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

Βελτίωση επιδόσεων: Εξατμίσεις

Όλα όσα θέλεις να μάθεις για τις “ελεύθερες” εξατμίσεις
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

30/11/2016

Το πρώτο πράγμα που σκέφτεται κάποιος όταν ψάχνει τρόπους για να αυξήσει την απόδοση του κινητήρα της μοτοσυκλέτας του είναι να αλλάξει το τελικό ή ολόκληρη την εξάτμιση με μία “ελεύθερη” after market. Το αποτέλεσμα όμως τις περισσότερες φορές δεν είναι το αναμενόμενο και σε κάποιες περιπτώσεις η απόδοση του κινητήρα γίνεται πολύ χειρότερη! Εδώ θα βρείτε για ποιους λόγους συμβαίνει αυτό, αλλά και για το τι πρέπει να κάνετε για να πετύχετε την βελτίωση της απόδοσης του κινητήρα σας όταν αλλάξετε την εργοστασιακή εξάτμιση.

Περισσότερος θόρυβος, αλλά λιγότερα άλογα

Ο μεγαλύτερος μύθος που κυκλοφορεί στον κόσμο των βελτιώσεων είναι ότι αν απλώς αλλάξεις την “κλειστή” εργοστασιακή εξάτμιση με μια “ελεύθερη”, ο κινητήρας σου θα ανασάνει και θα βγάλει ΠΟΛΛΑ άλογα. Αυτό στη σημερινή εποχή δεν ισχύει και ο λόγος που συνεχίζει ο κόσμος να το πιστεύει οφείλεται στις παραπλανητικές δυναμομετρήσεις που παρουσιάζουν οι κατασκευαστές after market εξατμίσεων και στην ψευδαίσθηση που βιώνει ο αναβάτης πάνω στην μοτοσυκλέτα του λόγω της αύξησης του θορύβου. Επίσης βασίζονται σε δεδομένα μιας άλλης εποχής ή σε συγκεκριμένες περιπτώσεις κινητήρων που δεν έχουν σχέση με το σύνολο των μοτοσυκλετών.

Παραπλανητικές δυναμομετρήσεις

Οι δυναμομετρήσεις που δημοσιεύουν οι κατασκευαστές after market εξατμίσεων, τις περισσότερες φορές είναι παραπλανητικές, καθώς συνοδεύονται από αστερίσκους που η επεξήγησή τους είναι με πολύ μικρά γράμματα σε κάποια άλλη σελίδα. Αυτό που αποκρύπτουν συνήθως είναι το γεγονός ότι εκτός από την εξάτμιση, η μοτοσυκλέτα που δυναμομέτρησαν είχε κι άλλες αλλαγές, όπως ας πούμε επαναπρογραμματισμένη ECU, φίλτρο αέρα κ.τ.λ. Δηλαδή η δυναμομέτρηση είναι μεν αληθινή αλλά δεν λέει όλη την αλήθεια και κυρίως δεν λέει τι ακριβώς άλλαξαν στην ECU, το φίλτρο κ.τ.λ. κι αν αυτές οι αλλαγές επηρεάζουν την κατανάλωση, τους ρύπους ή την διάρκεια ζωής του κινητήρα και σε ποιο βαθμό.

 

 

Παλιά έβγαζαν εύκολα άλογα, τώρα όχι
Η διαφορά ενός κινητήρα εικοσαετίας και ενός νέου κινητήρα βρίσκεται στο γεγονός ότι οι νέοι κινητήρες της τελευταίας δεκαετίας έχουν σχεδιαστεί από την αρχή για να δουλεύουν με καταλύτη και ως εκ τούτου η εξάτμιση είναι μέρος του κινητήρα και όχι πρόσθετο μέλος όπως παλιά. Αυτό σημαίνει ότι η παλμική κίνηση των καυσαερίων μέσα στο σύστημα εξαγωγής έχει μελετηθεί βάσει του σχεδιασμού της κεφαλής και φυσικά του χρονισμού του στροφάλου σε όσους κινητήρες έχουν περισσότερους από έναν κύλινδρο.

