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

Η ιπποδύναμη το πρώτο κόλπο του marketing στην ιστορία: Ο απίστευτος Watt!

Γιατί ένας ίππος δεν ισούται με την πραγματική δύναμη που έχει ένα άλογο
Η ιπποδύναμη το πρώτο κόλπο του marketing στην ιστορία: Ο απίστευτος Watt!
Θάνο Αμβρ. Φελούκα
Από τον

Θάνο Αμβρ. Φελούκα

4/3/2024

Η παγκόσμια ιστορία των κινητήρων και το πώς θα φτάσουν αυτοί στον τελικό ιδιοκτήτη, πείθοντάς τον να επενδύσει σε κάτι θορυβώδες με αμφιλεγόμενη αξιοπιστία -όπως ήταν τότε οι ατμομηχανές- ξεκινά με ένα φανταστικό κόλπο marketing που το λουζόμαστε ακόμη και σήμερα. Ο μεγάλος Σκοτσέζος εφευρέτης James Watt είναι ο άνθρωπος που μας έδωσε τον όρο ιπποδύναμη και καθόλου περίεργα, από το όνομά του έρχεται και το γνωστό σε όλους μας Watt. Και επειδή η ιπποδύναμη πάντα λάθος μετρούνταν και ακόμη λάθος παραμένει, είναι περίεργο που ήδη το 1889, 70 χρόνια μετά τον θάνατό του, δεν άλλαξαν τον συσχετισμό ώστε ένα Watt να ισούται με έναν ίππο, καθώς όπως θα δούμε στην πιο λεπτομερή αναφορά σχετικά με την προέλευση του όρου ιπποδύναμη, αυτό που τελικά μετράμε δεν έχει και μεγάλη συγγένεια με την πραγματικότητα.

Η πλέον βολική πρακτική για όλους μας θα ήταν κάθε μονάδα μέτρησης να είναι αυτό-επεξηγηματική ώστε πολύ γρήγορα να καταλαβαίνουμε τι έχουμε μπροστά μας. Διαφορετικά να είναι και κάτι απλό με το οποίο θα είναι εύκολο να γίνει η εμπειρική συσχέτιση πολύ εύκολα, όπως για παράδειγμα το κιλό, που πολύ γρήγορα μαθαίνει κανείς να σχηματίζει στο μυαλό του την εικόνα του πόσο βαρύ είναι ένα αντικείμενο που ζυγίζει δέκα κιλά. Έτσι και τώρα ξέρουμε εμπειρικά τι σημαίνει μία μοτοσυκλέτα με κινητήρα 100 ίππων και πώς ακριβώς θα διαφέρει από μία άλλη των 87 και μπορούν μάλιστα να φανταστούν όσοι δεν έχουν την εμπειρία για το πώς είναι μία μοτοσυκλέτα 200 ίππων, ωστόσο κανείς δεν έχει ιδέα τι σημαίνει ένας ίππος και τι είναι αυτό που τελικά μετράμε.

Η ιπποδύναμη το πρώτο κόλπο του marketing στην ιστορία: Ο απίστευτος Watt!
η πρώτη αναφορά που σχετίζει άλογα και μηχανές πηγαίνει πίσω στο 1702

Πολύ νωρίς στην ιστορία των κινητήρων με πρώτη αναφορά το βιβλίο του Thomas Savery  “The Miners Friend or an ENGINE to raise WATER by FIRE” που τυπώθηκε για πρώτη φορά στο Λονδίνο το 1702, περιεγράφηκε ο συσχετισμός του έργου του κινητήρα σε αναφορά με τα άλογα. Ο Savery ήταν μάλιστα και ο πρώτος που προσπάθησε να εμπορευτεί την ατμομηχανή. Ωστόσο η πρώτη εμπορικά διαθέσιμη σε εύρος ατμομηχανή ήταν του Thomas Newcomen το 1712 και ήταν καλή μόνο για αντλιοστάσια, δεν θα μπορούσε ποτέ να δουλέψει σε οχήματα.

