Τεχνολογία F1 για τα Honda του μέλλοντος!

Στόχος η μείωση της κατανάλωσης
Από τον

Λάζαρο Μαυράκη

18/1/2021

H Honda έχει ανέκαθεν μια δυνατή παράδοση στην εξέλιξη της τεχνολογίας και δεν διστάζει να αντλήσει τεχνογνωσία ακόμη και από την Formula 1, προκειμένου να φτάσει στο πολυπόθητο "αγαθό" της μειωμένης κατανάλωσης, όπως δείχνουν ορισμένες νέες πατέντες που κατέθεσε για έναν προθάλαμο καύσης, κάτι που θεωρείται κοινός τόπος στην F1.

Αν και οι τούρμπο, υβριδικοί V6 κινητήρες των μονοθεσίων απέχουν παρασάγγες από τους κινητήρες μοτοσυκλετών, η μείωση της κατανάλωσης, η δύναμη και το ανέβασμα πολλών στροφών αποτελούν κοινό παρονομαστή ανάμεσα στους δύο κόσμους.

Η βασική ιδέα είναι ο διαχωρισμός του θαλάμου καύσης σε δύο μέρη. Σε κάθε φάση πλήρωσης, ο κύριος τομέας γεμίζει με ένα αρκετά φτωχό μίγμα αέρα-καυσίμου, ενώ ο μικρότερος προθάλαμος (εκεί δηλαδή που βρίσκεται και το μπουζί) γεμίζει με ένα πιο πλούσιο μίγμα. Αυτό σημαίνει ότι το μπουζί θα κάνει πιο εύκολα την ανάφλεξη του πλούσιου μίγματος, από το οποίο θα φύγουν φλόγες προς τον κύριο θάλαμο, έτσι ώστε να διασφαλιστεί ότι θα γίνει η καλύτερη δυνατή καύση του πιο φτωχού μίγματος, χωρίς τις "παρενέργειες" μιας ατελούς καύσης, όπως το φαινόμενο της αυτανάφλεξης και τα λεγόμενα "πειράκια".

Στα αυτοκίνητα της F1, ο προθάλαμος καύσης συνδυάζεται και με διαφορετικό ψεκασμό, ενώ οι κανονισμοί επιτρέπουν μόνο ένα μπεκ για κάθε κύλινδρο. Ο σχεδιασμός της Honda για τον συγκεκριμένο κινητήρα στις πατέντες, δεν περιορίζεται από τέτοιους κανονισμούς, οπότε χρησιμοποιεί ένα σύστημα με διπλά μπεκ. Αυτό σημαίνει ότι διαθέτει ένα μπεκ σε συμβατική θέση, το οποίο ψεκάζει με καύσιμο στην εισαγωγή όπως συμβαίνει στις περισσότερες μοτοσυκλέτες, κι ένα που ψεκάζει καύσιμο στον προθάλαμο για να γίνει πιο πλούσιο το μίγμα.

Ο διπλός ψεκασμός και ο προθάλαμος είναι αρκετά γνωστή τεχνολογία (η Honda χρησιμοποίησε μια παραλλαγή της την δεκαετία του '70 στο πρώτο Civic που κατασκεύασε, με ένα πιο "πλούσιο" καρμπυρατέρ), αλλά η συγκεκριμένη ιδέα είναι αρκετά πιο εξελιγμένη, καθώς διαχωρίζει τον προθάλαμο από τον κυρίως θάλαμο καύσης. Ο ίδιος ο θάλαμος καύσης δημιουργείται ουσιαστικά από μια περιστροφική βαλβίδα. Είναι βασικά μια περιστροφική κατασκευή με ανοίγματα στα τοιχώματα, έτσι ώστε όταν περιστρέφεται να απομονώνει ή να ανοίγει τον προθάλαμο με τον κυρίως θάλαμο, η οποία παίρνει κίνηση μέσω γραναζιών από τον εκκεντροφόρο εισαγωγής. Στις πατέντες που έχει χρησιμοποιηθεί ένας τετρακύλινδρος εν σειρά κινητήρας από Fireblade, υπάρχει ένας άξονας που κινεί όλες τις περιστροφικές βαλβίδες για κάθε κύλινδρο. Η σύνδεση των δύο μερών γίνεται κατά την διάρκεια της πλήρωσης και της εξαγωγής, διασφαλίζοντας ότι τα καυσαέρια αντικαθίστανται από φρέσκο μίγμα και στην συνέχεια γίνεται ο διαχωρισμός για να δοθεί η δυνατότητα στο μπεκ του άμεσου ψεκασμού να προσθέσει περισσότερο καύσιμο στον συγκεκριμένο τομέα.

