Λάδια κινητήρα και πρόσθετα: Όσα πρέπει να ξέρεις

Κάτι πολύ περισσότερο από ένα λιπαντικό υγρό
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

27/7/2021

Συνηθίζουμε να αποκαλούμε τα λάδια των κινητήρων ως “λιπαντικά”, κάτι που όχι μόνο δεν ανταποκρίνεται στην πραγματικότητα, αλλά ταυτόχρονα δημιουργεί και μια εντελώς λανθασμένη εικόνα για την πραγματική δουλειά που κάνουν μέσα στον κινητήρα της μοτοσυκλέτας μας.

 

Ο πολλαπλός ρόλος του λαδιού

Ναι, ο βασικός ρόλος του λαδιού είναι να αποτρέπει την άμεση επαφή των κινούμενων μετάλλων μεταξύ τους, ώστε να μην φθείρονται.

Μόνο που την ίδια στιγμή, απορροφά την θερμοκρασία από την επιφάνεια των μετάλλων και με την διαρκή κίνησή του μέσα στο σύστημα λίπανσης, την μεταφέρει σε όλο το “σώμα” του κινητήρα κι από εκεί στο περιβάλλον. Οπότε πέρα από την μείωση των τριβών και την προστασία των μετάλλων, το λάδι έχει και ρόλο “ψυκτικού”.

Στους κινητήρες υψηλής απόδοσης οι σχεδιαστές εκμεταλλεύονται αυτή την ιδιότητα του λαδιού ως ψυκτικού και είτε χρησιμοποιούν ψυγεία λαδιού για την ταχύτερη και αποτελεσματικότερη μεταφορά της θερμότητας προς το περιβάλλον, είτε χρησιμοποιούν υγρόψυκτες βάσεις για το φίλτρο λαδιού, όπου το ψυκτικό υγρό απορροφά ένα μέρος της θερμοκρασίας του λαδιού.

Υπάρχει όμως και μια τρίτη, πολύ πιο σημαντική δουλειά που έχει να κάνει το λάδι, η οποία είναι ο καθαρισμός του κινητήρα.

 

Αυτό είναι ένα τεράστιο κεφάλαιο, όπου έχει αναπτύξει και πολλούς μύθους.

Όλοι οι σύγχρονοι κινητήρες έχουν φίλτρο λαδιού. Η δουλειά του φίλτρου λαδιού είναι φυσικά να καθαρίζει το λάδι πριν πάει στην κεφαλή του κινητήρα και από εκεί να επιστρέψει πάλι στα κάρτερ ακολουθώντας την πορεία του κυκλώματος λίπανσης.

Το ίδιο συμβαίνει και με τους κινητήρες ξηρού κάρτερ, απλώς εκεί το περισσότερο λάδι αποθηκεύεται σε ξεχωριστό δοχείο και όχι κάτω από τον στρόφαλο, μειώνοντας έτσι τις εσωτερικές απώλειες του κινητήρα, αφού ο στρόφαλος δεν περιστρέφεται σε ένα παχύρευστο υγρό όπως είναι το λάδι και την ίδια στιγμή το λάδι του κινητήρα δεν ανακατεύεται βίαια με τον αέρα που υπάρχει μέσα στα κάρτερ από τα κομβία του στροφάλου που περιστρέφονται σαν προπέλα.

Ο καθαρισμός του λαδιού κάθε φορά που ολοκληρώνει ένα πλήρη κύκλο μέσα στο κύκλωμα λίπανσης είναι απαραίτητος, διότι όσο λειτουργεί ο κινητήρας, τόσο βρωμίζεται.

Από τι βρωμίζεται; Κυρίως από τα κατάλοιπα της καύσης και από τον ατμοσφαιρικό αέρα και δευτερευόντως από τις φθορές των μετάλλων του κινητήρα.

 

Βασικά, η φθορά των μετάλλων του κινητήρα (δηλαδή τα ρινίσματα μετάλλων που δημιουργούνται από τις μεταξύ τους τριβές) είναι το τελευταίο πράγμα που βρωμίζει τα λάδια ενός κινητήρα μοτοσυκλέτας.

 

Την περισσότερη “βρώμα” και εκείνη που καταστρέφει τα λάδια μας, τη δημιουργούν τα κατάλοιπα της καύσης. Πως όμως περνάνε αυτά τα κατάλοιπα από τον θάλαμο καύσης στα κάρτερ του κινητήρα μας;

 

Πολύ απλά, ο κινητήρας μας είναι κατασκευασμένος από διάφορα κράματα αλουμινίου, σιδήρου και τα τελευταία χρόνια γίνεται χρήση τιτανίου, μαγνησίου, αλλά και πολλών πλαστικών. Κάθε διαφορετικός τύπος μετάλλου και κάθε διαφορετικό κράμα μετάλλου έχει αντίστοιχα διαφορετική συμπεριφορά στον τρόπο που διαστέλλεται και συστέλλεται όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία του κινητήρα.

