Variable Steuerzeiten
Mahles „Cam-in-Cam“-Nockenwelle gewinnt angesichts der Diskussion um Verbrauch, Emission und Downsizing an Bedeutung. Die Nockenwelle, ein Range Extender und andere Entwicklungen sind IAA-Exponate.
Sie ist nicht völlig neu, sondern bei Anwendungen mit einer zentralen Nockenwelle (OHV) seit 2007 in Serie: Nockenwelle „Cam-in-Cam“ für variable Ventilsteuerzeiten. Vor dem Hin-tergrund der aktuellen Diskussion um Verbrauch und Emission sowie Downsizing gewinnt ihre Technik an Bedeutung. Entwickler und Hersteller Mahle, der die Nockenwelle zur IAA zeigen will (Halle 8.0, Stand C30), bezeichnet sie als „praktisch zwei Nockenwellen in einer“.
Cam-in-Cam: Außen- und Innenwelle
Tatsächlich gibt es eine Außen- und eine Innenwelle, die zueinander konzentrisch angeordnet sind. Vom Betriebspunkt ab- hängig werden sie – und mit ihnen die Nocken – gegeneinander verdreht. Laut Mahle sind Vierzylinder-Ottomotoren mit DOHC-Ventiltrieb, Turboaufladung und Direkteinspritzung ein ideales Einsatzgebiet für die Cam-in-Cam-Technik: „Sie sorgt bei Volllast für mehr Drehmoment im unteren Drehzahlbereich in ein besseres Ansprechverhalten des Turboladers. Zunächst erzeugt die Mahle Cam-in-Cam durch kurze Auslassventil-Öffnungszeiten das notwendige Druckgefälle zwischen Einlass- und Auslassseite. Dann werden die Einlassventile geöffnet, während die Auslassventile noch offen stehen. In dieser Ventilüberschneidungsphase durchströmt frische Luft den Brennraum und gelangt bis in den Abgastrakt. Der Effekt hat mehrere Vorteile: Zum einen spült die Frischluft das Restgas der Verbrennung aus dem Zylinder (Scavenging), beim nächsten Verbrennungsvorgang befindet sich dann mehr Sauerstoff im Brennraum und sorgt für höheres Drehmoment. Zum anderen kühlt die durchgespülte Frischluft zusätzlich den Brennraum. Zudem hilft die durchgeströmte Luft, im Auslass Kraftstoffreste nachzuverbrennen. Dies führt zu geringeren Emissionswerten. Schluss-endlich wird der Turbolader jetzt zusätzlich zum Abgas auch von der durchgeleiteten Frischluft angetrieben. Bei niedrigen Drehzahlen bewirkt das eine Steigerung des Drehmoments, das Turboloch wird eliminiert. Bei Volllast und hohen Drehzahlen kann durch Verdrehen der Nocken gegeneinander die lange Steuerzeit ein-gestellt werden. Die Ausschiebearbeit und damit der Kraftstoffverbrauch sowie die CO2-Emissionen werden reduziert.“
Ein großer Vorteil gegenüber anderen Arten variabler Ventilsteuerung sind die gegenüber konventionellen Nockenwellen unveränderten Einbaumaße.
Range Extender: R2-Otto, 900 cm3
Ein weiteres IAA-Exponat von Mahle wird ein Range Extender sein. Bei diesem Reichweitenverlängerer für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge handelt es sich um einen Reihen-Zweizylinder-Ottomotor mit 900 Kubikzentimeter Hubraum, 30 Kilowatt Nennleistung bei 4.000/min und in das Kurbelgehäuse integriertem Generator. Das Aggregat, knapp 70 Kilogramm schwer, „in der Größenordnung von Flugzeug-Handgepäck“ (O-Ton Mahle) und in allen Einbaulagen vorstellbar, läuft hauptsächlich unter Vollast und hat mit 30 (Batterieladeniveau halten) und 30 Kilowatt Leistungsabgabe (Batterie laden) zwei Hauptbetriebspunkte. Wörtlich: „In Kom-bination mit einem 55 Kilowatt starken Permanentmagnet-Synchronmotor und einer Lithium-Ionen-Batterie mit 15 Kilowattstunden werden alle fahrdynamischen Anforderungen sicher erfüllt.“
Weitere Motordaten: vier Ventile pro Zylinder, eine oben liegende Nockenwelle (OHC), keine Ausgleichswelle, eng anliegendes Ansaugsystem. Mahle hat diesen Range Extender komplett selbst entwickelt. Vergleichsmaßstab war ein Fahrzeug der Kompaktklasse. Peter Diehl
