Leó M. Jónsson vélatæknifræðingur

Nýjasta BMW-tækni (2005)

Valvetronic er einkaleyfisvernduð BMW-tækni sem gerir kleift að láta ventla opnast mismunandi mikið eftir því hvað hentar ástandi og aðstæðum. Valvetronic-vélin í BMW þarfnast ekki lengur inngjafarspjalds - en spjaldið hefur löngum verið óumflýjanlegur þröskuldur í inntakskerfi bensínvéla. Inngjöf er rafvirk og stýrir m.a. því hve mikið ventlarnir opnast - innventlarnir veita nákvæmlega því loftmagni inn í brunahólfin sem staða inngjafar krefst.

Helsti ávinningur með Valvetronic-tækninni er aukin sparneytni (um 10%) og mun betra viðbragð vélar við inngjöf án þess að um beina innsprautun í brunahólf sé að ræða. Tæknin gerir einnig kleift að nota bensín af minni gæðum og bensín sem inniheldur brennistein - en vélar með beina innsprautun í brunahólf þurfa brennisteinssnautt bensín. Þessar nýju vélar í BMW eru einnig að því leyti ,,notendavænni" en aðrar hátæknilegar vélar að á þær má nota smurolíu af venjulegri gerð - þær þarfnast ekki syntetískrar hágæða (dýrrar) smurolíu.

Sem dæmi um sparneytni má nefna að BMW 316ti með 115 ha Valvetronic-vél er með hámarkshraða 210 km/klst. en meðaleyðslan í blönduðum akstri er 6,9 lítrar á hundraðið.

Valvetronic-tæknin byggir á annarri BMW-tækni sem nefnist ,,Double VANOS" en það er búnaður sem breytir stöðugt tímun inn- og út-kambása til að skapa vélartog sem best hentar álagi og aðstæðum. VANOS er á inn-kambás en Double VANOS á bæði inn- og út-kambási. VANOS var fyrst notað 1992 í BMW M50.

Stýrða ventlaopnunin Valvetronic er framkvæmd með fleyglaga armi á milli kambs og ventils. Vökvaknúinn búnaður færir arminn fram og aftur eftir boðum frá tölvukerfi sem þannig ræður því hve mikið ventillinn opnar.

Stýrða kambástímunin VANOS er framkvæmd með mekanískri og vökvaknúinni hliðrun sem komið er fyrir á milli kambáshjóls og kabáss.

Skýra má verkun þessara tæknikerfa með samlíkingu við mannslíkamann. Þegar áreynsla er mikil er öndun djúp og bruni mikill en þegar álagið minnkar breytist öndunin og verður styttri og grynnri í samræmi við súrefnisþörf líkamans. Sama hugsunin er að baki Valvetronic og VANOS - öndun vélarinnar er í samræmi við súrefnisþörf/bruna við mismunandi álag. Með því að stilla þessar breytur með þessari nákvæmni nýtist eldsneytið betur og viðbragð vélarinnar verður betra.

,,Single VANOS" stýrir tímun kambáss þannig að á lágum snúningshraða opna innventlar seinna; lausagangur verður jafnari og mýkri. Á miðlungssnúningshraða verður opnun innventlanna mun fyrr, mesta flýting er 12,5° (kambásgráður); tog eykst og hringrás útblásturs myndst í brunahólfum þannig að brunahiti minnkar með minna súrefni sem leiðir til aukinnar sparneytni og minni mengunar. Snúist vélin enn hraðar seinkar opnun innventlanna og hámarksafl myndast. Í þessi tilviki, þegar tímastýring er einungis á einum kambás er um 2 fastákveðinn frávik að ræða á kambástíma á 2 stöðum á snúningshraðasviðinu.

,,Double VANOS" stýrir tímun kambása, ýmist flýtir eða seinkar andi á öllu snúningshraðasviðinu. þannig að 12° seinkun verður á innventlum með aukinni opnun sem nemur 0,9 mm. Betri bruni gefur jafnari og mýkri lausagang. Sérstakar breytur brunastýringar sjá til þess að hvarfakútur hitni sem fyrst eftir kaldræsingu.
,,Double VANOS" eykur afl og tog við lágan snúning, fletur út togkúrfuna og breikkar aflsviðið auk þess sem það eykur afl við meiri snúningshraða.

