DISTRIBUIE VARIABIL-SISTEMUL VALVETRONIC

Sistemul Valvetronic ce echipeaz noile motoare cu patru cilindri a firmei BMW a aprut pe pia n luna iunie a anului 2001, o dat cu lansarea modelului 316ti Compact. Caracteristica notabil a motorului, sistemul Valvetronic, face din aceasta primul motor din lume fara obturator, funcia sa fiind inlocuit de ridicarea variabil a supapelor de admisie.Aceast inovaie reprezint un salt n istoria motoarelor cu ardere intern, comparabil, ca semnificaie, cu trecerea de la carburator la sistemul de injecie , de la managementul mecanic al motorului , la cel electronic.Avantajul const in reducerea semnificativ a consumului de combustibil,combinat cu o scdere a emisiilor poluante, precum si un rspuns mai bun al motorului. Pan acum, procesul de control al distribuiei gazelor unui motor cu aprindere comandat a fost un compromis intre putere i cuplu,pe de o parte, i consum de combustibil, emisii i confort, pe de alt parte.Comanda variabil a supapelor a culminat cu sistemul Vanos, produs de BMW, ca cea mai sofisticat tehnologie de acest tip, care reduce compromisul la minimum, dar nu poate furniza o soluie complet i multilateral. Aceasta deoarece clapeta obturatoatre (clapeta de aer) face imposibila reducerea consumului peste o anumit limit, pentru ca se obstrucioneaz admisia liber a aerului n motor, pentru o gam larg de regimuri de funcionare. Pentru a recapitula acest aspect, amintim c obturatorul controleaz sarcina motorului. Fr obturator, motorul ar funciona la sarcin maxim. Atunci cnd clapeta de aer nu este complet deschis, se produce o scdere de putere

i o cretere de consum, datorat rezistenei gazodinamice introduse de obturator. Dei Vanos este capabil sa regleze momentele de deschidere i nchidere ale supapelor, aceasta opiune de control a motorului are unele limite.

Fig. 1. Schema de principiu al sitemului Valvetronic Specialitii de la BMW au reuit s obin efectul produs de obturator prin nlocuirea acestuia cu un sistem de ridicare variabil a supapei de admisie, crend astfel primul sistem de distribuie variabil total, utilizabil la un automobil de serie. Denumit Valvetronic, sistemul are la baz distribuia variabil Vanos, care se bucur deja de succes pe pia. Acum, sistemul adiional de ridicare variabil a supapei de admisie ajusteaz aciunea efectiv a camei i, n consecin, aria orificiului oferit de supapa de admisie i durata de deschidere, funcie de cerinele specificate implicate. Reducerea consumului de combustibil, realizat de conceptul de control al sarcinii fr obturator, este de aproixmativ 10%, conform ciclului

EU, i de cel puin 10%, n condiii normale de conducere.Economia crete cu atat mai mult cu cat oferul utilizeaza motorul la sarcini i turaii reduse. Potenialul oderit de Valvetronic este mult mai mare dect la alte sisteme de distribuie variabil. FUNCIONAREA VALVETRONIC n principiu, Valvetronic este format din urmtoarele componente: arborele de distribuie al supapelor de admisie, opt prghii intermediare i un arbore excentric. Acest modul preasamblat este plasat n chiulas. Graie Valvetronic, arborele de distribuie nu acioneaza direct asupra culbutorilor, ci prin intermediul unei prghii intermediare. Spre deosebire de culbutori, care sunt poziionai orizontal sub arborele de distribuie, prghiile intermediare sunt aezate vertical, lng arborele de distribuie. Ele sunt prevzute, n partea de mijloc, cu o rol care urmrete profilul camei. Partea de jos a acestora se sprijin pe rola culbutorului, iar cea de sus pe un arbore excentric, tot prin intermediul unei role.