Οι σχεδιαστές των κινητήρων γνωρίζουν με ακρίβεια την συμπεριφορά τους στις μεταβολές της θερμοκρασίας και σχεδιάζουν με τέτοιο τρόπο τους κινητήρες, ώστε όταν βρίσκονται σε θερμοκρασία λειτουργίας, όλες οι ανοχές μεταξύ τους να είναι η ιδανικές για τη μέγιστη δυνατή απόδοσή του κινητήρα.

Μέχρι όμως να φτάσει στην ιδανική θερμοκρασία λειτουργίας, οι ανοχές είναι μεγαλύτερες και αυτό επιτρέπει στα κατάλοιπα της καύσης να “εισχωρήσουν” με μεγαλύτερη ευκολία στα κάρτερ.

Τα κατάλοιπα της καύσης περιέχουν ουσίες που “διαβρώνουν” το λάδι του κινητήρα μας και σιγά-σιγά χάνει τις ιδιότητες που έχει να λιπαίνει, να ψύχει και να καθαρίζει τον κινητήρα μας.

 

Σε αυτό το σημείο, κρατήστε μια πολύ σημαντική σημείωση:

Οι κινητήρες που δουλεύουν για μεγάλα χρονικά διαστήματα (δηλαδή δουλεύουν στην ιδανική θερμοκρασία λειτουργίας, όπως οι κινητήρες των ταξί και των φορτηγών) συσσωρεύουν λιγότερα κατάλοιπα καύσης στα λάδια τους, σε σχέση με τους κινητήρες που δουλεύουν για μικρά χρονικά διαστήματα και δεν προλαβαίνουν να φτάσουν στην ιδανική θερμοκρασία λειτουργίας. Οπότε και τα διαστήματα αλλαγής λαδιών επηρεάζονται από την διαφορετική χρήση.   

 

Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα οι κατασκευαστές λαδιών χρησιμοποιούν διάφορα πρόσθετα, τα οποία κρατάνε σταθερές τις ιδιότητες τους λαδιού για όσο μεγαλύτερο διάστημα χρήσης γίνεται.

 

Όσο καλύτερης “ποιότητας” είναι ένα λάδι, τόσο για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα κρατά τις αρχικές του ιδιότητες και αντιστέκεται στην χημική επίθεση από τα κατάλοιπα της καύσης, τη διαρκή θερμική καταπόνηση, αλλά και την σύνθλιψη που βιώνει ανάμεσα στα γρανάζια του κιβωτίου ταχυτήτων.

 

Τι θα πει W10-30 και τί διαφορά έχει από το W10-60;

Τα σύγχρονα λάδια αποτελούνται από περίπλοκες χημικές συνθέσεις, ώστε να ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις που ορίζουν οι κατασκευαστές. Όμως για τους περισσότερους μοτοσυκλετιστές το μόνο που τους απασχολεί είναι η μάρκα και το ιξώδες, δηλαδή η “ρευστότητα” του λαδιού. Το γράμμα W είναι το αρχικό της λέξης Winter, δηλαδή χειμώνας και ο αριθμός που το ακολουθεί συμβολίζει τη ρευστότητα του λαδιού όταν η θερμοκρασία του είναι κοντά στους 0⁰C. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός, τόσο πιο παχύρευστο είναι το λάδι και φυσικά το αντίστροφο, όσο μικρότερος είναι ο αριθμός, τόσο πιο λεπτόρρευστο είναι το λάδι.

Όταν ο κινητήρας είναι κρύος, θέλουμε το λάδι να είναι λεπτόρρευστο, ώστε η αντλία λαδιού να το στείλει πιο γρήγορα στην κεφαλή του κινητήρα και να περάσει εύκολα από τις διόδους του κυκλώματος λίπανσης, ώστε να προστατεύσει τους εκκεντροφόρους μας που έχουν στεγνώσει όσο ήταν σβηστός και η βαρύτητα τράβηξε το λάδι προς τα κάρτερ και τους στέγνωσε. Γι΄αυτό και θέλουμε ο αριθμός μετά το γράμμα W να είναι όσο το δυνατόν μικρότερος.

 

Όμως όταν ο κινητήρας ζεσταθεί και αρχίσουμε να οδηγούμε την μοτοσυκλέτα μας, θέλουμε να αλλάξει η συμπεριφορά του λαδιού και να αρχίσει να συμπεριφέρεται σαν να ήταν πολύ πιο παχύρευστο.

