E21 318i (ITB)

[Wilmo]

Ja er komt dan een extra processor bij kijken die de kleppen aanstuurt. Die heeft dan informatie als toerental en wanneer een cyclus begint nodig en roffelt zo de kleppen. Een M10 is inderdaad een interferentiemotor, maar dat is pas vanaf een millimeter of 8. Ik wil daarom het prototype met 5mm slag op de cilinders beginnen zodat ik de zuiger nooit kan raken.

[Smartie]

Mega Cool

[Manitoba]

Ik snap er helemaal niks van.... Respect voor zoveel technische know-how, ik ben er echt te hoog-beperkt voor.

Greetz,
Walter.

[Wilmo]

Dan ga ik het toch eens wat eenvoudiger uitleggen

Het komt er op neer dat een nokkenas een dom ding is dat nog stamt uit de windmolentijd. Het is een ding waarmee een ronddraaiende beweging omgezet kan worden in een lineaire beweging. Dat kun je doen door een uitsteeksel op een as te monteren dat dan tegen een staaf aanloopt. Dat uitsteeksel duwt dan tegen die staaf en presto, een lineaire beweging. Windmolens draaien vooral rond en voor de molensteen is dat prima, maar aan de molen hangen nog diverse andere zaken.

Een tijd later kwam de stoommachine. Stoom onder druk werd geëxpandeerd in een cilinder. Maar dan ben je er nog niet, de cilinder moet ook weer terug, de verbruikte stoom moet eruit en nieuwe stoom moet er weer in. Zo komen we bij kleppen die via nokken van een ronddraaiende as bediend worden. Meneer Otto die onze motoren uitvond, kwam uit het stomen tijdperk en zo lag het voor de hand om de bestaande nokkenas ook voor benzinemotoren te gebruiken.

Maar het is een onding, een compromis. Stel je een driehoek voor met koppel, vermogen bij hoge toeren en vermogen bij lage toeren. Je mag er maar twee kiezen en dan ook nog een beetje van beide. Daardoor lopen racemotoren bijna niet stationair, en hebben geen vermogen bij lage toeren. Honda vond in de jaren 80 V-Tec uit, om dat compromis een beetje te verleggen. Door vanaf een bepaald toerental een extra nok in de as bij te schakelen kon de motor zowel op lage toeren presteren als op hoge toeren. BMW vond daar Vanos voor uit. Maar deze systemen zijn complex en gevoelig en dienen toch vooral om de emissiedoeleinden te halen.

Stel nou dat je niet van een nokkenas afhankelijk bent, of dat je tijdens het rijden een imaginaire as kan wisselen. Dan wil je een hele luie lekker lopende voor bij het stoplicht. Bij het wegrijden wil je er een geoptimaliseerd voor koppel. En vanaf een 4000 toeren wil je een hele scherpe voor vermogen bij hoge toeren. Dit kan niet. Maar als je nou met een computer de kleppen in de motor individueel kunt aansturen om juist deze karakteristiek wel te hebben. Dan heb je de heilige graal te pakken.

Koenigsegg heeft Cargine overgenomen en nu heet dat Freevalve. Zij gaan nog een stap verder. Zij kunnen ook de opening van de klep programmeren. Dus bij het stoplicht gaat de klep bijvoorbeeld maar 0.1mm open en bij het volgas wegrijden wel 10mm. Zo heb je dus ook geen gasklep meer nodig! En stel nou dat je twee turbo's op een driecilinder plaatst. Op klep nummer 1 van de drie cilinders plaats je een kleine die snel op toeren is. Klep nummer 2 van de drie cilinders heeft een dikke vette die lang nodig heeft en een grote turbolag heeft. Bij het accelereren open je eerst alleen klep 1 van de drie cilinders. En pas na een tijdje zo langzaamaan de tweede klep. Zo kun je dus ook de turbolag wegnemen. Het is echt een revolutie. Samen met de compressieontsteking van Mazda zijn dit de enige echte ontwikkelingen binnen de benzinemotorwereld.

Als je naar een M10 kijkt en die wil je tunen voor de racerij en je gaat bij Schrick shoppen. Dan zit je op 595 euro voor de nokkenas. 8 versterkte tuimelaars kosten samen 1948 euro. Versterkte dubbele klepveren voor 200 euro. Verstelbaar tandwiel erbij en hopsa. een auto die stationair slecht loopt bij 1500 toeren. Voor een M10 denk ik dat je aan electronica en pneumatiek zo'n 1500 euro kwijt bent waarmee je dus de ultieme vrijheid hebt om de motor écht te laten lopen zoals je wilt. Plus duizend uur programmeren, maar dat is mijn probleem.

[Jeroen]

Mooie beschrijving, lijkt mij helder, ik vraag mij ook al decennia lang af waarom men (destijds dan) niet gewoon kleppen liet bedienen met solenoids, dan ben je van zoveel (slijtage-)gevoelige zooi af en ben je zoveel flexibeler. Wellicht een iets te simpele voorstelling van zaken maar ik ben het met je eens dat deze technologie echt antiek is.

[Wilmo]

Ik heb daar ook wel naar gekeken en je hebt natuurlijk wel wat kracht nodig. Een solenoid van een fatsoenlijke afmeting heeft die kracht niet. Ik ben opgehouden met zoeken toen ik zag dat ik inmiddels bij solenoids van 1kg aanbeland was.

