Γράφτηκε από: 
τον Μπάμπη Μέντη

Κινητήρες χωρίς εκκεντροφόρους

Τι κάνουν οι πνευματικές βαλβίδες (VIDEO)

Η τεχνολογία των πνευματικών βαλβίδων δεν είναι νέα και χρησιμοποιείται πάνω από δύο δεκαετίες στη F1 και φυσικά στους κινητήρες των MotoGP. Όμως τώρα τελευταία όλο και περισσότερο εμφανίζονται κινητήρες πιο “ευρείας παραγωγής” που προσπαθούν να εκμεταλλευτούν τα οφέλη των πνευματικών βαλβίδων.

Αφορμή για να ασχοληθούμε μαζί τους, αποτέλεσε η Aprilia RSV4RR-GP που είδαμε πρόσφατα στην έκθεση του Μιλάνου και είναι η πρώτη μοτοσυκλέτα με πνευματικές που θα πωλείται σε ιδιώτες (περίπου 100.000 ευρώ) και δεν αποτελεί απλώς ένα αγωνιστικό πρωτότυπο. Τι κάνουν όμως οι πνευματικές βαλβίδες; Πολύ απλά, μας απαλλάσσουν από τους (μηχανικούς) εκκεντροφόρους και όλα τα προβλήματα και τους περιορισμούς που τους ακολουθούν.

Μειονεκτήματα μηχανικής κίνησης βαλβίδων:
 
-Κατανάλωση ενέργειας από τον κινητήρα
-Τριβές / φθορές
-Βέλτιστη απόδοση μόνο σε συγκεκριμένο φάσμα στροφών

 

Γιατί θέλουμε να ξεφορτωθούμε τους εκκεντροφόρους
Η κίνηση των βαλβίδων (βύθισμα/χρονισμός) είναι από τα σημαντικότερα πράγματα για την απόδοση ενός κινητήρα. Ο μηχανικός τρόπος κίνησής τους απαιτεί ένα περίπλοκο σύστημα μεταφοράς της κίνησης από τον στρόφαλο προς την κεφαλή. Ήδη από τις αρχές του προηγούμενου αιώνα (δηλαδή μέχρι τον Πρώτο Π.Π.) είχαν δοκιμαστεί όλα τα ήδη μηχανικής κίνησης των βαλβίδων. Ωστήρια με τον εκκεντροφόρο στα κάρτερ, δίπλα από τον στρόφαλο, άξονας με ένα εκκεντροφόρο επικεφαλή και φυσικά αλυσίδα με έναν ή δύο επικεφαλείς εκκεντροφόρους.

Ακόμα και τα συστήματα Desmo είχαν χρησιμοποιηθεί από την Peugeot και την Mercedes-Benz σε αυτοκίνητα F1 του 1930. Τότε, το πρόβλημά τους ήταν η ποιότητα των ελατηρίων κλεισίματος των βαλβίδων, που τους εμπόδιζε να ανεβάσουν υψηλές στροφές με αξιοπιστία. Σήμερα που αυτό το πρόβλημα έχει λυθεί και υπάρχουν κινητήρες παραγωγής με όριο περιστροφής τις 20.000 στροφές (Honda CBR 2500 RR, Kawasaki ZXR 250RR), οι σχεδιαστές προσπαθούν να λύσουν το δεύτερο μεγάλο πρόβλημα των μηχανικών εκκεντροφόρων που είναι ο χρονισμός τους. Ο σταθερός χρονισμός των εκκεντροφόρων έχει άμεση σχέση με την απόδοση του κινητήρα σε ένα συγκεκριμένο φάσμα στροφών. Οι λεγόμενοι “άγριοι” εκκεντροφόροι δουλεύουν σωστά μόνο τις υψηλές στροφές και συνήθως απαιτούν πολύ σκληρά/ισχυρά ελατήρια επιστροφής των βαλβίδων. Εξαίρεση από τελεί το Desmo της Ducati που δεν έχει ελατήρια επιστροφής.

