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…       

CFC: Το ελληνικό carbon που κατέκτησε την Αμερική και όχι μόνο

Όταν ο άνθρακας γίνεται χρυσό
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

10/12/2019

Τον Νίκο Τσεμπερλή τον γνωρίσαμε πρώτη φορά από κοντά στην πίστα των Μεγάρων το 2017. Ήταν μια ηλιόλουστη Παρασκευή και ο πολυπρωταθλητής Σάκης Συνιώρης έβγαλε από το φορτηγό της ομάδας την αγωνιστική του Aprilia RSV4 RF, “ντυμένη” με ένα εντυπωσιακό full carbon “κουστούμι”. Με τον δυνατό ήλιο να φωτίζει κάθε λεπτομέρεια και να διαπερνά σε βάθος τις ίνες της πλέξης του carbon fiber, ήταν αδύνατον να μην θαυμάσεις την ποιότητα της δουλειάς που είχε γίνει σε αυτό το χειροποίητο “κουστούμι”. Ακόμα και η κατεύθυνση της πλέξης σε όσα σημεία υπήρχε ένωση δύο κομματιών ήταν ακριβώς στις 45⁰, και ακριβώς στο κέντρο όλης της μοτοσυκλέτας είχε δημιουργηθεί μια "ένωση V " όπως στα ιταλικά supercars που κοστίζουν εκατομμύρια ευρώ. “Από πού το αγόρασες;” ρωτήσαμε τον Σάκη, διότι δεν είχαμε ξαναδεί κάτι αντίστοιχο και γενικά δεν υπάρχουν στην διεθνή αγορά πολλά carbon fiber “κουστούμια” που να χρησιμοποιούν τρία διαφορετικά είδη πλέξης. “Είναι χειροποίητο. Εδώ, ο Νίκος το έφτιαξε” μας είπε ο Σάκης και κάπως έτσι ξεκίνησε η γνωριμία μας με τον Νίκο Τσεμπερλή, που μόλις πριν λίγα χρόνια είχε βάλει τα εμπορικά θεμέλια της CFC (carbon fiber customs) και έκανε επιλεγμένα βήματα στο δρόμο της διεθνούς αναγνώρισης που ακολούθησε τα επόμενα χρόνια. Η ιστορία του όμως ξεκινούσε μια ολόκληρη δεκαετία πιο πριν, όταν αφιέρωνε ατελείωτες ώρες, κόπο και χρήμα, φτιάχνοντας “για την πάρτη του” εξαρτήματα από carbon fiber στο σπίτι του. Έχοντας έτοιμη στημένη οικογενειακή επιχείρηση και με σπουδές στην Ελλάδα και 2 μεταπτυχιακά στο εξωτερικό, θα μπορούσε να συνεχίσει με αυτό το “hobby” και να περνάει απλώς δημιουργικά την ώρα του.

Όμως όταν έχεις το “μικρόβιο” δεν κάθεσαι εύκολα στα αβγά σου. Χωρίς κανείς να του εγγυηθεί την εμπορική επιβίωση – πόσο δε μάλλον τη διεθνή επιτυχία – ο Νίκος ρίσκαρε τα πάντα και αφιερώθηκε σε αυτό που αγαπά. Μιλάμε για μια επιχειρηματική κίνηση στην κορύφωση της οικονομικής κρίσης, όταν οι πωλήσεις των αυτοκινήτων και των μοτοσυκλετών έπεφταν σαν οβίδα στο κενό. Όμως όταν αυτό που κάνεις έχει πραγματική αξία και καλύπτει μια πραγματική ανάγκη της αγοράς, τότε δεν έχεις τίποτα να φοβηθείς. Η διαδικασία κατασκευής εξαρτημάτων από carbon fiber μοιάζει λίγο με εκείνη των fiberclass σε θεωρητικό επίπεδο, καθώς τα δύο βασικά υλικά που χρησιμοποιείς είναι το ύφασμα και η ρητίνη. Όμως όταν βάζεις συγκεκριμένα κριτήρια στα ποιοτικά χαρακτηριστικά του αποτελέσματος που θέλεις να έχεις, τότε τον κυρίαρχο ρόλο αναλαμβάνει η γνώση, η εμπειρία και τα υλικά που χρησιμοποιείς. Πάνω σε αυτές τις υψηλές απαιτήσεις είναι που επικεντρώθηκε ο Νίκος και αυτομάτως διαχώρισαν τα προϊόντα της βιοτεχνίας του.

