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.

Πως η Ducati βελτίωσε τα ιαπωνικά πλαίσια

Κατανοώντας την ελεγχόμενη παραμόρφωση
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

20/7/2022

Επί ολόκληρες δεκαετίες το ζητούμενο των ιαπωνικών εργοστασίων μοτοσυκλετών ήταν η ακαμψία του πλαισίου. Χρησιμοποιώντας αποκλειστικά κινητήρες με έναν, δύο, τρεις ή τέσσερεις κυλίνδρους εν σειρά, τα ιαπωνικά εργοστάσια σχεδίαζαν για τις μοτοσυκλέτες παραγωγής ατσάλινα περιμετρικά πλαίσια από σωλήνες στρογγυλής διατομής, όπου το κάτω τμήμα τους ήταν αφαιρούμενο για εύκολη και γρήγορη τοποθέτηση του κινητήρα στις γραμμές παραγωγής.

Σε αυτή την “αδύναμη” αρχιτεκτονική του πλαισίου προς όφελος της ταχύτερης και φτηνότερης παραγωγής, έρχεται να προστεθεί και η “χαλαρή” σύνδεση του κινητήρα με το πλαίσιο λόγω του σχεδιασμού των κάρτερ, τα οποία ήταν οριζόντια χωρισμένα (λεπτομέρειες θα βρεις ΕΔΩ) και οποιαδήποτε ισχυρή σύνδεσή τους με το πλαίσιο θα προκαλούσε την καταστροφική καταπόνησή τους και πιθανότατα την καταστροφή του κινητήρα. Επιπρόσθετα, οι ιαπωνικοί δικύλινδροι εν σειρά και τετρακύλινδροι εν σειρά, έπασχαν από κραδασμούς δεύτερης τάξης λόγω χρονισμού του στροφάλου τους, κάνοντας συχνή τη χρήση ελαστικών βάσεων σύνδεσης του κινητήρα με το πλαίσιο.

Την ίδια εποχή, η Ducati και η Moto Guzzi μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τα στενά και ισχυρά κάρτερ των V2 κινητήρων τους ως ενεργό δομικό στοιχείο των πλαισίων τους, τα οποία μάλιστα ήταν κατασκευασμένα από χρωμιομολυβδενιούχο ατσάλι, το οποίο έχει εντελώς διαφορετικά χαρακτηριστικά από το κράμα μετάλλου που χρησιμοποιούσαν τα ιαπωνικά εργοστάσια. Μάλιστα οι Ιταλοί είχαν τεράστια πρακτική εμπειρία και εκατοντάδες εξειδικευμένους τεχνίτες που γνώριζαν κάθε μυστικό για την κατασκευή σωληνωτών πλαισίων από χρωμιομολιβδενιούχο ατσάλι, καθώς αυτή την τεχνική που ονόμαζαν Superleggera” (υπερελαφριά) χρησιμοποιούσαν για την κατασκευή πλαισίων αγωνιστικών αυτοκινήτων επί δεκαετίες. Ακόμα και οι τετρακύλινδρες εν σειρά μοτοσυκλέτες των Ιταλών (Gilera, MV Agusta, Benelli) είχαν πολύ πιο ισχυρά πλαίσια από τις ιαπωνικές μοτοσυκλέτες, διότι ο σχεδιασμός των πλαισίων τους ακολουθούσε κατά γράμμα τη σχεδίαση των αγωνιστικών μοτοσυκλετών τους, αδιαφορώντας για την εύκολη και γρήγορη τοποθέτηση του κινητήρα στις γραμμές παραγωγής και σπανίως είχαν αφαιρούμενα τμήματα. Επίσης οι Ιταλοί αδιαφορούσαν για κάποιες λεπτομέρειες στο σχεδιασμό των πλαισίων τους, όπως ας πούμε η απευθείας σύνδεση του πλαϊνού σταντ πάνω στα κάρτερ του κινητήρα, που είχε ως αποτέλεσμα το βάρος της μοτοσυκλέτας να “ανοίγει” τα ζεστά-μαλακά κάρτερ μετά από κάθε βόλτα και να προκαλεί διαρροές λαδιού…

Οι Ιταλοί σχεδίαζαν και κατασκεύαζαν πλαίσια έχοντας στο μυαλό τους μόνο την συμπεριφορά της μοτοσυκλέτα στη γρήγορη (αγωνιστική) οδήγηση, ενώ οι Ιάπωνες είχαν στο μυαλό τους τη διαδικασία παραγωγής και την πρακτικότητα.

 

Έως τα μέσα της δεκαετίας του ’70, τα ελαστικά των μοτοσυκλετών ήταν στενά και οι πίστες είχαν πολλές ευθείες και λίγες ανοιχτές στροφές. Η ανάγκη να πλαγιάζουν οι μοτοσυκλέτες ήταν μικρή, οπότε η μοναδική δουλειά που είχε να κάνει το πλαίσιο μιας μοτοσυκλέτας έως τότε ήταν η σταθερότητα στην ευθεία με υψηλές ταχύτητες.

