ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

Pattakon, το μεταβλητό δεσμοδρομικό σύστημα βαλβίδων

bluming-ducatidesmo3large

H pattakon κάνει εφευρέσεις και τις κατοχυρώνει διεθνώς, σχεδιάζει και κατασκευάζει πρωτότυπα πραγματοποιώντας και τα σχετικά τεστ, συμμετέχει σε διεθνείς εκθέσεις, χρηματοδοτεί τα projects της.

Η pattakon είναι μια ομάδα Ελλήνων Μηχανικών, των Παττακών. Το caroto.gr θεωρεί υποχρέωση και τιμή του να προβάλλει μερικά από αυτά σε μία προσπάθεια ανάδειξης της προοπτικής της -αδικημένης- ελληνικής επιχειρηματικότητας…

Δεσμοδρομικές ιστορίες…

desmo-1956-ducati1Το σύστημα Desmodromic Variable Valve Actuation (DVVA) είναι ένα «made in Greece» δεσμοδρομικό σύστημα διαχείρισης των βαλβίδων. Στον χώρο της μοτοσικλέτας ένα δεσμοδρομικό σύστημα, το Desmo της Ducati  εμφανίσθηκε το 1956 στους αγώνες (νίκη Taglioni στο GP 125cc στη Σουηδία με κινητήρα Desmo 3EEK) και χρησιμοποιείται ως σήμερα στις μοτοσικλέτες παραγωγής της Ducati αλλά και στις αγωνιστικές μοτοσικλέτες της Ducati (MotoGP). Στην Formula 1 το δεσμοδρομικό σύστημα εμφανίστηκε το 1954 στην 8κύλινδρη Mercedes W1967 που κατέκτησε δύο πρωταθλήματα με τον Fangio.

Ο ορισμός δεσμοδρομικός προκύπτει από τις λέξεις «δεσμός» και «δρόμος». Μια πολλή γνωστή δεσμοδρομική κίνηση είναι η παλινδρόμηση του εμβόλου μέσα στον κύλινδρο καθώς συγκρατείται στο στρόφαλο με το διωστήρα, σε αντίθεση με την κίνηση που κάνει το πόμολο της πόρτας όπου το άνοιγμα ελέγχεται από το χέρι μας αλλά το κλείσιμο από ελατήριο επαναφοράς. Αναλυτικότερα, ένας δεσμοδρομικός μηχανισμός ελέγχει την κίνηση όχι μόνο στη μια διεύθυνση αλλά και στην αντίθετη (κατά την επιστροφή).

Στις τετράχρονες ΜΕΚ χρησιμοποιούνται εκκεντροφόροι για το άνοιγμα των βαλβίδων και ελατήρια για το κλείσιμο τους. Η κίνηση της βαλβίδας εξαρτάται από το προφίλ του έκκεντρου (όσο πιο απότομο τόσο πιο γρήγορα ανοίγει και κλείνει η βαλβίδα). Το γρήγορο ανοιγοκλείσιμο για τις βαλβίδες σημαίνει μικρότερος χρόνος άνοιξε/κλείσε και καλύτερη κυκλοφορία αερίων/καυσαερίων από και προς τους κυλίνδρους για βέλτιστη καύση και καλύτερη απόδοση του κινητήρα (αισθητά μικρότερη κατανάλωση και εκπομπή ρύπων).

Σχέσεις… μεταβλητής συμπίεσης!

Ωστόσο, η βαλβίδα δεν μπορεί να ανοιγοκλείσει πέρα από ένα συγκεκριμένο όριο που της θέτει η σκληρότητα και η αντοχή του ελατηρίου. Σε ένα δεσμοδρομικό σύστημα αντί του ελατηρίου υπάρχει ένα επιπλέον κοκοράκι που παίρνει κίνηση επίσης από τον εκκεντροφόρο για να κλείσει η βαλβίδα. Κάτι τέτοιο έχει ως αποτέλεσμα να αυξηθεί το όριο στροφών ενός κινητήρα αυξάνοντας την απόδοσή του δίχως να επηρεάζεται από το μέγεθος της βαλβίδας και την σκληρότητα του ελατηρίου. Παράλληλα οι μηχανικές τριβές είναι μικρότερες (δεν υπάρχει ελατήριο να πιέσει τη βαλβίδα στην επιφάνεια του εκκέντρου) με τον εκκεντρόφόρο να γυρνά πιο ελεύθερα. Τα σημαντικότερα μειονεκτήματα έχουν να κάνουν με την πολυπλοκότητα του συστήματος, το κόστος και γενικότερα τις πολύ μικρές ανοχές του συστήματος.

