CUMMINS: WEITERENTWICKLUNG DES VENTILTRIEBS UND DER MOTORBREMSE FÜR EINE VERBESSERTE LEISTUNG IM GEWERBLICHEN TRANSPORTWESEN

Die Transportbranche bewegt sich im Spagat zwischen Leistungssteigerung und Nachhaltigkeit. Ein zentraler Aspekt auf diesem Weg ist die Weiterentwicklung der Motorbrems- und Ventiltriebtechnologien , da diese Komponenten in direktem Zusammenhang mit der Motorleistung und dem Kraftstoffverbrauch stehen.

Die Motorbremse ist eine Technik, die den Verschleiß der Fundamentbremskomponenten reduziert und die Fahrzeugeffizienz verbessert. Dies geschieht, indem das komprimierte Gas in jedem Zylinder während des Abbremsens an der Stelle freigesetzt wird, an der normalerweise Kraftstoff zur Verbrennung eingespritzt würde. Dies zwingt den Motor, die Arbeit der Komprimierung der Ansaugluft zu verrichten, aber dann wird die "Federkraft" dieser Druckluft freigesetzt, sodass der Kolben nach dem oberen Totpunkt (OT) nicht wieder nach unten gedrückt wird. Dies kann verstärkt werden, indem in einen niedrigeren Gang geschaltet wird, um die Motordrehzahl zu erhöhen, und so wird der Motor zu einem Kraftdämpfer für den Lkw, anstatt nur das Bremspedal zu verwenden, um das Fahrzeug zu verlangsamen.

WELCHE ROLLE SPIELT DER VENTILTRIEB?
Ventiltriebe sind wichtige Komponenten von Verbrennungsmotoren (ICE), die eine entscheidende Rolle bei der Steuerung des Atemprozesses des Motors spielen, indem sie den Luft- und Abgasstrom in und aus den Zylindern des Motors steuern. Der Ventiltrieb besteht aus einer Reihe von Teilen wie Nockenwellen, Kipphebeln, Ventilen, Federn und anderen Komponenten und ist entscheidend dafür, dass der Motor mit maximaler Leistung arbeitet.

Eine optimale Leistung des Ventiltriebs hängt vom präzisen Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile zum richtigen Zeitpunkt während des Motorzyklus ab. Die Einlassventile öffnen sich, um ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff (oder nur Luft bei Direkteinspritzmotoren) in den Brennraum zu lassen, während die Auslassventile öffnen, um die Verbrennungsgase freizusetzen, sobald der Kraftstoff verbraucht wurde.

Die Nockenwelle bestimmt den Zeitpunkt dieser Ventilöffnungen und -schließungen, was für die Leistung, Kraftstoffeffizienz und Emissionen des Motors entscheidend ist. Die Steuerzeiten werden bei Schwerlastmotoren über die Kurbelwelle synchronisiert. Während sich die Nockenwelle dreht, drücken ihre Nocken (oder Nocken) gegen verschiedene Komponenten, um die Ventile in genau getimten Intervallen zu öffnen und zu schließen. Die Federn schließen dann die Ventile und dichten den Brennraum für die Kompression und den Arbeitstakt ab.

Ventiltriebe können in Komplexität und Design variieren, von einfachen Konfigurationen mit hängenden Ventilen bis hin zu komplexeren Konfigurationen mit obenliegenden Nockenwellen und mehreren Ventilen. Innovationen wie die Systeme für variable Ventilsteuerung (VVT) und variable Ventilhubsysteme (VVL) haben die Funktionalität von Ventiltrieben weiter verbessert und ermöglichen eine dynamische Anpassung der Ventilbetätigung an die Betriebsbedingungen des Motors. Diese Anpassungsfähigkeit verbessert die Motorleistung, erhöht den Kraftstoffverbrauch und reduziert die Emissionen. Das bedeutet auch, dass Flotten durch die Anpassung der neuesten Ventiltriebtechnologie auf den Weg zu einem nachhaltigeren Betrieb gehen können, ohne an Leistung, Geschwindigkeit und Rentabilität einzubüßen.

WIE FUNKTIONIEREN VENTILTRIEBE IN DIESEL-ICE-, WASSERSTOFF-ICE- UND ERDGASMOTOREN?
Ventiltriebe in Verbrennungs- und Erdgasmotoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Steuerung des Ein- und Austritts von Gasen in die Zylinder des Motors. Trotz der Ähnlichkeiten in ihrer Funktionsweise bedeuten die Nuancen in den Kraftstoff- und Verbrennungseigenschaften, dass jeder Kraftstofftyp einen anderen Ansatz für die Konstruktion des Ventiltriebs für diese Motortypen erfordert.

Bei Diesel-Verbrennungsmotoren arbeitet der Ventiltrieb aufgrund der hohen Kompressionszündung des Dieselkraftstoffs unter Hochdruckbedingungen. Das System ist auf Langlebigkeit und Präzision ausgelegt, um den Betrieb des Motors ohne Zündkerzen zu bewältigen. Die Steuerung und der Hub der Ventile müssen sorgfältig gesteuert werden, um die Effizienz des Luft-Kraftstoff-Gemisches zu optimieren, eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten und die Emissionen zu minimieren.

