Τα συστήματα πνευματικών βαλβίδων εμφανίστηκαν αρχικά στην Formula 1 από την Renault και αποτέλεσαν το μέλλον στην τεχνολογία των ατμοσφαιρικών κινητήρων, σε ότι αφορά τις επιδόσεις. Στη μοτοσυκλέτα και πιο συγκεκριμένα στην κατηγορία των τετράχρονων πρωτότυπων οι πνευματικές κεφαλές άργησαν, σχετικά, να κάνουν την εμφάνισή τους και κρυφά-κρυφά ο ένας μετά τον άλλον (κατασκευαστής) εφάρμοζε τη συγκεκριμένη τεχνολογία για να επιτύχει τον σκοπό του που δεν είναι άλλος από την βελτίωση των επιδόσεων. Ποια είναι όμως τα οφέλη πίσω από τη χρήση ενός πνευματικού συστήματος βαλβίδων;

Το βασικό προτέρημα του συγκεκριμένου συστήματος δεν είναι άλλο από το ότι επιτρέπει στον στρόφαλο να περιστρέφεται πέρα από το φάσμα των 16,000 σ.α.λ. με ασφάλεια. Στην ουσία οι πνευματικές βαλβίδες είναι η «πόρτα ασφαλείας» για την βελτίωση των επιδόσεων, όπως έκαναν στο παρελθόν οι βαλβίδες τιτανίου και τα αντίστοιχα ελατήρια. Μόνο που το τιτάνιο είναι ένα περίεργο μέταλλο, ελαφρύ μεν αλλά εύθραυστο. Όταν λοιπόν το 2007-2008 οι κατασκευαστές έψαχναν για περισσότερη ισχύ και διάρκεια αυτής, στο άνω φάσμα των στροφών, στράφηκαν προς την τεχνολογία που είχαν ήδη χρησιμοποιήσει οι κατασκευαστές της F1.

Ποιός είναι όμως ο βασικότερος λόγος που ανάγκασε τους κατασκευαστές μοτοσυκλετών να υιοθετήσουν αυτή την τεχνολογία; Το κύριο μειονέκτημα του συμβατικού συστήματος βαλβίδων δεν είναι άλλο από την ανάγκη για επαναφορά της ανοιχτής βαλβίδας πίσω στην έδρα της στις υψηλές σ.α.λ., πριν αυτή έρθει σε επαφή με τον ταχύτατο έμβολο που επιστρέφει στο άνω νεκρό σημείο. Όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται ο στρόφαλος και κατά συνέπεια οι εκκεντροφόροι τόσο πιο δύσκολη γίνεται η επαναφορά της βαλβίδας στην αρχική της θέση. Όσο πιο σκληρά ελατήρια χρησιμοποιεί κανείς τόσο μεγαλύτερες τριβές ασκούνται στο εσωτερικό του κινητήρα. Και όταν οι σ.α.λ. ξεπερνούν τις 16,000 τότε κανένα ελατήριο δεν μπορεί να επαναφέρει σωστά την βαλβίδα πίσω, με αποτέλεσμα να επέλθει η μοιραία σύγκρουση μεταξύ ανερχόμενου εμβόλου και καθυστερημένης βαλβίδας.

Σε μία πνευματική κεφαλή στην ουσία απουσιάζουν τα ελατήρια των βαλβίδων που έχουν αντικατασταθεί από ένα μικρό κύλινδρο που περιέχει πεπιεσμένο (περίπου στα 100psi) αέρα, συνήθως άζωτο, μιας και είναι λιγότερο ευαίσθητο στην θερμοκρασία από το οξυγόνο. Ο κύλινδρος με τον πεπιεσμένο αέρα επιστρέφει τη βαλβίδα στην αρχική της θέση πολύ πιο γρήγορα από το συμβατικό ελατήριο και με μεγαλύτερη ασφάλεια. Οι πίεση διατηρείται σταθερή στους κυλίνδρους των βαλβίδων, των οποίων η πλήρωση γίνεται με το άζωτο μέσω μίας βαλβίδας και ενός ξεχωριστού ρεζερβουάρ που βρίσκεται τοποθετημένο πίσω από την κεφαλή.   

Στο σύνολο το πνευματικό σύστημα βαλβίδων είναι απλό και λειτουργικό, ωστόσο κάποιοι από τους κατασκευαστές αρχικά χρησιμοποίησαν ένα σύστημα κάποιας εξειδικευμένης εταιρείας στο χώρο αυτό και στη συνέχεια ανάπτυξαν το δικό τους μοντέλο. Τουλάχιστον αυτή τη μέθοδο ακολούθησε η Kawasaki, η Yamaha και η Honda. Σημειωτέον δε ότι η τεχνολογία των πνευματικών κεφαλών είχε σαν αποτέλεσμα την περεταίρω εξέλιξη των υλικών και των στοιχείων που χρησιμοποιούνται για την σχεδίαση του στροφάλου, των ρουλεμάν και των εμβόλων, τα οποία με τη σειρά τους συντέλεσαν στη μείωση των εσωτερικών τριβών του κινητήρα.

Βέβαια έχει αποδειχτεί επανειλημμένα ότι το βασικό τους μειονέκτημα δεν είναι άλλο από την διαρροή αερίου. Κατά αυτό τον τρόπο απαιτείται συχνή επίβλεψη στην πίεση του εξωτερικού ρεζερβουάρ, κάτι που τηρείται επιμελώς κάθε φορά που έρχεται η μοτοσυκλέτα στο pit box.

Ωστόσο η τεχνολογία συνεχίζει να κάνει άλματα και φήμες μιλούν για την εξέλιξη ενός νέου συστήματος βαλβίδων, το υδραυλικό, που παίρνει λεπτομερείς εντολές από μία high tech ECU. Που σημαίνει ότι η ρύθμισή του γίνεται με ακρίβεια και με βάση πολλά δεδομένα. Απ’ όσο γνωρίζουμε δεν έχει εφαρμοστεί προς το παρόν από κανένα κατασκευαστή στις πρωτότυπες εργοστασιακές. 

Κείμενο: Βασίλης Μωραΐτης