Ιστορίες Γνώσης και Πάθους
TA ΑΙΛΟΥΡΟΕΙΔΗ ΕΙΝΑΙ ΟΚΤΑΨΥΧΑΣ? αυτό το τεύχος, ο L.J.K.S. κάνει τους οκτακύλινδρους κινητήρες?
«οκτάστηλο», βάζοντας τα πράγματα στη σωστή τους σειρά (αν και όχι? εν
σειρά).
O νέος V8 της Jaguar έχει περίοπτη θέση στην αναφορά του και ?ίσως? στην
καρδιά του!
Του L.J.K. Setright
Διαφάνειες: Αρχείο 4T
ΕΝΑΣ ΜΟΝΟΚΥΛΙΝΔΡΟΣ κινητήρας δεν μπορεί εξ? ορισμού να είναι ομαλός στη
λειτουργία του. Τοποθετήστε, όμως, ακόμη έναν κύλινδρο σε ορθή γωνία με τον
πρώτο και η «ανισορροπία» σχεδόν θα εξαλειφθεί. Όταν το ένα πιστόνι
κινείται με τη μέγιστη ταχύτητα, το άλλο είναι σταθερό, αντισταθμίζοντας με
αποτελεσματικό τρόπο την αντίρροπη δύναμη. H απολύτως «στρωτή» λειτουργία
δεν είναι ούτε τώρα εφικτή, ωστόσο το όλο σύστημα δεν? σείεται πια με
ενοχλητικό τρόπο.
«Απολίτιστοι», όμως, είναι και οι τετρακύλινδροι κινητήρες σε σειρά.
Οι δευτερεύουσες δυνάμεις που ασκούνται από τις πλευρικές ταλαντώσεις των
διωστήρων «εισπράττονται» σαν κατακόρυφες ωθήσεις, κάθε φορά που ο
στροφαλοφόρος άξονας περιστρέφεται κατά το ήμισυ. Προσθέστε ακόμη μια σειρά
τεσσάρων κυλίνδρων, σε ορθή γωνία με την πρώτη, αφήστε το στροφαλοφόρο όπως
είχε και οι... αναταράξεις θα συνεχιστούν, αν και σε διαφορετικό βαθμό.
Επανασχεδιάστε τώρα (...μια χαρά τα πάτε!) το στροφαλοφόρο, ώστε να έχει
δύο επίπεδα και να δίνει 4 ωθήσεις, κι όλα θα ?ναι ?σχεδόν? τέλεια.
Οι οκτακύλινδροι κινητήρες σε διάταξη V κοντεύουν να συμπληρώσουν ζωή ενός
αιώνα.
Οι Rolls-Royce, De Dion Bouton και Adams εφοδίαζαν μ? αυτούς τα αυτοκίνητά
τους, ενώ το 1908 η Darracq είχε κατασκευάσει έναν V8, ο οποίος απέδιδε 200
ίππους, υπερβαίνοντας έτσι κάθε προηγούμενο ρεκόρ. Οι έξοχοι V8 της εποχής
προορίζονταν για... αεροπορική χρήση.
Κατά τη διάρκεια, μάλιστα, του Παγκόσμιου Πολέμου έγραψαν σελίδες ένδοξης
ιστορίας.
Στο... έδαφος, ωστόσο, κανείς δεν τους έπαιρνε στα σοβαρά, μέχρι που οι
Αμερικανοί τούς «επανεφηύραν» σε πιο λειτουργική εκδοχή και τους διέδωσαν
ευρέως.
Τα μπλοκ των δύο σειρών κυλίνδρων έγιναν αναπόσπαστο τμήμα του
στροφαλοθαλάμου, με συνέπεια ο κορμός του κινητήρα να είναι ασύγκριτα πιο
άκαμπτος και συμπαγής σε διαστάσεις.
H ρώμη που τον χαρακτήριζε του έδωσε τη δυνατότητα να δείχνει το δρόμο επί
δεκαετίες. Δεν παρουσίαζε τις στρεπτικές ταλαντώσεις που διέκριναν τους
εξακύλινδρους σε σειρά κινητήρες, δεν είχε την πολύπλοκη δομή των V12 και
δεν απαιτούσε άπλετο χώρο για την τοποθέτησή του όπως οι «ψηλόλιγνοι»
οκτακύλινδροι σε σειρά. Από τις αρχές του ?60 η Chrysler κατασκεύαζε
«άνετους» ?από άποψη χωρητικότητας? σιδερένιους οκτακύλινδρους, με λεπτά
τοιχώματα μεταξύ των κυλίνδρων. Οι κινητήρες αυτοί ήταν ελαφρύτεροι από
τους εξακύλινδρους 3.4 λίτρων της Jaguar, ενώ απέδιδαν πολύ περισσότερη
δύναμη και ροπή: η Hemi του 1964 έβγαζε από 7.000 κυβικά εκατοστά 425
ίππους στην έκδοση δρόμου και 600 στην αγωνιστική.
Την ίδια περίοδο, οι ευρωπαϊκές ομάδες που έπαιρναν μέρος στα Γκραν-Πρι
στρέφονταν στους μικροσκοπικούς V8, προκειμένου να «στραγγίξουν» και την
τελευταία ικμάδα δύναμης από τους κινητήρες 1.5 λίτρου (μέγιστη
χωρητικότητα, σύμφωνα με τους κανονισμούς εκείνης της χρονιάς). Καθώς οι
εξατμίσεις συστρέφονταν και μπερδεύονταν μεταξύ τους έμοιαζαν? να αγνοούν
τη σειρά ανάφλεξης του V8.
Χρειάστηκε να παρέμβουν οι δαιμόνιοι Αυστραλοί για να δείξουν το δρόμο, το
1966, όταν ο κυβισμός των μονοθεσίων αυξήθηκε στα 3 λίτρα. H Repco-Brabham
V8 βασίστηκε στην παλιά Oldsmobile F85 με μικρές μετατροπές (από την ίδια
γενιά κινητήρων της GM προήλθε και η ελαφρώς πιο «ασθενική» Buick, η οποία
άρχισε να παράγεται λίγο αργότερα από τη Rover ?και με πιο πρωτόγονες
μεθόδους).
H Repco κατασκεύασε έναν επίπεδο στροφαλοφόρο, σαν κι αυτούς των
τετρακύλινδρων σε σειρά και ζύγισε τον κινητήρα σαν να επρόκειτο για V4 με
περιεχόμενη γωνία 90 μοιρών. Οι κραδασμοί που τον ταλαιπωρούσαν δεν ήταν
παρά δευτερεύουσες ταλαντώσεις, που γίνονταν αντιληπτές σαν οριζόντια
υψίσυχνα τινάγματα στο επίπεδο του στροφαλοφόρου (Κατά τα λοιπά, το σύνολο
ήταν ελαφρύ, με απλή σχεδίαση του συστήματος εξαγωγής κι επρόκειτο σύντομα
να βρει μιμητές, όπως η Cosworth).
Τέτοιου είδους τινάγματα, τα οποία θα έπρεπε να αναχαιτίζονται (σε μερικούς
κινητήρες όμως δεν συνέβαινε αυτό) από τα έδρανα του άξονα, δε θα επέτρεπαν
ποτέ χρήση σε καθημερινά αυτοκίνητα (ας κάνει κάποιος τον κόπο να το πει
στην TVR!).
Από την άλλη, όμως, δεν υπάρχει η ίδια ανάγκη για «άγρια» ρύθμιση του
συστήματος εξαγωγής κι έτσι ο στροφαλοφόρος δύο επιπέδων θα ήταν επαρκής.
Για ακόμη μια φορά, όμως, υπήρχαν κραδασμοί που έσειαν τη μηχανή σ? όλα τα
επίπεδα.
Για την αντιμετώπισή τους χρειαζόταν να χρησιμοποιηθούν αντίβαρα στα κομβία
στρέψης: βαρύτερα στα στρόφαλα που βρίσκονταν στις δυο άκρες, λίγο πιο
ελαφριά στα γειτονικά ζεύγη κι ακόμη πιο μικρά ?ή και καθόλου? στα
κεντρικά. Είναι φανερό, λοιπόν, ότι από τη στιγμή που προείχε η ομαλή
λειτουργία ο άξονας αυτού του τύπου έπρεπε να τα ?χει τα κιλάκια του!
