Techniek: variabele kleptiming
Variabele kleptiming (aansturing) is tegenwoordig een veel voorkomende techniek in automotoren. Maar ook bij motorfietsen wordt het meer en meer toegepast. Bij de nieuwe Ducati Multistrada moet dat zorgen voor meer koppel, een lager brandstofverbruik en betere draai-eigenschappen. Tovenarij of nonsens?
In principe is een verbrandingsmotor een stukje oerdegelijke, maar eenvoudige mechaniek, ook al wordt het tegenwoordig door veel hightech elektronica omgeven. Maar in de basis draait het nog steeds om datgene wat er in de verbrandingsruimte gebeurd. Bij de verbranding van het lucht-brandstof-mengsel wordt druk opgebouwd, die middels zuigers en krukas een aandrijfmoment genereert. Hier worden zaken als motorkarakteristiek, draai-eigenschappen en verbruik primair bepaald. Een belangrijke factor voor een efficiënte verbranding bij een viertakt is de kleptiming. Die wordt bepaald door de nokprofielen en is daardoor een vast gegeven. Maar eigenlijk is dat niet ideaal, liever zouden we een variabele timing en ook een flexibele mate van kleplift hebben, en dan ook nog al naar gelang belasting en motortoerental. Opblaasbare nokken zouden een uitkomst zijn, maar die zijn er nog niet.
Maar er zijn wel mechanische oplossingen. In veel moderne auto’s zijn onder de motorkap op vaak onopvallende wijze complexe systemen actief die variabele kleptiming mogelijk maken. Veel van die systemen variëren met de timing door om te schakelen op verschillende nokprofielen, andere door te wisselen met de mate van kleplift door middel van een gecompliceerde mix van mechaniek en hydrauliek. En sommige doen beide. BMW heeft bij een aantal van haar automotoren zelfs de gebruikelijke gasklepaansturing achterwege gelaten ten gunste van een systeem waarbij het toerental middels de kleplift wordt gereguleerd (Valvetronic). Maar daar zijn veel mechanische, hydraulische en elektronische snufjes voor nodig, wat dit systeem duur, gecompliceerd, zwaar en groot maakt. Dat is ook een van de redenen waarom het nog niet op motorfietsen wordt toegepast.
Maar meer eenvoudige oplossingen zijn er ook al jaren. Honda’s Vtec-systeem bijvoorbeeld, dat sinds 2002 bij de vierkleps VFR800 in het onderste toerenbereik één inlaat- en één uitlaatklep sluit. Boven een bepaald toerental loopt het blok als een vierklepper, daaronder als een tweeklepper. Eigenlijk best een slim idee, maar tot op heden heeft het nog niet echt navolging gekregen. Kawasaki bewandelde een andere weg met de 1400GTR. Met ingang van modeljaar 2010 werd een compacte hydraulische unit op de inlaatnokkenas geïntegreerd, die er voor zorgt dat het tandwiel tegenover de nokkenas elektronisch kan worden verdraaid. Wat levert dat onder de streep op? Het heeft met name behoorlijk invloed op de klepoverlap. Dat is de korte tijd waarin in- en uitlaatkleppen aan het eind van de uitlaatslag gelijktijdig zijn geopend. Veel klepoverlap is goed voor het vermogen bij hoge toerentallen, aangezien de in de uitlaat uitstromende verbrandingsgassen tegelijkertijd vers gas de verbrandingsruimten binnen trekken en zo de cilinders spoelen. Dat zorgt voor een betere vulling en dus ook meer vermogen. Daarbij moet je je realiseren dat de gasstroom in een motorblok een complexe aangelegenheid is, die bovendien van veel verschillende factoren afhankelijk is. Daarnaast wordt er bijvoorbeeld ook gebruik gemaakt van kleppen in het uitlaatsysteem of een variabel inlaattraject om dit proces te beïnvloeden. Maar terug naar de klepoverlap: veel is, zoals gezegd, goed voor het topvermogen, maar niet voor het vermogen bij lage toerentallen. En het is ook niet geweldig voor de draai-eigenschappen in het deellastbereik, de uitlaatemissies en het verbruik. Een variabele klepoverlap is wat dat betreft dus zeker geen slecht idee.
Bij de nieuwe Ducati Multistrada 1200 DVT (Desmodromic Variable Timing) worden beide nokkenassen gelijktijdig verdraaid, wat nog meer mogelijkheden schept. Tot dusver had de Testastretta V-twin in de Multistrada elf graden klepoverlap, maar in de 1198 superbike was dat maar liefst 41 graden. Daarbij moet opgemerkt worden dat Ducati’s V-twin dankzij de desmodromische klepbediening met een behoorlijk scherpe nokkenas-timing en dus hoge klepsnelheden kan lopen, waardoor het blok ook zo heerlijk hard en rauw hamert, met name bij een grote klepoverlap. De grafieken die Ducati tot nu toe van het DVT-blok heeft vrijgegeven, doen vermoeden dat Ducati tussen ongeveer nul en meer dan vijftig graden met de klepoverlap varieert. Daarbij zorgen de beide drievleugelige actuatoren, die in de nokkenaspoelies zijn verwerkt, er voor dat de nokkenassen net iets meer dan twintig graden kunnen worden verdraaid. Volgens Ducati brengt het DVT-systeem enorme voordelen met zich mee, met name wat het koppelverloop betreft. Er wordt gerept over een stijging van 125 naar 136 Nm, en dat is een meer dan gezonde waarde voor een 1200-blok. Ter illustratie: BMW en KTM geven 125 Nm voor hun zwaarste allroads op. Tegelijkertijd stijgt het topvermogen naar 160 pk, wat nog slechts 10 pk minder is dan de laatste 1198 had. Bovendien zou het brandstofverbruik liefst acht procent lager liggen dan bij de vorige Multistrada-generatie.
Maar misschien nog belangrijker zijn de voordelen voor de draai-eigenschappen. Ducati mist daarbij de zogeheten IMEP- coëfficiënt, een maatstaf voor de gelijkmatigheid van verbranding. Daarbij wordt iedere afzonderlijke verbranding vergeleken met de voorgaande. Bij het vullen van de gigantische verbrandingsruimten ontstaan altijd onregelmatigheden, die het wat ‘stotterende’ stationair draaien bij oudere Ducati-motorblokken veroorzaakten. Ook het aanspreken bij lagere toerentallen had daar onder te lijden. Het 11°-Testastretta-blok met dubbele bougies bracht al merkbaar verbetering, maar het nieuwe DVT-blok moet nog eens 78 procent beter zijn. Volgens Ducati-metingen overtreft het zelfs duidelijk ‘een concurrent van naam’, waarmee blijkbaar op de huidige BMW R1200GS wordt gedoeld. We zijn benieuwd.
Het Multistrada-blok met DVT zou dus wel eens een enorme stap voorwaarts kunnen zijn. Om dat effect te versterken heeft Ducati ook wat ondersteunende maatregelen genomen. Dubbele bougies had het Testastretta-blok al, nieuw is een klopsensor bij de cilinderkop. En daarnaast biedt de ultramoderne boordelektronica oneindig veel mogelijkheden voor wat betreft de afstelling en ook kan de motorkarakteristiek in de verschillende rijmodi dankzij DVT nog nadrukkelijker worden gespreid. Tot zo ver de theorie, laten we afwachten hoe alles in de praktijk functioneert. Maar één ding lijkt nu al zeker: andere fabrikanten zullen ook op deze trein gaan springen. Wedden dat er in München al motoren op de proefbank staan te draaien?
