έχει ανεπιθύμητους στροβιλισμούς.

3