Ένα απόλυτα άκαμπτο πλαίσιο και το χαμηλό κέντρο βάρους ήταν το μόνο που χρειαζόσουν, κάτι που βόλευε τα ιαπωνικά εργοστάσια με τους τεράστιους σε όγκο αερόψυκτους τετρακύλινδρους κινητήρες να είναι χαμηλά τοποθετημένοι, ενώ τα μακριά  μεταξόνια και οι μεγάλης διαμέτρου τροχοί βοηθούσαν τον τομέα της σταθερότητας.

Άλλωστε δεν είναι τυχαίο πως τη δεκαετία του ’70 έγιναν τόσο δημοφιλή τα “Monocoque” πλαίσια με την απόλυτη ακαμψία και τις μηδενικές ελαστικότητες.

Τα προβλήματα για τους Ιάπωνες άρχισαν να εμφανίζονται όταν τα ελαστικά των μοτοσυκλετών έγιναν slick στους αγώνες ταχύτητας και ταυτόχρονα άρχισαν να γίνονται όλο και πιο φαρδιά στις μοτοσυκλέτες παραγωγής.

Το ανώτερο επίπεδο κρατήματος των ελαστικών επέτρεψε στις μοτοσυκλέτες να πλαγιάζουν περισσότερο και με μεγαλύτερες ταχύτητες και έβαλε μέσα στο παιχνίδι τη συμπεριφορά της μοτοσυκλέτας στις στροφές.

Τα Ιαπωνικά πλαίσια παραγωγής δεν μπορούσαν πλέον να ανταπεξέλθουν σωστά σε αυτές τις νέες απαιτήσεις. Ήταν η χρυσή εποχή για τις ευρωπαϊκές βιοτεχνίες κατασκευής πλαισίων, που έφτιαχναν ισχυρότερα πλαίσια από χρωμιομολυβδενιούχο ατσάλι, χωρίς τους περιορισμούς που είχαν οι Ιάπωνες από την διαδικασία μαζικής βιομηχανικής παραγωγής. Εταιρείες όπως η ιταλική BIMOTA και η βρετανική HARRIS έβγαλαν περιουσίες έως και το τέλος της δεκαετίας του ’80.

Η πρώτη ιαπωνική εταιρεία που προσπάθησε να σχεδιάσει ένα πλαίσιο παραγωγής για τις ανάγκες της νέας εποχής ήταν η Yamaha με το FZ 750, βάζοντας στο στόμα μας τις λέξεις Genesis και Deltabox. Η φιλοσοφία “Genesis” ήθελε το μπλοκ τον κυλίνδρων να γέρνει εμπρός στις 45⁰ μεταφέροντας το βάρος του κινητήρα κοντά και χαμηλά στον εμπρός τροχό για σταθερότητα στις υψηλές ταχύτητες, ενώ την ίδια στιγμή ο εμπρός τροχός έγινε μόλις 16” από 18-19” για μείωση του γυροσκοπικού φαινομένου, αλλά και για να κρατηθεί η γωνία κάστερ και το μεταξόνιο σε λογικά επίπεδα προς όφελος της ευελιξίας.

Η λέξη Deltabox περιέγραφε το τριγωνικό σχήμα του πλαισίου από σωλήνες τετραγωνικής διατομής και ήταν εμπνευσμένο από τα δίχρονα YZR 500 των GP.

Πρακτικά αυτή η αρχιτεκτονική είχε μεγαλύτερο όφελος στις ευθείες και ελάχιστο στις στροφές, διότι το πολύ χαμηλό κέντρο βάρους δεν βοηθά την ευελιξία και ο τροχός των 16” δεν έχει ομοιογενή συμπεριφορά. Έτσι η τελευταία εξέλιξη των πλαισίων Genesis χρησιμοποιούσε τροχούς 17”, ενώ το 1988 η Kawasaki με το ZXR 750 και το κάθετο μπλοκ κυλίνδρων του κινητήρα της, έγινε το πρότυπο των ιαπωνικών τετρακύλινδρων superbike έως την εμφάνιση της Yamaha R1 με το tri-axes κιβώτιο, που μίκρυνε ακόμα περισσότερο το μήκος του κινητήρα, επιτρέποντας τη χρήση μακρύτερου ψαλιδιού.

