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Die Ventile am Verbrennungsmotor

Jeder Zylinder von Viertaktmotoren haben mindestens ein Einlassventil und ein Auslassventil. Die Durchmesser der Ventilteller und der Ventilhub müssen so gross sein, dass der Strömungswiderstand für die Frischgase und Abgase möglichst klein wird. Wegen des hohen Druckes der Abgase beim Öffnen des Auslassventils, der eine schnelle Entleerung des Zylinders gewährleistet, kann das Auslassventil mit kleinerem Durchmesser ausgeführt sein. Hochleistungsmotoren haben meist auch zwei Einlassventile und zwei Auslassventile pro Zylinder. Das Ventil besteht aus dem Ventilteller mit dem kegeligen Sitz und aus dem Ventilschaft. Der kegelige Sitz hat meist einen Winkel von 45°. Einlassventile von Amerikanern meist 30°. Da er in Verbindung mit dem Ventilsitz im Zylinderkopf gasdicht abschliessen muss, ist er feingedreht oder feingeschliffen. Das Ende des Schaftes besitzt eine oder mehrere Rillen, in welche die Ventilkegelstücke eingreifen. Durch den Ventilfederteller werden die Ventilkegelstücke in die Eindrehung des Ventilschaftes gedrückt. Die Ventile sind ausserordentlichen Beanspruchungen ausgesetzt. Sie werden in der Minute bis etwa 3000 mal angehoben und von den Ventilfedern wieder auf ihre Ventilsitze geschlagen. Am Schaft und am Schaftende werden sie auf Zug beansprucht. Das Einlassventil wird durch die einströmenden Frischgase gekühlt, trotzdem erreichen sie Temperaturen bis zu 500° C. Das Auslassventil unterliegt durch die heissen Verbrennungsgase besonderer thermischer Beanspruchung (bis ca. 800° C am Ventilteller) und starker chemischer Korrosion. Ihrer Verwendung entsprechend werden die Einlassventile und die Auslassventile aus verschiedenen Werkstoffen hergestellt.

Einlassventile werden meist als Einmetallventile aus Chrom-Silitium-Stählen gefertigt. Ventilsitz, Ventilschaft Einstich für die Ventilkegelstücke und Planfläche am Schaftende können zur Verminderung des Verschleisses gehärtet sein.

Auslassventile die besonders thermisch hoch belastet werden, werden meist als Bimetallventile hergestellt, damit Ventilteller und Ventilschaft die unterschiedlichen Anforderungen besser erfüllen können. Für den unteren Teil des Ventilschaftes und den Ventilteller, die vor allem den Verbrennungsgasen ausgesetzt sind, wird besonders warmfester, korrosions und zunderbeständiger Chrom-Mangan-Stahl verwendet. Der obere Teil des Ventilschaftes dagegen wird aus härtbarem Chrom-Silitium-Stahl hergestellt. Beide Teile werden durch Reibschweissung stumpf zusammengeschweisst. Solche Werkstoffkombinationen werden bei hochbeanspruchten Ventilen erforderlich, weil die besonders warmfesten Chrom-Mangan-Stähle nicht härtbar sind, daher schlechte Gleiteigenschaften besitzen und zum Fressen in den Ventilführungen neigen. Ausserdem haben sie eine wesentlich schlechtere Wärmeleitfähigkeit als die härtbaren Stähle des oberen Teils des Ventilschaftes. Häufig werden Auslassventile am Ventilsitz mit Hartmetall gepanzert um den Verschleiss an diesen Stellen zu verringern und um das Einschlagen des Sitzes am Ventilteller zu vermeiden.

Quelle: Othmar Peter

 

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