Όταν ο σπινθήρας από το μπουζί κάνει την ανάφλεξη του μίγματος, η βαλβίδα περιστρέφεται ώστε να αποκαλυφθεί μία σειρά από μικρές οπές από τις οποίες οδηγούνται στοχευμένες πύρινες γλώσσες στον κύριο θάλαμο καύσης, για να γίνει όσο το δυνατόν πιο πλήρης η καύση του φτωχότερου μίγματος. Το αποτέλεσμα είναι η μέγιστη παραγωγή δύναμης και οικονομίας καυσίμου, με χαμηλή εκπομπή ρύπων ταυτόχρονα. Όταν θα γίνει η εφαρμογή των Euro6 προδιαγραφών, αυτού του είδους η τεχνολογία θα μπορούσε να γίνει ιδιαίτερα δημοφιλής από τα εργοστάσια που θα την υιοθετήσουν, έτσι ώστε να πληρούνται οι προδιαγραφές χωρίς να θυσιάζονται οι επιδόσεις.

Πατέντα Kawasaki για τροφοδοσία με υγροποιημένο υδρογόνο - Ο πεντακύλινδρος κινητήρας του H2 HySE

Οι Ιάπωνες επιμένουν πως το υδρογόνο είναι προτιμότερη λύση από τις μπαταρίες
kawasaki h2 hyse
Από τον

Σπύρο Τσαντήλα

27/4/2026

Σε ένα από τα ισχυρότερα αναχώματα στην προτεινόμενη λαίλαπα της βεβιασμένης Ηλεκτροκίνησης εξελίσσεται η χρήση υδρογόνου ως καύσιμο στους κινητήρες εσωτερικής καύσης και οι Ιάπωνες πρωτοπορούν στο θέμα αυτό, έχοντας στήσει εδώ και μερικά χρόνια την κοινοπραξία HySE με συμμετοχή των περισσότερων κατασκευαστών μοτοσυκλετών και αυτοκινήτων της χώρας.

Η Kawasaki είναι μια από τις πιο δραστήριες εταιρείες στον τομέα αυτόν, όσον αφορά στη Μοτοσυκλέτα τουλάχιστον, έχοντας ήδη παρουσιάσει το λειτουργικό πρωτότυπο H2 HySE που έκανε γύρους επίδειξης στις πίστες των Le Mans και Suzuka στα περιθώρια των αγώνων Endurance σε Γαλλία και Ιαπωνία πέρυσι.

kawasaki-h2-hyse

Αυτό το φουτουριστικό πρωτότυπο ωστόσο επιδεικνύει με μια ματιά το μεγαλύτερο πρόβλημα που αντιμετωπίζει η τεχνολογία υδρογόνου: την αποθήκευσή του. Οι γιγάντιες βαλίτσες του H2 HySE είναι απαραίτητες για να φιλοξενήσουν κάμποσα κάνιστρα υδρογόνου υπό πολύ υψηλή πίεση μα, ακόμη κι έτσι, η αυτονομία της μοτοσυκλέτας αυτής φέρεται να είναι ακόμη μη ανταγωνιστική συγκριτικά με μιας βενζινοκίνητης.

Η χρήση αερίου υδρογόνου έχει τα προβλήματά της, γι’ αυτό στο Akashi εξετάζουν ως λύση το υγροποιημένο υδρογόνο, καθώς έτσι θα μπορεί να χωρέσει περισσότερο στη μοτοσυκλέτα. Αυτό ακριβώς είναι και το αντικείμενο της πιο πρόσφατης ευρεσιτεχνίας που κατοχύρωσε η Kawasaki στην Ιαπωνία.

kawasaki-h2-hyse
Η ευρεσιτεχνία της Kawasaki μπορεί να εφαρμοστεί σε διάφορους τύπους κινητήρων, όπως λ.χ. σε έναν V8 που θα μοιάζει με V10

Στο σχέδιο βλέπουμε έναν κινητήρα που μοιάζει πεντακύλινδρος σε σειρά, ωστόσο στην πραγματικότητα είναι τετρακύλινδρος – ως ήταν εξαρχής ο κινητήρας του H2 HySE με τον υπερσυμπιεστή. Μόνο που ο ακριανός κύλινδρος στη δεξιά πλευρά του κινητήρα δεν λειτουργεί όπως οι υπόλοιποι τέσσερεις και αντί να ωθεί τον στρόφαλο, παίρνει κίνηση απ’ αυτόν για να αντλήσει καύσιμο.

Εξηγούμαι αναλυτικότερα, γιατί τα νούμερα που συνοδεύουν την πατέντα της Kawasaki έχουν ιδιαίτερο τεχνικό ενδιαφέρον.

