Κινητήρες χωρίς εκκεντροφόρους

Τι κάνουν οι πνευματικές βαλβίδες (VIDEO)
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

21/12/2016

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…       

MotoGP – H Aprilia κάνει τους αναβάτες της ενεργά στοιχεία της αεροδυναμικής των RS-GP

Δύο έξυπνες αεροδυναμικές λύσεις παίζουν με τα όρια των κανονισμών του MotoGP
Aprilia RS-GP MotoGP
Από τον

Σπύρο Τσαντήλα

3/3/2026

Η σεζόν του 2026 στο MotoGP δεν είναι μόνο η τελευταία με κινητήρες 1000 κυβικών εκατοστών, αλλά επίσης ένα σημείο καμπής στον τομέα των αεροδυναμικών και ηλεκτρονικών βοηθημάτων, τα οποία θα περικοπούν σε μεγάλο βαθμό από το 2027 στη νέα τάξη των 850 κυβικών που θα έρθει.

Μπορεί λοιπόν να βρισκόμαστε σε ένα σταυροδρόμι όπου οι κατασκευαστές έχουν πλέον στρέψει μεγάλο μέρος της προσοχής τους – και μοιραία των προϋπολογισμών τους – στην επόμενη μέρα, αλλά η μάχη για κάθε pole position, κάθε νίκη και κάθε τίτλο ποτέ δεν είναι αδιάφορη.

Το πρωτάθλημα του 2026 μόνο διαδικαστικό δεν είναι για τους κατασκευαστές, αρκετοί των οποίων δείχνουν αισθητά σημάδια βελτίωσης από τα περσινά τους πακέτα. Από τον πρώτο αγώνα της Ταϊλάνδης είναι σαφές πως Aprilia, KTM και Honda έχουν κλείσει την ψαλίδα από την κυρίαρχο των τελευταίων ετών Ducati και η Ιταλίδα απ’ το Noale δείχνει έτοιμη να διεκδικήσει τον φετινό τίτλο στα ίσια.

Ένα σημείο στο οποίο οι τεχνικοί της Aprilia έχουν εμφανώς επενδύσει πολύ είναι η έρευνα στην αεροδυναμική, χάρη στην οποία οι RS-GP εξοπλίζονται με δύο βοηθήματα που πρωτοπορούν χρησιμοποιώντας τον αναβάτη ως ενεργό μέρος τους.

Aprilia RS-GP MotoGP
Σχέδιο της πρόσφατης πατέντας της Aprilia για τα δύο πίσω πλευρικά αεροδυναμικά φτερά

Το πρώτο εισήχθη πέρυσι και αφορά δύο πλευρικά φτερά κοντά στην ουρά - μάλιστα πρόκειται για το αντικείμενο πρόσφατης πατέντας που κατέθεσε η Aprilia για τις μοτοσυκλέτες δρόμου της.

Αυτά τα φτερά λειτουργούν με τη βοήθεια του αναβάτη, εκμεταλλευόμενα τη θέση του σώματός του. Όταν το πόδι του είναι κολλημένο στο φέρινγκ της RS-GP, η ροή του αέρα περνά εξωτερικά από αυτό και βρίσκει το φτερό στην έξω πλευρά του. Την ώρα που η μοτοσυκλέτα στρίβει, στην εξωτερική πλευρά αυτή η πίεση ωθεί τη μοτοσυκλέτα προς τα κάτω, άρα ενισχύει την πρόσφυση.

Aprilia RS-GP MotoGP
Από το σχέδιο στην πράξη, τα πλαϊνά φτερά σε δράση με τον Marco Bezzecchi

Την ίδια στιγμή, στην εσωτερική πλευρά της μοτοσυκλέτας το πόδι είναι εκτεταμένο για να ακουμπά κάτω το γόνατο και εδώ δημιουργείται ένα κενό με το φέρινγκ της μοτοσυκλέτας από το οποίο περνά ο αέρας και βρίσκει το φτερό στη δική του εσωτερική πλευρά. Και πάλι, αυτή η ροή πιέζει το φτερό προς την άσφαλτο, άρα σπρώχνει τη μοτοσυκλέτα προς τα κάτω, ενισχύει δηλαδή κι εδώ την πρόσφυση.

