[Info] VANOS en valvetronic

[EvdP]

Voor een ander forum heb ik al eens een stukje getypt over VANOS en valvetronic.

VANOS en valvetronic

BMW heeft op motorgebied twee zeer interessante ontwikkelingen gedaan, namelijk VANOS en valvetronic.

Voordat deze technieken worden uitgelegd is het handig om allereerst de werking van de nokkenas uit te leggen, aangezien deze aan de basis staat van VANOS en valvetronic.

Iedere normale (lees viertak) automotor is voorzien van twee soorten kleppen, namelijk inlaat- en uitlaat kleppen. De inlaatkleppen zorgen ervoor dat er een brandstof / zuurstof mengsel in de cilinder komt. Voor motoren met directe injectie blijft het brandstof deel achterwege, dan zorgen de inlaatkleppen alleen voor de zuurstof.

De uitlaatkleppen zorgen ervoor dat de uitlaatgassen de cilinder kunnen verlaten.

Om een motor fatsoenlijk te laten werken moeten deze kleppen op het juiste moment geopend en gesloten worden. Hiervoor is de nokkenas. De nokkenas zorgt voor het openen en sluiten van de kleppen.

VANOS

Een nokkenas word aangestuurd door de krukas. De stand van de krukas bepaald de stand van nokkenas en daarmee ook het openen of sluiten van de kleppen. Op sommige momenten zou het handig zijn als de het opening- of sluitmoment kon worden aangepast. Dus sommige kleppen wat eerder of wat later open naargelang de “vraag” van de motor. Zo zou je de motorkarakteristiek kunnen aanpassen aan de rijomstandigheden. Hiermee is BMW aan de slag gegaan en zo kwamen ze met “VAriable NOckenwellenSteuerung”, VANOS. Een variabele nokkenasbediening. Dit systeem past de overlap van in- en uitlaatkleppen traploos aan de rijomstandigheden aan door de hoek van de nokkenas aan te passen.

Bij lage toerentallen worden daarbij de inlaatkleppen laat geopend, waardoor de stationaire loop verbetert. Een vroege klepopening in het middelste toerengebied zorgt voor een hoger koppel en een interne uitlaatgasrecirculatie, waardoor verbruik en emissies dalen. Bij hoge toeren worden de kleppen weer laat geopend voor het volledige vermogen bij hoge toeren worden de kleppen weer laat geopend.

Eigenlijk alle moderne motoren hebben tegenwoordig een dubbele nokkenas. Eén voor de inlaatkleppen en één voor de uitlaatkleppen. Het eerste VANOS systeem bediende alleen de inlaatnokkenas. Voor een nog beter resultaat zou ook de tweede nokkensas, die voor de uitlaatkleppen, variabel moeten worden bedient. Na VANOS kwam BMW met dubbel VANOS. VANOS werd vanaf 1992 toegepast, Dubbel VANOS deed zijn intrede in 1997

Valvetronic

VANOS bracht al een grote verbetering maar in 2001 kwam BMW met een nieuwe innovatie, Valvetronic. Met VANOS kan de aansturing van de kleppen worden geregels, met Valvetronic kan de lichthoogte van de kleppen worden geregeld. Bij motoren zonder Valvetronic regelt de gasklep de aanvoer van het brandstof / zuurstof mengsel. Wanneer er niet veel van de motor gevraagd wordt zal de gasklep slecht gedeeltelijk openstaan. Dit zorgt voor een weerstand in het inlaattraject omdat de motor zo niet vrij kan “ademhalen”. Door de kleplichthoogte variabel te maken kan de functie van de gasklep worden overgenomen door de kleppen. Door het wegvallen van de gasklep in het inlaattraject stroomt de voor verbranding benodigde lucht ongehinderd en zonder wervelingen in de kanalen. De motor kan vrijer ‘ademhalen’, omdat hij minder wordt gesmoord. Je zou het kunnen vergelijken met een auto die geen regelbare gaspedaal heeft. Dus alleen maar "volgas" en een rem. Als je zo'n auto langzaam wil laten rijden dan moet je remmen. Dit is niet efficiënt. Daarom is een gaspedaal ook 'vrij regelbaar" en hoeft de rem niet gebruikt te worden om op halve snelheid te rijden.

De exacte werking van Valvetronic is duidelijk te zien in het onderstaande filmpje

Het weghalen van de gasklep zorgt al voor een beter rendement van de motor. Daarnaast optimaliseert Valvetronic ook de mengselvorming. Hiermee verbruikt de motor tot 10 procent minder brandstof. Een ander bijkomend voordeel is dat de motor sneller reageert omdat de “instructies” van het gaspedaal sneller worden opgepakt. De vertraging door het vullen van het inlaatsysteem tussen gasklep en verbrandingsruimte is samen met de gasklep verdwenen. Helaas heeft Valvetronic wel een nadeel. Boven de 6000 toeren daalt de efficiency erg snel. Het is dus (nog) niet geschikt voor hoogtoerige motoren.

[Sjonnie Kroket]

Leuk stukje voor de techneuten onder ons

En ik zal ze even voor zijn, ik heb uit iedere alinea 3 regels gelezen

[Gast gsusivo]

Erg interessant. Mijn 2.8 heeft geen valvetronic

[GuidoK]

Ik heb het stukje natuurlijk wel helemaal gelezen omdat ik tot op zekere hoogte natuurlijk wel weet wat vanos en valvetronic is.

Het weghalen van de gasklep zorgt al voor een beter rendement van de motor.

Hier heb ik wel een opmerking over

Inlaatas van een N52 (duidelijk met valvetronic):

http://bmwfans.info/...camshaft_inlet/

Dit zit ook in een N52:

http://bmwfans.info/...using_assembly/

Dus wat die daar nou moet?

Goed, ik weet natuurlijk wel hoe het zit: die gasklep zit er nog steeds, maar staat altijd open. Wat dat betreft bespaar je met valvetronic niets op rendementsverlies als je het gaspedaal flink intrapt; het levert dus geen extra vermogen op. Hij zit er afaik alleen maar om bij de start vacuum te creeeren voor een paar functies, maar wat dat betreft vind ik wel dat bmw zich er wat makkelijk vanaf heeft gemaakt. Een open gasklep creëert natuurlijk nog steeds weerstand (je hebt die pin en de klep zelf verdeelt de turbulente stroom in 2-en, waardoor hij meer laminair wordt), en vacuum maken voor een remsysteem etc kan tegenwoordig op zoveel manieren (alle diesels doen het ook ). Er zal ook wel ergens een mechanisch aangedreven vacuumpomp zitten lijkt me, maar dat is kennelijk niet genoeg?

Wat dat betreft is er nog heel veel te verbeteren qua doorstroom van het inlaattraject. Net als het weghalen van de lmm. Dat zou dmv MAP kunnen of alpha-N tuning.

Er is dus (zowel qua verbruik als potentieel vermogen) nog wat ruimte in de ontwikkeling van motoren naar mijn mening. Ik vraag me ook af waarom bmw deze oplossing gekozen heeft. Een los elektrisch vacuumpompje is volgens mij goedkoper dan een gasklep, maar wellicht werkt het zo niet helemaal. Misschien zijn de rest van de systemen (vooral electronica) nog teveel gebaseerd op oude techniek; net zoals dat een nissan leaf (voor petrolheads: dat is een volledig elektrische auto) nog steeds een ouderwetse 12V loodaccu heeft om de autoelectronica te voeden

26 maart 2013 aangepast door GuidoK

[Mark77]

Leuke achtergrond informatie van een mooi stukje techniek. Top!

[cabrioot]

Nooit geweten dat het er was bedankt voor info.