Neben den immer strenger werdenden Abgasnormen in Europa, Japan und den USA führen die gegenwertigen umweltpolitischen Diskussionen sowie derzeitige Tagungen der Automobilbranche zu immer höheren Anforderungen an die Weiterentwicklung von Verbrennungsmotoren. Damit stehen das Emissionsverhalten, der Kraftstoffverbrauch und die Wirtschaftlichkeit im besonderen Fokus moderner Verbrennungskraftmaschinen.
Da es bei reinen Elektrofahrzeugen auch in absehbarer Zeit noch keine wettbewerbsfähigen Lösungen hinsichtlich der Energiespeicherung gibt, ist der Zeitpunkt einer umfassenden Marktdurchdringung von reinen Elektroantrieben noch unklar. So bieten konventionelle Antriebe und einzelne Hybridkonzepte die derzeit beste Lösung eines sauberen, verbrauchsarmen und effizienten Automobils. Daher werden in naher Zukunft weiterhin dringend Möglichkeiten gesucht, Verbrennungs-motoren in ihrer Effizienz noch weiter zu steigern und zu optimieren.
Eine Variante dieser angesprochenen Effizienzsteigerung ist die variable Ventilsteuerung. Da sich die optimalen Steuerzeiten im Teillastbereich und im Volllastbereich deutlich unterscheiden, bedarf es einer Steuerung der Ventile unabhängig von der Stellung der Kurbelwelle. Im Detail heißt das, die Ventilöffnungsquerschnitte in ihrer Größe, ihrem zeitlichen Verlauf und in ihrer Lage relativ zur Kurbelwinkelstellung des Motors zu variieren. Dies hat darüber hinaus den Vorteil, dass der Motor entdrosselt wird. Zusätzlich kann diese Methode als interne Abgasrückführung verwendet werden, um so einen Einfluss auf die Emissionen zu nehmen. Die Abgasrückführung wird im Wesentlichen zur Senkung der Stickoxide eingesetzt, da durch das gezielte Einbringen von Abgas in den Zylinder die Spitzenverbrennungstemperaturen herabgesenkt werden.
Das Ziel des Vorhabens besteht darin, dass auf Basis einer piezo-hydraulischen Lösung, die Phasenlage, der Ventilhub, die Öffnungsdauer und eine variable Ventilhubfunktion über dem Kurbelwinkel werden können. Das zu entwickelnde System soll grundsätzlich nockenwellenfrei sein, um die mechanischen Verluste durch Reibung zu verringern. Die Umsetzung einer solchen vollen Variabilität der Ventilsteuerung ist bisher in noch keinem Serienmotor gelungen.
Das gesamte Projekt wurde in der Bebarbeitungszeit von drei Jahren durch das BMBF unter der Förderlinie "Ingenieurnachwuchs" gefördert.