Themen:
- Variable Ventilsteuerung
- MultiAir
Variable Ventilsteuerung:
Die Leistung des Motors hängt maßgeblich von der Leistung ab Nockenwelle. Wenn es lange und ovale Laschen hat, ist die Ventile länger geöffnet sein. Dadurch kann mehr Luft in den Motor ein- und ausströmen, was zu mehr Leistung führt. Wenn die Nocken kürzer und spitzer sind, öffnet sich das Ventil weniger und schließt früher, wodurch weniger Luft ein- und ausströmt und somit auch weniger Leistung erzeugt wird. Der Vorteil ist, dass es Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann.
Niedrige Motordrehzahlen bei geringer Last erfordern:
- Einlassventile öffnen spät und schließen früh.
- Auslassventile öffnen spät und schließen früh.
Hohe Motordrehzahlen bei hoher Belastung erfordern:
- Einlassventile früh öffnen und spät schließen.
- Auslassventile früh öffnen und spät schließen.
Autohersteller suchen immer nach einem Mittelweg. Die variable Ventilsteuerung stellt die Nockenwelle bei laufender Motordrehzahl auf die gewünschte Position ein. Die Abbildung zeigt zwei Ventildiagramme.
Das linke Ventildiagramm zeigt die „normale“ Situation ohne Verstellung, das rechte nach Verstellung sowohl der Einlass- als auch der Auslassnockenwelle. Es ist zu erkennen, dass bei der Anpassung das Einlassventil 4° früher öffnet und 4° später schließt. Auch das Auslassventil öffnet 4° früher und schließt 4° später.
Nockenwellen einstellen:
Bei dieser Form der variablen Ventilsteuerung dreht sich die Nockenwelle relativ zu dem von der Nockenwelle angetriebenen Zahnrad Zahnriemen of Steuerkette angetrieben wird (siehe Bild unten). Dieses System sorgt dafür, dass die Ventile früher oder später öffnen, kann aber nicht regulieren, dass die Ventile länger geöffnet bleiben, da die Form der Nockenwelle gleich bleibt. Das unten dargestellte System funktioniert hydraulisch. Der Motor dreht sich inklusive Nockenwellenrad im Uhrzeigersinn. Im Nockenwellenrad im Bild unten sind zwei Positionen markiert, an denen sich die Nockenwelle im Verhältnis zum Kettenrad im Ruhezustand (rosa) und bei Volllast (lila) befindet. Auf den Nocken selbst sind auch die Positionen des frühen Öffnens bei Volllast (lila) und der Neutralstellung (rosa) markiert.
Bei ruhiger Fahrweise, also bei niedrigen Geschwindigkeiten und geringer Last, öffnen die Ventile später. Es gelten dann die rosa Markierungen. Der violette Teil gilt beim Beschleunigen mit Vollgas und bei starker Beschleunigung. Anschließend wird Öl zum Einstellpunkt im Nockenwellenrad gepumpt, wodurch der innere Teil nach rechts gedreht wird. Die Nockenwelle wird dann relativ zum Zahnrad gedreht, sodass die Nocken die Ventile schneller öffnen und schließen.
Die Abbildung zeigt die Ölkammern in den verstellbaren Nockenwellenrädern. Durch das Füllen des Raumes mit Öl wird die Nockenwelle verstellt. Die Steuerräder werden relativ zur Nockenwellenlagerung gedreht.
Das Bild zeigt die beiden verstellbaren Nockenwellenräder mit den Ölkanälen. Die Ölkanäle sind gelb gefärbt.
Die Ölpumpe in der Ölwanne versorgt die Magnetventile mit Öldruck. Wenn die Magnetventile vom Motorsteuergerät (ECU) gesteuert werden, übertragen sie den Öldruck auf die Nockenwellenräder. Die Magnetventile sorgen für die Verstellung der Nockenwellenräder.
Zu den möglichen Fehlfunktionen des oben genannten Systems gehören:
- Magnetventile, die den Nockenwellenrädern keinen Öldruck mehr zuführen. Dies ist häufig eine Folge von Umweltverschmutzung. In diesem Fall kann es sein, dass das Sieb im Magnetventil durch schwarzen Schlamm oder andere Schmutzpartikel verstopft ist. Reinigung bietet oft die Lösung.
- Nockenwellenräder passen nicht mehr richtig. Dies ist oft auch eine Folge der Umweltverschmutzung.
Verunreinigungen entstehen meist durch zu langes Fahren mit altem Motoröl.
MultiAir:
MuliAir ist ein vollständig elektronisch gesteuertes System zur getrennten Steuerung des Öffnens und Schließens der Einlassventile über eine elektronisch-hydraulische Steuerung. MultiAir steuert sowohl den Ventilhub als auch die Steuerzeiten der Einlassventile. MultiAir wird sowohl bei Benzin- als auch bei Dieselmotoren eingesetzt. Eine verstellbare Nockenwelle ist nicht mehr notwendig.
Bei MultiAir besteht eine hydraulische Verbindung zwischen der Nockenwelle und dem Einlassventil. Die Nockenwelle treibt über einen Rollenkipphebel den Kolben des MultiAir-Hochdruckzylinders an. Der Kolben in diesem Hochdruckzylinder drückt das Öl zum elektronisch gesteuerten Ventil; auch Elektromagnet oder Magnetventil genannt. Das zur Ölkammer oberhalb der Einlassventile geleitete Ölvolumen wird durch das elektronisch gesteuerte Ventil variiert. Weniger Ölvolumen bedeutet, dass das Einlassventil weniger weit öffnet. Dieses elektronisch gesteuerte Ventil wird vom Motorsteuergerät (ECU) präzise gesteuert. Dadurch können sowohl das Timing als auch die Hubhöhe genau an den Luftbedarf des Motors angepasst werden.
Wenn Motorleistung erforderlich ist, beispielsweise beim Fahren mit höheren Geschwindigkeiten und höherer Motorlast, öffnet sich das Einlassventil vollständig.
Beim Starten und Leerlauf des Motors öffnet sich das Einlassventil später. In der Brennkammer entsteht ein großer Unterdruck, der beim Öffnen des Einlassventils zu einer Erhöhung der Luftgeschwindigkeit führt. Dies sorgt für eine bessere Gemischbildung und eine bessere Verbrennung.
Bei mittleren Drehzahlen und Teillast des Motors schließt das Einlassventil früher. Dadurch werden Störungen im Saugrohr vermieden und die Ladungswechselverluste reduziert, was letztendlich zu einer höheren Luftzirkulation führt Motordrehmoment.
Bei mittleren Geschwindigkeiten und Teillast des Motors gibt es auch „Multilift“. Beim Multilift werden die Auslassventile pro Arbeitstakt mehrmals geöffnet, was der Qualität der Verbrennung zugute kommt.
MultiAir ermöglicht auch das kurzzeitige Öffnen der Einlassventile am Ende des Auslasstakts; Dadurch wird ein kleiner Teil der Abgase der Ansaugluft hinzugefügt und eine interne AGR erzeugt.
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