Τεχνολογικές καινοτομίες Honda

VTEC / i-VTEC

Όταν κάποτε οι υπόλοιποι Ιάπωνες κατασκευαστές, προσπαθώντας να παρακάμψουν την ιαπωνική φορολογική νομοθεσία που στηριζόνταν στα κυβικά του κινητήρα, το έριξαν στα τούρμπο ή στους wankel, η Honda το έριξε στα …έκκεντρα! Γιατί να έχουμε παντού και πάντα το ίδιο προφίλ εκκεντροφόρων εφόσον αυτό δεν είναι ιδανικό για όλες τις συνθήκες και παραμέτρους λειτουργίας του μοτέρ..; Πολλαπλά προφίλ, λοιπόν, και γενηθήτω VTEC!

Στη πιο βασική-απλή του μορφή, το σύστημα VTEC (Variable Valve Timing & Lift Electronic Control) αντικαθιστά το απλό-στατικό έκκεντρο και κοκοράκι ενός εκκεντροφόρου με ένα «σπαστό», πιο πολύπλοκο κοκοράκι και δύο διαφορετικά προφίλ έκκεντρου: το ήπιο προφίλ έχει προσανατολισμό για αποδοτική λειτουργία στις χαμηλές rpm και το πιο άγριο προφίλ είναι βελτιστοποιημένο για τις υψηλές rpm. Η διαδικασία μετάβασης από το ένα έκκεντρο στο άλλο ελέγχεται από την ECU, η οποία λαμβάνει υπόψη την πίεση λαδιού, τη θερμοκρασία του κινητήρα, την ταχύτητα του οχήματος, τις rpm του κινητήρα και τη θέση της πεταλούδας. Αν βάσει των τιμών αυτών των παραμέτρων οι προϋποθέσεις καλύπονται (υπάρχει συγκεκριμένο εύρος ελάχιστων και μέγιστων τιμών που το VTEC ενεργοποιείται), η ECU δίνει εντολή εναλλαγής των έκκεντρων. Η εναλλαγή γίνεται ηλεκτροϋδραυλικά: στο εκάστοτε VTEC point μία solenoid ηλεκτροβαλβίδα ενεργοποιείται, η οποία επιτρέπει να φτάσει πίεση λαδιού στον πείρο που κρατάει κλειδωμένο το κοκοράκι του ήπιου έκκεντρου με το κοκοράκι του άγριου. Από αυτό το σημείο και μετά, οι βαλβίδες ανοίγουν και κλείνουν από το άγριο έκκεντρο, το οποίο, μέσω του προφίλ του, αυξάνει ταυτόχρονα και το μέγιστο βύθισμα και τη διάρκεια κατά την οποία μένουν ανοικτές οι βαλβίδες. Κατά τη μείωση των στροφών, το VTEC περνάει στα ήπια έκκεντρα σε μικρότερες rpm από ό,τι στο ανέβασμα, για να μην δουλεύει συνέχεια On-off κοντά στο VTEC point.