Ο λόγος που θέλουμε να γίνει το λάδι πιο “παχύρευστο” όταν ζεσταθεί ο κινητήρας είναι πολύ απλός. Ένα λεπτόρρευστο λάδι “ξεκολλά” πολύ πιο εύκολα από τις επιφάνειες των μετάλλων και δεν προσφέρει την προστασία που απαιτείται όταν ο κινητήρα περιστρέφεται με περισσότερες στροφές και την ίδια στιγμή, ένα πολύ λεπτόρρευστο λάδι δεν προσφέρει την προστασία που πρέπει στα γρανάζια του κιβωτίου ταχυτήτων.   

   

 

Τα ειδικά πρόσθετα στο λάδι είναι εκείνα που επιτρέπουν να αλλάξει η συμπεριφορά του λιπαντικού όταν ζεσταθεί και να αρχίσει να έχει ιδιότητες ενός παχύρρευστου λιπαντικού. Ο δεύτερος αριθμός, δηλαδή το 30, το 40, το 50 ή το 60, αντιπροσωπεύει τη συμπεριφορά του λαδιού όταν ο κινητήρας βρίσκεται σε θερμοκρασία λειτουργίας.

 

 Και εδώ, όσο μικρότερος είναι ο αριθμός τόσο πιο λεπτόρρευστο είναι το λάδι, δηλαδή το W10-30 είναι πιο λεπτόρρευστο σε θερμοκρασία λειτουργίας από το W10-40, αλλά έχουν την ίδια ροή όταν είναι κρύα.

 

Τα scooter που δεν έχουν κιβώτιο ταχυτήτων και κάνουν πολλές μικρές αποστάσεις εντός πόλης, συνήθως χρησιμοποιούν λάδια W10-30 ή ακόμα και W5-30 καθώς το ζητούμενο είναι η άμεση λίπανση κάθε φορά που τα βάζεις εμπρός.

 

Αντιθέτως τα superbike που έχουν σχεδιαστεί για να δουλεύουν με υψηλές στροφές μέσα σε πίστα, απαιτούν λάδια W10-40, W10-50 και W10-60 καθώς η προτεραιότητα εδώ είναι η παραμονή του λαδιού πάνω στα μέταλλα και η προστασία του κιβωτίου ταχυτήτων.

 

Μπορώ να αλλάξω το ιξώδες;

Μόνο αν στο owner’s manual ο κατασκευαστής σου δίνει αυτή την επιλογή. Σε αυτή την περίπτωση, αναφέρει και υπό ποιες προϋποθέσεις και συνθήκες μπορείς να επιλέξεις λάδι με διαφορετικό ιξώδες.   

Ιδιαίτερη προσοχή θα πρέπει να δείξουν οι ιδιοκτήτες που έχουν μοτοσυκλέτες με κινητήρες όπου διαθέτουν συστήματα μεταβλητού χρονισμού των εκκεντροφόρων, καθώς η λειτουργία αυτών των συστημάτων βασίζεται στη πίεση και ροή του λαδιού και το ιξώδες έχει ακόμα μεγαλύτερη σημασία.

 

Το λάδι βγαίνει μαύρο. Είναι καλό ή κακό

Ένας από τους μεγαλύτερους μύθους που κυκλοφορούν, αφορά το χρώμα του λαδιού όταν το αλλάζουμε. Είναι βέβαιο πως θα ακούσεις κάποιους να λένε ότι το λάδι πρέπει να βγαίνει μαύρο, διότι αυτό είναι δείγμα πως μάζεψε την “μούργακαι πως το λάδι καθάρισε τον κινητήρα. Επίσης είναι βέβαιο πως θα βρεις κάποιους άλλους να ισχυρίζονται πως τα μαύρα λάδια οφείλονται τις φθορές που προκάλεσε το λάδι λόγω της αδυναμίας του να προστατεύσει τον κινητήρα, αλλά και στην αδυναμία του να διατηρήσει σταθερή τη χημική του σύνθεση.

Η αλήθεια είναι πως τα περισσότερα λάδια “μαυρίζουν” λόγω της υψηλής θερμοκρασίας. Δηλαδή αν πάρεις ένα ολοκαίνουριο λάδι και το ζεστάνεις, θα μαυρίσει. Οπότε η εξαγωγή συμπερασμάτων για την αποτελεσματικότητα ενός λαδιού κοιτώντας το χρώμα του δεν μας δίνει καμία απολύτως σοβαρή πληροφορία για την ποιότητα και τις ικανότητές του.