Fig. 2. Succesiunea etapelor de concepere a sistemului Cnd arborele de distribuie se rotete, prghia intermediar se mic asemeni unui pendul. Pentru a converti aceast micare orizontal ntr-una

vertical, prghia are un contur cu o form complex, comparabil, la prima vedere, cu un bumerang; jumtatea liniei de contur se mic paralel cu colbutorul, cealalt jumatate este sub un mic unghi. Numai cnd partea nclinat a conturului acioneaz asupra rolei culburatorului, apsandu-l n jos n timpul procesului, supapa de admisie se deschide. Datorit raportului de transmisie a parghiei, numai jumtate din conturul ntregului bumerang este sesizat de ctre culbutor. Punctul de nceput i cel de sfarit al acestei jumti este determinat de punctul de pivotare al prghiei. Aici intr n rol arborele excentric, comandat de un electromotor.

Fig. 3. Electromotorul de actionare a sectorului dinat Atunci cnd preseaz pe rola superioar a prghiei intermediare spre arborele de distribuie, punctul de pivotare i, corespunztor, zona efectiv a conturului bumerangului se schimb n consecin. Aceasta nseamn c nalimea de ridicare a supapei de admisie poate varia ntre poziia nchis (doar teoretic) i poziia de deschidere maxim, acesta fiind principiul de baza al sistemului Valvetronic. nalimea de ridicare a supapei variaz ntre 0 i 9,7 mm. Motorul electric care regleaz arborele excentric, prin intermediul unui angrenaj melcat, are nevoie de doar 300 de milisecunde pentru a se mica de la

pozoia de ridicare minum la cea maxim. n plus, exist i posibilitatea sistemului Vanos, de a roti arborii de distribuie ai supapelor de admisie i ai celor de evacuare ntr-un interval de regaj de 60 de grade RAC.

Fig. 4. Cursa supapei Pentru realizarea reglajelor sunt necesare sisteme de control extrem de puternice. De aceea, Valvetronic are propriul su computer, conectat cu unitatea central a motorului, ambele nsumnd o capacitate de 1,6 Mb. Toate prile n micare ale sistemului de comand a supapelor sunt optimizate pentru a se reduce masa total la 82 grame pentru fiecare supap, stabilind, n acelai timp, un record n materie de friciune, prin utilizarea rolelor. Valvetronic nu operez numai cu precizia unui ceasornic, ci este fabricat i cu aceast precizie. Prghiile intermediare sunt turnate printr-un proces special i apoi prelucrate cu o pricizie ntlnit pn acum doar n fabricarea sistemelor de injecie ale motoarelor diesel. Astfel, forma particular a prghiei- conturul bumerangului- este finisat cu o precizie de 8 miimi de milimetru.

AVANTAJE DECISIVE Un alt avantaj al Valvetronic este ca ofer un consum de combustibil comparabil cu cel obinut de motoarele pe benzin cu injecie direct, dar fr compromisuri n termeni de emisie. Din acest motiv nu reclam tehnologia de management a emisiilor poluante, ca motoarele cu injecie direct. Un alt avantaj este ca motorul cu Valvetronic nu necesit combustibil fr sulf, ca motoarele cu injecie direct, i atinge nivele nalte de economicitate, utiliznd toata gama de cifre octanice existent. n afar de aceste remarcabile beneficii n termeni de economie de combustibil, conceptul Valvetronic ofer i alte avantaje: -pornire excelent la rece ; -mers linitit al motorului ; -un rspuns direct i spontan niciodat atins pan n prezent. Aceste beneficii sunt atribute ale caracteristicilor fundamentale ale noii tehnologii BMW: la sarcini pariale, motorul Valvetronic lucreaz cu ridicri ale supapei de admisie relativ mici, de aproximativ 0,5-2 mm. Cnd ridicarea supapei este att de mic, combustibilul intr n camera de ardere printr-un orificiu ngust, permind (numai datorit viteyei de curgere) ca amestecul aer / combustibil s se atomizeze n mod ideal, chiar i n cazul motorului rece. Pulverizarea fin a combustibilului este, de asemenea, condiia necesara pentru o aprindere i o ardere rapida i eficace. n plus exist i avantajul mersului linitit la sarcini pariale, deoarece supapele de mic uor n aceste condiii. nc un avantaj este spontaneitatea cu care raspunde motorul cnd oferul apas acceleraia. Aceasta se datoreaz faptului c managementul sarcinii motorului se realizeaz chiar la nivelul camerei de ardere,

eliminndu-se ntrzierea ntre momentul apasrii acceleraiei i rspunsul motorului.

