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

ΡΥΘΜΙΣΗ ΑΝΑΡΤΗΣΕΩΝ

Το λεξικό των ρυθμίσεων
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

2/12/2016

Η σωστή ρύθμιση των αναρτήσεων μιας μοτοσυκλέτας είναι πολύ σημαντική, όχι μόνο για την άνεση ή την σπορ συμπεριφορά της, αλλά κυρίως για την ασφάλειά μας. Οι περισσότεροι αναβάτες και κυρίως οι κάτοχοι σπορ μοτοσυκλετών, αναζητούν τον “γκουρού” που θα τους κάνει τις “μαγικές” ρυθμίσεις στη μοτοσυκλέτα τους, ενώ κάποιοι άλλοι αδιαφορούν τελείως ή δεν αγγίζουν τις εργοστασιακές ρυθμίσεις επειδή φοβούνται ότι δεν έχουν τις γνώσεις για κάτι τέτοιο. Ελπίζουμε ότι όταν θα ολοκληρώσετε την ανάγνωση αυτού του άρθρου, θα έχετε μάθει όσα χρειάζονται για να πιάσετε στα χέρια σας το κατσαβίδι και να σετάρετε τις αναρτήσεις της μοτοσυκλέτας σας μόνοι σας.

Το πρώτο πράγμα που χρειάζεται να μάθετε είναι τί στο καλό κάνει η κάθε ρύθμιση και τι επιπτώσεις έχει στην συμπεριφορά της μοτοσυκλέτας

 

ΠΡΟΦΟΡΤΙΣΗ ΕΛΑΤΗΡΙΟΥ - Τι κάνει;

Μεταβάλλοντας την προφόρτιση ελατηρίου μεταβάλουμε ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ ΔΥΟ διαφορετικά πράγματα. Το πρώτο είναι εύκολα ορατό με το μάτι και είναι η απόσταση της μοτοσυκλέτας από την επιφάνεια του δρόμου. Το δεύτερο όμως είναι αόρατο και είναι το Sag. Ο λόγος για να αυξήσουμε ή να μειώσουμε την προφόρτιση του ελατηρίου είναι η αντίστοιχη αύξηση ή μείωση του φορτίου πάνω στην μοτοσυκλέτα (π.χ. δεύτερο άτομο, φορτωμένη για ταξίδι κ.τ.λ.). Σκοπός μας όταν ρυθμίζουμε την προφόρτιση είναι να διατηρήσουμε την απόσταση που είχε η μοτοσυκλέτα μας από το έδαφος (πίσω και εμπρός) όπως ήταν πριν την φορτώσουμε με πράγματα ή πριν κάτσει δεύτερο άτομο στην σέλα. Το όριο στο πόσο θα προφορτίσουμε το ελατήριο μας το βάζει το Sag.

To Sag είναι η διαδρομή των αναρτήσεων που καταναλώνεται από το βάρος της ίδιας της μοτοσυκλέτας πριν καβαλήσει άνθρωπος πάνω της. Με άλλα λόγια, αν ανασηκώσεις την ουρά της μοτοσυκλέτα σου στον αέρα για ένα, δύο ή τρεις πόντους θα δεις ότι ο πίσω τροχός συνεχίζει να ακουμπά στο έδαφος. Το ίδιο θα συμβεί και με τον εμπρός τροχό αν ανασηκώσεις το εμπρός μέρος της μοτοσυκλέτας. Οι on-off και Off-Road μοτοσυκλέτες έχουν πολύ μεγαλύτερο Sag από τους 2-3 πόντους των street μοτοσυκλετών. Αυτή η διαφορά οφείλεται διότι το Sag είναι απαραίτητο για την σταθερότητα της μοτοσυκλέτας όταν περνάει πάνω από ανωμαλίες. Όσο πιο ανώμαλη είναι η επιφάνεια του δρόμου (off-road οδήγηση, πολλά εξογκώματα στο δρόμο) τόσο μεγαλύτερο sag χρειαζόμαστε. Οπότε, αυξάνοντας την προφόρτιση ελατηρίου για να αποκτήσει ξανά η μοτοσυκλέτα μας την ίδια απόσταση από το έδαφος (εμπρός και πίσω) που είχε πριν την  φορτώσουμε, προσέχουμε παράλληλα να διατηρήσουμε το sag στα επίπεδα που ήταν πριν. Ένα πολύ μικρό sag ή ακόμα χειρότερα ένα μηδενικό sag θα κάνει την μοτοσυκλέτα να συμπεριφέρεται σαν να μην έχει καθόλου αναρτήσεις όταν περνάει πάνω από ανωμαλίες και οι τροχοί θα χάνουν την επαφή τους με το οδόστρωμα, επηρεάζοντας την ευστάθεια και το συνολικό κράτημα της μοτοσυκλέτας.

