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…

https://bit.ly/MOTO_660

Τεχνικά άρθρα

Honda: Νέες πατέντες για downforce χωρίς φτερά

Με το βλέμμα στις αλλαγές των κανονισμών στα MotoGP από το 2027

Από τον

Μπάμπη Μέντη

8/1/2024

Το θέμα της αεροδυναμικής των φαίρινγκ στις μοτοσυκλέτες των MotoGP δεν έχει κλείσει και παρά τις αλλαγές που έγιναν πριν τρία χρόνια και είχαν ως αποτέλεσμα να μπουν περιορισμοί στο μέγεθος και το σχήμα των φτερών, οι κατασκευαστές και η Dorna συνεχίζουν να βρίσκονται στο τραπέζι των διαπραγματεύσεων, έχοντας δώσει ραντεβού για το 2027, όπου αναμένουμε σημαντικές αλλαγές των κανονισμών που αφορούν την αεροδυναμική, αλλά και τους μηχανισμούς των αναρτήσεων που αλλάζουν το ύψος της μοτοσυκλέτας εν κινήσει.

Προφανώς όποιος έχει το τεχνολογικό πλεονέκτημα σε κάποιον τομέα την δεδομένη στιγμή, δεν θέλει να αλλάξουν οι κανόνες του παιχνιδιού.

Στο συγκεκριμένο θέμα της αεροδυναμικής η Ducati είναι εκείνη που θέλει να μείνουν τα πράγματα ως έχουν, όμως όλοι οι υπόλοιποι είναι αντίθετοι, ζητώντας την επιστροφή στην κλασσική σχεδίαση των φαίρινγκ, αλλά και των αναρτήσεων.

Τα επιχειρήματά τους δεν είναι εντελώς παράλογα, καθώς όλοι μας έχουμε δει κατά την διάρκεια των αγώνων να σπάνε τα φτερά που εξέχουν από τα φαίρινγκ όταν οι αναβάτες έχουν επαφή μεταξύ τους, δημιουργώντας μια σειρά από κινδύνους, τόσο για τους ίδιους (καθώς η συμπεριφορά της μοτοσυκλέτας αλλάζει δραματικά), όσο και για τους υπόλοιπους αναβάτες, καθώς τα κομμάτια carbon μέσα στην πίστα δεν είναι ό,τι καλύτερο μπορεί να συμβεί.

Έχουμε δει μέχρι και φτερά να εκτοξεύονται στο στήθος ή στα κράνη των αναβατών που ακολουθούν!

Όμως και οι ίδιοι οι αναβάτες έχουν μιλήσει αρκετές φορές για τα προβλήματα που δημιουργούν τα εξωτερικά φτερά στην οδήγηση της μοτοσυκλέτας – ειδικά όταν ακολουθείς κάποιον αναβάτη σε μικρή απόσταση ή όταν υπάρχουν ισχυροί άνεμοι σε κάποια σημεία της πίστας.

Το… λόμπι των “πολέμιων των φτερών” λέει επίσης πως τα εξωτερικά φτερά των μοτοσυκλετών των MotoGP έχει απομακρύνει την εξωτερική τους εμφάνιση από τις μοτοσυκλέτες παραγωγής και πως θα πρέπει να επικεντρώσουν την αεροδυναμική εξέλιξη σε φαίρινγκ που θα μπορέσουν να περάσουν τεχνικά να μπαίνουν σε οποιαδήποτε μοτοσυκλέτα παραγωγής που έχει φώτα, φλας, καθρέπτες και βάση πινακίδας…

Όλα αυτά τα επιχειρήματα όσων είναι ενάντια στα εξωτερικά φτερά των φαίρινγκ, μπορούν να μειωθούν στο ελάχιστο, αν με κάποιο τρόπο σχεδιαστεί ένα είδος φαίρινγκ που να προσφέρει αντίστοιχης έντασης κάθετη δύναμη (downforce), χωρίς την χρήση εξωτερικών φτερών.

Πάνω σε αυτή τη φιλοσοφία δούλεψαν οι σχεδιαστές της Honda, καταθέτοντας μία πατέντα σε δύο παραλλαγές, όπου προσπαθεί να βάλει σε οργανωμένη τάξη τους στροβιλισμούς και την υποπίεση που δημιουργείται πίσω από την ζελατίνα του φαίρινγκ και έως την ουρά της μοτοσυκλέτας και να την μετατρέψει σε κάθετη δύναμη.

Μάλιστα σε αυτή την ιδέα υπάρχει και ένα δεύτερο πλεονέκτημα σε σχέση με τα εξωτερικά φτερά. Μιλάμε φυσικά για την αεροδυναμική αντίσταση που δημιουργούν τα εξωτερικά φτερά όταν παράγουν κάθετη δύναμη.

Η πατέντα της Honda υπόσχεται πως μπορεί να προσφέρει κάθετη δύναμη και ταυτόχρονα να μειώσει την αεροδυναμική αντίσταση, γιατί ομαλοποιεί την ροή του αέρα σε ένα σημείο της μοτοσυκλέτας που έχει ανεπιθύμητους στροβιλισμούς.

Κοιτώντας τα σχέδια είναι εύκολο να καταλάβουμε πως η Honda χρησιμοποιεί δύο μεγάλης διατομής αεραγωγούς στο εμπρός τμήμα του φαίρινγκ για να κατευθύνει ανεμπόδιστα τον αέρα πίσω από το φαίρινγκ.

Στην μία πατέντα οι αεραγωγοί βρίσκονται δίπλα από το “number plate” ή τον προβολέα αν μιλάμε για μοτοσυκλέτα παραγωγής, ενώ στην άλλη πατέντα η είσοδος του αέρα γίνεται πιο χαμηλά, λίγο πάνω από το ύψος του εμπρός τροχού.

Μέχρι σήμερα, η Honda έχει σχεδιάσει αρκετά φαίρινγκ μοτοσυκλετών παραγωγής (κυρίως ζελατίνες φαίρινγκ) που λαμβάνουν υπόψη τους την υποπίεση του αέρα που δημιουργείται πίσω τους και έχουν σε στρατηγικά σημεία τρύπες για να την μειώσουν.

Όμως τώρα είναι η πρώτη φορά που προσπαθεί αυτή την υποπίεση του αέρα πίσω από το φαίρινγκ να την ελέγξει και να την μετατρέψει σε κάθετη δύναμη.

Ως ιδέα δεν είναι καθόλου παράλογη και εκ πρώτης όψεως ακούγεται ιδιοφυής, όμως έχει ένα μειονέκτημα σε σχέση με τα εξωτερικά φτερά.

Όπως βλέπουμε ξεκάθαρα, το σώμα του αναβάτη είναι ενεργό μέρος του συστήματος. Αν λοιπόν σκεφτούμε πως κάθε αναβάτης έχει διαφορετικό σώμα και πως η κίνηση του σώματος είναι διαρκής πάνω στη μοτοσυκλέτα, τότε καταλαβαίνουμε πως για να εκμεταλλευτείς πλήρως αυτής της φιλοσοφίας την αεροδυναμική θα πρέπει να προσαρμόσεις το στιλ οδήγησής σου σε αυτό.