Fig. 5. Diagrama de moment Noul motor de patru cilindri produs de BMW impune un standard i pantru comportamentul la sarcin total, furniznd astfel performane dinamice i caracteristici neatinse pn n prezent. Astfel, puterea motorului de 1.81, care va echipa modelul 316ti, este de 85 kW la 5500 rpm, iar cuplul este de 175Nm la 3750 rpm. Cel puin 90% din valoarea cuplului este disponibil ntr-un interval de turaii de 3000 rpm. MOTOR N NTREGIME NOU Nu numai chiulasa, dar i ntregul motor are un design total nou, avnd o gam larg de caracteristici speciale , n scopul reducerii consumului i creterii fiabilitii. Blocul motorului este fabricat din aluminiu , prin turnare sub presiune,ceea ce permite o reducere a grosimii pereilor i o scadere a masei.

ntre carter i baia de ulei exist un cadru care conine cei doi arboride echilibrare, precum i pompa de ulei, amplasat dedesubt. Aceasta configuraie face ca ntregul mecanism motor s fie compact i stabil, reducnd astfel transmiterea vibraiilor ctre alte componente. Toate reperele auxiliare sunt fixate direct pe blocul motor, prin intermediul uruburilor,fr s mai fie necesare suporturi. Depresiunea necesar funcionrii servofrnei, furnizat de obturator la motoarele convenionale, este generet, n acest caz, de o pomp de vacuum, dispus la captul axei cu came a supapelor de evacuare. Motorul este totui prevzut cu un tip de obturator, ns acesta ndeplinete numai funcii de diagnosticare i de ventilaie a rezervorului de combustibil. n condiii normale de funcionare, obturatorul rmne deschis la maximim. Ca la toate motoareleBMW, arborii de distribuie sunt antrenai prin intermediul unui lan ce nu necesit ntreinere pe parcursul ntregii durate de serviciu a motorului.

Fig. 6. Distributie cu lan specific BMW Orificiile pentru lichidul de rcire, din jurul cmilor de cilindri, permit aplicarea unui nou concept de curgere a fluidului, cu numai un sfert din rezistena la curgere uzuala. Astfel, nu exist circulaie forata a

lichidului de rcire prin blocul motor, aceasta fiind asigurat numai de diferena de presiune. Ca rezultat, pompa de ap este numai jumtate ca mrime dect uan convenional, iar puterea absorbit este sczut cu 60%. Pompa de ap, dispus pe blocul motor, n partea de ieire a evacurii, are acionare comun cu pompa servodireciei i livreaz lichid de rcire direct ctre chiulas. La chiulas, lichidul de rcire curge mai nti ctre punctele cele mai fierbini din zona supapelor de evacuare i apoi ctre cele de admisie. Avantajul procesului de curgere este excelenta eficien a rcirii, cu temperaturi maxime prin chiulas cu aproximativ 60 de grade mai reduse dect la un motor cu lichidul de rcire curgnd longitudinal de la un capt la cellalt. Marele avantaj const n reducerea consumului de combustibil, datorat micorarii puterii necesar acionrii pompei, i un control mai bun al detonaiei,datorat rcirii mai bune a chiulasei. Dispunerea pompei de lichid i a celei pentru servodirecie , permindu-i s funcioneze cu un consum de putere mai redus. TEHNOLOGIE AVANSAT PENTRU COMPONENTE Noul motor BMW ofer ultimele realizri tehnologice i pentru celelalte componente ale sale. Computerul de bord este un microprocesor de baz al sistemului , care controleaz aprinderea , injecia de combustibil , senzorul de oxigen si alte funcii auxiliare. Acesta aprvizioneaz cu date de ieire un computer de bord prevazut cu un ecran pentru a vizualiza informaii despre consumul mediu de combustibil , distanta care poate fi parcurs cu combustibilul din rezervor , viteza medie , temperatura exterioar si altele.