 

ΑΠΟΣΒΕΣΗ ΕΠΑΝΑΦΟΡΑΣ- Τι κάνει;

Η απόσβεση επαναφοράς είναι η δεύτερη πιο κοινή ρύθμιση που υπάρχει στις αναρτήσεις και δουλειά της είναι να ελέγχει την εκτόνωση του ελατηρίου μετά τη συμπίεση. Χοντρικά, διαχειρίζεται την ταχύτητα επιστροφής του τροχού στην αρχική του θέση μετά από την συμπίεσή του από ένα εξόγκωμα ή και από το φρενάρισμα στην περίπτωση της εμπρός ανάρτησης. Για την πίσω ανάρτηση, αν η απόσβεση επαναφοράς είναι πολύ χαλαρή και αφήνει το ελατήριο να ”τινάξει” απότομα πίσω στη θέση του τον τροχό, έχει ως αποτέλεσμα εμφάνιση ανεπιθύμητων ταλαντώσεων της ουράς,  που μπορούν να μεταφερθούν μέσω του πλαισίου έως το τιμόνι και να γίνουν έντονα κουνήματα. Στην περίπτωση της εμπρός ανάρτησης, η απότομη επαναφορά μπορεί να προκαλέσει γλιστρήματα του εμπρός τροχού στην είσοδο της στροφής την στιγμή που χαλαρώνεις την δύναμη στην μανέτα του φρένου, καθώς τα λάστιχα σιχαίνονται τις απότομες μεταβολές δυνάμεων. Επίσης, λόγο της απότομης έκτασης του πιρουνιού μεταβάλλεται απότομα και η γεωμετρία της μοτοσυκλέτας εκείνη την στιγμή, με σύνηθες αποτέλεσμα να ανοίγει την τροχιά της, δυσκολεύοντάς την να στρίψει με κλειστές γραμμές και απαιτώντας να πλαγιάσεις περισσότερο την μοτοσυκλέτα .

Από την άλλη μεριά, μια υπερβολικά σφιχτή απόσβεση επαναφοράς, δεν επιτρέπει στους τροχούς να ακολουθήσουν την επιφάνεια του δρόμου, αφού δεν προλαβαίνουν να επιστρέψουν εγκαίρως στην θέση τους και να ετοιμαστούν να αντιμετωπίσουν την επόμενη ανωμαλία του δρόμου. Άρα, όσο περισσότερες ανωμαλίες έχει ο δρόμος, τόσο πιο γρήγορα πρέπει να επιστρέφουν οι τροχοί στην αρχική τους θέση μετά από κάθε ανωμαλία.

Εδώ πρέπει να προσθέσουμε, ότι η ρύθμιση της απόσβεσης επαναφοράς επηρεάζει από 10% έως 20% ΚΑΙ την απόσβεση συμπίεσης, αναλόγως της ποιότητας κατασκευής ή του σχεδιασμού των αναρτήσεών μας. Οπότε αν σφίξετε για παράδειγμα 5 κλικ την επαναφορά έχετε ταυτόχρονα σφίξει 1 με 2 κλικ ΚΑΙ την συμπίεση χωρίς καν να πειράξετε τις ρυθμίσεις της. Αυτός είναι και ο λόγος που στις πιο φτηνές αναρτήσεις με μία μόνο ρύθμιση, οι κατασκευαστές επιλέγουν εκείνη της απόσβεσης επαναφοράς και παραλείπουν της συμπίεσης.

 

 

ΑΠΟΣΒΕΣΗ ΣΥΜΠΙΕΣΗΣ – Τι κάνει;
Η απόσβεση συμπίεσης ουσιαστικά επιβραδύνει την απότομη κίνηση των τροχών προς τα πάνω. Η χρησιμότητά της είναι κυρίως στο να ελέγξουμε τις μεταβολές των φορτίων που ασκούνται στις αναρτήσεις κατά την επιβράδυνση, την επιτάχυνση αλλά και μέσα στις στροφές (ιδιαίτερα στις απότομες αλλαγές κατεύθυνσης, όπως ένα εσάκι σε μια πίστα κ.τ.λ.). Μία πολύ χαλαρή απόσβεση συμπίεσης στο πιρούνι θα κάνει την μοτοσυκλέτα να βουτάει απότομα στα δυνατά φρεναρίσματα με αποτέλεσμα να αποφορτίζεται ο πίσω τροχός, προκαλώντας αστάθεια. Επίσης, η χαλαρή απόσβεση συμπίεσης, αφήνει  το πιρούνι να καταναλώσει μεγάλο μέρος της διαδρομής του στο φρενάρισμα, μην αφήνοντας επαρκή αποθέματα διαδρομής στην ανάρτηση για να αντιμετωπίσει ένα εξόγκωμα του δρόμου, όταν φρενάρουμε σε δρόμο με ανωμαλίες. Στην πίστα, η πολύ χαλαρή απόσβεση συμπίεσης μειώνει την αίσθηση ακρίβειας του εμπρός συστήματος όταν αλλάζεις απότομα κατεύθυνση μέσα σε ένα εσάκι. Οι επιπτώσεις στην πίσω ανάρτηση από μια χαλαρή απόσβεση συμπίεσης φαίνεται μέσα στη στροφή και στις απότομες αλλαγές πορείας, όπου η μοτοσυκλέτα μοιάζει σαν να “βουλιάζει” απότομα από την φυγόκεντρο και δείχνει σαν να καθυστερεί να ακολουθήσει το εμπρός τμήμα της μοτοσυκλέτας. Επίσης, η χαλαρή απόσβεση συμπίεσης, μειώνει την αίσθηση που μεταφέρει το πιρούνι στα χέρια του αναβάτη στις πολύ υψηλές ταχύτητες.