Το δεύτερο αεροδυναμικό κόλπο της Aprilia εμφανίστηκε για πρώτη φορά πριν λίγες μέρες στο Buriram Test και χρησιμοποιήθηκε στο εναρκτήριο GP, αφορά δε ένα ζεύγος αεραγωγών στο ρύγχος της RS-GP, με τις εξόδους τους ψηλά στις πλευρές του φέρινγκ. Εδώ πάλι η Aprilia χρησιμοποιεί τη ροή του αέρα σε συνδυασμό με τη στάση του σώματος του αναβάτη και το σύστημα αυτό αποδίδει τα οφέλη του στην ευθεία. Όταν ο αναβάτης έχει μαζευτεί για να κρυφτεί πίσω από το φέρινγκ και να βελτιώσει τον αεροδυναμικό συντελεστή του συνόλου μοτοσυκλέτα-αναβάτη, οι βραχίονές του εκ φύσεως μπλοκάρουν τις εξόδους αυτών των αεραγωγών στο φέρινγκ, ανακατευθύνοντας τη ροή του αέρα από τις μπροστινές εισόδους σε άλλη διαδρομή.

Aprilia RS-GP MotoGP
Με κίτρινο σημειώνονται οι δύο νέες εισαγωγές αέρα μπροστά και δίπλα στο δεξί γόνατο του Marcο Bezzecchi η έξοδος του δεξιού αεραγωγού
​​​​​​

Στόχος της Aprilia είναι να μειώσει τον συντελεστή οπισθέλκουσας που εκ των πραγμάτων ενισχύεται από τα αεροδυναμικά βοηθήματα και κοστίζει σε μέγιστη ταχύτητα – ελάχιστα μεν, υπολογίσιμα δε και, σε έναν κόσμο που ακόμη και κλάσματα του δευτερολέπτου μπορούν να κρίνουν αγώνες, η έννοια “ελάχιστα” αποκτά εντελώς άλλο νόημα από αυτό που αντιλαμβανόμαστε στον δρόμο.

Πρόκειται για μια ιδέα που εμπνέεται από ανάλογα συστήματα της F1 και συγκεκριμένα μια λύση που είχε εφαρμόσει η McLaren το 2010 με τον οδηγό της να ανοιγοκλείνει έναν ενδιάμεσο αεραγωγό είτε με το γόνατο ή με τον αγκώνα του κατά βούληση, κερδίζοντας μικρό όφελος σε ταχύτητα στην ευθεία μειώνοντας την οπισθέλκουσα (drag).

Δεν θέλει και πολλή σκέψη για να κάνουμε τη σύνδεση με τον Massimo Rivola στο τιμόνι της Aprilia να εκμεταλλεύεται την άφθονη εμπειρία που έχει στη διάθεσή του από τη θητεία του στη F1. Ο Ιταλός οπωσδήποτε βέβαια θα θυμάται πως το κολπάκι της McLaren απαγορεύτηκε την επόμενη χρονιά (2011), καθώς θεωρήθηκε πως αποσπούσε την προσοχή των οδηγών που θα έπρεπε να σκεφτούν να κλείσουν τις οπές στο εσωτερικό του κόκπιτ με κάποιο άκρο τους, άρα κρίθηκε εν δυνάμει επικίνδυνο.

Aprilia RS-GP MotoGP
Στην ευθεία, με τον αναβάτη σε "εμβρυϊκή" στάση, οι βραχιόνες των χεριών του κλείνουν τις εξόδους των αεραγωγών

Στο MotoGP τα ενεργά συστήματα αεροδυναμικής έτσι κι αλλιώς απαγορεύονται, οπότε δεν υπάρχουν κινούμενα φτερά ή άλλες διατάξεις που αλλάζουν μορφή κατ’ επιλογή, είτε μηχανικά ή με οποιονδήποτε άλλον τρόπο, ωστόσο εδώ η Aprilia έπαιξε με τα όρια των κανονισμών και ελπίζει πως κέρδισε.

