Die Empa hat in den letzten Jahren gemeinsam mit einem externen
Hydraulikspezialisten eine vollvariable elektrohydraulische
Ventilsteuerung entwickelt, welche sich für Verbrennungsmotoren und andere
thermische/pneumatische Maschinen einsetzen lässt.
Vollvariabel bedeutet, dass sowohl der Ventilhub wie auch der Öffnungs-
sowie der Schliesszeitpunkt frei eingestellt werden können – und dies
sogar von einem Zyklus zum nächsten. Am Verbrennungsmotor eingesetzt gibt
diese volle Flexibilität neue Freiheitsgrade für Optimierungen.
Beispielsweise lässt sich die Last bei Ottomotoren ohne Drosselklappe und
von einem Zyklus zum nächsten einstellen, die Volllast kann optimiert
werden und der Motor lässt sich auf verschiedene Treibstoffe "per
Software" anpassen.
Die Empa hat den Ventiltrieb an einem Ottomotor aufgebaut und erforscht
die Potentiale. Eine Variante der Laststeuerung ist die
Zylinderabschaltung. Das heisst, einzelne Zylinder werden im
Teillastbereich in hoher Last betrieben, andere werden zugleich ganz
abgeschaltet indem alle Ventile geschlossen bleiben. Der plötzliche
Übergang vom Betrieb mit allen Zylindern auf den Betrieb mit
abgeschalteten Zylindern würde allerdings ungewünschte Drehmomentspitzen
mit sich bringen, so dass der Übergang sanft gestaltet werden muss. In
heute auf dem Markt befindlichen System ohne vollvariable
Ventilsteuerungen werden solche Zylinderabschaltungen durch stark
effizienzmindernde Zündeingriffe ausgelöst. Mit der vollvariablen
Ventilsteuerung der Empa lassen sich einzelne Zylinder dagegen ohne
Effizienzverlust abschalten.
Ebenso wie die vollständige Abschaltung von Zylindern ist es auch möglich,
sie seltener zu zünden. So wird aus einem Viertakt-Betrieb, ein Acht- oder
Zwölftakt-Betrieb. Im Vergleich zu einem gedrosselten Viertakter arbeitet
ein solcher Motor deutlich effizienter.