Ακόμη και σ? αυτή την περίπτωση, πάντως, ένας «θερμόαιμος» οδηγός θα
μπορούσε να επιβαρύνει υπέρμετρα τα καλύμματα των εδράνων, τα οποία δε θα
κατάφερναν ν? ανταποκριθούν στις πλευρικές μετατοπίσεις των περιστροφικών
ζευγών.
Οι ευρωπαίοι μηχανικοί, αν ο όγκος του στροφαλοθαλάμου ήταν επαρκής,
χρησιμοποιούσαν πολύπλοκους συνδέσμους για να στερεώσουν τα καλύμματα. Σε
αντίθετη περίπτωση, τα έφτιαχναν όσο πιο συμπαγή γινόταν. Σχεδιάζοντας τη
Hemi, οι μηχανικοί της Chrysler απέφυγαν αυτού του είδους το «ολίσθημα».
Παρ? ότι ο χώρος του στροφαλοθαλάμου ήταν αρκετός, χρησιμοποίησαν στις δύο
πλευρές φυτευμένα αμφικόχλια τα οποία μάζευαν τα πλευρικά τοιχώματα του
θαλάμου προς το μέρος των καλυμμάτων των εδράνων, ενώ παράλληλα έσπρωχναν
τα τελευταία προς την κατεύθυνση των τοιχωμάτων, εξισορροπώντας τις
δυνάμεις κι αυξάνοντας την ακαμψία.
Στη συνέχεια, δύσκολα θα μπορούσε να πει κανείς ότι συνέβη κάτι
συγκλονιστικό.
H BMW, η Mercedes-Benz, η Maserati και η Aston Martin κατασκεύασαν όλες V8,
οι οποίοι ήταν μεν «εμφανίσιμοι», σαν να ήταν αυτός ο στόχος της έρευνας,
αλλά δεν παρουσίαζαν κάτι άλλο, πέρα από το κλασικό προτέρημα των V8,
δηλαδή το άκαμπτο και συμπαγές μπλοκ.
Χρειάστηκε να παρέμβει απωανατολίτικος ?και συγκεκριμένα ιαπωνικός?
«δάκτυλος» για να δούμε πραγματικά αξιόλογα επιτεύγματα στην απόδοση και τη
συμπεριφορά αυτών των μηχανών. Το Lexus V8, αντικείμενο αντιγραφής με...
φειδώ από την Cadillac και με... φθόνο απ? όλους τους άλλους, είναι στ?
αλήθεια έξοχο. Θα έπρεπε να αποτελεί ύβρη προς την Toyota η προσωνυμία
Rolls-Royce των V8 που αποδίδεται στη Lexus, ειδικά αν σκεφτεί κανείς πόσο
«άξεστοι» είναι οι V8 της Rolls.
O νέος κινητήρας της Jaguar (δείτε στις Γνωριμίες αυτού του μήνα σε άλλες
σελίδες), είναι απίθανο, έχει φτιαχτεί ακόμη πιο καλά, πρέπει όμως να
ανταποκριθεί με επιτυχία στις διάφορες απαιτήσεις.
Αυτός είναι (ή θα έπρεπε να είναι) κι ο λόγος της δημιουργίας του. Αλλωστε
το να κατασκευάσεις έναν τελείως νέο κινητήρα, ξεκινώντας από μια λευκή
κόλλα χαρτί είναι ένα εγχείρημα απίστευτα επίπονο, τρομερά ριψοκίνδυνο και
απαγορευτικά ακριβό.
H νέα AJ-V8 είναι μόλις η τέταρτη απολύτως νέα «μηχανή» στην ιστορία της
εταιρίας κι αυτό πρέπει να εκτιμηθεί, ιδιαίτερα αν ληφθεί υπόψη ότι η
Jaguar ανήκει πλέον στη Ford. Είναι περίεργο, αλλά ό,τι δε φαίνεται να
γνωρίζει η Ford ?ένας κολοσσός με καλοπουλημένα «ρόουντστερ», αλλά κι
επιτυχημένα αγωνιστικά αυτοκίνητα στο ενεργητικό του? για τους V8, το
γνωρίζουν η Chrysler και η Toyota.