Το σύστημα έχει τις ρίζες του στις μοτοσικλέτες της Honda και συγκεκριμένα στο σύστημα REV (REvolution modulated Valve control) στη CBR400F του 1983, όμως πραγματικά γνωστό έγινε το 1989, με την εισαγωγή στην αγορά του ιστορικού Β16Α κινητήρα, αρχικά στο Integra XSi με 160Ps στην ιαπωνική αγορά και στα EF Civic-CRX SiR με 150Ps στην ευρωπαϊκή. Στις ΗΠΑ έπρεπε να περιμένουν μέχρι το 1991 και τον V6 C30A κινητήρα του πρώτου NSX για να πάρουν γεύση από VTEC. Το αρχικό VTEC, ανάλογα με τον κινητήρα και το μοντέλο, αφορούσε είτε και τους δύο εκκεντροφόρους, δηλαδή τόσο τα έκκεντρα εισαγωγής όσο και εξαγωγής ή μόνο τον εκκεντροφόρο εισαγωγής (π.χ. στα Civic ESi με τα 125Ps). Κι ενώ τα πρώτα VTEC ήταν κυρίως προσανατολισμένα στις επιδόσεις, αργότερα η Honda έβγαλε και ένα VTEC με προσανατολισμό στην κατανάλωση και όχι στη μέγιστη ισχύ, το VTEC-E: εδώ ουσιαστικά αντί για «ήπιο και άγριο έκκεντρο» έχουμε «πολύ ήπιο και λίγο ήπιο»: αντί για τα τρία διαφορετικά έκκεντρα-λοβούς (τα δύο διαφορετικά μεταξύ τους, για την ήπια λειτουργία και το τρίτο, το μεσαίο, για την άγρια στις υψηλές rpm) του κλασικού VTEC, το VTEC-E έχει μόνο δύο λοβούς, έναν με πολύ ήπιο βύθισμα και έναν με απλά ήπιο. VTEC-E διέθεταν τα μη-σπορ F-series μοτέρ, όπως τα F23A, F22B και F20B (καμία σχέση με τον F20C του S2000, ο οποίος ουσιαστικά είναι πιο κοντά σε Κ-series και διαθέτει μακράν το πιο επιθετικό σύστημα VTEC). Ένας συνδυασμός VTEC και VTEC-E ήταν το «3-Stage VTEC» του CR-Z: εδώ έχουμε τρία διαφορετικά modes/λοβούς για χαμηλές, μεσαίες και υψηλές rpm.

Το μεγάλο άλμα ωστόσο στα VTEC ήταν η παρουσίαση στα K-series μοτέρ, το 2001, του i-VTEC (intelligent-VTEC), το οποίο συνδυάζει το κλασικό VTEC με τον διαρκώς μεταβαλλόμενο χρονισμό (VTC) στο γρανάζι του εκκεντροφόρου εισαγωγής. Εδώ πάλι έχουμε τα κλασικά on-off έκκεντρα VTEC που αλλάζουν το βύθισμα και τη διάρκεια του εκκεντροφόρου, όμως επιπλέον στο i-VTEC έχουμε και διαρκώς μεταβαλλόμενο χρονισμό μεταξύ εισαγωγής και εξαγωγής, με τον εκκεντροφόρο εισαγωγής να κινείται σε εύρος 25-50 μοιρών σε σχέση με τον εξαγωγής.

FCX Clarity

To FCX Clarity της Honda, όταν παρουσιάστηκε, ήταν το πρώτο παγκοσμίως εμπορικά διαθέσιμο για ιδιώτες ηλεκτρικό αυτοκίνητο με τεχνολογία κυψελών υδρογόνου αντί για μπαταρίες. Σκοπός φυσικά ήταν ο συνδυασμός των πλεονεκτημάτων των συμβατικών θερμικών και των συμβατικών ηλεκτρικών αυτοκινήτων: μηδέν εκπομπές, αλλά ταχύτατη πλήρωση με καύσιμο και μεγάλη εμβέλεια. Η παραγωγή του ξεκίνησε τον Ιούνιο του 2008 και η Honda το πούλαγε με ένα ειδικό σύστημα Leasing της τάξεως των $600 τον μήνα. H κίνηση του FCX προερχόταν από μία συστοιχία κυψελών υδρογόνου τύπου Vertical Flow (V Flow) της Honda, ισχύος 100kW (136Ps). Και εδώ υπάρχει regenerative braking, όπως στα ηλεκτρικά με μπαταρίες (BEV), με μία μικρή μπαταρία να συσσωρεύει ενέργεια κατά το φρενάρισμα. Ο ηλεκτρικός κινητήρας των 136Ps και 26,1kgm ροπής από τις 0 μέχρι τις 3.056rpm στηρίζεται σε αυτόν του Honda EV Plus, ενώ με φουλ γεμισμένη τη δεξαμενή υδρογόνου (4,1 κιλά χωρητικότητα στα 5.000psi πίεσης!), η εμβέλεια ήταν στα 386km. Η κατανάλωση υγρογόνου ήταν 123,9km/κιλό υδρογόνου εντός πόλης και 10,7,8km/κιλό υδρογόνου σε ανοικτό δρόμο.

