טכנוקרט: על היחס שבין הקוטר למהלך (חלק שני)

ב'טכנוקרט' הקודם נשארנו עם התובנה שהמרוץ אחרי יק"מ גבוה יותר ויותר נעצר ככל הנראה באופנועי ספורט גדולים, ואיתו גם הטיפוס בסל"ד המקסימלי, אז אל תתפלאו אם בשנים הקרובות גם הצמיחה בהספקים מקסימליים של הסופרבייקס בעלי ה-1,000 סמ"ק תאט משמעותית אף היא. אך אם באופנועי סופרספורט אנחנו צפויים לראות התקבעות על יק"מ באזור ה-1.6 במרובעי צילינדרים, הרי שהטרנד היותר משמעותי בעיני הטכנוקרט הוא בהליכה אחורה ביק"מ במשפחות מנועים חדשות, ולאו דווקא ספורטיביות.

הסנונית הראשונה שבישרה את הרוח החדשה לא באה מיפן כי אם מבוואריה, בדמות מנוע הטווין המקבילי הראשון של ב.מ.וו –מנועו של ה-F800, עם מידות של 82 מ"מ קוטר על 75.6 מ"מ מהלך. פתאום באמצע שנות העשור הראשון של המילניום, מנוע ארבע פעימות אופנועני חוזר ליק"מ של כמעט 1, או ליתר דיוק 1.08; כן, ממש כמו בדינוזאורים של שנות השבעים. עוד שש שנים עוברות והפעם זו הונדה אשר לוקחת את הכיוון הזה אחורה עוד יותר חזק. מנוע הטווין 700 סמ"ק שנחשף ב-2010 ושנועד להניע משפחת אופנועים שלמה: האינטגרה, ה-NC700X וה-NC700S, הלא היא משפחת הביניים, או New Mid Concept כפי שהונדה עצמה מכנה אותה. עם קוטר של 73 מ"מ ומהלך של 80 מ"מ הונדה חוזרת אל מנוע ארוך מהלך או Undersquare בכינוי המקצועי, ארבעה עשורים לאחר שהתצורה הזו ננטשה לחלוטין באופנועים. עוברות עוד שנתיים והונדה משיקה את המשפחה הקטנה, סדרת דגמי ה-Entry Level בנפח 500 סמ"ק, וגם כאן אנחנו מוצאים מנועים ארוכי מהלך יחסית, או יותר  נכון 'מרובעים' לגמרי – ארבעים שנה לאחר הקוואסאקי 900 בעל היק"מ של 1. משפחת דגמי ה-500 החדשה של הונדה מדגימה היטב את השינוי התפיסתי הזה. אם ל-CB500 מ-96, אופנוע שנמכר בארץ היטב בתקופת מדרגת הרישוי 'עד 500', היה קוטר קדח של 73 מ"מ ומהלך של 60 מ"מ, הרי של-CB500 החדש יש קוטר קדח של 67 מ"מ בלבד, אשר יחד עם מהלך אף הוא בן 67 מ"מ יוצרים מנוע Square לחלוטין. אותו מנוע מקורי מ-1994 היה קרוב מאוד במידותיו לזה של הפיירבלייד באותם ימים, עוד עדות לכיוון הספורטיבי של מנוע שהורכב בכלי תיור או אפילו שליחים של אותם ימים.

אז מה השתנה בעשור האחרון שפתאום היצרנים מתחילים להסתייג מיק"מים גבוהים ואף עושים אחורה פנה? אפשר כבר להקדים ולגלות: מחירי הדלק. מבלי להיכנס ליותר מידי דקויות, ניתן לומר שמאז 2003 המחיר לצרכן האירופאי או הישראלי הכפיל את עצמו. אז אם עד לראשית שנות האלפיים צריכת דלק באופנועים לא הייתה ממש נושא לשיחה כאשר החבר'ה הורידו את הקסדה וישבו לקפה בבר בהר, הרי שכיום היא הפכה לנושא חם ועוד איך. אם אתם עושים יותר מעשרת אלפים קילומטרים בשנה על אופנוע, הרי שסעיף הדלק הינו הוצאה שתפחה בכמה אלפי שקלים לשנה בפחות מעשור. וכאן בא לעזרתנו היק"מ הנמוך מפעם. זה אולי לא מובן מאליו אבל מתברר שמנועים עם יק"מ נמוך יכולים להיות יותר חסכוניים בדלק, והסיבה לכך היא בתורת התרמודינמיקה, או יותר נכון – בבזבוז התרמודינמי הניכר שקיים במנוע השריפה הפנימית.

הכמות הספציפית של חום המועברת אל האטמוספרה נקבעת הלכה למעשה משטח הפנים או המעטפת של תא השריפה במנוע. לא קשה לנחש שאם שטח המעטפת של הצילינדר יהיה קטן יותר, גם ההפסדים דרך חום הנפלט לסביבה יהיו קטנים יותר, עניין של תרמודינמיקה טהורה. מתברר שמסיבות גאומטריות די בסיסיות, למנועים בעלי יק"מ גבוה יש יותר שטח פנים שדרכו הם מפסידים חום לעומת מנועים עם יק"מ נמוך. אם נחזור לדוגמה של צמד בוכנות בעלות ה-600 סמ"ק מטור הטכנוקרט הקודם, הרי שאני יכול לעדכן אתכם מיידית: למרות הנפח הזהה, הרי שלמנוע הדוקאטי פניגאלה יש שטח מעטפת גדול יותר ב-30% לעומת שטח המעטפת של ההארלי הישן עם הבוכנה הצרה שלו. פירוש הדבר מבחינה תרמודינמית הוא שאוטומטית 30% יותר אנרגיה תרמית שאצורה בדלק נפלטת לאוויר החופשי, מבלי לעשות שום עבודה מועילה.

