Einlassventile übernehmen die Zuführung des Luft—Kraftstoff-Gemisches beziehungsweise bei Dieselmotoren der Zuluft in den Brennraum. Ohne funktionierende Ventile ist der Betrieb des Motors damit nicht denkbar. Die Steuerung der Ventile im Motor erfolgt dabei über die Nockenwelle.
| Hersteller: | KOLBENSCHMIDT |
| Herstellernummer: | 162160 |
Sowohl das Einlassventil als auch das Auslassventil sitzt am oberen Teil des Zylinderkopfes. Oft werden in einem Motor zwei oder mehr Ventile für den Einlass und Auslass parallel eingebaut.
Das Einlassventil besteht im Wesentlichen aus einem stiftartigen Schaft und einem Teller, der sich perfekt in den Ventilsitz des Zylinderkopfes einfügt. Der Teller verfügt über eine 45°-Fase, die exakt zu ihrem Gegenstück am Ventilsitz passt, welcher in der Regel als Ring im Zylinderkopf eingeschrumpft ist.
Meist werden die beiden Teile getrennt gefertigt und dann verschweißt, was immer wieder zu Defekten im laufenden Betrieb führt. Bei Ventilen für besonders hohe Beanspruchungen ist der Schaft außerdem hohl und zur optimierten Kühlung mit Natrium gefüllt. Das sorgt gleichzeitig für eine Schwingungsdämpfung, verstärkt allerdings auch das Risiko von Defekten.
Der eigentliche Aufbau von Einlassventilen unterscheidet sich in der Regel nur geringfügig voneinander. Es gibt allerdings eine Reihe konstruktiver Unterschiede hinsichtlich der Ventilanordnung, -betätigung sowie der Nockenwellenanordnung und des -antriebs.
Bezüglich der Anordnung der Ventile und Nockenwelle zum Zylinder unterscheidet man:
· wechselgesteuertes Schnüffelventil
· Inlet over Exhaust, d. h. das Einlassventil hängt über der Nockenwelle, das Auslassventil ist darunter angeordnet. Es wird auch als wechsel- oder gegengesteuert bezeichnet.
· stehendes Ventil
· Walking Beam
· hängendes Ventil (OHV-Ventilsteuerung)
· obenliegende Nockenwelle (OHC-Ventilsteuerung)
· zwei obenliegende Nockenwellen (Double Overhead Camshaft)
Die Anordnung der Ventile erfolgt parallel, V-förmig, radial oder gegenüberliegend (T-Kopf).
Beim Ansaugen hat das Ventil die Aufgabe, den Brennraum mit dem richtigen Gemisch aus Kraftstoff und Luft zu befüllen beziehungsweise beim Dieselmotor lediglich mit Luft, da der Kraftstoff hier direkt in den Brennraum eingespritzt wird.
Beim Ausstoßen ist das Einlassventil geschlossen und dichtet den Einlasskanal zum Brennraum hin ab. Hier öffnet sich dann das Auslassventil und führt die Wärme und Abgase aus dem Brennraum ab. Diese wird über die Ventilführung an den Zylinderkopf abgegeben und dort durch das Kühlwasser (selten auch eine Luftkühlung) gekühlt.
Der Vorgang läuft über den sogenannten Ventiltrieb, der in den meisten Viertaktmotoren über einen Hubkolbenmotor abläuft. Die Nockenwelle öffnet ein Ventil dabei mit einem Stößel, Schlepp- oder Kipphebel, selten auch über ein Hydraulik- oder Magnetventil. Schraubenfedern oder andere Federn schließen die Ventile anschließend. Dazu treibt die Kurbelwelle wiederum die Nockenwelle an, die ihre Rotationsbewegung über einen Zahnriemen oder eine Steuerkette an diese überträgt.
Der Teller eines Einlassventils ist meistens etwas größer als der von Auslassventilen. Damit ist eine bessere Leistungsausbeute bei gleichem Brennraumdurchmesser möglich. Beim Auslassventil ist allerdings der Schaft etwas dicker, um einen besseren Wärmetransport zu gewährleisten.
Einlassventile im Motor sind dauerhaft hohen mechanischen, thermischen und korrosiven Beanspruchungen ausgesetzt. Ist die Dichtung am Ventilsitz während des Verbrennungsvorgangs nicht einwandfrei, können Überhitzungen und Anschmelzungen zu einem Versagen des Ventils führen.
Deshalb ist eine hochwertige Qualität und Verarbeitung der Materialien von großer Bedeutung für eine lange Lebensdauer. In der Regel sind daher auch die besonders beanspruchten Teile des Einlassventils zusätzlich gehärtet, um dem großen Druck standzuhalten.
Ein Ventil, das nicht mehr korrekt arbeitet, erkennen Sie an einem höheren Ölverbrauch des Motors und blauem Qualm, der aus dem Auspuff austritt. Manchmal treten auch Klopfgeräusche auf oder der Motor stottert.
Die Reparatur von kaputten Ventilen im Motor ist recht aufwendig, da für den Tausch zuerst der Zylinderkopf ausgebaut werden muss. Verschlissene Ventilsitze lassen sich wieder in die richtige Form fräsen. Defekte oder verbogene Ventile tauscht eine Werkstatt direkt aus und ersetzt gleichzeitig auch die Ventilschaftabdichtungen und Ventilfedern. Zudem ist es sinnvoll, direkt alle Ventile zu ersetzen. Damit verbunden sind Kosten von 400 bis 700 Euro. Für Dieselmotoren fallen aufgrund der stärkeren Federn eventuell etwas höhere Kosten an.
Im Optimalfall ist das Ventil so eingestellt, dass eine hermetische Abdichtung zum Brennraum gegeben ist. Dazu verfügen Ventile über das sogenannte Ventilspiel – einen winzigen Zwischenraum zwischen dem Teller und dem Schaft. So kann sich das heiße Metall beim Erhitzen ausdehnen. Umgekehrt darf der Zwischenraum aber auch nicht zu groß sein, da ansonsten Luft am Ventil vorbeiströmt und eine optimale Kraftübertragung verhindert.
Ist das Spiel am Einlassventil zu groß, kann es zu Geräuschen im Ventiltrieb kommen. Auch kann die Motorleistung unter Umständen abnehmen. Verfügt das Ventil nicht über einen automatischen Ausgleich, müssen Sie dieses in regelmäßigen Intervallen nachjustieren – oder das Einlassventil direkt samt der Ventilfedern austauschen. Dabei muss das Ventilspiel beim Auslassventil etwas größer sein, da die Wärmeausdehnung durch die heißen Abgase hier höher ist.
Neuere Motoren verfügen oft über Hydrostößel ohne Ventilspiel. Hier ist zwar keine regelmäßige Wartung mehr nötig, allerdings verschleißen die Stößel und führen bei hoher Laufleistung teilweise zum Klappern und ebenfalls zu Leistungsverlusten.
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