Σε μέγεθος, το FCX Clarity ήταν λίγο μικρότερο από το Accord της εποχής, ενώ στο εσωτερικό, για τις ταπετσαρίες των καθισμάτων και θυρών, η Honda, χρησιμοποίησε ύφασμα καθαρά «φυτικής» προέλευσης που ονόμαζε «Bio-Fabric»! Η παραγωγή του FCX Clarity γινόταν εξ’ ολοκλήρου στην Ιαπωνία, σε ειδική γραμμή παραγωγής στο Honda Automobile New Model Center στο Tochigi, με τις κυψέλες υδρογόνου να παράγονται από την ίδια την Honda Engineering Co. Ltd και όχι από κάποιον εξωτερικό προμηθευτή.

Η δεύτερη γενιά, που πλέον ονομάζεται -σκέτο- Honda Clarity, παρουσιάστηκε το 2016 και διέθετε ελαφρώς δυνατότερο κινητήρα, στα 138Ps: με 1.875 κιλά βάρος σίγουρα η βαρύτητα δεν δόθηκε στις επιδόσεις, αλλά στην περαιτέρω αύξηση της εμβέλειας σε σχέση με την πρώτη γενιά, αφού στο δεύτερης γενιάς Clarity η εμβέλεια αυξήθηκε στα 589km, τιμή που όταν παρουσιάστηκε (και μέχρι το 2019) ήταν η μεγαλύτερη διαθέσιμη ανάμεσα σε όλα τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα της αγοράς, είτε αυτά ήταν με κυψέλες υδρογόνου είτε με μπαταρίες ιόντων λιθίου.

 

Honda SH-AWD

Το σύστημα μετάδοσης SH-AWD (Super Handling Al-Wheel Drive) της Honda, όταν πρωτοπαρουσιάστηκε το 2004, ήταν μακράν η τελευταία λέξη της τεχνολογίας στα συστήματα μετάδοσης, όμως στη χώρα μας αρχικά δεν έγινε και τόσο γνωστό, επειδή τα μοντέλα στα οποία τοποθετούνταν (τέταρτης γενιάς Honda Legend, δεύτερης γενιάς Acura RL) αφενός δεν εισάγονταν επίσημα και αφετέρου δεν ήταν «καθαρόαιμα» μοντέλα του γκαζοφίλ κοινού της μάρκας.

Το SH-AWD είναι μοναδικό στο είδος του, διότι ενώ μπορεί να μεταβάλλει συνεχώς την κατανομή ροπής εμπρός-πίσω και αριστερά-δεξιά στον πίσω άξονα, δεν διαθέτει ούτε κεντρικό διαφορικό ούτε πίσω διαφορικό! Τι στο καλό κάνανε λοιπόν οι Ιάπωνες; Το αρχικό SH-AWD ήταν πνευματικό παιδί του αρχιμηχανικού της Honda, Yasuji Shibahata και βασίζει τη λειτουργία του σε δύο ηλεκτρομαγνητικούς πολύδισκους συμπλέκτες, καθένας υπεύθυνος για έναν πίσω τροχό. Όλα τα μέρη του συστήματος βρίσκονται συγκεντρωμένα στον πίσω άξονα και αφού η ECU του αυτοκινήτου αναλύσει τα σήματα από τους αισθητήρες του συστήματος, υπολογίζει το πώς πρέπει να κατανεμηθεί η ροπή στους τέσσερις τροχούς. Στην πίσω άκρη του κεντρικού άξονα μετάδοσης υπάρχει ένας «επιταχυντής», o οποίος, μέσω πλανητικού συστήματος γραναζιών, πολλαπλασιάζει τις στροφές εισόδου του στην έξοδο και στη συνέχεια οδηγεί τη ροπή στους δύο ηλεκτρομαγνητικούς συμπλέκτες. Το SH-AWD υπό κανονικές συνθήκες κίνησης σε ευθεία (στατική κατανομή) στέλνει το 70% της ροπής εμπρός και 30% πίσω, όταν όμως χρειαστεί, η κατανομή μπορεί να φτάσει μέχρι και το 30%-70% εμπρός-πίσω. Το αξιοσημείωτο είναι ότι αυτό το 70% που υπάρχει η δυνατότητα να φτάσει στον πίσω άξονα μπορεί να διανεμηθεί στον έναν μόνο πίσω τροχό (τον εξωτερικό ) και ο άλλος να μείνει με 0%! Δηλαδή η ακραία θέση του συστήματος είναι 30% της ροπής του V6 μοτέρ εμπρός, 0% στον πίσω εσωτερικό και 70% στον πίσω εξωτερικό τροχό!