Στα χαρτιά, το υδρογόνο έχει μεγαλύτερη ενεργειακή πυκνότητα από τη βενζίνη ανά μονάδα μάζας. Αυτό σημαίνει πως ένα κιλό υδρογόνου έχει περίπου τριπλάσια αποθηκευμένη ενέργεια από ένα κιλό βενζίνης. Αν όμως μιλήσουμε για ενέργεια ανά μονάδα όγκου, τότε η κατάσταση αντιστρέφεται ραγδαία, καθώς στον ίδιο όγκο η (υγρή) βενζίνη έχει ασύγκριτα περισσότερη ενέργεια από το (αέριο) υδρογόνο. Ενδεικτικά, αναφέρει πως ακόμη κι αν συμπιέσουμε το υδρογόνο στα 700 bar (πάνω από 10.000 psi), στο ίδιο όγκο η βενζίνη έχει εξαπλάσια ενέργεια αποθηκευμένη.

kawasaki-h2-hyse

Και το πρόβλημα στη μοτοσυκλέτα είναι πως ο δεσμευτικός παράγοντας δεν είναι τόσο το βάρος, όσο ο διαθέσιμος χώρος για αποθήκευση του υδρογόνου, δηλαδή ο όγκος.

Η ιδέα της Kawasaki είναι προφανέστατη: το υγροποιημένο υδρογόνο απαιτεί πολύ μικρότερο όγκο για την αποθήκευσή του, άρα θα μπορούμε να φορτώσουμε μεγαλύτερη ποσότητα στη μοτοσυκλέτα χωρίς να απαιτεί βαλίτσες σε μέγεθος μικρής καλύβας. Μόνο που δεν είναι τόσο απλό το θέμα.

Το υγροποιημένο υδρογόνο έχει τα δικά του προβλήματα. Πρώτον, πρέπει να διατηρείται σε εξαιρετικά χαμηλή θερμοκρασία για να μην εξαερωθεί, άρα το δοχείο αποθήκευσής του θα πρέπει να είναι άριστα μονωμένο για να διατηρεί το υδρογόνο σε υγρή φάση.

​ kawasaki h2 hyse
Στο σχέδιο της Kawasaki το υγρό υδρογόνο ψεκάζεται μέσω δύο μπεκ τόσο απευθείας στον θάλαμο καύσης (29) όσο και στην εισαγωγή του αέρα (28)

Μετά προκύπτει ένα θέμα με την πίεση που δεν θα έχουμε πλέον στο δοχείο του. Στα 700 και 1000 bar, μόλις ανοίξει δίοδος στο κύκλωμα τροφοδοσίας το αέριο θα εκτοξευτεί με μεγάλη πίεση. Δεν θα συμβεί το ίδιο με το υγρό όμως, οπότε τώρα χρειαζόμαστε τρόμπες για να δημιουργήσουν την απαιτούμενη πίεση στη γραμμή τροφοδοσίας.

Η προτεινόμενη λύση της Kawasaki στο θέμα είναι ένα δίδυμο από αντλίες, μια παραδοσιακή σαν αυτή που έχουν οι περισσότεροι κινητήρες της αγοράς ήδη για τη βενζίνη και μια δεύτερη την οποία στα σχέδια των Ιαπώνων υποδύεται το πέμπτο πιστόνι στον τετρακύλινδρο κινητήρα. Η Kawasaki λέει πως αυτός ο έξτρα κύλινδρος μπορεί να δημιουργήσει πίεση τουλάχιστον 1500 psi για να οδηγήσει το υγρό υδρογόνο στον θάλαμο καύσης.

Τα παραπάνω προφανώς και δεν λύνουν όλα τα ζητήματα της Υδρογονοκίνησης, αλλά αν μη τι άλλο δείχνουν πως οι Ιάπωνες επιμένουν πολύ ζεστά στο θέμα. Η Kawasaki μάλιστα δείχνει πολύ πρόθυμη να αναλάβει ρόλο πρωτοπόρου, καθώς εκτός από τη μοτοσυκλέτα κι ένα UTV που θα φορέσει τον ίδιο κινητήρα, έχει αναλάβει να εξελίξει ένα πλοίο ειδικά σχεδιασμένο για τη μεταφορά υγροποιημένου υδρογόνου, το οποίο υπολογίζεται να έχει ολοκληρωθεί ως το τέλος του 2026.

​ kawasaki h2 hyse

Αυτή τη στιγμή πάντως δεν είμαστε ακόμη κοντά στο σημείο που το υδρογόνο μπορεί να αντικαταστήσει το πετρέλαιο και τη βενζίνη στις μεταφορές, ειδικά όταν βάλουμε στην εξίσωση και όλους τους χωροταξικούς περιορισμούς που ισχύουν στα δίκυκλα. Πλησιάζουμε όμως και η δουλειά που κάνει η κοινοπραξία HySE βρίσκεται στην πρώτη γραμμή τεχνολογικής καινοτομίας.

Μετά, θα απομένει το πιο δύσκολο βήμα απ’ όλα: το δίκτυο ανεφοδιασμού, το πρόβλημα που πια ξεφεύγει από τον έλεγχο των εργοστασίων και της επιστήμης για να κυλιστεί στη λάσπη πολιτικών και επιχειρηματικών λογικών.