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 betont.
Inhoudsopgave
Wie funktioniert ein Motorventil?
Die Nockenwelle steuert die Ventile. Dreht sich die Nockenwelle, beginnt der Nocken gegen den Ventilstößel zu laufen, drückt dabei 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?
Der Ventilteller sitzt somit auf dem Ventilsitz und verschließt so den Brennraum. Beim Öffnen des Ventils ragt sein Kopf wieder in den Brennraum hinein. Es gibt mindestens zwei Ventile für jeden Zylinder eines Kolbenverbrennungsmotors, eines Einlass- und das andere Auslassventil.
Die meisten modernen Motoren von heute haben mehr Ventile, meistens vier Ventile pro Zylinder, von denen zwei Einlass- und zwei Auslassventile sind. Einige Motoren haben eine ungerade Anzahl von Ventilen pro Zylinder. Einer ist der bekannte 1.8T 20v Motor, der drei Einlassventile und zwei Auslassventile hat.
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 größer als die Anzahl der Auslassventile.
Vorrangig ist auf eine ausreichende Füllung des Zylinders zu achten. Daher wird die Größe der Einlassventile auf Kosten der Auslassventile maximiert. Der Abgasdruck im Zylinder ist zum Zeitpunkt des Öffnens des Auslassventils ausreichend, um eine ordnungsgemäße Zylinderentleerung zu gewährleisten.
Der Ventilschaft sollte so kurz wie möglich sein, damit sich das Gewicht des Ventils nicht unnötig erhöht, und er ist auch die Stelle, an der die Wärme des Ventils abgeführt wird. Der Schaft ist eine der beiden Stellen, durch die die Wärmeabfuhr aus dem Ventil gewährleistet ist, und daher kann sein Durchmesser bis zu 30 % des Durchmessers des Ventilsitzes betragen.
Motorleistung und Drehmoment: Welcher dieser Parameter ist wichtiger?
Der Neigungswinkel der Ventillauffläche des Verbrennungsmotors beträgt meistens 45°. Bei diesem Winkel wird eine gute Dichtheit erreicht. Einige Motoren haben jedoch Einlassventile mit einem Neigungswinkel der Landefläche von 30°. Ein kleinerer Fasenwinkel der Ventillauffläche verbessert die Füllung des Zylinders und damit die Motorleistung.
Was muss ein Motorventil aushalten?
Das Motorventil wird mechanisch und thermisch extrem beansprucht.
- Mechanisch wird das Ventil durch den Rauchgasdruck in der Brennkammer, Massenkräfte und Reibung belastet.
- 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 aus, die an die Konstruktion der Ventile gestellt werden. Weitere Anforderungen, die sich auf die Konstruktion der Ventile auswirken, ergeben sich aus der Konstruktion des Verbrennungsmotors.
Sehr hohe Temperaturen belasten Motorventile und der Ventilsitz oder Ventilschaft wird verwendet, um diese Wärme abzuleiten. Zur besseren Wärmeübertragung vom Ventilkopf zum Schaft ist der Hohlraum im Inneren des Ventils mit einem bei Betriebstemperatur flüssigen Material, meist Natrium, gefüllt.
Allerdings wird der Hohlraum nur teilweise gefüllt, wodurch bei Bewegung des Ventils eine Auswaschung des Innenraums und damit ein besserer Wärmeübergang vom Ventilkopf auf dessen Schaft gewährleistet ist.
Bei größeren Ventilen kann der Ventilkopf auch hohl sein. Auslassventile werden thermisch viel stärker belastet als Einlassventile, daher sind sie aus hochwertigeren und langlebigeren Materialien gefertigt.