Για αυτό και πατέρας των κινητήρων αυτών καθώς και του όρου ιπποδύναμη, ήταν ο Watt που στα τέλη του 1760 παρουσίασε μία εξαιρετικά βελτιωμένη ατμομηχανή πάνω στα σχέδια του Newcomen μηδενίζοντας τον κενό χρόνο στους κύκλους ψύξης – καύσης. Ο Watt ήταν ιδανική περίπτωση εφευρέτη γιατί κατείχε κάτι που στην ιστορία της ανθρωπότητας έχει υπάρξει ελάχιστες φορές. Εφευρέτες υπάρχουν άπειροι, αντίθετα από αυτό που πιστεύει ο κόσμος είναι το μόνο που δεν σπανίζει. Έμποροι και διαφημιστές επίσης σε πλεονάζοντα βαθμό. Αυτά τα δύο σε έναν άνθρωπο όμως, είναι σπάνιο. Διότι μία εφεύρεση στην απαρχή της έχει μόνο έναν πιστό, εκείνον που την κατασκεύασε. Για να ξεκινήσει η εμπορική της επιτυχία πρέπει να είναι τυχερός να βρει κάποιον που θα την προωθήσει σωστά και θα επενδύσει μέχρι να την μάθει περισσότερος κόσμος. Ακόμη πιο σπάνιο ο εφευρέτης να είναι και πλούσιος για να τα κάνει όλα μόνος του, συνήθως εκείνος που έχει τους πόρους δεν κάθεται να σπάσει το κεφάλι του με εφευρέσεις. Ο James Watt ήταν μία εξαιρετική περίπτωση γιατί είχε τον τρόπο να σκεφτεί εμπορικά, να κυνηγήσει την πώληση με τακτικές marketing αντί να γκρινιάζει δεξιά και αριστερά πως δεν τον βοηθά η πολιτεία…

Στο αχνό μονοπάτι που είχε ήδη χαραχθεί πριν από 60 χρόνια, πάτησε να ανοίξει δρόμο προσπαθώντας να τονώσει τις πωλήσεις της εφεύρεσης του και έτσι απευθύνθηκε και αυτός στα ορυχεία όπως είχε γίνει στο παρελθόν. Γρήγορα βρέθηκε να πρέπει να εξηγήσει γιατί η δική του μηχανή άξιζε τα περισσότερα χρήματα που ζητούσε έναντι των υπολοίπων και ανακάλυψε πως ήταν εξαιρετικά δύσκολο να δώσει τους ιδιοκτήτες ορυχείων να καταλάβουν τα τεχνικά χαρακτηριστικά.

Άλλαξε λοιπόν στρατηγική και στον επόμενο υποψήφιο πελάτη πήγε και του είπε πως η δική του μηχανή είναι η πρώτη στον κόσμο με δύναμη 10 αλόγων. Εξηγώντας του πως με μία μηχανή που δεν χρειάζεται διάλλειμα, δεν σταματά για τροφή και δεν κουράζεται, αντικαθιστά αμέσως δέκα άλογα. Επειδή ο Watt ήταν πρώτα από όλα ένας εφευρέτης και επιστήμονας, δεν σκόπευε να είναι αβάσιμος ο ισχυρισμός του, ήταν όμως εξαιρετικά χοντρο-υπολογισμένος υπερτονίζοντας το πόσα άλογα κέρδιζε ενώ και η ίδια η μονάδα μέτρησης ήταν παραπάνω από αυτό που στην πράξη μπορούσε να κάνει ένα άλογο.

Μιας και ο στόχος της εποχής ήταν τα ορυχεία ο Watt έβαλε δύο Shetland Πόνι, μία Σκωτσέζικη ράτσα που χρησιμοποιούσαν για αυτή την δουλειά, να τραβήξουν βάρος 100lb (45kg) από ένα πηγάδι βάθους 220 foot (67m) με ταχύτητα 2.5 μίλια την ώρα. Αυθαίρετα τελείως μετά από αυτό διπλασίασε τα μεγέθη κατά 50% θεωρώντας πως τα άλογα είναι πολύ πιο δυνατά από τα Σκωτσέζικα Πόνι ενώ σήμερα ξέρουμε πως στην πράξη δεν απέχουν πολύ και πως τα Πόνι αυτά έχουν την δύναμη 0,7 ενός αλόγου.

Η ιπποδύναμη το πρώτο κόλπο του marketing στην ιστορία: Ο απίστευτος Watt!
οι πρώτοι υπολογισμοί

Έτσι και αλλιώς κανένα άλογο δεν είναι ίδιο με όλα τα υπόλοιπα και εξ αρχής αυτή η μονάδα μέτρησης είναι λιγότερο βασισμένη στην επιστήμη από αυτό που θα έπρεπε, όμως ο στόχος δεν ήταν να μετρήσουν σωστά την δύναμη της ατμομηχανής αλλά να καταφέρουν να μαζέψουν παραγγελίες.

Ο James Watt τα κατάφερε εξαιρετικά σε αυτό τον τομέα ορίζοντας την ιπποδύναμη και δίνοντας έναν λόγο σε κάθε ιδιοκτήτη να κάνει την κίνηση αυτή και να απαλλαγεί από τα άλογα, που σε σύντομο χρονικό διάστημα οι ανταγωνιστές του μιλούσαν και εκείνοι για ιπποδύναμη καθιερώνοντας τον όρο.

Όχι μόνο αυτό αλλά η πρώτη μάχη της ιπποδύναμης έγινε ήδη από τα μέσα του 1770 με σχετικές δηλώσεις σχετικά, καθώς δεν ήταν εύκολο να μετρηθεί στην πράξη η αλήθεια, φανερώνοντας από πολύ νωρίς την πορεία που θα ακολουθούσε η ανθρωπότητα με τα νούμερα της ιπποδύναμης.

Η ιπποδύναμη το πρώτο κόλπο του marketing στην ιστορία: Ο απίστευτος Watt!
Λειτουργικό αντίγραφο της πρώτης μηχανής του Watt από Πανεπιστήμιο της Σκωτίας

Ευτυχώς όπως είπαμε ο James Watt ήταν αυτή η σπάνια περίπτωση εφευρέτη, επιστήμονα, εμπόρου και διαφημιστή, οπότε οι ισχυρισμοί του είχαν πραγματικό αντίκτυπο. Η δική του ατμομηχανή ήταν πράγματι πολύ καλύτερη παρότι οι αρχικές δοκιμές σε τραίνα που έγιναν αρκετά αργότερα, αποδείχτηκαν μια δύσκολη διαδικασία και κάπως επικίνδυνη για να μετακινείς επιβάτες. Στις αρχές του 1830 όμως μία τέτοια ατμομηχανή με σχετικά λίγες διαφορές και σωληνώσεις για το καζάνι που ήταν κάνες τουφεκίων έπιασε δουλειά στις ΗΠΑ ως το πρώτο δρομολόγιο με τραίνο με το marketing να διοργανώνει και αγώνα ενάντια σε άμαξα. Τα πάντα πήγαιναν βάση σχεδίου μέχρι που το καζάνι της ατμομηχανής ράγισε και χάνοντας πίεση έχασε λίγα μέτρα πριν, όμως αυτή η αρχική αποτυχία δεν στάθηκε εμπόδιο και οι ατμομηχανές επικράτησαν. Εξαιτίας τους ο κόσμος έμαθε την αξία των κινητήρων και αργότερα έδωσε βάση στα αυτοκίνητα με τον όρο ιπποδύναμη να συνεχίζει ακέραιος την πορεία του και να περνά και στις πρώτες μοτοσυκλέτες.

Πατέρας λοιπόν του όρου ο James Watt και ξεκίνημα της χρήσης του από την πρώτη στιγμή ανταγωνιστικά και με λίγο «τσίμπημα» προς τα πάνω σε σχέση με την πραγματικότητα. 264 χρόνια μετά και σχεδόν σε όλη την πορεία των 120 ετών που έχει γράψει η ιστορία των μοτοσυκλετών, οι παραπάνω βασικές αρχές για τον όρο «ιπποδύναμη» παραμένουν αμετάβλητες.