Es wurden also mit dem Porsche-Preis der TU Wien immer die richtigen Leistungen und auch die richtigen Preisträger ausgewählt. Es wurden Dinge ausgezeichnet, die als bedeutend anerkannt wurden und ihre Bewährung in der Automobilindustrie zum Nutzen des Konsumenten voll erfüllt haben.
Die diesjährige Auszeichnung ging an die Herren Dr. Manfred Klüting und Dr. Harald Unger von BMW für die Entwicklung der mechanischen, vollvariablen Ventilsteuerung Valvetronic.
Seit vielen Jahren wird nach Lösungen gesucht, wie man die Drosselverluste bei Ottomotoren verringern kann. Viele Lösungen wurden versucht. Keinem dieser Systeme gelang der Durchbruch zum Serieneinsatz. Hier liegt der Erfolg der ausgezeichneten Entwicklung. Es ist gelungen, diese Konstruktion zur Serienreife und in die Serienproduktion zu bringen.
Zur Funktionsweise: Durch eine stufenlose Einstellung des Ventilhubes und des Schließzeitpunktes strömt in der Teillast die dem Betriebspunkt entsprechende Gemischmenge weitgehend ungedrosselt in den Brennraum.
Sobald die gewünschte Befüllung im Brennraum ist, werden die Einlassventile geschlossen. Die anschließende Expansionsarbeit bis UT ist weitgehend reversibel und damit verlustfrei.
Die hohe Einströmgeschwindigkeit des Gemisches in den Brennraum verbessert dessen Aufbereitung und den Wirkungsgrad der anschließenden Verbrennung zusätzlich.
Bei dieser Lösung wird gegenüber einem konventionellen Ventiltrieb zwischen Einlassnockenwelle und Rollenschlepphebel ein Zwischenspiel integriert. Der Zwischenheber wirkt wie ein Hebelarm zur Übersetzung der Nockenbewegung, Siehe Grafik.
Durch Verstellen über eine Excenterwelle wird der am Rollenschlepphebel zum Eingriff kommende Kulissenbereich des Zwischenhebels variiert. Als Folge stellt sich die gewünschte Variation der Ventilhubkurve ein.
Die Excenterwelle wiederum wird über ein Schneckengetriebe mittels Stellmotor betätigt. Die Ansteuerung dieses Stellmotors erfolgt über die Gaspedalstellung. Die Laststeuerung wird also direkt am Einlassventil realisiert.
Das gesamte System ist rollengelagert und dadurch reibungsarm. Da im Vergleich zum konventionellen Ottomotor in weiten Drehzahlbereichen nur ein Teilhub der Einlassventile erforderlich ist, reduziert sich der Reibleistungsanteil des Ventiltriebes, da nur ein Teil der Ventilfederkräfte am Einlass zu überwinden ist. Dies trägt ebenso zur Verbesserung der Motorakustik bei.
Die Verbrauchseinsparungen diesen Systems liegt bei ca. 10%, bei Mehrkosten von ca. 15%. Höhere Ansprüche werden an die Fertigungsgenauigkeit gestellt.
Zusammenfassend eine hervorragende technische Lösung, die den Ottomotor im Verbrauch näher an den Dieselmotor heranrücken lässt.
Die Preisträger
Herr Dr. Unger wurde 1963 in den USA geboren. Nach dem Studium des Maschinenwesens an der Universität Kaiserslautern von 1982-1988 trat Herr Dr. Unger als Vorentwicklungsspezialist in der Antriebsenentwicklung bei BMW ein. 1997 promovierte Herr Dr. Unger an der Technischen Universität München bei Professor Höhn Über „Konstruktion und Untersuchungen zum mechanischen vollvariablen Ventilantrieb“
Herr Dr. Unger war als Projektleitungsingenieur in der Motorenentwicklung verantwortlich für den neuen 4-Zylinder-Valvetronic-Motor und ist seit dem Jahr 2000 Abteilungsleiter „Motorkonzepte in der Antriebsentwicklung“.
Die Beiträge von Herrn Dr. Unger zur Valvetronic gehen 10 Jahre zurück. 1991 führte Herr Dr. Unger Konzeptanalysen, Literatur und Patentrecherchen durch. 1992 konzipierte und konstruierte Herr Dr. Unger die Valvetronic-Komponenten: Nockenwelle, Zwischenhebel, Exzenterwelle, Rückstellfedern, Schneckengetriebe. Es erfolgte eine erste Patentanmeldung.
Die Jahre 1993-1996 waren der konzeptionellen und konstruktiven Optimierung der Komponenten gewidmet. Die Anmeldung weiterer Patente erfolgte. 1997 konnte die Übergabe der Vorentwicklungsarbeiten an die Serienentwicklung erfolgen.
Man erkannt, wie langwierig und wie intensiv beim hohen heutigen Stand der Verbrennungsmotoren die Entwicklungsarbeiten sein müssen, um weitere Verbesserungen zu erzielen und um zu den schließlich erzielten herovrragenden Ergebnissen zu gelangen.
Herr Dr. Ing. Manfred Klüting wurde 1955 in Remscheid geboren. Nach dem Studium des Maschinenbaus an der Technischen Hochschule Aachen von 1975 bis 1980 war Herr Dr. Klüting wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Prof. Pischinger, Aachen und promovierte 1986 über das Thema „Flammenausbreitung in zerklüfteten Brennräumen von Ottomotoren“.
Seit 1987 ist Herr Dr. Klüting bei BMW auf den Gebieten der Thermodynamik, der Motorsteuerung und Antriebsregelung tätig. Seit dem Jahr 2000 ist Herr Dr. Klüting Abteilungsleiter „Funktion Valvetronic-Motoren“.
Die Beiträge zur Valvetronic-Entwicklung von Herrn Dr. Klüting gehen bis zum Jahr 1993 zurück. 1993 definierte Herr Dr. Klüting das Konzept der Valvetronic-Komponenten aus thermodynamischer Sicht, sowie die Steuerungsanforderungen an die mechatronischen Umfänge. Voruntersuchungen zum Ladungswechsel, zur Ladungsbewegung und zu Genauigkeitsanforderungen wurden durchgeführt.
Ab 1995 erfolgten thermodynamische Analysen am Konzept-Motor, in Hinblick auf Verbrauch, Brennverfahren, Gemischbildung und Emissionen. Steuerungsfunktionen wurden entwickelt.
Seit 1997 wurden Ladungswechselauslegungen, Brennraumkonzepte und Abgasnachbehandlungssysteme sowie Verstellanforderungen der Systeme sowie Steuerungsfunktionen entwickelt. Die Fahrzeugapplikation des 4-Zylinder-Valvetronic-Motors wurde durchgeführt.
Auch hier eine langwierige und intensive Entwicklungsarbeit, die schließlich zu dieser Lösung geführt hat.
