Anonim

Une nouvelle vidéo dramatique montre comment le système de calage variable des soupapes Shift Cam de BMW, qui devrait faire ses débuts sur la R1250GS de 2019, utilise un concept initialement conçu en 1902 pour les moteurs sous-marins.

Pourquoi le calage variable des soupapes serait-il utile sur une grosse moto sur / hors route? Parce qu’une telle machine doit avoir deux natures par ailleurs mutuellement exclusives: 1) La puissance maximale autorisée faisant autorité pour propulser une machine aussi substantielle de 600 livres à des vitesses élevées; Ce «facteur GSX-R» nécessite une fermeture ultérieure de la soupape d'admission et un chevauchement accru des soupapes d'admission et d'admission afin de remplir les cylindres du moteur à forte charge. 2) La réponse sans faille de l’accélérateur et le couple contrôlable au bas et au milieu de gamme pour tirer le meilleur parti d’une adhérence hors route limitée et de surfaces en constante évolution; Ce «facteur tracteur» requiert des soupapes comme celles d'une Harley-Davidson: les soupapes d'admission commencent à s'ouvrir près du centre, en haut, et se ferment très rapidement après le centre, en bas.

Etant donné que le calage des soupapes détermine en grande partie le caractère d'un moteur, le seul moyen de combiner ces deux natures nécessaires consiste à disposer de deux jeux de lobes d'arbre à cames. C'est exactement ce que BMW a donné à sa nouvelle R1250GS, un système capable de passer rapidement d'un jeu de lobes à un autre.

En regardant cette vidéo, vous verrez deux ensembles de lobes sur l'arbre à cames supérieur (admission). L'extrémité avant de cette came porte ce qui ressemble à un tambour de transmission avec des fentes ondulées fraisées dans sa surface extérieure. Au-dessous de ce tambour se trouve un solénoïde électrique noir contrôlant les mouvements de deux broches. Lorsque la broche avant est étendue, en engageant une fente dans le tambour, la came d'admission est tirée vers l'avant, mettant les lobes à forte charge en action contre les suiveurs de doigts pivotants inspirés de la Formule 1. Lorsque cette broche est rétractée et que la broche arrière est déployée, la came est décalée vers l'arrière, ce qui amène les profils de came à charge partielle à entraîner les vannes. Dans la vidéo, vous verrez que l'élévation à charge partielle ne représente que 50 à 60% de l'élévation sur les profils à forte charge.

Le concept de déplacement axial de l'arbre à cames entier pour engager un ensemble de lobes différent remonte au moins à 1902, lorsque l'ingénieur suédois Anton Carlsund l'a appliqué au problème du renversement des moteurs diesel d'un sous-marin. À cette époque, le déplacement de la caméra nécessitait plusieurs hommes, des ordres criés et une série de mouvements précis. Le système BMW automatise ce processus.

Le calage variable des soupapes n’est pas nouveau en soi, mais ce que BMW a accompli avec son système Shift Cam a bien plus à offrir que de combiner deux caractères de moteur différents en un. En charge élevée, les manettes des gaz sont presque ouvertes et le régime augmente. À des régimes plus élevés, la vitesse d'admission est également élevée, transportant une grande quantité d'énergie cinétique dans les cylindres pour produire la forte turbulence qui accélère la vitesse de la flamme, produisant une combustion rapide et efficace. Mais à moyen et bas régimes, la vitesse d'admission diminue parce que les pistons du moteur bougent plus lentement. La vitesse de la flamme ralentit, ce qui augmente les pertes de chaleur et réduit le couple. Pour éviter cela, le système Shift Cam de BMW optimise les profils de cames à charge partielle, ce qui permet de récupérer une grande partie de la vitesse d'admission qui serait autrement perdue à des charges plus faibles.

Pourtant, même cela n’est pas tout à fait ce que recherche BMW avec Shift Cam. Notez dans la vidéo que sur les profils de came à charge élevée, les deux soupapes d'admission se déplacent ensemble, mais que sur les profils à charge partielle, une soupape s'ouvre devant l'autre. Cette ouverture en quinconce permet à la première vanne de s’ouvrir de générer un tourbillon axial traditionnel (mouvement de charge tournant autour de l’axe du cylindre). Cela peut résoudre certains problèmes de fonctionnement susceptibles d'affecter plus particulièrement les moteurs avec de gros cylindres - mauvaise stabilité au ralenti (causée par un mélange de charge incomplet, créant des zones dans lesquelles des mélanges de gaz d'échappement s'enflamment et brûlent tardivement) et même un dépôt de carbone dans certaines parties du cylindre. La levée inférieure des soupapes des cames à faible charge accélère la charge qui pénètre dans le cylindre, ce qui lui donne l'énergie nécessaire pour se mélanger plus facilement aux inévitables résidus d'échappement. Et le tourbillon axial initial produit par l’ouverture échelonnée de la vanne dirige le flux de charges fraîches autour de la chambre de combustion, empêchant ainsi les gaz d’échappement persistants de ne pas être mélangés.

Je soupçonne que le résultat de ces fonctionnalités est un ralenti plus stable, une réponse initiale plus rapide de la manette des gaz et une exécution plus stable et plus forte en charge partielle. En général, tout ce qui améliore le mélange et la combustion peut également être utile pour répondre aux normes d'émissions toujours plus strictes.

Pourquoi ne pas sauter à l’un des systèmes complètement flexibles de distribution et de réglage de soupapes variables dont nous avons tant entendu parler? La raison évidente est que de tels systèmes n’ont pas encore atteint la combinaison de fiabilité et de coût requise pour une utilisation sur des motocycles.

Pourquoi ne pas laisser tomber le moteur à combustion interne et adopter une propulsion électrique? La batterie nécessaire pour piloter les modèles tout électriques Energica Ego Corsa de la Coupe du Monde MotoE 2019 ajouterait 200 livres au poids d'un vélo MotoGP à moteur à combustion actuel. Ces 200 livres supplémentaires porteraient le poids de la nouvelle R1250GS à près de 800 livres. Êtes-vous prêt pour cela?

Avec quelle rapidité Shift Cam passe-t-il des profils de came à faible charge à une charge élevée? Comme vous pouvez le voir sur la vidéo, il faut juste du temps entre la fermeture de la soupape et son ouverture (vous ne pouvez pas faire glisser l'arbre à cames lorsque les soupapes sont levées). À 3 000 tr / min, cela correspond à 0, 020 seconde. Les chaînes entraînent un engrenage dans chaque culasse, actionnant les cames d'admission et d'échappement. Cet engrenage est à double largeur, de sorte que l'engrenage de la came d'admission peut rester engagé à tout moment lors du changement de vitesse.