Hydraulisch zou ook nog kunnen, maar dan komt de traagheid van de vloeistof om de hoek. Pneumatiek is daarom wel de oplossing. Het ventiel heeft gewoon een poppet valve die met een solenoid bediend wordt. Reactietijd van 2ms en een levensduur van 500.000.000 schakelingen. Een berekening deed dat dat meer dan een miljoen kilometer is, bij 4000 toeren en 130km/h. Natuurlijk wel afhankelijk van de temperatuur. Het enige grote vraagteken dat ik nog heb, is of de korteslagcilinders ook een levensduur van iets dergelijks heeft. Door de uitgaande lucht te smoren, komt de cilinder wat rustiger terug. En misschien door 4 bar te gebruiken in plaats van 6 bar, knalt de cilinder ook iets rustiger uit zijn ruststand.

Cargine/Freevalve gebruikt lucht om de klep te bedienen en olie om de slag te bepalen. Dusja, zo wordt het wel een complex systeem.

[BertjeConti]

Spannend verhaal hoor, de reactietijd van 2mS van de solenoids die je wil gebruiken lijkt mij wel wat lang, bedenk dat 1 omwenteling van de motor bij 6000 toeren 10mS duurt. Je wil een in of uitlaatklep in een halve omwenteling openen en weer sluiten, de halve omwenteling is 5mS.

Ook ik volg met veel belangstelling

[Wilmo]

Plus dat er nog tijd voor de luchtpuls bijkomt. Bij een nokkenas kan de klep ook niet meteen open, maar je kunt wel anticiperen.

Een 292 nokkenas begint de opening bij -36 graden op de krukas. Bij 110 graden is die volledig open en bij 256 graden is die weer volledig gesloten, samen 292 graden lang. Die cyclus duurt 8ms bij 6000 toeren. Stel je hebt onmiddelijk een volledige opening en een onmiddelijke sluiting, dan hoeft het bij 10mm uitslag nog 'maar' 172 graden te duren, 5ms.

Maar je weet wel wanneer de klep open moet en omdat je er vanuit gaat dat luchtdruk, reactiesnelheid en leidinglengte niet wijzigen, kun je wel anticiperen, en dat moet dan maar. We doen bij onze injectoren met de deadtime niet anders, tijden zijn wel een beetje anders en minder kritisch. Bij direct injectie speelt het wel echt een rol en daar worden tegenwoordig extra injectoren voor de gasklep geplaatst omdat de hoofdinjectoren een en ander niet bij kunnen benen.

Wat wel een dingetje is, is de openingssnelheid van de cilinder, die is immers niet onmiddelijk. Volgende week ga ik bellen met Festo en dan komen we er snel genoeg achter wat voor snelheid we aan mogen nemen. Stel het is 1.5m/s dan duurt het openen minstens 6.6ms voor een 10mm opening, vergeleken met 4ms bij een nokkenas. Dat is wel een dingetje. De snelheid is afhankelijk van de last die verplaatst moet worden, dus met dikke vette veren gaat het langzamer. Maar je wilt ook niet dat de kleppen opengezogen worden bij een zuiger die naar beneden gaat.

Bij magnetische actuatoren is het nog veel dramatischer, die tijden liggen minstens een factor tien hoger.

Wat wel bijzonder is, is dat Cargine hetzelfde probleem heeft. Een masterstudent vond in 2009 dat vanaf 4000 toeren bij die testopstelling de kleppen al niet volledig meer openden.


Het is een mogelijkheid om de opening tot 5mm te beperken, en maximaal te verlengen, om zo tijd te winnen.


He, ik heb niet gezegd dat er geen redenen zijn waarom er nog steeds nokkenassen geplaatst worden hè

[Wilmo]

Tussendoor was er nog een stukje werkelijkheid van de wiellagers. Twee jaar geleden vervangen voor de APK en ze ruisten eigenlijk meteen al. Dus in voorbereiding voor de APK in april moest het maar even gebeuren.

Het is mij een volkomen raadsel hoe ik met deze trekker de schalen eruit zou moeten krijgen, maar BMW lukt het vast.


Deze poelietrekker van de HBM was in de eerste seconde zijn geld al meer dan waard. Floep de keerring was er zo uit.


En de andere lagerschalen.



Hier pers ik de nieuwe schalen er met een afgeslepen oude lagerschaal weer in.


En weer lekker vet. Ditmaal SKF LGMT 2/0.2



Maar hoeveel extra vet moet er in de naaf?

[Wondermike]

Dat staat in de vraagbaak volgens mij, zal ff zoeken.

Hmmm staat 5 gram vet tussen de lagers en 20 gram in de naafdop.

[Wondermike]

In de blauwe BMW boeken klopt het denk beter, 50 gram tussen de lagers en 20 gram in de dop

[uwbuurman]

Precies, dat klopt Michel, maar dat is nog niet teveel.

[Wondermike]

Ik doe het altijd met de natte (lees vette) vinger methode.

[BertjeConti]

Ik doe het altijd met de natte (lees vette) vinger methode.

Hier idem, lagers zelf zo vol mogelijk pakken met vet, binnenlip van de keerring ook volpakken.

[Smartie]

Veel, veel vet, lkkr smeren.

Filmpje van de Mx 5 met die kleppen gezien, indrukwekkend dag je dat voor elkaar krijgt.
Mooie upgrade van je motor!