Ventilsteuerungen von Verbrennungsmotoren: Trends und deren historischer Hintergrund

Zusammenfassung

Die Trends, wie zukünftig die Gaswechselventile an Verbrennungsmotoren betätigt werden, sind maßgeblich von der Zielsetzung abhängig, in wie weit der Kraftstoffverbrauch und somit die CO2-Emissionen deutlich weiter gesenkt werden können. Schon heute ist man bereit, für aufwendigere Ventiltriebskomponenten wie den Einsatz von variablen Ventilsteuerungen Mehrkosten in Kauf zu nehmen, wenn entsprechende CO2-Reduktionen durch diese Zusatzmaßnahmen in der Serie gesenkt werden können. Dabei sind weltweit die unterschiedlichsten Ventilsteuerungssysteme im Einsatz. Die Vielzahl dieser Ventilsteuerungsmechanismen ist kaum zu überschauen, so dass es auch für die Entwickler einzelner OEMs es unumgänglich ist, sich intensiv mit den Ventilantrieben zu beschäftigen. An dieser Stelle wird auf die wesentlichen Ventiltriebskonzepte eingegangen und versucht die Trends aufgrund der Sichtung von Patentanmeldungen und der Ausführungen an ausgeführten Serienmotoren sowie aufgrund von Gesprächen mit Entwicklern der OEMs abzuleiten. Der Blick zurück in die Historie der Ventilsteuerungen zeigt auf, dass es zu den einzelnen Ventilantriebskonzepten – auch zu den variablen Ventilsteuerungen – schon seit Beginn des Motorenbaus vergleichbare Lösungen existierten, wie sie heutzutage in Serie umgesetzt werden. Aufgrund der Vielzahl der Systeme wird im nachfolgenden Text teils nur auf Quellen zu den Ventilsteuerungen verwiesen, zu den historischen Steuerungen wird jeweils eine Lösung dargestellt. Für die jungen Ingenieurkollegen unter uns soll dieser Beitrag unterstreichen, dass viele heutzutage aufkommenden Ideen und vermeidliche Erfindungen schon lange bekannt sind. Umso mehr macht das Studium der historischen Ventilsteuerungen Sinn, um die Grundprinzipien als Anregung für zukünftige Betätigungen zu nutzen. Die Gründe für den Einsatz der unterschiedlichsten Konstruktionen in der Historie sind so vielschichtig wie die Einsatzgebiete der Verbrennungsmotoren. Heutige Verbrennungsmotoren haben im Wesentlichen standardisierte Ventiltriebskomponenten, die Konstruktionen unterscheiden sich eher durch die Art der variablen Ventilsteuerungen, die vermehrt zum Einsatz kommen.