Στο άλλο άκρο,( δηλαδή όταν σφίξουμε υπερβολικά την απόσβεση συμπίεσης), δυσκολεύουμε την ανάρτηση να χρησιμοποιήσει όλη τη διαδρομή της  και ταυτόχρονα μειώνουμε το κράτημα των ελαστικών στις στροφές! Όπως είπαμε πιο πάνω, τα ελαστικά σιχαίνονται να τους ασκούνται απότομες μεταβολές δυνάμεων. Μία από τις σημαντικές δουλειές που κάνουν οι αναρτήσεις, είναι να ομαλοποιούν την μεταφορά δυνάμεων από τις κινήσεις της μοτοσυκλέτας και του αναβάτη προς τα ελαστικά. Μια πολύ σφιχτή απόσβεση συμπίεσης δυσκολεύει αυτή την δουλειά των αναρτήσεων. Είναι ο συμβιβασμός που πρέπει να κάνεις μεταξύ ακρίβειας χειρισμών/αίσθησης με την απώλεια πρόσφυσης.

ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΞΕΡΕΙΣ

 

Εργοστασιακές ρυθμίσεις

 

Οι ρυθμίσεις των αναρτήσεων από τα εργοστάσια συνήθως είναι για αναβάτες 75 κιλών και ανάλογη της χρήσης της μοτοσυκλέτας και τις φιλοσοφίας της εκάστοτε ομάδας δοκιμαστών της εταιρείας. Πολλές φορές, οι μοτοσυκλέτες παραδίδονται στον πελάτη, ΧΩΡΙΣ ΝΑ ΕΧΟΥΝ ΡΥΘΜΙΣΤΕΙ ΟΙ ΑΝΑΡΤΗΣΕΙΣ όπως ορίζει ο κατασκευαστής της μοτοσυκλέτας. Άνοιξε το owner’s manual και ρύθμισε τις αναρτήσεις σου όπως λέει το εργοστάσιο, αυτό είναι το καλύτερο σημείο για να ξεκινήσεις. Αν δεν σε ικανοποιεί η συμπεριφορά της μοτοσυκλέτας, τότε πάρε το κατσαβίδι και ξεκίνα τις αλλαγές, δοκιμάζοντας ΜΙΑ-ΜΙΑ ρύθμιση και κρατώντας σημειώσεις για το τι έκανες. Αν αλλάξεις μαζεμένες όλες τις ρυθμίσεις θα χάσεις την μπάλα…

 

Οι γκουρού των αναρτήσεων

Αν αποφασίσεις να απευθυνθείς σε έναν που “ξέρει από αναρτήσεις” πιθανόν να καταφέρει να βελτιώσει την συμπεριφορά της μοτοσυκλέτας σου, πιθανόν όχι! Η ρύθμιση των αναρτήσεων είναι πάντα ένας συμβιβασμός, όπου κάπου κερδίζεις και κάπου χάνεις. Αυτός είναι ο λόγος που σε κάθε αγώνα οι κορυφαίοι αναβάτες που έχουν τους κορυφαίους μηχανικούς στον κόσμο, ρυθμίζουν ξανά από την αρχή τις αναρτήσεις για την συγκεκριμένη πίστα και τις συγκεκριμένες συνθήκες. Ίδια μοτοσυκλέτα, ίδιος αναβάτης, οδήγηση σε περιβάλλον πίστας, αλλά και πάλι διαφορετικές ρυθμίσεις! Άρα αν σε βοηθήσει κάποιος άλλος να ρυθμίσεις τις αναρτήσεις σου, το αποτέλεσμα θα βασίζεται στις δικές του προτιμήσεις. Πιθανόν να είναι ίδιες με τις δικές σου, πιθανόν όχι. Επίσης, το να περνάς τις ρυθμίσεις κάποιου άλλου που έχει την ίδια μοτοσυκλέτα στην δική σου, δεν εξασφαλίζει το επιτυχημένο αποτέλεσμα.  Ένας αναβάτης που οδηγάει πολύ επιθετικά χρειάζεται διαφορετικό setup από κάποιον που οδηγάει πιο γλυκά, ακόμα κι αν κάνουν ακριβώς τους ίδιους χρόνους στην ίδια πίστα με την ίδια μοτοσυκλέτα.