H Jaguar είχε και στο παρελθόν μελετήσει το σχεδιασμό ενός V8. Ακόμη και
σήμερα θυμάμαι το ρίγος (ανησυχίας) που με είχε διαπεράσει, όταν σε μια
επίσκεψη γνωριμίας μου με τους τότε νέους V12, οι άνθρωποι της εταιρίας μού
ανακοίνωσαν ότι σχεδίαζαν και ένα V8, βασισμένο στο ίδιο μπλοκ με
περιεχόμενη γωνία των 60 μοιρών, το οποίο θα κοβόταν? καταλλήλως.
Ευτυχώς, τελικά, άλλαξαν γνώμη, ίσως και επειδή θυμούνταν μια προηγούμενη
ατυχή προσπάθειά τους, όταν απέκτησαν από την Daimler έναν V8 2.5 λίτρων,
τον οποίο είχε σχεδιάσει ο Edward Turner.
Αν το όνομα δε σας λέει τίποτε, μάλλον η σχέση σας με τις μοτοσικλέτες
είναι παρόμοια αυτής του? φάντη με το ρετσινόλαδο!
O Turner ευθύνεται για το σχεδιασμό της Triumph Speed Twin του 1935 καθώς
και για την Ariel Square Four, ακόμη νωρίτερα.
O «δικός του» Daimler V8 είχε τα τυπικά χαρακτηριστικά μιας βρετανικής
μοτοσικλέτας. Σχεδιασμένος με μοναδικό στόχο την απόδοση και το μικρό
κόστος (ιδίως αυτό) χωρίς καμία πρόνοια για ποιότητα, ομαλή λειτουργία ή
διάρκεια στο χρόνο.
O γνώμονας με τον οποίο σχεδιάστηκε ο AJ-V8 δεν μπορεί να έχει σχέση μ?
αυτού του είδους τις ?απαρχαιωμένες? αντιλήψεις. Ίσως από δομική άποψη να
είναι ένας συνηθισμένος V, με περιεχόμενη γωνία 90 μοιρών και στροφαλοφόρο
δύο επιπέδων.
Τα σημεία υπεροχής του, ωστόσο, είναι λεπτομέρειες ευπρόσδεκτες σε κάθε
κινητήρα, που δεν έχουν κατ? ανάγκη σχέση με τη διάταξή του. Για
παράδειγμα, η ευρεία χρήση κράματος αλουμινίου βοηθά στο να μην απαιτούνται
παρεμβύσματα κατά τη συναρμολόγηση και έτσι δεν υποσκάπτεται η στιβαρότητα
των ενώσεων. Συγχρόνως, ο κινητήρας είναι πιθανότατα ο ισχυρότερος στην
κλάση του, με βάρος μόλις 200 κιλών, για την έκδοση των 4 λίτρων. Ακόμη και
οι εκκεντροφόροι είναι κούφιοι, ενώ τα αλουμινένια ωστήρια ?με επικάλυψη
σιδήρου? δε χρειάζονται ρύθμιση για 150.000 μίλια. Οι αυλοί και οι βαλβίδες
εισαγωγής (μόνο ο «δικός τους» εκκεντροφόρος είναι μεταβλητού χρονισμού)
είναι κατασκευασμένες από χυτό κράμα πλαστικών. Αντί για χιτώνια, τα οποία
κάποτε εθεωρούντο υποχρεωτικά, όταν το μπλοκ ήταν από αλουμίνιο, το
εσωτερικό των κυλίνδρων είναι επικαλυμμένο με μείγμα από νίκελ και
σιλικόνη, γνωστό ως Nikasil. Πρόκειται για μία καλή λύση με συγκρατημένο
κόστος, χωρίς φυσικά να συγκρίνεται με τη βέλτιστη δυνατή επιλογή, αυτή
δηλαδή που έκανε η Honda, τοποθετώντας στους κυλίνδρους πολλών κινητήρων
τις ίνες από κεραμικά υλικά και άνθρακα.