 

Να βάλω πρόσθετα στο λάδι;

Τα πρόσθετα των λιπαντικών υπόσχονται πως βελτιώνουν την απόδοσή τους και κάποια από αυτά υπόσχονται θαύματα, όπως η αύξηση της συμπίεσης, η μείωση των τριβών κ.τ.λ. Όλα όσα υπόσχονται είναι αλήθεια και ταυτόχρονα όλα όσα υπόσχονται είναι ψέματα, διότι η αποτελεσματικότητα των πρόσθετων εξαρτάται από τον τύπο του λαδιού και τον τύπο του κινητήρα που σκοπεύεις να τα βάλεις. Ακόμα και δύο ίδιοι κινητήρες με διαφορετικά χιλιόμετρα στις πλάτη τους μπορεί να έχουν διαφορετική συμπεριφορά σε ένα πρόσθετο. Γενικά οι σύγχρονοι κινητήρες που χρησιμοποιούν συνθετικά λιπαντικά υψηλής τεχνολογίας δεν έχουν ανάγκη από πρόσθετα, ενώ θα πρέπει να δώσετε ιδιαίτερη προσοχή σε πιθανές επιπτώσεις που μπορεί να έχει η χρήση τους στους καταλύτες ή στις τσιμούχες.

Συμπέρασμα

Συνοψίζοντας όλα τα παραπάνω, ελπίζουμε να έχει γίνει κατανοητός ο πολυδιάστατος ρόλος που έχει το λάδι μέσα στον κινητήρα μας. Δεν είναι (μόνο) λιπαντικό, είναι ένα υψηλής τεχνολογίας υγρό και ως τέτοιο θα πρέπει να το αντιμετωπίζουμε.

Επίσης ελπίζουμε να έχει γίνει κατανοητό πως ο τρόπος χρήσης και οι συνθήκες που χρησιμοποιούμε τη μοτοσυκλέτα μας έχουν άμεσες επιπτώσεις στη διάρκεια ζωής ενός λαδιού.

 

Οπότε για να έχει ο κινητήρας μας μακροζωία, θα πρέπει το λάδι που έχει μέσα του να βρίσκεται πάντα σε άψογη κατάσταση.

 

Οι τρόποι για να το επιτύχουμε αυτό είναι οι ακόλουθοι:

 

Επιλέγουμε το λάδι που καλύπτει τις προδιαγραφές του κατασκευαστή για τον συγκεκριμένο κινητήρα της μοτοσυκλέτας μας και τη συγκεκριμένη χρήση που κάνουμε εμείς

 

Φροντίζουμε ώστε πάντα να έχουμε σωστού τύπου και καθαρό φίλτρο λαδιού

 

Φροντίζουμε το φίλτρο αέρα να βρίσκεται σε άριστη κατάσταση και κυρίως να μην επιτρέπει στα βλαβερά σωματίδια να εισχωρούν στο θάλαμο καύσης

 

Προσαρμόζουμε τα διαστήματα αλλαγής λαδιών στις συνθήκες που χρησιμοποιούμε τη μοτοσυκλέτα μας


 

Η “υπερδύναμη” του DESMO της Ducati και γιατί δεν το χρησιμοποιεί κανείς άλλος

Η πραγματικότητα απέναντι στις θεωρίες
Μπάμπη Μέντη
Από τον

Μπάμπη Μέντη

29/8/2022

Όποιον κι αν ρωτήσεις στις μέρες μας θα σου πει χωρίς δεύτερη σκέψη πως ο πιο αποδοτικός θάλαμος καύσης για έναν κινητήρα είναι εκείνος που έχει τέσσερις βαλβίδες αντί για δύο. Αρκεί μια γρήγορη ματιά στα τεχνικά χαρακτηριστικά των ισχυρότερων μοτοσυκλετών παραγωγής του κόσμου και θα διαπιστώσεις αμέσως πως όλοι οι τετράχρονοι κινητήρες υψηλής απόδοσης έχουν θαλάμους καύσης με τέσσερις βαλβίδες ανά κύλινδρο. Οι κινητήρες με δύο βαλβίδες ανά κύλινδρο χρησιμοποιούνται πλέον σε μοτοσυκλέτες χαμηλής απόδοσης, όμως ακόμα και σε αυτές τις κατηγορίες που οι επιδόσεις δεν είναι το ζητούμενο, τα τελευταία χρόνια οι κατασκευαστές αρχίζουν να χρησιμοποιούν την “τετράβαλβιδη τεχνολογία” λόγω των διαρκώς αυστηρότερων προδιαγραφών ρύπων, που απαιτούν άριστης ποιότητας καύση.

Μόνο που τα πράγματα δεν ήταν πάντα έτσι και για να φτάσουμε ως εδώ πέρασαν πολλά χρόνια αναζήτησης. Για την ακρίβεια, οι τετραβάλιδοι θάλαμοι καύσης στους κινητήρες μοτοσυκλετών, άργησαν ολόκληρες δεκαετίες μέχρι να καθιερωθούν.

