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Forscher der RUB haben in einem gemeinsamen Projekt mit der der Siemens AG jetzt die Grundlagen für die elektromagnetische Ventilbetätigung der zweiten Generation - der sensorlosen Regelung der Ventilbewegung - erarbeitet
Bochum, 22.09.1999
Nr. 209
Weniger Benzin - weniger Abgase
Industriekooperation macht Träume wahr:
Elektromagnetische Ventilbetätigung ersetzt Nockenwelle
Der alte Traum der Motorentechniker, die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile eines Ottomotors frei einstellen zu können, rückt in greifbare Nähe: An der elektromagnetischen Ventilsteuerung wird weltweit gearbeitet. Forscher der Ruhr-Universität Bochum vom Lehrstuhl für Elektronische Meß- und Schaltungstechnik unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Joachim Melbert haben in einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit dem Bereich Automobiltechnik der Siemens AG jetzt die Grundlagen für die elektromagnetische Ventilbetätigung der zweiten Generation - der sensorlosen Regelung der Ventilbewegung - erarbeitet.
Der sanfte Aufprall macht's
Während bei der klassischen Nockenwelle die Zeiten für die Ventilbetätigung starr vorgegeben sind und aufwendige mechanische Lösungen nur eine geringe Verstellung ermöglichen, bietet der elektronisch gesteuerte variable Ventilbetrieb entscheidende Vorteile: Der Kraftstoffverbrauch sinkt bis zu 15%, die Emissionswerte sind günstiger und das Drehmoment steigt. Zur Betätigung jedes einzelnen Ventils werden elektromagnetische Aktuatoren eingesetzt, bei denen sich ein frei beweglicher Anker zwischen zwei Elektromagneten bewegt. Mit zwei zusätzlichen Ventilfedern erhält man einen Bewegungsablauf für den Öffnungs- und Schließvorgang der Ventile mit geringer Energieaufnahme. Um eine optimale Laufruhe und Lebensdauer des Systems zu erreichen, müssen die Ventile und die Anker in den Aktuatoren sanft aufsetzen.
Erste Generation: Positionssensor
Eine Leistungselektronik übernimmt die Ansteuerung der Elektromagneten und die erforderliche Regelung des Bewegungsvorgangs. Die bisherigen Lösungsansätze verwenden einen Geschwindigkeits- oder Positionssensor zur Erfassung der Ventilstellung. Solche Systeme sind in verschiedenen Forschungsabteilungen der KFZ-Industrie in der Entwicklungsphase.
Erste Motortests bestanden
Bochumer Ingenieure am Lehrstuhl für Elektronische Meß- und Schaltungstechnik haben in einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit dem Bereich Automobiltechnik der Siemens AG die Grundlagen für die elektromagnetische Ventilbetätigung der zweiten Generation erarbeitet. Bei diesem System entfallen die Sensoren vollständig, was eine gravierende Einsparung des Aufwands für Sensoren, Kabel und Elektronik bedeutet und eine Verbesserung der Systemzuverlässigkeit und der Kosten verspricht. Das in Bochum entwickelte elektronische Steuergerät kann einen 4-Zylindermotor mit je 4 Ventilen pro Zylinder betreiben und sorgt für einen sanften Aufprall der Ventile. Es wurde bereits für die Anwendung am zukünftigen 42V-Bordnetz konzipiert Das System hat bereits erste Tests am Verbrennungsmotor bestanden.
Demonstration: Jetzt auf der IAA
Derzeit wird die sensorlose Ventilbetätigung an einem Zylinderkopf mit 16 Aktuatoren demonstriert auf der 58. Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) in Frankfurt auf dem Stand der Siemens AG.
Weitere Informationen
Prof. Dr.-Ing. Joachim Melbert, Lehrstuhl für Elektronische Meß- und Schaltungstechnik der RUB, Tel.: 0234/700-3137/6895, Fax: 0234/7094-168,
e-mail: joachim.melbert@lems.ruhr-uni-bochum.de oder sekretariat@lems.ruhr-uni-bochum.de
Criteria of this press release:
Biology, Electrical engineering, Energy, Environment / ecology, Information technology, Materials sciences, Mechanical engineering, Oceanology / climate
transregional, national
Miscellaneous scientific news/publications, Research results
German
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