Βαλβίδες: Ο ταχύρυθμος παλμός του κινητήρα κάθε μοτοσυκλέτας

Τι επηρεάζει η διάρκεια και η ανύψωση στις βαλβίδες.
Μεταβλητός χρονισμός βαλβίδων: Ισχύς σε όλο το φάσμα των στροφών.
Η λάθος ρύθμιση μπορεί να έχει καταστροφικές συνέπειες για τον κινητήρα.
Από SOHC σε VVT, οι βαλβίδες επιτρέπουν στον κινητήρα να «αναπνέει».

mototriti Team

Τι επηρεάζει η διάρκεια και η ανύψωση στις βαλβίδες

Έχει μεγάλη σημασία να γνωρίζουμε σαν μοτοσυκλετιστές πως λειτουργούν ορισμένα εξαρτήματα του οχήματός μας αλλά και μεγάλο ενδιαφέρον. Οι βαλβίδες ενός κινητήρα λειτουργούν υπό μία έννοια σαν αυτές της καρδιάς, απλώς τροφοδοτούν με καύσιμο τον κινητήρα, αντί για αίμα στο σώμα. Στην καρδιά, η μιτροειδής και η τριγλώχινα βαλβίδες, επιτρέπουν στο αίμα να περάσει από τους κόλπους στις κοιλίες, ενώ η αορτική και η πνευμονική το ωθούν προς το σώμα και τους πνεύμονες. Αντίστοιχα, στον κινητήρα οι βαλβίδες εισαγωγής επιτρέπουν την είσοδο του μίγματος αέρα-καυσίμου στον κύλινδρο και οι βαλβίδες εξαγωγής απομακρύνουν τα καυσαέρια. Και στις δύο περιπτώσεις, ο συγχρονισμός είναι κρίσιμος: Οι καρδιακές βαλβίδες ακολουθούν τον καρδιακό κύκλο, ενώ οι βαλβίδες του κινητήρα λειτουργούν χάρη στην σύνδεση του εκκεντροφόρου με τον στροφαλοφόρο άξονα. Ο σκοπός τους είναι ο ίδιος: Ομαλή, κατευθυνόμενη ροή που επιτρέπει στο σύστημα, είτε το κυκλοφορικό είτε τον κινητήρα, να λειτουργεί αποδοτικά χωρίς παλινδρόμηση ή απώλειες. Η διάρκεια και η ανύψωση είναι δύο από τις πιο καθοριστικές παραμέτρους στον σχεδιασμό και τη ρύθμιση των βαλβίδων ενός κινητήρα. Η διάρκεια εκφράζει το χρονικό διάστημα (σε μοίρες περιστροφής του στροφαλοφόρου) που η βαλβίδα παραμένει ανοιχτή, ενώ η ανύψωση αφορά το πόσο μακριά από την έδρα της σηκώνεται η βαλβίδα. Μεγαλύτερη διάρκεια επιτρέπει σε περισσότερη ποσότητα μίγματος αέρα-καυσίμου να εισέλθει στον θάλαμο καύσης στις υψηλές στροφές, αυξάνοντας την απόδοση μέχρι την μέγιστη ισχύ, αλλά μπορεί να μειώσει τη ροπή στις χαμηλές στροφές και να προκαλέσει αστάθεια στο ρελαντί. Από την άλλη, μικρότερη διάρκεια ευνοεί την άμεση απόκριση και την ομαλή λειτουργία σε χαμηλότερα φορτία, αλλά περιορίζει τη μέγιστη ροή αέρα σε υψηλές στροφές.


Δεκαεξαβάλβιδος τετρακύλινδρος εν σειρά κινητήρας με 2 επικεφαλής εκκεντροφόρους, επιλογή ιδανική για Sport μοτοσυκλέτες και η πιο διαδεδομένη στον χώρο του αυτοκινήτου. 

Η ανύψωση λειτουργεί με παρόμοια λογική: Όσο μεγαλύτερη είναι, τόσο περισσότερος αέρας περνά σε κάθε κύκλο καύσης, βελτιώνοντας την πλήρωση του θαλάμου, αλλά απαιτώντας ισχυρότερα ελατήρια βαλβίδων και πιο ανθεκτικά υλικά για να αντέξουν τις καταπονήσεις. Σε υψηλόστροφους κινητήρες, όπως των supersport μοτοσυκλετών που ξεπερνούν τις 14.000σαλ, η υψηλή ανύψωση είναι σχεδόν απαραίτητη, αλλά συνοδεύεται από αυξημένη φθορά και ανάγκη για πιο τακτική συντήρηση.