Το Desmo της Pattakon!

pattakon-dvva-02To σύστημα DVVA είναι ένα πλήρως μηχανικό δεσμοδρομικό σύστημα και όπως είπαμε παραπάνω δεν χρειάζεται ελατήρια για την επαναφορά των βαλβίδων, όπως δεν χρειάζεται ελατήρια και το Desmo της Ducati. Ωστόσο, υπάρχει μία σημαντική διαφορά. Ενώ το Desmo της Ducati λειτουργεί με ένα και μοναδικό προφίλ κίνησης της βαλβίδας, (δηλαδή με συγκεκριμένη διάρκεια ανοίγματος της βαλβίδας και συγκεκριμένο βύθισμα της  βαλβίδας, όπως αυτά καθορίζονται από τα έκκεντρα και τα κοκοράκια) σε όλο το φάσμα των στροφών και για όλα τα φορτία (είτε δηλαδή ο κινητήρας της Ducati λειτουργεί στο ρελαντί με σχεδόν κλειστή πεταλούδα, είτε στις 10.000 στροφές με τέρμα ανοιχτή πεταλούδα – το προφίλ κίνησης της βαλβίδας είναι το ίδιο),

    Κάντε κλικ για να κατέβει το αρχείο. Μόλις "τρέξει" το αρχείο υπάρχει δυνατότητα αλλαγής της ταχύτητας κίνησης του δεσμοδρομικού συστήματοςTο DVVA έχει πλήρως μεταβλητό προφίλ κίνησης της βαλβίδας: ανάλογα με τη θέση του άξονα ελέγχου της διάρκειας (που αλλάζει εν ώρα λειτουργίας) η διάρκεια ανοίγματος της βαλβίδας μεταβάλλεται από το μηδέν έως ένα μέγιστο (λ.χ. 360 μοίρες), και ανάλογα με τη θέση του άξονα ελέγχου του βυθίσματος (και αυτός αλλάζει θέση εν ώρα λειτουργίας), το βύθισμα της βαλβίδας μεταβάλλεται από το μηδέν έως ένα, σχετικό με τη διάρκεια, μέγιστο. Άλλη μια διαφορά του DVVA από το Desmo της Ducati είναι ότι το πρώτο βασίζεται σε ρουλεμάν και κύλιση, ενώ το δεύτερο σε ολίσθηση. Όταν η Honda αντικατέστησε τα κοκοράκια «ολίσθησης» των VTEC με «ρολίνια» (στο Type R και στο S2000) περηφανευόταν για 75% μείωση των μηχανικών τριβών στην κυλινδροκεφαλή. Ακόμη μια διαφορά από το Desmo της Ducati είναι ότι στο Desmo υπάρχουν δυο ανεξάρτητοι μηχανισμοί, ο ένας αφιερωμένος στο άνοιγμα της βαλβίδας και ο άλλος στο κλείσιμό της. Στο όριο των στροφών η βαλβίδα είναι σαν την μπάλα του τένις ανάμεσα σε δυο ρακέτες.

