Παρασκευή, 21 Σεπτεμβρίου 2018 16:54

Αφιέρωμα – Συστήματα μεταβλητoύ χρονισμού και βυθίσματος βαλβίδων

Μια αναδρομή από το V-Tec ως το ShiftCam

Από τη στιγμή που ο μηχανικός κινητήρων εσωτερικής καύσης άρχισε να πειραματίζεται με εκκεντροφόρους διαφορετικών προφίλ, κάποιος συνάδελφός του αναμφίβολα αναρωτήθηκε πώς θα μπορούσε να φτιάξει έναν εκκεντροφόρο που να προσαρμόζεται σε διαφορετικές συνθήκες.

Όπως γίνεται συνήθως, οι τεχνολογίες στον κόσμο της μετακίνησης ξεκινούν από τα αυτοκίνητα πριν περάσουν και στις μοτοσυκλέτες. Όπως τα δισκόφρενα, το ABS και ο ψεκασμός, έτσι και τα πάσης φύσεως συστήματα μεταβλητών βαλβίδων δοκιμάστηκαν εκτενώς στα αυτοκίνητα και κάποια στιγμή βρήκαν τον δρόμο τους στις μοτοσυκλέτες.

Παρότι υπήρξαν μελέτες για μεταβλητά συστήματα βαλβίδων ήδη από τη δεκαετία του 1920 στα αυτοκίνητα, έπρεπε να φτάσουμε στη δεκαετία του ’80 για να δούμε τέτοιες τεχνολογίες σε μαζική παραγωγή.

Στον χώρο της μοτοσυκλέτα λοιπόν, το πρώτο τέτοιο σύστημα που θυμόμαστε μας πάει πίσω στις αρχές των ’80ς και στο Honda CB400F.

Honda V-Tec

Η Honda είχε αρχίσει να δουλεύει πάνω σε τέτοια συστήματα από νωρίς και παρουσίασε την πρώτη έκδοση παραγωγής για μοτοσυκλέτα το 1983. Το σύστημα ονομαζόταν REV και πρωτομπήκε στο CB400F εκείνης της χρονιάς, αλλά περιορίστηκε κατ’ αποκλειστικότητα στην Ιαπωνική αγορά.

Honda CB400 REV 1983
Honda CB400F (1983)

Επρόκειτο για έναν πρόγονο του V-Tec που αρχικά σχεδιάστηκε και εξελίχθηκε στα αυτοκίνητα. Η βασική του ιδέα ήταν ένα μεγαλύτερο έκκεντρο στον εκκεντροφόρο εισαγωγής που να βρίσκεται ανάμεσα στα δύο έκκεντρα που ενεργούν πάνω στα κοκοράκια. Το μεγαλύτερο αμύγδαλο βρισκόταν στη μέση και πίεζε ένα δικό του κοκοράκι, το οποίο όμως δεν κινούσε καμιά βαλβίδα.

Στις υψηλές στροφές ένας υδραυλικός μηχανισμός έσπρωχνε έναν μικρό πείρο οριζόντια, δένοντας το μεσαίο κοκοράκι με τα δύο ενεργά δίπλα του, οπότε όλα συμπεριφέρονταν τώρα ως ένα, οδηγούμενο πλέον από το μεγάλο αμύγδαλο. Αυτή η βαλβίδα έχει τώρα άλλο βύθισμα και χρονισμό, προσαρμοσμένο στις υψηλότερες στροφές του κινητήρα.

Στις μοτοσυκλέτες το σύστημα τροποποιήθηκε λιγάκι, καθώς εφαρμόστηκε σε τετραβάλβιδες κεφαλές ουσιαστικά απομονώνοντας τη μια από τις δύο βαλβίδες του. Αντί δηλαδή να αλλάξει έκκεντρο, όπως στα αυτοκίνητα, εδώ λειτουργεί η μια βαλβίδα (ως διβάλβιδο) και από ένα όριο στροφών και πάνω ο πείρος σπρώχνεται από υδραυλικό ή ηλεκτρονικό μηχανισμό και μπλοκάρει και τη δεύτερη βαλβίδα μαζί με την πρώτη, ανοίγοντας τώρα και τις δύο. Πλέον ο κινητήρας έχει ξαναγίνει τετραβάλβιδος.

Πρόκειται για μια διάταξη που σε αυτή τη μορφή της παρουσιάζει δύο βασικές διαφορές από το αυτοκινητάδικο V-Tec: εδώ δεν έχουμε μεταβλητό βύθισμα, αφού πάντα είναι το ίδιο έκκεντρο που οδηγεί τη βαλβίδα και, επιπλέον, το σύστημα εφαρμόζεται και στις βαλβίδες εισαγωγής και εξαγωγής.

Αυτή η παραλλαγή ονομάστηκε Hyper V-Tec και έγινε γνωστή από το CB400 Super Four του 1999, όπου ντεμπουτάρησε. Το 2002 πέρασε στην πιο φημισμένη του εφαρμογή, στο VFR800.

