Inhaltsverzeichnis

Und weil sich das angesichts steigender Spritpreise, Flottenverbrauchsvorschriften und teurer Abgasnachbehandlung zunehmend lohnt, finden variable Steuerzeiten in immer mehr Motoren den Weg in die Serie. Leopold Mikulic, Motorenentwickler bei Daimler sagte auf dem DaimlerChrysler Innovation Symposium am 11./12. Juni 2002 in Sindelfingen: „Was die Herausforderungen zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs anbelangt, … werden Technologien wie die Direkteinspritzung, Aufladung mit Downsizing sowie Systeme zur variablen Ventilsteuerung eine Rolle spielen“. Da sind wir heute, nur zehn Jahre später.

Neue Möglichkeiten

Viele moderne Motoren steuern die Phase ihrer Ventile lediglich auf der Einlassseite, einige auch auf der Auslassseite, wie beispielsweise der M 270/274, ein Vierzylinder von Mercedes-Benz, der in verschiedenen Hubraum- und Leistungsversionen seit 2011 Modelle der A- bis E-Klasse beflügelt. Mit seinem Höchstdrehmoment bereits bei 1250/min und bis 4000/min belegt er eindrucksvoll die Vorteile der Technologie. Werden sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile getimed, kann damit auch gezieltes Scavenging betrieben werden, eine Art Frischluftspülung des Zylinders. Lässt man bei niedrigen Drehzahlen die Ventile kurz gleichzeitig geöffnet, kann dem Brennraum ohne großen Strömungswiderstand Frischluft zugeführt werden. Ihre kühlende Wirkung verbessert duch eine größere Luftmasse die Füllung im Zylinder und damit das Drehmoment. Ein Effekt, der durch einen Turbolader noch gesteigert werden kann, der seinerseits vom durchströmenden Gas profitiert und so das Turboloch verkleinert. Sinnvoll ist das natürlich vor allem bei Motoren mit Direkteinspritzung, bei denen die Gemischbildung erst stattfindet, wenn der Brennraum geschlossen ist. Bei niedriger Drehzahl kann eine bewusst lange Überschneidung auch zur internen Abgasrückführung zur Verringerung des Stickoxidausstoßes genutzt werden.

Heute meist hydraulisch

Variable Steuerzeiten entstehen im einfachsten Fall durch Phasenverschiebung: Verdreht man beispielsweise die Nockenwelle ein paar Grad gegen die Laufrichtung, öffnen und schließen die Ventile früher. Obwohl man so die Öffnungsdauer nicht variieren kann, erreicht bereits einen großen Effekt. Auf breiter Front durchgesetzt hat sich heute neben Verstellern, die auf die Steuerkette wirken, eine hydraulische Nockenwellenverstellung unter Zuhilfenahme des Motoröls. Da der Öldruck mit der Drehzahl des Motors ansteigt, eignet er sich nahezu ideal zur drehzahlgerechten Verschiebung der Öffnungszeiten, zudem ist die Umsetzung des Antriebs relativ einfach: