Neuer Druckregler entlastet Bordnetz

Die Pierburg GmbH hat ein neues Druckluftregelventil (PRV) unter anderem für Wastegatesteller am Turbolader entwickelt. Das Ventil für pneumatische Aktuatoren ist speziell für den Nutzfahrzeugbereich mit großvolumigen Motoren geeignet und kann auch zur Steuerung von Abgasklappen und Frischluftdrosseln eingesetzt werden. Es wird direkt durch den Strom aus der Motorsteuerung geregelt, der jedoch deutlich niedriger als der für einen elektrischen Aktuator ist. Damit trägt die Neuheit zu einer Entlastung des Stromnetzes im Fahrzeug bei und reduziert Verbräuche und Emissionen.

Der Hersteller reagiert mit dem neuen Ventil auf den Wunsch vieler Kunden, die trotz der fortschreitenden Elektrifizierung im Fahrzeug nicht auf pneumatische Lösungen verzichten möchten und Komponenten benötigen, die noch leichter und genauer sind als Vorgängermodelle. Pneumatische Aktuatoren sind allgemein für einen einfachen Aufbau und besondere Robustheit bekannt. Das neue Pierburg-Druckluftregelventil wirkt elektropneumatisch und arbeitet auf hohem Genauigkeitsniveau. Es wurde unter Verwendung von vielfach bewährten Teilen, wie zum Beispiel der Elektromagnet-Spule aufgebaut und kann den benötigten Druck besonders schnell, exakt und wiederholgenau einstellen. Einseitig wirkende, federrückgestellte Aktuatoren wandeln den Druck in eine Bewegung oder eine Position um. Sein Luftverbrauch ist überaus klein, um Verluste so gering wie möglich zu halten. Der maximale Versorgungsdruck beträgt die für Nutzfahrzeugmotoren typischen 8 bar, der Ausgangsdruck kann je nach Kundenwunsch auf einen maximalen Wert zwischen 2,5 und 5 bar festgelegt werden.

Möglich ist ebenso ein Betrieb mit Ladeluft aus dem Turbolader, die in heutigen Motoren einen maximalen Druck von rund 1,6 bis 2,5 bar mit steigender Tendenz hat. Das neue Ventil kann Teil eines Konzepts sein, das es ermöglicht, pneumatische Aktuatoren aus der Turboluft zu versorgen. Zusammen mit Positionsmess-Systemen an den gleichfalls mit Turboluft betriebenen Aktuatoren kann eine zu den elektrischen Antrieben gleichwertige, pneumatische Lösung konzipiert werden, die zur Emissionsreduzierung beiträgt.

Hintergrundinformation: Druckluft versus Turboluft

Im Nutzfahrzeugbereich werden üblicherweise druckluftbetriebene Bremsen eingesetzt. Druckluft ist hier auf dem Standardniveau von etwa 8 bar verfügbar. Der Luftverbrauch der Aktuatoren beispielsweise für die Wastegate-Ansteuerung ist an sich eher gering. Seitens der Hersteller besteht allerdings die Forderung, dass die Regler und Aktuatoren mit der Ladeluft des Turboladers betrieben werden sollten. Ladeluft ist reichlich vorhanden und das Druckniveau steigt weiter - für Nutzfahrzeuge gelten in heutigen Motorenmodellen bis zu 2,5 bar. Je höher das Druckniveau ist, desto kleiner fallen die pneumatischen Aktuatoren aus - dies spart wertvollen Bauraum.

Frühere Abgas-Grenzwerte ließen es zu, dass die Druckdose direkt und ohne Ventil von der Ladeluft betrieben wurde. Die heutigen Grenzwerte erfordern einen schnelleren, genaueren und von dem Druck der Ladeluft unabhängigen Verstellvorgang beispielsweise des Wastegates. Aus diesem Grund wurde bei der weiteren Verschärfung der Grenzwerte ein Druckregler benötigt, der unabhängig von der Höhe des Ladedrucks agiert.

Die weiter gestiegenen Anforderungen an die Emissionen erforderten eine weitere Verbesserung der Wastegate-Verstellung. Damit die Anforderungen erreicht werden können, müssen sie in einem "geschlossenen Regelkreis" betrieben werden, was eine schnelle und feinere Einstellung möglich macht. Pneumatische Aktuatoren sind zurzeit in der Zylinderbauweise mit Positionserfassung verfügbar und werden beispielsweise an Abgasklappen eingesetzt. Zusammen mit dem neuen Pierburg-Regelventil ermöglichen sie eine der elektrischen Bauweise gleichwertige Verstellung. Die pneumatische Verstellung entlastet jedoch das Stromnetz, was Kraftstoff spart und Emissionen reduziert.

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