Fig. 7. Sistemul de management al motorului DME monitorizeaz n permanen factori cum ar fi temperatura motorului , viteza , cantitate de aer introdus n motor , compoziia gazelor arse i chiar altitudinea. DME analizeaz parametrii motorului de sute de ori pe secund pentru a obine maximul de performan si eficien. DME are un program de autoprotejare n eventualitatea unei erori electrice.De asemenea este prevzut cu OBD (on board diagnostic). Cele dou sarcini principale ale DME sunt: - Injectarea unei doze optime de combustibil; - A da scnteia la timp. Pentru a putea fi posibile aceaste dou condiii sistemul trebuie s tie exact parametrii motorului. DME trebuie s se bazeze pe trei lucruri: - ct aer patrunde n camera de ardere; - poziia clapetei; - turaia motorului. Folosind informaia despre ct aer ptrunde n camera de ardere , DME folosete o diagam de consum care determin timpul ct trebuie s stea deschis injectorul in timpul unui ciclu de funcionare pentru a injecta doza optim de combustibil.

Pe toat durata admisiei , grosimea jetului de combustibil este modificat (reglat) i de informaiile pe care le d senzorul de oxigen , care este plasat n colectorul de evacuare i determin concentraia de oxigen din gazele arse. n cazul unei defeciuni electrice , DME se poate reconfigura de unul singur prin devierea problemei. Nucleul unui DME este microprocesorul care execut aproximativ dou zeci de milioane de operaii pe secund. Microprocesoarele sunt proiectate pentru o durat de viaa de cel puin o sut cincezeci de mii de ore de funcionare , n comparaie cu un automobil n omparaie cu un automobil care are aproximativ patru mii de ore de funcionare. Iat doar cteva dintre aceste componente i caracteristicele lor principale : -control al detonaiei pentru benzine cu cifra octanic cuprins ntre 87 i 99 ; -sistem de aprindere fr ntreinere ; -supape cu compensare hidraulic a jocului i lan de distribuie fr ntreinere; -filtrul de ulei se schimb prin partea de sus a motorului ; -indicatorul service care avertizeaz asupra intervalelor de service n funcie de regimurile n care a fost folosit motorul ; -arbori de echilibrare pentru eliminarea vibraiilor ; -volant cu doua mase pentru un mers linitital motorului, mai ales la ralanti ; -arbori de distribuie prevazui cu lagare cu role, pentru reducerea la maximim a frecrilor i scderea consumului de combustibil ;

-precatalizatoare dispuse pe galeriile de evacuare, pentru reducerea emisiilor poluante ; -motorul poate fi adaptat s utilizeze hidrogen drept combustibil. PARIU CTIGAT Noua generatie de motoare BMW este prima pentru care toate componentele au fost proiectate i construite printr-un proces digital tridimensional. Acesta furnizeaz o enorm mbuntire a eficienei, graie combinaiei dintre simulri, variaia parametrilor, realizarea cu prototipuri, stabilirea cu grij a dimensiunilor i similarea procesului de asamblare. n domeniul de utilizare relevant, Valvetronic reduce consumul de combustibil cu cel puin 10%. Datorit celor 115 CP ai motorului, BMW 316ti atinge o vitez maxim de 210 km/h i nregistreaz un consum combinat (conform normelor EU) de 6,9 l/100 km, cu 0,7 l mai puin dect predecesorul su i cu 1 l mai mai puin dect ceilali competitoridin clasa sa. Valvetronic este, deasemenea , cea mai semnificativ i mai remarcabil tehnologie folosit de BMW pentru atingerea viitoarelor cerine privind economia de combustibil ale UE , care impun o reducere a consumului de combustibil la 140 grame de CO2 pe km, pn n anul 2008. Pentru a oferi ct mai multor posesori de autoturisme BMW avantajele Valvetronic, motoarele cu 8 i 12 cilindri vor fi deasemenea convertite la noua tehnologie, pn n 2002. Aceasta reflect filisofia BMW de a furniza cele mai avansate i competitive tehnologii nu numai pentru cateva modele produse n serie mic, ci i introducerea acestor noii tehnologii, ct mai repede posibil, pe toate pieele de pe glob. Aceasta

schimbare de generaie a motoarelor reprezint cel mai mare din istoria firmei BMW.