Ventilsteuerungslösungen für flexible Motorfamilien – höchstes Optimierungspotenzial für unterschiedliche Einsatzfälle

Autoren

Dr. M. Scheidt, Ing. P. Traversa, Dipl.-Ing. (FH) D. Wolf, Dipl. Ing. S. Hardes, Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Herzogenaurach:

Jahr

2021

Druckinfo

Eigenproduktion ÖVK

Zusammenfassung

Durch die stark zunehmende Elektrifizierung der Fahrzeugantriebe müssen Verbrennungsmotoren flexibel einsetzbar sein in konventionellen, mildhybridischen und hybriden Antriebslösungen. Gleichzeitig muss der Motor in jedem Antriebskonzept auf beste Effizienz und niedrigste Abgaswerte entwickelt und abgestimmt werden. Auch müssen Motorfamilien flexibel in verschiedenen Fahrzeugklassen und mit unterschiedlichen Leistungsstufen dargestellt werden, bei wettbewerbsfähigen Kosten. Eine wichtige Rolle kommt dabei dem Luftpfad zu, der in modernen Ottomotoren bereits heute mit unterschiedlichen Variabilitäten ausgerüstet ist. Dies sind immer Nockenwellenversteller und teils auch diskret schaltbare oder mechanisch vollvariable Systeme. Diese Systeme sind je nach Leistungsstufe verbaut oder auch nicht. Der konstruktive Aufbau des Zylinderkopfes, die notwendige Validierung und die Abstimmung der unterschiedlichen Systeme aufeinander stellt einen erheblichen Aufwand dar. Vor allem die Abstimmung transienter Vorgänge ist aufgrund unterschiedlicher Antwortzeiten aufwendig und mit Kompromissen verbunden, da das jeweils langsamste System bestimmend ist. Schaeffler hat mit dem bekannten vollvariablen Ventilsteuerungssystem UniAir ein digital (cycle-to-cycle) verstellbares System im Markt, das darüber hinaus auch einen sehr einfachen Aufbau des Zylinderkopfes in SOHC Ausführung bei Entfall von einer Nockenwelle und den Nockenwellenverstellern ermöglicht. Die hier vorgestellte aktuelle Evolutionsstufe dieses Systems zeichnet sich durch modularen Aufbau, reduzierte Reibung und kompakte Abmessungen aus, darüber hinaus wurden Steuerstrategien entwickelt, die es ermöglichen deutliche transiente Vorteile bezüglich Schadstoffemission und Verbrauchseinsparungen darzustellen, die auch im dynamischen Betrieb (RDE) wirksam sind. Dieses System lässt sich flexibel über Softwareabstimmung auf unterschiedliche Einsatzfälle abstimmen und erfordert daher keine oder nur geringe konstruktive Eingriffe in der modularen Motorfamilie. Dieser Artikel stellt die neuste Evolution des Systems aus konstruktiver und funktionaler Sicht vor.

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