Χρονίζεται, άρα και βυθίζεται…

Σύστημα DVVA για μονοκύλινδρο. Παρατηρείστε πως το συνολικό ύψος δεν ξεπερνά τα 140 mm.Στο DVVA οι ίδιοι σύνδεσμοι χρησιμοποιούνται και για το άνοιγμα και για το κλείσιμο της βαλβίδας. Μία ακόμη διαφοροποίηση από το Desmo είναι ότι το DVVA δεν περιλαμβάνει γρήγορα κινούμενα μέρη που φορτίζονται σε κάμψη (όπως τα κοκοράκια επαναφοράς – σε σχήμα “L” – του Desmo). Στο DVVA το κάθε βύθισμα μπορεί να συνδυαστεί με άπειρες διάρκειες και παρόμοια η κάθε διάρκεια μπορεί να συνδυαστεί με άπειρα βυθίσματα (είναι δηλαδή πλήρως μεταβλητό). Σε αντίθεση με το DVVA, το Valvetronic της BMW, το VVEL της Nissan, το Valvematic της Toyota δεν είναι πλήρως μεταβλητά (είναι μερικώς). Με το που επιλεγεί το βύθισμα της βαλβίδας, η διάρκεια ανοίγματος της βαλβίδας είναι συγκεκριμένη, και ανάποδα. Η αρχή λειτουργία του Valvetronic βασίζεται στο άνοιγμα της βαλβίδας από το έκκεντρο, στο κλείσιμο της βαλβίδας από ένα κλασικό ελατήριο βαλβίδας και στην επαναφορά του κατακόρυφου σε σχήμα «J» δευτερεύοντος κοκοριού από ένα πρόσθετο, μεγάλο, κάθετο και μακρύ ελατήριο που μαζί δημιουργούν μία «βαριά» σύνθεση / σύνολο που λειτουργεί μέχρι ένα συγκεκριμένο εύρος rpm (περίπου στις 6.800 rpm και για αυτό δεν χρησιμοποιείται σε αγώνες). Το VVEL της Nissan διαθέτει και αυτό ελατήρια επαναφοράς των βαλβίδων αλλά με ένα «ημιδεσμοδρομικό» τρόπο αφού δεν υπάρχουν τα μεγάλα ελατήρια του Valvetronic (και για αυτό έχει αυξημένο όριο στις 7.400 rpm στο Nissan 370Z).

    Κεφαλή DVVA από μονοκύλινδρο (διαμετρήματος 87 mm). Βαλβίδες εισαγωγής 32 mm(με μέγιστο βύθισμα 14 mm), βαλβίδες εξαγωγής 30 mm (με μέγιστο βύθισμα 12 mm).Το DVVA είναι ένα πλήρως μεταβλητό σύστημα που δεν χρειάζεται πεταλούδα ακόμη και στο ρελαντί: οι βαλβίδες εισαγωγής κάνουν τον έλεγχο της ποσότητας του μίγματος που θα μπει στον κύλινδρο. Όταν οι δύο άξονες ελέγχου (ο ένας για διάρκεια-βύθισμα και ο άλλος μόνο για βύθισμα) ακινητοποιηθούν, τότε το DVVA δουλεύει σαν ένα τυπικό Desmo (ένα και μοναδικό βύθισμα βαλβίδων και μια διάρκεια ανοίγματος βαλβίδων για όλες τις συνθήκες λειτουργίας).

Με απλά λόγια το DVVA μπορεί να συνδυάσει τα πλεονεκτήματα ενός μερικώς μεταβλητού συστήματος όπως είναι το Valvetronic και ενός μη μεταβλητού όπως είναι το Desmo. Αναλυτικότερα το DVVA μπορεί να ρυθμίσει με ακρίβεια π.χ. με βύθισμα 0,15 mm στις 300 rpm και 30 μοίρες διάρκεια και στη συνέχεια βύθισμα 14 mm στις 15.000 rpm με 360 μοίρες διάρκεια.

Τα περισσότερα συστήματα VVA ελέγχουν την κίνηση μόνο των βαλβίδων εισαγωγής είτε λόγω κόστους είτε επειδή δεν μπορούν να ελέγξουν τα μεγαλύτερα φορτία (λόγω της πίεσης στο κύλινδρο τη στιγμή που πρέπει να ανοίξει η βαλβίδα) των βαλβίδων εξαγωγής. Το DVVA μπορεί να ελέγχει και τις βαλβίδες εξαγωγής βελτιστοποιώντας το προφίλ κίνησής τους για τις συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα (στροφές, φορτίο, θερμοκρασία ψυκτικού, θερμοκρασία αέρα, πίεση υπερπλήρωσης κλπ) βελτιώνοντας αισθητά την απόδοση και των υπερτροφοδοτούμενων κινητήρων.

ducati_panigale_carotoΗ Panigale (η πλέον εξελιγμένη Ducati Desmo μαζικής παραγωγής,  συνημμένη φωτογραφία των κινούμενων μερών του μισού κινητήρα), παρά το ότι δεν έχει ελατήρια βαλβίδων, χρειάζεται τέσσερα μεγάλα ελατήρια / φουρκέτες ανά κύλινδρο (σαν τα κατακόρυφα ελατήρια του valvetronic της BMW) για την επαναφορά των μεγάλων, μορφής “L”, ζύγωθρων. Τα της εξαγωγής δείχνουν θηριώδη και συγκρίνονται με τυπικά ελατήρια βαλβίδων. Στο VVEL της Nissan (semi-desmodromic) γίνεται το ανάποδο: διατηρούνται τα ελατήρια επαναφοράς των βαλβίδων, αλλά δεν χρειάζονται άλλα ελατήρια για την επαναφορά των υπόλοιπων κινούμενων μερών του VVA. Με αυτή τη λογική, η Ducati panigale είναι μεν Desmo, αλλά όχι και “φανατική”.

