2-stufiges VCR-System – Herausforderungen in der Mechanik

Der Wunsch der Motorenentwickler den wichtigen Parameter – das geometrische Verdichtungsverhältnis – variabel zu gestalten ist nicht viel jünger als der Verbrennungsmotor selber. Ein Grund warum es bis heute noch keinen Motor mit variabler Verdichtung in die Serienproduktion geschafft hat, liegt zum großen Teil darin, dass der thermodynamische Nutzen den zu treibenden Aufwand bislang nicht rechtfertigen konnte. Der Änderungsaufwand zur Realisierung einer variablen Verdichtung ist bei den meisten bekannten Systemen immens. Wenn es hingegen gelingen würde, eine modulare und universell einsetzbare und robuste Technik darzustellen, könnte der lang gehegte Wunsch vielleicht doch bald Realität werden. Die FEV GmbH arbeitet bereits seit einigen Jahren an einer solchen modularen Lösung und konnte die VCRFunktion in unterschiedlichen Motor- und Fahrzeugprojekten erfolgreich darstellen.

Das Potenzial zur CO2-Reduktion beim Ottomotor hängt wie in /1/ ausgeführt, bei einer bestimmten Schwungmassenklasse von der gewählten Verdichtungsspreizung, vom darzustellenden Volllastmitteldruck und vom Fahrprofil ab. Bei heutigen Motor- Fahrzeugkombinationen ist von einem CO2-Reduktionspotenzial im NEDC in Höhe von ca. 4-6% bei 2-stufigen und 6-8% bei vollvariablen Systemen auszugehen. Weiteres Potenzial kann in der Kombination mit anderen Technologien gehoben werden, z.B. in Kombination mit einer kontrollierten Selbstzündung oder in Kombination mit Flex-Fuel-Anwendungen.

Der vorliegende Beitrag vertieft die Entwicklung des 2-stufigen VCR-Systems mit dem Fokus auf Mechanik und Konstruktion und beleuchtet die wichtigsten Systemeigenschaften. Im Kapitel 3 – Ausblick – werden u.a. Aktivitäten hinsichtlich einer zeitnahen Serieneinführung und den damit verbundenen Aufgaben für die Industrialisierung vorgestellt.