Sem dæmi er toppur togkúrfunnar hjá BMW-vél með ,,Double VANOS" 450 sm neðar og topp aflkúrfu 200 sm ofar en BMW-vél með ,,Single VANOS" og þar að auki er togkúrfan hagstæðari á bilinu 1500-3800 sm. Annað atriði sem einnig er vert að hafa í huga er að togið fellur ekki eins bratt ofan við toppinn á aflkúrfunni.

Annar kostur ,,Double VANOS" er að vélin þarf ekki sjálfstætt EGR-kerfi til að hagkvæm hringrás hluta afgassins myndist í inntaki og brunahólfi hvers sílindra - stýring ventlatíma og opnunar sér til þess. Stýring hringrásarinnar verður mun nákvæmari þannig að hún er aðlöguð aðstæðum á hverjum tíma - er með mesta móti þegar álag á vélina er minnst en með minnsta móti þegar aukins afls er þörf.

Ný tækni í stýrisbúnaði

,,Active Front Steering" (AFS) er nýjung sem fyrst var beitt í E60 5 og E63 6 seríunum. Kosturinn við mikla niðurgírun stýrisvélar er að stýrið verður létt og auðvelt að beita því t.d. þegar leggja þarf bíl í stæði eða aka á krókóttum vegi á mjög litlum hraða. Ókosturinn er sá að snúa þarf stýrinu marga hringi til að beygja og þegar ekið er á meiri hraða veldur mikil niðurgírun því að lítil tilfinning fæst fyrir veginum - bíllinn hefur tilhneigingu til að rása - stefnufesta er takmörkuð.

Til að ráða bót á þessu er minna niðurgíruð stýrisvél með vökvaaðstoð. Eigi tilfinningin fyrir veginum að haldast má vökvaaðstoðin ekki vera of mikil. Ókosturinn við það fyrirkomulag er að jafnvel með vökvastýri getur verið erfitt að leggja í stæði. Til að ráða bót á því var fundið upp álagsnæmt vökvastýri sem breytir vökvaþrýstingi (vökvaaðstoðinni) með tilliti til aðstæða; stýrið þyngist með auknum hraða en léttist þegar dregið er úr hraða og er léttast í kyrrstöðu. Þótt þessi lausn skapi aukna tilfinningu fyrir veginum skilar breytilegur þrýstingur ekki ,,mekanískri leiðni" upp í stýrishjól eins og lítið niðurgírað stýri gerir á miklum hraða og er æskilegast út frá aksturtæknilegu og öryggissjónarmiði, sérstaklega þegar hraðskreiður bíll á í hlut.

BMW hefur leyst þetta mál með því að búa sama bílinn stýrisvél sem virkar eins og fleiri stýrisvélar með mismunandi niðurgírun; ein fyrir hægan akstur, önnur fyrir akstur á krókóttum vegi, þriðja fyrir hraðari akstur á þjóðvegi, fjórða fyrir akstur á hraðbraut o.s.frv. -svo notað sé líkingamál: Í stað þess að stýra þrýstingi vökvaaðstoðar velur BMW að stýra niðurgírun stýrisvélarinnar og aðlaga niðurgírunina að aðstæðum. Kosturinn er ekki einungis sá að stýrið sé létt þegar það er æskilegt og hæfilega þungt með miðjutregðu til að tryggja rásfestu á meiri hraða - heldur er tilfinningin fyrir veginum eins mikil og æskilegt er og þegar hún kemur sér best.

Í AFS er stýrishjólið ekki í mekanískt tengt stýrisvélinni heldur virkar það á jafnstraums- rafmótor með þrepalausri tyristor-stýringu sem stýrt er af tölvu. Breytan sem stýrir tölvunni er hraði bílsins. Með þessu móti verður snúningshraði stýrishjólsins ekki sá sami og sá hraði sem rafmótorinn snýr stýrisvélinni og hún vísum hjólanna. Með því að stýra hraða rafmótorsins á þennan hátt verður til þrepalaus mismunandi niðurgírun: mikil niðurgírun þegar stýrið þarf að vera létt - minni niðurgírun þegar minna þarf að snúa stýrinu en máli skiptir að tilfinningin fyrir veginum sé merkjanleg. Útkoman er stýri sem alla hefur dreymt um.

 

Til baka