MAHLE CamInCam® – variabler Ventiltrieb steigert das Drehmoment deutlich

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Stuttgart, September 2011 – Bei der variabel steuerbaren CamInCam®-Nockenwelle von MAHLE werden die Nocken je nach Bedarf zueinander verdreht. Das nutzt MAHLE, um die effektive Öffnungsdauer der Auslassventile zu variieren. Daraus ergeben sich Vorteile beim Drehmomentverlauf, der Leistung, den Emissionen und beim Kraftstoffverbrauch des Motors.

Der entscheidende Vorteil der CamInCam®-Nockenwelle im Vergleich zu anderen variablen Ventiltriebsystemen besteht darin, dass sie in den Bauraum einer gängigen Nockenwelle eingebaut werden kann. Sie ist praktisch zwei Nockenwellen in einer. Das liegt an der Bauart. Es gibt eine Außen- und Innenwelle, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Durch das MAHLE Verfahren werden die Einzelkomponenten fertig bearbeitet auf die Nockenwelle montiert. Je nach Betriebspunkt werden die Wellen – und somit die Nocken – für die optimale Ventilsteuerstrategie gegeneinander verdreht. Da sich die Abmaße nicht verändern, kann die CamInCam®-Nockenwelle die herkömmlichen Nockenwellen eins zu eins ersetzen. Der Motorenhersteller kann somit das identische Motorenlayout für verschiedene Leistungsvarianten verwenden.

Konventionelle Nockenwellen – mit ihren starren Öffnungszeiten der Einlass- und Auslassventile – sind immer ein Kompromiss zwischen Drehmoment, Leistung und Verbrauch. Je nach Betriebspunkt wären auf der Auslassseite unterschiedliche Nockenprofile ideal. Bei Volllast und hohen Drehzahlen sind breite Nockenprofile von Vorteil. Sie bewirken, dass die Auslassventile lange geöffnet bleiben. Das Ausspülen der Abgase aus dem Zylinder wird begünstigt und die Ladungswechselarbeit gering gehalten. Dies führt zu einem geringen Kraftstoffverbrauch. Bei niedrigen Drehzahlen sind schmale Nockenprofile besser geeignet. Auslassventile verschiedener Zylinder werden dadurch nicht gleichzeitig geöffnet. Der Gegendruck im Auslasstrakt des abströmenden Abgases eines Zylinders behindert die Ausspülung der anderen Zylinder deswegen nicht. Außerdem wird verhindert, dass das ausgespülte Abgas eines Zylinders in einen benachbarten einströmen kann. Das reduziert die Klopfempfindlichkeit deutlich.

Dieser Kompromiss – ein optimales Nockenprofil für hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen oder für geringen Verbrauch bei Nenndrehzahl – ist mit der MAHLE CamInCam®-Nockenwelle hinfällig.

Für Motoren mit einer zentralen Nockenwelle (OHV) ist die MAHLE CamInCam® bereits seit 2007 in Serie und in diesen Anwendungen weltweit die einzig variable Ventilsteuerung.

Bei Motoren mit zwei obenliegenden Nockenwellen – DOHC (Double Overhead Camshaft) – zeigt die CamInCam®-Technik ihr ganzes Potenzial. Sie sorgt bei einem Vierzylinder-Ottomotor mit Turboaufladung und Direkteinspritzung bei Volllast für mehr Drehmoment im unteren Drehzahlbereich und ein besseres Ansprechverhalten des Turboladers.

Zunächst erzeugt die MAHLE CamInCam® 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. Schlussendlich 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 eingestellt werden. Die Ausschiebearbeit und damit der Kraftstoffverbrauch sowie die CO2-Emissionen werden reduziert.

Der MAHLE Konzern ist einer der 30 weltweit größten Automobilzulieferer. Mit den beiden Geschäftsbereichen Motorsysteme und -komponenten sowie Filtration und Motorperipherie zählt MAHLE weltweit zu den Top-3-Systemanbietern von Kolbensystemen, Zylinderkomponenten, Ventiltrieb-, Luftmanagement- und Flüssigkeitsmanagement-Systemen. Im Geschäftsbereich Industry sind die Industrieaktivitäten von MAHLE gebündelt. Dazu zählen die Bereiche Großmotoren, Industriefiltration sowie Kühl- und Klimatisierungssysteme. Der Geschäftsbereich Aftermarket bedient den freien Teilehandel mit MAHLE Produkten in Erstausrüstungsqualität. MAHLE erzielte im Jahr 2010 einen Umsatz von rund 5,3 Mrd. EUR und beschäftigte mehr als 47.000 Mitarbeiter an über 100 Produktionsstandorten und in 8 Forschungs- und Entwicklungszentren.

 


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MAHLE CamInCam-Nockenwelle

Bei der variabel steuerbaren CamInCam®-Nockenwelle von MAHLE werden die Nocken je nach Bedarf zueinander verdreht. Das nutzt MAHLE, um die effektive Öffnungsdauer der Auslassventile zu variieren. Daraus ergeben sich Vorteile beim Drehmomentverlauf, der Leistung, den Emissionen und beim Kraftstoffverbrauch des Motors.


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MAHLE CamInCam-Nockenwelle

Der entscheidende Vorteil der CamInCam®-Nockenwelle im Vergleich zu anderen variablen Ventiltriebsystemen besteht darin, dass sie in den Bauraum einer gängigen Nockenwelle eingebaut werden kann. Sie ist praktisch zwei Nockenwellen in einer. Das liegt an der Bauart. Es gibt eine Außen- und Innenwelle, die konzentrisch zueinander angeordnet sind.


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Prinzip der CamInCam-Nockenwelle

Die MAHLE CamInCam® ist praktisch zwei Nockenwellen in einer. Das liegt an der Bauart. Es gibt eine Außen- und Innenwelle, die konzentrisch zueinander angeordnet sind.


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Drehmomentkurven Nockenprofile im Vergleich

Bei Motoren mit zwei obenliegenden Nockenwellen – DOHC (Double Overhead Camshaft) – zeigt die CamInCam®-Technik ihr ganzes Potenzial. Sie sorgt bei einem Vierzylinder-Ottomotor mit Turboaufladung und Direkteinspritzung bei Volllast für mehr Drehmoment im unteren Drehzahlbereich und ein besseres Ansprechverhalten des Turboladers.


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MAHLE Ladungswechsel mit und ohne Zündfolgetrennung

Zunächst erzeugt die MAHLE CamInCam® durch kurze Auslassventil-Öffnungszeiten das notwendige Druckgefälle zwischen Einlass- und Auslassseite. Dann werden die Einlassventile geöffnet, während die Auslassventile noch offen stehen.