Ventilsteuerung im Motor: Aufbau, Funktion & Antrieb

Arten von Ventilsteuerungssystemen

OHV (Overhead Valve)

Beim OHV-System (Overhead Valve) befinden sich die Ventile im Zylinderkopf, während die Nockenwelle im Motorblock positioniert ist. Die Bewegung der Nockenwelle wird über Stößelstangen und Kipphebel auf die Ventile übertragen, um diese zu öffnen und zu schließen.

OHC (Overhead Camshaft)

Beim OHC-System (Overhead Camshaft) gibt es eine Nockenwelle, die sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile steuert. Diese Nockenwelle ist direkt im Zylinderkopf gelagert.

DOHC (Double Overhead Camshaft)

Das DOHC-System (Double Overhead Camshaft) verfügt über zwei Nockenwellen im Zylinderkopf: eine für die Einlassventile und eine weitere für die Auslassventile. Dies ermöglicht eine präzisere Ventilsteuerung.

Nockenwellenantrieb

Für je zwei Umdrehungen der Kurbelwelle dreht sich die Nockenwelle einmal. Der Antrieb der Nockenwelle kann auf verschiedene Weisen erfolgen:

Zahnräder

Zahnräder werden hauptsächlich in OHV-Systemen verwendet, um die Drehbewegung direkt von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle zu übertragen.

Steuerkette

Ein Steuerkettenantrieb besteht aus zwei Kettenrädern, die eine Kette (Einzel- oder Doppelglied) antreiben. Ein Spanner (oft ein robuster Gummiabsatz mit Feder) hält die Kettenspannung aufrecht und gleicht Verschleiß aus. Dieses System erfordert eine konstante Schmierung.

Zahnriemen

Der Zahnriemen ist die am häufigsten verwendete Antriebsmethode. Seine Vorteile sind, dass er keine Schmierung benötigt, leise und sehr wirtschaftlich ist.

Ventile im Motor

Ventile sind die Elemente, die die Einlass- und Auslasskanäle öffnen und schließen. Pro Zylinder sind mindestens ein Einlass- und ein Auslassventil montiert. Sie werden durch den Strom des frischen Einlassgases gekühlt.

Herstellung von Ventilen

Ventile werden aus einem Rohling gefertigt, der durch Erwärmung und Druck in die gewünschte Form gebracht wird. Dadurch behalten sie ihre ursprünglichen Materialeigenschaften. Einlassventile bestehen oft aus Chrom-Silizium-Legierungen, die ihre Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen beibehalten.

Ventilführungen

Ventilführungen sind Bauteile, in denen der Ventilschaft gleitet. Sie zentrieren das Ventil auf seinem Ventilsitz und bestehen aus Gusseisen mit speziellen Legierungen.

Ventilsitze

Ventilsitze sind die Flächen, auf denen das Ventil aufliegt, um den Brennraum abzudichten.

Ventilfedern

Die Ventilfeder sorgt für die notwendige Kraft, um das Ventil geschlossen zu halten. Sie wird mit einer Vorspannung montiert und überträgt ihre Kraft über einen Federteller und Keile auf das Ventil.

Die Nockenwelle

Die Nockenwelle ist das zentrale Element der Ventilsteuerung. Sie regelt die Öffnungs- und Schließzeiten sowie den Hub der Ventile. Sie erhält ihre Drehbewegung von der Kurbelwelle und überträgt diese auf die Ventile, um sie gegen die Federkraft zu öffnen.

Aufbau der Nockenwelle

Sie besteht aus mehreren Nocken, deren Form und Anordnung die Bewegung der Ventile gemäß dem Ventilsteuerdiagramm bestimmen. Die Nockenwelle kann im Motorblock oder im Zylinderkopf gelagert sein.

Ventilstößel und Zwischenelemente

Ventilstößel

Ventilstößel werden direkt von den Nocken angetrieben. Ihre Form ist so optimiert, dass die Kontaktfläche zwischen den Bauteilen den Verschleiß minimiert und seitliche Kräfte besser verteilt. Im OHV-System wirken sie auf die Stößelstange, im OHC-System direkt auf das Ventil.

Stößelstangen

Stößelstangen werden verwendet, wenn die Nockenwelle im Motorblock montiert ist (OHV-System). Ihre Aufgabe ist es, die Bewegung vom Stößel auf den Kipphebel zu übertragen.

Kipphebel

Kipphebel sind Hebel, die um eine zentrale Achse gelagert sind. Sie empfangen die Bewegung von der Nockenwelle (oder über Stößelstangen im OHV-System) an einem Ende und übertragen sie auf das Ventil am anderen Ende.