Technologie

FlexWork-Motorentechnik: Zwölftakter statt Viertakter

FlexWork-Motorentechnik: Zwölftakter statt Viertakter
Modell des FlexWork-Motors mit vollvariabler elektro­hydraulischer Ventilsteuerung.
© Empa

[Empa] Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa hat in den letzten Jahren gemeinsam mit einem externen Hydraulikspezialisten die vollvariable elektrohydraulische FlexWork-Ventilsteuerung entwickelt, welche sich für Verbrennungsmotoren und andere thermische/pneumatische Maschinen einsetzen lässt.

Vollvariabel bedeutet, dass sowohl der Ventilhub als auch der Öffnungs- sowie der Schließzeitpunkt frei eingestellt werden können – und dies sogar von einem Zyklus zum nächsten. Am Verbrennungsmotor eingesetzt, gibt diese volle Flexibilität neue Freiheitsgrade für Optimierungen. Beispielsweise lässt sich die Last bei Ottomotoren ohne Drosselklappe und von einem Zyklus zum nächsten einstellen, die Volllast kann optimiert werden und der Motor lässt sich auf verschiedene Treibstoffe „per Software“ anpassen.

Die Empa hat den Ventiltrieb an einem Ottomotor aufgebaut und erforscht die Potentiale. Eine Variante der Laststeuerung ist die Zylinderabschaltung. Das heißt, einzelne Zylinder werden im Teillastbereich in hoher Last betrieben, andere werden zugleich ganz abgeschaltet, indem alle Ventile geschlossen bleiben. Der plötzliche Übergang vom Betrieb mit allen Zylindern auf den Betrieb mit abgeschalteten Zylindern würde allerdings ungewünschte Drehmomentspitzen mit sich bringen, so dass der Übergang sanft gestaltet werden muss.

In heute auf dem Markt befindlichen Systemen ohne vollvariable Ventilsteuerungen werden solche Zylinderabschaltungen durch stark effizienzmindernde Zündeingriffe ausgelöst. Mit der vollvariablen FlexWork-Ventilsteuerung der Empa lassen sich einzelne Zylinder dagegen ohne Effizienzverlust abschalten.

Ebenso wie die vollständige Abschaltung von Zylindern ist es auch möglich, sie seltener zu zünden. So wird aus einem Viertakt-Betrieb, ein Acht- oder Zwölftakt-Betrieb. Im Vergleich zu einem gedrosselten Viertakter arbeitet ein solcher Motor deutlich effizienter.


Zum Thema Ventilsteuerung in Wikipedia: „Eine Ventilsteuerung oder ein Ventiltrieb ist ein Mechanismus (Kurvengetriebe), der bei einem Hubkolbenmotor die Ventile und damit den Ladungswechsel durch Öffnen und Schließen der Lufteinlass- und Abgasaustrittskanäle steuert.“