Ως γνωστόν, ένας τετράχρονος κινητήρας εσωτερικής καύσης είναι στην πραγματικότητα μια αντλία αέρα. Όσο περισσότερο αέρα μπορεί να ρουφήξει στη μονάδα του χρόνου και όσο περισσότερο αέρα μπορεί να βγάλει από την εξάτμισή του στη μονάδα του χρόνου, τόσο περισσότερη βενζίνη μπορεί να κάψει αποτελεσματικά. Η λέξη “αποτελεσματικά” είναι το ζητούμενο για έναν κινητήρα, διότι μεγάλη κατανάλωση καυσίμου μπορεί να έχει και ένας κινητήρας που δεν βγάζει πολλά άλογα. Από την άλλη μεριά όμως, η ενέργεια βρίσκεται στη βενζίνη, οπότε δεν μπορείς να βγάλεις μεγάλες ιπποδυνάμεις καίγοντας μόνο δύο σταγόνες βενζίνη και τεράστιες ποσότητες αέρα.

Οπότε η βασική αρχή είναι: Περισσότερα κυβικά = περισσότερος αέρας και περισσότερη βενζίνη, οπότε έχουμε και ισχυρότερο κινητήρα.

Αυτή είναι η κοινή βάση και γι΄αυτό οι κατηγορίες στους αγώνες μοτοσυκλέτας έχουν συνήθως όριο στα κυβικά.

Όμως το παιχνίδι της αναζήτησης μεγαλύτερης ιπποδύναμης χωρίς να αυξήσεις τα κυβικά, μπορεί να γίνει πολύ περίπλοκο και αυτή η περιπλοκότητα είναι η μαγεία του σχεδιασμού ενός υψηλής απόδοσης κινητήρα.

Για τις ανθρώπινες αισθήσεις ο αέρας είναι “άυλος” και ασυναίσθητα τον αντιμετωπίζουμε ως κάτι “ανύπαρκτο” στη διαδικασία της καύσης.

Όμως στην πραγματικότητα ο αέρας έχει μάζα, αναπτύσσει ταχύτητα και η καύση της βενζίνης είναι μια χημική διαδικασία που χρειάζεται χρόνο για να ολοκληρωθεί.

Οποιοδήποτε σώμα με μάζα αναπτύσσει ταχύτητα, αυτομάτως αποκτά ορμή και το ίδιο συμβαίνει με τον αέρα.

Το θέμα εδώ είναι πως η ροή του αέρα δεν είναι γραμμική, αλλά τα μόρια του αέρα θα πρέπει να προσαρμοστούν στην παλινδρομική κίνηση του εμβόλου. Κάθε φορά που κλείνει η βαλβίδα εισαγωγής, ο αέρας επιβραδύνει απότομα και λόγω της ορμής που έχουν τα μόριά του, συμπιέζεται πίσω από τη βαλβίδα εισαγωγής.

 

Όσο μεγαλύτερή είναι η ποσότητα του αέρα και όσο υψηλότερη είναι η ταχύτητα που κινείται μέσα στον αυλό εισαγωγής, τόσο πιο “ισχυρή” είναι η συμπίεση των μορίων του πίσω από την βαλβίδα.

 

Ο χρόνος που ο αέρας παραμένει "συμπιεσμένος" πίσω από τη βαλβίδα εισαγωγής είναι συγκεκριμένος (καθορίζεται από τους παράγοντες που θα αναπτύξουμε παρακάτω) και αν η βαλβίδα δεν ανοίξει τη σωστή στιγμή για να μπει συμπιεσμένος αέρας στον θάλαμο καύσης, τότε αρχίζει να αποσυμπιέζεται και χάνεις το πλεονέκτημα της υπερπλήρωσης.

Το μήκος και το σχήμα των αυλών εισαγωγής καθώς και ο χρονισμός του εκκεντροφόρου που καθορίζει την κίνηση της βαλβίδας είναι άκρως σημαντικά.

Η αμερικάνικη Chrysler ασχολήθηκε πολύ πιο σοβαρά απ’ όλους στα τέλη του ’50 και στις αρχές του ’60 με την κίνηση του αέρα μέσα στον αυλό εισαγωγής, προσπαθώντας να εκμεταλλευτεί με τον καλύτερο δυνατό τρόπο τον συγχρονισμό στις “μπουκιές” συμπιεσμένου αέρα που δημιουργούνται. Ήταν η πρώτη που σχεδίασε μεγάλου μήκους αυλούς εισαγωγής (σε κάποιους κινητήρες της έφταναν σε μήκος έως και το ένα μέτρο!) και στους πειραματισμούς εκείνων των μηχανικών της Chrysler οφείλουμε σήμερα την ύπαρξη των αυλών μεταβλητού μήκους που έχουν τα περισσότερα superbike μέσα στο φιλτροκούτι τους και όλα τα αυτοκίνητα με ατμοσφαιρικούς κινητήρες υψηλής απόδοσης.

