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…       

Δοκιμή HJC R-PHA 70

Γεφυρώνει το κενό
Από τον

Λάζαρο Μαυράκη

17/7/2017

Το R-PHA 70 παρουσιάστηκε φέτος από την HJC ως μέλος της κορυφαίας οικογένειας των R-PHA που θα γεφυρώσει το κενό ανάμεσα στα αγωνιστικών προδιαγραφών κράνη της εταιρείας με τα αντίστοιχα τουριστικά. Στοχεύει δηλαδή σε αναβάτες που θέλουν ένα κράνος για τα πάντα, από track day μέχρι καθημερινή χρήση, βόλτες και ταξίδια. Εμείς, πήραμε στα χέρια μας ένα από τα πρώτα κράνη που κυκλοφόρησαν στην ελληνική αγορά και σας μεταφέρουμε τις πρώτες εμπειρίες από τη χρήση του.

Φιλοσοφία κατασκευής

Τα διαφορετικά χαρακτηριστικά που απαιτούν οι διαφορετικές συνθήκες, προϋπέθεταν είτε συμβιβασμούς από την μεριά του ιδιοκτήτη, είτε μια… "βαθιά τσέπη" για μια πλήρη γκαρνταρόμπα κρανών για κάθε περίπτωση ξεχωριστά. Τα κράνη με αυστηρά σπορ προσανατολισμό έχουν το πλεονέκτημα του μικρού βάρους, αλλά από την άλλη δίνεται μικρότερη προσοχή στην ηχομόνωση και στην γενικότερη αεροδυναμική, καθώς κύριο μέλημα είναι να λειτουργούν σε συγκεκριμένες θέσεις πάνω στην μοτοσυκλέτα κι όχι κόντρα στις τυρβώδεις ροές του αέρα που δημιουργούνται από προπορευόμενα οχήματα. Στα πιο… all rounder κράνη η μεγαλύτερη άνεση στην εφαρμογή, η πιο αποτελεσματική ηχομόνωση, οι αναμονές για αξεσουάρ τύπου Bluetooth ταιριάζουν σαφώς καλύτερα στις καθημερινές συνθήκες, αλλά το μεγαλύτερο βάρος λόγω υλικών και εξτρά μηχανισμών, αλλά και η γενικότερη αεροδυναμική σχεδίαση, δεν τα καθιστούν ιδιαίτερα βολικά για σπορ οδήγηση.

Το R-PHA 70 φιλοδοξεί να παντρέψει αυτούς τους δύο κόσμους με ένα συνδυασμό σχεδίασης, υλικών και έξυπνων λύσεων, ώστε να αποτελέσει τη χρυσή τομή. Για την κατασκευή του έχει χρησιμοποιηθεί η μέθοδος που η HJC ονομάζει P.I.M. Plus (Premium Integrated Matrix) με ενισχυμένα υλικά όπως ανθρακόνημα, κι ένα υβριδικό υλικό από carbon-glass, ακριβώς στα πρότυπα της ναυαρχίδας των σπορ κρανών του εργοστασίου, του R-PHA 11, προκειμένου να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή αντίσταση στην κρούση σε συνδυασμό με το μικρό βάρος. Σε ό,τι αφορά το κέλυφος, διαθέτει διάφορα επίπεδα αεροτομών με στόχο την σταθερότητα του κράνους στις υψηλές ταχύτητες, ενώ και το σχήμα του είναι αεροδυναμικά μελετημένο ώστε να προβάλλει την μικρότερη δυνατή αεροδυναμική αντίσταση.

Το "selling point" –όπως θα το ονόμαζαν οι marketing freaks- του R-PHA 70 είναι το σύστημα των αεραγωγών που διαθέτει προκειμένου να προσαρμόζεται σε διαφορετικές θέσεις οδήγησης, αλλά και να ρυθμίζεται η θερμοκρασία στο εσωτερικό του όσο πιο αποτελεσματικά γίνεται. Αυτό επιτυγχάνεται με το δύο σταδίων άνοιγμα του κεντρικού αεραγωγού στο πάνω μέρος του κράνους (έτσι ώστε να ταιριάζει σε πιο σκυφτή είτε σε πιο όρθια θέση οδήγησης) και στα δύο "κλαπέτα" που υπάρχουν στο πάνω και πίσω μέρος του κελύφους με τα οποία ρυθμίζεται η ροή εσωτερικά. Πέρα απ' αυτά, υπάρχει ο στάνταρ αεραγωγός στο πηγούνι που ανοιγοκλείνει και δύο μόνιμα ανοιχτές έξοδοι του αέρα στο πίσω μέρος.

Το εσωτερικό του είναι κατασκευασμένο, όπως και των υπόλοιπων R-PHA, από αντιβακτηριδιακό υλικό Multicool νέας γενιάς με ταχύτερη απομάκρυνση της υγρασίας από το προηγούμενο αντίστοιχο υλικό που χρησιμοποιούσε η HJC, με αφαιρούμενη την εσωτερική επένδυση προκειμένου να πλένεται και να καθαρίζεται εύκολα.