Οι «ραφιναρισμένες» λύσεις δεν έχουν να κάνουν μόνο με τον περιορισμό του
βάρους, αλλά και με το μικρό όγκο των διόδων του ψυκτικού υγρού. Το πέρασμα
του ψυκτικού στα μπλοκ των κυλίνδρων είναι ταχύτατο, αλλά αυτό συμβαίνει
μόνο όταν χρειάζεται. Έτσι εξασφαλίζεται μια ιδιαίτερα σύντομη περίοδος
προθέρμανσης, απαραίτητη για τη μείωση των εκπομπών ρύπων και της
κατανάλωσης καυσίμου.
Το ίδιο έξυπνη είναι και η σχεδίαση του συστήματος εξαγωγής, με τα
τοιχώματα των αυλών πολύ λεπτά και τους καταλύτες τοποθετημένους όσο
πλησιέστερα στον κινητήρα ήταν δυνατό, ώστε να αρχίζουν να αποδίδουν μέσα
σε 30 δευτερόλεπτα από την έναρξη λειτουργίας του.
Με δεδομένο ότι η μικρότερη έκδοση των 3.2 λίτρων έπρεπε να μη
διαφοροποιείται πολύ, για λόγους κόστους, είναι εκπληκτικό το πόσο
τελικά... διαφέρει.
H ουσιωδέστερη διαφοροποίηση είναι η μείωση της διαδρομής από τα 86 στα 70
χιλιοστά, από την οποία προκύπτουν σημαντικά πλεονεκτήματα.
Εξαιτίας της μικρότερης διαδρομής και της συνακόλουθης βελτίωσης στην
επικάλυψη των κομβίων βάσης του στροφαλοφόρου, ο τελευταίος είναι αρκετά
πιο άκαμπτος, σε σχέση με τον αντίστοιχο του «μεγάλου αδελφού». Προκειμένου
να εξασφαλιστεί ότι η σχέση συμπίεσης θα παραμείνει σε αρκετά υψηλά επίπεδα
(10,5:1, αντί 10,75:1 του μεγαλύτερου κινητήρα), το μήκος των διωστήρων
φθάνει τα 159 χιλιοστά, είναι δηλαδή 2,27 φορές μεγαλύτερο από αυτό των
εμβόλων, αναλογία που απαντάται σήμερα μόνο σε υψηλότερους και ακριβότερους
κινητήρες.
Το αποτέλεσμα είναι η μείωση των αζύγιστων δυνάμεων που δημιουργούνται από
τις γωνιακές επιταχύνσεις και τις ταλαντώσεις της μπιέλας. Επιπλέον,
υπάρχει σημαντικό όφελος στη μείωση της επιτάχυνσης του εμβόλου, η οποία
φθάνει τη μέγιστη τιμή της όταν το πιστόνι βρίσκεται στη μέση της διαδρομής
του. H ευεργετική επίδραση του ?μεγάλου? μήκους του διωστήρα στη μείωση της
επιτάχυνσης του πιστονιού φαίνεται στον παρακάτω τύπο:
Μέγιστη επιτάχυνση εμβόλου=[(Ν?*S)/Κ]*(1+1/2R)
Όπου:
Ν=ταχύτητα στροφαλοφόρου
S=διαδρομή εμβόλου
R=μήκος διωστήρα/διαδρομή εμβόλου
Κ=σταθερά
Οι καταστρεπτικές επιδράσεις της αδράνειας στα διάφορα εξαρτήματα του
κινητήρα είναι ανάλογες του τετραγώνου της ταχύτητας με την οποία
περιστρέφεται ο στροφαλοφόρος.
Αν και ο V8 3.2 λίτρων της Jaguar έχει κοντά έμβολα και δουλεύει σε υψηλούς
ρυθμούς περιστροφής, οι μεγάλου μήκους διωστήρες του βοηθούν στην αποφυγή
παρόμοιων κινδύνων. Όλα αυτά, πάντως, όπως και άλλες αξιοσημείωτες
λεπτομέρειες, δεν αφορούν παρά τα μηχανικά μέρη. H απόδοση και η αξιοπιστία
των σημερινών κινητήρων έχει κατά κύριο λόγο σχέση με το ηλεκτρονικό τους
«μάνατζμεντ» και από αυτή την άποψη ο νέος κινητήρας της Jaguar βρίσκεται
σε θέση ισχύος, καθώς ενσωματώνει δύο 16μπιτους επεξεργαστές με μνήμη 192
κιλομπάιτ. Σε συνδυασμό με τον ηλεκτρονικό έλεγχο των βαλβίδων, αναμένεται
να μην έχει κανένα πρόβλημα με τους κανονισμούς για τις εκπομπές
καυσαερίων, διατηρώντας παράλληλα έξοχη οδηγική αίσθηση.