Ο λόγος είναι πως όλη αυτή η νέα αεροδυναμική διάταξη έχει μεν μεταβαλλόμενο τρόπο λειτουργίας, αλλά κανένα κινητό μέρος. Όσον αφορά δε στη συμμετοχή του αναβάτη σε αυτήν ως ενεργό μέρος της όλης διάταξης, βασίζεται στις φυσικές κινήσεις που θα έκανε ούτως ή άλλως. Δεν χρειάζεται να σκεφτεί να κλείσει έναν αεραγωγό ή ν’ αλλάξει τη θέση του ποδιού του, όλα δουλεύουν με απολύτως φυσικές κινήσεις, δεν θα χρειαζόταν καν να ξέρει πως υπάρχουν εκεί αυτά τα εξαρτήματα για να δουλέψουν σωστά!

Αυτό, σε συνδυασμό με την απίστευτη απλότητά τους, είναι ακριβώς ο λόγος που τα χαρακτηρίζουμε ως ευφυέστατα. Τίποτε από τα παραπάνω δεν σημαίνει πως το πιο πρόσφατο σύστημα της Ταϊλάνδης αποκλείεται να απαγορευτεί, αλλά σίγουρα το έργο όποιου θελήσει να το καταγγείλει δεν θα είναι εύκολο και οι παραπάνω λόγοι εξηγούν το γιατί.

Aprilia RS-GP MotoGP
Στην επίσημη φωτογράφηση του νέου πρωταθλήματος στην Ταϊλάνδη η έκπληξη της Aprilia ήταν ετοιμοπόλεμη

Θα είναι επίσης πολύ δύσκολο να το αντιγράψει κανείς, καθώς η Aprilia κατάφερε να αιφνιδιάσει τους αντιπάλους της. Στο Sepang Test στις αρχές του περασμένου μήνα το πιο πρόσφατο αεροδυναμικό σύστημα δεν ήταν φορεμένο στις RS-GP. Υπήρχαν οι έξοδοι των αεραγωγών στα πλαϊνά του φέρινγκ, αλλά δεν είχαν το χείλος που εξέχει και κουμπώνει με τον βραχίονα του αναβάτη, ενώ όλες οι οπές ήταν καλυμμένες με μαύρη ταινία και δεν υπήρχαν επίσης οι εισαγωγές από μπροστά στο φέρινγκ. Ακόμη κι αν αντίπαλοι μηχανικοί είχαν προσέξει πως κάτι ύποπτο καραδοκεί κάτω από τις αυτοκόλλητες ταινίες, δεν θα μπορούσαν να προβλέψουν περί τίνος πρόκειται.

Όταν το είδαν για πρώτη φορά βρίσκονταν πια ήδη στην Ταϊλάνδη, λίγες μέρες από τον αγώνα, με τα αεροδυναμικά πακέτα ήδη σχεδιασμένα και κανένα χρόνο αντίδρασης. Όσο για του χρόνου, ας δούμε πρώτα τι θα επιτρέπουν οι νέοι κανονισμοί και βλέπουμε.

Ως τότε μπορούμε να συγχαρούμε την Aprilia που είχε στο όνομά της τις δύο υψηλότερες τελικές ταχύτητες του Ταϊλανδικού Grand Prix, με 345 km/h από τις δύο εργοστασιακές RS-GP των Marco Bezzecchi και Jorge Martin, ενώ ο Ai Ogura ακολούθησε στην τέταρτη θέση (343,9).

Το γεγονός και μόνο πως η πρώτη δεκάδα των μέγιστων ταχυτήτων στο σύνολο του τριημέρου έχει τρεις Aprilia, τρεις Honda, δύο KTM και δύο Ducati οπωσδήποτε έχει κάτι να πει για τον ανταγωνισμό φέτος, ενώ η κορυφή της Aprilia στη σχετική κατάταξη πιθανότατα συνδέεται και με την πανέξυπνη δουλειά που έχει γίνει στην αεροδυναμική των μοτοσυκλετών της.