Auto Technik Lexikon - Technik und Treibstoffe

Ventiltrieb

Ventiltrieb

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

Aufbau

1. Nocken der Nockenwelle
2. Tassenstoessel. In der Regel enthaelt 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 oeffnet. So wirken die hohen Drücke bei der Verbrennung auf den Ventilteller (6) und verstaerken die Dichtwirkung des Ventils. Die Kontaktflaeche zwischen Ventil und Zylinderkopf wird mit speziellen Ventilsitzringen ausgestattet. Durch die Kombination geeigneter Werkstoffe wird die Kontaktverschweissung zwischen Ventilteller und Ventilsitzring vermieden und somit Fressschaeden vorgebeugt.

Zunaechst 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 uebernahm der Russ diese Aufgabe.

Im Betrieb erwärmt sich das Ventil und wird laenger. Dadurch kann es dazu kommen, dass das Ventil an der Nockenwelle anschlaegt 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 Zerstoerung 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 haetten.

Für alle Motoren, die nicht über automatischen Ventilspiel-Ausgleich (Hydrostoessel) verfuegen, ist daher ein turnusmaessiges Einstellen der Ventile nach den Hersteller-Vorgaben durchzufuehren.

Bei Sternmotoren wird gewoehnlich statt einer Nockenwelle ein Nockenring verwendet.

Die Auswahl des Ventiltriebes haengt von verschiedenen Kriterien ab:

• Anzahl der zu betaetigenden Ventile: Will man einen 4-Ventiler mit nur einer Nockenwelle ausruesten, so können nicht alle Ventile direkt über Tassenstoessel betaetigt werden, daher werden oft zwei Nockenwellen eingesetzt. Sinngemaess gilt dies auch für 5-Ventiler mit zwei Nockenwellen.
• Position der Zündkerzen und Einspritzdüsen im Zylinderkopf
• Maximale Drehzahl des Motors: ca. 100-150/min bei Schiffsdieseln (Langsamlaeufer), 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

Typische Bauformen

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

Bei Tassenstoesseln ist der Abstand zwischen Nocken und Ventil am geringsten. Dadurch ist dieser Ventiltrieb sehr steif und eignet sich für hoechste 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-Betaetigung in einer Linie liegen, mit einer Nockenwelle (OHC, z.B. bei VW).

Motorventil

• 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 Stoesselstange und Kipphebel die Ventile betaetigen (Beispiele: VW Kaefer, Motorraeder von BMW der älteren R-Serien)
• Bei der Desmodromik (Ducati-Motorraeder) werden die Ventile nicht über eine Ventilfeder zurueckgestellt, sondern von der Nockenwelle. Dieser Ventiltrieb ist besonders leichtgaengig und ebenfalls für hoechste Drehzahlen geeignet, das Ventilspiel muss jedoch für das oeffnen und für das Schliessen separat eingestellt werden. Eine schwache zusaetzliche Ventilfeder zum Schliessen erlaubt ein Starten des Motors; ohne sie waere keine Kompression vorhanden. Diese Ventiltriebe stellen hoechste Anforderungen an die Fachkunde der Mechaniker, die die Einstellung vornehmen.
• Schlepphebel
• Kipphebel
• Schwinghebel
• Valvetronic - System von BMW das beliebige oeffnungszeiten des Ventils erlaubt und so die Drosselklappe ueberfluessig macht.