Bewegungsapparat
Camcon hat eine Ventilsteuerung mit erweiterten Freiheitsgraden entwickelt. Der entfesselte Tanz der Ventile in frei steuerbarer, exakter Choreographie verspricht einen Effizienzgewinn von 15 Prozent und Potenzial für künftige Anwendungen bei homogener Kompressionszündung
Cambridge, 9. August 2013 – Der britische Ingenieursdienstleister Camcon hat eine Ventilsteuerung entwickelt, die erweiterte Freiheitsgrade in der Ventilbetätigung bieten soll. Durch den entfesselten Tanz der Ventile in frei steuerbarer, exakter Choreographie verspricht man sich einen Effizienzgewinn von 15 Prozent bei konventionellem Betrieb und weiteres Potenzial für künftige Anwendungen bei homogener Kompressionszündung.
Ventilweise Steuerung
Den Vorteil dieser Ventilbetätigung sieht Camcon in der individuellen Ansteuerbarkeit jedes einzelnen Ventils. Es kann zu jeder Zeit quasi jede beliebige Bewegung ausführen. Bisher kamen Systeme zum Einsatz, bei denen "lediglich" eine von einer Nockenwelle vorgegebene Bewegung irgendwie modifiziert wurde, wie beispielsweise BMWs "VANOS" oder Fiats Lost-Motion-Steuerung "Twin Air". Grundlage ist die in der Firma bereits existierende Technologie der sogenannten multistabilen Stellantriebstechnik (Camcon "Bi-Stable"). Kombiniert mit einem Nockenpaar und Kipphebeln wandelt sie die Drehbewegungen des Stellantriebs in Ventilerhebungen um. Die Ventilbetätigung ist desmodromisch – das heißt, das Ventil wird aktiv geöffnet und auch wieder geschlossen und nicht, wie üblich, nur aufgedrückt und dann von der Ventilfeder wieder geschlossen. Trotzdem setzen die Konstrukteure eine Feder ein, um die Bewegungsenergie aufzuspeichern und zurückzugewinnen. Die Ventilbewegungen können nicht nur in ihrer Auslenkung stufenlos variiert, sondern auch mehrere Öffnungen pro Takt präzise gesteuert werden.
Bewegungsapparat (3 Bilder)
(Bild: Camcon (alle))
Der Name der Ventilsteuerung, "Intelligent-Valve-Actuation (IAV) System", soll auf die erweiterten Fähigkeiten der Steuerung hinweisen. Intelligent kann die Ventilbetätigung allerdings erst mit einem entsprechend schlauen Steuergerät werden, das in der Lage ist, mithilfe von Kennfeldern und Sensordaten die Freiheitsgrade auch auszuschöpfen. Damit soll in konventionellem Betrieb bereits eine Kraftstoffersparnis von 15 Prozent möglich werden, weil man den Drehzahlbereich der günstigsten Motorlast ausweiten, selektiv reihum Zylinder stillegen und Pumpverluste vermeiden kann. Auf eine energiezehrende Drosselklappe kann nämlich verzichtet werden. Wie bei den allerersten Ottomotoren in den 1880er Jahren und dann später wieder bei BMWs "VANOS".
Interessant für homogene Kompressionszündung
Doch gehen die Möglichkeiten noch darüber hinaus: Steuert man den Motor in einen Zweitaktbetrieb, kann er kurzfristig deutlich mehr Leistung und Drehmoment abgeben. Rollt das Fahrzeug dann mit konstanter Geschwindigkeit bei geringem Drehmomentbedarf, kann man die Expansionsarbeit des Gemischs verstärkt nutzen, indem man den Verdichtungshub verkürzt und den Expansionshub verlängert. (Ähnlich nutzt man die übrigens die Expansionsarbeit in der Dampflokomotiven oder -schiffen bei Konstantfahrt nach dem Beschleunigen. Weil sich das richtig lohnte, hat man hierzu schon früh eine variable Ventilsteuerung entwickelt).