Elektrisch betätigte Ventile
Mahlzeit,
da ich neulich mal einen Ventildeckel entfernte und einen Blick auf die, für einen Technikinteressierten, immer wunderschön anzusehende Nockenwellenbank eines Reihensechszylinders warf, fragte ich mich, warum man den aufwendigen Weg der mechanischen/hydraulischen Ansteuerung und Verstellung geht und nicht schon lange diese Ventile elektrisch(elektromagentisch) ansteuert.
Nun es wird seine Gründe haben. Da ich im Internet jedoch nichts finden konnte dachte ich, ich frag mal hier ob jemand genauers darüber weiss.
Im Hinterkopf hab ich die trivialen Gedanken das man eine Art individuelle Zylindergerechte Öffnungszeit programmieren kann, abhängig von den aktuellen Konditionen im Zylinder. Der Motor wurde dadurch kürzer evtl. minimal höher bauen, ein nicht zu unterschätzender Anteil an Mechanik und Hydraulik würde wegfallen, dazukommen dagegen ein großer Teil an Elektrik, Steuerung und Sensorik (und Fehlerpotential). Würde mir nicht besonders schmecken, ich könnte mir aber vorstellen dass so eine Steuerung doch gewisse Vorteile böte.
Weiss jemand etwas genaueres?
Gruß
Christian
Beste Antwort im Thema
Zitat:
Da du keine Entwicklungsabteilung ersetzt, interessiert mich deine Meinung nicht so sehr und viel mehr ob da etwas gelaufen ist oder aktuell läuft.
Die Vor- und Nachteile bekomme ich auch selbst beisammen...
Ach ja ?
Wieso fragst du dann ?
Was ein Sensibelchen ....... 🙄
Gruß SRAM
41 Antworten
Also wenn Du das selber zusammenbekommst , hättest Du bemerkt , daß man zum Bewegen der Ventile mindestens ein eigenes Kraftwerk braucht . Ein Einspritzventil für Kraftstoff benötigt ja schon 2 Amp. bei winzigen Hüben und Massen .
Gruß : Rostklopfer
Da müsste man wissen wieviel Watt 16 Ventile an einem 2 Liter Motor brauchen.
edit: Ich meine den mechanischen Ventiltrieb.
Für die vorgestellte elektrische Konfiguration zwischen 8 und 16 kW mechanisch (bei 80 bis 100 kp pro Ventilfeder, 8 bis 12 mm Hub und ca. 6000 u/min).
Der normale Trieb braucht weniger. Warum ? Nachdenken 😉
Gruß SRAM
Wie kommst du auf diese exorbitanten Werte? Das würden die im PDF gezeigten Aktoren, niemals leisten können...
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Zitat:
Original geschrieben von SRAM
Für die vorgestellte elektrische Konfiguration zwischen 8 und 16 kW mechanisch (bei 80 bis 100 kp pro Ventilfeder, 8 bis 12 mm Hub und ca. 6000 u/min).Der normale Trieb braucht weniger. Warum ? Nachdenken 😉
Gruß SRAM
kommt darauf an, wieviele Ventile gleichzeitig geöffnet werden?
Ventilfeder: 80 kp
Restdruck beim Öffnen: 10 kP
Hub: 8 mm
Anzahl: 16
Halbe Drehzahl: 3000 U/min
--> 5,8 kW
Verluste durch Reibung, Elektronik, Wirkungsgrad Aktuator, Leitungen,....... : 30%
Gruß SRAM
Wie gesagt: die ach so veraltete konventionelle Technik ist günstiger. Und die Antwort auf die Frage: Warum ? ist überhaupt die interessanteste bei dem Thema und zeigt, daß völlige Entkopplung oft von Nachteil sein kann 😉. Mal sehen, ob jemand drauf kommt. 🙂
Zitat:
kommt darauf an, wieviele Ventile gleichzeitig geöffnet werden?
Ne, ist egal, weil ja die Zahl der Öffnungen pro Kurbelwellenumdrehung festliegt. Dabei ist es egal, wann geöffnet wird.
Gruß SRAM
Zitat:
Original geschrieben von SRAM
Ventilfeder: 80 kp
Restdruck beim Öffnen: 10 kP
Hub: 8 mm
Anzahl: 16
Halbe Drehzahl: 3000 U/min--> 5,8 kW
Verluste durch Reibung, Elektronik, Wirkungsgrad Aktuator, Leitungen,....... : 30%
Gruß SRAM
Wie gesagt: die ach so veraltete konventionelle Technik ist günstiger. Und die Antwort auf die Frage: Warum ? ist überhaupt die interessanteste bei dem Thema und zeigt, daß völlige Entkopplung oft von Nachteil sein kann 😉. Mal sehen, ob jemand drauf kommt. 🙂
Ist zwar nicht mein Fachgebiet...
Aber rein die Gegenprobe geht schon nicht auf. 5,8kw auf 5 "Motörchen" verteilt. Da jeder von denen bei einem Radius von 5cm und einer realen Drehzahl von ca 155 U/min etwa 70Nm liefern müsste, und dass ohne Getriebe! Bei der Drehrichtungsumkehr und der Aussetzbelastung steigen die Drehmomente ja nochmals deutlich an. Das ist gelinde gesagt "absolut unmöglich"! Selbst mit einem Getriebe wäre das, in der Baugröße, schon eine echte Herausforderung.
Einen weiteren Fakt hast du auch noch vergessen, die Aktoren können natürlich auch als Generatoren betrieben werden. Der Energiebedarf sollte aus diesem Grund weiter sinken...