Το 2012, η Honda ανακοίνωσε την εξέλιξη του SH-AWD, το οποίο ονομάζεται Sport Hybrid SH-AWD και χρησιμοποιεί επιπλέον διατάξεις των αυτοκινήτων υβριδικής τεχνολογίας: το Sport Hybrid SH-AWD αντικαθιστά την παροχή ισχύος μέσω του άξονα μετάδοσης από τον θερμικό κινητήρα και τους δύο προαναφερθέντες συμπλέκτες με δύο ηλεκτροκινητήρες των 27 ίππων ο καθένας (Twin Motor Unit - TMU), έναν για κάθε τροχό. Η πρώτη εφαρμογή του Sport Hybrid SH-AWD ήταν στον πίσω άξονα του Acura RLX, το 2014 και στον εμπρός άξονα του δεύτερης γενιάς NSX.

Sport Hybrid i-DCD

To Honda Sport Hybrid i-DCD (intelligent Dual-Clutch Drive) είναι το υβριδικό σύστημα της Honda που σκοπό έχει να συνδυάσει τις μικρές διαστάσεις της διάταξης χωροταξικά, την πολύ υψηλή ενεργειακή απόδοση και την οδηγική ευχαρίστηση. Αντικαθιστά το παλιότερο Integrated Motor Assist (IMA) των CR-Z και Insight. Το i-DCD εναλλάσσεται μεταξύ των δύο βασικών mode του, δηλαδή αυτού με την κίνηση μόνο από τον ηλεκτροκινητήρα (EV Drive) και αυτού με τον συνδυασμό ηλεκτροκινητήρα και θερμικού κινητήρα (Hybrid Drive), μονάχα βάσει του πόσο πατάμε το πεντάλ του γκαζιού κι όχι βάσει κάποιου προεπιλεγμένου συγκεκριμένου mode.

Από τη …θερμική πλευρά, το Sport Hybrid i-DCD φέρνει μαζί του έναν i-VTEC κινητήρα των 1.5 λίτρων, που λειτουργεί στον πιο αποδοτικό θερμοδυναμικά κύκλο Atkinson, ενώ από την πλευρά της μετάδοσης, το σασμάν είναι διπλού συμπλέκτη: ο ηλεκτροκινητήρας που τροφοδοτείται από τις μπαταρίες λιθίου είναι τοποθετημένος μέσα στο καβούκι του διπλοσύμπλεκτου 7-τάχυτου σασμάν. Σε αντίθεση με άλλες αντίστοιχες εφαρμογές του ανταγωνισμού, ο ηλεκτροκινητήρας δεν είναι «σάντουιτς» ανάμεσα στους άξονες του σασμάν και τον θερμικό κινητήρα στη θέση του συμπλέκτη, αλλά στην άλλη άκρη του κιβωτίου πίσω από τους άξονες με τα γρανάζια. Η Honda έτσι συνδυάζει την ύπαρξη διπλού συμπλέκτη και τη δυνατότητα αστραπιαίων αλλαγών υπό συνθήκες σπορ οδήγησης (το προηγούμενο σύστημα ΙΜΑ της Honda είχε CVT κιβώτιο) με την επιπλέον συνδρομή της ηλεκτρικής υποβοήθησης. Στο καθαρά ηλεκτρικό Mode, η εμβέλεια είναι 1.5-3km, με σταθερή ταχύτητα 50km/h ανάλογα με τις συνθήκες, ενώ η μέγιστη ταχύτητα έτσι δεν ξεπερνά τα 70km/h. Συνολικά, σύμφωνα με τη Honda, το σύστημα είναι 30% πιο αποδοτικό σε σχέση με το παλιότερο IMA.

