Yamaha: Πατέντα με δικύλινδρο turbo για το ΜΤ-09

Εξετάζοντας την υπερτροφοδότηση
Από τον

Πάνο Καραβοκύρη

24/4/2019

Πρόσφατα η Yamaha κατέθεσε ορισμένες πατέντες στις οποίες παρουσιάζεται το (προηγούμενης γενιάς) MT-09 εξοπλισμένο με έναν δικύλινδρο κινητήρα turbo. Μετά το 2000, έχουμε δει απ’ τους υπόλοιπους ιαπωνικούς κολοσσούς αντίστοιχες πατέντες που παρουσιάζουν κινητήρες με συστήματα υπερτροφοδότησης, ενώ μόνο ένας απ’ αυτούς προχώρησε στην υλοποίησή τους, προς το παρόν. Αναφερόμαστε φυσικά στην Kawasaki και στη σειρά μοντέλων H2, όπου κάθε χρόνο παρουσιάζονται νέα μέλη απ’ το 2015. Στην περίπτωση της Kawasaki έχουμε ένα σύστημα supercharger, ενώ εδώ η Yamaha μας δείχνει ξεκάθαρα πως δουλεύει πάνω στη τεχνολογία turbo. Σε επίπεδο πρωτότυπων, "πρωτοπόρος" είναι η Suzuki με το Recursion, που φροντίζει να ανανεώνει τα σχέδιά του ανά τακτά χρονικά διαστήματα χωρίς να λέει τίποτα για το πότε και αν θα βγει στην παραγωγή, φτάνοντας στο σημείο να θυμίζει μαμούθ σίριαλ με πάνω από 500 επεισόδια. Παράλληλα όμως, αποτελεί και την επαλήθευση του άτυπου κανόνα πως: Όποια μοτοσυκλέτα βλέπουμε σε μορφή πατεντών δεν είναι σίγουρο πως θα την δούμε και στην παραγωγή μετέπειτα.

Το γεγονός ότι στα σχέδια βλέπουμε ένα ΜΤ-09 είναι εύκολα αντιληπτό, αλλά όχι δεσμευτικό για το τί είδους μοτοσυκλέτα θα έχει τον κινητήρα turbo όταν κι αν βγει στην παραγωγή. Παρά το γεγονός πως από το πλάι ο κινητήρας δείχνει να είναι ο τρικύλινδρος των 847cc του mT-09, στα υπόλοιπα σχέδια παρατηρούμε απ’ το σύστημα εξαγωγής πως πρόκειται για έναν δικύλινδρο κινητήρα. Η τακτική που οι εταιρείες καταθέτουν πατέντες χρησιμοποιώντας σχέδια από παλιότερα μοντέλα όπως στην προκείμενη περίπτωση ή άσχετα τελείως συνηθίζεται διότι υπάρχουν φορές που θέλουν να αποκρύψουν τη μορφή ενός επερχόμενου μοντέλου. Παρ’ όλα αυτά υπάρχει μια παρατραβηγμένη θεωρία που συνοδεύει αυτή την ειδηση και λέει πως η χρήση αυτών των σχεδίων δεν είναι τυχαία, αλλά υπήρχε από τότε που σχεδιαζόταν το πρώτο MT-09 να εξοπλιστεί με κινητήρα turbo.

Κυρίαρχος λόγος που οι περισσότερες εταιρείες στρέφουν την προσοχή τους στην υπερτροφοδότηση δεν είναι άλλος πλέον, απ’ τις όλο και περισσότερο αυστηρές προδιαγραφές Euro 4/5. Το 2021 βρίσκεται δίπλα μας και τότε είναι που θα μπουν σε πλήρη ισχύ οι Euro 5 προδιαγραφές με αποτέλεσμα ο χρόνος να πιέζει τις εταιρείες να βρουν λύσεις για την μείωση των ρύπων, τη βελτιστοποίηση της κατανάλωσης και την διατήρηση ή αύξηση των επιδόσεων των κινητήρων τους. Οι κινητήρες turbo όπου χρησιμοποιούνται κατά κόρον απ’ τις αυτοκινητοβιομηχανίες προσφέρουν με τα χαρακτηριστικά τους τη λύση στο πρόβλημα των αυστηρών προδιαγραφών, καθώς επιτρέπουν από μικρότερου κυβισμού και λιγότερων κυλινδρων κινητήρες να έχουν την απόδοδοση ίση με κινητήρες υπερδιπλάσιου κυβισμού και κυλίνδρων. Είναι αυτό που αποκαλούν "downsizing".

