Nissan: Sparsamere und stärkere Motoren durch variablen Ventilhub

Die Mitarbeiter des Forschungs- und Entwicklungszentrums der Nissan Motor Company entwickelten eine neuartige Ventilsteuerung, die Ottomotoren stärker und zugleich sparsamer macht. Das so genannte Variable Valve Event & Lift System (VEL) sorgt für eine größere Drehmomententfaltung und ermöglicht eine sauberere Abgasemission.

Bei herkömmlichen Motoren regelt eine Drosselklappe die Füllung des Brennraums und damit die Leistungsentfaltung des Motors. Wird – zum Beispiel bei Teillast – weniger Motorkraft benötigt, dann verringert diese Klappe den Einlassquerschnitt und es strömt eine kleinere Menge brennbares Gas in den Brennraum. Durch das Drosseln wird für das Triebwerk das "Atmen" allerdings so schwer, als schnüre ihm jemand die Kehle zu. Solch beschwerliches Luftholen kostet Kraft, was sich im Mehrverbrauch niederschlägt.

Beim neuen Nissan-Verfahren werden diese systembedingten Drosselverluste ausgeschaltet. Statt der Drosselklappe regelt hier ein unterschiedlich weit geöffnetes Einlassventil die Brennraumfüllung. Der Ventilhub variiert zwischen MINImal zwei und maximal acht Millimetern – ganz ohne Drosselverluste.

Dazu ist allerdings eine aufwändige Zusatztechnik nötig: Ein elektrisch betriebener Gleichstrom-Motor bewegt über einen Schneckentrieb eine Steuerwelle, die einen Kipphebel mit Zwischengelenk betätigt. Je nach Drehwinkel der Steuerwelle schiebt sich die präzise geschliffene, keilförmige Kante des Zwischengelenks zwischen Nocken und Ventilstößel. Während der normalen Nockenwellenumdrehung variiert so der Ventilhub in Abhängigkeit von der jeweiligen Position des Zwischengelenkes. Für die Zylinderfüllung sind dann die Öffnungsdauer und der Ventilhub des Ventils und nicht die Drosselwirkung verantwortlich.

Was hier recht kompliziert klingt, hat eine simple Wirkung: Braucht der Motor viel Luft, dann atmet er lang und tief durch, braucht er weniger Luft, dann atmet er einfach flacher.

Nebeneffekt: Gibt das Einlassventil bei niedrigen Drehzahlen nur einen schmalen Spalt frei, dann erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit und verwirbelt die Brennraumgase so stark, dass eine vollständigere Verbrennung stattfindet und weniger unverbrannte Kohlen-wasserstoffe den Motor verlassen.

Diese Technik kann bei modernen Benzinmotoren durch situationsgerechte Brennraumfüllung für eine spürbar größere Leistungsausbeute und eine satte Steigerung der Durchzugskraft führen. Die Entwickler stellen neun Prozent mehr Drehmoment in Aussicht.