October 10, 2010

Two Stroke Flashback


Ιστορική αναδρομή ενος κινητήρα που έζησε έντονα και πέθανε νέος.


1860: Εμφανίζεται η αερομηχανή του J.J.E. Lenoir. Μικρή σχέση με τον δίχρονο βενζινοκινητήρα αλλά με παρεμφερή λειτουργία.
1876: Ο πρώτος -επιτυχημένος- δίχρονος κινητήρας κατασκευάζεται απο τον σκοτσέζο Sir Dougald Clerk, την ίδια χρονιά με τον κινητήρα του κύριου Otto! Ο δίχρονος κινητήρας αποκτά το ψευδώνημο Clerk Cycle.
1889: Ο Joseph Day προσπαθεί να κατασκευάσει ενα κινητήρα ο οποίος να μην υπάγεται στις πατέντες του Otto. Κατασκευάζει εναν δίχρονο κινητήρα σαν του Clerk αλλά χωρίς βαλβίδες. Ο κινητήρας valve less Two stroke του Day είναι ο πιο κοντινός στον -αποκρυσταλλωμένο πλέον- σημερινό δίχρονο κινητήρα.
1904: Ο Άγγλος Alfred Scott πατεντάρει τον πρώτο δίχρονο 450cc V2 κινητήρα.



1906: Εμφανίζεται ο γαλλικός κινητήρας Garard με δισκοβαλβίδες εισαγωγής.
1934: Ο Scott δίνει στην παραγωγή εναν τρικίλυνδρο δίχρονο κινητήρα αυτοκινήτου (sidecar) των 747cc (και λίγο αργοτερα 986cc).
1912: Ο Alfred Scott σχεδιάζει -επίσης- εναν κινητήρα με δισκοβαλβίδες, ο οποίος κερδίζει το Senior TT για δύο συνεχή έτη.
1925: Ο Dr E. Schneurle πατεντάρει ενα σύστημα διάταξης θυρίδων όπου υπάρχει μια θυρίδα εξαγωγής και δύο θυρίδες εισαγωγής, οι οποίες στέλνουν το μείγμα αντιδιαμετρικά αντίθετα απο τη θυρίδα εξαγωγής.
1930: Περίπου στα μέσα της δεκαετίας, η εταιρία DKW δίνει μεγάλη έμφαση στην ανάπτυξη του μέχρι τότε "ντροπιαστικά" αναξιόπιστου δίχρονου κινητήρα. Ζητά τη συνδρομή ενος μηχανικού ονόματι Zoller για την κατασκευή ενος 250cc κινητήρα, ο οποίος και κερδίζει το Isle Of Man TT το 1938. Κατόπιν κατασκευάστηκε ενας μονοκύλινδρος 125cc κινητήρας ο οποίος χρησιμοποιούσε μια διάταξη θυρίδων εισαγωγής παρόμοια με αυτή που είχε αρχικά εφευρεθεί απο τον γερμανό μηχανικό Dr E. Schneurle, με σκοπό τη χρήση τους σε diesel δίχρονους κινητήρες. Κάπου σε αυτή την περίοδο -και με τη συνδρομή της DKW- ο δίχρονος κινητήρας αποκτά μια σεβαστή θέση, εφοσον αποτελούσε πλέον το πιο οικονομικό μέσο μεταφοράς και αρκετά δυνατός και ελαφρύς για αγωνιστική χρήση. Μετά το τέλος του Παγκόσμιου Πολέμου η DKW μεταφέρεται στο Ingolstadt της -τότε- Δυτικής Γερμανίας και το παλιό εργοστάσιο στην Ανατολική Γερμανία μετονομάζεται σε Motorradwerke Zschopau, ή συντομότερα MZ.
1952: Ο Walter Kaaden (1919-1996) μπαίνει στο τμήμα της MZ. Είναι ίσως ο σημαντικότερος άνθρωπος που ασχολήθηκε με τον κινητήρα δύο χρόνων. Διακρίνεται τέρμα δεξιά στις παρακάτω photo...

1957: Το σύστημα θυρίδων του Schneurle έχει υιοθετιθεί καθολικά και ο Walter συνηδητοποιεί ότι μπορούν να μπουν και άλλες θυρίδες εισαγωγής. Αρχικά προσθέτει μια τρίτη θυρίδα απέναντι απο την εξαγωγή, η οποία είναι σήμερα γνωστή ώς boost port.
1958: ο Walter Kaaden πιστεύει ότι μπορεί να χρησιμοποιήσει τη "δύναμη του ήχου" για να τραβήξει περισσότερο μίγμα στον κύλινδρο, γεννιέται ο θάλαμος διαστολής. Παρακάτω φαίνονται οι πρώτοι θάλαμοι διαστολής έξω απο το μικρό εργαστήρι του Kaaden. 
1961: Ένα MZ125 απο τα χέρια του Kaaden (με δισκοβαλβίδες όπως τις ξέρουμε σήμερα) υπήρξε η πρώτη μοτοσικλέτα η οποία ξεπέρασε τους 200 ίππους το λίτρο!)


