Ventiltrieb

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Der Ventiltrieb wird in Verbrennungsmotoren nach dem Hubkolbenprinzip verwendet, um den Gaswechsel zu steuern.

Inhaltsverzeichnis 1 Aufbau 2 Auslegung des Ventiltriebs 2.1 Auswahlkriterien 2.2 Typische Bauformen 3 Siehe auch

[Bearbeiten] Aufbau

Das Bild zeigt das Beispiel eines Ventiltriebes mit einem Tassenstößel. Die Baugruppen im Einzelnen:

1. Nocken der Nockenwelle
2. Tassenstößel. In der Regel enthält dieser eine Mechanik zum hydraulischen Ventilspielausgleich.
3. Ventilfeder
4. Ventilschaft
5. Je nach Funktion des Ventils (Einlass oder Auslass) handelt es sich hier um den Ansaug- oder Abgaskanal
6. Ventilteller, der den Brennraum (7) gegen den Ansaug- bzw. Abgaskanal abdichtet und auf dem Ventilsitzring sitzt
7. Brennraum

Bei der Konstruktion des Ventils wird darauf geachtet, dass es in den Brennraum öffnet. So wirken die hohen Drücke bei der Verbrennung auf den Ventilteller (6) und verstärken die Dichtwirkung des Ventils. Die Kontaktfläche zwischen Ventil und Zylinderkopf wird mit speziellen Ventilsitzringen ausgestattet. Durch die Kombination geeigneter Werkstoffe wird die Kontaktverschweißung zwischen Ventilteller und Ventilsitzring vermieden und somit Freßschäden vorgebeugt.

Zunächst wurden Ventilsitzringe nur in Gasmotoren verwendet, da sich bei Ottomotoren normalerweise durch verbleites Benzin eine Schutzschicht zwischen Ventilteller und Zylinderkopf bildete und so die Kontaktverschweißung verhinderte. Bei Dieselmotoren übernahm der Ruß diese Aufgabe.

Im Betrieb erwärmt sich das Ventil und wird länger. Dadurch kann es dazu kommen, dass das Ventil an der Nockenwelle anschlägt und nicht mehr richtig schließen kann. Um sicherzustellen, dass das Ventil unter allen Betriebsbedingungen schließt, wird ein kleiner Abstand zwischen Nockenwelle und Ventil (Ventilspiel) vorgesehen. Inzwischen haben viele Motoren einen automatischen Ventilspielausgleich.

Wenn das Ventil beim Versagen des Ventilspielausgleichs nicht mehr schließen kann, ziehen die Verbrennungsgase zwischen Ventilteller und Zylinderkopf durch und wirken auf das Ventil wie ein Schneidbrenner. Eine schnelle Zerstörung des Ventils und manchmal auch des Zylinderkopfs ist die Folge. Diese schneidbrennerartige Wirkung beruht darauf, dass die entweichenden Gase noch keine mechanische Arbeit geleistet haben und somit viel heißer sind, als wenn sie erst den Kolben nach unten geschoben hätten.

Für alle Motoren, die nicht über automatischen Ventilspiel-Ausgleich (Hydrostößel) verfügen, ist daher ein turnusmäßiges Einstellen der Ventile nach den Hersteller-Vorgaben durchzuführen.

Bei Sternmotoren wird gewöhnlich statt einer Nockenwelle ein Nockentrommel verwendet.

[Bearbeiten] Auslegung des Ventiltriebs

[Bearbeiten] Auswahlkriterien

Die Auswahl des Ventiltriebes hängt von verschiedenen Kriterien ab:

• Anzahl der zu betätigenden Ventile: Will man einen 4-Ventiler mit nur einer Nockenwelle ausrüsten, so können nicht alle Ventile direkt über Tassenstößel betätigt werden, daher werden oft zwei Nockenwellen eingesetzt. Sinngemäß gilt dies auch für 5-Ventiler mit zwei Nockenwellen.
• Verstellmechanismen am Ventiltrieb setzen für Ein- und Auslass getrennte Nockenwellen voraus
• Position der Zündkerzen und Einspritzdüsen im Zylinderkopf
• Maximale Drehzahl des Motors: ca. 100-150/min bei Schiffsdieseln (Langsamläufer), ca. 3.500/min bei Lkw-Dieseln, ca. 6.000-12.000/min bei Pkw-Ottomotoren, bis 15.000/min bei Motorradmotoren, bis 19.500/min bei Formel-1- und 4-Takt-Motorrad-Renn-Motoren

[Bearbeiten] Typische Bauformen

Es gibt verschiedene Bauarten des Ventiltriebs. Sie unterscheiden sich vor allem in der Art, wie die Nockenwelle die Ventile betätigt:

• Bei Tassenstößeln ist der Abstand zwischen Nocken und Ventil am geringsten. Dadurch ist dieser Ventiltrieb sehr steif und eignet sich für höchste Drehzahlen. Oft zu finden mit zwei Nockenwellen (je eine für die Einlassventile und die Auslassventile, DOHC) mit Ventilen in V- bzw. Dachanordnung (BMW, und viele Motorrad-Motoren) oder bei Motoren, deren Ventile für Einlass- und Auslass-Betätigung in einer Linie liegen, mit einer Nockenwelle (OHC, z.B. bei VW).

• Bei Motoren mit einer obenliegenden Nockenwelle (OHC) und V-Anordnung der Ventile findet sich für jedes Ventil ein Kipphebel (Honda, klassische CB-Baureihe).
• Bei älteren Motorkonstruktionen findet man noch untenliegende Nockenwellen, die über Stößelstange und Kipphebel die Ventile betätigen (Beispiele: VW Käfer, Motorräder von BMW der älteren R-Serien).
• Bei der Desmodromik (Ducati-Motorräder) werden die Ventile nicht über eine Ventilfeder zurückgestellt, sondern von der Nockenwelle. Dieser Ventiltrieb ist besonders leichtgängig und ebenfalls für höchste Drehzahlen geeignet, das Ventilspiel muss jedoch für das Öffnen und für das Schließen separat eingestellt werden. Eine schwache zusätzliche Ventilfeder zum Schließen erlaubt ein Starten des Motors; ohne sie wäre keine Kompression vorhanden. Diese Ventiltriebe stellen höchste Anforderungen an die Fachkunde der Mechaniker, die die Einstellung vornehmen.
• Schlepphebel
• Kipphebel
• Schwinghebel
• Valvetronic - System von BMW, das eine beliebige Verstellung des Ventilhubs erlaubt und so die Drosselklappe überflüssig macht.

[Bearbeiten] Siehe auch

• Nockenwelle
• Ventilsteuerung