Elektronische Ventilsteuerung von Camcon - Hat die Nockenwelle bald ausgedient?

Berlin – Der Verbrenner hat noch lange nicht ausgedient, das zeigen die CO2-Ziele, die die EU in dieser Woche vorgeschlagen hat: 30 Prozent Minderverbrauch bis 2030 schlägt die Kommission vor, eine Reduzierung auf Null ist nicht im Gespräch.

Aber: die aktuelle Motorengeneration kämpft mit ihren Abgasen. Schuld daran ist nicht nur die Verbrennung im Zylinder, sondern auch der Gaswechsel. Umso schneller und genauer die Ventile öffnen und schließen und das Kraftstoff-Luft-Gemisch schnell und möglichst vollständig verbrennt, umso effektiver arbeitet der Viertakt-Prozess.

Aktuelle Systeme mit zwei obenliegenden Nockenwellen und variablen Nockenwellen über eine Verbindung zum Kurbeltrieb arbeiten bereits sehr genau. Beispiele sind BMW Valvetronic, Toyota VVTi, Porsche Variocam, Mercedes Camtronic, Honda Vtec oder Fiat Mulitair. Aber egal ob über Zahnriemen, Zahnradketten, Königswellen oder Stirnräder – ein mechanischer Ventiltrieb arbeitet langsamer als ein elektronischer.

Elektronischer Ventiltrieb in Entwicklung

Das Unternehmen Camcon aus Foxton in der Nähe von Cambridge tüftelt schon seit vier Jahren an einer elektronischen Lösung. Darüber berichtet die "Automobilwoche" in ihrer aktuellen Ausgabe. Das "Intelligent Valve Actuation System" steuert elektronisch jedes einzelne Ventil über den gesamten Hubbereich und die Dauer des Hubs in allen vorkommenden Kombinationen aus Motorlast und -drehzahl. Auf diese Weise können die Motorenkomponenten das ideale Ventilereignis für jeden Drehzahl- und Lastzustand festlegen.

Die Einheit besteht aus einer Drehstellantriebstechnik mit einem sehr schnell ansprechendem Elektromotor und einem speziellen Mechanismus. In ihm arbeiten desmodromische Nockenpaare und Kipphebel zusammen, um die Drehbewegungen des Stellantriebs an jedem Ventil in schnelle und genaue Bewegungen umzuwandeln.

Dazu kommt pro Einheit eine Rückholfeder zur Rückgewinnung von Energie. Bei einer optimalen Programmierung könnte sogar eine Drosselklappe entfallen, Strömungsverluste gehören dann der Vergangenheit an. Durch den Wegfall der Steuerkette wird der Motor außerdem um bis zu 30 Millimeter kürzer.

Auch wäre ein kurzzeitiger Zweitaktbetrieb für einen kurzen Leistungsschub möglich, sowie ein selektiver Miller-Zyklusbetrieb. Komplexere selektive Zylinder-Abschalt-Strategien zur Verbrauchsreduzierung sind mit dem System ebenso einfach umzusetzen wie mit herkömmlichen Ventiltrieben.

Bis zu 20 Prozent weniger Verbrauch

Dadurch soll die Verbrennung besser, schneller und effektiver laufen – und der Motor bis zu 20 Prozent weniger Kraftstoff und CO2 ausstoßen. Außerdem soll dadurch mehr Drehmoment im unteren Drehzahlbereich zur Verfügung stehen. Der neue Ventiltrieb soll leiser als herkömmliche Antriebe sein und mit einer herkömmlichen 12-Volt-Anlage auskommen.

Die Kosten für die Implementierung des Systems schätzt Camcon wegen geringfügiger Änderungen nur wenig teurer ein als beim konventionellen Ventiltrieb. Bisher haben an dem System laut der "Automobilwoche" Jaguar und Land Rover Interesse gezeigt. Wann die Technik auf den Markt kommt, sagt Camcon noch nicht. In rund fünf bis sieben Jahren könnte es soweit sein.

Auch Koenigsegg hat 2013 einen Verbrenner ohne Nockenwelle vorgestellt.