Από τη στιγμή που έχουμε κατανοήσει πόσο σημαντικό είναι το σχήμα, η διατομή και το μήκος του αυλού εισαγωγής για την σωστή τροφοδοσία με μείγμα βενζίνης/αέρα ενός ατμοσφαιρικού κινητήρα, μπορούμε πλέον να κατανοήσουμε καλύτερα και τους λόγους που ο Taglioni ερωτεύτηκε το δεσμοδρομικό σύστημα κίνησης των βαλβίδων, αλλά και γιατί οι τετραβάλβιδοι θάλαμοι καύσης άργησαν σχεδόν 40 χρόνια να καθιερωθούν στους αγώνες μοτοσυκλέτας και έπρεπε να φτάσουμε στη δεκαετία του ’80 για να αποτελέσουν βασικό χαρακτηριστικό κάθε τετράχρονου κινητήρα παραγωγής υψηλής απόδοσης.

 

Όπως είναι εύκολα κατανοητό, οι διβάλβιδοι κινητήρες έχουν δύο ΜΕΓΑΛΕΣ (σε διάμετρο και βάρος) βαλβίδες σε κάθε κύλινδρο, ενώ οι τετραβάλβιδοι έχουν τέσσερεις ΜΙΚΡΕΣ βαλβίδες.

Πίσω τους αναγκαστικά βρίσκονται εντελώς διαφορετικού σχήματος και διατομής αυλοί εισαγωγής, που όπως είπαμε πιο πάνω επηρεάζουν την ποσότητα και την ταχύτητα ροής του μείγματος προς τον θάλαμο καύσης.

Οι τετραβάλβιδοι θάλαμοι καύσης και τα δεσμοδρομικά (DESMO) συστήματα κίνησης των βαλβίδων είχαν δοκιμαστεί στους αγώνες αυτοκινήτου ήδη από το 1910, ενώ η Mercedes-Benz είχε κατασκευάσει κινητήρα Desmo πριν από το 1900.

Παρ’ όλα αυτά, οι τετραβάλβιδοι θάλαμοι καύσης είχαν σαφές πλεονέκτημα ισχύος μόνο σε όσους κινητήρες χρησιμοποιούσαν υπερσυμπιεστή, ενώ στις ατμοφαιρικές εκδόσεις των ίδιων κινητήρων δεν είχαν κανένα πλεονέκτημα ισχύος.

 

Από την άλλη μεριά, τα δεσμοδρομικά συστήματα κίνησης των βαλβίδων που χρησιμοποίησε η Peugeot, η Delage και η Mercedes στα αγωνιστικά αυτοκίνητα τους είχαν τεράστια επιτυχία και εξαιρετική αξιοπιστία στους μεγάλης διάρκειας αγώνες αυτοκινήτων των 1000 μιλίων ή των 24 ωρών της εποχής, όμως σε επίπεδο κινητήρων παραγωγής ήταν εξαιρετικά ακριβοί σε κατασκευή και απίστευτα απαιτητικοί σε συχνές ρυθμίσεις και συντήρηση (όπως δηλαδή είναι οι πνευματικές βαλβίδες στις μέρες μας).

 

Μέχρι τα μέσα του 1950, οι διβάλβιδοι θάλαμοι καύσης ήταν ο κανόνας στους αγωνιστικούς ατμοσφαιρικούς κινητήρες μοτοσυκλετών.

 

Το μοναδικό πρόβλημα που είχαν οι μηχανολόγοι της εποχής με τους διβαλβιδους κινητήρες δεν αφορούσε την απόδοσή τους, αλλά το βάρος των μεγάλων βαλβίδων.

Όσο πιο βαριά είναι η βαλβίδα, τόσο πιο σκληρό ελατήριο πρέπει να χρησιμοποιήσεις για να την κάνεις να ακολουθεί πιστά το “αμύγδαλο” του εκκεντροφόρου.

Τα σκληρά ελατήρια είναι πιο βαριά και καθώς είναι κινούμενα μέρη, αποκτούν ορμή ανάλογη του βάρους και της ταχύτητας κίνησής τους.

Από τη στιγμή που η κίνησή τους είναι παλινδρομική, τα ελατήρια των βαλβίδων εμφανίζουν αδράνεια στις αλλαγές κατεύθυνσης της πορείας τους.

Αυτή η αδράνεια του ελατηρίου είναι σοβαρότατο πρόβλημα όταν προσπαθείς να αυξήσεις την ιπποδύναμη ενός τετράχρονου ατμοσφαιρικού κινητήρα, διότι σε εμποδίζει να αυξήσεις το όριο στροφών του και βάζει όρια στο πόσο “άγριο” χρονισμό εκκεντροφόρου θα χρησιμοποιήσεις.

Η μία λύση είναι να βάλεις σε κάθε βαλβίδα δύο ή τρία μικρότερα/ελαφρύτερα ελατήρια αντί για ένα μεγάλο/σκληρό ώστε να μειώσεις την αδράνεια.