Μέχρι τότε MV, ΜΖ και διάφορες Ευρωπαϊκές εταιρίες μεσουρανούσαν στα διάφορα πρωταθλήματα ταχύτητας. Η Ιαπωνία ειχε μοναδικό εκπρόσωπο στους αγώνες την Honda και την νεαρή Suzuki που έκανε τότε δειλά τα πρώτα βήματά της αλλά χωρίς πολλές αξιώσεις.
1961: Ο Ernst Degner (βοηθός του Walter Kaaden και αναβάτης της MZ) αποστατεί απο την Ανατολική Γερμανία αγκαλιά με την τεχνολογία της MZ και την "πουλά" σε Suzuki και Yamaha. H Suzuki αρνείτε κατηγοριματικά ότι έκλεψε τεχνολογία απο την MZ αλλά σύντομα αποκαλύπτεται. 

Τη δεκαετία του 1960 η Suzuki και Yamaha σαρώνουν τα παγκόσμια πρωταθλήματα χρησιμοποιώντας -για την εποχή- εξωτικές θυρίδες και δισκοβαλβίδες ακριβή αντίγραφα της DKW και MZ. Πάντως, το clue της όλης υπόθεσης είναι ότι τα σχέδια που μετέφερε μαζί του ο Degner σε συνδιασμό με την ιαπωνική τεχνολογία στο φάσμα της μεταλουργίας δημιούργησαν μια νεα εποχή για τον δίχρονο κινητήρα. 
Λίγο αργότερα, οι μηχανικοί της Yamaha ανακαλύπτουν -όπως και ο Walter Kaaden πίσω στα 1957- ότι υπάρχει χώρος στον κύλινδρο για ακόμη περισσότερες θυρίδες εισαγωγής...
Την ίδια περίοδο, στην Ευρώπη υπάρχει μια προσπάθεια να βελτιωθεί η υπερβολική φθορά του κιλύνδρου και των ελατηρίων των πιστονιών απο τις θυρίδες εξαγωγής. Η Rotax με τον Dr Hans Lippitsch αντιμετώπισε το πρόβλημα προσθέτωντας δύο μικρές θυρίδες εξαγωγής ακριβώς πάνω απο την κύρια θυρίδα εξαγωγής. Αυτή η λύση μείωνε τις φθορές αλλά και βελτίωνε τη ροπή στα μεσαία του δίχρονου κινητήρα. Πάνω σε αυτή την θεωρία βασίστικε λίγο αργότερα η Yamaha για να κατασκευάσει μια βαλβίδα μεταβλητού ύψους εξαγωγής...


1972: Η Yamaha προσπαθεί να φτιάξει μια "δική της" βαλβίδα εισαγωγής βασισμένη σε σχέδια της Rotax. Τελικά οι βαλβίδες reed τελειωποιούνται και πατεντάρονται απο τον κύριο Eyvind Boyesen. 
1977: H Yamaha δουλεύει πάνω στο φαινόμενο Kadenacy και κατασκευάζει μια αγωνιστική μοτοσικλέτα με κωδικό OW35K, η οποία είναι και η πρώτη με βαλβίδες εξαγωγής. Το σύστημα γίνετε σύντομα γνωστό ως YPVS... 


1995: Ενώ η Orbital Corporation έχει ήδη κάποια απλά συστήματα χαμηλής πίεσης injection, στις αρχές του '90 ο Γερμανός Ficht, κατασκεάζει ενα σύστημα ψεκασμού υψηλής πίεσης (high pressure injection), το οποίο πατεντάρετε το 1995. Σήμερα είναι το πιο διαδεδομένο σύστημα που κυκλοφορεί, σε διάφορες παραλαγές και πιο εξελιγμένες μορφές απο την Evinrude (E-tec), Yamaha (HPDI) κλπ 


Πηγές και σημειώσεις:



1) Graham Bell, two stroke performance tuning, Haynes, 2003, Great Britain
2) Cardwell Donald, Ιστορία της τεχνολογίας, Μεταίχμιο, Αθήνα, 2004
3)  Αρκετές σελίδες στο Internet σχετικά με την ιστορία του δίχρονου κινητήρα.


Υγ. Η παραπάνω ιστορική αναδρομή αποτελεί απλά μια προσπάθειά μου να γνωρίσω καλύτερα τον δίχρονο κινητήρα και αυτό είναι το απόσταγμα της μικρής ερευνας που έκανα. Ούτε μηχανικός είμαι αλλά ούτε και ιστορικός ...και έχοντας αυτό το άλλωθη δικαιολογούμε αν έχω κάποια λαθάκια... Όποιος γνωρίζει κάτι παραπάνω, έχει κάτι να προσθέσει κλπ ...be my guest! 

No comments:

Post a Comment