Η διάμετρος των σωλήνων, το μήκος τους και η συνδεσμολογία τους είναι ειδικά μελετημένες για τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά ροής των καυσαερίων. Καθώς λοιπόν τα καυσαέρια δεν αποβάλλονται από τον κινητήρα με σταθερή ροή αλλά με παλμική, αν βάλεις μιας μεγαλύτερης διαμέτρου σωλήνα θα διαταράξεις τον συντονισμό των καυσαερίων, δημιουργώντας προβλήματα στην εκπνοή του κινητήρα. Μπορεί να χάσεις άλογα για να στο πούμε πιο απλά! Παράλληλα ο καταλύτης έχει πλέον στις μέρες μας αισθητήρα “λ” που επικοινωνεί απευθείας με την ECU, οπότε αφαιρώντας τον χωρίς ταυτόχρονα να επαναπρογραμματίσεις την ECU, μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργία στην τροφοδοσία ή να γυρίσει σε Safe Mode, ρίχνοντας την απόδοση του κινητήρα.

Αλλάζοντας τελικό δεν παίρνεις άλογα

Το τελικό της εξάτμισης έχει σχεδιαστεί για να μειώνει τον θόρυβο και επηρεάζει ελάχιστα την απόδοση του κινητήρα στις σύγχρονες μοτοσυκλέτες. Σήμερα διαθέτουν κλαπέτο και αλλάζουν την ροή αναλόγως του εύρους των στροφών, οπότε η αλλαγή απλώς του τελικού σπάνια προσφέρει έστω και ένα άλογο. Μόνο σε όσες μοτοσυκλέτες έχουν παλαιάς σχεδίασης κινητήρες και για να περιορίσουν το κόστος προσαρμογής στις νέες προδιαγραφές, οι κατασκευαστές τους επέλεξαν απλώς να “ταπώσουν” το τελικό, τότε ίσως να δεις βελτίωση αλλάζοντας μόνο το τελικό. Επίσης οι αγωνιστικές μοτοσυκλέτες Enduro έχουν επίτηδες λάθος εξατμίσεις από το εργοστάσιο, καθώς ο κινητήρας τους έχει σχεδιαστεί εξ αρχής για να δουλεύει με ελεύθερες εξατμίσεις και μετά απλώς κόλλησαν μια τάπα για να κοροϊδέψουν τους κανονισμούς και να βγάλουν πινακίδα κυκλοφορίας όπως απαιτεί η FIM.

Ουσιαστικά με την αλλαγή του τελικούς της εξάτμισης αλλάζεις την ένταση και κάποιες φορές την χροιά του ήχου και το μόνο πραγματικό κέρδος στις επιδόσεις είναι από την μείωση του βάρους αν βάλεις τιτανίου ή carbon στην θέση της ατσάλινης.

Έτσι θα δεις περισσότερα άλογα

Ο μόνος τρόπος για να δεις πραγματικά βελτίωση στην απόδοση του κινητήρα σου από την αλλαγή της εξάτμισης είναι πρώτα απ΄όλα, να κατανοήσεις τον χαρακτήρα και τον τρόπο απόδοσης της μοτοσυκλέτας σου σε νορμάλ μορφή. Αφού καταλάβεις πού “πονάει” ο κινητήρας σου (Θέλει περισσότερη ροπή; Θέλει ομαλότερη παροχή δύναμης; Θέλει απλώς δύναμη ψηλά;) τότε ψάχνεις να βρεις ποιος κατασκευαστής στα προσφέρει. Τις περισσότερες φορές η πιο καλή και φτηνότερη λύση βρίσκεται στον κατάλογο των γνήσιων αξεσουάρ του κατασκευαστή της μοτοσυκλέτας σου. Όχι πάντα όμως. Όταν πλέον βρεις την (ολόκληρη) εξάτμιση που σου ταιριάζει, θα πρέπει να βρεις τι είδους ρυθμίσεις πρέπει να κάνεις στην τροφοδοσία και γενικώς στην διαχείριση εισπνοής του κινητήρα. Κάποιες εξατμίσεις επιβάλουν αλλαγή ακόμα και των εκκεντροφόρων! Επίσης, οι ρυθμίσεις που θα κάνεις δεν θα πρέπει να βασίζονται μόνο στις καμπύλες των διαγραμμάτων στο δυναμόμετρο, αλλά θα πρέπει να δοκιμάσεις την μοτοσυκλέτα ΚΑΙ στο περιβάλλον που θα την οδηγάς (πίστα, δρόμος, χώμα κ.τ.λ.) πριν καταλήξεις στις τελικές ρυθμίσεις, καθώς τα περισσότερα άλογα δεν σημαίνουν πάντα και γρηγορότερη μοτοσυκλέτα.