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November 23, 2007

BMW

Valvetronic（バルブトロニック）システムは

ダブルVANOSとバルブリフトが合わさった技術になります

BMW VANOSについては、お時間があれば

t3109　 BMW VANOSとは
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/200810140000/

を閲覧して下さい

スロットルバルブ（スロットル）全開時の全負荷の場合は

エアクリーナー～インテークバルブとクランクケースの圧力がほぼは等しくなり

効率良く混合気（空気）が吸え

スロットルが閉じぎみの部分負荷の場合

スロットル～吸気バルブの間だけ流速が速まる事で

大気圧より低い負圧（バキューム/最大500mbar）になり

圧力差の中でピストンが上下する為、ポンピングロスがおきてしまい

シリンダーへの最適な空気の充填を防いでしまいます

BMW バルブトロニックは

スロットルを全開で固定し

エンジン回転数と負荷に応じて吸気バルブの時間とリフト量を同時に変化させ

吸気バルブで吸入空気量を制御することで

シリンダーへの空気の充填とスカベンジングを最適化していると思います

1：吸気バルブ開く

3：吸気バルブ閉じる
4：排気バルブ開く
5：点火
A：正の仕事
B：負の仕事

PV線図を比較すると

上部領域（A）は、ガソリンエンジンの燃焼工程から得られた出力を示し

下側の領域（B）は損失を示していて

（B）は、シリンダーから排ガスを排出し

次工程で空気を吸入するために必要なエネルギー量に関係し

ノーマルでの吸気は、全負荷以外では抵抗に逆らって行われますが

バルブトロニックでは完全にスロットルが開かれているので

ノーマルに比べて吸気マニホールド内（サージタンクなど）にバキュームが発生しません

これは

エネルギーがバキュームを生産するために費やされていないことを意味し

改善された効率は、吸気工程中の損失が低いということになるハズで

リーンバーンエンジンのPV線図も（B）が小さくなっているハズです

シングルスロットル

その他

VANOSを使用し上死点後に吸気バルブを開いている（遅角）かもしれませんが

部分負荷で、燃料がポート噴射の場合

バルブのリフト量が小さいと吸気流速が高くなり

バルブ通過時に燃料が急加速されることで、微粒化され良好な燃焼になり

吸気ポートやバルブの燃料付着（ポートウェット量）も少なくなるので

混合比が高精度になり、バルブ関係のフリクションも減り

また

バルブトロニックは、吸気バルブが２本（バルブ1・バルブ2）ありますが

0.2mmぐらいまでバルブ1とバルブ2は同様にリフトされ

その後、バルブ1に対してバルブ2が少し遅れてリフトされ

約6mmぐらいでの再びバルブ2が追いついて同様にリフトされているハズで

スワール（横渦）ポート等の必要性をなくし

流量係数や最高出力の低下を抑えつつ、燃焼室内にスワール流を起こし

空気と燃料をよく混ぜ合わせる等で

トルクを向上させ、燃費を良くし、レスポンスもアップさせていると思います

では

スロットルは不必要なのか？

バルブトロニックは、ブレーキブースターのバキュームをバキュームポンプで作りますが

クランクケースベンチレーション（ブローバイガス）や

エバポパージ（燃料蒸発ガス）システムのバキュームは、スロットルで調整し

後、冷間始動時は

燃料が濃いいので吸気バルブを最大リフトに近い状態にし

スロットルで吸入空気を調整しているハズなので、スロットルは必要かと思います

バルブトロニックのレスポンスについては

お時間があれば

t3109　 BMW バルブトロニック究極のレスポンス
http://plaza.rakuten.co.jp/t3109/diary/201008300000/

を閲覧して下さい

1：モーター
2：ウォームシャフト
3：エキセントリックシャフト
4：吸気カムシャフト
5：インターミディエイトレバー
6：ラッシュアジャスター（油圧タペット）
7：吸気バルブ
8：ロッカーアーム
9：リテーナースプリング
10：エキセントリックシャフトのギア
11：ブリッジサポート
12：エキセントリックシャフトセンサ
13：マグネットホイール
14：トルクコンプレッションスプリング
15：インターミディエイトシャフト
16：バルブトロニック制御モジュール

可変バルブタイミングリフトとしては、ホンダやトヨタが先行していましたが

連続可変バルブタイミングリフトは

２００１年頃、BMWが世界初採用したと思います

バルブトロニック１型は

モーター（1）が300mm/秒ぐらいで作動し

シリンダーヘッドかブリッジサポート（11）に固定され

BMW N42などは、モーターの軸先がウォーム（2）になっていたと思いますが

BMW N73はリペアを容易する為に、軸先が六角軸になっていて

ウォームがついたインターミディエイトシャフト（15）と係合され

エキセントリックシャフトのギア（10）と接続されているハズで

エキセントリックシャフト（3）を時計回りや反時計回りで回転させ

エキセントリックシャフトのローブ（カム山）の回転は

カムシャフト（4）に対してインターミディエイトレバー（5）を

近づけたり（最大バルブ開度）、遠ざけたり（最小バルブ開度）します

エキセントリックシャフトには

シャフト位置を、バルブトロニック制御モジュール（16）で決定するため

エキセントリックシャフトの端部にマグネットホイール（13）と

エキセントリックシャフトセンサ（12）が取付られ

エキセントリックシャフトのセット位置維持とバルブトレイントルクに対抗するために

トルクコンプレッションスプリング（14）が取付られていたと思います

インターミディエイトレバーは

インターミディエイトレバーとカムシャフトとの一定の接触を維持するために

リテーナースプリング（9）がついていて

カムシャフトの回転は、インターミディエイトレバーを動しロッカーアーム（8）を押下げ

ロッカーアームは

ラッシュアジャスター（6）によってクッションを得て

吸気バルブを0.3～9.85mmの間でリフトさせていたと思います

1～10：同上

バルブトロニック２型は

エンジンダイナミクスの増加、効率性の向上、排出ガスの改善をコンセプトに開発され

バルブトロニック１型と同じような構成と制御だと思いますが

変更点は

エキセントリックシャフトのトルクコンプレッションスプリングが廃止され

6,500rpmから7,000rpmにエンジン最大回転数が上がり

出力の増加と、トルクが広い回転域で100nm/Ｌを達成し

排出ガスが改善し、ベアリング変更などでフリクションが低減され

レスポンスも良くなり

吸気バルブの最小最大リフト量が変更され0.18～9.9mmになったと思います

1：モーター
2：ソケット
3～10：同上

バルブトロニック３型も１・２型と同じような構成と制御だったと思いますが

主な違いは

モータとセンサ（エキセントリックシャフトセンサ）の配置と仕様変更で

モータは、位置が下がり、軽量化され、消費電力が約50％減少し

BLDC（ブラシレスDC）モーターになりメンテナンスフリーを実現してるハズで

エキセントリックシャフトセンサが廃止され、モーター内部にセンサーが組込まれました

1～2：同上
3：ウォームシャフト
4：ニードルベアリング
5：ベアリングカバー
6：マグネットホイール
7：ローター
8：センサ
9：ステータ
10：ハウジング
11：ベアリング

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