Motorventil: Welche Funktion hat es?
Das Verbrennungsmotorventil ist ein wichtiger Teil des Ventiltriebs in einem Hubkolben-Verbrennungsmotor.
In diesem Artikel gehen wir kurz auf die Funktion des Ventils eines Verbrennungsmotors ein und was es beansprucht.
Inhalt
Wie funktioniert ein Motorventil?
Die Nockenwelle steuert die Ventile. Wenn sich die Nockenwelle dreht, beginnt der Nocken gegen den Ventilstößel zu laufen, drückt dadurch auf die Ventilfeder und dadurch beginnt sich das Ventil zu öffnen. Das Ventil ist jedoch geschlossen, wenn der Nocken den Stößel nicht berührt.
Nockenwelle: Wie es funktioniert und was Sie nicht darüber wussten?
Dadurch sitzt der Ventilkopf auf dem Ventilsitz und verschließt so den Brennraum. Beim Öffnen des Ventils ragt sein Kopf wieder in den Brennraum hinein. Für jeden Zylinder eines Kolbenverbrennungsmotors gibt es mindestens zwei Ventile, ein Einlass- und ein Auslassventil.
Die meisten modernen Motoren von heute haben mehr Ventile, meist vier Ventile pro Zylinder, davon zwei Einlass- und zwei Auslassventile. Einige Motoren haben eine ungerade Anzahl von Ventilen pro Zylinder. Einer davon ist der bekannte 1,8-Tonnen-20-V-Motor mit drei Einlassventilen und zwei Auslassventilen.
Konstruktion von Motorventilen
Ein Motorventil besteht aus einem Kopf und einem Schaft. Der Ventilkopf ist der breiteste Teil des Ventils und bildet eine Platte. Der Ventilschaft ist ein verengter Teil, der einem Nagel ohne Kopf ähnelt. Der Kopf der Einlassventile ist in der Regel größer als der der Auslassventile, oder bei einer ungeraden Ventilanzahl ist die Anzahl der Einlassventile höher als die Anzahl der Auslassventile.
Im Vordergrund steht die ausreichende Füllung des Zylinders. Daher wird die Größe der Einlassventile auf Kosten der Auslassventile maximiert. Der Abgasdruck im Zylinder reicht zum Zeitpunkt des Öffnens des Auslassventils aus, um eine ordnungsgemäße Zylinderentleerung zu gewährleisten.
Der Ventilschaft sollte möglichst kurz sein, damit sich das Gewicht des Ventils nicht unnötig erhöht, und es ist auch die Stelle, über die die Wärme vom Ventil abgeführt wird. Der Schaft ist einer der beiden Orte, durch die die Wärmeabfuhr aus dem Ventil gewährleistet wird, und daher kann sein Durchmesser bis zu 30 % des Durchmessers des Ventilsitzes betragen.
Motorleistung und Drehmoment: Welcher dieser Parameter ist wichtiger?
Der Abschrägungswinkel der Ventillauffläche des Verbrennungsmotors beträgt meist 45°. Bei diesem Winkel wird eine gute Dichtheit erreicht. Einige Motoren verfügen jedoch über Einlassventile mit einem Abschrägungswinkel der Landefläche von 30°. Ein kleinerer Abschrägungswinkel der Ventillauffläche verbessert die Füllung des Zylinders und damit die Leistung des Motors.
Was muss ein Motorventil aushalten?
Das Motorventil ist mechanisch und thermisch extrem beansprucht.
- Mechanisch wird das Ventil durch den Druck des Rauchgases in der Brennkammer, Trägheitskräfte und Reibung beansprucht.
- Thermisch wird das Ventil durch die hohe Temperatur im Brennraum belastet.
Die thermische Belastung ist ungleichmäßig, was zu thermischen Spannungen führt. Eine ungleichmäßige thermische Belastung wirkt sich auf einige Anforderungen an die Konstruktion der Ventile aus. Weitere Anforderungen, die sich auf die Gestaltung der Ventile auswirken, ergeben sich aus der Auslegung des Verbrennungsmotors.
Sehr hohe Temperaturen belasten Motorventile und der Ventilsitz bzw. Ventilschaft dient zur Ableitung dieser Wärme. Zur besseren Wärmeübertragung vom Ventilkopf zum Schaft ist der Hohlraum im Ventil mit einem Material, meist Natrium, gefüllt, das bei Arbeitstemperatur flüssig ist.
Allerdings ist der Hohlraum nur teilweise gefüllt, was eine Umspülung des Innenraums bei Bewegung des Ventils und damit eine bessere Wärmeübertragung vom Ventilkopf auf seinen Schaft gewährleistet.
Bei größeren Ventilen kann der Ventilkopf auch hohl sein. Auslassventile werden thermisch deutlich stärker beansprucht als Einlassventile, daher sind sie aus hochwertigeren und langlebigeren Materialien gefertigt.