Όλα αυτά τα χρόνια που οι Ιάπωνες πειραματίζονταν με δεκάδες διαφορετικά είδη πλαισίων, προσπαθώντας να ακολουθήσουν την εξέλιξη των ελαστικών, οι Ιταλοί συνέχιζαν να κατασκευάζουν πλαίσια με τα ίδια υλικά και την ίδια αρχιτεκτονική που χρησιμοποιούσαν επί δεκαετίες…

Και απ’ ότι κατάλαβε πρώτη η Honda αντιμετωπίζοντας τις Ducati 851/888 και 916 στο Παγκόσμιο Πρωτάθλημα Superbike, οι “νεροσωλήνες” των Ιταλών ήταν πολύ ανώτεροι από τα εντυπωσιακής εμφάνισης ογκώδη αλουμινένια πλαίσια των εργοστασιακών RC 30 και RC 45. Με τα slick ελαστικά να έχουν πλέον εντυπωσιακού επιπέδου κράτημα και τις μοτοσυκλέτες να πλαγιάζουν συνεχώς πάνω από τις 55⁰ στις στροφές, οι αναβάτες των Honda έβλεπαν μπροστά τους τις Ducati να “κυματίζουν” οριακά πλαγιασμένες μέσα στη στροφή, ακολουθώντας τις ανωμαλίες της ασφάλτου και να ανοίγουν πολύ νωρίτερα το γκάζι στις εξόδους. Την ίδια στιγμή τα εντελώς άκαμπτα αλουμινένια “δοκάρια” των ιαπωνικών μοτοσυκλετών χοροπηδούσαν πάνω από τις ανωμαλίες της ασφάλτου, καταπονώντας υπερβολικά τα ελαστικά τους, κάνοντας εύκολο το σπινάρισμα στο άνοιγμα του γκαζιού και την ίδια στιγμή οι αναβάτες είχαν ελάχιστη αίσθηση για το επίπεδο πρόσφυσή τους.

Ο λόγος που τα πλαίσια των Ducati κατάφερναν να είναι άκαμπτα όταν η μοτοσυκλέτα ήταν όρθια στην ευθεία και να αποκτούν χαρακτηριστικά ανάρτησης όταν η μοτοσυκλέτα πλάγιαζε υπερβολικά, έχει να κάνει κυρίως με την μακροχρόνια τεχνογνωσία των Ιταλών “Μαστόρων” στην κατασκευής πλαισίων από “νεροσωλήνες” χρωμομολυβδένιου.

Το συγκεκριμένο κράμα έχει συγκεκριμένες ιδιότητες “ελαστικότητας” και αν ξέρεις σε ποιο μήκος να κόψεις τον κάθε σωλήνα και πώς να τους ενώσεις μεταξύ τους, τότε μπορείς να επιτύχεις με πολύ μεγάλη ακρίβεια τη συμπεριφορά του στις δυνάμεις που ασκούνται πάνω του από διαφορετικές κατευθύνσεις.

Άλλωστε δεν είναι καθόλου τυχαίο πως όλα τα εργοστάσια κατασκευής πλαισίων για αγωνιστικά go-kart είναι ιταλικά και φυσικά φτιάχνονται από “νεροσωλήνες” ίδιους με των ιταλικών μοτοσυκλετών, διότι τα go-kart δεν έχουν αναρτήσεις και το πλαίσιό τους είναι εκείνο που έχει το ρόλο ανάρτησης.

Επίσης αν ξέρεις πόσο μήκος, πόσο πάχος, πόση διάμετρο και σε πιο σημείο να κολλήσεις τους “νεροσωλήνες” μπορείς να έχεις σε κάθε πίστα ένα ειδικά σχεδιασμένο πλαίσιο ή με μερικές αλλαγές στους σωλήνες τοπικά να επιτύχεις την ακαμψία ή την ελαστικότητα που θέλεις, στο σημείο που θέλεις!

Κι αυτό ακριβώς έκανε τότε η Ducati στο Παγκόσμιο Πρωτάθλημα WSBK, όπου είχε πάντα μαζί της σε κάθε αγώνα έναν “μαστρο-συγκολλητή” για να προσαρμόζει τα πλαίσια στις ανάγκες της συγκεκριμένης πίστας.

Προφανώς η Honda δεν μπορούσε να έχει χυτήριο και πρέσες για να φτιάχνει επί τόπου διαφορετικά αλουμινένια πλαίσια…

Το αποτέλεσμα αυτής της εμπειρίας της Honda από τους αγώνες του WSBK τη δεκαετία του ‘90, ήταν η παρουσίαση του CBR 600 F4, της πρώτης Ιαπωνικής μοτοσυκλέτας με αλουμινένιο πλαίσιο το οποίο είχε “ελεγχόμενες ελαστικότητες” και ταυτόχρονα χρησιμοποιούσε τον κινητήρα ως ενεργό τμήμα του πλαισίου (Pivotless).

Σήμερα, την ίδια ακριβώς φιλοσοφία ακολουθεί η Ducati στα MotoGP σχεδιάζοντας καλάμια πιρουνιού, ψαλίδια και monocoque πλαίσια από carbon - ένα υλικό υψηλής τεχνολογίας, το οποίο σου επιτρέπει να επιτύχεις συγκεκριμένα χαρακτηριστικά ελαστικότητας σε συγκεκριμένα σημεία του… αν φυσικά ξέρεις πώς να το κάνεις!