Wasserstoff-ICE stellt besondere Herausforderungen dar, vor allem aufgrund der hohen Brennbarkeit und der schnellen Flammengeschwindigkeit von Wasserstoff. Die Ventiltriebe in diesen Motoren sind so angepasst, dass sie schnellere Verbrennungszyklen ermöglichen. Dies erfordert ein präzises Timing, um eine Vorzündung oder Fehlzündungen zu verhindern. Die Materialauswahl ist ebenfalls entscheidend, um der geringen Schmierfähigkeit und den hohen Verbrennungstemperaturen von Wasserstoff standzuhalten.

Bei Erdgasmotoren sind die Ventiltriebe auf die geringere Energiedichte des Kraftstoffs im Vergleich zu Diesel zugeschnitten. Dies erfordert eine effiziente Luft-Kraftstoff-Mischung für eine vollständige Verbrennung, die durch präzise Ventilsteuerung und Hub erreicht wird. Darüber hinaus ist Erdgas ein sauberer verbrennender Kraftstoff, der es ermöglicht, Ventiltriebskomponenten unter Berücksichtigung einer geringeren Ruß- und Schadstoffbelastung zu konstruieren, was dazu beiträgt, die Lebensdauer dieser Teile zu verlängern.

Bei all diesen Motorentechnologien konzentriert sich die Entwicklung der Ventiltriebstechnologie weiterhin auf die Verbesserung der Leistung, die Reduzierung von Emissionen und die Anpassung an die einzigartigen Anforderungen des jeweiligen Kraftstofftyps.

BEDEUTENDE INNOVATIONEN IN DER VENTILTRIEBTECHNOLOGIE ZUR EMISSIONSREDUZIERUNG
Die Motorbremse, die traditionell mit der Kompressions-Löse-Methode in Verbindung gebracht wird, hat einen grundlegenden Wandel erfahren, indem sie den Zeitpunkt des Ventilöffnens und -schließens verändert hat. Der innovative Ansatz von Cummins Inc. wendet die Jake-Bremstechnologie^® auf das Auslassventil an, wodurch die Effizienz der Motorbremse verbessert wird. Cummins leistete auch Pionierarbeit bei der Schwerlast-Zylinderabschalttechnologie (CDA), einem revolutionären Schritt in der Motorkonstruktion, der darauf abzielt, den Kraftstoffverbrauch zu optimieren und Emissionen zu reduzieren. Bei dieser Methode werden Motorventile von der Nockenwelle getrennt, so dass sie sich überhaupt nicht öffnen, wodurch die Kraftstoffzufuhr für diesen Zylinder entfällt und somit ein Teil der Zylinder unter bestimmten Bedingungen abgeschaltet werden kann. Wenn Sie beispielsweise bei geringer Last oder Leerlaufzeiten die Ventile eines Sechszylindermotors deaktivieren, werden die verbleibenden Zylinder unter höheren Lasten betrieben und dadurch Kraftstoff mit einer höheren Temperatur verbrannt. Diese erhöhte Verbrennungstemperatur ist entscheidend für den effektiven Betrieb von Diesel-Abgasnachbehandlungssystemen (ATS), wie z. B. SCR-Einheiten (Selective Catalytic Reduction), die chemisch mit Stickoxidemissionen (NOx) reagieren, um sie inert zu machen. Die Aufrechterhaltung des ATS bei optimalen Temperaturen (über zweihundert Grad Celsius) gewährleistet effiziente Reaktionen und die Reduzierung von Schadstoffen, ein wichtiges Ziel bei Leerlauf- oder Niedriglastbetrieben, bei denen die Wärmeerzeugung in der Regel nicht ausreicht.

Um Bedenken hinsichtlich der Zuverlässigkeit dieser fortschrittlichen Ventiltriebtechnologien auszuräumen, haben umfangreiche Tests und reale Anwendungen ihre Zuverlässigkeit unter Beweis gestellt. Das Engagement von Cummins Inc., diese Systeme von Anfang an nahtlos in die Motorkonstruktion zu integrieren, gewährleistet nicht nur ihre Zuverlässigkeit, sondern auch ihre Kosteneffizienz.

Vorbei sind die Zeiten, in denen Motorbremsen ein nachträglicher Gedanke waren, der erst nach der Entwicklungsphase hinzugefügt wurde. Heute sind sie ein integraler Bestandteil des Motorkonstruktionsprozesses und werden für jede Motorleistung auf jeden Motor kalibriert. Dieser integrierte Ansatz bei der Entwicklung der Ventiltriebtechnologie stellt einen Wandel hin zu effizienteren und saubereren Motoren dar, die den Anforderungen des modernen Transportwesens gerecht werden, ohne Kompromisse bei der Zuverlässigkeit oder Erschwinglichkeit einzugehen.

Durch kontinuierliche Innovationen sind Motorbrems- und Ventiltriebstechnologie anpassungsfähiger, effizienter und umweltfreundlicher geworden. Diese Entwicklung unterstreicht die Bedeutung dieser Komponenten für die Gestaltung der Zukunft des Verkehrs und stellt sicher, dass Motoren die Umweltstandards von morgen nicht nur erfüllen, sondern übertreffen, und markiert einen wichtigen Meilenstein auf unserem Weg in eine sauberere, nachhaltigere Zukunft. Während sich die Branche in eine nachhaltigere Zukunft entwickelt, setzen die Innovationen von Cummins in der Motorentechnologie weiterhin Maßstäbe für Leistung, Sicherheit und Umweltverantwortung.