Όταν φτάνεις στο σημείο το 80% να είναι πελάτες από το εξωτερικό και να έχεις για παράδειγμα Αμερικάνους πελάτες, που θέλουν να αγοράσουν ελληνικό carbon fiber καπό, φτερά και αλλά aftermarket αξεσουάρ για την Corvette τους, τότε κάτι κάνεις πολύ καλά. Μιλάμε για την μεγαλύτερη αγορά του κόσμου και για ένα αμερικάνικο supercar που η after market αγορά έχει στην κυριολεξία ΤΑ ΠΑΝΤΑ. Όμως αυτοί που έχουν χρησιμοποιήσει εξαρτήματα carbon fiber, ξέρουν πως η ποιότητα της δουλειάς και των υλικών παίζει τεράστιο ρόλο. Καθώς τα υφάσματα carbon fiber είναι πανάκριβα και η διαδικασία κατασκευής επίπονη και  χρονοβόρα, οι περισσότεροι προσπαθούν να βγάλουν κέρδος μειώνοντας τα υλικά και τον χρόνο. Έτσι δεν είναι λίγες οι φορές που ένα carbon fiber κομμάτι ζυγίζει περισσότερο από ένα πολυεστερικό ή σπάει εύκολα ή ξεθωριάζει. Ο Νίκος δεν πήρε ποτέ τον εύκολο δρόμο και ό,τι φτιάχνει έχει δύο αδιαπραγμάτευτα στοιχεία: Το ένα είναι η αναλογία υφάσματος/ρητίνης στο 65/35 όπως είναι τα αγωνιστικά εξαρτήματα carbon των επαγγελματικών ομάδων του εξωτερικού - όπως λέει και ο Νίκος άλλωστε Lighter = Faster και το δεύτερο είναι η αδιαπραγμάτευτη αντοχή στην ηλιακή ακτινοβολία και τον χρόνο. Ακούγεται εύκολο και αυτονόητο, αλλά στην πραγματικότητα αυτά τα δύο στοιχεία απαιτούν ειδικές γνώσης κατά την διαδικασία παραγωγής, απαιτούν ειδικά υλικά και εν τέλει εκτοξεύουν το κόστος. Φυσικά η βασική μέθοδος που χρησιμοποιεί ο Νίκος είναι η έκχυσης ρητίνης με υποπίεση και της “σκλήρυνσης” μέσα σε φούρνους  και καλούπια– που ο ίδιος έχει κατασκευάσει!

Όσο κι αν ακούγεται περίεργο, η αντοχή ενός κομματιού carbon δεν ταυτίζεται με την ποσότητα των υλικών που χρησιμοποιείς - αλλά πως τα χρησιμοποιείς.  Όλα έχουν να κάνουν με την λέξη: ΙΔΑΝΙΚΗ. Με παραπάνω ρητίνη από το ιδανικό η αντοχή, όχι μόνο δεν αυξάνεται, αλλά μειώνεται! Ακόμα κι αν βάλεις λίγο πιο πέρα τα σωληνάκια υποπίεσης για την ροή της ρητίνης μέσα στη “σακούλα” μπορεί να δημιουργήσει σοβαρά δομικά ή αισθητικά προβλήματα στο τελικό αποτέλεσμα.

Τριγυρίζοντας μέσα στο εργαστήριο του Νίκου θα δεις πολλά εξαρτήματα παρατημένα στην άκρη. “Αυτά γιατί τα έχεις να σκονίζονται;” τον ρωτήσαμε.”Έχουν ατέλειες, δεν είναι για πούλημα. Έξω από αυτούς τους τοίχους βγαίνουν μόνο όσα έχουν περάσει τα standards ποιότητας. Δεν πρόκειται ποτέ να κυκλοφορήσει στην αγορά δικό μου κομμάτι που να έχει σφάλματα”. Στα δικά μας τα μάτια δεν είχαν κανένα απολύτως πρόβλημα, όμως τα έμπειρα μάτια του Νίκου μπορούν να δουν ακόμα και αν η πλέξη είναι απόλυτα ευθύγραμμη. “Να, βλέπεις εδώ. Το ύφασμα έχει στραβοπατήσει. Είναι για πέταμα”. Να πούμε την αλήθεια, έχουμε δει επώνυμα αξεσουάρ carbon fiber για Ducati, που έχουν καμιά δεκαριά τέτοια ελαττώματα το κάθε ένα!  Αν όμως ο Νίκος δεν ήταν τόσο “ψείρας”, δεν ήταν τόσο αυστηρός με τον εαυτό του και δεν πρόσεχε τι προϊόν παραδίδει στον πελάτη, δεν θα είχε παραγγελίες από την παγκόσμια αγορά εξαρτημάτων carbon για Nissan GTR και από την Αγγλία για Aston Martin.

