Elektrohydraulische Ventilsteuerung soll Motoren effizienter machen

Die MultiAir-Ventilsteuerung von Fiat

Die „ideale“ Ventilsteuerung von Viertaktmotoren erlaubt eine völlig freie Variation von Steuerzeiten und Hub. Das MultiAir-System von Fiat Powertrain nähert sich diesem Ideal zumindest teilweise an

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Hannover, 4. Juni 2009 – Seit langem tüfteln Forscher und Entwickler an verschiedenen Arten der variablen Ventilsteuerung, derzeit setzt sich diese Technik besonders bei Ottomotoren immer mehr durch. Die Vorteile gegenüber fest vorgegebenen Steuerzeiten sind vielfältig, dazu gehören ein breiteres nutzbares Drehzahlband, die Entdrosselung des Motors sowie weniger Verbrauch und Emissionen. Die Lösungsansätze unterscheiden sich dabei beträchtlich, doch kein Konzept entspricht bisher der Idealvorstellung, die Ventile auf der Ein- und Auslassseite in beliebiger Weise öffnen und schließen zu können. Bekannte, im Markt eingeführte Lösungen sind etwa VANOS und Valvetronic von BMW, VTEC von Honda oder VVT-i von Toyota. Sie funktionieren im Detail unterschiedlich, haben aber eines gemeinsam: Über veränderte Ventilöffnungszeiten und/oder -hübe will man den Ladungswechsel den Last- und Drehzahlzuständen anpassen können.

Viel Wirkung – viel Aufwand
Die Öffnungsphasen der Ventile werden dabei über eine Verstellung des Drehwinkels der Nockenwelle vorgenommen, der Ventilhub kann zum Beispiel wie bei der Valvetronic von BMW über einen Stellmotor eingestellt werden. So lässt sich auf die sonst beim Ottomotor notwendige Drosselklappe verzichten, weil die zugeführte Luft- oder Gemischmenge über die Einlassventile geregelt werden kann. Dadurch werden Drosselverluste verringert, die entstehen, wenn bei Teillast die nicht ganz geöffnete Drosselklappe der freien Luftzufuhr im Wege steht. Doch die variable Ventilsteuerung eröffnet mehr Möglichkeiten als die „drosselfreie Laststeuerung“, etwa das so genannte „ Scavenging“ oder die Möglichkeit, durch eine Anpassung der Steuerzeiten die Emissionen im Kaltlauf zu senken.

Dass die dafür notwendigen Verstellmechanismen für Öffnungshub und -zeitpunkt aufwendig sind, ist leicht vorstellbar. Der Aufwand lässt sich aber umso mehr rechtfertigen, je größer der Druck wird, Kraftstoff einzusparen und strengere Emissionsgrenzen einzuhalten. Bei Ottomotoren herrscht in der Fachwelt derzeit weitgehend Konsens darüber, dass eine Kombination aus Downsizing, Direkteinspritzung und Aufladung in Verbindung mit einer möglichst variablen Ventilsteuerung große Möglichkeiten zur Verbrauchseinsparung bietet.