Honda VFR800 VTec
VFR800 V-Tec

Kawasaki VVT

Το σύστημα της Kawasaki εμφανίστηκε το 2007 στην παραγωγή με το 1400GTR, γνωστό και ως  Concours 14 σε κάποιες αγορές (Η.Π.Α., Αυστραλία κ.ά.). Πρόκειται για μια καθαρά τουριστική μοτοσυκλέτα που είναι ακόμη στην παραγωγή και πωλείται και στην Ελλάδα.

Kawasaki 1400 GTR 2017

Το σύστημα VVT της Kawasaki προέρχεται από τη Mitsubishi και μοιάζει πολύ στη λειτουργική του θεώρηση με το VVTi της Toyota.

Η κεντρική ιδέα συνίσταται στην ικανότητα του εκκεντροφόρου να περιστραφεί λίγο ως προς τον στρόφαλο, οπότε αλλάζει η γωνία του έκκεντρου προς τη βαλβίδα και έτσι οι χρονισμός της. Αυτό επιτυγχάνεται με ένα ειδικό μηχανισμό στο γρανάζι του εκκεντροφόρου, το οποίο εξωτερικά είναι σταθερό όπως το ξέρουμε, αλλά στο εσωτερικό του περιέχει ένα κινητό τμήμα, πάνω στο οποίο είναι στερεωμένος ο κεντρικός άξονας του εκκεντροφόρου.

kawasaki vvt

Ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα, ένας μηχανισμός με πίεση λαδιού περιστρέφει το εσωτερικό γρανάζι κατά λίγες μοίρες και μαζί του αλλάζει η γωνία με την οποία τα έκκεντρα βρίσκουν τις βαλβίδες.

Η Kawasaki χρησιμοποιεί αυτό το σύστημα μόνο στον εκκεντροφόρο εισαγωγής, πρωτίστως για να γεμίσει τις μεσαίες στροφές του κινητήρα με περισσότερη ροπή, προσαρμόζοντας καλύτερα τον τρόπο που εισάγεται το καύσιμο μείγμα στον θάλαμο καύσης.

Ducati DVT

Το σύστημα της Ducati  παρουσιάστηκε το 2015 και φορέθηκε στον κινητήρα-ναυαρχίδα της, τον Testastretta των 1,200 cc.

Ducati DVT 2

Ουσιαστικά πρόκειται για ένα σύστημα ανάλογης φιλοσοφίας και λειτουργίας με αυτό της Kawasaki, δηλαδή χρησιμοποιεί ένα περιστρεφόμενο εσωτερικό γρανάζι μέσα στο γρανάζι που κινεί τον εκκεντροφόρο.

Το εσωτερικό γρανάζι αλλάζει τη γωνία του εκκεντροφόρου ελεγχόμενο από ψεκαστήρες λαδιού, οι οποίοι καθοδηγούνται από την κεντρική μονάδα της μοτοσυκλέτας, έτσι μπορούν ανά πάσα στιγμή να αλλάξουν τη γωνία του εκκεντροφόρου – άρα και τη γωνία με την οποία τα αμύγδαλα θα βρουν τις βαλβίδες.

Οι Ιταλοί το εφαρμόζουν και στους δύο εκκεντροφόρους κάθε κυλίνδρου, εισαγωγής και εξαγωγής.

Ducati DVT 1

Suzuki SR-VVT

Η Suzuki δεν είναι νέα στα συστήματα μεταβλητών βαλβίδων, καθώς ήδη από το 1991 διέθετε το GSF400V Bandit με την κόκκινη κεφαλή που στα πλάγια ανέγραφε RC.

Εκείνο το σύστημα ήταν μια παραλλαγή της βασικής φιλοσοφίας του αυτοκινητάδικου V-Tec, μόνο που εδώ δεν είχαμε διαφορετικό έκκεντρο στον εκκεντροφόρο άξονα, μα έναν μηχανισμό με ηλεκτρικό πείρο που άλλαζε θέση στο κοκοράκι. Έτσι το ίδιο αμύγδαλο στον εκκεντροφόρο πίεζε αλλιώς τη βαλβίδα του, αφού το ενδιάμεσο μπράτσο (κοκοράκι) βρισκόταν πλέον σε άλλη θέση, πιέζοντας τη βαλβίδα βαθύτερα.

Suzuki GSF400V Bandit 91 Limited

Πέρασαν κάμποσα χρόνια πριν η Suzuki επιστρέψει στο θέμα, αυτή τη φορά με ένα νέο σύστημα που ονομάστηκε SR-VVT και ντεμπουτάρησε στο GSX-R1000 του 2017.