Το R-PHA 70 διαθέτει το ίδιο σύστημα που υπάρχει και στο R-PHA 11, με την γρήγορη απομάκρυνση της επένδυσης σε περίπτωση ατυχήματος, ώστε να μπορεί να βγει μετέπειτα το κράνος με ασφάλεια. Πέρα από τη ζελατίνα, υπάρχει και δεύτερο φιμέ ζελατινάκι που κατεβαίνει με έναν καινούργιο μηχανισμό στο κάτω μέρος του κράνους, που το ασφαλίζει μάλιστα όταν είναι κλειστό, το οποίο διαθέτει αντιθαμβωτική επίστρωση, ενώ για την ζελατίνα υπάρχει pinlock που συνοδεύει το κράνος με την αγορά του. Το κλείσιμο γίνεται με λουρί και κρίκους (2D), ενώ στην σχεδίαση της επένδυση υπάρχει πρόβλεψη για τους αναβάτες που φορούν γυαλιά.

 

Επί του πρακτέου

Η πρώτη εντύπωση πριν καν φορέσουμε το κράνος, έχει να κάνει με την ποιότητα της βαφής και των γραφικών, κάτι που είναι βέβαια συνηθισμένο για την HJC που διατηρεί πολύ υψηλά κατασκευαστικά στάνταρ. Αντίστοιχα, οι μηχανισμοί των αεραγωγών έχουν πολύ ποιοτική λειτουργία όπως και ο μηχανισμός της ζελατίνας, κουμπώνοντας θετικά σε κάθε θέση και όχι… στο περίπου.

Η εφαρμογή του είναι άλλο ένα χαρακτηριστικό που ανεβάζει τον δείκτη των θετικών εντυπώσεων. Το υλικό της κατασκευής και το σχήμα της εσωτερικής επένδυσης δημιουργούν μια τόσο φυσική εφαρμογή στο κεφάλι, ανώτερη ακόμη κι από του R-PHA 11! Μπαίνει όμως ελαφρώς πιο δύσκολα στο κεφάλι, τόσο λόγω του σχήματος όσο και του προστατευτικού κάτω από το σαγόνι. Μικρό το κακό όμως, γιατί με το που το φοράς νιώθεις εξαιρετικά άνετα. Το βάρος του μάλιστα, ζυγισμένο σε ζυγαριά ακριβείας, είναι σχεδόν όσο ανακοινώνει η εταιρεία (1.408gr ανακοινώνει, 1.410gr μετρήσαμε εμείς), αλλά το κυριότερο είναι πως είναι κατανεμημένο σωστά με ένα άριστο ζύγισμα. Πολύ σημαντικό στοιχείο αυτό, ειδικά σε περίπτωση που το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του θα το περάσει σε ταχύτητες κάτω των 100km/h όπου δεν επιδρά σημαντικά ο αέρας πάνω του.

Εκεί όμως που το R-PHA 70 είναι αποκάλυψη, είναι στις υψηλές ταχύτητες. Η πρώτη φορά που φορέθηκε και δοκιμάστηκε ήταν στην δοκιμή του Kawasaki Z650, μιας γυμνής μοτοσυκλέτας χωρίς ίχνος προστασίας. Η σταθερότητα του κράνους σε ταχύτητες, για παράδειγμα, της τάξης των 170k/h είναι παροιμιώδης. Πολύ λίγα κράνη επιδεικνύουν τέτοια σταθερότητα, ακόμη κι όταν υπάρχουν πλάγιοι άνεμοι ή όταν συναντάς μπροστά σου κάποιο φορτηγό ή ένα αυτοκίνητο με μεγάλο όγκο, όπου συνήθως οι τυρβώδεις ροές κουνάνε το κεφάλι σου πέρα δώθε μέχρι να βγεις  από το συγκεκριμένο στρώμα αέρα. Με το R-PHA 70 δεν αντιμετωπίσαμε κανένα τέτοιο πρόβλημα. Οι αεροτομές δουλεύουν στην πράξη άψογα, όπως και το σύστημα του εξαερισμού που λειτουργεί χωρίς να νιώθεις την ροή του αέρα εσωτερικά, αλλά αποκομίζοντας την αίσθηση μιας σταθερής θερμοκρασίας διαρκώς. Μάλιστα, τις ημέρες του καύσωνα, αυτό ήταν ιδιαίτερα αντιληπτό και λυτρωτικό…

Στα μείον του κράνους συγκαταλέγονται το τρίξιμο από το εσωτερικό φιμέ ζελατινάκι όταν είναι κλειστό –όπως συμβαίνει στην πλειοψηφία των κρανών που διαθέτουν κάτι αντίστοιχο- το οποίο όμως είναι μελετημένο σωστά και ο τρόπος που "πέφτει" δεν κόβει από το οπτικό σου πεδίο, ενώ και η ηχομόνωση θα μπορούσε να είναι καλύτερη, χωρίς να γίνεται όμως ενοχλητικός ο θόρυβος. Απλώς βρίσκεται στα ίδια επίπεδα, για παράδειγμα, με το R-PHA 11 που είναι αμιγώς σπορ κράνος. Πέραν αυτών, το R-PHA 70 είναι ένα κράνος με ένα πραγματικά μεγάλο εύρος χρήσης, που δεν περιορίζεται στον μέσο όρο, αλλά στα κορυφαία επίπεδα για όλες τις συνθήκες.