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Nockenwellenantrieb.jpg Eine Ventilsteuerung ist ein Mechanismus, der bei einem 4-Takt-Hubkolbenmotor die Bewegung der Kurbelwelle phasenrichtig auf die Ventile überträgt: zwei Umdrehungen der Kurbelwelle folgt synchron ein Zyklus der Ventil-Betätigung.
Hierbei sind unterschiedliche Bauweisen möglich, die sich im mechanischen Aufwand und der Drehzahlfestigkeit unterscheiden. In jedem Fall geschieht das Steuern der Ventile über eine oder mehrere Nockenwelle(n), die von der Kurbelwelle angetrieben werden. Die Unterschiede liegen in der Anordnung und Anzahl der Nockenwellen sowie der Art der Kraftübertragung von der Kurbelwelle zur Nockenwelle.
Eine sehr einfache, heute nur noch bei Stromgeneratoren und Rasenmähern übliche Bauweise ist der SV-Motor (side valves). Hier liegen die Ventile am Zylinderfuß, direkt bei der „untenliegenden“ Nockenwelle. Der Gasstrom muss die gesamte Bauhöhe des Zylinders überbrücken, bis er im Brennraum angelangt ist. Zudem ist der entstehende Kompressionsraum zerklüftet und nachteilig. Dementsprechend ist diese Art der Ventilsteuerung nur für niedrige Drehzahlen geeignet. Vorteil ist jedoch die flache Bauweise des Motors und der einfache Guss des Zylinderkopfes.
Beim OHV-Motor (overhead valves) liegen die Ventile im Zylinderkopf, die Nockenwelle liegt jedoch unten, im Kurbelgehäuse, und wird direkt über Zahnräder von der Kurbelwelle angetrieben. Man spricht auch von untenliegender Nockenwelle. Die Ventile werden über Stößelstangen und Kipphebel angetrieben. Diese Bauweise wird im Pkw- und Motorradbau teilweise noch heute bei älteren Konstruktionen verwendet, z.B. bei einigen amerikanischen V8-Motoren oder bei Harley-Davidson-Motorradmotoren. Durch die relativ großen oszillierenden Massen ist der OHV-Motor nicht für sehr hohe Drehzahlen geeignet.
Die Stößelstangen können entfallen, wenn die Nockenwelle „oben“ liegt, d.h. im Zylinderkopf oberhalb des Verbrennungsraumes, und die Ventile entweder über Kipphebel, Schlepphebel oder direkt betätigt werden. Dieser sogenannte OHC-Motor (overhead camshaft) ist heute die am häufigsten eingesetzte Bauform. Nockenwelle2.jpg
Für die Übertragung der Rotationsbewegung von der Kurbelwelle zur obenliegenden Nockenwelle gibt es verschiedene Möglichkeiten. Weit verbreitet sind Steuerkette oder Zahnriemen. Andere Möglichkeiten sind Stirnräder, Schubstangen oder (hauptsächlich bei Motorrädern) die Königswelle. Sind pro Zylinderreihe zwei Nockenwellen vorhanden (DOHC: double overhead camshaft), so ist eine Nockenwelle für die Einlassventile und eine für die Auslassventile zuständig.
Die Ventile werden in die Grundstellung (geschlossen) in der Regel mittels Ventilfeder zurückgebracht. Eine besondere Bauweise ist die Zwangssteuerung oder auch desmodromische Ventilsteuerung, bei der ohne Ventilfedern gearbeitet wird (Ducati) und die Ventilfederung mit Pressluft (z.B. Formel 1-Motoren).
Um die thermische Dehnung der Ventile im Laufe des Betriebs aufzufangen, muss ein Spiel zwischen dem Ventilschaftende und dem Betätigungselement vorhanden sein, das entweder durch Stellschrauben oder durch auswechselbare kalibrierte Plättchen eingestellt wird und im Bereich einiger Hundertstel- bis Zehntelmillimeter liegt. Das Ventilspiel soll in Zeitabständen kontrolliert und ggf. nachgestellt werden. Andernfalls droht bei verschleißbedingter Verringerung des Spiels auf Null das Verbrennen des Ventilsitzes oder des Ventiltellers, da keine Wärmeableitung des Ventils an den Zylinderkopf mehr möglich ist, oder bei zu großem Spiel Leistungsverlust, starke Geräuschentwicklung und verstärkter Verschleiß des Ventiltriebs. Die Nachstellung kann entfallen, wenn das Ventilspiel hydraulisch durch Hydrostößel ausgeglichen wird, was heute zur zeitgemäßen Motorenbauweise gehört.
Siehe auch
"Ventilsteuerung"