Στα σχέδια της Yamaha βλέπουμε την τοποθέτηση του turbo σε δύο διαφορετικά σημεία. Στην πρώτη περίπτωση η τουρμπίνα βρίσκεται στο ύψος του στροφάλου και έχει αρκετή απόσταση από τις βαλβίδες εξαγωγής του κινητήρα. Έτσι, εξασφαλίζεται αρκετή απόσταση μεταξύ του μπροστινού τροχού και του κινητήρα, χωρίς να υπάρχει το ενδεχόμενο να έρθουν σε επαφή κατά τη βύθιση των καλαμιών. Όμως, λόγω της αυξημένης απόστασης της τουρμπίνας απ’ την κεφαλή το φαινόμενο του turbo lag (η χρονική καθυστέρηση απόκρισης της τουρμπίνας στην άνοδο των στροφών του κινητήρα) είναι πιο έντονο και δημιουργεί σκαλοπάτι στην απόδοση της ροπής και της ιπποδύναμης.  

Στο δεύτερο σχέδιο παρατηρούμε πως η τουρμπίνα είναι τοποθετημένη πιο κοντά στην κεφαλή, έχοντας μικρότερη απόσταση απ’ τις βαλβίδες εξαγωγής. Γεγονός που καθιστά λιγότερο αισθητό το turbo lag και ο κινητήρας αποκτά μια πιο προοδευτική και ομαλή λειτουργία. Αύτη η θέση –που είναι πιο κοντά στην κεφαλή του κινητήρα- χρησιμοποιείται απ’ το 2000 κι έπειτα στους περισσότερους κινητήρες αυτοκινήτων βελτιώνοντας την απόκριση της τουρμπίνας, όμως η μετάβαση αυτής της τεχνολογίας στο κόσμο των μοτοσυκλετών δημιουργεί χωροταξικά προβλήματα, καθώς η τουρμπίνα βρίσκεται πολύ κοντά στον μπροστινό τροχό με αποτέλεσμα να υπάρχει κίνδυνος κατά τη βύθιση του πιρουνιού να έρθουν σε επαφή. Για την επίλυση αυτού θα πρέπει να αλλαχτεί η θέση του κινητήρα, όμως κάτι τέτοιο επηρεάζει τα χαρακτηριστικά συμπεριφοράς της μοτοσυκλέτας, από την αλλαγή της κατανομής των μαζών. Επίσης, παρατηρούμε και στις δύο περιπτώσεις πως μετά την τουρμπίνα υπάρχει ο καταλύτης σε μικρή απόσταση, που τον βοηθά να θερμαίνεται γρήγορα (μόλις οι καταλύτες ζεσταθούν αρκετά τότε λειτουργούν στο 100% του δυναμικού τους).

Για το ποια λύση θα χρησιμοποιήσει η Yamaha ώστε τα μοντέλα της να πληρούν τις προδιαγραφές EURO 5-6 κ.τ.λ. είναι ακόμη άγνωστο, όμως οι νέες πατέντες δείχνουν πως είναι διαθέσιμη να περπατήσει και σε άλλα μονοπάτια.

Πάντως να θυμίσουμε, πως στα jet ski έχει κινητήρες με υπερτροφοδότηση, αντίστοιχης αρχιτεκτονικής με εκείνη της Kawasaki και είναι περίεργο που δεν προχωρά με κάτι που ήδη έχει στα χέρια της, αλλά πειραματίζεται με τα turbo.

Ετικέτες

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.