Η άλλη λύση είναι να κάνεις πιο προοδευτική τη ράμπα στο “αμύγδαλο” του εκκεντροφόρου από την μεριά που κλείνει η βαλβίδα, σχεδιάζοντας ένα ασύμμετρο “αμύγδαλο” όπου ανοίγει γρήγορα και απότομα την βαλβίδα, αλλά το κλείσιμό της να γίνεται πιο αργά και προοδευτικά, ώστε η αδράνεια του ελατηρίου και της βαλβίδας να είναι μικρότερη λόγω μειωμένης ταχύτητας αλλαγής πορείας, προλαβαίνοντας να ακολουθήσουν το προφίλ του εκκεντροφόρου χωρίς να χάνουν την επαφή μαζί του.

Μια τρίτη λύση που έφερε τα τελευταία χρόνια η BMW με την S1000RR από την εμπλοκή της στην Formula 1, είναι τα μικρά ενδιάμεσα κοκκοράκια μεταξύ εκκεντροφόρου και βαλβίδας, που επιτρέπει να έχεις μεγάλο βύθισμα και απότομη κίνηση της βαλβίδας χρησιμοποιώντας ομαλότερου προφίλ “αμύγδαλα” στους εκκεντροφόρους. Ενδιάμεσα κοκκοράκια έχουν πλέον η τελευταίες γενιές των Yamaha R1 και Kawasaki ZX-10RR.

Κεφαλή ZX-10RR 2021 με ενδυάμεσα κοκκοράκια

Η αδράνεια των ελατηρίων και των βαλβίδων στις υψηλές στροφές έχει ΤΕΡΑΣΤΙΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ στη μέγιστη απόδοση ενός τετράχρονου κινητήρα.

Η βαλβίδα ΠΡΕΠΕΙ να επιστρέφει στην έδρα της και να σφραγίζει τον θάλαμο καύσης στο σωστό χρόνο. Αν δεν επιστρέψει στη θέση της στο σωστό χρόνο και αν δεν πατήσει σωστά στην έδρα της, τότε έχουμε απώλεια συμπίεσης και η πτώση της ιπποδύναμης είναι δραματική!

Το φαινόμενο του “Valve Floating” δηλαδή όταν η βαλβίδα χοροπηδά πάνω στην έδρα της, λόγω της αδυναμίας του ελατηρίου να ακολουθείσει πιστά το προφίλ του εκκεντροφόρου, είναι ο χειρότερος εχθρός για κάθε κινητήρα υψηλής απόδοσης.

Με δεδομένη τη μεταλλουργία της εποχής του 1960, ο Soihiro Honda έδωσε όλο το βάρος  στους τετραβάλβιδους θαλάμους καύσης στις μοτοσυκλέτες των Grand Prix, καθώς οι μικρότερες/ελαφρύτερες βαλβίδες και ελατήρια σε σχέση με τους διβάλβιδους, μείωναν στο ελάχιστο τις αρνητικές επιπτώσεις της αδράνειας και του επέτρεπαν να σχεδιάσει αξιόπιστους κινητήρες που ανέβαζαν περισσότερες στροφές χωρίς απότομη πτώση της απόδοσής τους.

Αυτό στην θεωρία, διότι στην πράξη οι πρώτοι τετραβάλβιδοι της Honda δεν είχαν στους αγώνες τη δύναμη και την αξιοπιστία των διβάλβιδων αντιπάλων του και η Honda συμμετείχε σε αρκετούς αγώνες έχοντας μία τετραβάλβιδη και μία διβάλιβιση μοτοσυκλέτα ταυτόχρονα. Η αιτία είχε να κάνει με τον προβληματικό σχεδιασμό της συνολικής τροφοδοσίας του θαλάμου καύσης και η κακή ποιότητα καύσης προκαλούσε υπερθερμάνσεις στα έμβολα ρίχνοντας την απόδοση ή καταστρέφοντάς τα. Όταν μετά από δύο χρόνια βρήκε τον τρόπο να διαχειρίζεται σωστά την κίνηση του αέρα στους αυλούς εισαγωγής και τους στροβιλισμούς μέσα στο θάλαμο καύσης, οι τετραβάλβιδοι κινητήρες της Honda κυριάρχησαν στα Grand Prix και το ίδιο έκανε η MV Agusta αργότερα με τους δικούς της τετραβάλιδους αγωνιστικούς κινητήρες. 

Περίπου την ίδια εποχή στην άλλη άκρη της γης από την Ιαπωνία και συγκεκριμένα στην Bologna της Ιταλίας, o κύριος Taglioni σκέφτηκε πως δεν χρειάζεται να ανακαλύψουμε τον τροχό από την αρχή, προσπαθώντας να κάνουμε έναν τετραβάλβιδο θάλαμο καύσης να δουλέψει σωστά. Μπορούμε απλώς να λύσουμε τα προβλήματα της αδράνειας του συστήματος κίνησης των βαλβίδων στους διβάλβιδους θαλάμους καύσης.

