Kawasaki: Yπετροφοδότηση και άμεσος ψεκασμός!

Υβριδικό σύστημα τροφοδοσίας
Από τον

Πάνο Καραβοκύρη

14/1/2020

Το καλοκαίρι που μας πέρασε είδαμε την Honda να καταθέτει πατέντες για την εξέλιξη ενός συστήματος άμεσου ψεκασμού (DI απ’ το Direct fuel Injection). Τότε είχαμε αναφέρει τους προβληματισμούς μας σχετικά με αυτό και μπορείτε να τους θυμηθείτε εδώ. Τώρα, η Kawasaki μπαίνει στο παιχνίδι συνδυάζοντας τον άμεσο ψεκασμό με την υπερτροφοδότηση. Το DI δεν αποτελεί κάποια καινοτομία στη μηχανολογία, καθώς υπάρχει στους κινητήρες των αυτοκινήτων πάνω από μια δεκαετία και έχει εξελιχθεί αρκετά. O άμεσος ψεκασμός βοηθά στο να μειωθούν οι κατανάλωση και εκπομπές CO2 (λόγω της λιγότερης ποσότητας καυσίμου που απαιτείται στο μείγμα), ενώ παράλληλα αυξάνονται και οι επιδόσεις του κινητήρα. Ωστόσο, τα πράγματα δεν ήταν ρόδινα απ’ την αρχή. Οι πρώτης γενιάς κινητήρες με σύστημα άμεσου ψεκασμού εμφάνιζαν πρόβλημα με κατάλοιπα καύσης να συγκεντρώνονται στις βαλβίδες εισαγωγής στα πρώτες 80.000 χιλιόμετρα της ζωής τους. Για την επίλυση αυτού του θέματος, οι εταιρείες πρόσθεσαν έναν δευτερεύον σύστημα συμβατικού ψεκασμού στον αυλό εισαγωγής, όπου ανά τακτά χρονικά διαστήματα ψέκαζε βενζίνη με σκοπό τον καθαρισμό γύρω και πίσω απ’ τις βαλβίδες εισαγωγής, αλλά και την ψύξη τους.

Το μπεκ συμβατικού ψεκασμού (75)

 

Τα σχέδια του άμεσου ψεκασμού της Kawasaki παρουσιάζονται πάνω σε δύο τετρακύλινδρους κινητήρες, έναν με υπερσυμπιεστή και έναν με χωρίς. Στις πατέντες φαίνεται ξεκάθαρα πως το εργοστάσιο από το Akashi εργάζεται στην εξέλιξη ενός σύγχρονου DI, το οποίο διαθέτει μπεκ και στον αυλό εισαγωγής, με αποτέλεσμα να αντιμετωπίζεται το πρόβλημα συγκέντρωσης καταλοίπων γύρω απ’ τις βαλβίδες εισαγωγής αλλά και να ψύχονται από το καύσιμο. Ωστόσο τα κατάλοιπα, δεν είναι ο μόνος λόγος που εστιάζει σε αυτό το σύστημα η Kawasaki. Οι Euro5 προδιαγραφές είναι ήδη σε ισχύ στις μοτοσυκλέτες και σε λίγα χρόνια όλες οι εταιρείες θα χρειαστεί να προσαρμόσουν τους κινητήρες τους στις Euro6 που είναι σε ισχύ ήδη στα αυτοκίνητα. Η εξέλιξη για την προσαρμογή των κινητήρων απαιτεί αρκετό χρόνο καθώς οι εταιρείες θα πρέπει να εστιάσουν και στην επίλυση των χωροταξικών θεμάτων που προκύπτουν, αφού στις μοτοσυκλέτες ο χώρος είναι πιο περιορισμένος συγκριτικά με τα αυτοκίνητα.

 

Το κάθε σύστημα έχει τα πλεονεκτήματά του και αυτό προσπαθεί να συνδυάσει η Kawasaki. Ο συμβατικόςψεκασμός, όπου τα μπεκ ψεκάζουν το καύσιμο στον αυλό εισαγωγής έχει τη δυνατότητα να ψύχει τον εισερχόμενο αέρα με αποτέλεσμα να αυξάνεται η πυκνότητά του και να εισάγεται περισσότερο οξυγόνο στο θάλαμο καύσης, και κατά συνέπεια να είναι αποδοτικότερη η καύση. Από την άλλη, το σύστημα άμεσου ψεκασμού, όπου τα μπεκ ψεκάζουν κατευθείαν μέσα στο θάλαμο καύσης έχει ως αποτέλεσμα να ψύχεται καλύτερα ο θάλαμος και να μην δημιουργείται η προανάφλεξη του μείγματος. Παράλληλα, η λειτουργία των tubro ή κινητήρων με υπερσυμπιεστή βελτιώνεται προσφέροντας περισσότερη δύναμη και χαμηλότερο ρίσκο εμφάνισης κάποιας βλάβης απ’ την προανάφλεξη.

