Leichtventile für leistungsstärkere Motoren

Eine der wichtigsten Herausforderungen, denen sich die Automobilbranche stellen muss, ist die Entwicklung von Motoren, die nur eine geringe Menge von Schadstoffen ausstoßen. Mit dem Projekt LiValve (Light-weight Valves for high efficiency engines, d.h. Leichtventile für leistungsstarke Motoren) stehen die Aussichten gut, dieses Ziel zu erreichen.

In den derzeit gängigen Motoren werden die Ventile durch rotierende Nockenwellen angetrieben, die mit der Kurbelwelle verbunden sind. Diese Verbindung ist notwendig, weil die Ventile aus Stahl gefertigt sind und erhebliche Kräfte erforderlich sind, um sie zu bewegen.

Die Mitarbeiter des Interdisciplinary Research Centre (IRC – Interdisziplinäres Forschungszentrum) an der britischen Universität von Birmingham haben eine neue Legierung mit einem geeigneten mechanischen und oxidationsresistenten Profil entwickelt, dass in Auslassventilen genutzt werden kann. Außerdem ist die auf Titan und Aluminium basierende Legierung leichter als die Legierung herkömmlicher Ventile.

Die unabhängig finanzierten Forschungstätigkeiten haben in Zusammenarbeit mit dem Institut für Metallforschung, Teil der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, zu einer neuen kosteneffektiven Gusstechnologie für die neuen Ventile geführt. Die vorher verfügbaren Verfahren waren angesichts der ernst zu nehmenden Kostenineffizienz für eine Massenfertigung nicht geeignet. Bei der neuen Methode werden CaO-Tiegel verwendet, um zu gewährleisten, dass die geschmolzene Legierung Temperaturen von über 160°C über ihrem Schmelzpunkt erreicht.

Leichtventile besitzen den Vorteil, dass weniger Kraft aufgewendet werden muss, um sie anzutreiben. Deshalb ist es nicht mehr länger erforderlich, mit der Kurbelwelle verbundene Nockenwellen zu nutzen. Die zeitliche Ventilsteuerung kann dadurch unabhängig abgestimmt werden, wodurch die Leistungsfähigkeit des Motors verbessert wird. Weitere Entwicklungsarbeiten sind notwendig, damit die neue Ventiltechnologie kommerziell genutzt werden kann. Ergebnis wären ein reduzierter Kraftstoffverbrauch und ein verminderter Kohlendioxidausstoß.