Μεταβλητός χρονισμός βαλβίδων: Ισχύς σε όλο το φάσμα των στροφών

Η παραδοσιακή ρύθμιση βαλβίδων είναι ένας συμβιβασμός ανάμεσα στη ροπή χαμηλά και τη δύναμη ψηλά. Τα τελευταία χρόνια, οι κατασκευαστές εισάγουν ολοένα και πιο εξελιγμένα συστήματα μεταβλητού χρονισμού βαλβίδων (Variable Valve Timing), όπως τα VVA της Yamaha, το ShiftCam της BMW και φυσικά το VTEC της Honda CB400 Super Four από το 1999. Αυτά τα συστήματα επιτρέπουν την προσαρμογή της διάρκειας (σε ορισμένες περιπτώσεις της ανύψωσης), ανάλογα με τις στροφές και το φορτίο του κινητήρα. Στις χαμηλές στροφές, ο χρονισμός παραμένει πιο συντηρητικός, ώστε να εξασφαλίζεται ομαλή λειτουργία, οικονομία καυσίμου και περιορισμός εκπομπών. Όταν οι στροφές ανεβαίνουν, το σύστημα αλλάζει προφίλ εκκεντροφόρων ή μεταβάλει τη θέση τους, προσφέροντας μεγαλύτερη διάρκεια και ανύψωση, αυξάνοντας την πλήρωση του θαλάμου καύσης και κατά συνέπεια την ισχύ. Το αποτέλεσμα είναι ένας κινητήρας που συνδυάζει ελαστικότητα για την πόλη και επιθετικότητα για την πίστα, ουσιαστικά δύο κινητήρες σε έναν.

Η λάθος ρύθμιση μπορεί να έχει καταστροφικές συνέπειες για τον κινητήρα

Η ρύθμιση της διάρκειας, της ανύψωσης και του χρονισμού των βαλβίδων δεν είναι απλή υπόθεση. Υπερβολική διάρκεια μπορεί να οδηγήσει σε φαινόμενα "valve float", όπου τα ελατήρια δεν προλαβαίνουν να κλείσουν πλήρως τις βαλβίδες, προκαλώντας απώλεια συμπίεσης, αστάθεια και πιθανές συγκρούσεις βαλβίδας-εμβόλου. Αντίστοιχα, υπερβολική ανύψωση χωρίς την κατάλληλη ενίσχυση στα υλικά μπορεί να επιφέρει πρόωρη φθορά ή ακόμα και θραύση. Επιπλέον, η λανθασμένη ρύθμιση του χρονισμού μπορεί να οδηγήσει σε κακή πλήρωση ή ανεπαρκή εκκένωση καυσαερίων, μειώνοντας την απόδοση, αυξάνοντας την κατανάλωση καυσίμου και επιβαρύνοντας το σύστημα εξαγωγής. Η υπερβολική επικάλυψη (overlap, όταν είναι ανοιχτές όλες οι βαλβίδες) μεταξύ εισαγωγής και εξαγωγής μπορεί να βελτιώσει μεν τον καθαρισμό του θαλάμου σε υψηλές στροφές, αλλά σε χαμηλά φορτία να προκαλέσει ασταθές ρελαντί και υψηλές εκπομπές.


Οι βαλβίδες εισαγωγής έχουν κατά κανόνα μεγαλύτερο εμβαδόν από αυτές της εξαγωγής, καθώς το μίγμα αέρα και καυσίμου έχει μεγαλύτερη πυκνότητα και πρέπει να εισέλθει ολόκληρο στον θάλαμο καύσης ώστε να επιτευχθεί πλήρης καύση. Από την άλλη λόγω της υψηλής θερμοκρασίας και της χαμηλής πυκνότητας των καυσαερίων, απομακρύνονται πιο εύκολα από τον κύλινδρο, ενώ δέχονται και πίεση από την κίνηση του πιστονιού. 

Από SOHC σε VVT, οι βαλβίδες επιτρέπουν στον κινητήρα να «αναπνέει»

Οι περισσότερες σύγχρονες μοτοσυκλέτες, χρησιμοποιούν διάταξη εκκεντροφόρων OHC (Overhead Camshaft), είτε μονό (SOHC) είτε διπλό (DOHC), με τις βαλβίδες να ενεργοποιούνται απευθείας ή με κοκοράκια. Οι εξελίξεις στα υλικά, όπως τιτάνιο για χαμηλότερη αδράνεια ή κοίλες βαλβίδες με νάτριο για καλύτερη απαγωγή θερμότητας, επιτρέπουν στους κινητήρες να φτάνουν υψηλότερες στροφές χωρίς να θυσιάζουν την αξιοπιστία. Η έλευση των συστημάτων VVT σηματοδότησε μια νέα εποχή. Με τεχνολογίες που προσαρμόζουν τον χρονισμό ή την ανύψωση δυναμικά, οι κατασκευαστές κατάφεραν να γεφυρώσουν το χάσμα ανάμεσα σε καθημερινή χρηστικότητα και σπορ επιδόσεις. Οι βαλβίδες είναι οι «πύλες αναπνοής» του κινητήρα. Καθορίζουν πώς γεμίζει και πώς αδειάζει ο θάλαμος καύσης, επηρεάζοντας τα πάντα˙ επιδόσεις, κατανάλωση, ισχύ και αίσθηση στο γκάζι. Έτσι, κατανοώντας τον τρόπο λειτουργίας των βαλβίδων θα καταλάβει και ο μέσος αναβάτης την σημαντικότητα των διαστημάτων συντήρησης, αλλά και τις συνέπειες που μπορεί να έχει μία αλλαγή των εργοστασιακών ρυθμίσεων. Με τον κόσμο της μηχανοκίνησης να ψάχνει όλο και υψηλότερες αποδόσεις μειώνοντας ταυτόχρονα τις εκπομπές ρύπων, οι βαλβίδες παραμένουν το κέντρο «αναπνοής» του κινητήρα - ένας ταχύρυθμος παλμός που συγχρονίζεται χιλιάδες φορές το λεπτό για να σου προσφέρει στιγμές απόλαυσης στο δρόμο, το βουνό ή την πίστα.