Τι κάνει στην ουσία το DVVA;

H ομάδα Pattakon εξηγείο πως “…είναι σαν να έχεις στο Ducati Desmo μοτέρ σου, άπειρους εκκεντροφόρους (από φοβερά άγριους μέχρι πολύ μαλακούς) και να διαλέγεις, την κάθε στιγμή και με το μοτέρ σε λειτουργία, τον βέλτιστο (για ρελαντί; για καλή απόκριση; για βρεγμένο δρόμο; για μέγιστη ισχύ; εσύ διαλέγεις περιστρέφοντας ένα ή δύο άξονες ελέγχου).

Στα motoGP, πριν ξεκινήσει ο αγώνας, ο Rossi με τον Τεχνικό του πρέπει να πάρουν μια καθοριστική απόφαση: ποιο set εκκεντροφόρων θα χρησιμοποιήσουν στη Ducati τους. Λάθος επιλογή σημαίνει κάμποσες θέσεις χαμηλότερα στην τελική κατάταξη. Με το DVVA ο Rossi, και ο Τεχνικός του από τα pits, θα αποφάσιζαν κατά τη διάρκεια του αγώνα «πόσο άγριους» εκκεντροφόρους προτιμούν στις συγκεκριμένες συνθήκες (ακόμα και από στροφή σε στροφή) και το DVVA εκτελούσε τις προσταγές τους .

Και για όσους δεν τα έχουν καλά με τα τεχνικά: όταν κάποιος πάει το αυτοκίνητό του για «βελτίωση» (για μερικά παραπάνω άλογα δηλαδή) στο μάστορα, πρέπει να ξέρει ότι χαμηλά η λειτουργία του κινητήρα θα χαλάσει (λιγότερη ροπή, χειρότερο ρελαντί, δυσκολότερο ξεκίνημα, μεγαλύτερη κατανάλωση, περισσότεροι ρύποι). Το βασικό στοιχείο στη βελτίωση είναι η αλλαγή των εκκεντροφόρων με αγριότερους (περισσότερο overlap, πιο άγριες ράμπες, μεγαλύτερη βύθιση, μεγαλύτερη διάρκεια). Τι κάνει το DVVA; Στις χαμηλές στροφές συμπεριφέρεται σαν ένας πολύ πιο ήμερος εκκεντροφόρος από τον «μαμά», ενώ ψηλά συμπεριφέρεται σαν ένας πολύ αγριότερος εκκεντροφόρος από τον «μαμά», επιτρέποντας στο όχημα να είναι κάθε χρήσης, από ροπάτο και καθαρό και ήσυχο και οικονομικό και ευκολοδήγητο μέσα στην πόλη, ως καθαρά αγωνιστικό όταν χρειαστεί.

Δεν έχει κατασκευαστεί λειτουργικό πρωτότυπο του DVVA (μόνο ένα επίδειξης που παρουσιάστηκε στην Engine Expo της Στουτγάρδης δυο φορές). Από την άλλη τοDVVA στην ουσία συνδυάζει  το pattakonVVArollerversion και το pattakonVVArodversion για τα οποία φτιάχτηκαν και τεσταρίστηκαν στο δρόμο πρωτότυπα (HondaVTECB16A2 – που δούλευε αξιόπιστα στις 9000 στροφές – και Renault 19 energy).Ετσι και τα βήματα, και τα υλικά, ακόμα και o προγραμματισμός της ECU για την κατασκευή πλήρως λειτουργικού DVVA είναι γνώριμα στην pattakon. Σχετικό power point στοhttp://www.pattakon.com/DVA_files/pattakonVVAs.pps

Πηγή: Pattakon.com
Ετικέτες

Nίκος Ι. Mαρινόπουλος

Πρόκειται για τον δημιουργό και συντονιστή του καρότου με τις περισσότερες τεχνολογικές βιταμίνες σε όλον τον κόσμο!

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Back to top button
setTimeout("__gaTracker('send','event','adjusted bounce rate','page visit 20 seconds or more')",20000);
Close
Close