Wie VVT-Systeme die Motorleistung und Effizienz verbessern

Heutige Motoren gelten als technisches Wunder, das mit weniger mehr leistet. Eine der Technologien, die dies ermöglicht hat, ist die variable Ventilsteuerung, oder VVT. Das intelligente System kann die Eigenschaften eines Motors in Echtzeit verändern, sodass er im Alltag sparsam ist und bei Bedarf Leistung abrufen kann. Wir werden sehen, wie VVT diese hervorragende Dualität erreicht.

Was ist variable Ventilsteuerung und wie funktioniert sie

Ein Motor ist im Wesentlichen eine Pumpe, die Luft pumpt. Er saugt Luft und Kraftstoff ein und stößt Abgase aus. Dieser Atemprozess wird durch die Ventile im Zylinderkopf gesteuert, die als Tore fungieren. Ihre Öffnungs- und Schließzeitpunkte sind entscheidend.

Bei herkömmlichen Motoren sind diese Ventilsteuerereignisse vorgegeben. Die Nockenwelle legt sie fest und kann nicht verändert werden. Dies ist ein Kompromiss – eine Konstruktion, die bei hohen Drehzahlen effizient ist, arbeitet bei niedrigen Drehzahlen ineffizient, und umgekehrt.

Die variable Ventilsteuerung beseitigt diesen Kompromiss. Das System ist dynamisch in der Beziehung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle mittels eines komplexen hydraulischen oder elektronischen Stellglieds verstellbar. Einfach gesagt kann es das Öffnen und Schließen der Ventile während des Motorbetriebs beschleunigen oder verzögern. Dadurch kann der Motorrechner den Ventilbetrieb kontinuierlich an die jeweiligen Fahrbedingungen anpassen, sodass der Motor stets möglichst effizient arbeitet.

Kraftstoffeinsparvorteile von VVT im täglichen Fahrbetrieb

Die meisten Fahrer bemerken den größten Effekt in Form einer verbesserten Kraftstoffeffizienz, insbesondere im stopp-and-go-Verkehr in der Stadt. VVT spielt dabei auf mehreren Wegen eine bedeutende Rolle.

VVT ist in der Lage, die Ventilüberdeckung bei niedrigen Motordrehzahlen, wie im Leerlauf oder bei leichter Beschleunigung, zu maximieren. Dabei handelt es sich um die kurze Zeitspanne, in der Einlass- und Auslassventil gleichzeitig geöffnet sind. Durch eine sehr präzise Regelung dieser Überdeckung kann der Motor die Pumpverluste minimieren – also die Energie, die beim Ansaugen von Luft in den Zylinder verschwendet wird. Dadurch muss der Motor weniger arbeiten, was direkt zur Kraftstoffeinsparung beiträgt.

Zudem verbessert eine optimierte Ventilsteuerung die Stabilität der Verbrennung bei niedrigen Drehzahlen. Dies ermöglicht es den Ingenieuren, aggressivere Methoden anzuwenden, wie etwa den Betrieb mit einem magereren Luft-Kraftstoff-Gemisch bei geringer Last, wodurch der Kraftstoffverbrauch weiter optimiert wird. VVT ermöglicht eine sorgfältige Kontrolle des Verbrennungsprozesses, indem sichergestellt wird, dass der Motor genau die Menge an Luft ansaugt, die zu einem bestimmten Zeitpunkt erforderlich ist. Dies führt zu einem minimalen Verlust an Luft und einer maximalen Ausnutzung des Kraftstoffs.

Leistungssteigerungen: Wie VVT die Leistung über den gesamten Drehzahlbereich optimiert

Obwohl es bei niedrigen Drehzahlen sparsam ist, ermöglicht VVT dem Motor tatsächlich, sein Potenzial genau dann auszuschöpfen, wenn es benötigt wird. Es löst ein traditionelles Leistungsproblem: wie man mit demselben Motor sowohl hohes Drehmoment im oberen Drehzahlbereich als auch hohe Leistung bei hohen Drehzahlen erzielt.

Der Motor muss bei hohen Drehzahlen tiefe, schnelle Atemzüge nehmen. In diesem Fall kann VVT die Öffnungs- und Schließzeiten der Einlassventile regulieren. Dadurch können bei hohen Drehzahlen mehr Luft und Kraftstoff in die Zylinder gepresst werden, was als volumetrische Effizienz bezeichnet wird. Das Ergebnis ist eine deutliche Steigerung der Leistung im oberen Drehzahlbereich, wodurch der Motor leichter hochdrehen und mehr Leistung erzeugen kann.

Andererseits verwendet das System eine gezielte Steuerung der Zündzeitpunkte, um ein hohes Drehmoment im niedrigen und mittleren Drehzahlbereich zu erzielen. Dadurch wird auch die Verwirbelung des Luft-Kraftstoff-Gemischs verbessert, indem die Ventilsteuerzeiten so abgestimmt werden, dass bei niedrigeren Drehzahlen eine vollständigere Verbrennung sichergestellt wird, sobald der Fahrer das Gaspedal loslässt. Auf diese Weise entfällt der bei älteren Motoren übliche Leistungsabfall oder die Verzögerung, wodurch über den gesamten Drehzahlbereich ein gleichmäßiger, direkter und kraftvoller Zug gewährleistet wird.