Echte Probleme bereitet mir der Satz:
Zitat:
"Unterstützt wird die Ventilbewegung durch die klassische Ventilfeder in Verbindung mit einer
auf der Rotorwelle montierten „magnetischen“ Feder, die der Ventilfeder entgegenwirkt,
wobei sich das Gesamtsystem somit als Feder-Masse-Schwinger dargestellt."
Da weiß ich nicht, wie ich den, in Zahlen verwerten soll...
Ergo sind die Rechnungen für den "Hubmatz" oder das PDF unterschlägt wichtige Details...
Zitat:
Original geschrieben von SRAM
Ne, ist egal, weil ja die Zahl der Öffnungen pro Kurbelwellenumdrehung festliegt. Dabei ist es egal, wann geöffnet wird.Zitat:
kommt darauf an, wieviele Ventile gleichzeitig geöffnet werden?
Gruß SRAM
Und ich dachte, wenn 2 Ventile gleichzeitig (elektrisch) geöffnet werden, bedeutet das in diesem Zeitpunkt die doppelte Leistungsanforderung im Vergleich zu hintereinander, auch wenn die Arbeit die selbe ist.
Umgekehrt darf man die für die einzelnen Ventile benötigte Leistung nicht addieren, wenn diese zu verschiedenen Zeitpunkten öffnen. Das ist doch so, wie wenn ich zuerst das Licht in einem Zimmer an- und wieder ausmache und dann im anderen. Da zähle ich die Watt der Glühbirnen (pardon, der Energiesparlampen) auch nicht zusammen.
Ich bin kein Ingenieur, mir fehlen die Grundlagen mit dynamischen Formeln rumzuspielen.
Ob die 5.8 kw im mechanischen Betrieb stimmen weiss ich auch nicht. Allerdings erscheint es mir etwas hoch. Einfach weil ich keine 5 kw in mir habe aber trotzdem in der Lage war meinen Citroen GS mit der Hand anzukurbeln.
Aber ich denke der hohe(re) Kraftbedarf bei elektrischer Betätigung ist einfach zu erklären. Mechanisch öffnet das alles recht langsam. Elektrisch mit Spulen anziehen braucht wesentlich mehr Kraft weil die Spule gross genug dimensioniert sein muss das Ventil sicher und schnell "reinzuziehen".
Bei elektrischen Bremsen ist die Anzugsleistung in der Regel 3 mal so hoch wie die Halteleistung. Bei 3000 U/min wird aber nicht viel gehalten.
Das mit der "magnetischen Feder" habe ich noch nicht ganz verdaut. "un-federt" die unter Strom?
Gruss, Pete
Soweit ich mich erinnere ,hat die Fa. Ford in Köln mit sowas schon mal experimentiert . Keine Ahnung ,was draus geworden ist , außer dem übliche Bericht über neune " Wundermotor " in der Zeitung.
@ Reachstacker ; versuche mal den Motor deines GS auf 6000 U/min zu bringen , dann merkst Du den Unterschied . Ich sehe dabei noch nicht mal so den Gesammtenergieverbrauch des Ventiltriebs sondern die Beschleunigung der Massen als das Problem. Rein aus der Praxis heraus :
Ich kann den Ventiltreib eines 4Zylinders relativ locker durchdrehen , weil sich die Beschleunigungs und Federkräfte gegenseitig kompensieren . Trotzdem sind die Kräfte an Kipphebeln,Nocken usw. doch so groß , das sie , mindestens in der Vergangenheit Drehzahl und Lebensdauer des Motors begrenzten .
Gruß : Rostklopfer
Zitat:
Ich kann den Ventiltreib eines 4Zylinders relativ locker durchdrehen , weil sich die Beschleunigungs und Federkräfte gegenseitig kompensieren
Genau das ist der Vorteil der rein mechanischen Lösung: ich bekomme (abzüglich Reibung) die Hubarbeit voll zurück, was bei der elektrischen Lösung nicht geht, weil eine Nocke (mechanisch) für eine Haltekraft keine Leistung benötigt, der elektrische Antrieb aber sehr wohl (die EMK muß ja schließlich auch beim Halten durch einen entsprechenden Strom aufgebracht werden).
Viele Grüße
SRAM
Meiner Meinung nach, wird bei mechanisch betätigten Ventilen die Federspannung nur benötigt um die Ventile schnell zu schließen. Bei ausgeleierten Ventilfedern kann der Kolben das Ventil berühren weil das Ventil zu langsam schließt. Genau das gleiche passiert, wenn man eine schärfere Nockenwelle einbaut. Da verbaut man doch auch stärkere Ventilfedern damit sich die Vorspannung erhöht um die Zeit zum Schließen zu veringern. Ansonsten hebt das Ventil vom Nocken oder dem Kipphebel ab.
Bei elektrisch betätigten Ventilen wird ja nicht so viel Vorspannung benötigt (wenn überhaupt). Dadurch werden die mech. Kräfte, die vom Ventiltrieb bereit gestellt werden müssen auch geringer.
Bloß mal so ins blaue Gedacht !
Grüße
Bruno
- ja vielleicht ähnlich Richtung: http://www.motorradonline.de/.../41332
Oder man braucht nur noch eine sehr kurze Ventilfeder
um das Ventil wieder restlos zu schließen .
Können wir ja eventuell als Verbesserung anmelden ! 🙂
Grüße
Sehe ich jetzt nicht, wo sich beim Schließen groß was ändern könnte.