Smart Car
Schaeffler bringt den elektromechanischen Nockenwellenversteller

Ich gestehe, das ist ein Thema für Car-Nerds, aber ich feiere das gerade dermaßen ab. Ich habe mich die ganze Zeit gefragt, wann der Motor endlich noch mehr Technik bekommt. Überprüft und Überwacht von diversen Sensoren und Steuergeräten sind viele Bauteile im Motor immer noch rein mechanisch bzw. hydraulisch. Es wird Zeit für mehr Elektro-Porn unter der Motorhaube und Schaeffler bringt nun ein schönes Bauteil in die Serie. Der elektromechanische Nockenwellenversteller.

Ich habe in einem Land vor unserer Zeit eine Ausbildung zum Kraftfahrzeug-Mechaniker gemacht. Damals mussten wir noch Ventile einstellen und die Elektronik im Fahrzeug war noch überschaubar. Die ersten elektronischen Steuergeräte kamen in Serie und auch in Sachen Infotainment und Beleuchtung hat sich damals einiges gewandelt. Inzwischen leben wir im Auto digital, der Computer ist inzwischen wichtiger als der Motor und auch viele Bauteile im Motor werden inzwischen elektronisch gesteuert.

Wir haben damals noch “scharfe Nockenwellen” verbaut, damit konnte man die Öffnungszeiten verlängern, der Wagen hatte mehr Leistung – verbrauchte aber auch mehr Sprit. Das war eine rein manuelle Geschichte, hatte mit digitaler Technik nicht wirklich viel zu tun. Inzwischen hat sich in dem Bereich aber wirklich viel verändert.

Nun bringt der Automobilzulieferer Schaeffler (vielen nur als DTM Sponsor bekannt, dabei steckt in zahlreichen Fahrzeugen mehr Technik von Schaeffler als man denkt) den ersten elektromechanischen Nockenwellenversteller in die Serie. In welchem Fahrzeug? Das wird noch nicht verraten, es soll wohl in einer japanischen Motorbaureihe kommen und damit den hydraulischen Versteller vertreiben.

Warum setzt man hier auf eine elektromechanische Lösung? Die Nockenwelle lässt sich noch schneller verstellen, dadurch sollen die Verbrauchswerte und somit auch die Schadstoffemissionen sinken und der Komfort (Start-Stop-Modus) steigen.

Warum verstellt man die Nockenwelle und was macht die Nockenwelle überhaupt? Sorry, fast vergessen zu erwähnen. Die Nockenwelle öffnet die Einlass- und die Auslassventile. Verstellt man die Nockenwelle, so kann man den Zeitpunkt für das Öffnen bzw. für das Schließen verstellen und somit Einfluss nehmen auf die Füllung. Ziel: Erhöhung des Wirkungsgrads, der Ladungswechsel im Zylinder soll optimal auf die Drehzahl und auf das abgerufene Drehmoment angepasst werden.

Dank der Elektromechanik soll es nun möglich sein, die Nockenwelle mit einer Geschwindigkeit von bis zu 600 Grad Kurbelwinkel zu verstellen. 600 Grad? Pro Sekunde! Dabei muss man sich einfach mal vorstellen wie oft die Zylinder im Motor pro Sekunde hoch und runter sausen.

2015_Schaeffler_IG_elektrischer_Nockenwellenversteller_DE_300dpi_CMYK

Das elektromechanische System soll auch in der Lage sein bei niedrigen Drehzahlen auf das Volllast-Signal vom Fahrer zu reagieren. Das konnten die hydraulischen Systeme bis dato nicht, denn die werden von der Drehzahl gesteuert und ganz nebenbei musste für die Hydraulik auch öfters eine größere Ölpumpe verbaut werden. Auch den dadurch entstehenden Mehrverbrauch könnte man sich durch die elektromechanische Lösung einsparen, der Drehstromgenerator muss ja sowieso Strom erzeugen.

Wie ist der elektromechanische Nockenwellenversteller aufgebaut? Ein Getriebe, ein flexibles Zahnrad, ein bürstenloser Gleichstrommotor und ein Wälzlager. Das ist quasi schon alles, das Getriebe übersetzt die Motordrehzahl im Verhältnis 70 zu 1. Der verbaute Elektromotor ist nicht nur Aktuator sondern auch gleichzeitig Sensor und dieser Motor musste erst noch erfunden werden:
Schaeffler: “Am Markt haben wir keine Motoren gefunden, die unseren Ansprüchen an Präzision und Dauerhaltbarkeit genügt hätten” – daher wurde er einfach in Eigenregie hergestellt.

So sieht der elektromechanische Nockenwellerversteller aus:

Schaeffler_2015_Nockenwellenversteller_camshaft1

Und bevor nun einer auf die Idee kommt, ich sehe den elektromechanischen Nockenwellenversteller nicht als Nachrüstlösung um den VW-Skandal zu beenden, aber in der Zukunft müssen strenge Umweltauflagen erfüllt werden, da kann diese Technik durchaus helfen. Der größte Vorteil (neben den Verbrauchswerten) dürfte der Komfortgewinn sein. Das System bietet sich ja quasi für Hybrid-Lösungen an, denn somit merkt man dann wirklich nur noch am Geräusch, wenn der Benzin-Motor anspringt.

Der erste Serieneinsatz in einer japanischen Motorenbaureihe steht bevor, aber das Ende der hydraulischen Nockenwellenversteller ist noch nicht zu sehen. 15 Millionen herkömmliche Versteller produziert Schaeffler derzeitig pro Jahr, zeigt sich aber für die Zukunft gut gewappnet.