Μπορούν, άραγε, οι ανταγωνιστές της Jaguar να αντιπαραβληθούν μαζί της,
στον τομέα της απόδοσης;
Μία απλή τιμή ιπποδύναμης δεν είναι ενδεικτική, ιδιαίτερα από τη στιγμή που
δεν ανακοινώνεται ο ρυθμός περιστροφής του στροφάλου. Οι 6.800 σ.α.λ.
υποτίθεται ότι είναι εντός ασφαλών πλαισίων, έστω και αν το νούμερο
ακούγεται υψηλό για κυβισμό της τάξης των 3 λίτρων, αφού είναι ανάλογο με
ό,τι θα περίμενε κανείς από ένα σημερινό τετρακύλινδρο εν σειρά 1.6 κ.εκ.
Οι υπολογισμοί, συνεπώς, σ? αυτή τη βάση είναι άνευ ουσίας.
Το ίδιο παραπλανητικό είναι και το κριτήριο των ίππων ανά λίτρο, ενώ πιο
σωστό φαίνεται να ληφθούν υπόψη οι τιμές της ροπής και να υπολογιστεί η
μέση πίεση (Break Mean Effective Pressure), ενδεικτική της συνολικής
ογκομετρικής και μηχανικής απόδοσης, για κινητήρες όλων των μεγεθών,
διατάξεων και ηλικιών.
Ας δούμε πώς τα καταφέρνει ο AJ-V8, σε σχέση με άλλους, σύγχρονους ή
παλαιότερους κινητήρες:
BMEP
Jaguar AJ-V8 3.2 λίτρα 41.6 kgm/cm?
4.0 « 41,3 «
Jaguar AJ6 3.2 « 39,0 «
4.0 « 40,0 «
Chrysler Hemi 1964 37,9 «
Lexus LS400 38,8 «
Mercedes-Benz 500SL/E50 40,0 «
Ferrari F50 (V12) 42,0 «
BMW 540i 42,0 «
Honda Prelude S (4κύλινδρος) 43,4 «
...Όχι κι άσχημα, έτσι; Μπορούμε, όμως, να προχωρήσουμε περισσότερο:
Εκμεταλλευόμενη την εμπειρία της Ford στους υπερτροφοδοτούμενους κινητήρες,
η Jaguar εφοδίασε με υπερσυμπιεστή τον AJ-V8 των 4 λίτρων.
Όταν φθάνει κανείς, βέβαια, σ? αυτό το στάδιο, η bmep δεν είναι πια μια
μέτρηση... ευφυΐας, αλλά ένα δείγμα τού πόσο ριψοκίνδυνος είναι κανείς και
ενδεχομένως ένας αντίστροφος οδηγός? θερμικής απόδοσης. Στη συνέχεια
παρατίθενται ενδεικτικά κάποιες χαρακτηριστικές περιπτώσεις:
BMEP
Jaguar AJ-V8 (υπερτροφοδοτούμενη) 55,4 kgm/cm?
Rolls Royce Silver Spur (τούρμπο χαμηλής πίεσης) 37,9 «
Bentley Turbo RT 49,9 «
Aston Martin Vantage (υπερτροφοδοτούμενη) 58,7 «
Mitsubishi Emeraude V6 turbo 60,3 «
Audi S2 turbo 71,6 «
...Ας είμαστε συγκρατημένοι όμως, φίλοι μου. Μετριοπάθεια σε όλα,
περιλαμβανομένης και της... μετριοπάθειας! Οι κλασικοί Έλληνες θα θαύμαζαν
το επίτευγμα της Jaguar. Γιατί όχι και εμείς;_L.J.Κ.S.