De werking van VALVETRONIC
Bij VALVETRONIC werkt de nokkenas niet meer direct op de tuimelaar, die dan vervolgens de klep bedient, maar via een tussenarm. Deze tussenarm is echter niet, zoals een tuimelaar, horizontaal onder de nokkenas geplaatst, maar juist verticaal ernaast. De tussenarm heeft in het midden een rol die tegen de nok van de nokkenas rust en dus bij het draaien van de as het nokprofiel volgt. De onderkant van de tussenarm drukt op de rol van de roltuimelaar, de bovenkant steunt via een tweede rol tegen een excentrische as.
Als de nokkenas draait, dan beweegt de tussenarm als een pendel heen en weer. Om deze horizontale beweging in een verticale om te zetten, is de tussenarm aan de onderkant uitgevoerd in een bijzonder complexe ‘Freiform’-contour, die op het eerste gezicht op een boemerang lijkt. De vorm loopt voor de helft nagenoeg parallel aan de tuimelaar, de andere helft staat echter onder een kleine hoek ten opzichte van de tuimelaar. En pas wanneer dat tweede deel van die contour op de rol van de tuimelaar rust, en zo de tuimelaar naar onderen drukt, wordt ook de klep geopend.
De overbrengingsverhouding van de tussenarm is precies zo gekozen, dat slechts een deel (circa de halve lengte) van de totale boemerang-contour op de tuimelaar wordt overgedragen. Waar dat begint en eindigt, wordt bepaald door het draaipunt
van de tussenarm. En daarbij speelt de elektromotorisch aangedreven excentrische as een belangrijke rol: drukt deze de bovenste rol van de tussenarm in de richting van de nokkenas, dan verandert het draaipunt van de arm en daarmee het werkzame aandeel van de boemerang-contour. Daardoor kan de lichthoogte van de inlaatklep traploos worden gevarieerd tussen – theoretisch – helemaal gesloten en helemaal open. Dat is in het kort het principe van het baanbrekende VALVETRONIC.
Kernelementen van de VALVETRONIC: snelheid en precisie
De kleplichthoogte is variabel tussen 0,0 en 9,7 millimeter. De elektromotor, die via de schroefgang van een wormas de excentrische as verstelt, heeft voor de verstelling van minimum tot maximum lichthoogte slechts 300 milliseconden nodig. Daar komt aanvullend nog het verstelbereik van de VANOS-eenheden bij, die de in- en uitlaatnokkenassen elk over 60 graden kunnen verdraaien ten opzichte van de krukas. Ook deze versteltijd van aanslag tot aanslag bedraagt 300 milliseconden.
Om dergelijk enorm snelle instelmogelijkheden te kunnen benutten, zijn verder extreem krachtige regelsystemen noodzakelijk. VALVETRONIC beschikt daarom over een eigen computer, die onafhankelijk van het motormanagement is uitgevoerd. Deze is wel verbonden met het eigenlijke motormanagement, met als ‘hart’ een 40 megahertz snelle 32-bits processor. Samen beschikken beide computers over een totale geheugencapaciteit van 1,6 megabyte.
Al met al zijn alle bewegende delen van de klepbediening zo geoptimaliseerd, dat ze met een massa van slechts 82 gram per klep-as en een consequente, uitsluitend via rollen verlopende krachtoverbrenging een nieuw record zetten op het gebied van (lage) inwendige motorwrijving. Geen andere in serie geproduceerde viercilindermotor heeft zo weinig aandrijfkracht nodig voor de klepbediening.
VALVETRONIC werkt daarbij niet alleen met de precisie van een uurwerk, zo wordt hij ook geproduceerd. De tussenarm wordt vervaardigd in zeer fijn gietwerk en vervolgens met een precisie nabewerkt, die in de motorenbouw tot nu toe alleen gebruikelijk was bij de constructie van diesel-inspuitsystemen. Met name de ‘Freiform’-lijn, de boemerang-contour, wordt met een nauwkeurigheid van 8 duizendste millimeter geslepen. Ook de nokken van de excentrische as worden vervaardigd met een tolerantie van slechts enkele honderdste millimeters.
In principe bestaat VALVETRONIC uit twee delen: de zogenoemde ‘Camcarrier’ met de inlaatnokkenas, de acht tussenarmen en de excentrische as. Deze voorgemonteerde module wordt geplaatst op de eigenlijke cilinderkop met de overige elementen van de klepbediening.
Het principe van VALVETRONIC berust op een eigen BMW patent. Alle onderdelen worden in de nieuwe BMW fabriek Hams Hall (G
geproduceerd. Hier vindt ook de montage van de gehele motor plaats.