Εδώ έχουμε μια απλούστατη διάταξη, όπου πάνω στο γρανάζι του εκκεντροφόρου υπάρχουν λούκια σε ακτινική διάταξη με κάπως λοξή πορεία. Μέσα σε αυτά βρίσκονται ατσάλινα σφαιρίδια, τα οποία φυγοκεντρίζονται από ένα όριο περιστροφής και πάνω και μετακινούνται από τις μέσα θέσεις προς την περίμετρο του γραναζιού.

suzuki sr vvt 1

Επιλέγοντας κατάλληλα τη μάζα των σφαιριδίων, όταν αυτά φτάσουν στην πιο έξω θέση τους επιδρούν με το βάρος τους και περιστρέφουν λίγο το γρανάζι του εκκεντροφόρου, άρα και τη θέση του ίδιου του άξονα. Πλέον τα έκκεντρά του βρίσκουν τις βαλβίδες υπό διαφορετική γωνία.

suzuki sr vvt 2

Το σύστημα αυτό είναι εξαιρετικά απλό, δεν προσθέτει επιπλέον μηχανισμούς (όπως τα κυκλώματα λαδιού των υπολοίπων μηχανισμών που είδαμε) και θεωρητικά αλλάζει τον χρονισμό των βαλβίδων με ένα απλό φυγοκεντρικό σύστημα. Στα πλεονεκτήματά του να προσθέσουμε πως δεν έχει και τίποτε που απαιτεί συντήρηση ή που να μπορεί να χαλάσει.

Yamaha VVA

Είναι το μόνο σύστημα μεταβλητών βαλβίδων που δεν αφορά μεγάλη μοτοσυκλέτα, μα ένα μικρό σκούτερ. Μιλάμε για το NMax της Yamaha, το οποίο μας έρχεται εξοπλισμένο με κινητήρα τεχνολογίας Blue Core, μέρος της οποίας είναι και το σύστημα VVA.

Σημαίνει Variable Valve Actuation (Μεταβλητή Ενεργοποίηση Βαλβίδων) και πρακτικά μοιάζει με το V-Tec της Honda στην βασική του λειτουργική φιλοσοφία. Έχουμε δηλαδή δύο έκκεντρα διαφορετικού βυθίσματος για την ίδια βαλβίδα, εκ των οποίων το ένα σπρώχνει ένα κοκοράκι που δεν οδηγεί πουθενά.

Όταν ένας πείρος συνδέσει τα δύο κοκοράκια μεταξύ τους, τότε το βύθισμα της βαλβίδας θα είναι ίσο με αυτό του μεγαλύτερου έκκεντρου, οπότε το μόνο που έχει να κάνει η Yamaha είναι να ρυθμίσει πότε θα επεμβαίνει ο πείρος για να περάσει τον κινητήρα από τη μια φάση λειτουργίας στην άλλη.

Yamaha NMax 155 vvt

BMW ShiftCam

Την περίπτωση της BMW που παρουσίασε το νέο αυτό σύστημα στα R 1250 GS και RT το έχουμε ήδη μελετήσει σε αρκετό βάθος ώστε να μη χρειάζεται να πούμε και πολλά εδώ.

BMW shiftcam

Ας θυμηθούμε πως πρόκειται για ένα καινοτόμο κιτ που αφορά μόνο τις βαλβίδες εισαγωγής, στο οποίο ο εκκεντροφόρος μπορεί να ολισθαίνει οριζόντια μεταξύ δύο θέσεων, φέρνοντας έτσι πάνω από τη βαλβίδα διαφορετικό έκκεντρο ανάλογα με τις εκάστοτε συνθήκες.

Είναι ένα σύστημα που μεταβάλλει τόσο το βύθισμα των βαλβίδων, όσο και τον χρονισμό τους, με όλο το παιχνίδι να ανατίθεται στην ηλεκτρονική διαχείριση του κινητήρα, η οποία καθορίζει την κίνηση του εκκεντροφόρου μέσω ενός μικρού ηλεκτρικού μοτέρ.

Φωτογραφίες

Σπύρος Τσαντήλας

Λίγο μετά το τέλος των σπουδών του στο Τμήμα Φυσικής του Εθνικού Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών και τους απαραίτητους 18 μήνες στρατιωτικής θητείας, πρωτομπήκε στον χώρο από το περιοδικό ΜΟΤΟ στις αρχές του 2000.

Συνέχισε περνώντας από σχεδόν όλα τα περιοδικά του χώρου, 2Τροχοί, 0300, Moto Τρίτη – ξέφυγε το Powerbikes που δεν το πρόλαβε πριν κλείσει. Από το 2008 άφησε πίσω το χαρτί για την αμιγώς διαδικτυακή απόπειρα του πρωτοποριακού eBike και έκτοτε συνεχίζει να συνεργάζεται με ηλεκτρονικά μέσα τόσο εσωτερικού όσο και εξωτερικού.

Σπύρος Τσαντήλας Γράφτηκε από τον
Τελευταία τροποποίηση στις Παρασκευή, 21 Σεπτεμβρίου 2018 16:55

ΕΠΙΛΟΓΕΣ

ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ ΝΕΑ

ΑΚΟΛΟΥΘΗΣΤΕ ΜΑΣ
ΑΜΕΣΗ ΕΝΗΜΕΡΩΣΗ ΓΙΑ ΤΑ ΝΕΑ ΤΩΝ ΔΥΟ ΤΡΟΧΩΝ ΚΑΙ ΟΧΙ ΜΟΝΟ
  • twitter
  • facebook icon
  • instagram
  • youtube