Technika: Zmienne fazy rozrządu w BMW

Świat oszalał na punkcie wyciskania jak największych wartości mocy i momentu obrotowego przy jak najniższych obrotach. Dlaczego? Bo taka charakterystyka silnika oznacza, że motocykl jest łatwiejszy do opanowania i daje więcej frajdy z jazdy. Jak to zrobić? Polem do popisu jest układ rozrządu.

W samochodach układ zmiennych faz rozrządu jest stosowany od dawna. W motocyklach natomiast do tej pory tylko cztery firmy zdecydowały się na takie rozwiązanie – Ducati, Honda, Kawasaki i Suzuki. Zasada działania systemu polega w dużym uproszczeniu na tym, że zmianom prędkości obrotowych silnika towarzyszą odpowiednie zmiany czasów (mierzonych w jednostkach kątowych) otwarcia zaworów i ich wzniosów (wysokość). Czyli prosta sprawa? Teoretycznie tak, ale tylko teoretycznie.

BMW zmienne fazy rozrządu w bokserach BMW podczas hamowani

BMW zmienne fazy rozrządu w bokserach BMW podczas przyspieszania

„Łagodne” i „ostre” krzywki

Po Kawasaki, Ducati, Suzuki i Hondzie – BMW jest kolejnym producentem motocykli wykorzystującym układ zmiennych faz rozrządu.

Bokserowi, który niedawno zadebiutował w beemkach R 1250 GS i R 1250 RT, zafundowano większą pojemność, ale ponadto wyposażono go w układ zmiennych faz rozrządu o nazwie Shift Cam. Działa on tak, że wałek rozrządu sterujący pracą zaworów ssących ma dwa zestawy krzywek. „Łagodne” działają, gdy silnik pracuje na niskich obrotach, a „ostre” wkraczają do akcji w górnym zakresie obrotów. W jaki sposób następuje przejście z jednych na drugie? To sprawa prostego mechanizmu zamocowanego na jednym z końców wałka rozrządu (dolotowego). W celu zmiany profilu krzywek serwomechanizm przesuwa cały wałek rozrządu wzdłuż jego osi. Ta trwająca ułamek sekundy akcja następuje w momencie, gdy dolna część krzywki znajduje się nad dźwigienką pośrednią unoszącą zawór. Nie ma szans, abyś podczas jazdy poczuł moment zadziałania systemu.

Oprócz owych dwóch zestawów krzywek, głowice cylindrów nowego boksera skrywają jeszcze inne ciekawostki techniczne. Dwa zawory dolotowe w każdym z cylindrów uruchamiają się nie jednocześnie, lecz z minimalnym przesunięciem (jeden odrobinę szybciej od drugiego). Dzięki temu przy niskich obrotach wpadająca do cylindra mieszanka paliwa i powietrza jest mocniej zawirowana. Oznacza to lepsze wymieszanie obu składników, co przekłada się na bardziej równomierne i efektywniejsze spalanie. Dzięki temu, mimo większej o 84 cm3 pojemności, o 11 KM wyższej mocy i o 22 Nm wyższego momentu, nowy bokser ma spalać o 4% mniej benzyny niż poprzednik. Tak zapowiada fabryka.

BMW

Natrysk oleju

To nie wszystko. Dzięki drobnym zmianom w głowicach hałas spowodowany spalaniem mieszanki ma być mniejszy. Do obniżenia jego poziomu przyczynia się napęd wałków rozrządu za pomocą wspomnianych wcześniej łańcuchów zębatych zamiast rolkowych. Poza tym konstrukcja silnika z chłodzeniem cieczą tylko stref najbardziej narażonych na wysokie temperatury, jak również położenie wałków wyrównoważających, pośrednich i tych w skrzyni biegów, pozostały bez zmian.
Większa pojemność skokowa, większa ilość mieszanki i efektywniejszy proces jej spalania tak podwyższyły temperaturę w komorze spalania, że w celu lepszego chłodzenia denek tłoków muszą one być natryskiwane od dołu olejem. Nie jest to rozwiązanie nowe. Co jednak zrobić, żeby zapewnić ciągły dopływ oleju, nawet gdy motocykl pokonuje stromy zjazd lub efektownie przyspiesza na jednym kole? W tym celu zastosowano chytry patent. Otóż w misce olejowej znajduje się specjalny tłok, który pod wpływem siły bezwładności przesuwa się do przodu (hamowanie) lub do tyłu (przyspieszanie), odsłaniając w ten sposób dwa miejsca zasysania oleju. Alternatywą dla takiego rozwiązania byłoby głębokie wybrzuszenie miski olejowej (tak, by niezależnie od sytuacji był w niej olej), ale to powiększyłoby wysokość silnika, w efekcie zmniejszając prześwit maszyny, co podczas jazdy w terenie zagraża misce olejowej.

Zastrzyk momentu

Dzięki zmiennym fazom rozrządu nowy bokser o pojemności 1254 cm3 zyskał potężny zastrzyk momentu obrotowego, osiągający wartość 143 Nm. Co ważniejsze, poprawiła się kultura pracy. Tak więc porównanie nowego boksera do charakterystyki pracy silnika do silnika traktora to już historia.

Tak działa shift cam
Zmienne fazy rozrządu są często stosowane w silnikach samochodowych. Dotychczas W motocyklach tylko cztery firmy zdecydowały się na takie rozwiązanie. Teraz dołączyło do nich BMW. W nowym bokserze BMW łańcuchy zębate napędzają w każdej z głowic wałek pośredni, na którym jest zamontowane szerokie koło zębate (na rysunku po prawej). Ono z kolei przenosi napęd na o połowę węższe koła zębate zamocowane na końcach wałków rozrządu. W ten sposób uzyskano możliwość osiowego przesunięcia dolotowego wałka rozrządu, co z kolei jest możliwe dzięki elektrycznemu serwomechanizmowi znajdującemu się na drugim jego końcu. Czas potrzebny do zmiany ustawień (przesunięcie wałka) wynosi zaledwie 5 milisekund. Następuje to w momencie, gdy podstawa krzywek znajduje się nad dźwigienkami pośrednimi (pomiędzy krzywką a szklanką zaworu). Dzięki temu zmiana następuje tak płynnie, że jest nieodczuwalna. Zaworami dolotowymi sterują dwa zestawy krzywek o różnych profilach. Przy niewielkim obciążeniu zawory są otwierane o różne wartości (2 i 4 mm) i zamykane z lekkim przesunięciem faz. Po przełączeniu na ostrzejsze krzywki (duże obciążenie silnika) oba zawory są unoszone w tym samym momencie o identyczną wartość.	BMW Zmienne fazy rozrządu w bokserach BMW podczas spokojnej jazdy
	BMW zmienne fazy rozrządu w bokserach BMW podczas przyspieszania