Η αισθητική είναι μόνο ο ένας τομέας που η ελληνική CFC ανταγωνίζεται στην ιαπωνική αγορά μεγαθήρια όπως είναι η Nismo, η Amuse, η Mine’s και η Spoon. Ο σημαντικότερος τομέας είναι η αντοχή στη σκληρή χρήση. Σε αυτό το πεδίο η CFC έχει γράψει τη δική της ιστορία και η δουλειά του Νίκου έχει δοκιμαστεί σκληρά στις πίστες και στο δρόμο σε αγωνιστική χρήση. Πέρα από την πανέμορφη αγωνιστική Aprilia του Συνιώρη και την BMW S1000RR του Δημήτρη Βάμβα όσοι παρακολουθούν αγώνες ταχύτητας του Π.Π. Αυτοκινήτου θα έχουν θαυμάσει την Ferrari 458 Challenge με το ανθρακονημάτινο καπό, τα αεροδυναμικά αξεσουάρ και την τεραστία χειροποίητη αεροτομή και φυσικά το μοναδικό στον κόσμο  Full Carbon C5 Corvette. Αυτές είναι μόνο μερικές από τις δημιουργίες που έχουν custom carbon κομμάτια από τα χέρια του Νίκου.

Τελευταίο, αλλά πιθανόν να είναι και το σημαντικότερο όλων, έχει να κάνει με την εφαρμογή των εξαρτημάτων που φτιάχνει ο Νίκος. Σπάνια θα πάρεις ένα μη-εργοστασιακό carbon εξάρτημα που να μην χρειάζεται έστω και λίγη φαναρτζοδουλειά για να το βάλεις σωστά πάνω στη μοτοσυκλέτα ή το αυτοκίνητό σου. Ο Νίκος έχει εμμονή με τη φιλοσοφία “plug and play” και θέλει ο πελάτης του να βιδώνει κατευθείαν το εξάρτημα, χωρίς να πρέπει να κάνει μετατροπές ή τρύπες ή να πρέπει να το κόψει. Είναι αυτές οι μικρές, αλλά πάρα πολλές λεπτομέρειες που ξεχωρίζουν όσα carbon κομμάτια έχουν πάνω τους το πιστοποιητικό γνησιότητας και το αυτοκόλλητο της CFC.

Προφανώς η διεθνής αναγνώριση, δεν άλλαξε την αρχική custom φιλοσοφία της CFC. Ο Νίκος δεν έχει μπει στη λογική της μαζικής παραγωγής και το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς του εξακολουθεί να είναι 1 of 1 κατασκευές σύμφωνα με τις απαιτήσεις του κάθε πελάτη ξεχωριστά. Από το ποια πλέξη θα έχει το carbon ύφασμα, το είδος του βερνικιού, μέχρι το σχήμα που θα έχει το εξάρτημα που θέλεις, η CFC σου δίνει απεριόριστες επιλογές.

Εκεί που δεν έχεις επιλογή με τον Νίκο είναι να παίξεις με την ποιότητα της δουλειάς του. Ο δουλειές του ποδαριού… παίρνουν πόδι! Όλη αυτή η φιλοσοφία και το παθός για την τέχνη του ανθρακονήματος αντικατοπτρίζεται και στο ξεχωριστής αισθητικής κτήριο της CFC στη λεωφόρο Βάρης-Κορωπίου, που έχει επιμεληθεί ο ίδιος ο Νίκος. Εξωτερικά τα curbs και το γρασίδι θυμίζουν έντονα με πίστα αγώνων του παγκοσμίου πρωταθλήματος και εσωτερικά οι πίνακες και οι κλειστές γυάλινες βιτρίνες των χειροποίητων “έργων τέχνης" από ανθρακόνημα,  είναι ένας από τους λόγους που συνήθως βλέπεις απ'εξω παρκαρισμένα Aston Martin, Ferrari, Mclaren  και ό,τι άλλο super car μπορείς να φανταστείς. Διότι πάντα η ποιότητα της δουλειάς σου καθορίζει και την πελατεία σου- Quality attracts quality όπως λέει και ο ίδιος!