אוקי, ההשוואה בין מנועים אשר מופרדים היסטורית במאה שנים היא אולי קיצונית, אך הכלל עדיין יהיה תקף. מנועי הדור האחרון שהוזכרו בתחילת הטור, כמו אלו של הב.מ.וו 800 או ההונדה 700, המנצלים עד מאוד את ההפסדים התרמיים הנמוכים יותר של שימוש ביק"מ נמוך, אכן מספקים חיסכון ניכר בצריכת הדלק. עם צריכות של 22-28 ק"מ לליטר, מדובר במספרים גבוהים משמעותית לעומת אופנועי 600-800 סמ"ק 'רגילים' אשר גם כיום מתקשים לספק יותר מ- 18-20 קילומטר לליטר, וזה במקרה הטוב. יק"מ נמוך אגב, איננה האסטרטגיה היחידה לחיסכון בדלק שמיושמת בטווינים בעלי הנפח הבינוני מבית ב.מ.וו והונדה. עד היום אנחנו מקבלים בהבנה מסוימת את השימוש ביחידות הנעה מרובעות צילינדרים שנלקחו מאופנועי סופרספורט, דור אחד או שניים לאחר שסיימו את תפקידם (ראו מנועי CBR600 בהורנט ו ב-CBF600 או מנועי ZX9 ב-Z800, למשל), אבל מבחינה הנדסית טהורה מנועים מרובעי צילינדרים לא מסוגלים לספק צריכות דלק נמוכות בגלל עוד פן אכזר של הנצילות התרמודינמית – פיצול של נפח מנוע נתון. שימוש בארבעה צילינדרים במקום שניים מגדיל אף הוא את שטח הפנים הכולל שדרכו המנוע פולט חום לסביבה. בואו נעמיד במבחן 'שטח הפנים' שני כלי 800 סמ"ק, למשל הב.מ.וו. F800S מול הקוואסאקי Z800. נוכל לראות שעצם החלוקה של אותו נפח לארבעה צילינדרים בקוואסאקי לעומת שניים בב.מ.וו יוצר שטח פנים שגדול יותר בארבעים אחוזים(!).

אם בחישובי שטח פנים עסקינן, שווה לרגע להתעכב על מה הם בעצם השטחים אשר נכללים בחישוב הזה. לא קשה לדמיין שכאשר מחשבים את השטח דרכו מאבד המנוע חום (פעולה אשר חשובה מאין כמוה כדי למנוע חימום יתר), השטח של ראש המנוע כולו החשוף אל חלל השריפה הוא המעביר העיקרי, ואם תסתכלו על ראשים של מנועים מקוררי אוויר תוכלו לראות שזה האזור שבו עלי הקירור הם הכי גדולים ורחבים. קצת פחות בולטת לעין העובדה שמול חלל השריפה שבתוך המנוע ניצבת הבוכנה, שאף היא חשופה באופן מתמיד לגזים הלוהטים. רק שבמקרה שלה, היא נאלצת להיפטר מהחום שמאיים להתיך את האלומיניום על ידי קירורה מלמטה באמצעות האוויר והשמן שבאים במגע איתה בחלק התחתון של בית גל הארכובה, פעולה שמסתייעת לעתים קרובות בסילוני שמן מנוע המותזים אל הצד התחתון שלה. התוואי השני דרכו פולטת הבוכנה את החום שלה הוא על ידי הקרבה העצומה לדפנות הצילינדר עצמן, ולמרות שהבוכנה טסה על פניהם במהירות רבה, להיסע החום הזה יש תפקיד חשוב בקירור שלה.

חישוב שטח הפנים של שני האלמנטים האלה פשוט: קוטר בחזקה ריבועית כפול 'פאי' לחלק לארבע, כפול שניים (שטח בוכנה + ראש מנוע). חישוב שטח האזור הגלילי של הצילינדר כבר יותר מסובך. לכאורה, הכפלה פשוטה של ההיקף כנגד מהלך הבוכנה היא הדרך הנכונה. אבל תחשבו לרגע: בכל סיבוב של גל הארכובה, האזור התחתון של דפנות הצילינדר נחשף לגזים החמים הרבה פחות זמן מאשר האזור העליון. ושוב, הביטו כעת בצילינדר עצמו של מנוע מקורר אוויר ותראו שעלי הקירור באזור התחתון של הצילינדר הרבה יותר קטנים לעומת אלו שקרובים לראש המנוע, האזור החם ביותר במנוע. גם אם אין כלל הנדסי מדויק, הרי שלרוב מקובל לחשב רק את ה-25%-33% העליונים של הצילינדר כשטח שממנו מאבד המנוע חום אל הסביבה, כך שכעת אולי קל יותר להבין מדוע קוטר הבוכנה ושטחה משחקים תפקיד הרבה יותר גדול בהפסדי האנרגיה של המנוע.

כדי לסיים, שווה לזכור שיש גם יחסי ציבור ואסטרטגיות שיווק מאחורי המהלכים ההנדסיים הללו, ולא רק בחיסכון בדלק עסקינן. כאשר אספתי חומר על מנועי הדור האחרון, הופתעתי למחצה לראות שליח"צנים של הונדה אין שום בעיה לשים לנו מראה מול הפנים ולהגיד שמשפחת מנועי ה-700 החדשה פותחה "To achieve a ride to suit mature tastes". כלומר, בתרגום לעברית תקנית: "חברהל'ך, אתם מזדקנים ומנועי ארבעה צילינדרים צרחניים עם יק"מ גבוה זה כבר לא בשבילכם!".