Τα μπεκ του άμεσου ψεκασμού (80a) στοχεύουν στο κέντρο του θάλαμου καύσης

Το γεγονός πως ο άμεσος ψεκασμός δεν δίνει τον απαραίτητο χρόνο στη βενζίνη με τον αέρα να αναμειχθούν σωστά δημιουργώντας ένα ομοιογενές μείγμα θα μπορούσε να δημιουργήσει πρόβλημα, ιδίως στους πολύστροφους κινητήρες όπως αυτούς των μοτοσυκλετών. Ωστόσο, στην F1 χρησιμοποιούν ήδη DI και οι κινητήρες είναι πιο πολύστροφοι από αυτών των μοτοσυκλετών παραγωγής, άρα το πρόβλημα έχει ήδη λυθεί. Επίσης, τα αυτοκίνητα που διαθέτουν και τα δύο συστήματα ψεκασμού έχουν προγραμματιστεί ώστε να χρησιμοποιείται, ανά περίπτωση και φάσμα στροφών, το καταλληλότερο σύστημα, κάτι που θα ακολουθήσει λογικά και η Kawasaki. Ο συμβατικός ψεκασμός στα αυτοκίνητα χρησιμοποιείται κυρίως στις χαμηλομεσαίες στροφές, ενώ στην υψηλότερη μπάντα των στροφών, που αυξάνονται οι ανάγκες για περισσότερο καύσιμο, ενεργοποιείται ο άμεσος ψεκασμός.

Το σύστημα ψεκασμού της Kawasaki είναι παρόμοιας φιλοσοφίας με αυτό της Audi

 

Το μεγαλύτερο πρόβλημα που δημιουργείται ωστόσο είναι στην τροφοδοσία, που απαιτείται η χρήση μιας υψηλής πίεσης αντλίας βενζίνης για τα μπεκ άμεσου ψεκασμού. Η Kawasaki λύνει το θέμα εγκαθιστώντας μια αντλία, η οποία παίρνει κίνηση απ’ τον εκκεντροφόρο εξαγωγής και τροφοδοτεί αποκλειστικά τα μπεκ άμεσου ψεκασμού παρέχοντας την πίεση που χρειάζονται για να δουλέψουν σωστά.

Η προσέγγιση της Kawasaki δείχνει να έχει μελετηθεί σε βάθος, συγκριτικά με αυτή της Honda, καθώς συνδυάζει τα θετικά και από τα δύο συστήματα ψεκασμού. Ωστόσο, αυτό μπορεί να συνεπάγεται το αυξημένο κόστος συντήρησης. Το πότε θα υλοποιηθούν τα σχέδια της Kawasaki παραμένει άγνωστο, αλλά λογικά οι πατέντες δείχνουν πως το σύστημα βρίσκεται ήδη σε προχωρημένο στάδιο της εξέλιξής του.

Ετικέτες

Astemo-Honda: Τέλος οι σπάνιες γαίες για τους ηλεκτρικούς κινητήρες - Σε βάθος 5ετίας θέλει να αλλάξει τα δεδομένα

Έκλεισε δραστικά την ψαλίδα σε μέγεθος και κατανάλωση έναντι των κινητήρων με σπάνιες γαίες
honda astemo ηλεκτρικός κινητήρας
Από τον

Θοδωρή Ξύδη

12/12/2025

Μέσω της Astemo ο ιαπωνικός κολοσσός μπαίνει στον χορό των ηλεκτρικών κινητήρων που δεν απαιτούν σπάνιες γαίες για να λειτουργήσουν μειώνοντας τον περιβαλλοντικό αντίκτυπο για την κατασκευή τους αλλά και την εξάρτηση των κατασκευαστών από χώρες που έχουν πλούσια κοιτάσματα σπάνιων γαιών όπως είναι η Κίνα.

Το μέλλον της ηλεκτροκίνησης απομακρύνεται από την εξάρτηση στις σπάνιες γαίες για την κατασκευή ηλεκτρικών κινητήρων και μπαταριών για περιβαλλοντικούς, οικονομικούς και πολιτικούς λόγους. 

Η Κίνα έχει τα μεγαλύτερα αποθέματα σπάνιων γαιών και έτσι μπορεί να ελέγχει τιμές και διαθεσιμότητα πιο εύκολα από οποιονδήποτε άλλο, κάτι που δεν αρέσει φυσικά στον υπόλοιπο κόσμο ειδικά από τη στιγμή οι εγχώριοι κατασκευαστές της πρωτοστατούν στην εξέλιξη και διάδοση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων. 