 

Sport Hybrid i-MMD

Το άλλο υβριδικό σύστημα στην τρέχουσα γκάμα της Honda είναι το Sport Hybrid i-MMD (intelligent Multi Mode Drive). Η κύρια διαφορά εδώ σε σχέση με το Sport Hybrid i-DCD είναι ότι το σύστημα διαθέτει δύο ηλεκτροκινητήρες, σύστημα που παρουσιάστηκε πρώτη φορά μαζί με το νέο CR-V και Odyssey από το 2018. Εδώ ο θερμικός της παρέας παραμένει να είναι μονάδα VTEC που λειτουργεί σε κύκλο Atkinson, έχει όμως ανέβει στα δύο λίτρα και τα 143Ps, με τους δύο ηλεκτροκινητήρες να τροφοδοτούνται από μπαταρία ιόντων λιθίου των 11kWh κάτω από το κάθισμα του οδηγού, ενώ το υβριδικό σύστημα συνολικά αποδίδει 212 ίππους και 32,1kgm ροπής.

Σε αντίθεση με αντίστοιχα υβριδικά συστήματα, όπως αυτό των Toyota Prius και Hyundai Ioniq, εδώ δεν υπάρχει καθόλου κιβώτιο μετάδοσης και η όλη ρύθμιση της μετάδοσης της ροής γίνεται βάσει ρύθμισης της εξόδου των τριών κινητήρων: σύμφωνα με τη Honda αυτό μειώνει το μέγεθος και το βάρος της διάταξης δραματικά, ενώ ταυτόχρονα βελτιώνεται αισθητά και ο συνολικός συντελεστής απόδοσης του σύστηματος.   Εδώ έχουμε και τρίτο εναλλακτικό mode με μόνο τον θερμικό κινητήρα σε λειτουργία, το οποίο μπαίνει σε λειτουργία υπό ειδικές συνθήκες πολύ χαμηλής φόρτισης των μπαταριών. Κατά τα άλλα και εδώ έχουμε τα τρία διαφορετικά modes που εναλλάσσονται αυτόματα μεταξύ τους ανάλογα με τις συνθήκες: σκέτος ηλεκτροκινητήρας (η εμβέλεια έχει ανεβεί στα 40km, μιας και η μπαταρία είναι πενταπλάσιας χωρητικότητας από το αντίστοιχο σύστημα προηγούμενης γενιάς, π.χ. στο Accord Hybrid), υβριδική λειτουργία και σκέτος θερμικός. Κατά βάση, ο θερμικός κινητήρας παίζει τον ρόλο της γεννήτριας, δηλαδή μιλάμε για σειριακό υβριδικο σύστημα χωρίς άμεση σύνδεση του θερμικού κινητήρα με τους τροχούς του αυτοκινήτου, όμως υπό συγκεκριμένες συνθήκες (π.χ. υψηλές σταθερές ταχύτητες σε ανοικτό δρόμο), είναι ενεργειακά πιο αποδοτικό να συνδέεται ο θερμικός κινητήρας κατευθείαν με τους τροχούς: εδώ τη θέση του σασμάν, που …λάμπει διά της απουσίας του, παίρνει ένας συμπλέκτης που προσδίδει αυτή ακριβώς τη δυνατότητα.

Ο έλεγχος των δύο ηλεκτροκινητήρων μέσω inverter γίνεται από την ξεχωριστή μονάδα ελέγχου (PCU - Power Control Unit), η οποία συν τοις άλλοις έχει να διαχειριστεί και τρομακτικές ποσότητες θερμότητας. To Sport Hybrid i-MMD μπορεί να συνδυαστεί είτε με δυνατότητα επιπλέον φόρτισης από εξωτερική παροχή ηλεκτρικού ρεύματος (Plug-In Hybrid δηλαδή) είτε με «συμβατικό» «κλειστό» υβριδικό σύστημα. Στην περίπτωση του PHEV, η πλήρης φόρτιση της μπαταρίας με οικιακό/δημόσιο ταχυφορτιστή εναλλασσόμενης τάσης των 200V δεν ξεπερνά τα 90 λεπτά, ενώ σε περίπτωση ανάγκης, το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και ως ηλεκτρική γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος των 100V: συνδέοντας μία επιπλέον εξωτερική μονάδα (μονάδα «External Electricity Supply» το ονομάζει η Honda), το Honda σας μετατρέπεται σε γεννήτρια των 3,0kW για 27 ολόκληρες ώρες! Αρκεί να έχετε αρκετή βενζίνη στο αυτοκίνητο φυσικά…