WikiDer > Variable Ventilsteuerung

Variabele kleptiming
Cutaway-Motor einer Honda K20Z3 mit VVT.

Variable Ventilsteuerung, auch bekannt als variable Ventilsteuerung (VVT) ist der Prozess zum Ändern des Zeitpunkts eines Ventilhubereignisses. Diese Technik wird verwendet, um die Leistung zu verbessern (Leistung und Paar) eines Verbrennungsmotors und die Menge der schädlichen Emissionen und die en Kraftstoffverbrauch zu senken. Diese Technologie wird auch häufig in Kombination mit einem variablen Ventilhubsystem verwendet.

Die Möglichkeiten, variable Ventilsteuerzeiten zu erreichen, reichen von mechanischen Geräten bis hin zu elektrohydraulischen und drahtlosen Systemen.

Hintergrund

Ein BMW N52-Motor.
Mechanische Umsetzung variabler Ventilsteuerzeiten.

Das Ventile in einem internen Verbrennungsmotor werden verwendet, um den Fluss von Einlass- und Abgasen in und aus der Brennkammer zu steuern. Der Zeitpunkt, die Dauer und der Hub dieser Ventilereignisse haben einen erheblichen Einfluss auf die Motorleistung. Ohne variable Ventilsteuerung oder variablen Ventilhub kann die Ventilsteuerung für alle Motordrehzahlen und -bedingungen gleich sein. Ein Motor, der mit einem variablen Ventilsteuerungssystem ausgestattet ist, hat über den Betriebsbereich des Motors ein größeres Potenzial zur Leistungsverbesserung.

Kolbenmotoren verwenden normalerweise Ventile, die von der Düse angetrieben werden Nockenwellen. Die Nocken öffnen (heben) die Ventile für eine bestimmte Zeit (Dauer) während jedes Einlass- und Auslasszyklus. Der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens des Ventils in Bezug auf die Position des Kurbelwelle ist wichtig. Die Nockenwelle wird über Zahnriemen, Kettenräder oder Ketten von der Kurbelwelle angetrieben.

Ein Motor benötigt bei hohen Drehzahlen große Luftmengen. Die Einlassventile können jedoch schließen, bevor genug Luft in jede Brennkammer eingedrungen ist, was die Leistung verringert. Hält die Nockenwelle dagegen die Ventile länger geöffnet, wie bei einem Rennmotor, treten Probleme bei niedrigeren Drehzahlen auf. Das Öffnen des Einlassventils, während das Auslassventil noch geöffnet ist, kann dazu führen, dass unverbrannter Kraftstoff aus dem Motor austritt, was zu einer geringeren Motorleistung und erhöhten Emissionen führt.

Geschichte

Honda stellte im Dezember 1983 das Motorrad Honda CBR400F (NC17) mit dem luftgekühlten 399-cm³-Viertakt-Vierzylinder-Motor NC07E vor.[1] Dieser Motor verfügt über REV (Revolution Modulated Valve Control) und schaltet bei 8500 U/min von zwei auf vier Ventile.[2]

1987 führte der japanische Autohersteller Nissan N-VCT (Nissan Variable Camshaft Timing) ein.[3] Diese Technologie dreht die Nockenwelle(n) relativ zum Nockenwellenverstellerzahnrad. Es ist in der Lage, das Timing vorzuverlegen und zu verzögern, um eine höhere volumetrische Effizienz erhalten. Ventilhubhöhe und Ventilhubdauer werden nicht angepasst. N-CVT wurde bei den 3,0-Liter-VG30DE- und 2,0-Liter-VG20DET-Motoren eingeführt. Die Technologie wurde auslaufen und durch CVVTCS (Continuous Variable Valve Timing Control System) ersetzt.

Am 19. April 1989 wurde der Honda Integra (E-DA6 und E-DA8) mit B16A-Motor eingeführt.[4] Der B16A-Motor ist mit der DOHC-VTEC-Technologie ausgestattet. Honda war damit der weltweit erste Hersteller mit einem Motor, der gleichzeitig die Ventilsteuerzeiten und den Ventilhub sowohl an der Einlass- als auch an der Auslassnockenwelle steuert. Die Honda DOHC VTEC-Technologie wurde im September 1990 im 3,0-Liter-C30A-V6-Motor der Serie eingeführt Honda NSX (E-NA1).[5] Darüber hinaus verwendet der C30A-Motor einen Ansaugkrümmer mit variabler Länge, Hondas VVI-Technologie (Variable Volume Induction). Diese Technologie verhilft dem Motor zu mehr Leistung und Drehmoment über den gesamten Drehzahlbereich.

1991 stellte Toyota den 4A-GE-Motor der vierten Generation mit VVT (Variable Valve Technology) vor. Diese Technologie ermöglicht es, die Einlassnockenwelle bei hoher Motorlast bei mittleren bis hohen Drehzahlen um 30° vorzustellen, um einen verbesserten volumetrischen Wirkungsgrad zu erzielen.[6]

Am 8. März 2009 stellte die FIAT Group ihre MultiAir-Technologie vor, die den Luftstrom während des Verbrennungsprozesses hydraulisch steuert und genauer arbeitet als mechanisch angetriebene Systeme.[7] Der von einer mechanischen Einlassnockenwelle angetriebene Kolben ist mit dem/den Einlassventil(en) durch eine mit Hydraulikflüssigkeitdas Motoröl. Diese Kammer wird durch ein Ein/Aus-Magnetventil gesteuert. Das Motoröl wirkt bei geschlossenem Ventil als festes Medium und folgt der festen ursprünglichen Ventilöffnungs- und Schließbahn. Wenn das Ventil geöffnet ist, werden die mit Motoröl gefüllte Kammer und das/die Einlassventil(e) getrennt. Die Steuerung des Timings dieser Magnetventil-Ein-/Ausschaltvorgänge bietet die Möglichkeit, zahlreiche optimierte Ventilöffnungs- und -schließmomente zu erzeugen. Dies führt zu einer Steigerung von Leistung und Drehmoment und einer Verringerung der Schadstoffemissionen.

Frühe Systeme verwenden ein diskretes System, das die Ventilsteuerung in offensichtlichen Schritten einstellt. Beispielsweise wird ein Timing bei Drehzahlen unter 3500 U/min und ein anderes Timing über 3500 U/min verwendet. Fortschrittlichere Systeme passen das System auf eine unendliche Anzahl von Schritten an, so dass das Timing für jede Drehzahl optimiert wird.

Benennung

Auto- und Motorradhersteller verwenden jeweils ihre eigene Bezeichnung für die Implementierung der variablen Ventilsteuerung. Einige Beispiele hierfür sind AVCS, CVVT, MIVEC, N-VCT, S-VT, VANOS, VCT, VTEC, VVL, Valvelift, VVEL und VVT-i.

Siehe auch

Externe Links