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Unsere Motoren können alleine atmen

15.10.2009 14:53    |    Arrow1982    |    Kommentare (6)

Valvematic – Kontinuierliche Ventilhubsteuerung

 

Valvematic ist ein von Toyota entwickelter Mechanismus zur kontinuierlichen Verstellung des Ventilhubes der Einlassventile von Verbrennungsmotoren.

In weiten Lastbereichen wird der Motor nicht mehr über eine Drosselklappe sondern lediglich über den Hub der Einlassventile gesteuert. Lediglich im Standgas und bei niedrigen Lastanforderungen wird die Luftzufuhr noch über eine zusätzliche Drosselklappe reduziert.

 

Ventilhub/DrosselklappenstellungVentilhub/Drosselklappenstellung

 

Durch die Entdrosselung und die Möglichkeit den Ansaugtrakt geometrisch/strömungstechnisch anders zu gestalten lassen sich Pumpverluste vermeiden sowie das Drehmoment- und Ansprechverhalten der Motoren optimieren. Das Drehmoment sowie die maximale Leistung steigen gegenüber dem selben Motor ohne Valvematic an. Die Drehmomentkurve hebt sich dabei in weiten Bereichen über den konventionellen Motor und ermöglicht somit eine gleichmäßigere und kräftigere Beschleunigung.

 

Drehmomentkurve, 3ZR mit/ohne ValvematicDrehmomentkurve, 3ZR mit/ohne Valvematic

 

Der Valvematic-Mechanismus arbeitet dabei unabhängig von den VVT-i Nockenwellenverstellern. Die Valvematic-Aktuatoren werden dabei im Motor zwischen der Einlassnockenwelle und den Einlassventilen positioniert. Stark vereinfacht ausgedrückt ist Valvematic ein Kipphebel mit variabler Dicke.

 

Positionierung im ZylinderkopfPositionierung im Zylinderkopf

 

Je nach Verdrehwinkel des Valvematic-Stellers kann die Nockenwelle das Ventil weiter oder weniger weit nach unten drücken. Der Valvematic Mechanismus ist zur Reduktion der Reibungsverluste wie auch die Schlepphebel mit einer Rolle ausgerüstet.

 

Valvematic StellmechanismusValvematic Stellmechanismus

 

Die Baugröße des Valvematic-Mechanismus ist dabei so klein gehalten, daß die Baugröße der Zylinderköpfe der damit ausgerüsteten Motoren beibehalten werden konnte.

Valvematic ist eine neue Technologie und findet Ihren Einsatz bis jetzt nur in der ZR Motorenbaureihe. Es ist jedoch geplant, bis Ende 2010 weitere Motoren mit dieser Technik auszustatten.

Valvematic Motoren enthalten ein „A“ im zweiten Teil des Motorcodes. Folgende Leistungssteigerungen konnten durch Valvematic erreicht werden:

 

1,6L, 4 Zylinder: 1ZR-FE -> 1ZR-FAE

124PS -> 132PS

157NM -> 160 NM

 

1,8L, 4 Zylinder: 2ZR-FE -> 2ZR-FAE

132PS -> 147PS

173NM -> 180 NM

 

2,0L, 4 Zylinder: 3ZR-FE -> 3ZR-FAE

143PS -> 158PS

194NM -> 196NM

 

Der direkte Vergleich, des nur in Japan erhältlichen, Toyota Noah, welcher mit dem 3ZR-FE und 3ZR-FAE erhältlich ist lässt den Vorteil im Treibstoffverbrauch erkennen: Der Motor ohne Valvematic emittiert 173g CO2/km, die Valvematic-Maschine um 9g weniger, also 164g CO2/km. Dies entspricht einer Reduktion von ca. 5,5%, nur durch Änderung des Motors.

 

Die Möglichkeit den Motor durch das gesteigerte Drehmoment mit niedrigeren Drehzahlen zu betreiben lässt, trotz verbesserter Fahrleistungen die Einsparung größer werden. So sinkt z.B. der Treibstoffverbrauch des Auris um 9% von 7,1l/100km auf 6,5l/100km ab, die Beschleunigungsdauer von 0-100 ist aber trotzdem um 0,4sec auf 10,0sec abgesunken.

 

Eine Kombination der D4-S Direkteinspritzung mit Valvematic scheitert derzeit noch an Platzproblemen. Ein weitere Miniaturisierung der Technologie, oder der Einsatz in größeren Motoren lassen jedoch auf weitere Leistungssteigerungen hoffen. Ein 3ZR-FAE in Kombination mit D4-S würde ca. 170PS produzieren können, eine beachtliche Leistung für einen Saugmotor dieser Größe bei 6000 RPM.


09.10.2009 17:00    |    Arrow1982

So, aus meiner Sicht wäre der Artikel fertig. Ggf. bitte Schreibfehler/etc. Anmerken/Korrigieren.


16.10.2009 12:46    |    Skorrje

Zitat:

Arrow1982 hat geschrieben:

bitte Schreibfehler/etc. Anmerken/Korrigieren.

OK, korrigieren kann ich nicht, wohl aber anmerken:

 

Zitat:

Arrow1982 hat geschrieben:

Durch die Entdrosselung und die Möglichkeit den Ansaugtrakt Geometrisch/Strömungstechnisch anderst zu gestalten

...muss richtig heißen (Änderungen im Fettdruck): Durch die Entdrosselung und die Möglichkeit, den Ansaugtrakt geometrisch/strömungstechnisch anders zu gestalten

 

Grüße,


16.10.2009 17:51    |    Arrow1982

Korriegiert :-)


30.10.2011 21:11    |    stefan1264

Hallo,

 

 

gibt es auch eine Motorkennlinie (Drehzahl / Moment ) zu dem 1,6l Valvematic?

 

Gruß

Stefan


31.10.2011 18:58    |    Arrow1982

Nein, gibts nicht. Die Kennlinien die in den Toyota Prospekten fälschlicherweise abgedruckt sind, sind die vom alten Dual-VVti mit geänderter Farbe und Skalierung.


23.04.2015 15:33    |    Trackback

Kommentiert auf: Fahrzeugtechnik:

 

Acht Extras, die den Neuwagen sparsamer machen

 

[...] Gas weg bleiben die Einlassventile komplett geschlossen solange der Motor einen Kraftstoff benötigt.

 

http://www.motor-talk.de/.../valvematic-t2432048.html

 

Auf der Autobahn kommt er mit 5-6Liter aus, im normalen Alltag sind im Schnitt 6-7 Liter normal.

 

Solange [...]

 

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