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 Buchprojekt - Schmierung - UniAir



Den Titel dieses Buches 'Schmierung' können wir in diesem Kapitel nur mit leichten Schwierigkeiten aufrechterhalten, denn es geht um Motorsteuerung mit dem Hauptaugenmerk auf Steuer- und Regelvorgänge. Hinzu kommt die Übertragung von Kräften, die ja bei der Hydraulik so effektvoll funktioniert. Man verbindet zwei Zylinder mit Kolben durch eine Leitung, füllt sie mit Flüssigkeit, entlüftet diese und kann erleben, wie sich Kraft ohne jede Verzögerung auch über eine etwas größere Strecken fortpflanzt.

In diesem Fall könnte man auf den ersten Blick behaupten, hier sei durch Öldruck eine der beiden Nockenwellen eingespart worden. Aber da es in der Geschichte der Kfz-Technik schon viele Fälle gegeben hat, in denen ein Ventil mechanisch von einer relativ weit entfernten Nockenwelle gesteuert wurde. Im vorliegenden Fall geschieht das durch Öldruck. Das System, UniAir genannt, wurde von Schaeffler entwickelt, ist seit 2009 serienreif und im FCA-Konzern als MultiAir schon seit längerer Zeit im Einsatz.

Mit der Hybridisierung und Elektrifizierung vergisst man leicht, dass es den Verbrennungsmotor noch eine Weile geben wird. Selbst wenn er bei alle momentan hergestellten Autos ersetzt würde, dauert es rein rechnerisch noch zwanzig Jahre, bis der letzte überhaupt ersetzt werden kann. Und dann gibt es ja auch noch die Grenzwerte, die kombiniert mit Jahreszahlen erreicht werden müssen, sonst sind Strafzahlungen fällig.

Es macht also Sinn, dem Verbrenner durch eine voll variable Motorsteuerung auf die Sprünge zu helfen. Und das kann dieses System, zumindest für die Einlassventile, denn die werden durch die Auslassnockenwelle quasi ferngesteuert. Auch ohne eine speziell auf die Einlassventile zugeschnittene Phasenverschiebung durch den Antrieb der Nockenwelle ist das durch die Übertragung mit Motoröl möglich.

Ganz oben im Bild ist der Kolben dargestellt, der durch einen Nocken nur für das Einlassventil betätigt wird. Zu der Leitung zum Kolben des Einlassventils gehört auch noch ein schnell schaltendes Ventil, das den Weg zum Ölkreislauf freigibt. Die Ventilöffnung folgt exakt den Druckverhältnissen, solange dieses Ventil geschlossen bleibt. Durch dessen Öffnung kann die Ventilöffnung verspätet begonnen oder vorzeitig beendet werden.

Zusätzlich zur Phasenverschiebung sind verschiedene Hübe nötig bis hin zum Nullhub bei dauerhafter Öffnung des Schaltventils. Es handelt sich also um einen voll-variablen Ventiltrieb bezogen auf die Einlassseite. Er braucht nicht die teilweise recht aufwendigen Systeme elektromechanischer Lösungen und ist sogar noch platzsparender als eine zweite Nockenwelle.


Das Diagramm deutet einen ersten Vorteil dieses Systems an, nämlich die Möglichkeit, ohne Drosselklappe den Motor zu steuern bzw. diese dauerhaft voll zu öffnen. Wie der Name der Klappe schon sagt, erzeugt sie Drosselverluste und die entfallen jetzt. Das Ansaugen fällt dem Motor jetzt leichter.

Seit das Miller-Konzept in der Kfz-Technik etwas verspätet die Runde macht, sieht man auch hierin eine Chance für reduzierte C2-Werte. Auf den ersten Blick will man damit im Teillastbetrieb den Einlass früher schließen. Damit würde im Arbeitstakt die Expansion der verbrennenden Gase besser genutzt, eine Methode, die prinzipiell von Atkinson stammt.

Aber hier steckt noch mehr Potential drin. Man könnte nämlich die Verdichtung deutlich erhöhen und die Einlassgase so verringern, dass der Druck am Ende der Verdichtung immer unter der Klopfgrenze bleibt. Dann würde ein Fahrzeug nach Kaltstart mit maximaler Kompression betrieben werden können, weil die Klopfgrenze wegen der niedrigen Temperatur verschoben wäre. Der Motor würde auch schneller warm.

Herkömmliche vollvariable Verstellsysteme sind durch ihre Mechanik häufig lauter und auch träger bei der Regelung. Es geht darum, mit der Motorsteuerung in die Gruppe der schnellregelnden Systeme zu kommen, was das Drehmoment anbelangt. Da gibt es zwar schon die Zündung, aber die in Richtung 'spät' zu verstellen, hat Nachteile. Und eine komplette Abschaltung eines Zylinders gehört zu den einfachsten Übungen dieses Systems.

Es gab schon so viele Versuche, die Nockenwelle(n) vollkommen zu ersetzen, aber eine Lösung für die Serie ist daraus bisher noch nicht entstanden. Auch UniAir wird dahin nicht weiter entwickelt. Immerhin wäre doch eine zentrale Druckerzeugung denkbar, die dann ohne einen Nocken mit Pumpe ein Einlassventil betätigt. Man bezeichnet die erforderlichen Drücke als zu hoch, obwohl auch bei der Benzin-Direkteinspritzung schon bis zu 350 bar möglich sind.

Letztlich scheint für alles diese Systeme die Gefahr zu groß zu sein, dass bei einem Fehler in der Steuerung ein kapitaler Motorschaden droht. Und das kann bei dem hier vorgestellten System nicht passieren.








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