Οι πιο ήπιου χρονισμού εκκεντροφόροι, αποδίδουν καλύτερα σε χαμηλότερο φάσμα στροφών, προσφέροντας οικονομία καυσίμου, χαμηλότερους ρύπους και συνήθως περισσότερη ροπή. Μια λύση που χρησιμοποιείται τα τελευταία χρόνια είναι οι μεταβλητού χρονισμού εκκεντροφόροι (κυρίως εισαγωγής και πολύ σπάνια της εξαγωγής). Ακόμα και εδώ έχουμε δύο είδη: Τους συνεχώς μεταβαλλόμενους, όπου ένα ηλεκτρικό μοτέρ τοποθετημένο στην άκρη τους περιστρέφει το έκκεντρο που είναι οι εκκεντροφόροι και τους μεταβλητούς δύο σταδίων, όπου με την πίεση του λαδιού στο κύκλωμα του κινητήρα (όσο αυξάνονται οι στροφές τόσο μεγαλύτερη πίεση παρέχει η αντλία λαδιού) περιστρέφει ένα έκκεντρο στις άκρες των εκκεντροφόρων, μετατοπίζοντας έτσι την θέση τους.

Προσοχή εδώ! Τα απλά συστήματα Vtec, που απλώς απενεργοποιούν τα κοκοράκια (π.χ. Suzuki RF 400) μιας εκ των δύο βαλβίδων εισαγωγής/εξαγωγής δεν είναι συστήματα μεταβλητού χρονισμού. Όμως και πάλι αυτή η λύση είναι αρκετά περίπλοκη κατασκευαστικά και στην περίπτωση των μοτοσυκλετών, προσθέτουν μεγάλο όγκο και βάρος.

Αντιθέτως οι πνευματικές βαλβίδες, όχι μόνο δεν τραβάνε ενέργεια από τον κινητήρα, όχι μόνο μας δίνουν την δυνατότητα να αλλάζουμε διαρκώς των χρονισμό και το βύθισμά τους, αλλά ταυτόχρονα μπορούμε να καθοδηγούμε κάθε βαλβίδα ξεχωριστά και ανεξάρτητα από τις υπόλοιπες! Με άλλα λόγια, η αναπνοή και η εκπνοή του κινητήρα μπορούν να ρυθμιστούν με απόλυτη ακρίβεια σε όλο το φάσμα στροφών του κινητήρα και ταυτόχρονα μας δίνουν την δυνατότητα να αλλάζουμε τα χαρακτηριστικά απόδοσής του στιγμιαία, αναλόγως το φορτίο που του ασκούμε ή την δουλειά που θέλουμε να κάνει (π.χ. ανοιχτό ή κλειστό γκάζι, επιδόσεις ή οικονομία κ.τ.λ.).

Μέχρι σήμερα δεν είχε βγει στην παραγωγή κινητήρας με τέτοιου είδους σύστημα κίνησης των βαλβίδων, καθώς το κατασκευαστικό κόστος είναι ακόμα εξωπραγματικό, το σέρβις απαιτεί ακριβό εξοπλισμό και εξειδικευμένο προσωπικό και η αξιοπιστία του δεν έχει δοκιμαστεί σε πραγματικές συνθήκες.

Όμως από του χρόνου η Koenigsegg θα φτιάξει το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής στον κόσμο χωρίς εκκεντροφόρους και όποιος έχει 100.000 ευρώ μπορεί να πάρει από σήμερα την Aprilia RSV4RR-GP. Με τους νόμους για τις εκπομπές ρύπων να γίνονται ακόμα πιο σκληροί τα επόμενα χρόνια, είναι βέβαιο ότι οι πνευματικές βαλβίδες να εμφανιστούν  και σε λιγότερο εξωτικά αυτοκίνητα και μοτοσυκλέτες…