Der elektrisch angetriebene Nockenwellenversteller von Delphi
Delphi
Die Elektrifizierung im Fahrzeug schreitet voran. Ursache dafür sind vor allem die kontinuierliche Weiterentwicklung elektrischer Komponenten sowie die Anforderungen zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2-Emissionen.
Bedarfsgeregelte elektromechanische Systeme lösen hydraulische Lenkhilfen ab. Damit sich die Motorkühlung so optimal wie möglich auf den jeweiligen Betriebspunkt einstellen lässt, kommen elektrisch angetriebene Wasserpumpen am Verbrennungsmotor zum Einsatz. Weitere Nebenaggregate wie die Ölpumpe werden ebenfalls bedarfsgerecht geregelt. Wird sich bei Nockenwellen-Verstellsystemen ein ähnlicher Wandel von hydraulischen zu elektrischen Systemen vollziehen?
Größere Freiheitsgrade
Nockenwellen-Verstellsysteme werden heute überwiegend hydraulisch, über den Ölkreislauf des Motors, angetrieben. Dadurch kann im Extremfall der Versteller nicht betätigt werden - etwa beim Motorstart oder bei sehr niedrigen Temperaturen. Jedoch ist aber eine Nockenwellenverstellung in diesen Betriebsbereichen sehr interessant, zum Beispiel zur Dekompression im Start-Stopp-Betrieb.
Der Automobilzulieferer Delphi hat nun einen elektrisch angetriebenen Nockenwellenversteller entwickelt, der eine hohe Verstellgeschwindigkeit in einem weiten Bereich anbiete, und dies unabhängig vom Motorölkreislauf. Dadurch werde der verfügbare Einsatzbereich in Richtung niedriger Temperaturen und Drehzahlen ausgedehnt. Mithilfe der Hallsensoren im bürstenlosen E-Motor sei die Position des Verstellers jederzeit hochaufgelöst verfügbar. Damit seien durch den direkten Einfluss auf die Ansaug- und Pumpverluste geringere Emissions- und Kraftstoffverbrauchswerte möglich. Zusätzlich sollen sich durch die Einführung neuer Brennverfahren und der Start-Stopp-Funktion weitere CO2-Reduktionen von bis zu 3 % bei einem Ottomotor erzielen lassen.
Quo vadis?
In dem Beitrag „Quo vadis hydraulischer Nockenwellenversteller?“ aus dem Schaeffler Kolloquiumsbuch von 2010, gehen die Autoren davon aus, dass der Wechsel von hydraulischen hin zu elektrischen VCP-Systemen (VCP - variable camshaft phasing) von den Funktionsanforderungen des Verbrennungsmotors bestimmt werde. Elektrische VCP-Systeme würden die hydraulischen VCP- Systeme erst dann verdrängen, sobald der Gesamtaufwand zur Bereitstellung der benötigten Funktionen mit hydraulischen Lösungen den Gesamtaufwand von elektrischen Lösungen übersteige. Maßgeblichen Einfluss auf den Zeitpunkt dieses Wechsels werde die zukünftige Brennverfahrensentwicklung nehmen.