Astemo

Παράλληλα, η εξόρυξή των σπάνιων γαιών είναι ιδιαίτερα επιβλαβής για το περιβάλλον -μόλυνση του εδάφους με τοξικές ουσίες εκεί όπου γίνεται η εξόρυξη μεταξύ άλλων-, ενώ και οι ηλεκτρικοί κινητήρες και οι μπαταρίες που ενσωματώνουν σπάνιες γαίες είναι ακριβότεροι στην κατασκευή τους. Ευτυχώς λοιπόν που ο φόβος των κυβερνήσεων και των κατασκευαστών εκτός Κίνας ωθεί τις εξελίξεις στην ηλεκτροκίνηση μακριά από τις σπάνιες γαίες (και) προς ένα πιο φιλικό περιβαλλοντικά μέλλον.

Με στόχο να αντικαταστήσει εντελώς τους ηλεκτρικούς κινητήρες μόνιμου μαγνήτη (Permanent Magnet AC/DC Motor- PMAC-PMDC) η ιαπωνική Advanced Sustainable Technologies for Mobility (Astemo) ανακοίνωσε ότι εξελίσσει και αυτή έναν επαγωγικό ηλεκτρικό κινητήρα μαγνητικής αντίστασης (Reluctance Motor) με ρότορα-δρομέα που δεν ενσωματώνει στη σχεδίασή του σπάνιες γαίες. 

Η Astemo, που έχει ως μεγαλομέτοχους τις Honda και Hitachi, έχει κλείσει σημαντικά την ψαλίδα στην απόδοση μεταξύ του φιλικότερου προς το περιβάλλον κινητήρα της που χρησιμοποιεί σιδερένιο δρομέα με φερρίτη (οξείδιο του σιδήρου) και των PMAC-PMDC, ενώ έχει περιορίσει και το απαιτούμενο μέγεθος και βάρος του, τα τρία σημεία που υστερεί αυτός ο τύπος ηλεκτρικού κινητήρα έναντι εκείνων με σπάνιες γαίες. 

Ο κινητήρας των Ιαπώνων είναι παράλληλα σημαντικά μικρότερος από τους υπάρχοντες ηλεκτρικούς κινητήρες με φερρίτη που για να έχουν την ίδια απόδοση με τους PMAC-PMDC θα πρέπει να είναι τριπλάσιοι σε μέγεθος σε σχέση με αυτούς αφού η μαγνητική δύναμη του φερρίτη είναι περίπου στο 33% σε σχέση π.χ. με τον μαγνήτη νεοδυμίου, τον ισχυρότερο τύπο μόνιμου μαγνήτη που χρησιμοποιείται αυτή τη στιγμή στους ηλεκτρικούς κινητήρες. Έτσι καταναλώνουν και πολύ περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια.

Astemo

Για τον κυρίως ηλεκτρικό κινητήρα που εξελίσσουν οι Ιάπωνες χρησιμοποιούν δρομέα με φερρίτη (οξείδιο του σιδήρου), ενώ έχουν δημιουργήσει και έναν βοηθητικό σε αυτόν ηλεκτρικό κινητήρα με δρομέα που δεν έχει ούτε φερρίτη! Και στις δύο περιπτώσεις ο δρομέας είναι 30% μεγαλύτερος έναντι εκείνων που έχουν οι PMAC-PMDC, όμως η Astemo ισχυρίζεται ότι έτσι η απόδοση βρίσκεται στα ίδια επίπεδα στην περίπτωση του κυρίως κινητήρα της.

Χωρίς να αναφέρεται στο μέγεθος και το βάρος, η Astemo κάνει λόγο για μέγιστη απόδοση που φτάνει τους 241 ίππους για τον κυρίως κινητήρα και τους 181 ίππους για εκείνον που δεν έχει ούτε φερρίτη. Και στις δύο περιπτώσεις η εσωτερική σχεδίαση του ρότορα που έχει γίνει σε στρώματα -αλλάζει δηλαδή από την επιφάνεια προς τα μέσα αλλά και από το κέντρο προς τα άκρα- διευκολύνει τη ροή του στάτη (του σταθερού μέρους του κινητήρα) να περάσει μέσα από κάποιες περιοχές και έτσι αναπτύσσεται η μαγνητική ροπή στον δρομέα.

Το μεγαλύτερο πρόβλημα που ισχυρίζεται ότι έλυσε η Astemo και επέτρεψε τη μείωση του μεγέθους με ταυτόχρονη αύξηση της ισχύος είναι η διαχείριση της θερμότητας εντός του κινητήρα λόγω της υψηλής τάσης που απαιτείται (400/800V) με την ιαπωνική εταιρεία να ψύχει το τύλιγμα του στάτη με κάποιο είδος λαδιού.

Το πλάνο της Astemo, στην οποία ανήκουν οι Showa, Nissin και Keihin, είναι να έχει έτοιμους για εμπορική χρήση και μαζική παραγωγή τους κινητήρες της μέχρι το 2030 και αυτό, αν το πετύχει, θα αποτελεί παγκόσμια πρωτιά.

Ετικέτες