Αφού λοιπόν το ελατήριο και η αδράνειά του είναι εκείνο που μας εμποδίζει να αυξήσουμε το όριο στροφών σε έναν διβάλβιδο κινητήρα με μεγάλες βαλβίδες και πολύ “άγριου” χρονισμού εκκεντροφόρους, τότε ας απαλλαγούμε εντελώς από την παρουσία του!

Ανασύροντας την ιδέα της δεσμοδρομικής κίνησης των βαλβίδων, ο Taglioni ανέπτυξε ένα σύστημα με δύο κοκκοράκια (βασισμένο σε εκείνο της Mercedes-Benz που σάρωνε τις νίκες με τα Silver Arrow) όπου το ένα πίεζε την βαλβίδα προς τα κάτω και το άλλο την έσπρωχνε προς τα πάνω, ακολουθώντας με απόλυτη ακρίβεια το προφίλ του εκκεντροφόρου. Αυτό σημαίνει πως οι κινητήρες Desmo έχουν θεωρητικά μηδενική αδράνεια στην κίνηση των βαλβίδων και όταν η βαλβίδα επιστρέφει στην έδρα της δεν χοροπηδάει πάνω της, οπότε δεν υπάρχει καμία απώλεια συμπίεσης στις υψηλές στροφές.

Τα μοντέλα με κινητήρες Desmo της Ducati είχαν πολύ πιο “άγριους” εκκεντροφόρους σε σχέση με τα μοντέλα που δεν είχαν Desmo και χάρη στο απόλυτο σφράγισμα του θαλάμου καύσης έως τον κόφτη, είχαν πολύ παραπάνω δύναμη στις υψηλές στροφές.

Σε συνδυασμό με τον μεγάλο όγκο αέρα στον μεγάλης διατομής αυλό εισαγωγής της διβάλβιδης κεφαλής, οι κινητήρες Desmo της Ducati με τους πολύ “άγριους” εκκεντροφόρους είχαν (και εξακολουθούν να έχουν) εξαιρετική πλήρωση μείγματος προς τον θάλαμο καύσης και άριστη ποιότητα καύσης σε όλο το φάσμα των στροφών.

Αυτό ισχύει τόσο για τους διβάλβιδους Desmo κινητήρες του Taglioni, όσο και για τους τετραβάλβιδους Desmo κινητήρες του Bordi, όπως φυσικά και για τους πολυκύλινδρους Desmo κινητήρες των MotoGP του Sairu.

Για τον περισσότερο κόσμο τα δεσμοδρομικά συστήματα κίνησης των βαλβίδων ανακαλύφθηκαν για να μην “καρφώνουν” βαλβίδες οι κινητήρες στις πολύ υψηλές στροφές και ως ένα βαθμό αυτό είχε μια λογική έως τη δεκαετία του 1960 λόγω της μεταλλουργίας της εποχής. Σήμερα όμως μόνο από κατασκευαστικό σφάλμα ή κακή χρήση/ρύθμιση μπορεί να “καρφώσει” βαλβίδα ένας κινητήρας με συμβατικά ελατήρια επαναφοράς.

Το ερώτημα φυσικά είναι γιατί οι άλλοι κατασκευαστές δεν μπήκαν στον κόπο να ασχοληθούν με τα δεσμοδρομικά συστήματα κίνησης των βαλβίδων και “παιδεύονται” τόσα χρόνια με τα ελατήρια επαναφοράς.

Η απάντηση είναι απλή: Κόστος κατασκευής, δυσκολίες συντήρησης για οχήματα καθημερινής χρήσης (συχνότητα ρυθμίσεων, κόστος αναλώσιμων, ακριβή εργατοώρα εξειδικευμένων μηχανικών). Η ίδια η Ducati εξήγησε με τον καλύτερο τρόπο τους λόγους που δεν έβαλε Desmo στον V4 της Multistrada και όλοι τους έχουν να κάνουν με… τα λεφτά!

Μην ξεχνάμε πως Desmo είχαν μόνο μερικά special μοντέλα της Ducati. Το Desmo έγινε σήμα κατατεθέν της Ducati στα τέλη της δεκαετίας του ’80 επειδή κατασκεύαζε μόνο τον κινητήρα του Pantah για όλα τα μοντέλα της.

Στις μέρες μας, η πλειοψηφία των κατασκευαστών χρησιμοποιεί πνευματικές βαλβίδες για τους κινητήρες της F1 και των MotoGP, καθώς ο αέρας έχει απείρως μικρότερο βάρος και αδράνεια από οποιοδήποτε ελατήριο επαναφοράς. Για τους κινητήρες παραγωγής, η “συμβατική” λύση των ελατηρίων επαναφοράς επαρκεί και με το παραπάνω.